藥物性肝損傷的發生機制：當前認識和未來需求

于樂成，陳成偉

1 東部戰區總醫院 感染科/肝病中心，南京 210002;2 海軍軍醫大學九○五醫院 臨床肝病研究中心，上海 200235

藥物肝損傷(DILI)不僅是臨床肝病(特別是急性肝損傷)的常見原因之一，也是導致藥物研發失敗和上市后遭遇撤市最常見的原因之一，因而關注度越來越高[1-4]。DILI發病機制復雜，涉及到藥物、人體乃至環境因素的多個方面。藥物導致的肝毒性有多種，不同藥物引起肝損傷的機制可能相似，也可能存在明顯差異；同種藥物在不同患者引起肝損傷的機制亦可能存在異同。闡明DILI的發病機制，對于其科學預防、診斷和治療均具有十分重要的意義。本文特對DILI發病的危險因素、藥物肝毒性的類型、藥物導致肝損傷的機制進程等進行系統梳理和總結。

1 DILI發病的危險因素

與DILI相關的危險因素可歸納為患者因素、藥物因素和環境因素三大類[1-3]。

1.1 患者因素

包括一般性因素、遺傳多態性、肝細胞再生和肝組織修復能力的差異等。

1.1.1 一般性因素

1.1.1.1 年齡 雖然習慣認為年齡過大(55歲以上，特別是65歲以上)或過小(嬰幼兒和低齡兒童)均與DILI的發生風險有一定的相關性，但迄今尚缺乏充分的循證醫學證據能夠證實這種相關性，各大指南[1-4]基于相關研究數據對年齡與DILI風險相關性的解讀也不一致。老年人DILI發病率高，雖然可能有肝腎等器官功能衰退、藥物代謝和清除能力減退因素的影響，但也很可能與老年人相關疾病處方藥增多有關[5]。兒童，特別是嬰幼兒，某些藥物代謝系統尚未發育成熟，加之該年齡段特有的一些病種，使得兒童似乎對某些藥物的肝毒性特別敏感[2-3]。目前較為嚴謹的提法應是，對多數藥物而言，只要根據年齡按規范用藥，則年齡并非DILI的一般性風險因素[2]；但年齡與特定藥物所致DILI的風險有一定的相關性，表現出一定程度的藥物特異性[3]，例如嬰幼兒和兒童對于抗驚厥藥(丙戊酸鈉所致DILI在10歲特別是2歲以下小兒更多見)、米諾環素、阿司匹林、丙基硫氧嘧啶(PTU)相關肝損傷更敏感；而異煙肼(特別是50歲以上人群)、阿莫西林-克拉維酸和呋喃妥因相關肝損傷的風險隨年齡增高而增大。

1.1.1.2 性別 雖然有研究[4]認為女性對DILI的易感性一般高于男性，但并無證據顯示婦女對所有藥物肝毒性的易感性均高于男性[3]；西班牙、美國和冰島的研究[2]均顯示DILI患者的男女比例并無顯著差異。因此，較為客觀的觀點是性別作為DILI的易感性因素總體上并不確切，但婦女對某些藥物如米諾環素、甲基多巴、呋喃妥因和奈韋拉平等藥物所致DILI的易感性可能更高[2-3]。米諾環素、甲基多巴、呋喃妥因和雙氯芬酸所致DILI的典型特征是類似于自身免疫性肝炎(AIH)的慢性肝炎，女性多見[1-2]。少數研究[2]提示女性發生藥物性肝衰竭的風險可能更高，但這尚需更多的臨床隊列加以比較分析。

1.1.1.3 妊娠 對于大多數藥物而言，妊娠與DILI的相關性并不明確，即并無證據顯示妊娠可使婦女對DILI的易感性增加[2-3]。實際上，DILI只是妊娠期急性肝損傷的少見病因，且一般是不常使用的處方藥如四環素、甲基多巴、肼苯噠嗪、抗逆轉錄病毒藥物、PTU等。其中PTU可致孕婦暴發性肝炎，病死率高，應特別注意。了解這些特點，有助于妊娠期肝內膽汁淤積綜合征和妊娠期急性脂肪肝與DILI之間的鑒別。

