藥物類過敏反應及其機制的研究進展*

楊奇濤，吳暢，林新麗，孟長虹，汪玉馨**，史清水**

1中國藥科大學 藥物科學研究院 藥學院，南京 211198；2江蘇省食品藥品監督檢驗研究院，南京 210019；3徐州醫科大學 藥學院，徐州221004

類過敏反應又稱假性過敏反應，臨床表現與Ⅰ型過敏反應相似，涉及皮膚系統、消化系統、循環系統等[1]，因其復雜的機制尚未明確，目前國內外對“類過敏反應”一詞未曾定義。目前一般認為類過敏反應具有兩個特點：①首次給藥即可發生，無需致敏；②其細胞機制為激活肥大細胞或嗜堿性粒細胞釋放活性介質。臨床上與類過敏反應相關的藥物主要有中藥類注射劑、造影劑、脂質體納米制劑、非甾體抗炎藥（nonsteroidal antiinflammatory drugs，NSAIDs）、單克隆抗體、神經肌肉阻滯劑、麻醉藥、抗生素等。在臨床用藥時，其不良反應多為過敏樣反應，常發生于首次給藥后30 min內[2，3]。

類過敏反應的發生機制涉及多個途徑，目前普遍認為是藥物進入體內后通過與肥大細胞表面受體直接結合或者通過補體途徑作用于肥大細胞和嗜堿性粒細胞致其釋放活性介質的結果[4，5]。類過敏反應相關的藥物品種繁多，導致類過敏反應發生的物質基礎可能與活性藥物成分（active pharmaceutical ingredient，API）、輔料以及其他非活性物質有關，因此不同藥物引發的類過敏反應可能涉及不同的途徑。

現有的藥物類過敏評價方法仍存在局限性，隨著藥物類過敏反應出現的頻率逐漸增加，建立多種藥物普遍適合的類過敏反應評價標準迫在眉睫。本文概述了藥物類過敏發生機制、部分藥物與類過敏相關的物質基礎與體內外評價方法，以期為藥物類過敏反應的進一步研究提供借鑒。

1 類過敏反應與Ⅰ型過敏反應

在許多情況下，Ⅰ型過敏反應的激活主要涉及三個部分：肥大細胞表面的高親和力IgE 受體（FcεRI），針對FcεRI 結合的特定過敏原的IgE，以及過敏原本身。過敏原可以聚集兩個或更多FcεRI實體，引發級聯反應，最終導致肥大細胞釋放活性介質[6]。類過敏反應的臨床癥狀類似于Ⅰ型過敏反應，主要表現為注射部位反應、局部紅腫、皮疹、瘙癢、蕁麻疹、惡心、嘔吐、腹痛、腹瀉、血壓下降以及過敏性休克等[7，8]。雖然Ⅰ型過敏反應和類過敏反應均是由激活肥大細胞或嗜堿性粒細胞釋放活性介質導致，但類過敏反應的發生不是由IgE 介導的，而是由直接與肥大細胞表面受體結合或者通過激活補體系統等誘導肥大細胞釋放活性介質[9，10]，見表1。

表1 Ⅰ型過敏反應與類過敏反應

2 類過敏反應相關機制

肥大細胞是高度顆粒化的細胞，可分泌組胺、各種炎癥因子等免疫調節物質。作為過敏反應中主要的效應細胞，肥大細胞在皮膚、氣道和胃腸道的表面附近分布較多，這些表面經常暴露于環境中，因而更易接觸到病原體、過敏原和其他環境因素[11]。過敏原可通過與肥大細胞表面受體直接結合或者通過補體途徑產生的過敏毒素繼而誘導肥大細胞或者嗜堿性粒細胞脫顆粒。

2.1 MrgprX2 受體介導的類過敏反應

2006 年，Tatemoto K等[10]等首次發現了類過 敏反應由肥大細胞表面存在的人類Mas 相關G 蛋白偶聯受體X2（MrgprX2）介導，且Mrgprb3 是MrgprX2的大鼠同源受體。McNeil BD等[12]在小鼠體內實驗發現類過敏相關的藥物可以通過Mrgprb2 來激活小鼠肥大細胞，從而誘導組胺釋放、炎癥反應和氣道收縮，并在人肥大細胞系（LAD2）中驗證了MrgprX2 的相同作用。有研究發現[13]，FcεRI 和MrgprX2 激活了不同的信號通路，FcεRI 介導的肥大細胞激活導致蛋白激酶B（protein kinase B，PKB）、蛋白激酶C（PKC）和κ-B 抑制因子激酶（inhibitor of kappa B kinase，IKK-β）的磷酸化，但這些反應不存在于MrgprX2 激活的肥大細胞反應中。MrgprxX2 介導的肥大細胞脫顆粒可能與G 蛋白Gαq 介導的鈣動員有關，也可能是通過百日咳毒素（pertussis toxin，PTx）敏感的G 蛋白介導信號實現的[14，15]。

