重症药疹的基因机制
杨凡萍骆肖群（综述）
摘要
重症药疹（severedrugeruptions）包括Stevens-Johnson综合征(SJS)、中毒性表皮坏死松解症(TEN)、药物反应伴嗜酸性粒细胞增多和系统症状（DRESS）以及急性泛发性发疹性脓疱病（AGEP）。一旦罹患，不仅影响患者原发疾病的临床治疗，而且因其死亡率高、后遗症多，给患者及社会带来巨大损失。重症药疹的基因研究近年来有重大突破：特定的人类白细胞抗原（HLA）基因目前已被证实与阿巴卡韦、卡马西平、别嘌呤醇、柳氮磺胺吡啶等临床常见药物所致药疹相关；药物/药物代谢产物-HLA分子-T细胞受体（TCR）复合物的形成与重症药疹的发病密切相关；非HLA基因如药物代谢相关酶基因、功能性细胞因子基因多态性亦被发现参与药疹发病。这些研究一方面为药疹发病机制的阐明提供了新的线索；另一方面，进行临床用药前易感HLA等位基因的筛查能很大程度上保证用药的安全性。
前言
皮肤药物不良反应或药疹是指在疾病的预防、诊断、治疗或功能恢复期，药物通过注射、内服、吸入等途径进入人体后引起的皮肤及（或）粘膜的不良反应，它是药物不良反应中最常见的类型，发病率为1-3%。由于发病率高，重症患者预后差，不仅影响患者的临床治疗，更给患者家庭及社会带来巨大经济损失。
药物不良反应可分为A型和B型。B型药物不良反应与药理效应和药物剂量均无关，却与具有特异质的人群的高敏反应有关，其发生较难预测。目前认为药疹大多属于B型药物不良反应，这使得药疹的防治极其困难。由于致残、致死率高且常伴有多系统累及，AGEP、DRESS、SJS以及TEN又被归类为重症药疹。
本文将以临床常见致敏药物为重点，阐述重症药疹与HLA等位基因之间的关联，探讨药物与HLA分子间的相互作用，并对HLA基因筛查的潜在临床价值进行分析。此外，对近年来研究者发现的重症药疹与非HLA等位基因的相关性（包括药物代谢相关基因、功能性细胞因子基因等）亦进行探讨。
重症药疹与HLA等位基因
近年来，研究发现重症药疹的发生与个体HLA等位基因型有关。HLA基因复合体位于人第6染色体短臂6p21.3，共有个基因座位，包括HLA-A、-B、-C、-DP、-DQ及DR等主要基因座位，是人体多态性最为丰富的基因系统。HLA基因产物结合并提呈抗原肽供T细胞识别，启动特异性免疫应答，与个体免疫反应直接相关。
学者提出三种假说来解释药物小分子在HLA分子的参与下激活体内特应性免疫应答的过程。其一为半抗原/前半抗原模式，即某些药物或药物活性代谢产物可以作为半抗原，通过HLA分子的包装，以类似自身免疫或同种异体免疫反应的方式特异性激活T淋巴细胞，其典型例子为青霉素衍生物与白蛋白结合以及磺胺甲恶唑代谢产物与自身蛋白结合后形成完全抗原。而Pichler等则认为在某些特定环境下一些药物可以不依赖肽链直接作用于MHC分子和/或T细胞受体从而特异性激活T细胞，该理论称为“药理学作用模式”（pharmacologicalinteractiontheory，P-Itheory）；第三种假说又叫“肽链表位改变模式”（alteredpeptiderepertoiremodel），即药物可以结合于HLA分子的锚定槽中，使得以往免疫耐受的自身肽链被HLA分子识别、递呈至T淋巴细胞，引起自身超敏反应。
1.阿巴卡韦所致超敏反应与HLA-B*