1.1.1.4 基礎疾病 相對嚴重的基礎疾病，特別是病毒性肝炎、脂肪性肝炎、肝硬化等基礎肝病及糖尿病等，可能會增加患者對DILI的易感性[6]。

1.1.2 遺傳特異質性

DILI相關遺傳特異質性危險因素涉及到藥物代謝、人類白細胞抗原系統(HLA)、細胞因子等各種免疫分子、氧化應激和抗氧化應激相關分子、肝臟再生和修復相關分子、各種信號傳導通路分子等諸多基因的遺傳多態性，其中最受關注的是與藥物代謝過程和HLA相關的遺傳多態性及其所決定的功能表型多態性。

1.1.2.1 與藥物代謝過程相關的遺傳多態性 藥物經肝臟的代謝分為四個階段。第一階段是藥物向肝細胞內的轉運過程，涉及有機陰離子轉運多肽和轉運蛋白、有機陽離子轉運蛋白或Na+依賴性牛磺酸鹽協同轉運多肽等溶質轉運載體。第二階段(Ⅰ相代謝)是非極性藥物(脂溶性藥物)極性化(增加水溶性)的過程，涉及細胞色素P450酶(CYP)、單胺氧化酶、乙醛脫氫酶等代謝酶的作用。第三階段(Ⅱ相代謝)是使極性化藥物與內源性極性化合物結合并生成水溶性化合物的過程，涉及尿苷二磷酸葡萄糖醛酸轉移酶(UGT)、N-乙酰基轉移酶2(NAT2)、超氧化物歧化酶等的作用。第四階段是水溶性藥物代謝產物自肝細胞內向肝細胞外(膽道或血流)排泌的過程，相關轉運分子主要是肝細胞表面ATP結合盒(ABC)超家族的跨膜轉運蛋白，即多藥耐藥蛋白(MDR)和多藥耐藥相關蛋白(MRP)，包括MDR1(ABCB1)、MDR3(ABCB4)、MRP2(ABCC2)和膽鹽外排泵(BSEP，ABCB11)等。各種轉運分子在人群中具有豐富的遺傳多態性，在不同個體之間可存在較大的活性差異，是DILI特別是藥物性膽汁淤積的重要危險因素和機制之一[7]。例如，有機陰離子轉運蛋白特異性地分布在肝細胞血管膜面，其遺傳多態性與利福平等許多藥物轉運入肝臟的能力大小密切相關。Ⅰ 相和 Ⅱ 相代謝酶，特別是CYP、UGT和NAT等的基因多態性，也是多種類型DILI的危險因素。例如CYP2E1的基因多態性可顯著影響不同個體對于對乙酰氨基酚(APAP)等諸多藥物的肝毒性[8]，CYP7A1等的遺傳多態性可能與抗結核藥物相關肝損傷的風險大小有關[9]。NAT2有快乙酰化型和慢乙酰化型之分，慢乙酰化型與異煙肼肝毒性的增加明顯相關[10]。谷胱甘肽S轉移酶(GST)有GSTM1和GSTT1之分，其中GSTM1缺失性基因型與抗結核藥物誘發肝損傷的風險密切相關[11]。

1.1.2.2 與HLA相關的遺傳多態性 HLA是最富多態性的人類基因。特定的HLA免疫遺傳學背景，可使某些患者對某些藥物肝毒性的易感性明顯增加，成為具有遺傳特異質和免疫特異質雙重性質的特異質型DILI的高危因素。表1總結了文獻[2,12-14]報道的HLA遺傳多態性與部分藥物所致DILI的相關性。

表1 HLA遺傳多態性與特定藥物所致DILI的相關性

1.1.3 肝細胞再生和肝組織修復能力的差異 不論是何種機制引起的肝損傷，肝臟都必然要通過肝細胞再生和肝組織修復以對抗肝損傷。肝細胞再生和肝組織修復能力與遺傳和非遺傳因素均有密切相關性，受到物種、種族、年齡、基礎肝病、肝外基礎疾病等諸多因素的影響[15]。其中，與肝組織再生和修復能力相關的遺傳性因素也可視為一種特殊的遺傳特異質性因素(參見本文5.2部分)。

1.2 藥物因素 藥物的理化性質(例如親脂性的大小)、活性代謝產物(reactive metabolites，RM)、日劑量(特別是大于100 mg/d時)和療程、生物學活性(可能誘發間接肝毒性)、藥物配伍及相互間作用，以及傳統草藥種植和炮制過程中的污染等因素，均可能與DILI的發生風險有不同程度的相關性[1-3]。

