抗結核藥物性肝損傷易感基因研究進展

曹鑫宇 薛秒 文艷 劉莉

目前，結核病治療分為強化和鞏固兩個階段，由于化療療程長，患者在治療過程中易出現各種藥物不良反應，嚴重影響患者的用藥依從性及療效等。異煙肼、利福平、吡嗪酰胺聯合乙胺丁醇或鏈霉素仍然是我國抗結核治療的一線用藥。異煙肼和利福平均具有潛在的肝毒性[1-4]，引發抗結核藥物性肝損傷(anti-tuberculosis drug-induced liver injury，ATLI)，嚴重者可導致治療效果低下和用藥無效，繼而誘發耐藥結核病，增加治療的困難及患者的負擔。 ATLI相關危險因素中非遺傳因素包括性別、年齡、飲酒史、糖尿病病史、肝功能異常、感染(乙型病毒性肝炎、丙型病毒性肝炎，以及艾滋病等)、心功能不全、呼吸衰竭、低蛋白血癥并發系統性紅斑狼瘡等[5-7]。另一方面，ATLI具有明顯的個體差異性，而這種差異性很大程度上是由基因所引起的。但是國內尚沒有對ATLI易感基因研究進展的相關綜述，筆者通過對國內外ATLI易感基因的相關研究進展進行綜述，為臨床治療及預防提供參考。

一、谷胱甘肽S-轉移酶(glutathione S-transferase，GST)

GST是藥物的解毒機制中第二階段解毒酶的重要一環，在包括抗結核藥物在內的許多藥物的生物解毒過程中發揮著關鍵作用[8]。GST形成了幾個亞型的超家族，它們作為細胞內自由基清除劑可以催化各種反應性毒性代謝物與谷胱甘肽的結合，降低反應性代謝物與細胞蛋白的結合，并調節能降低藥物肝毒性的氧化應激產物，刺激毒物消除，從而降低藥物引起肝毒性的風險[9-10]。在動物模型中，GST在預防化學性肝毒性方面具有重要作用。研究顯示，GSTT1基因型缺失及GSTM1基因型缺失和印度人群ATLI發生風險增加相關，尤其是東亞地區人群[11]。因此，GSTT1及GSTM1基因分型可作為鑒別ATLI易感患者的重要工具。

二、孕烷X受體(pregnane X receptor，PXR)及核因子-κB(nuclear factor-kappa B,NF-κB )

PXR是由NR1I2(nuclear receptor subfamily 1 group I member 2)基因編碼的一種配體依賴性轉錄因子，主要功能是調節藥物代謝和轉運酶的表達，以防止有毒化學物質在肝臟中積聚，維持體內平衡[12]。利福平是一種人PXR特異性激活劑，利福平和異煙肼聯合治療通過PXR靶向卟啉生物合成，導致肝原卟啉Ⅸ積累，最終導致肝損傷[13]。研究顯示，PXR基因多態性可能與利福平和異煙肼聯合抗結核治療引起ATLI的風險有關。一些PXR變異被證明增加了印度尼西亞和中國人群對ATLI的易感性[14]。攜帶rs7643645基因型的患者比攜帶AA基因型的患者有更高的ATLI風險，并且在隱性模型和加性模型也發現差異具有統計學意義。NF-κB在炎癥的調節中發揮重要作用，并有助于肝內穩態和損傷愈合過程。該因子在酒精性肝病、非酒精性脂肪性肝病、病毒性肝炎和膽汁淤積性肝病等多種肝病中均被激活。研究表明，腫瘤壞死因子-α(tumor necrosis factor-α，TNF-α)刺激肝細胞釋放活性氧，進而通過激活NF-κB信號導致肝細胞損傷。另外，NF-κB不僅通過調節炎癥反應在肝內穩態和損傷愈合過程中發揮作用，而且還可能調節PXR的轉錄，直接與PXR的DNA結合區相互作用，抑制PXR的表達并抑制其反式激活。有研究比較了ATLI患者和非ATLI患者的等位基因頻率、基因型和變異的遺傳模型，發現PXR中rs3814055，NF-κB1中rs78872571和rs4647992的變異可增加一線抗結核藥品聯合治療引起的ATLI風險[15-16]。

三、血紅素加氧酶1(heme oxygenase 1，HMOX1)及醌氧化還原酶1(quinone oxidoreductase 1，NQO1)

抗結核藥物可通過藥物代謝反應產生中間毒性產物引起肝毒性，包括第一階段的生物活性/毒性反應和第二階段的解毒反應[17]。這些活性代謝物可以誘導過量活性氧物種(reactive oxygen species，ROS)的產生，導致脂質過氧化和細胞死亡。抗結核藥物的活性代謝物可導致ROS異常積聚是ATLI的重要原因。肝細胞可通過抗氧化作用維持ROS的平衡[18-20]。HMOX1及NQO1是細胞防御ROS的重要介導因子。研究證實，攜帶HMOX1rs2071748GG基因型的患者發生ATLI的風險較高[21]。

四、N-乙酰轉移酶2(N-acetyltransferase 2，NAT2)

