细胞因子在药物性肝损伤中的研究现状及应用价值

张 雨， 邵玥明， 秦婷婷， 殷 鑫， 温晓玉

吉林大学第一医院 肝胆胰内科， 长春 130021

药物性肝损伤(DILI)是一种起病隐匿的药物不良反应，随着中草药、保健品、处方或非处方药物(特别是非甾体类抗炎药、抗结核药物、抗肿瘤药物)、膳食补充剂等频繁、广泛地应用，DILI发病率呈上升趋势。流行病学资料显示，法国、冰岛基于人口研究估计DILI的年发生率分别约为13.9/10万[1]、19.1/10万[2]；我国的一项回顾性研究[3]通过分析25 927例DILI患者，估计一般人口的年发病率约为23.8/10万，但此分析仅包括住院患者，因此真实发病率可能更高。至今发现近1100余种药物与肝损伤相关，其中大部分停用致病药物后临床症状及生物学指标可完全恢复，但仍有一些患者发展为慢性肝损伤、肝衰竭甚至死亡。美国药物性肝损伤协作网络的研究[4]显示，在899例DILI患者中，17%的患者有慢性肝损伤，10%的患者死亡或接受肝移植。大部分DILI临床表现与其他肝病相似，目前主要根据病史和AST、ALT、ALP、TBil等间接证据并排除其他病因所致肝损伤，再通过因果关系进行鉴别诊断。而常用于评估DILI的生物学指标在诊断中缺乏特异性，因此DILI的早期识别及诊断存在诸多困难，寻找灵敏度及特异度较高的生物学标志物，逐渐成为国内外学者探究的热点。

细胞因子是参与先天性和适应性免疫反应的细胞及一些非免疫细胞产生的小分子蛋白质，具有调节免疫和传递细胞间信号等功能，在临床诊断、预防及治疗等方面具有重要作用。炎症反应及免疫应答与DILI相关[5]。细胞因子参与的炎症诱导及免疫反应是DILI发生发展的重要机制之一，细胞因子在DILI中具有关键作用。细胞因子可分为TNF、IL、趋化因子、IFN、集落刺激因子、生长因子、TGF等，本文就上述不同分类细胞因子在DILI中的研究现状及应用价值进行综述，以期为DILI早期诊断及判断预后提供有价值的参考信息。

1 细胞因子参与DILI的发生、发展

DILI的发病机制尚不完全清楚。目前DILI的发生主要涉及代谢酶系或转运蛋白功能异常、线粒体功能障碍、氧化应激诱导、免疫反应等多种复杂机制[6]。正常情况下，物质在肝脏内的代谢过程包括第一相反应(氧化反应、还原反应及水解反应)和第二相反应(结合反应)。由于基因多态性及不同个体的耐受性和敏感性差异等原因，一些药物在代谢过程中转化成的有毒物质或药物本身对肝脏进行直接损伤或经转化后形成半抗原性物质引起免疫性的肝损伤。在感染、炎症及免疫紊乱时，肝脏耐受性及再生和修复能力受损，先天性及适应性免疫反应被激活，进而影响细胞因子等免疫信号，加重或减轻肝损伤[5]。细胞因子参与炎症反应或机体免疫介导的肝脏损伤。Goto等[7]基于动物实验发现肝毒素能增强脂多糖诱导的炎性因子IL-1β的释放，抑制脂多糖诱导的炎性因子IL-6、IL-10，提示在脂多糖刺激下，一些特定细胞因子水平受DILI相关药物的影响，促炎和抗炎细胞因子失衡在先天性免疫介导的DILI中具有重要作用。由此可见，细胞因子参与了DILI的过程，不同细胞因子具有不同作用。了解细胞因子在DILI发生发展中的作用有助于进一步阐明DILI的机制。