1.3 環境因素 飲酒、吸煙、周圍環境污染(如房屋劣質裝修和環境化工毒物污染)、染發和染指趾甲等，均有可能造成一定程度的基礎性肝損傷，增加DILI的發生風險，風險大小因人而異。

2 藥物肝毒性的分類

藥物肝毒性的類型，根據關鍵機制的不同可分為直接肝毒性(固有肝毒性)、特異質肝毒性和間接肝毒性，并呈現不同的臨床特征(表2)。除了這三種肝毒性類型外，某些藥物還具有致瘤或致癌性，例如雄激素和口服避孕藥與肝腺瘤的相關性[16]，馬兜鈴酸與肝細胞癌的相關性[17]，這類特殊的DILI此處不做敘述。

表2 三種藥物肝毒性類型的比較1)

3 不同類型藥物肝毒性的發生機制

3.1 固有(直接)肝毒性

藥物的固有肝毒性也稱為藥物的直接肝毒性，是由對肝臟存在固有或直接毒性的藥物所引起。其致病啟動因素在于藥物本身的理化特性(特別是親脂性、毒性代謝產物)及劑量，但也需通過引發患者體內特別是肝內一系列病理生理反應而導致肝損傷。相關藥物(表2)所致DILI常具有劑量依賴性、可預測性、動物模型可復制性[1-3,19]。APAP是固有肝毒性藥物的典型代表，在合并用藥、饑餓、全身性疾病、慢性酒精濫用等情況下，CYP2E1和GSH的水平受到干擾，可影響APAP的中毒閾值[2]。

3.1.1 固有肝毒性的藥物因素 根據藥物的親脂性和日劑量，有學者提出了兩因素規則或模型(Rule-of-2，RO2)，亦即如果藥物的親脂性logP≥3，且口服劑量≥100 mg/d[20]，則這種藥物很可能具有肝毒性。根據這個模型，可以判斷出大多數具有直接肝毒性的藥物，但難以預測引起DILI的嚴重程度。后來，在RO2模型的基礎上又融入了RM因素，構建了DILI評分模型，即方程為0.608×log(日劑量mg+0.227×logP+2.833×(RM形成)。如果該評分≥7，則提示藥物與嚴重程度4級或危及生命的肝損傷相關[20]。這些理論或模型尚需進一步研究論證。

3.1.2 固有肝毒性的人體因素 固有肝毒性的宿主因素包括藥物及其RM引起的體內特別是肝內的各種非特異性反應，包括藥物及其RM與宿主蛋白的結合，谷胱甘肽(GSH)等抗氧化系統的耗竭，應激性激酶的活化，線粒體應激釋放活性氧(ROS)等強氧化性基團及線粒體功能障礙，內質網應激，以及固有免疫系統的活化和肝臟局部炎癥反應等[2,18]。

3.2 特異質肝毒性

此類藥物無明顯的固有毒性或只有極小的固有毒性，肝損傷的發生主要與患者特異體質相關。對某種具體藥物而言，通常僅在極少數患者引起肝損傷，例如在2000～100 000例患者發生暴露后出現1例肝損傷[18]。但如果把所有藥物視為一個整體，則特異質肝毒性是DILI(特別是急性DILI)較為常見的病因。特異質肝毒性機制主要分為免疫特異質和代謝特異質兩大方面。此外，肝細胞再生和肝組織修復能力也可能受到遺傳特異質(種族及個體間的遺傳多態性)和非遺傳因素(年齡、基礎肝病和糖尿病等)的雙重影響[21-23]。

3.2.1 免疫介導的特異質肝毒性 即HLA限制性獲得性免疫應答，是臨床上最為常見的特異質肝毒性機制，與藥物和宿主因素均密切相關。藥物或其代謝產物與宿主蛋白形成的藥物-蛋白加合物(drug-protein adducts，DPA)提供合適的抗原表位，而宿主則提供HLA限制性免疫應答通路。

實際上，藥物與宿主血清蛋白形成DPA是十分常見的現象，以便于藥物的運輸、代謝和清除。藥物特別是其RM在肝細胞內的代謝過程中也常需與相關蛋白分子結合形成DPA。但大多數DPA在絕大多數患者并不誘發免疫特異質DILI(圖1a)。僅在極少數患者，DPA含有對應于某種HLA多態性的抗原表位時，才可能被巨噬細胞和樹突狀細胞等抗原呈遞細胞捕獲、處理并呈遞給HLA-Ⅱ限制性T淋巴細胞，進而誘發HLA限制性DPA特異性免疫應答介導的肝損傷(圖1b)[24]。這種特異性免疫應答理論上可分為三種情況，其一是如果DPA抗原表位來自于藥物半抗原，則將產生抗藥物特異性免疫反應；其二是如果DPA抗原表位來自于宿主蛋白，則將產生具有自身免疫特征的特異性免疫反應；其三是在罕見情況下，可能有同時針對DPA的藥物半抗原表位和宿主蛋白表位的特異性免疫反應，這將導致抗藥物免疫反應和自身免疫反應同時存在的情況。