肝毒性是結核病患者普遍面臨的嚴重問題，NAT2基因的遺傳變異在異煙肼引起的肝毒性中具有重要作用。在NAT2的幫助下，肝臟將異煙肼代謝為乙酰異煙肼。然后將生成的乙酰異煙肼水解為乙酰肼，乙酰肼經NAT2乙酰化處置，形成無毒代謝物二乙酰肼。NAT2作用于不同的基質，它負責催化芳香胺和雜環胺的乙酰化反應，特別是藥物中的芳酰肼化合物，催化異煙肼、水楊酸、普魯卡因胺、磺胺嘧啶、氨苯砜和其他有臨床價值的藥物的乙酰化反應，有助于解毒過程[22]。NAT2基因編碼區的單核苷酸多態性(single nucleotide polymorphism，SNP)可以改變其酶活性[23]。而NAT2基因的變異嚴重影響了異煙肼的活性，其藥物反應的第一個遺傳變異是異煙肼的N-乙酰化，被發現主要是由NAT2編碼基因的多態性引起。NAT2基因的變異導致了3種不同的表型：由2個野生型等位基因復制組成的快速乙酰化表型、具有1個野生型等位基因和1個突變型等位基因的中間表型和包含2個突變等位基因的慢乙酰化表型。在7種最常見的SNP中，有4種導致氨基酸變化致使NAT2乙酰化能力明顯降低，并與慢乙酰化表型rs1801280(341T→C)、rs1799930(590G→A)、rs1799931(857G→A)和rs1801279(191G→A)相關；攜帶481C→T、590G→A和857G→A變異等位基因的個體相對于攜帶野生型等位基因者，發生ATLI的風險更高。NAT2慢乙酰化表型與ATLI風險的增加明顯相關[24-26]。

五、白細胞介素-6(interleukin 6，IL-6)基因

抗結核藥物及其毒性中間產物引起的肝細胞功能障礙和死亡可激活免疫反應[17]，在免疫應答過程中，會分泌許多促炎和抗炎細胞因子，包括TNF-α、γ干擾素(interferon-γ， IFN-γ)、IL-4和IL-6。這些細胞因子處于微妙的平衡狀態。IL-6在維持促炎細胞因子和抗炎細胞因子之間的平衡中起著重要的作用。當總的促氧化反應和抗氧化反應之間存在不平衡時，就會發生氧化應激。研究顯示， ATLI組和對照組(抗結核治療期間沒有顯示任何肝臟損害相關癥狀或實驗室證據的患者)間IL-6基因中rs1800796的等位基因分布存在明顯差異，rs1800796的G等位基因與ATLI發生風險增加相關[27]。

六、尿苷二磷酸葡萄糖醛酸轉移酶( uridine diphosphate glucuronyl transferase，UGT)

UGT負責催化一系列外源或內源性化合物氨基的葡萄糖醛酸化，屬于Ⅱ相藥物代謝酶[28-29]，是許多藥物代謝中的一種重要酶，與ATLI的發生密切相關。研究顯示，溶質載體有機陰離子轉運蛋白家族成員1B1(solute carrier organic anion transporter family member 1B1，SLCO1B1)和UGT1A1基因多態性與中國漢族人群ATLI易感性密切相關[28]。SLCO1B1基因變異也與結核病患者的治療結果相關，UGT1A1的rs4148323A/A基因型可明顯降低ATLI的發生風險，但是中國漢族人群UGT2B7基因多態性與ATLI無明顯相關性[30]。

七、細胞色素P450 2E1(CYP2E1)/CYP2D6基因CpG島甲基化

細胞色素P450是一組肝臟Ⅰ期藥物代謝酶，參與人體內大多數藥物的代謝和清除。CYP2E1和CYP2D6是CYP450家族的重要成員，這些基因的多態性與ATLI的發生有關[31]。這些基因的CpG島甲基化也在ATLI的發生和發展中起關鍵作用，CpG島甲基化可以調節基因轉錄的效率，甚至導致其失活[32]。如果CpG島甲基化發生在編碼藥物代謝酶的基因中，可能導致抗結核藥物毒性代謝產物的解毒活性下降或喪失，從而導致ATLI。另外，由CYP7A1、膽汁酸CoA(bile acid CoA: amino acid Nacyltransferase，BAAT)和UGT1A1編碼的酶在膽汁酸的合成、結合和解毒中起著至關重要的作用，這些基因的遺傳多態性可能對膽汁酸代謝產生影響，從而通過激活核受體改變藥物代謝酶和轉運蛋白的活性，導致藥物和有毒代謝物的積累，從而增加易感個體的肝毒性風險。研究顯示，CYP2E1c1/c1等位基因是異煙肼相關肝毒性的誘發因素[31,33]。

八、nuclear factor (erythroid-derived 2)-like 2(Nrf2)

Nrf2是由NFE2L2基因編碼的主轉錄因子。Nrf2調節影響藥物和其他外源物質動力學的抗氧化基因的表達，并在調節細胞氧化還原狀態中起關鍵作用。對于此基因對中國人群發生ATLI的作用存在較大爭議。最近的一項前瞻性研究顯示，中國人群ATLI的發病機制與NFE2L2的SNP無明顯關聯，可能需要進一步的大樣本研究和各種群體研究來充分探索ATLI與NFE2L2多態性之間的聯系[34]。

九、 長非編碼RNA(long non-coding RNAs，lncRNA)

目前證明，lncRNA在生理和病理條件下都具有廣泛的生物功能。越來越多的研究證明其對結核分枝桿菌感染的發展至關重要。有研究首次報告了中國西部人群中lncRNAAC079767.4基因中的SNP與ATLI易感性之間的關系，發現rs1055229的次要等位基因(T等位基因)在統計學上與ATLI發生的風險增加相關[35]。

綜上所述，越來越多的證據表明，抗結核藥物在個體間的不良反應差異主要是由遺傳因素決定。然而，在不同的研究中得到的ATLI的易感基因結論并不一致。究其原因，除了研究樣本量所限之外，還可能受多種因素影響，如人群種族、納入研究的質量、病例分類差異等，這些都會使研究結果產生一定的偏倚。因此，有必要進行多中心和大樣本驗證的研究，以便得出更科學的結論，以進一步證實易感基因多態性與ATLI的關系。