药物特异质肝毒性的发生机制及预测筛选方法

药物特异质肝毒性的发生机制及预测筛选方法 药物特异质肝毒性的发生机制及预测筛选 方法 ForeignMedical&rSectiononPt~nnacy2005Oct;32(5) 6治疗手段 经HAART后对转氨酶水平升高的处理需要着 重考虑严重度,临床影响和病因学机制三个方面的 因素.当继续ART肝毒性低时,通常肝毒性可自发 消除.肝毒性严重,出现肝代偿失调时,例如腹水, 严重的黄疸和(或)脑病,应立即停止ART治疗.一 旦临床局面得到控制,可试用新的治疗 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 ,避免这 些高肝毒性药物的应用.如果不能完全解决问题, 应根据个人的基础进行评估. 在无肝代偿失调和HBV和(或)HCV同时感染 时,必须排除过敏性反应.有报道应用皮质类固醇 可显着改善过敏反应,但皮质类固醇的作用尚没有 被确定.应重视由NRTI引起的乳酸性酸中毒的表 现,其特征是非特异性,不知不觉的开始和经常出现 肝脂肪变性,严重时可能有较高的病死率,需要立即 中断治疗.一些学者给患者服用核黄素,左卡尼汀 和抗氧化剂药物(维生素C)和辅酶Q,尽管结果不 是很好.随着症状的消除,可以适当恢复HAART治 疗,避免NRTI对线粒体较高的毒性. 如果无症状,应该对其他肝毒性的影响因素如 乙醇和其他药物采取特殊的关注,因为这些因素可 以被除去.如果在长期HBV同时感染情况下转氨 酶水平升高,很可能患者已经接受拉米夫定治疗,并 且已发生耐受突变,可解释为HBVDNA的反弹.在 这个例子中更换特洛福韦或其他选择性的疗法如 IFN—a是恰当的.尽管研究提供了指导ART诱导的 肝毒性治疗的理论框架,但实际情况是复杂的.在 一 些病例中,由于处理方法比较复杂,不可能确定肝 毒性的原因,因此,在一些病例中可能包含多个机 制 药物特异质肝毒性的发生机制及预测筛选方法 李玉凤综述吴纯启,廖明阳审校 (军事医学科学院毒物药物研究所国家北京药物安全 评价 LEC评价法下载LEC评价法下载评价量规免费下载学院评价表文档下载学院评价表文档下载 研究中心,北京100850) 摘要:药物特异质肝毒性(ILT)是近年来多种药物撤出市场或标注"黑框"标志的主要原因,也是导 致药物开发后期失败的重要原因之一.本文综述了近年来ILT的发生机制,药物开发早期ILT的 预测筛选,以及寻找生物标志物方面所取得的研究进展,并提出了未来研究的主要方向. 关键词:药物;特异质肝毒性;机制;筛选 中图分类号:R99文献标识码:A文章编号:1001—0971(2005)05—0338—04 药物的特异质肝毒性(idiosyncraticlivertoxicity, roT)是指在药物治疗期间发生在一小部分病人中间 的一种与药物的药理作用不相关的不良反应,是一 种重要的且所占比例较高的特异质药物反应.与药 物固有肝毒性(intrinsichepatotoxicity)相比,ILT具有 以下特点:(1)不可预测性;(2)发生率低,占全部用 药患者的0.O1%,5%;(3)无明显的剂量一效应关 系;(4)难以用实验动物模型复制;(5)一般在药物开 发后期或上市后才被发现.ILT虽然发生率低,但 病程急,预后差,肝功能衰竭发生率高,常需肝移植. 制药工业因药物ILT所造成的损失也同样巨大,这 不仅表现在药物撤出市场所造成的巨额经济损失 收稿日期:2005.04.07 基金项目:国家高技术研究发展计划(2002AA2Z34D) 上,还表现在企业信誉的无形损毁上.据报道,在 1975,1999年撤出市场的药物中有31%是因为 ILT,如抗糖尿病药曲格列酮(troglitazone),抗肝炎药 非阿尿苷(fialuridine)等;在被标识"黑框"标志的药 物中,有22%也是因为肝损伤llJ. 过去,由于ILT的无法预测性及上市后的药物 不良反应监测水平低,制药工业一直对ILT不太重 视.近10多年,药物开发的成本愈来愈高,药物撤 出市场及开发晚期失败所造成的代价越来越大,其 他药物安全性问题的逐步减少,ILT也变得愈加突 出.