圖1 免疫特異質DILI發病機制

3.2.2 藥物代謝通路相關的遺傳多態性 藥物代謝通路中眾多的轉運蛋白/多肽和代謝酶有著復雜的基因多態性(參見上文第1.1.2部分)，某些基因多態性可能會引起藥物及其RM在肝臟的蓄積，進而通過直接細胞應激和/或直接線粒體損傷等毒性機制(參見下文第5.1.1部分)引起肝細胞等靶細胞的損傷。藥物及其RM在肝細胞和體內的蓄積還可能競爭性抑制膽紅素、膽汁酸和膽鹽等物質的代謝和排泌，進而引起繼發性或次級肝損傷和肝功能障礙。此外，不排除某些藥物和某些患者，藥物及其RM的蓄積也可能引起特異性免疫介導的肝損傷。

3.3 間接肝毒性 藥物的間接肝毒性是指繼發于藥物生物學效應的肝毒性，不是藥物的固有肝毒性或特異質肝毒性[18]。間接肝毒性可獨立出現，但由于繼發于藥物生物學作用的毒性效應多不具有特定器官靶向性，因此可先后或同時伴有肝外其他組織器官的損傷[25]。

目前報告的藥物間接肝毒性大致有以下幾種：(1)PD1單抗、PDL1單抗、CTLA-4單抗等抗腫瘤免疫檢查點抑制劑(ICIs)的間接肝毒性，可能主要與ICIs應用后廣泛的繼發性免疫激活相關[26-29]。(2)腫瘤壞死因子拮抗劑的間接肝毒性，可能主要與干擾體液和細胞免疫有關，尤其是原有自身免疫性疾病的患者[30-31]。(3)抗CD20單抗[18]。(4)蛋白激酶抑制劑[18]。(5)甲基潑尼松龍經靜脈大劑量重復脈沖式(每次500～1000 mg/d，連續3 d)治療多發性硬化等自身免疫疾病后的間接肝毒性，并且再用藥后的肝損傷再激發率較高，可能與短期過度免疫抑制再撤藥后的免疫重建相關[32]。(6)某些其他抗腫瘤藥物的間接肝毒性[18]。(7)干擾物質和能量代謝藥物的間接肝毒性，常可引起脂肪肝，例如可導致體質量增加的藥物(如利培酮和氟哌啶醇)，能直接結合并抑制肝細胞和小腸細胞微粒體甘油三酯轉運蛋白(MTP)、從而干擾脂代謝的藥物(如洛美他派)，能改變胰島素敏感性的藥物(如糖皮質激素)[18]。上述7種情況中，以ICIs、腫瘤壞死因子拮抗劑和抗CD20單抗等引起的免疫相關間接肝毒性最受關注。

伴有HBV或HCV感染的惡性腫瘤、自身免疫性疾病患者，若接受化療、放療或免疫抑制治療，可能會引起HBV或HCV的再激活，從而引起病毒性肝炎復發或急性加重[33]，嚴重者可引起纖維淤膽性肝炎/免疫誘導性肝衰竭[34-35]。伴有HBV或HCV感染的人類免疫缺陷病毒(HIV)感染者，應用高效抗逆轉率病毒治療(HAART)，可能會因免疫重建導致對HBV或HCV免疫增強而出現病毒性肝炎發作的情況；或HIV感染終末期、極度免疫抑制狀態下，出現HBV和HCV的高復制，引起所謂免疫抑制誘導的肝炎病毒相關肝衰竭[35]。這些情況下的肝損傷雖然也與腫瘤化療藥物、免疫抑制藥物或HARRT藥物的生物學效應間接相關，但根源是原先存在HBV或HCV感染，屬于特殊人群的病毒性肝炎范疇，在不需停用化療或免疫抑制藥物的情況下，應用口服抗HBV或抗HCV藥物即可有效控制HBV或HCV復制及肝損傷。此外，在應用聚乙二醇干擾素治療慢性乙型肝炎的過程中，也可因HBV特異性免疫激活而出現肝酶升高。這些情況與嚴格意義上的藥物間接肝毒性不同。