1.1 肿瘤坏死因子α(TNFα) TNFα是一种主要由单核细胞、巨噬细胞分泌的细胞因子，具有抗肿瘤、抗感染、调节免疫反应及诱导炎症反应的作用。研究[8]报道，TNFα是使某些药物诱导肝毒性的主要致敏细胞因子。目前已知的TNFα在DILI中发挥作用的信号通路包括c-jun-N末端激酶[8]、Yes相关蛋白[9]等。研究认为过高的TNFα参与DILI的致病过程。张蕾等[10]发现，对乙酰氨基酚(paracetamol, APAP)诱导的急性DILI大鼠模型中，血清TNFα、ALT、AST、ALP较空白对照组明显增高，阻断TNFα后生化指标显著下降。朱胜楠等[11]构建的雷公藤甲素诱导DILI大鼠模型中，大鼠肝组织中TNFα蛋白表达水平较空白对照组明显升高。上述动物模型均说明TNFα参与DILI的发生、发展，且发挥损伤作用。但TNFα在APAP诱导肝毒性中的作用存在争议。在最近的一项实验[9]中，APAP给药后，TNFα敲除大鼠及TNF受体1敲除大鼠较野生型大鼠生化指标显著上升，组织损伤加重，生存率显著降低，提示TNFα发挥保护作用。可能由于TNFα多态性等原因，导致TNFα在APAP所致肝损伤中具有加重或减轻肝损害的作用，需要进一步研究证实。另有一项临床研究[12]报道，抗结核药物所致DILI患者血清TNFα明显高于前期肺结核患者，重度肝损伤组TNFα表达量高于轻度肝损伤组，说明TNFα与肝损伤程度呈正相关。由此可见，TNFα在DILI中具有关键作用，TNFα的高表达可反映DILI的严重程度和预后，但其在不同药物诱导肝损伤中的作用及机制仍需要在更多的研究中进一步验证。

1.2 白细胞介素(IL)

1.2.1 白细胞介素-17(IL-17) IL-17是主要由辅助性T淋巴细胞(Th)17 分泌的致炎细胞因子，通过介导中性粒细胞进入炎症部位而介导炎症反应[13]。IL-17表达增高可引起机体炎症反应及自身免疫的紊乱。IL-17参与多种肝脏疾病的发生、发展[14]。近年来的动物模型阐述了IL-17在DILI中的作用。在双氯芬酸诱导的急性肝损伤小鼠模型中血浆IL-17表达水平显著增高，给予小鼠IL-17抗体可减轻肝损伤[15]；给予氟氯西林诱导的DILI小鼠重组IL-17后肝脏损害加重[16]。上述报道提示IL-17在DILI中具有关键作用，且是加重肝损伤的因素。Lee等[13]探究IL-17在APAP诱导小鼠肝损伤中的作用时发现，APAP处理后，IL-17敲除小鼠较IL-17野生型小鼠血清ALT水平显著降低，肝坏死面积及肝脏中性粒细胞浸润明显减少，提示IL-17可能在APAP诱导的肝毒性中起致病作用。该研究进一步说明了IL-17通过募集炎症细胞而发挥损伤作用，这种损伤作用可能与细胞外信号调节激酶信号通路相关[13]。由此可见，IL-17参与了多种药物诱导DILI的发生，且促进肝损伤恶化，阻断IL-17可能成为DILI潜在的治疗靶点，为DILI治疗提供了新思路。

1.2.2 白细胞介素-10(IL-10) IL-10 是由巨噬细胞等免疫细胞分泌的保护性细胞因子，具有抑制T淋巴细胞、单核细胞、巨噬细胞等介导的免疫应答、抑制多种促炎细胞因子的合成从而减轻肝脏损伤的作用。研究[17]表明，IL-10参与多种免疫介导的肝脏疾病，包括DILI。Feng等[18]实验发现，氟烷处理的IL-10敲除小鼠的ALT水平、中性粒细胞浸润及IL-8表达均增加，外源性给予IL-10可保护肝脏免受损伤，提示IL-10缺乏增加了氟烷诱导DILI的敏感性，IL-10作为保护性细胞因子参与DILI过程。因此，IL-10参与DILI的发生发展，作为一种保护性细胞因子，减轻肝脏损伤。IL-10可在DILI治疗中发挥一定作用。

1.2.3 白细胞介素-22(IL-22) IL-22属于IL-10细胞因子家族，主要由激活的Th(主要为Th22)、自然杀伤细胞、初始免疫细胞等多种细胞分泌，通过与IL-22R1及IL-22R2两个亚基组成的跨膜受体复合物发挥作用[19]。与大多数细胞因子不同的是，IL-22不直接影响免疫细胞功能，皮肤、肝脏、肾脏等组织细胞为其靶细胞，通过启动下游酪氨酸蛋白激酶-信号转导和转录激活因子信号通路(主要是信号转导和转录激活因子3)发挥作用[19]。IL-22在肝脏疾病中的作用存在争议，其在疾病的不同程度、不同阶段可能具有不同作用机制及作用，既能造成肝脏损伤又能发挥保护作用[20]。就目前的研究显示，在DILI中，IL-22主要发挥保护性作用。在Scheiermann等[21]的实验中，预防性注射IL-22可显著改善APAP诱导小鼠肝损伤的ALT及组织病理损伤，且肝细胞增殖标志物Ki-67表达显著，提示IL-22通过促进肝细胞增殖介导肝脏保护功能并具有治疗DILI的潜力。2015年Lai等[22]的研究中，DILI患者Th22及相关细胞因子水平显著升高，肝内IL-22水平显著增高且与肝损伤严重程度存在显著相关性，在第4周时，恢复组DILI患者血浆IL-22水平较慢性DILI组在发病时呈上升趋势，肝内IL-22升高与肝细胞增殖标志物增殖细胞核抗原(PCNA)呈正相关，说明Th22及其相关细胞因子在DILI中发挥保护作用。由此可见，IL-22作为保护性因子参与DILI的过程，检测血浆中IL-22的变化可能对判断DILI的预后有所帮助。此外，由于IL-22直接作用于肝细胞而不直接调节免疫细胞，这可能使通过IL-22治疗的某些相关疾病具有较少的免疫相关副作用，IL-22具有较高的治疗潜力。