为此,西方大型制药公司逐渐加大ILT的研究 力度,美国FDA于2001年专门召开了ILT研讨会, 促进了ILT基础和应用的研究.此外,为了在药物 开发早期即排除那些可能导致ILT的新化学实体, 各种ILT筛选模型与方法也应运而生.本文扼要综 述了近年来在ILT的发生机制及筛选方法等方面的 国外医学药学分册2005年10月第32卷第5期 研究进展. 1ILT的发生机制 过去,大多数研究者均认为ILT是因患者本身 的遗传缺陷,造成对药物毒性的敏感性增加所致. 随着研究的逐步深入,人们逐渐发现ILT的发生与 下面因素有关:(1)药物本身的固有毒性及代谢活化 等分子因素;(2)药物代谢酶或转运体多态性,免疫 功能等患者个体因素;(3)疾病状况,营养水平,感 染,炎症等外部环境因素均有较为密切的关系.为 此,Li[2J于近期提出ILT的"多决定因素假设",认为 ILT的发生概率是药物的接触水平,与化学结构相 关的生物学特征,环境风险因子及宿主风险因素等 事件概率的乘积,ILT是多种因素联合作用的结果, 从而导致对ILT的发生无法预测的后果.研究表 明,在药物分子因素中,能否代谢活化为相应的活性 代谢物是ILT发生与否的关键;在个体因素中,免疫 功能状态起着重要的作用;在外部环境因素中,炎症 反应的作用尤为突出. 1.1活性代谢产物 研究表明,绝大多数可诱发ILT的药物均在肝 脏被代谢转化为活性代谢物.虽然,大多数药物在 肝内转化为活性高低不等的代谢物,但体内的各种 中间代谢物失活及排泄途径可降低其生物学活性, 从而确保在低剂量下无法对机体造成损害.然而, 当环境或遗传因素导致体内代谢解毒功能降低或失 活时,当同时使用其他药物从而改变药物代谢酶水 平时,或者当药物本身干扰某些内源性化合物的转 运和代谢处置时,即可能增加活性中间代谢物形成 的速率或数量.当活性代谢物在体内达到一定的水 平时,即可能导致生物大分子靶的共价结合,并启动 信号级联反应.例如,引起特异质肝损伤的曲格列 酮可在体内转化为几种潜在的活性代谢物,包括对 苯基醌,醌环氧化物及a.酮异氰酸盐J.双氯芬酸 (diclofenac)是一种非甾体类抗炎药,偶尔可诱发 ILT,研究表明其所含的羧基可代谢转化为酰基葡糖 苷酸或辅酶A硫酯_4J,后者具有强亲电子性,可酰 化蛋白. 其他可导致ILT的药物则通过其他的途径损伤 肝脏.某些化合物在肝内还原酶作用下形成还原性 中间代谢物,当体内抗氧化防御体系存在缺陷时,即 导致严重的氧化性损伤,如出现DNA损伤及线粒体 功能异常.硝基呋喃的硝基可被细胞色素P450 (CYP450)转化为硝基阴离子自由基,或经多步反应 转变为亚硝基化合物,两者均可还原分子氧并启动 氧化还原循环反应_5J. 1.2免疫介导型ILT 众多直接或间接的证据表明,ILT与免疫系统 有关.如ILT常在用药后1,5周发作,并出现皮 疹,发热,嗜酸性粒细胞增多等超敏反应体征;肝组 织病检发现嗜酸性粒细胞浸润和肉芽肿形成;血液 中出现免疫复合物及抗药物或药物代谢产物的抗体 等.此外,Greaves等_6J发现患者在意外再次服用双 氯芬酸2d后即出现突发性肝功能衰竭. 免疫介导的ILT发生机制则与形成半抗原及 "危险信号假说"有关.前者认为药物代谢物作为半 抗原,通过与肝脏蛋白质结合而形成完全抗原,抗原 加工后经主要组织相容性复合体(MHC)限制型抗原 提呈细胞提呈至T细胞,T细胞激活后最终导致抗 原特异性的免疫反应.后者则是一种新的免疫学概 念,认为免疫系统的原始驱动力并非是经典理论所 关心的区分"自我"与"非我",而是对危险信号的防 御反应.无危险信号时提呈抗原将导致免疫耐受, 有危险信号则导致完整的免疫反应.在免疫介导型 ILT发生过程中,氧化性和线粒体损伤等细胞应激 信号作为免疫反应的共刺激信号(第二信号),与药 物一蛋白质结合物(第一信号)一起共同引起免疫反 应.在微粒体蛋白及弗氏佐剂(FreundSadiuvant)诱 导的小鼠自身免疫性肝炎模型中,血清转氨酶的升 高与T细胞反应同步,说明弗氏佐剂在此反应中必 不可少,作为一种非特异性共刺激信号而发挥作用. 