4 DILI不同發病機制的內在區別與關聯

DILI不同發病機制之間有著明確的差別[18]，主要體現在：(1)固有肝毒性的劑量依賴模式較為明顯，人體固有(直接)病理生理反應相對強烈。(2)特異質DILI主要是由特定的HLA限制性DPA特異性獲得性免疫應答介導，和/或由于特定的藥物代謝通路異常所致。(3)間接肝毒性是繼發于藥物生物學活性特別是免疫學活性的一種毒性效應；對于此類藥物而言，雖然不排除也具有潛在的固有肝毒性或特異質性肝毒性，但間接性肝毒性顯然更為引人注目。

固有型肝毒性和免疫特異質肝毒性的區別與聯系參見圖2[2]。首先，如圖2-A所示，藥物特別是其RM可與宿主蛋白共價結合，形成DPA，引起氧化應激反應，激活多種固有免疫和炎癥信號通路，誘發線粒體和內質網等細胞器應激，干擾肝臟生物合成、轉化和轉運等多種功能。若這些固有損傷反應呈高烈度，明顯超過患者體內的還原性GSH等抗氧化系統及其他保護機制的制衡能力，則將導致肝細胞等靶細胞的壞死和凋亡等嚴重后果，發生固有型DILI。其次，如圖2-B所示，若上述固有病理生理性損傷反應呈中烈度，且體內能及時出現充分的抗氧化反應、內質網未折疊蛋白反應以及線粒體生物合成等保護性反應，則可避免發生嚴重肝損傷，不出現明顯的、或僅出現短暫輕度肝損傷，表現為對藥物固有肝毒性的適應性。再者，如圖2-C所示，若上述固有病理生理反應呈低烈度，則通常不引起明顯的、或僅伴有輕微的固有型肝損傷；但若DPA的抗原表位恰巧對應于患者特定的HLA遺傳背景，則將啟動HLA限制性DPA特異性獲得性免疫應答，導致免疫特異質型DILI。固有免疫系統等的激活可為這種免疫特異質反應提供共刺激信號。

固有肝毒性和特異質肝毒性并不是截然分割的，某些藥物既可導致不同程度的固有肝毒性，也可引起特異質肝毒性(如圖2中的A+a和B+b所示)。即便是典型的固有肝毒性藥物APAP，也不排除在特定環境條件下具有個體特異體質相關性[8,36]。雖然多數患者在服用APAP達到或超過10～15 g/d時出現肝損傷，但某些患者(特別是飲酒者)即使服用不足4 g/d也可出現肝損傷；而另有部分患者則能耐受超大劑量APAP[36-37]。再如，雖然一般認為特異質肝毒性沒有明顯的劑量相關性，但絕大多數藥物在日劑量不足10 mg/d時極少發生特異質DILI；而氟烷誘導的超敏性肝毒性往往在更高劑量時較易發生[36]。此外，異煙肼被認為具有較低的固有肝毒性和較強的特異質肝毒性[36]；胺碘酮和他汀類等藥物被認為既具有固有肝毒性，又可引起特異質肝毒性[2]。

圖2 固有型DILI和免疫特異質型DILI發病機制的區別與聯系

不論是固有、特異質還是間接肝毒性，最終均將導致肝細胞線粒體損傷和功能障礙，引起不同程度和范圍的靶細胞損傷和死亡(圖2、3)[2,36]。DILI最常受損的靶細胞是肝細胞和膽管上皮細胞，某些藥物或毒物(如含有吡咯雙烷生物堿的土三七等)則以肝竇和肝小靜脈等血管的內皮細胞為主要靶細胞。根據2018年細胞死亡命名委員會指南[38]，細胞死亡形式包括內源性細胞凋亡、外源性細胞凋亡、線粒體通透性轉換(mitochondrial permeability transition，MPT)驅動的細胞壞死、壞死性凋亡、鐵死亡、細胞焦亡、PARP1依賴性細胞死亡、同類細胞相食性細胞死亡、NET驅動的細胞死亡、溶酶體依賴性細胞死亡、自噬依賴性細胞死亡、免疫原性細胞死亡、細胞衰老和有絲分裂障礙等14種形式。此外還提出細胞內堿化作用驅動的凋亡和氧自由基誘導的半胱天冬酶非依賴性凋亡等細胞死亡形式[39]。DILI發病機制可能涉及其中多種細胞死亡形式，特別是細胞凋亡、MPT驅動的細胞壞死、壞死性凋亡和細胞焦亡等。