阿巴卡韦(abacavir)是一种核苷类HIV逆转录酶抑制剂，有良好的抗HIV活性，交叉耐药性较小。早在年7月，阿巴卡韦就被欧洲药品管理局批准在整个欧盟地区使用。年，澳大利亚科研团队进行了一项为期4年的回顾性研究发现，20万例使用阿巴卡韦患者中约有4.3%的患者出现阿巴卡韦所致超敏反应。Phillips等人发现斑贴试验可以作为诊断阿巴卡韦药疹的方法之一，但同时他们也意外地发现斑贴试验阳性患者中携带HLA-B*的频率远多于对照组；结合斑贴试验阳性患者的皮损中发现阿巴卡韦特异性的CD8阳性T细胞，他们认为HLA分子参与了阿巴卡韦药疹的发生。为了证明这一假设，Mallal等人搜集了18例阿巴卡韦患者并对其进行了HLA基因高分辨率分型，发现病例组的HLA-B*携带率远高于正常对照组。随后的研究也证实了这一点。
为进一步探索HLA-B*筛查对临床指导个体化用药的价值，Mallal等人又开展了一项随机双盲对照研究。结果显示：受观察者中共有93例患者在用药后6周出现超敏反应，其中预筛选组超敏反应发病率为3.4%（27/），明显低于对照组7.8%（66/）的发病率（OR=0.40；P＜0.）。因此本研究强烈支持用药前筛查HLA-B*基因型可有效减少阿巴卡韦超敏反应的发生率。
HLA-B*在不同种族中的携带率不同：在欧洲人中最多（5-8%）、非洲-美洲次之（2.4%）、其他种族携带较少。病例对照研究证实，无论对于黑种人还是白种人，%的阿巴卡韦超敏反应患者携带HLA-B*，说明用药前HLA-B*基因的筛查的适用人群较为广泛。目前，美国FDA和欧洲药品管理局已将使用阿巴卡韦前进行HLA-B*基因的筛查写入用药指南。
阿巴卡韦所致超敏反应的发病机制为由限制性HLA-B*激活CD8+T细胞所发生的免疫反应。阿巴卡韦所致药疹的皮损部位可以发现CD8+T细胞浸润，阿巴卡韦超敏反应患者的外周血淋巴细胞可以在体外产生具有杀伤性的细胞因子：IFN-r和TNF-a。而携带HLA-B*基因的正常人CD8+T细胞在体外受到阿巴卡韦的干预后出现特异性活化和增殖，阿巴卡韦作为半抗原与体内肽链结合后被抗原递呈细胞识别（半抗原模式）并通过传统的MHC-I递呈途径引起T细胞活化。Michael等人通过体外实验发现，阿巴卡韦通过非共价键结合于HLA-B*分子锚位上，使得自身肽链被免疫细胞识别，从而激活体内T淋巴细胞（肽链表位改变模式）引起类似于自身免疫的高敏反应。取自HLA-B*基因阳性但从未暴露过阿巴卡韦的患者T细胞体外进行阿巴卡韦干预14天后出现T细胞活化及增殖。研究者发现这些活化的T细胞来自于记忆细胞和初始T细胞，活化时均不需要CD4+T细胞的辅助。值得注意的是，Adam等人发现取自HLA-B*基因阳性但从未暴露过阿巴卡韦的患者T细胞亦可在HLA-B*识别自身肽链后被激活。这些现象表明在体外试验中，阿巴卡韦所致的新肽链表位可以诱导对HLA-B*和HLA-B*交叉敏感的T细胞的产生。而阿巴卡韦斑贴试验阳性只见于HLA-B*携带者而非相似的其他B17血清型等位基因（如HLA-B*58:01或HLA-B*57:03）携带者，提示阿巴卡韦高敏反应的初始诱发只能由HLA-B*介导。
2.卡马西平所致重症药疹与HLA等位基因
卡马西平是单纯部分性癫痫治疗的首选药物，对复杂部分性发作疗效优于其它抗癫痫药，并可用于治疗外周神经痛、慢性疼痛以及躁狂抑郁等。年在台湾汉族人群中，卡马西平所致SJS/TEN与HLA-B*之间被首次证实存在紧密关联。这种密切相关性在其他种族/地区中也陆续得到肯定。近期在台湾开展的一项前瞻性研究发现用药前筛查HLA-B*基因可有效减少因服用卡马西平所致SJS/TEN。由此，美国FDA建议亚裔患者服用卡马西平前首先进行HLA-B*的筛查，阳性者应尽量避免使用此药。
HLA-B*阳性个体中卡马西平的免疫递呈不依赖于药物入胞以及抗原的胞内处理的过程。体外实验发现，卡马西平可以结合HLA-B*分子以及其他血清型为B75的I型HLA分子共有的氨基酸残基结构。根据上述研究结果推测，卡马西平可能通过药理学作用模式激活体内变态反应。但是，另外一项研究发现卡马西平干预后表达HLA-B*的抗原提呈细胞中的肽链分子较没有卡马西平干预组的肽链分子有近15%的差异，这提示卡马西平与HLA分子之间的作用更符合“自身肽链表位改变模式”。