此外,如异烟肼(isoniazid),卤代烷和曲格列酮等ILT 诱导药可导致转氨酶暂时性升高和线粒体毒性,也 可作为第二共刺激危险信号而诱发免疫反应_7j. 至于免疫介导型ILT的个体特异性,则与宿主 对药物免疫应答的反应性,生物活化与解毒途径的 平衡细胞对活性代谢产物的防御能力及同时使用的 其他药物治疗等因素有关_8J. 1.3ILT与炎症 ILT患者常伴有中性粒细胞及其他白细胞炎性 浸润,并且炎症出现的时程与ILT的发生也相互吻 合,提示炎症与ILT存在某种联系.此外,人及动物 中的炎症反应非常普遍,并且许多情况下(如改变膳 食习惯,饮酒,胃肠道刺激,外科手术等)常伴有轻度 的内毒素血症.这种轻度内毒素血症足以引起中度 炎症反应,包括炎症细胞的迁移及促炎症介质的释 ForeignMedical&ncesSectionOFtPharmacy2005Oct;32(5) 放.内毒素的主要成分为脂多糖(1ipopolysaccharide, LPS),是一种强致炎症原.研究表明,LPS通过炎症 细胞表面的Toll样受体4而发挥其炎症介导作用. 为确定炎症反应在ILT中的作用,Roth等J研 究轻度炎症(低剂量LPS预处理)对药物ILT的影 响.结果表明在药物治疗过程中,若发生炎症反应 可降低药物毒性的阈值,从而使得原先对肝毒性不 敏感的患者变为敏感,即出现特异质反应.据报道, 初步的动物实验结果已支持上述观点:如同时接触 LPS及氯丙嗪的大鼠,肝脏出现氯丙嗪ILT患者中 常见的炎症浸润;在同时给予雷尼替丁及LPS的大 鼠中,血清丙氨酸转氨酶(ALT),天冬氨酸转氨酶 (AST)及7一谷氨酰转肽酶(7一GT)水平均明显增加, 而单独接触雷尼替丁及LPS的大鼠,上述血清指标 正常;在给予无毒剂量野百合碱之前2h,给予小剂 量LPS诱发炎症反应,可导致ILT. 2ILT的预测和筛选 通常的临床前安全性评价及上市前临床试验的 模式并不能预测ILT.其中的原因除了缺乏适当的 动物模型外,还因为ILT常与患者的病理状态相关. 然而,目前临床前安全性评价均采用正常健康的动 物,与动物病理模型有较大的差异.要降低因ILT 而造成的药物开发失败,一方面应未雨绸缪,提前放 弃有出现ILT可能的化合物,另一方面则应尽可能 使用动物疾病模型评价药物的安全性. 2.1避免引入毒性基因 研究表明,大多数ILT诱导剂及其中间代谢物 均具有其独特的化学结构"报警"基因,或毒性团 (toxicophore),如呋喃环,醌环,环氧化物,噻吩,羧 基,苯醌自由基,卤代酰基,苯胺基,酰基葡糖苷酸, 羟化代谢物,羟胺及芳香环等.例如,双氯芬酸可导 致ILT,其化学结构中即包含苯基乙酸,苯胺,卤代 酰基三种毒性团l101.因此,为避免发生ILT,药物化 学家在药物发现阶段即应主动回避具有毒性团的候 选化合物.如利用TOPKAT,DEREK,HazardExpert 等软件在开发早期进行计算机毒性筛选,除去带毒 性团的化合物;也可以通过结构修饰法改变与药理 活性无关或影响较小的区域,以改进化合物的代谢 及毒性特征.虽然直接筛选药物活性中间代谢物比 较困难,但目前已建立多种利用亲电试剂捕集形成 谷胱甘肽(GSH)3JI]合物,氰化物衍生物,核苷酸加合 物,葡糖苷酸及白蛋白加合物的方法,可筛选能形成 活性代谢物的化合物.其中GSH加合物采用液相 色谱一质谱(LC—MS)法分析,已实现高通量筛选,简便 快速,可筛选I和?相药物代谢酶所产生的活性中 间代谢物l】. 2.2警惕药物的特异性生物反应 Sasseville等l121分析了近年来因ILT撤出市场药 物的毒理学与药理学综述性报告,结果发现ILT诱 导药物均具有其独特的生物学反应——如生物蓄 积,药物相互作用,GSH耗竭,对体内外肝脏细胞的 遗传毒性,CYP酶诱导,肝脏肿大和肝损伤等.因 此,在临床动物实验中若发现受试物出现上述生物 学反应,研究者应密切注意此种反应与人类的相关 性.若在其他种属实验动物中也观察到同样效应, 且无明显的安全限,则提示该受试物很可能在临床 大量使用会导致ILT. 