總之，雖然不同類型肝毒性的發生機制差異顯著，但并非絕對的非此即彼、完全割裂的關系。固有型DILI和特異質型DILI的發病機制，在引發肝毒性的通路上存在著多個環節的交結或內在關聯(圖2、3)[2,36]。這種內在的交結或關聯主要體現在四大方面：其一，肝損傷的啟動在總體上均與藥物的固有理化特性(特別是親脂性)、日劑量(雖然差異明顯)及RM有不同程度的關聯；其二，均存在人體固有免疫及炎癥反應，雖然其程度、范圍及時限等方面存在較大差別；其三，遺傳特異質藥物代謝障礙引起藥物特別是RM在體內蓄積后，后發毒性效應可具有固有型肝毒性的相關特征；其四，線粒體損傷和MPT處于肝損傷發生的中心環節，不論何種肝毒性，只要達到一定強度，均將導致范圍和程度不等的靶細胞死亡。

5 DILI的發病機制進程

固有型DILI和特異質DILI的發病機制進程可借助相關模型加以說明[21,36]。

5.1 藥物肝毒性的三步機制進程模型

該模型由Russmann等[36]于2009年提出，將DILI的發生機制進程大致分為上游事件(第一步)和下游事件(第二、三步)(圖3)，并展示了固有肝毒性(內源性途徑)和免疫特異質肝毒性(外源性途徑)之間的差別與關聯，提出MPT在各種DILI的發病機制中均處于中心地位，其損傷程度決定著肝細胞是發生凋亡還是壞死。三步模型特別有助于從整體上理解DILI的一般性發病機制進程。但需注意，DILI發病機制過程復雜，很難通過一個工作模型加以完整反映，主要體現在以下幾點：(1)某些藥物RM可跳過第一步，直接活化死亡受體或細胞防御系統等下游事件，例如N-乙酰-對-苯醌亞胺(NAPQI)可直接活化Keap1-Nrf細胞防御系統[40]；(2)未能體現損傷性反應與保護性反應(包括抗氧化反應和肝組織的再生修復能力)之間的制衡性；(3)未能體現與藥物轉運和轉化相關的遺傳代謝性特異質肝毒性機制；(4)該模型是在2009年提出，未能反映近年來得到關注的間接肝毒性機制。

圖3 藥物肝毒性的三步機制進程模型

5.1.1 第一步：藥物肝毒性的啟動機制 DILI發病的啟動機制包括藥物或RM引發的直接細胞應激、直接線粒體損傷和/或特異性免疫反應。一般情況下這些反應由RM引起，而由原藥引起者相對較少。多數情況下這些反應主要損傷肝細胞，其次是膽管上皮細胞(如氟氯西林)，有些藥物RM則主要靶向于肝內血管內皮細胞(如吡咯雙烷生物堿)。

Ⅰ相代謝酶CYP家族是介導產生RM最重要的代謝酶。Ⅱ相代謝酶也可介導產生RM，例如具有肝毒性的酰基葡萄糖苷酸。藥物和RM可通過多種機制直接引起相關初始細胞應激，例如耗盡GSH，與酶、脂質、核酸和其他細胞結構結合，抑制膽鹽輸出泵(BSEP，ABCB11基因)；而BSEP等的抑制又可導致其底物蓄積，進而產生次級肝毒性。

某些藥物或RM可能在初始階段就能直接抑制肝細胞線粒體呼吸鏈，導致ATP減少、耗竭和增加ROS的產生，抑制β-氧化和引起肝細胞脂肪變性，損傷線粒體DNA和干擾其復制；或直接導致MPT，使得線粒體上的小孔開放。

藥物或RM與宿主蛋白共價結合形成的DPA可充當新抗原，在具有特定HLA遺傳背景的患者誘導HLA限制性DPA特異性免疫應答，包括細胞毒性T淋巴細胞(CTL)的活化、細胞因子的產生、抗藥物半抗原抗體或抗宿主蛋白自身抗體(例如抗CYP抗體)的產生等。

