細胞因子在藥物性肝損傷中的研究現狀及應用價值

張 雨， 邵玥明， 秦婷婷， 殷 鑫， 溫曉玉

吉林大學第一醫院 肝膽胰內科， 長春 130021

藥物性肝損傷(DILI)是一種起病隱匿的藥物不良反應，隨著中草藥、保健品、處方或非處方藥物(特別是非甾體類抗炎藥、抗結核藥物、抗腫瘤藥物)、膳食補充劑等頻繁、廣泛地應用，DILI發病率呈上升趨勢。流行病學資料顯示，法國、冰島基于人口研究估計DILI的年發生率分別約為13.9/10萬[1]、19.1/10萬[2]；我國的一項回顧性研究[3]通過分析25 927例DILI患者，估計一般人口的年發病率約為23.8/10萬，但此分析僅包括住院患者，因此真實發病率可能更高。至今發現近1100余種藥物與肝損傷相關，其中大部分停用致病藥物后臨床癥狀及生物學指標可完全恢復，但仍有一些患者發展為慢性肝損傷、肝衰竭甚至死亡。美國藥物性肝損傷協作網絡的研究[4]顯示，在899例DILI患者中，17%的患者有慢性肝損傷，10%的患者死亡或接受肝移植。大部分DILI臨床表現與其他肝病相似，目前主要根據病史和AST、ALT、ALP、TBil等間接證據并排除其他病因所致肝損傷，再通過因果關系進行鑒別診斷。而常用于評估DILI的生物學指標在診斷中缺乏特異性，因此DILI的早期識別及診斷存在諸多困難，尋找靈敏度及特異度較高的生物學標志物，逐漸成為國內外學者探究的熱點。

細胞因子是參與先天性和適應性免疫反應的細胞及一些非免疫細胞產生的小分子蛋白質，具有調節免疫和傳遞細胞間信號等功能，在臨床診斷、預防及治療等方面具有重要作用。炎癥反應及免疫應答與DILI相關[5]。細胞因子參與的炎癥誘導及免疫反應是DILI發生發展的重要機制之一，細胞因子在DILI中具有關鍵作用。細胞因子可分為TNF、IL、趨化因子、IFN、集落刺激因子、生長因子、TGF等，本文就上述不同分類細胞因子在DILI中的研究現狀及應用價值進行綜述，以期為DILI早期診斷及判斷預后提供有價值的參考信息。

1 細胞因子參與DILI的發生、發展

DILI的發病機制尚不完全清楚。目前DILI的發生主要涉及代謝酶系或轉運蛋白功能異常、線粒體功能障礙、氧化應激誘導、免疫反應等多種復雜機制[6]。正常情況下，物質在肝臟內的代謝過程包括第一相反應(氧化反應、還原反應及水解反應)和第二相反應(結合反應)。由于基因多態性及不同個體的耐受性和敏感性差異等原因，一些藥物在代謝過程中轉化成的有毒物質或藥物本身對肝臟進行直接損傷或經轉化后形成半抗原性物質引起免疫性的肝損傷。在感染、炎癥及免疫紊亂時，肝臟耐受性及再生和修復能力受損，先天性及適應性免疫反應被激活，進而影響細胞因子等免疫信號，加重或減輕肝損傷[5]。細胞因子參與炎癥反應或機體免疫介導的肝臟損傷。Goto等[7]基于動物實驗發現肝毒素能增強脂多糖誘導的炎性因子IL-1β的釋放，抑制脂多糖誘導的炎性因子IL-6、IL-10，提示在脂多糖刺激下，一些特定細胞因子水平受DILI相關藥物的影響，促炎和抗炎細胞因子失衡在先天性免疫介導的DILI中具有重要作用。由此可見，細胞因子參與了DILI的過程，不同細胞因子具有不同作用。了解細胞因子在DILI發生發展中的作用有助于進一步闡明DILI的機制。

