人类白细胞抗原相关的药物超敏反应

孙雪林，康薇，田晓鑫，胡欣，刘德军

(1.北京医院药学部国家老年医学研究中心 中国医学科学院老年医学研究院 药物临床风险与个体化应用评价北京市重点实验室，北京 100730；2.中央军委联合参谋部警卫局卫生保健处)

精准医学的目的是使治疗方案个体化，以提高治疗效果，减少药物不良反应(ADR)的发生。药物基因组学是研究个体影响药物疗效和安全性的遗传特征的学科。最近的一项研究报告称，大约30%的ADR 与药物基因组学知识相关，通过药物遗传检测可以避免此类ADR 的发生[1]。Lazarou 等[2]通过大型的Meta 分析得出，在美国住院患者的严重ADR的总体发生率为6.7%，致命ADR 的总发生率为0.32%，估计ADR 每年导致超过100 000 人死亡，位于美国第四到第六位死因。根据欧洲“加强药物警戒以减少药物的不良影响(2008)”，估计5%的住院患者和每年19.7 万例死亡病例与ADR 有关。根据以上数据估算，随着死亡率和发病率的影响，ADR在美国和欧洲的社会经济成本达1 770 亿美元和790 亿欧元[3]。此外，ADR 是药品退出市场的主要原因，给制药企业带来了巨大的成本负担[4]。

ADR 一般来说分类两大类：A 型(增强型)和B型(变异型)。A 型ADR 反应是可预测的，可发生在所有的个体中，可以通过药物的药理活性来解释。B 型(非靶向)反应占所有ADR 发生的15%左右，不可预测，与剂量无关，与宿主的遗传有关，因此被称为“特异性反应”[5]。由于大多数B 型ADR 是由免疫系统驱动的，因此定义为药物超敏反应(HDR)。根据症状发生的时间，HDR 可进一步分为速发型超敏反应和迟发型超敏反应。“速发型超敏反应”是药物使用后立即出现症状(大部分＜1 h)，由免疫球蛋白E(IgE)介导的，临床表现包括血管性水肿、荨麻疹、支气管痉挛和过敏反应。“迟发型超敏反应”通常发生在药物暴露后几天甚至几周，由T淋巴细胞介导。迟发型HDR 包括一系列不同的全身综合征，也称为嗜酸粒细胞增多的药疹和全身症状的药疹(DRESS 综合征)，以及某些器官特异性表现，最显著的是皮肤的过敏反应和肝损伤[6]。

1 HDR 的免疫致病机制

主要组织相容性复合体(MHC)在T 细胞激活过程中起关键作用，此过程要求T 细胞受体(TCR)与互补抗原的肽段与MHC 结合。人类白细胞抗原(HLA)分子有两大主要家族，MHC Ⅰ类分子几乎在所有有核细胞表达，并将细胞内表达蛋白衍生的肽段提呈给CD8+T 细胞；MCH Ⅱ类蛋白通常由抗原提呈细胞表达(如树突状细胞)，向CD4+T 辅助淋巴细胞呈递内化外源性蛋白。HLA 系统是一个基因复合体，位于6 号染色体的短臂上，编码人类的MHC 蛋白。HLA Ⅰ类分子由HLA-A、HLA-B 和HLA-C 三个基因位点编码，HLA Ⅱ类分子由HLA-DR、HLA-DQ 和HLA-DP 基因编码[7]。

由于HLA 在适应性免疫反应中发挥的作用，某些HLA 等位基因可能参与到某些自身免疫疾病、肿瘤和传染病的发生过程[8-9]。由于HLA 的表达是显性的，药物超敏的倾向取决于特定药物相关等位基因的存在。杂合子和纯合子个体的药物致敏风险增加，等位基因缺失表明患者与特定药物相关的HDR风险非常低。因此，HLA 基因分型结果报告为“阳性”或“阴性”，没有中间表型[7]。