1.3 趋化因子 γ干扰素诱导蛋白-10(IP-10)是CXC家族的炎性趋化因子，由IFNγ诱导刺激单核细胞、巨噬细胞、成纤维细胞及内皮细胞等细胞产生，与CXCR3受体特异性结合发挥作用。先前的研究[23]认为IP-10在半抗原诱导DILI中发挥保护作用。最近的临床研究提示IP-10可用于DILI相关预测。任姗等[24]通过检测DILI患者血清IP-10及其基因多态性发现，DILI伴自身免疫现象组(AI-DILI组)血清基线IP-10水平、CC基因型频率、携带C等位基因频率较非AI-DILI组明显增高，随着DILI治疗进程，所有患者IP-10水平下降，AI-DILI组更显著，CC基因型联合基线IP-10≥527.03 pg/ml可预测AI-DILI的发生，阳性预测值为92.84%，这说明IP-10与DILI特别是伴有免疫现象的DILI相关，IP-10联合基因型可预测伴有自身免疫现象DILI的发生，有助于DILI的鉴别诊断。此外，Xie等[25]研究结果显示，IP-10在不同程度肝损伤组表达水平不同，提示其在预测DILI严重程度方面具有一定应用价值。因此，IP-10可用来预测DILI的发生或评估预后。但由于其在DILI中的作用机制研究较少，尚不能明确IP-10在不同药物诱导DILI中的作用是否具有普遍意义，这需要更多的研究进行探索。

1.4 其他细胞因子 还有一些细胞因子如IL-6、IL-18、成纤维细胞生长因子1(FGF-1)等在DILI中具有重要作用。研究[26]表明，IL-6敲除小鼠较野生型小鼠对APAP诱导肝毒性更敏感，提示IL-6在APAP诱导DILI中发挥保护作用。近年来的研究认为IL-18在APAP诱导肝损伤中具有重要作用。Bachmann等[27]的实验中，通过IL-18结合蛋白(IL-18的天然拮抗剂)阻断小鼠IL-18的生物活性，改善了APAP诱导的急性肝损伤，IL-18结合蛋白重组小鼠中加入IL-22进一步降低了血清ALT活性，这说明IL-18在APAP诱导小鼠急性肝损伤中具有重要致病作用，IL-18的靶向治疗可能有助于改善DILI的预后。张谢等[28]通过APAP诱导肝损伤小鼠模型阐述了FGF-1的作用及途径。与正常对照组比较，APAP组生化及组织学改变更为严重，内质网应激及自噬相关信号通路蛋白表达显著，APAP+FGF-1组损伤程度较APAP组减轻，相关信号通路表达降低，提示FGF-1在APAP诱导DILI中通过内质网应激及自噬信号通路发挥保护作用。除此之外，IL-1β、IFNγ、血小板衍生生长因子bb(PDGF-bb)及趋化因子中调节激活正常T淋巴细胞表达和分泌因子(RANTES)、巨噬细胞炎性蛋白(MIP)2、MIP-1β等均与DILI具有相关性。由于细胞因子间通过单独、协同或拮抗发挥作用，构成了复杂的相互作用网络，抗炎因子和促炎因子的失衡导致DILI的发生，使不同细胞因子在不同DILI中可能直接或间接发挥保护或损伤作用。