在高加索人、印度人、韩国及日本人中，卡马西平所致SJS/TEN与其他B75血清型HLA等位基因（包括HLA-B*、HLA-B*、HLA-B*）相关，但未发现与HLA-B*相关联。Lonjou等人的研究显示欧洲地区12名由卡马西平诱发的SJS/TEN患者中，4人表达HLA-B*等位基因，而这4名患者双亲之一为亚裔。HLA-B*等位基因在汉族人群中的携带频率远远高于其它种族，这种种族差异可能是解释为何该强关联仅出现于汉族人群的原因之一。
后续的研究结果发现卡马西平药疹与HLA等位基因之间的关系亦具有表型特异性。例如在印度人中，HLA-A*与卡马西平所致的DRESS相关，而HLA-B*与卡马西平所致SJS/TEN相关。究其原因猜测，遗传因素（尤其是HLA相关基因）以及其它一些因素可能以不同方式作用于免疫反应途径，通过诱发不同的免疫机制导致药疹的临床和病理表现出现巨大差异。作用位点的不同可能是决定该基因是否为表型特异性的因素之一。HLA-B*与HLA-A*等位基因产物参与发病阶段的差异和扮演角色的不同可能是两者研究结果不同的原因之一。目前已发现，HLA-B*分子可直接将卡马西平呈递给CD8+T细胞，但是这种现象仅可见于汉族人群中，这可以用来解释汉族人群中HLA-B*仅与SJS/TEN相关的现象。遗憾的是，至今为止对于相关基因产物及其功能仍然缺乏认识，尚需进一步研究探索。
3.别嘌呤醇所致SJS/TEN与HLA-B*
别嘌呤醇长久以来被用于治疗痛风、高尿酸血症以及尿酸性肾病、结石病等。因其具有无可媲美的多重降尿酸机制，加之药价低廉、用药方案简单易行等，在临床具有无可替代的重要性。然而它也是临床最常见的药疹诱发药物之一，5%重症药疹由其所致。一项年发表的病例对照研究显示台湾汉族人群中HLA-B*与别嘌呤醇所致重症药疹之间存在强关联（OR=），由于研究发现所有重症药疹患者均携带该等位基因，因此Hung等人提出HLA-B*是重症药疹发生的必要条件之一。随后在泰国开展的相关研究也显示HLA-B*与别嘌呤醇所致SJS/TEN存在一定关联，提示这种关联性可能普遍存在于东南亚人群中。中国大陆汉族人群中，Luo等人发现：别嘌呤醇所致普通型及重症药疹（MPE、SJS/TEN、DRESS）均与HLA-B*强关联。随着研究进一步的深入，报道显示该基因与别嘌呤醇所致SJS/TEN的关联强度在不同人群中有一定差异。在携带HLA-B*等位基因频率较高的人群，如中国汉族（10.4%）、泰国（8.6%）、韩国（6.49%）等，HLA-B*是一项极强的标志性基因(OR分别为.3,.3和97.8)。而在一些出现频率较低的人群如欧洲（0.8%），日本（0.6%）等，相关危险性则有所下降(OR分别为40.8和80)。目前认为这种差异性可能同样源于不同的种族遗传背景。
别嘌呤醇与别嘌呤醇活性代谢产物（羟嘌呤醇，oxypurinol）均在别嘌呤醇所致药疹的发病中扮演重要角色。体外研究发现，携带HLA-B*基因的个体无论是否暴露过别嘌呤醇，其外周血T细胞在接受别嘌呤醇或羟嘌呤醇干预后均出现活化和增殖。研究者观察到，以上的T细胞在体外的激活发生在药物干预后数秒，并不需要抗原提呈细胞处理及递呈；若加入药物干预后清洗游离药物，T细胞将不再被活化。以上实验表明，别嘌呤醇或羟嘌呤醇可以直接与HLA分子以非共价键结合，激活T细胞。Yun等人还发现，在体外羟嘌呤醇所致的T细胞活化依赖于HLA-B*分子，而别嘌呤醇所致的T细胞活化可由多种HLA分子所参与完成。同一研究发现，别嘌呤醇及羟嘌呤醇所致的T细胞增殖为多克隆型。根据以上研究结果推测，别嘌呤醇与羟嘌呤醇同时参与了别嘌呤醇药疹的发病。通过“药物药理学模式”，别嘌呤醇或羟嘌呤醇与HLA分子结合后直接诱发体内免疫反应。