1.1 腫瘤壞死因子α(TNFα) TNFα是一種主要由單核細胞、巨噬細胞分泌的細胞因子，具有抗腫瘤、抗感染、調節免疫反應及誘導炎癥反應的作用。研究[8]報道，TNFα是使某些藥物誘導肝毒性的主要致敏細胞因子。目前已知的TNFα在DILI中發揮作用的信號通路包括c-jun-N末端激酶[8]、Yes相關蛋白[9]等。研究認為過高的TNFα參與DILI的致病過程。張蕾等[10]發現，對乙酰氨基酚(paracetamol, APAP)誘導的急性DILI大鼠模型中，血清TNFα、ALT、AST、ALP較空白對照組明顯增高，阻斷TNFα后生化指標顯著下降。朱勝楠等[11]構建的雷公藤甲素誘導DILI大鼠模型中，大鼠肝組織中TNFα蛋白表達水平較空白對照組明顯升高。上述動物模型均說明TNFα參與DILI的發生、發展，且發揮損傷作用。但TNFα在APAP誘導肝毒性中的作用存在爭議。在最近的一項實驗[9]中，APAP給藥后，TNFα敲除大鼠及TNF受體1敲除大鼠較野生型大鼠生化指標顯著上升，組織損傷加重，生存率顯著降低，提示TNFα發揮保護作用?？赡苡捎赥NFα多態性等原因，導致TNFα在APAP所致肝損傷中具有加重或減輕肝損害的作用，需要進一步研究證實。另有一項臨床研究[12]報道，抗結核藥物所致DILI患者血清TNFα明顯高于前期肺結核患者，重度肝損傷組TNFα表達量高于輕度肝損傷組，說明TNFα與肝損傷程度呈正相關。由此可見，TNFα在DILI中具有關鍵作用，TNFα的高表達可反映DILI的嚴重程度和預后，但其在不同藥物誘導肝損傷中的作用及機制仍需要在更多的研究中進一步驗證。

1.2 白細胞介素(IL)

1.2.1 白細胞介素-17(IL-17) IL-17是主要由輔助性T淋巴細胞(Th)17 分泌的致炎細胞因子，通過介導中性粒細胞進入炎癥部位而介導炎癥反應[13]。IL-17表達增高可引起機體炎癥反應及自身免疫的紊亂。IL-17參與多種肝臟疾病的發生、發展[14]。近年來的動物模型闡述了IL-17在DILI中的作用。在雙氯芬酸誘導的急性肝損傷小鼠模型中血漿IL-17表達水平顯著增高，給予小鼠IL-17抗體可減輕肝損傷[15]；給予氟氯西林誘導的DILI小鼠重組IL-17后肝臟損害加重[16]。上述報道提示IL-17在DILI中具有關鍵作用，且是加重肝損傷的因素。Lee等[13]探究IL-17在APAP誘導小鼠肝損傷中的作用時發現，APAP處理后，IL-17敲除小鼠較IL-17野生型小鼠血清ALT水平顯著降低，肝壞死面積及肝臟中性粒細胞浸潤明顯減少，提示IL-17可能在APAP誘導的肝毒性中起致病作用。該研究進一步說明了IL-17通過募集炎癥細胞而發揮損傷作用，這種損傷作用可能與細胞外信號調節激酶信號通路相關[13]。由此可見，IL-17參與了多種藥物誘導DILI的發生，且促進肝損傷惡化，阻斷IL-17可能成為DILI潛在的治療靶點，為DILI治療提供了新思路。

1.2.2 白細胞介素-10(IL-10) IL-10 是由巨噬細胞等免疫細胞分泌的保護性細胞因子，具有抑制T淋巴細胞、單核細胞、巨噬細胞等介導的免疫應答、抑制多種促炎細胞因子的合成從而減輕肝臟損傷的作用。研究[17]表明，IL-10參與多種免疫介導的肝臟疾病，包括DILI。Feng等[18]實驗發現，氟烷處理的IL-10敲除小鼠的ALT水平、中性粒細胞浸潤及IL-8表達均增加，外源性給予IL-10可保護肝臟免受損傷，提示IL-10缺乏增加了氟烷誘導DILI的敏感性，IL-10作為保護性細胞因子參與DILI過程。因此，IL-10參與DILI的發生發展，作為一種保護性細胞因子，減輕肝臟損傷。IL-10可在DILI治療中發揮一定作用。

1.2.3 白細胞介素-22(IL-22) IL-22屬于IL-10細胞因子家族，主要由激活的Th(主要為Th22)、自然殺傷細胞、初始免疫細胞等多種細胞分泌，通過與IL-22R1及IL-22R2兩個亞基組成的跨膜受體復合物發揮作用[19]。與大多數細胞因子不同的是，IL-22不直接影響免疫細胞功能，皮膚、肝臟、腎臟等組織細胞為其靶細胞，通過啟動下游酪氨酸蛋白激酶-信號轉導和轉錄激活因子信號通路(主要是信號轉導和轉錄激活因子3)發揮作用[19]。IL-22在肝臟疾病中的作用存在爭議，其在疾病的不同程度、不同階段可能具有不同作用機制及作用，既能造成肝臟損傷又能發揮保護作用[20]。就目前的研究顯示，在DILI中，IL-22主要發揮保護性作用。在Scheiermann等[21]的實驗中，預防性注射IL-22可顯著改善APAP誘導小鼠肝損傷的ALT及組織病理損傷，且肝細胞增殖標志物Ki-67表達顯著，提示IL-22通過促進肝細胞增殖介導肝臟保護功能并具有治療DILI的潛力。2015年Lai等[22]的研究中，DILI患者Th22及相關細胞因子水平顯著升高，肝內IL-22水平顯著增高且與肝損傷嚴重程度存在顯著相關性，在第4周時，恢復組DILI患者血漿IL-22水平較慢性DILI組在發病時呈上升趨勢，肝內IL-22升高與肝細胞增殖標志物增殖細胞核抗原(PCNA)呈正相關，說明Th22及其相關細胞因子在DILI中發揮保護作用。由此可見，IL-22作為保護性因子參與DILI的過程，檢測血漿中IL-22的變化可能對判斷DILI的預后有所幫助。此外，由于IL-22直接作用于肝細胞而不直接調節免疫細胞，這可能使通過IL-22治療的某些相關疾病具有較少的免疫相關副作用，IL-22具有較高的治療潛力。