2 细胞因子可预测DILI的严重程度、评估预后

已在动物模型和临床研究中证实相关细胞因子可能通过c-jun-N末端激酶[8]、Yes相关蛋白[9]、细胞外信号调节激酶[13]、信号转导和转录激活因子3[19]、Toll样受体4[16]等相关信号通路在某种药物诱导DILI特别是免疫介导的DILI中起着关键作用，细胞因子是否可作为DILI的新型标志物，即是否可以诊断已经发生的损伤类型、早期预测DILI的发生和评估预后，成为近期研究的热点。颜玉静等[29]研究显示，大黄素甲醚(何首乌重要单体成分)给药组大鼠IL-6及TNFα在给药第2天即升高，而此时ALT、AST等未提示肝损伤，说明细胞因子比传统血清生化指标可能具有更高的灵敏度。Li等[30]应用APAP建立了小鼠急性肝损伤模型和肝衰竭模型，两组小鼠血浆ALT及AST在3个时间点(3、6、12 h)均升高，血清中IL-6、IL-10和TNFα水平都发生了显著变化，但肝衰竭组在任何时间点的ALT/AST水平均不高于肝损伤组，而肝衰竭组较肝损伤组的IL-10、IL-6和TNFα水平在6和12 h时均升高，提示血清ALT和AST水平不是反映肝损伤严重程度的良好生物标志物，而某些细胞因子水平是反映肝损伤严重程度的重要指标。在一项临床研究[31]中发现，发生抗结核药物所致DILI时与抗结核治疗前比较，患者血清中IL-4浓度明显降低，TNFα浓度明显升高，提示这两种细胞因子在抗结核药物所致肝脏损害的发展中具有重要作用，可预测抗结核药物所致DILI的发生。基于细胞因子在DILI中的损伤或保护作用，现已有一些研究通过检测细胞因子水平的动态变化探究某种药物或成分的肝损伤作用[29]或评估某些药物对肝脏的改善作用[11]。由于细胞因子敏感性较强，通过检测可在早期提示肝损伤发生，以便于临床医生尽早实施干预，有助于临床用药安全及DILI患者早期诊治。综上所述，细胞因子水平的变化可作为临床上判断DILI发生及严重程度的指标且优于传统生化指标，是理想的DILI生物标志物。

如前所述，单个或几种细胞因子在DILI中的改变已有较多研究，2013年Steuerwald等[32]的研究发现在DILI患者中存在血清免疫谱的改变，DILI患者血清中细胞因子谱的变化与DILI严重程度相关，可用于评估预后。他们通过测定78例DILI患者与40例健康对照者27种血清免疫复合物发现，DILI组与健康组存在19种免疫复合物差异表达，并建立了一个包括4种低表达免疫复合物(IL-9、IL-17、PDGF-bb、RANTES)和白蛋白的模型用于预测DILI发病6个月内死亡情况，预测的总准确率为96%，提示这四种免疫复合物及白蛋白的低值可预测早期死亡。在此研究基础上，Bonkovsky等[33]在更大的受试者队列中进一步研究，但尽管进行了大量的亚组分析和比较，没有发现可辨别急性肝损伤病因的免疫分析物，在DILI中也没观察到免疫分析物与致病药物的相关性；作者建立了一个包含血清白蛋白<2.8 g/dl和RANTES<11 349 pg/ml(所有样本的中值)的模型，其在预测127例DILI患者6个月死亡(或早期死亡/肝移植)方面有83%(或81%)的准确性，提示免疫分析物模式不能辨别病因，但可预测DILI预后。Xie等[25]通过对比重度和非重度特异质型DILI患者血清中代谢物及细胞因子水平发现，31种代谢物和5种细胞因子与DILI的严重程度有关，重度组PDGF-bb、IP-10、IL-1Rα、MIP-1β、TNFα水平明显低于非重度组，纳入代谢物和细胞因子的模型显示，重度DILI和非重度DILI之间存在明显的差异，提示这些生物标志物有可能判断DILI严重程度。检测细胞因子水平变化可能作为一种无创评估方式在DILI严重程度及预后的分析中具有重要价值。然而，可能由于性别、年龄等差异，不同细胞因子之间复杂的相互作用、细胞因子在不同药物诱导肝损伤中的机制不同等原因，目前的研究尚未能提供在DILI患者中独特、明确的细胞因子谱，未来需要更多的研究及在更大的受试队列中加以探索。

3 小结及展望

DILI的诊断仍存在较多难点，若可早期预测或诊断DILI的发生，则有助于临床预防及诊治。细胞因子具有非侵入性、易于检测、可反映肝损伤生物学过程等特征，是DILI理想的潜在新型标志物，具有广阔的应用前景。一些特定DILI模型及相关DILI患者血清细胞因子研究展示了细胞因子在DILI中的关键作用及潜在价值，促炎和抗炎细胞因子之间的平衡可能决定了肝损伤的严重程度，细胞因子变化可作为评估DILI严重程度的指标。但DILI发生、发展机制复杂，DILI的机制及细胞因子在DILI中的作用尚未完全明确，细胞因子在不同药物导致的肝损伤中是否具有普遍意义，仍需进一步研究。

作者贡献声明：张雨、温晓玉负责拟定写作思路；张雨、邵玥明、秦婷婷、殷鑫负责检索文献，资料分析；张雨负责撰写文章；温晓玉负责修改文章并最终定稿。