5.1.2 第二步：MPT MPT可在第一步的初始階段就被某些藥物或RM直接引起，但多數情況是在第二步中通過強烈的細胞應激(內源性途徑)直接被啟動，或通過死亡受體放大的通路(外源性途徑)間接被啟動，后者常由較輕的細胞應激和/或特異性免疫應答引起。

在內源性途徑中，強烈的細胞應激可激活內質網通路、溶酶體透化或JNK激酶等；隨后激活Bcl-2家族的促凋亡蛋白(例如Bax、Bak、Bad)，并抑制抗凋亡蛋白(如Bcl-2和Bcl-xL)，從而導致MPT。

在外源性途徑中，初始輕度損傷可被輕度應激引起的炎癥反應所放大，而附加因素可調節人體的固有免疫系統，調控促炎細胞因子如IL-12和抑炎細胞因子如IL-4、IL-10、IL-13及單核細胞趨化蛋白-1之間的平衡。其后果之一是敏化的肝細胞對TNF、Fas配體(FasL)和IFNγ的致死性效應十分敏感。若初始損傷事件是特異性免疫反應，則HLA限制性抗原呈遞將激活肝臟Kuffer細胞和CTL釋放TNF及FasL。TNF和FasL與肝細胞內的死亡受體結合，繼而激活TNF相關死亡域蛋白(TRADD)和Fas受體相關死亡域蛋白(FADD)，TNF/FasL、死亡受體和TRADD/FAD形成死亡誘導信號復合體，繼而激活啟動酶Caspase-8。Caspase-8可直接活化效應性Caspase-3/6/7，從而啟動靶細胞凋亡；但這種直接信號通路對肝細胞而言往往太弱而難以啟動凋亡，故需借助Bcl-2家族促凋亡蛋白(例如Bid)和神經酰胺進行信號放大。與內源性通路相似，這將導致MPT；而MPT是內源性通路和外源性通路所致DILI的共同環節，在DILI發病機制中起關鍵作用，進一步介導靶細胞死亡[41]。參考自身免疫性肝病的“危險信號假設”，單純半抗原很難獨自激發HLA限制性過敏性肝毒性；但在藥物或RM所致輕度細胞應激，或同時存在其他炎性疾病的狀態下，伴隨釋放的損傷性細胞因子可提供 “危險信號”，從而輔助激活特異性免疫反應，引發免疫特異質型肝損傷[42]。

5.1.3 第三步：肝臟靶細胞的死亡(凋亡或壞死) MPT可導致大量質子流穿越線粒體內膜，從而阻礙或終止線粒體ATP的合成。因此，MPT或其他能直接毀損線粒體的機制可引起線粒體ATP耗竭，導致線粒體基質腫脹、外膜通透性增加和破裂，細胞色素C和其他促凋亡線粒體蛋白從膜間隙釋放至細胞質。細胞色素C結合至胞質支架(Apaf-1)和Caspase-9，形成凋亡體，從而活化Caspase-9；該耗能過程需要ATP的參與，因此僅在仍有部分線粒體保持完整并能合成ATP的情況下。活化的Caspase-9和其他可能的促凋亡線粒體蛋白激活效應性Caspase-3，Caspase-3繼而切割特定的細胞蛋白并進一步活化Caspase-6/7/2，最終導致程序性凋亡性細胞死亡。凋亡相當于一種“安靜的”細胞死亡，凋亡片段隨之被巨噬細胞清除，該過程僅伴有輕微的炎癥，因而繼發性損害也很輕微。

若初始損傷強烈，以至于肝細胞的所有線粒體都迅速發生MPT，或有其他機制導致線粒體ATP迅速耗竭，從而阻止了凋亡的發生，這將導致靶細胞的壞死。缺乏ATP也可激活內源性途徑導致靶細胞壞死。壞死的細胞可誘發炎癥反應，細胞因子釋放，從而通過敏化周圍的肝細胞而放大初始損傷效應。

細胞凋亡和壞死并非總是涇渭分明，兩者可以混合存在[36]。此外，DILI相關細胞死亡形式可能不止傳統的凋亡和壞死這兩種，因為近年來發現的細胞死亡形式多達12～14種。