1.3 趨化因子 γ干擾素誘導蛋白-10(IP-10)是CXC家族的炎性趨化因子，由IFNγ誘導刺激單核細胞、巨噬細胞、成纖維細胞及內皮細胞等細胞產生，與CXCR3受體特異性結合發揮作用。先前的研究[23]認為IP-10在半抗原誘導DILI中發揮保護作用。最近的臨床研究提示IP-10可用于DILI相關預測。任姍等[24]通過檢測DILI患者血清IP-10及其基因多態性發現，DILI伴自身免疫現象組(AI-DILI組)血清基線IP-10水平、CC基因型頻率、攜帶C等位基因頻率較非AI-DILI組明顯增高，隨著DILI治療進程，所有患者IP-10水平下降，AI-DILI組更顯著，CC基因型聯合基線IP-10≥527.03 pg/ml可預測AI-DILI的發生，陽性預測值為92.84%，這說明IP-10與DILI特別是伴有免疫現象的DILI相關，IP-10聯合基因型可預測伴有自身免疫現象DILI的發生，有助于DILI的鑒別診斷。此外，Xie等[25]研究結果顯示，IP-10在不同程度肝損傷組表達水平不同，提示其在預測DILI嚴重程度方面具有一定應用價值。因此，IP-10可用來預測DILI的發生或評估預后。但由于其在DILI中的作用機制研究較少，尚不能明確IP-10在不同藥物誘導DILI中的作用是否具有普遍意義，這需要更多的研究進行探索。

1.4 其他細胞因子 還有一些細胞因子如IL-6、IL-18、成纖維細胞生長因子1(FGF-1)等在DILI中具有重要作用。研究[26]表明，IL-6敲除小鼠較野生型小鼠對APAP誘導肝毒性更敏感，提示IL-6在APAP誘導DILI中發揮保護作用。近年來的研究認為IL-18在APAP誘導肝損傷中具有重要作用。Bachmann等[27]的實驗中，通過IL-18結合蛋白(IL-18的天然拮抗劑)阻斷小鼠IL-18的生物活性，改善了APAP誘導的急性肝損傷，IL-18結合蛋白重組小鼠中加入IL-22進一步降低了血清ALT活性，這說明IL-18在APAP誘導小鼠急性肝損傷中具有重要致病作用，IL-18的靶向治療可能有助于改善DILI的預后。張謝等[28]通過APAP誘導肝損傷小鼠模型闡述了FGF-1的作用及途徑。與正常對照組比較，APAP組生化及組織學改變更為嚴重，內質網應激及自噬相關信號通路蛋白表達顯著，APAP+FGF-1組損傷程度較APAP組減輕，相關信號通路表達降低，提示FGF-1在APAP誘導DILI中通過內質網應激及自噬信號通路發揮保護作用。除此之外，IL-1β、IFNγ、血小板衍生生長因子bb(PDGF-bb)及趨化因子中調節激活正常T淋巴細胞表達和分泌因子(RANTES)、巨噬細胞炎性蛋白(MIP)2、MIP-1β等均與DILI具有相關性。由于細胞因子間通過單獨、協同或拮抗發揮作用，構成了復雜的相互作用網絡，抗炎因子和促炎因子的失衡導致DILI的發生，使不同細胞因子在不同DILI中可能直接或間接發揮保護或損傷作用。