2.2 補體系統

補體系統有三種激活途徑，包括經典途徑、旁路途徑以及凝集素途徑。通過不同識別活化過程后形成的C3 轉化酶將C3 酶解成C3a 和C3b，相應的C3 轉化酶結合C3b 形成C5 轉化酶。在C5 轉化酶的作用下，C5 被酶解為C5a、C5b 兩個片段，隨后通過系列相似反應形成C5～9b 膜攻擊復合物（membrane attack complex，MAC），大量的MAC 插入到靶細胞膜中，形成功能性孔，導致細胞溶解[16]。

在補體作用過程中形成的C3a 與C5a 被稱為過敏毒素，其受體C3aR 與C5aR（C5aR1 與C5aR2）表達于多種細胞類型，包括單核細胞、巨噬細胞、中性粒細胞、肥大細胞和T 細胞等多種免疫相關細胞[17]。過敏毒素受體都屬于G 蛋白偶聯受體家族，C3a 與C5a 結合對應受體后導致細胞通過G 蛋白亞型的募集而激活，這導致細胞內鈣濃度的增加以及一系列下游信號轉導事件，促使肥大細胞脫顆粒引起類過敏反應[18]。

2.3 凝血系統與激肽系統

凝血系統可通過外源性及內源性途徑激活，激活后由凝血因子產生系列級聯放大反應，過程中產生凝血酶與纖溶酶都具有重要的生物作用[19]。有研究發現[20]，凝血酶與纖溶酶均可以切割補體C3 與C5，產生過敏毒素C3a 與C5a，從而通過獨立于已有的補體系統激活途徑激活補體系統。在凝血系統激活時，激活的凝血因子Ⅻ可以酶解激肽釋放酶前體產生激肽釋放酶，所產生的激肽釋放酶隨后裂解高分子激肽原，釋放出緩激肽，導致血管通透性增加以及部分炎癥反應發生[21，22]。此外，Irmscher S等[23]發現激肽釋放酶可以通過裂解C3 和B 因子來激活補體系統。綜上，凝血、激肽兩大系統的激活可能會誘導補體系統的激活，亦有可能致使C3 與C5 被切割，產生過敏毒素C3a 與C5a，從而導致類過敏反應的發生。凝血酶、纖溶酶、凝血因子、激肽釋放酶等蛋白結合類過敏相關指標的檢測有望為類過敏反應機制的完善提供借鑒意義。

3 類過敏相關藥物的物質基礎

臨床上與類過敏反應相關的藥物主要有中藥類注射劑、脂質體納米制劑、NSAIDs、神經肌肉阻滯劑、抗生素等。相關藥物多為靜脈注射制劑，藥物經靜脈給藥直接入血，能在短時間內發揮藥效的同時引起速發不良反應。根據類過敏反應機制，相關藥物中的API、輔料或者非活性成分能與MrgprX2 發生結合或與補體激活途徑中相關因子或片段具有相關性。

藥物成分中可能存在與類過敏反應相關的小分子物質基礎，其與API 的化學結構有關。McNeil BD 等[12]結合四氫異喹啉（tetrahydroisoquinoline，THIQ）基序的環化變體是肥大細胞強力脫顆粒劑的研究報道[24]，以THIQ 和MrpgrX2 強激動劑C48/80的結構作為基礎對藥物進行分析，發現部分非甾體神經肌肉阻滯藥物（如阿曲庫銨、筒箭毒堿等）以及氟喹諾酮類抗生素（如環丙沙星等）中具有相似的結構基序，并發現相比對照組，在MrgprB2 特異性失活的小鼠體內腹腔肥大細胞中，活性介質組胺的釋放明顯減少，表明帶有THIQ 基序的藥物分子與類過敏反應機制中的MrgprX2 結合激活有關。在NSAIDs 中，對環氧合酶-2（cyclooxygenase-2，COX-2）選擇性高低和是否含有磺胺基團都對其類過敏反應致敏性有影響[25]。與COX-2 選擇性NSAIDs 相比，非選擇性NSAIDs 導致的血管水腫風險更高；相比非磺胺類NSAIDs，含有磺胺結構的NSAIDs 具有較高的類過敏反應風險，如塞來昔布比羅非昔布有更高的蕁麻疹風險[26，27]。

