职业性中毒性肝病

职业性中毒性肝病诊断山东省立医院中毒与职业病科张兴国目录一、中毒性肝病概述二、毒物的代谢和损伤形式三、中毒性肝病发病的经典机制四、中毒性肝病发病机制研究进展五、职业性中毒性肝病诊断一、中毒性肝病概述•中毒性肝病也称药物性或化学性肝病,主要指药物、外源性毒物及其代谢产物引起的肝脏损伤性病变。临床上中毒性肝损伤十分常见,发病率仅次于病毒性肝炎。•随着新药种类增多、新化学物质应用、环境污染加剧、酗酒等使中毒性肝损伤的发病率呈明显上升趋势。•另有资料表明,中草药、工农业生产应用和产生的化学物,甚至食品添加剂、色素、残留农药等,均可对肝脏造成损害。一、中毒性肝病概述•据统计,临床上中毒性肝损害约占“急性肝炎”住院患者的20%以上;在老年肝病患者中,中毒性肝损伤比例更达40%或以上,提示中毒性肝损伤已逐渐突显为人类健康的重要威胁。•中毒性肝病的临床特征与病毒性肝炎等其他肝病十分相似,临床上不易鉴别。我国是病毒性肝炎高发区,这些人群中一旦出现药物或中毒性肝损伤,早期正确诊断十分困难,也给有效治疗带来极大难度,严重影响患者预后。二、毒物的代谢和损伤形式•1外源性毒物在肝脏的代谢•药物/毒物在体内的代谢和清除主要通过肝脏的生物转化和胆汁分泌。分为3个时相:•(1)第一时相,通过氧化、还原和水解反应,改变药物/毒物的结构,使脂溶性物质成为一定水溶性化合物,主要在肝脏滑面内质网中进行,与肝微粒体混合功能氧化酶(MFO)系统密切相关。MFO是一种多酶电子传递系统,其中以细胞色素氧化酶(CCO)最为重要,是主要催化酶类。二、毒物的代谢和损伤形式•(2)第二时相,结合反应，是使在第一相中形成的代谢产物,与极性配体(如葡萄糖醛酸、硫酸盐、谷胱甘肽、氨基酸等)形成共价结合,以进一步增加化合物的水溶性,以利于排出体外。•主要在肝细胞胞浆完成,其催化酶类主要有葡萄糖醛酸转移酶、硫酸转移酶和谷胱甘肽S转移酶等,形成低毒、水溶性较高的代谢物后,经尿或胆汁排泄。二、毒物的代谢和损伤形式•(3)第三时相（代谢物排出）,系通过肝细胞的转运机制将代谢物排至胆汁或尿液中排出。•一般来说,分子量小于300的化合物多经血液、肾脏排出,而大于400~500的化合物,经由胆汁排泄。•药物/毒物经过前二相反应,大多被变为极性、水溶性较高、活性较低的代谢物;•但有些药物或毒物在CCO酶系(尤其是细胞色素P450)的作用下,可转化成亲电子基、自由基等，从而诱导肝脏中毒性损伤。二、毒物的代谢和损伤形式•2肝脏损伤的基本形式中毒性肝损伤形式多样,主要包括胆汁分泌障碍、细胞死亡、细胞脂肪变性、肝硬化甚至肝癌,其中以细胞死亡为肝损伤的最基本要素。•肝细胞死亡有坏死和凋亡两种形式：•2·1细胞坏死表现为细胞膜的完整性破坏,细胞器死亡,细胞溶解,胞质液的酶类泄漏(如ALT、AST等)至细胞外,并激起炎症反应,导致邻近细胞、组织亦受损,最终导致更多细胞死亡。•坏死通常是线粒体功能丧失并导致ATP耗竭的结果二、毒物的代谢和损伤形式•主要机制:•(1)细胞内环境稳定性丧失,钙离子增加,细胞肿胀、破裂、死亡;•(2)氧应激反应,活性含氧基团引起脂质过氧化,致使巯基氧化,DNA断裂,细胞器失去功能,导致细胞死亡;•(3)水解酶类激活,如蛋白水解酶和核酸内切酶等,破坏细胞结构,导致细胞死亡。二、毒物的代谢和损伤形式•2·2细胞凋亡表现为细胞皱缩、染色质凝集和核断裂,细胞虽死亡而胞膜和细胞器完整,最后细胞分裂成散在的有完整膜包裹的凋亡小体。•细胞凋亡是一种级联反应,可能涉及3个通路:死亡受体介导的凋亡、线粒体介导的凋亡和内质网应激介导的凋亡,这3种凋亡途径之间存在交错作用,共同促进,而凋亡的最后完成则主要依靠caspases(胱门蛋白酶类),该酶可裂解含门冬氨酸位点的一些特殊蛋白,使特异性靶物质激活或失活,最终导致细胞分解。二、毒物的代谢和损伤形式•细胞凋亡可发生于肝脏的各种细胞类型,如肝实质细胞、Kupffer细胞、内皮细胞和星状细胞等。