2 細胞因子可預測DILI的嚴重程度、評估預后

已在動物模型和臨床研究中證實相關細胞因子可能通過c-jun-N末端激酶[8]、Yes相關蛋白[9]、細胞外信號調節激酶[13]、信號轉導和轉錄激活因子3[19]、Toll樣受體4[16]等相關信號通路在某種藥物誘導DILI特別是免疫介導的DILI中起著關鍵作用，細胞因子是否可作為DILI的新型標志物，即是否可以診斷已經發生的損傷類型、早期預測DILI的發生和評估預后，成為近期研究的熱點。顏玉靜等[29]研究顯示，大黃素甲醚(何首烏重要單體成分)給藥組大鼠IL-6及TNFα在給藥第2天即升高，而此時ALT、AST等未提示肝損傷，說明細胞因子比傳統血清生化指標可能具有更高的靈敏度。Li等[30]應用APAP建立了小鼠急性肝損傷模型和肝衰竭模型，兩組小鼠血漿ALT及AST在3個時間點(3、6、12 h)均升高，血清中IL-6、IL-10和TNFα水平都發生了顯著變化，但肝衰竭組在任何時間點的ALT/AST水平均不高于肝損傷組，而肝衰竭組較肝損傷組的IL-10、IL-6和TNFα水平在6和12 h時均升高，提示血清ALT和AST水平不是反映肝損傷嚴重程度的良好生物標志物，而某些細胞因子水平是反映肝損傷嚴重程度的重要指標。在一項臨床研究[31]中發現，發生抗結核藥物所致DILI時與抗結核治療前比較，患者血清中IL-4濃度明顯降低，TNFα濃度明顯升高，提示這兩種細胞因子在抗結核藥物所致肝臟損害的發展中具有重要作用，可預測抗結核藥物所致DILI的發生?；诩毎蜃釉贒ILI中的損傷或保護作用，現已有一些研究通過檢測細胞因子水平的動態變化探究某種藥物或成分的肝損傷作用[29]或評估某些藥物對肝臟的改善作用[11]。由于細胞因子敏感性較強，通過檢測可在早期提示肝損傷發生，以便于臨床醫生盡早實施干預，有助于臨床用藥安全及DILI患者早期診治。綜上所述，細胞因子水平的變化可作為臨床上判斷DILI發生及嚴重程度的指標且優于傳統生化指標，是理想的DILI生物標志物。

如前所述，單個或幾種細胞因子在DILI中的改變已有較多研究，2013年Steuerwald等[32]的研究發現在DILI患者中存在血清免疫譜的改變，DILI患者血清中細胞因子譜的變化與DILI嚴重程度相關，可用于評估預后。他們通過測定78例DILI患者與40例健康對照者27種血清免疫復合物發現，DILI組與健康組存在19種免疫復合物差異表達，并建立了一個包括4種低表達免疫復合物(IL-9、IL-17、PDGF-bb、RANTES)和白蛋白的模型用于預測DILI發病6個月內死亡情況，預測的總準確率為96%，提示這四種免疫復合物及白蛋白的低值可預測早期死亡。在此研究基礎上，Bonkovsky等[33]在更大的受試者隊列中進一步研究，但盡管進行了大量的亞組分析和比較，沒有發現可辨別急性肝損傷病因的免疫分析物，在DILI中也沒觀察到免疫分析物與致病藥物的相關性；作者建立了一個包含血清白蛋白<2.8 g/dl和RANTES<11 349 pg/ml(所有樣本的中值)的模型，其在預測127例DILI患者6個月死亡(或早期死亡/肝移植)方面有83%(或81%)的準確性，提示免疫分析物模式不能辨別病因，但可預測DILI預后。Xie等[25]通過對比重度和非重度特異質型DILI患者血清中代謝物及細胞因子水平發現，31種代謝物和5種細胞因子與DILI的嚴重程度有關，重度組PDGF-bb、IP-10、IL-1Rα、MIP-1β、TNFα水平明顯低于非重度組，納入代謝物和細胞因子的模型顯示，重度DILI和非重度DILI之間存在明顯的差異，提示這些生物標志物有可能判斷DILI嚴重程度。檢測細胞因子水平變化可能作為一種無創評估方式在DILI嚴重程度及預后的分析中具有重要價值。然而，可能由于性別、年齡等差異，不同細胞因子之間復雜的相互作用、細胞因子在不同藥物誘導肝損傷中的機制不同等原因，目前的研究尚未能提供在DILI患者中獨特、明確的細胞因子譜，未來需要更多的研究及在更大的受試隊列中加以探索。

3 小結及展望

DILI的診斷仍存在較多難點，若可早期預測或診斷DILI的發生，則有助于臨床預防及診治。細胞因子具有非侵入性、易于檢測、可反映肝損傷生物學過程等特征，是DILI理想的潛在新型標志物，具有廣闊的應用前景。一些特定DILI模型及相關DILI患者血清細胞因子研究展示了細胞因子在DILI中的關鍵作用及潛在價值，促炎和抗炎細胞因子之間的平衡可能決定了肝損傷的嚴重程度，細胞因子變化可作為評估DILI嚴重程度的指標。但DILI發生、發展機制復雜，DILI的機制及細胞因子在DILI中的作用尚未完全明確，細胞因子在不同藥物導致的肝損傷中是否具有普遍意義，仍需進一步研究。

作者貢獻聲明：張雨、溫曉玉負責擬定寫作思路；張雨、邵玥明、秦婷婷、殷鑫負責檢索文獻，資料分析；張雨負責撰寫文章；溫曉玉負責修改文章并最終定稿。