2.3基于肝毒性作用机制的检测法 HepG2基本细胞毒性试验虽可用于预测受试物 的固有肝毒性,但在预测ILT时其敏感性则较低. 药物毒性发生机制千差万别,如有人提出肝毒性发 生机制至少有3种,其表现形式则多达10种_1. 因此,要准确预测化学物诱导ILT的可能性,可采用 基于肝毒性作用机制的体外测试组合.如xu等lHJ 建议用体外致死前机制检测法(pre.1ethalmechanistic aLssaY)评价新化合物(newchemicalentity,NCE)对人 体的肝毒性.所检测的各种细胞死亡前的毒性终点 包括:脂肪变,胆汁淤积,磷脂病,活性中间代谢物, 线粒体膜功能,氧化性应激,胞内钙离子平衡和药物 相互作用.上述检测终点常为细胞死亡前的应激反 应指标,因而其敏感性,预测能力及外推水平要较细 胞凋亡,质膜完整性,细胞活性等细胞毒性指标要高 得多,非常适合于在药物发现阶段筛选ILT. 2.4ILT动物模型 ILT虽然很难在实验动物中复制,但多年的研 究发现,通过建立轻度炎症,肝肿大等动物模型可复 制部分化学物所诱发的ILT,并且其症状,体征和病 程也与人类ILT相近.如大鼠经苯巴比妥诱导再经 卤代烷处理后,呈现人卤代烷型肝炎的主要特征;大 鼠经LPS短期处理后再接触氯丙嗪,卤代烷和对乙 酰氨基酚(aeetaminophen)可产生典型的ILT症 状[15l 3利用"组学"技术寻找ILT的生物标志物 蛋白质组学,转录组学及代谢组学技术,是近年 国外医学药学分册2005年1O月第32卷第5期 来在药物毒理学研究中运用得愈来愈广泛的现代 "组学"技术.通过基因芯片,二维凝胶电泳,质谱及 核磁共振谱等技术分析现有ILT药物的特异性蛋白 质组谱,基因表达谱和代谢组谱,可从中发现ILT发 生,发展的分子机制,并找出与ILT直接相关的生物 标志物.这样,在新药发现阶段的先导化合物优化 过程中,即可采用常规的分析技术预测化合物诱发 ILT的可能性,或者采用高通量筛选测定法分析大 量化合物,从中找出具有潜在特异质反应的化学结 构.Gao等l】以高表达CYP3A4的人永生化肝细胞 为模型,通过分析ILT阴性或阳性化合物的蛋白质 组谱,结果发现两种特异性ILT生物标志物—— BMS—PYX一265及BMS—PTX一837;经2O种新化合物进 一 步认证后,确定这两种标志物的灵敏性及特异性 均很高(BMS—PTX一837仅出现1例假阴性),因而具 有较好的应用前景.Liguori等_】7l应用微阵列分析 曲伐沙星(trovatloxacin,一种可引起ILT的喹喏酮类 抗菌药)体外处理人肝细胞后的基因表达情况,结果 发现曲伐沙星与其他非ILT诱导剂的喹喏酮类在转 录组谱上有较大差异,尤其是与线粒体损伤,RNA 加工,转录及炎症有关基因的表达.Harrigan等一 采用高通量傅里叶变换红外光谱法(FTr—IR)分析 LPS及雷尼替丁联合作用后大鼠尿液代谢组谱的变 IR能区分肝中毒大鼠与正常大鼠, 化,结果发现FT— 可作为ILT炎症模型的检测指标. 4结语 经过多年的研究,目前在ILT的发生机制的研 究方面已取得较大的进展,并在此基础上提出了多 种预测和筛选ILT的模型和方法.然而,大多数导 致ILT药物的活性中间代谢物至今仍未找出,也未 鉴定出相应的半抗原蛋白结合物.ILT预测方法的 应用才刚刚开始,其总体准确性及符合率尚未经过 临床用药的检验.ILT的发生是药物,患者,环境三 者综合作用的结果.因此,今后不仅要在预测高 ILT风险药物方面继续努力,而且还应在预测高风 险患者,确定药物ILT反应多态性及研究环境风险 因素方面齐头并进,降低ILT对患者和制药企业所 带来的损失. 参考文献 【1]SnodinITFToxicologyandadverseDrugRe~tions[A.In:Talbot J,WallerB,eds.Stephensdetectionofnewadve~edrugreaction 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