納米制劑、生物制劑主要通過激活補體系統誘導類過敏反應的發生，可能與補體系統激活途徑相關的大分子物質有關。有研究表明脂質體藥物能夠激活補體系統，一定范圍內，其粒徑與激活補體系統的能力有關[28]。脂質體的表面電荷會影響補體系統的激活途徑，帶正電荷的脂質體通過旁路途徑激活補體系統，帶有負電荷的脂質體通過經典途徑激活[29]。對于非蛋白納米藥物，通常由非免疫原性分子或聚合物組成，其粒徑約在50～200 nm 范圍和表面特征類似于部分致病病毒，使其能被補體系統識別，例如，FDA 批準的第一種納米藥物多柔比星（Doxil）與HIV-1 具有很高的相似性[30]。納米藥物被補體系統識別的另一個主要原因是缺乏保護細胞免受補體系統攻擊的膜蛋白。一些生物制品由于含有蛋白質或活性物質為蛋白質，非自身蛋白通常攜帶許多抗原表位，導致人體產生特異性抗體，與外來蛋白結合，補體系統則識別這些抗原抗體復合物。

中藥注射劑作為我國獨有的藥物品種，其臨床不良反應報道中類過敏反應占比較高。柯瑾等[31]發現中藥注射劑的活性成分包含大分子和小分子物質，去除大分子物質能提高中藥注射劑的安全性。約有25%以上的中藥注射劑都含有0.1%～2%的聚山梨酯80，作為常用的輔料，聚山梨酯80 是中藥注射劑中常見的大分子物質，部分研究表明其可以通過激活補體系統的途徑誘導類過敏反應的發生[32-34]。此外，Xu Y等[35]利用類過敏反應體內外模型對多種中藥注射劑的類過敏物質基礎以及可能的機制進行了探討，發現單寧酸、聚山梨酯80 以及分子量大于10 kD 的蛋白質都可能通過激活補體系統參與類過敏反應的發生。

4 類過敏反應的評價

4.1 體外評價模型

類過敏反應體外評價應用最廣泛的是細胞脫顆粒模型，是將藥物與細胞共孵育后檢測其上清中的相關指標，一般使用與肥大細胞或嗜堿性粒細胞相關的體外穩定細胞系，如肥大細胞（LAD2）、大鼠嗜堿性白血病細胞（RBL-2H3）、小鼠肥大細胞瘤細胞（P815）、人外周血嗜堿性白血病細胞（KU812）[36，37]。在細胞內顆粒所含內容物中，組胺的半衰期較短，且釋放后迅速反應，可以作為細胞脫顆粒模型的早期判斷標準[38]；而類胰蛋白酶在肥大細胞及嗜堿性顆粒中含量雖然豐富，半衰期也更長，但其檢測靈敏度較低[39]；β-氨基己糖苷酶在體外脫顆粒模型中的靈敏度較高，半衰期較長，常作為標記肥大細胞脫顆粒的特異性蛋白[40]。該模型的局限性在于無法模擬體內的復雜生理環境，只能證明藥物對于相關細胞[l8]是否具有直接刺激作用。因此，藥物通過體外評價模型得到的結果只能作為參考，而不能決定性評價類過敏反應。

4.2 體內評價模型

用于藥物類過敏研究的動物有許多種，如比格犬、豬、小鼠、大鼠等。其中比格犬與豬主要用于補體系統激活途徑相關的研究，且考慮到動物的飼養環境要求、成本等，并不適合作為體內評價模型[41，42]。因此，體內評價模型常用方法為小鼠耳廓藍染法[43，44]與大鼠皮膚藍斑法[45]，其基本原理為藥物與伊文思藍共同被注射入動物體內后，肥大細胞或嗜堿性粒細胞受到藥物刺激，釋放組胺和其他活性因子，導致血管擴張及毛細血管通透性增加，結合了血漿蛋白的伊文思藍從血管外組織間隙滲出，出現局部組織的藍染或者藍斑現象，通過直觀現象以及定量分析來評價類過敏反應。也有研究認為直接對給藥后小鼠或大鼠血漿中的IgE、組胺、類胰蛋白酶等相關因子進行檢測也可以對類過敏反應作出有效的評價[46]。

5 總結與展望

類過敏反應是無需免疫介導，首次接觸過敏物質即在短時間內發生的過敏樣反應，發生過程可能涉及單一或多個機制，探究具體藥物引發類過敏反應的機制對該藥物的臨床安全使用有著重要意義。對于受體直接介導途徑而言，利用體外脫顆粒模型可初步探究藥物與類過敏反應的相關性，也可在相關基因敲除動物模型上進一步確認；而對于補體系統、凝血系統或激肽系統介導的途徑，由于三者之間密切作用，可對各系統中關鍵的因子進行檢測以進一步詳細探究；結合體內外的探究結果可以更好地分析藥物與類過敏反應的相關機制。

近年來，隨著高分辨率生物質譜的普及，蛋白質、多肽等組學技術在醫藥領域有著廣泛的研究與應用[47，48]。對于多組分且基質復雜的藥物，其作用機制通常較為復雜，而現代組學技術由于其無可比擬的高通量特性已成為藥物作用機制研究的重要工具之一。與上述檢測方法相比，組學技術可以繪制更為宏大的機制網絡，尋找相關生物標志物，更為詳細地解釋藥物與類過敏反應的相關性。