5DILI的发病机制进程

固有型DILI和特异质DILI的发病机制进程可借助相关模型加以说明[21, 36]。

该模型由Russmann等[36]于2009年提出，将DILI的发生机制进程大致分为上游事件(第一步)和下游事件(第二、三步)(图 3)，并展示了固有肝毒性(内源性途径)和免疫特异质肝毒性(外源性途径)之间的差别与关联，提出MPT在各种DILI的发病机制中均处于中心地位，其损伤程度决定着肝细胞是发生凋亡还是坏死。三步模型特别有助于从整体上理解DILI的一般性发病机制进程。但需注意，DILI发病机制过程复杂，很难通过一个工作模型加以完整反映，主要体现在以下几点：(1)某些药物RM可跳过第一步，直接活化死亡受体或细胞防御系统等下游事件，例如N-乙酰-对-苯醌亚胺(NAPQI)可直接活化Keap1-Nrf细胞防御系统[40]；(2)未能体现损伤性反应与保护性反应(包括抗氧化反应和肝组织的再生修复能力)之间的制衡性；(3)未能体现与药物转运和转化相关的遗传代谢性特异质肝毒性机制；(4)该模型是在2009年提出，未能反映近年来得到关注的间接肝毒性机制。

图3  药物肝毒性的三步机制进程模型

DILI发病的启动机制包括药物或RM引发的直接细胞应激、直接线粒体损伤和/或特异性免疫反应。一般情况下这些反应由RM引起，而由原药引起者相对较少。多数情况下这些反应主要损伤肝细胞，其次是胆管上皮细胞(如氟氯西林)，有些药物RM则主要靶向于肝内血管内皮细胞(如吡咯双烷生物碱)。

Ⅰ相代谢酶CYP家族是介导产生RM最重要的代谢酶。Ⅱ相代谢酶也可介导产生RM，例如具有肝毒性的酰基葡萄糖苷酸。药物和RM可通过多种机制直接引起相关初始细胞应激，例如耗尽GSH，与酶、脂质、核酸和其他细胞结构结合，抑制胆盐输出泵(BSEP，ABCB11基因)；而BSEP等的抑制又可导致其底物蓄积，进而产生次级肝毒性。

某些药物或RM可能在初始阶段就能直接抑制肝细胞线粒体呼吸链，导致ATP减少、耗竭和增加ROS的产生，抑制β-氧化和引起肝细胞脂肪变性，损伤线粒体DNA和干扰其复制；或直接导致MPT，使得线粒体上的小孔开放。

药物或RM与宿主蛋白共价结合形成的DPA可充当新抗原，在具有特定HLA遗传背景的患者诱导HLA限制性DPA特异性免疫应答，包括细胞毒性T淋巴细胞(CTL)的活化、细胞因子的产生、抗药物半抗原抗体或抗宿主蛋白自身抗体(例如抗CYP抗体)的产生等。

MPT可在第一步的初始阶段就被某些药物或RM直接引起，但多数情况是在第二步中通过强烈的细胞应激(内源性途径)直接被启动，或通过死亡受体放大的通路(外源性途径)间接被启动，后者常由较轻的细胞应激和/或特异性免疫应答引起。

在内源性途径中，强烈的细胞应激可激活内质网通路、溶酶体透化或JNK激酶等；随后激活Bcl-2家族的促凋亡蛋白(例如Bax、Bak、Bad)，并抑制抗凋亡蛋白(如Bcl-2和Bcl-xL)，从而导致MPT。

在外源性途径中，初始轻度损伤可被轻度应激引起的炎症反应所放大，而附加因素可调节人体的固有免疫系统，调控促炎细胞因子如IL-12和抑炎细胞因子如IL-4、IL-10、IL-13及单核细胞趋化蛋白-1之间的平衡。其后果之一是敏化的肝细胞对TNF、Fas配体(FasL)和IFNγ的致死性效应十分敏感。若初始损伤事件是特异性免疫反应，则HLA限制性抗原呈递将激活肝脏Kuffer细胞和CTL释放TNF及FasL。TNF和FasL与肝细胞内的死亡受体结合，继而激活TNF相关死亡域蛋白(TRADD)和Fas受体相关死亡域蛋白(FADD)，TNF/FasL、死亡受体和TRADD/FAD形成死亡诱导信号复合体，继而激活启动酶Caspase-8。Caspase-8可直接活化效应性Caspase-3/6/7，从而启动靶细胞凋亡；但这种直接信号通路对肝细胞而言往往太弱而难以启动凋亡，故需借助Bcl-2家族促凋亡蛋白(例如Bid)和神经酰胺进行信号放大。与内源性通路相似，这将导致MPT；而MPT是内源性通路和外源性通路所致DILI的共同环节，在DILI发病机制中起关键作用，进一步介导靶细胞死亡[41]。参考自身免疫性肝病的“危险信号假设”，单纯半抗原很难独自激发HLA限制性过敏性肝毒性；但在药物或RM所致轻度细胞应激，或同时存在其他炎性疾病的状态下，伴随释放的损伤性细胞因子可提供“危险信号”，从而辅助激活特异性免疫反应，引发免疫特异质型肝损伤[42]。