•研究表明,多种类型的肝损伤,包括爆发性肝衰竭、病毒性肝炎、肝硬化、自身免疫性肝病以及中毒性肝损伤等的发病机制都与细胞凋亡密切相关。三、中毒性肝损伤发病的经典机制•中毒性肝损伤主要取决于两方面:毒物本身对肝脏的毒性,常具可预测性；机体对毒物的反应性（肝脏的特异质反应),多呈不可预测性•1毒物的直接毒性作用该类肝损伤呈剂量依赖性，即剂量越大,损害越重。此类毒物称为直接肝毒剂或可预测性肝毒剂,其导致的肝损害可分为两型。•1.1直接损害通过肝脏细胞色素P450酶系代谢产生毒性产物,如亲电子基、氧自由基等，也可同时引起其他脏器损伤。主要见于卤代烃类，损伤常发生在蛋白质合成受损、ATP或谷氨酰胺耗竭及RNA、DNA改变之前;三、中毒性肝损伤发病的经典机制•具体机制包括:•(1)脂质过氧化,产生自由基,导致过氧化损伤,如四氯化碳在CYP酶系作用下可形成氯离子和三氯甲烷自由基,有很强的氧化作用。•(2)共价结合反应,肝毒物活性代谢物与生物大分子如DNA、RNA、蛋白质、多糖等发生共价结合,产生毒性作用。•(3)脂肪代谢障碍,可直接导致肝脂肪变性,目前认为至少涉及三酰甘油载脂蛋白复合体装配损害、胞膜转运功能损害、贮脂增加和线粒体氧化功能受损等环节。三、中毒性肝损伤发病的经典机制•(4)钙离子泵失活,毒物使内质网和胞膜的钙离子泵失活,破坏细胞内Ca2+稳态,钙离子大量内流,造成肝细胞损伤。•(5)胆汁排泄障碍,肝毒物可直接损伤胆管树状结构包括毛细胆管、小叶间胆管、基侧小管膜、细胞紧密连接或ATP酶等,从而干扰胆汁酸转运;一些肝毒物还可通过改变胆汁分子团导致胆汁淤积。三、中毒性肝损伤发病经典机制•1.2间接损害毒物选择性地破坏肝细胞代谢，使肝细胞功能或结构发生异常,导致损伤。可分为细胞毒型和胆汁淤积型。•(1)细胞毒型,毒物通过选择性的干扰肝细胞代谢的某个环节,最终导致肝细胞脂肪变性或坏死,如半乳糖胺、四环素、乳清酸、巯嘌呤和乙硫氨酸等。•(2)胆汁淤积型,主要通过干扰胆汁排泄引起胆汁淤积,它又可分为两类,即单纯淤胆型(毛细胆管型)和淤胆伴有肝细胞损伤与炎症(肝细胞毛细胆管型)。三、中毒性肝损伤发病经典机制•前者主要通过改变肝细胞内胆固醇的代谢而造成胆汁淤积;•后者则主要通过与胞膜运载胆盐的受体结合,形成不溶性复合物,从而改变肝细胞的超微结构,影响膜的流动性,使肝窦及毛细胆管转运体受损,此外还可抑制肝窦Na+-K+-ATP酶,影响离子交换,使胆盐依赖性胆汁流减少,最终造成淤胆,并导致肝细胞膜完整性受损,肝细胞肿胀甚至破坏,最后导致中毒性肝损伤。三、中毒性肝损伤发病经典机制•2肝脏的特异质反应中毒性肝损害的特异质反应特点:•(1)不可预测性;•(2)仅发生在某些人或人群(特异体质),有家族集聚现象;•(3)与用药剂量和疗程无关;•(4)实验动物模型常无法复制;•(5)具有免疫异常的指征;•(6)可有肝外组织器官损害表现。•具体机制可分为过敏特异质(免疫介导性)反应和代谢特异质反应二类。三、中毒性肝损伤发病经典机制•2.1过敏特异质反应常为小分子物质,一般不具抗原性,很少直接激发免疫应答;但在某些特异质个体,这种半抗原可与肝内特异性蛋白结合生成抗原—肝脏内存在大量大分子细胞成分,可作为载体蛋白与肝毒物质或其代谢产物结合,引起机体免疫应答导致肝脏损伤;•部分药物在细胞色素P450系统作用下生成的代谢产物,也可与某些载体蛋白结合,形成抗原,诱发免疫应答,导致肝脏损害。•此种肝病的发生具有不可预测性,因其与化学物质的剂量无关,而主要取决于宿主的特异质反应。三、中毒性肝损伤发病经典机制•2.2代谢特异质反应此类反应主要与遗传因素有关。遗传基因的差异使某些个体的肝脏药酶系统与众不同,导致药物或毒物代谢出现个体差异。•不同的种族人群中对药物代谢的表型大致分为:强代谢型(extensivemetabolizer,EM)、弱代谢型(poormetabolizer,PM)、中间代谢型(intermediatemetabolizer,IM)超快代谢型(ultrarapidmetabolizer,UM)。