4.磺胺类衍生物所致重症药疹与HLA等位基因
磺胺衍生物包括氨苯砜、柳氮磺胺吡啶、醋甲唑胺等，在临床应用广泛。在临床上磺胺衍生物常引起重症药疹，死亡率高。近年发现多种磺胺衍生物所致药疹与HLA等位基因相关。
氨苯砜在临床上用于各种感染性疾病及慢性炎症性疾病。约0.5-3.6%的氨苯砜使用者发生氨苯砜相关的高敏综合征。Zhang等人共搜集中国例因麻风口服氨苯砜的患者（其中39例发生氨苯砜高敏），使用全基因组关联分析，发现单核苷酸多态性（SNPs）序列rs与氨苯砜所致高敏反应高度相关(OR=6.18；P=3.84×10^13)。验证实验证实HLA-B*基因与氨苯砜高敏反应强相关(OR=20.53；P=6.84×10^25)。
柳氮磺胺吡啶为DRESS的常见致敏药物。Luo等人首次发现在中国大陆汉族人群中，柳氮磺胺吡啶所致DRESS与HLA-B*基因相关（OR=11.16；P=0.）；该研究团队对HLA-B*分子与柳氮磺胺吡啶进行分子对接实验，发现HLA-B*分子较其他HLA分子与柳氮磺胺吡啶的亲和力更强。分析氢键发现，在7种可能形成氢键的氨基酸残基中，HLA分子第77及位氨基酸残基最为可能为两个分子间的结合位点。
醋甲唑胺为碳酸酐酶抑制剂，临床用于治疗各种原因所致的眼压增高。报道中醋甲唑胺引起的药疹以SJS/TEN为多。近期研究发现韩国裔及中国汉族人群中，醋甲唑胺所致SJS/TEN均与HLA-B*相关。Luo等人进行分子对接实验，发现醋甲唑胺与HLA-B*模拟结合时，两分子间仅有轻微移动，提示HLA-B*-醋甲唑胺复合物较为稳定。醋甲唑胺在HLA-B*分子上得结合位点贴近A结合槽，且与HLA-B*分子上的第9位和第位酪氨酸之间形成氢键结构。
重症药疹与非HLA等位基因的相关性
苯妥英为临床常用的抗癫痫药物。但同时，苯妥因为最常引起重症药疹的抗癫痫药物之一。同卡马西平一样，苯妥因所致SJS/TEN在中国汉族人群中也与HLA-B*相关，但相关性较弱。近期一项全基因组分析证实苯妥英所致重症药疹与该药物代谢相关酶（CYP2C）基因多态性相关。
Ueta等人发现Fas配体（Fasligand,FasL）基因的SNPrs.A/G与SJS/TEN相关。接着，同一团队的研究结果发现，伴严重眼部粘膜损害的SJS/TEN与Toll样受体3（Toll-likereceptor3，TLR3）、IL-4受体（IL-4receptor，IL4R）基因、IL-13基因、前列腺素受体3（prostaglandinEreceptor3，PTGER3）基因的SNPs相关。近期该团队使用全基因组关联分析发现IKZF1基因在日本人中与解热镇痛药引起的伴严重粘膜损害的SJS/TEN相关，验证试验证实了该结论并发现韩国人及印度人中也存在同样相关。另外，Barbaud等人对例确诊cADRs的研究发现，IL-1基因多态性及IL10-A等位基因与DRESS相关。
总结
目前的研究已经证实重症药疹的发生与HLA等位基因相关。这种相关性具有种族特异性及表型特异性。药物代谢相关基因与细胞因子相关基因多态性亦被证实与重症药疹的发生相关。由于某些药物所致药疹的发病率较少，尚需长期累及较大样本研究发现并证实药疹的风险HLA等位基因。研究HLA分子、药物、T细胞受体相互作用以及激活下游免疫应答机制将有助于阐明药疹发生的机理。用药前筛查相关的HLA基因有助于减少重症药疹的发生。
参考文献52篇（略）
作者单位医院皮肤科（上海，）
通讯作者骆肖群，Email:luoxiaoqun
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