5.2 藥物肝毒性進程的兩階段機制進程模型 近20年來逐漸認識到，在藥物或毒物導致肝損傷后，肝細胞和肝組織能否得到及時充分的再生修復，是決定肝損傷持續加重或恢復速度的關鍵因素之一[21-23]，并提出了兩階段模型來形象地解釋這種機制(圖4)[21]。第一階段是藥物或毒物及其代謝產物通過多種機制啟動和施加肝損傷。第二階段是肝損傷發生后很快啟動兩個相反方向的事件。其一是肝損傷的進展和擴大，其二是迅速刺激肝細胞分裂再生和肝組織修復。肝損傷雖有進展，但若能及時啟動充分的肝細胞分裂再生和組織修復，則肝損傷可以逆轉。若肝細胞分裂再生和組織修復被抑制或缺乏，例如超量藥物或毒物攻擊時，或原有肝臟基礎疾病導致肝細胞分裂再生和肝組織修復能力明顯減退，則肝損傷將不斷進展和加重，直至導致死亡。

圖4 肝細胞再生和肝組織修復與DILI的進展和消退(兩階段機制進程模型)

在藥物或其RM誘導肝損傷的過程中，致炎細胞因子TNFα也可誘導NF-κB依賴性存活基因的表達[36]。NF-κB應答基因能抑制JNK，促進抗氧化基因表達上調。同樣地，氧化應激也可誘導核因子E2相關因子2，促使針對細胞應激的抗氧化基因表達上調[43]。在復雜的抗氧化系統中，起關鍵作用的是還原型谷胱甘肽(GSH)，不僅是各種ROS的重要清除劑，也是APAP毒性代謝產物NAPQI等的清除劑，因此GSH的前體成分N-乙酰半胱氨酸可用于治療APAP所致DILI。此外，高濃度GSH還可促進NF-κB依賴性存活基因的表達，拮抗Fas誘導的凋亡等機制，從而對細胞產生保護作用[36]。線粒體GSH的濃度也是肝細胞再生和肝組織修復的重要調節因子[44]。

再生的肝細胞是來源于成年肝細胞、肝內干細胞還是循環干細胞，目前仍存在爭論。肝細胞的再生來源和再生能力，可能受到機體及肝臟的基礎狀況、肝損傷的原因、肝損傷的程度、肝細胞的自主信號及內分泌和旁分泌信號等多種因素的影響[45]。例如有研究[46]顯示，在小鼠正常肝臟的自穩過程中，99%的新生肝細胞來源于成年肝細胞；而祖細胞在正常小鼠肝臟的自穩及再生過程中幾乎不起重要作用。另有研究[47]顯示，正常大鼠或代償期肝硬化大鼠的肝細胞移植入正常受體肝臟后，能在正常微環境中立即存活并增殖；而失代償性肝硬化大鼠的肝細胞在正常受體肝臟的微環境中起初并不擴增或產生白蛋白，但延遲2個月后其功能得以重建。

6 總結和展望

本文系統性闡述了DILI發病的風險因素，基于發病機制的肝毒性分類及其區別與關聯，不同類型肝毒性的一般性機制，從藥物初始刺激到產生肝損傷效應的機制進程。全面了解這些理論及研究進展，是進一步探討特定藥物具體肝毒性的基礎，有助于更好地警惕DILI風險，識別DILI相關生物標志物[48]，對DILI進行科學性與個體化相結合的診斷、治療和預防，也有助于更好地掌控新藥研發的安全性。

另一方面，DILI發病機制和臨床表型復雜多樣，諸多問題有待進一步深入研究，諸如：(1)在真實臨床場景中，由于不同個體對藥物肝毒性反應存在顯著差異，多數情況下很難準確把握具體藥物的具體發病機制，因此需要長期的病例積累和系統研究。(2)由于影響因素和發病機制復雜，很難通過實驗模型可靠地復制DILI表型和評估其發病機制，這對于藥物上市前的毒理機制研究是一個巨大挑戰。(3)DILI慢性化和重癥化的機制。(4)DILI進展與逆轉的關鍵“開關”或“切換”機制以及其中可能蘊含的潛在防治靶點。(5)吡咯雙烷生物堿靶向于肝血竇和肝小靜脈并引起肝竇阻塞綜合征/肝小靜脈閉塞病的機制。(6)某些藥物對肝臟的致瘤或致癌機制。(7)結節性再生性增生、肉芽腫性藥物性肝炎等特殊DILI表型的發病機制也需加以關注。

利益沖突聲明：所有作者均不存在利益沖突。

作者貢獻聲明：于樂成負責構建初步思路，查閱文獻，制圖和撰寫論文；陳成偉負責寫作思路優化，論文修改和最后定稿。