抗结核药物性肝损伤易感基因研究进展

曹鑫宇 薛秒 文艳 刘莉

目前，结核病治疗分为强化和巩固两个阶段，由于化疗疗程长，患者在治疗过程中易出现各种药物不良反应，严重影响患者的用药依从性及疗效等。异烟肼、利福平、吡嗪酰胺联合乙胺丁醇或链霉素仍然是我国抗结核治疗的一线用药。异烟肼和利福平均具有潜在的肝毒性[1-4]，引发抗结核药物性肝损伤(anti-tuberculosis drug-induced liver injury，ATLI)，严重者可导致治疗效果低下和用药无效，继而诱发耐药结核病，增加治疗的困难及患者的负担。 ATLI相关危险因素中非遗传因素包括性别、年龄、饮酒史、糖尿病病史、肝功能异常、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、低蛋白血症并发系统性红斑狼疮等[5-7]。另一方面，ATLI具有明显的个体差异性，而这种差异性很大程度上是由基因所引起的。但是国内尚没有对ATLI易感基因研究进展的相关综述，笔者通过对国内外ATLI易感基因的相关研究进展进行综述，为临床治疗及预防提供参考。

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

GST是药物的解毒机制中第二阶段解毒酶的重要一环，在包括抗结核药物在内的许多药物的生物解毒过程中发挥着关键作用[8]。GST形成了几个亚型的超家族，它们作为细胞内自由基清除剂可以催化各种反应性毒性代谢物与谷胱甘肽的结合，降低反应性代谢物与细胞蛋白的结合，并调节能降低药物肝毒性的氧化应激产物，刺激毒物消除，从而降低药物引起肝毒性的风险[9-10]。在动物模型中，GST在预防化学性肝毒性方面具有重要作用。研究显示，GSTT1基因型缺失及GSTM1基因型缺失和印度人群ATLI发生风险增加相关，尤其是东亚地区人群[11]。因此，GSTT1及GSTM1基因分型可作为鉴别ATLI易感患者的重要工具。

二、孕烷X受体(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)基因编码的一种配体依赖性转录因子，主要功能是调节药物代谢和转运酶的表达，以防止有毒化学物质在肝脏中积聚，维持体内平衡[12]。利福平是一种人PXR特异性激活剂，利福平和异烟肼联合治疗通过PXR靶向卟啉生物合成，导致肝原卟啉Ⅸ积累，最终导致肝损伤[13]。研究显示，PXR基因多态性可能与利福平和异烟肼联合抗结核治疗引起ATLI的风险有关。一些PXR变异被证明增加了印度尼西亚和中国人群对ATLI的易感性[14]。携带rs7643645基因型的患者比携带AA基因型的患者有更高的ATLI风险，并且在隐性模型和加性模型也发现差异具有统计学意义。NF-κB在炎症的调节中发挥重要作用，并有助于肝内稳态和损伤愈合过程。该因子在酒精性肝病、非酒精性脂肪性肝病、病毒性肝炎和胆汁淤积性肝病等多种肝病中均被激活。研究表明，肿瘤坏死因子-α(tumor necrosis factor-α，TNF-α)刺激肝细胞释放活性氧，进而通过激活NF-κB信号导致肝细胞损伤。另外，NF-κB不仅通过调节炎症反应在肝内稳态和损伤愈合过程中发挥作用，而且还可能调节PXR的转录，直接与PXR的DNA结合区相互作用，抑制PXR的表达并抑制其反式激活。有研究比较了ATLI患者和非ATLI患者的等位基因频率、基因型和变异的遗传模型，发现PXR中rs3814055，NF-κB1中rs78872571和rs4647992的变异可增加一线抗结核药品联合治疗引起的ATLI风险[15-16]。

三、血红素加氧酶1(heme oxygenase 1，HMOX1)及醌氧化还原酶1(quinone oxidoreductase 1，NQO1)

抗结核药物可通过药物代谢反应产生中间毒性产物引起肝毒性，包括第一阶段的生物活性/毒性反应和第二阶段的解毒反应[17]。这些活性代谢物可以诱导过量活性氧物种(reactive oxygen species，ROS)的产生，导致脂质过氧化和细胞死亡。抗结核药物的活性代谢物可导致ROS异常积聚是ATLI的重要原因。肝细胞可通过抗氧化作用维持ROS的平衡[18-20]。HMOX1及NQO1是细胞防御ROS的重要介导因子。研究证实，携带HMOX1rs2071748GG基因型的患者发生ATLI的风险较高[21]。

四、N-乙酰转移酶2(N-acetyltransferase 2，NAT2)