•研究表明,细胞色素P450遗传多态性在个体代谢的特异体质反应中占重要地位,使弱代谢型的个体在使用一些常规剂量的药物时亦可能出现肝毒性损伤,应引起重视四、中毒性肝损伤发病机制研究进展•目前有关中毒性肝病发病机制的认识仍较粗略,一旦同时合并病毒感染(如HBV、HCV等)或某种代谢性肝病等情况,就很难进行准确的鉴别诊断。•据报道,国内约有80%以上急性中毒性肝病起病时曾被误诊为急性病毒性肝炎,导致延误病情,影响预后。此外,某些具有特异质的慢性肝炎患者在应用某些药物时则可能加重肝损伤,使病情复杂化,临床更难鉴别。•因此,对中毒性肝病发生机制特殊环节的探索可能成为今后中毒性肝病研究领域的重点,以下两个方向多认为是近年有关中毒性肝病研究的热点。四、中毒性肝损伤发病机制研究进展•1内质网应激•新近的研究表明,“应激”可能是中毒性肝损伤发生过程中的重要因素,如线粒体应激、内质网应激和氧化应激等,其中内质网应激(endoplasmicreticulumstress,ERS)尤其受到关注。•内质网是细胞内重要生物大分子如蛋白质、脂质和糖类的合成基地,具有重要解毒功能，许多有害物质均在内质网被转化为低毒和易于排泄的物质。但这种转化亦可能生成新的活性物质,影响内质网的结构和功能,激发内质网应激反应,引起级联损伤反应。四、中毒性肝损伤发病机制研究进展•内质网应激属于细胞的一种自我保护机制,可促进内质网对蓄积在网腔内错误折叠或未折叠蛋白质的处理,恢复内质网稳态,维持细胞生存。一旦发生功能障碍或者应激强度过大、时间过长,则可引起细胞功能失调,甚至细胞死亡。•有研究表明,肝炎病毒通常利用宿主细胞的内质网进行遗传物质复制、糖蛋白合成以及病毒组装、增殖,此一过程常可影响内质网的正常功能,诱发不同程度的内质网应激,则可诱导细胞凋亡,造成肝脏损伤。四、中毒性肝损伤发病机制研究进展•另有研究证实,化学毒物、氧化剂、钙离子载体、糖基化抑制剂等也均能诱发内质网应激并导致细胞死亡。•如在原代培养的神经元中给予砷,可对HSP70、GRP78和CHOP/Gadd153的基因表达产生不同程度影响,使培养的神经元出现凋亡和存活失衡;•锰可使培养的多巴胺能细胞株SN4741内质网伴侣蛋白GRP78表达显著增加,同时激活caspase12及其他caspase酶活性升高,最后诱导凋亡。四、中毒性肝损伤发病机制研究进展•肝脏是最大最主要的药物代谢器官,如外源性毒物/药物在代谢转化过程中引起强度过大的应激反应,即可能诱导细胞凋亡及肝损伤等一系列级联反应。•由此可见,深入探讨内质网的结构、功能以及内质网应激在肝细胞损伤中的具体作用,将有助于在更深层面揭示中毒性肝损伤发病机制,同时也为探索与病毒性肝炎等其他肝病的鉴别诊断提供新的视角。四、中毒性肝损伤发病机制研究进展•2细胞色素氧化酶P450•是一组结构和功能相关的超家族基因编码的同工酶,主要存在于生物体的内质网内,是混合功能氧化酶中最重要的一种酶系,主要参与多种内源和外源性化合物的氧化、还原代谢,在肝脏的解毒功能中起关键作用。•但很多药物、毒物通过P450的代谢转化发挥肝脏损伤作用,因为部分药物或化合物经过P450的生物转化后会进一步活化,并形成毒性较强的中间产物,诱导肝损伤。四、中毒性肝损伤发病机制研究进展•P450催生化合物毒性的机制主要包括以下三方面。•2.1未代谢化合物/药物过量蓄积由于种种原因导致P450活性降低或消失,造成未经代谢的化学物质在体内过量蓄积,引起中毒性肝损伤。外源性化合物/药物本身对P450酶的抑制是产生这类损伤最常见原因,而化合物的此种毒性必须具备以下条件:四、中毒性肝损伤发病机制研究进展•(1)具有较低的治疗指数,即该化合物产生药理作用的剂量与引起毒副作用的剂量十分接近;•(2)本身即具有潜在的毒性;•(3)P450的活性显著低于正常;•(4)该化合物不能被P450酶家族其他成员或其他的酶系(