表1 HLA 相关药物超敏反应

2 药物相关的HDR

2.1 阿巴卡韦 阿巴卡韦是一种逆转录酶抑制剂，用于治疗艾滋病毒感染。阿巴卡韦通常耐受性良好，但5%～7%的暴露患者出现过敏综合征[10]，临床治疗一旦出现过敏症状建议立即停药治疗，否则会危及生命。阿巴卡韦诱导的HDR 的临床诊断标准要求在最初6 周内出现至少两种症状：发热、皮疹、恶心、呕吐、头痛、嗜睡、肌痛、关节痛或胃肠道症状，在72 h 内停药开始对症治疗。少见的HDR 症状包括呼吸症状、感觉异常、水肿、肝肾衰竭等[11]。在阿巴卡韦的早期药物研发阶段已有超敏反应的描述，直到2002 年，两个独立的研究分别报告了HLA-B*57：01 等位基因和阿巴卡韦相关HDR 发生风险增加密切相关[12-13]，该结论得到了进一步研究的支持[14]。2008 年开展了一项名为“I 期临床试验DNA 筛查的前瞻性随机评价”研究，是迄今为止规模最大的一项药物基因组学研究。该研究招募了19 个国家的1 956 名患者被前瞻性随机分为两组：一组实验组，其中HLA-B*57：01 携带者没有接受阿巴卡韦治疗，另一组对照组患者接受的治疗没有进行基因检测。结果发现在HLA-B*57：01 阴性的患者阿巴卡韦的超敏反应发生率为0%，对照组超敏反应发生率为2.7%，HLA-B*57：01 基因筛查可有效避免超敏反应的发生[15]。但是该研究结果并不适用所有种族人群，受试人群中白种人的患病率较高，占所有人群的84%，使得这一研究结果受到质疑。最近对文献的系统回顾和荟萃分析进一步证实，HLA-B*57：01 与阿巴卡韦在白种人、黑种人和西班牙裔中引起的超敏反应显著相关。在这篇文章中作者认为在非白种人中缺乏预测价值可能是人群中HLA-B*57：01 携带率偏低，早期的研究中纳入的非白种人受试者数量较少，导致HDR 临床诊断假阳性率高[16]。另一方面，阴性预测值(NPV)为100%，这意味着HLA-B*57：01 阴性个体不会产生超敏反应，因此HLA-B*57：01 对于预测阿巴卡韦相关HDR 的风险具有较高价值[15]。美国FDA、EMA 及相关临床指南均推荐在服用阿巴卡韦之前检测HLA-B*57：01 基因型。通过临床随访研究，确认了通过基因型的检测可显著减少阿巴卡韦引起的超敏反应，从而确认了其价值和成本效益。HLA-B*57：01 基因分型是药物基因组学在临床最常用的案例。

2.2 别嘌呤醇 Stevens-Johnson 综合征(SJS)和中毒性表皮坏死松解(TEN)是以广泛的皮肤剥脱为特征的严重大疱性黏膜皮肤反应。皮肤反应的严重程度与该疾病的临床亚型相关(发生率SJS ＜10%，SJS/TEN 重叠综合征中为10%～30%，TEN ＞30%)，并影响这些疾病的预后[17]。大多数SJS/TEN 病例是由药物引起的，有些药物诱发SJS/TEN的风险较高[18]。

别嘌呤醇引起超敏反应，临床表现从轻微的皮肤红斑到严重的剥脱性皮炎，包括DRESS 和SJS/TEN，后者发生在0.1%～0.4%的使用者中[19]。别嘌呤醇是欧洲导致SJS/TEN 最常见的原因，超过卡马西平和苯妥英，而在东南亚，它是继卡马西平之后第二常见的SJS/TEN 致病药物[20-21]。2005 年中国台湾一个研究小组进行了候选基因分析，比较了51例由别嘌呤醇诱导的HDR 患者、135 例耐受别嘌呤醇的受试者和93 例来自普通人群的健康受试者，所有受试者均为汉族，发现所有由别嘌呤醇诱导的严重皮肤不良反应患者中都存在HLA-B*58：01 等位基因，相比之下，别嘌呤醇耐受患者和健康对照组分别为15%和20%[22]。HLA-B*58：01 在耐受的人群中的也存在，因此可能是其他因素促进过敏反应的发生。在泰国人、日本人和韩国人别嘌呤醇和HLA-B*58：01 等位基因存在很强的关联，而欧洲人的相关性较弱[23-26]。这种差异可能是HLA-B*58：01 在不同人群中的频率不同所致，亚洲人群(约20%)普遍高于其他欧洲人群(1%～2%)。亚洲人群中HLA-B*58：01 携带者的状态和别嘌醇诱导的SJS/TEN 之间存在显著的相关性[27]。

考虑到HLA-B*58：01 和别嘌呤醇导致HDR的高度关联性，可能需要基因检测的方法来预防药品不良反应的发生。但是到目前为止，FDA 和EMA的别嘌呤醇的药品说明书仍未明确要求进行HLA-B*58：01 基因分型检测来确定是否服用别嘌呤醇。日本的药品说明书中提到的在中国、日本和欧洲人群中服用别嘌呤醇发生SJS/TEN 的患者中HLA-B*58：01 等位基因出现频率很高，建议进行基因检测，但并未强制要求。临床药物遗传学实施联盟指南建议别嘌呤醇不建议应用HLA-B*58：01 等位基因阳性的患者，强调阴性基因分型不能排除严重HDR 的可能性，尤其在欧洲人群。2012 年修订的美国风湿病学会痛风治疗指南建议别嘌呤醇治疗后进行HLA-B*58：01 等位基因检测，尤其是在等位基因频率较高的人群中。

2.3 卡马西平 卡马西平是一种芳香族类抗惊厥药，用于治疗癫痫、神经性疼痛和双向情感障碍。卡马西平与斑丘疹(MPE)和DRESS 综合征有关[7]。此类不良反应在西方人群中相对少见(每10 000 人群中1～6 人发病)，但在某些亚洲汉族人群中的发生频率要高达10 倍以上[28]。Chung 等[29]描述了中国台湾汉族患者卡马西平相关SJS/TEN 与HLA-B*15：02 等位基因之间的相关性，发现在所有卡马西平相关的SJS/TEN 的患者中都存在HLA-B*15：02 等位基因，在药物耐受和普通人群的比例分别为3%和8.6%。