肝毒性是结核病患者普遍面临的严重问题，NAT2基因的遗传变异在异烟肼引起的肝毒性中具有重要作用。在NAT2的帮助下，肝脏将异烟肼代谢为乙酰异烟肼。然后将生成的乙酰异烟肼水解为乙酰肼，乙酰肼经NAT2乙酰化处置，形成无毒代谢物二乙酰肼。NAT2作用于不同的基质，它负责催化芳香胺和杂环胺的乙酰化反应，特别是药物中的芳酰肼化合物，催化异烟肼、水杨酸、普鲁卡因胺、磺胺嘧啶、氨苯砜和其他有临床价值的药物的乙酰化反应，有助于解毒过程[22]。NAT2基因编码区的单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphism，SNP)可以改变其酶活性[23]。而NAT2基因的变异严重影响了异烟肼的活性，其药物反应的第一个遗传变异是异烟肼的N-乙酰化，被发现主要是由NAT2编码基因的多态性引起。NAT2基因的变异导致了3种不同的表型：由2个野生型等位基因复制组成的快速乙酰化表型、具有1个野生型等位基因和1个突变型等位基因的中间表型和包含2个突变等位基因的慢乙酰化表型。在7种最常见的SNP中，有4种导致氨基酸变化致使NAT2乙酰化能力明显降低，并与慢乙酰化表型rs1801280(341T→C)、rs1799930(590G→A)、rs1799931(857G→A)和rs1801279(191G→A)相关；携带481C→T、590G→A和857G→A变异等位基因的个体相对于携带野生型等位基因者，发生ATLI的风险更高。NAT2慢乙酰化表型与ATLI风险的增加明显相关[24-26]。

五、白细胞介素-6(interleukin 6，IL-6)基因

抗结核药物及其毒性中间产物引起的肝细胞功能障碍和死亡可激活免疫反应[17]，在免疫应答过程中，会分泌许多促炎和抗炎细胞因子，包括TNF-α、γ干扰素(interferon-γ， IFN-γ)、IL-4和IL-6。这些细胞因子处于微妙的平衡状态。IL-6在维持促炎细胞因子和抗炎细胞因子之间的平衡中起着重要的作用。当总的促氧化反应和抗氧化反应之间存在不平衡时，就会发生氧化应激。研究显示， ATLI组和对照组(抗结核治疗期间没有显示任何肝脏损害相关症状或实验室证据的患者)间IL-6基因中rs1800796的等位基因分布存在明显差异，rs1800796的G等位基因与ATLI发生风险增加相关[27]。

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

UGT负责催化一系列外源或内源性化合物氨基的葡萄糖醛酸化，属于Ⅱ相药物代谢酶[28-29]，是许多药物代谢中的一种重要酶，与ATLI的发生密切相关。研究显示，溶质载体有机阴离子转运蛋白家族成员1B1(solute carrier organic anion transporter family member 1B1，SLCO1B1)和UGT1A1基因多态性与中国汉族人群ATLI易感性密切相关[28]。SLCO1B1基因变异也与结核病患者的治疗结果相关，UGT1A1的rs4148323A/A基因型可明显降低ATLI的发生风险，但是中国汉族人群UGT2B7基因多态性与ATLI无明显相关性[30]。

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

细胞色素P450是一组肝脏Ⅰ期药物代谢酶，参与人体内大多数药物的代谢和清除。CYP2E1和CYP2D6是CYP450家族的重要成员，这些基因的多态性与ATLI的发生有关[31]。这些基因的CpG岛甲基化也在ATLI的发生和发展中起关键作用，CpG岛甲基化可以调节基因转录的效率，甚至导致其失活[32]。如果CpG岛甲基化发生在编码药物代谢酶的基因中，可能导致抗结核药物毒性代谢产物的解毒活性下降或丧失，从而导致ATLI。另外，由CYP7A1、胆汁酸CoA(bile acid CoA: amino acid Nacyltransferase，BAAT)和UGT1A1编码的酶在胆汁酸的合成、结合和解毒中起着至关重要的作用，这些基因的遗传多态性可能对胆汁酸代谢产生影响，从而通过激活核受体改变药物代谢酶和转运蛋白的活性，导致药物和有毒代谢物的积累，从而增加易感个体的肝毒性风险。研究显示，CYP2E1c1/c1等位基因是异烟肼相关肝毒性的诱发因素[31,33]。

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

Nrf2是由NFE2L2基因编码的主转录因子。Nrf2调节影响药物和其他外源物质动力学的抗氧化基因的表达，并在调节细胞氧化还原状态中起关键作用。对于此基因对中国人群发生ATLI的作用存在较大争议。最近的一项前瞻性研究显示，中国人群ATLI的发病机制与NFE2L2的SNP无明显关联，可能需要进一步的大样本研究和各种群体研究来充分探索ATLI与NFE2L2多态性之间的联系[34]。

九、 长非编码RNA(long non-coding RNAs，lncRNA)

目前证明，lncRNA在生理和病理条件下都具有广泛的生物功能。越来越多的研究证明其对结核分枝杆菌感染的发展至关重要。有研究首次报告了中国西部人群中lncRNAAC079767.4基因中的SNP与ATLI易感性之间的关系，发现rs1055229的次要等位基因(T等位基因)在统计学上与ATLI发生的风险增加相关[35]。

综上所述，越来越多的证据表明，抗结核药物在个体间的不良反应差异主要是由遗传因素决定。然而，在不同的研究中得到的ATLI的易感基因结论并不一致。究其原因，除了研究样本量所限之外，还可能受多种因素影响，如人群种族、纳入研究的质量、病例分类差异等，这些都会使研究结果产生一定的偏倚。因此，有必要进行多中心和大样本验证的研究，以便得出更科学的结论，以进一步证实易感基因多态性与ATLI的关系。