MPT可导致大量质子流穿越线粒体内膜，从而阻碍或终止线粒体ATP的合成。因此，MPT或其他能直接毁损线粒体的机制可引起线粒体ATP耗竭，导致线粒体基质肿胀、外膜通透性增加和破裂，细胞色素C和其他促凋亡线粒体蛋白从膜间隙释放至细胞质。细胞色素C结合至胞质支架(Apaf-1)和Caspase-9，形成凋亡体，从而活化Caspase-9；该耗能过程需要ATP的参与，因此仅在仍有部分线粒体保持完整并能合成ATP的情况下。活化的Caspase-9和其他可能的促凋亡线粒体蛋白激活效应性Caspase-3，Caspase-3继而切割特定的细胞蛋白并进一步活化Caspase-6/7/2，最终导致程序性凋亡性细胞死亡。凋亡相当于一种“安静的”细胞死亡，凋亡片段随之被巨噬细胞清除，该过程仅伴有轻微的炎症，因而继发性损害也很轻微。

若初始损伤强烈，以至于肝细胞的所有线粒体都迅速发生MPT，或有其他机制导致线粒体ATP迅速耗竭，从而阻止了凋亡的发生，这将导致靶细胞的坏死。缺乏ATP也可激活内源性途径导致靶细胞坏死。坏死的细胞可诱发炎症反应，细胞因子释放，从而通过敏化周围的肝细胞而放大初始损伤效应。

细胞凋亡和坏死并非总是泾渭分明，两者可以混合存在[36]。此外，DILI相关细胞死亡形式可能不止传统的凋亡和坏死这两种，因为近年来发现的细胞死亡形式多达12~14种。

近20年来逐渐认识到，在药物或毒物导致肝损伤后，肝细胞和肝组织能否得到及时充分的再生修复，是决定肝损伤持续加重或恢复速度的关键因素之一[21-23]，并提出了两阶段模型来形象地解释这种机制(图 4)[21]。第一阶段是药物或毒物及其代谢产物通过多种机制启动和施加肝损伤。第二阶段是肝损伤发生后很快启动两个相反方向的事件。其一是肝损伤的进展和扩大，其二是迅速刺激肝细胞分裂再生和肝组织修复。肝损伤虽有进展，但若能及时启动充分的肝细胞分裂再生和组织修复，则肝损伤可以逆转。若肝细胞分裂再生和组织修复被抑制或缺乏，例如超量药物或毒物攻击时，或原有肝脏基础疾病导致肝细胞分裂再生和肝组织修复能力明显减退，则肝损伤将不断进展和加重，直至导致死亡。

图4  肝细胞再生和肝组织修复与DILI的进展和消退

(两阶段机制进程模型)

在药物或其RM诱导肝损伤的过程中，致炎细胞因子TNFα也可诱导NF-κB依赖性存活基因的表达[36]。NF-κB应答基因能抑制JNK，促进抗氧化基因表达上调。同样地，氧化应激也可诱导核因子E2相关因子2，促使针对细胞应激的抗氧化基因表达上调[43]。在复杂的抗氧化系统中，起关键作用的是还原型谷胱甘肽(GSH)，不仅是各种ROS的重要清除剂，也是APAP毒性代谢产物NAPQI等的清除剂，因此GSH的前体成分N-乙酰半胱氨酸可用于治疗APAP所致DILI。此外，高浓度GSH还可促进NF-κB依赖性存活基因的表达，拮抗Fas诱导的凋亡等机制，从而对细胞产生保护作用[36]。线粒体GSH的浓度也是肝细胞再生和肝组织修复的重要调节因子[44]。

再生的肝细胞是来源于成年肝细胞、肝内干细胞还是循环干细胞，目前仍存在争论。肝细胞的再生来源和再生能力，可能受到机体及肝脏的基础状况、肝损伤的原因、肝损伤的程度、肝细胞的自主信号及内分泌和旁分泌信号等多种因素的影响[45]。例如有研究[46]显示，在小鼠正常肝脏的自稳过程中，99%的新生肝细胞来源于成年肝细胞；而祖细胞在正常小鼠肝脏的自稳及再生过程中几乎不起重要作用。另有研究[47]显示，正常大鼠或代偿期肝硬化大鼠的肝细胞移植入正常受体肝脏后，能在正常微环境中立即存活并增殖；而失代偿性肝硬化大鼠的肝细胞在正常受体肝脏的微环境中起初并不扩增或产生白蛋白，但延迟2个月后其功能得以重建。