2011 年中国台湾的研究者设计了一项大型前瞻性研究，评估HLA-B*15：02 等位基因筛查的收益。在该研究中，4 120 例HLA-B*15：02 阴性患者和215 例HLA-B*15：02 阳性患者接受替代药物治疗，患者均未发生SJS/TEN。卡马西平导致的SJS/TEN 发病率约为0.23%，而HLA-B*15：02 基因筛查有效预防了10 例HDR[30]，为亚洲患者在服用卡马西平之前检测HLA-B*15：02 提供了有力证据。并非所有携带HLA-B*15：02 等位基因的患者都会发生卡马西平相关的HDR，Ko 等[31]通过分析卡马西平诱导的超敏反应的TCR 克隆分型，84% 的HLA-B*15：02 阳性发生SJS/TEN 的患者中存在VB-11-ISGSY，但是在所有耐受者中并不存在，包括两名HLA-B*15：02 携带者。这些数据表明，HLA-B*15：02 和VB-11-ISGSY TCR 克隆型可能对HDR 的发展起到协同作用，T 细胞活化不仅限于特定的HLA 同种异体，而且还限于特定的TCR 克隆型。在白种人和日本人群中，HLA-B*15：02 尚未发现与卡马西平引起的HDR 有关，可能是该等位基因在某些人群中的频率较低(＜1%)。在这些人群中发现HLA-A*31：01 等位基因可能与SJS/TEN、MPE 和 DRESS 有 关[32-34]。在汉族人群中，HLA-A*31：01 等位基因与卡马西平诱导MPE 或DRESS 风险增加有关，而SJS/TEN 与HLA-B*15：02表达相关[35-36]。HLA-B*15：02 和HLA-A*31：01 在氨基酸序列上有很大的差异，两者共有与卡马西平相互作用的三个氨基酸残基中的两个，这一观察可解释不同的HLA 同种异体如何有效地与同一抗原相互作用[37]。

FDA 和EMA 在药品说明书包含了警告信息，建议对亚洲患者卡马西平治疗前进行HLA-B*15：02 基因检测。FDA 在药品处方信息中增加了HLA-A*31：01 阳性的患者应当平衡获益，但未强制进行药物遗传学检测。目前只有加拿大的药品说明书建议进行HLA-A*31：01 药物遗传学检测，由于目前的筛查的病例较少，可能未来更多服用卡马西平的人群需要基因检测来确定HLA-A*31：01 基因阳性与不良反应的相关性[38]。

不同的研究报告指出，HLA-B*15：02 与其他抗惊厥药(奥卡西平、苯妥英、拉莫三嗪)引起的SJS/TEN 有关，因此HLA-B*15：02 阳性的患者进行抗癫痫药物治疗时应格外注意药品不良反应[30]。目前FDA 建议HLA-B*15：02 携带者避免苯妥英钠作为卡马西平的替代药品，建议存在遗传学风险的人群(中国汉族、泰国、菲律宾和马来西亚人群)在使用奥卡西平之前进行HLA-B*15：02 等位基因检测，对拉莫三嗪的使用没有提供具体的建议。

3 结语

阿巴卡韦、卡马西平和别嘌呤醇是药物遗传学应用的较好例证，具有较高的临床应用性和成本效益[39]。从以上得出HLA-HDR-药物相关性的例子可以看出，某些HLA 等位基因易感阳性的个体服用可疑药物也可能不会发生过敏反应，除了特定的HLA 亚型以外，还包括遗传和环境因素的影响。目前对基因以外的其他因素描述在很大程度上仍不完整，为了更好的描述特定过敏反应风险增加的患者，HLA 分型应同时分析附加的个体特征和危险因素。目前HLA 相关的药物超敏反应，仅有少数的转化为临床常规的检查项目，利用基因分型除了预测和预防ADR 外，还可以用于临床诊断。在这种情况下，基因检测是暴露在ADR 之后，而非在药物处方之前。氟氯沙西林诱导的胆汁淤积性肝炎与HLA-B*57：01 等位基因(OR=108)的存在密切相关，但由于其发病率极低(8.5 例/10 万)，估计需要筛查13500 名受试者以预防1 例HDR。因此，给药前检测在临床常规应用中不具有成本效益[40-41]。由于严重的HDR 非常罕见，它们很少在临床前试验(动物模型)或临床试验中观察到，在大多数情况下，它们是在上市后大量患者接受治疗时发现的。这往往又可导致该药物退出市场，因此，HDR 成为制药行业的主要成本负担，导致药物开发成本上升。一些HDR 与特定的HLA 等位基因有关，可以通过药物遗传学检测检测来预防。目前，已经发现大量与HLA 相关的HDR，但是在将这些关联转化为临床实践之前，仍然有许多障碍需要克服，到目前为止，成功实施的案例还很少。应该努力提高多学科基础研究和临床研究的水平，从基础研究到临床研究，再从临床研究到临床研究。