2020, Vol. 49文章信息
- 李玉红, 郝明媛, 焦连丽, 王爱欣, 任琦, 冯福民
- LI Yuhong, HAO Mingyuan, JIAO Lianli, WANG Aixin, REN Qi, FENG Fumin
- 基于细胞焦亡理论研究白细胞介素-1β与白细胞介素-18在抗结核药物性肝损伤中的临床意义
- Clinical significance of human interleukin-1β and -18 in anti-tuberculosis drug-induced liver injury based on the theory of pyroptosis
- 中国医科大学学报, 2020, 49(5): 396-399, 404
- Journal of China Medical University, 2020, 49(5): 396-399, 404
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文章历史
- 收稿日期：2018-10-11
- 网络出版时间：2020-05-06 16:30
引用本文 |
2. 呼伦贝尔市传染病医院检验科, 内蒙古 呼伦贝尔 162650
2. Department of Clinical Laboratory, Hulun Buir Infectious Disease Hospital, Hulun Buir 162650, China
标准短程化疗仍是目前抗结核治疗的最有效方法。抗结核药物性肝损伤（anti-tuberculosis drug induced liver injury，ADLI）是化疗期间最常见的不良反应，常导致治疗间断，严重者可致肝衰竭甚至死亡[1-2]。ADLI作用机制复杂，迄今尚未阐明。近来，研究者提出一个药物性肝损伤（drug induced liver injury，DILI）发病机制的重要假说，即炎症和药物暴露的相互作用[3]。
细胞焦亡（pyroptosis）学说是目前炎症反应机制研究的新热点。pyroptosis是一种促炎的程序性死亡方式，其主要依赖于炎性半胱天冬氨酸蛋白酶（cysteine-aspartic acid protease 1，Caspase-1）的活化，进而介导白细胞介素（interleukin，IL）-1 β活化、IL-18分泌，并诱发级联放大的炎症反应，最终诱导细胞炎性死亡[4]。研究[5]发现，在热应激诱导大鼠肝损伤模型中，热应激可刺激炎性体的激活，最终导致Caspase-1活化和IL-1β分泌，证明IL-1β参与了急性肝损伤过程。IL-1β和IL-18炎性细胞因子的产生被认为是pyroptosis发生的重要指标，但目前缺乏ADLI患者中的IL-1β和IL-18水平的临床研究。因此，本研究探讨IL-1β与IL-18在ADLI患者血清中的变化，以期为ADLI早期抗炎干预治疗提供临床依据。
1 材料与方法 1.1 临床资料选取2016年1月至2017年1月于唐山市第四医院接受标准短程化疗的初治肺结核患者。肺结核的诊断标准依据《肺结核的诊断和治疗指南》 [6]，ADLI的诊断标准依据《国际共识会议标准》 [7]，即丙氨酸转氨酶（alanine aminotransferase，ALT） > 2倍的正常值上限（upper limit of normal value，ULN），或天冬氨酸转氨酶（aspartate aminotransferase，AST）和总胆红素（total bilirubin，TBIL）联合升高，且其中之一升高 > 2×ULN。具有以下任何一项的患者不纳入本研究：（1）基线肝功能异常者；（2）患有可引起肝功能异常的其他疾病者（如病毒性肝炎、自身免疫型肝炎、酒精性肝病、脂肪肝、菌血症、充血性心力衰竭等）；（3）服用其他可引起肝功能异常的药物者。符合ADLI标准的患者为病例组，对每个ADLI病例，按照年龄、性别、治疗史、药物剂量和方案匹配的原则选择1个非ADLI（non-ADLI）患者作为对照。本研究获得华北理工大学伦理委员会批准，并经患者知情同意，所采集的标本仅用于医学研究。
1.2 主要试剂和仪器ELISA试剂盒购自艾美捷科技有限公司生产，全波长多功能酶标仪购自美国Thermo公司，HITACHI 7600-020全自动生化分析仪购自日本日立公司；Heraeus高速冷冻离心机购自德国Thermo公司。
1.3 血清标本的选择ADLI组为服用抗结核药后，临床检测肝功能指标异常，且达到诊断ADLI标准的血清标本；非ADLI组为服用抗结核药，与ADLI组用药时间相匹配且未发生肝损伤的血清标本。
1.4 检测方法采集患者清晨空腹外周静脉血5 mL，4 ℃ 3 000 r/min离心分层提取血清；全自动生化分析仪检测肝功能情况；采用酶联免疫吸附法（enzyme-linked immunosorbentassay，ELISA）检测IL-1β及IL-18的水平。
1.5 统计学分析采用SPSS 20.0统计软件进行数据分析，本研究中连续变量均不符合正态性分布，用M（P25~P75）表示，采用秩和检验Mann-Whitney U试验进行分析；分类变量用例数（构成比）表示，用χ2检验进行分析；应用Spearman等级相关分析评价变量之间的相关性；受试者工作特征（receiver operating characteristic，ROC）曲线下面积（area under the curve，AUC）用来评估IL-1β的诊断价值，P < 0.05为差异有统计学意义。
2 结果 2.1 一般资料病例组共41例ADLI患者，其中，男31例，女10例，平均年龄31（24~51）岁，年龄范围20~78岁；对照组共41例非肝损伤患者，其中，男31例，女10例，平均年龄33（24~51）岁，年龄范围19~79岁。由于匹配设计的要求，2组性别和年龄的分布无统计学差异。体质量指数（body mass index，BMI）差异有统计学意义（P < 0.01），2组在文化程度、职业、吸烟、饮酒、居住环境因素方面差异无统计学意义（P > 0.05），见表 1。
| Item | ADLI group [n（%）] | non-ADLI group [n（%）] | χ2 | P |
| Education | 4.000 | 0.135 | ||
| Primary senior | 14（34.15） | 7（17.06） | ||
| Junior | 8（19.51） | 14（34.15） | ||
| Senior | 19（46.34） | 20（48.78） | ||
| BMI（kg/m2） | 23.633 | < 0.001 | ||
| < 18.5 | 24（58.53） | 23（56.10） | ||
| 18.5- < 24 | 12（29.27） | 16（39.02） | ||
| ≥24 | 5（12.20） | 2（4.88） | ||
| Profession | 1.383 | 0.501 | ||
| Farmer | 21（51.22） | 15（36.58） | ||
| Worker | 10（24.39） | 14（34.15） | ||
| Others | 10（24.39） | 12（29.27） | ||
| Smoking | 2.563 | 0.109 | ||
| Yes | 6（14.63） | 12（29.27） | ||
| No | 35（85.37） | 29（70.73） | ||
| Drinking | 1.713 | 0.191 | ||
| Yes | 34（82.93） | 29（70.73） | ||
| No | 7（17.07） | 12（29.27） | ||
| Residence | 0.053 | 0.817 | ||
| City | 14（34.15） | 15（36.58） | ||
| Countryside | 27（65.85） | 26（63.42） |
2.2 2组患者肝功能水平比较
血清中AST、ALT、碱性磷酸酶（alkaline phosphatase，ALP）水平在ADLI组和非ADLI组中差异有统计学意义（均P < 0.05），见表 2。
| Item | ADLI group（n = 41） | Non-ADLI group（n = 41） | Z | P |
| ALT（U/L） | 140.00（103.50-207.45） | 12.00（8.00-15.85） | -7.796 | < 0.001 |
| AST（U/L） | 105.00（65.00-162.90） | 14.70（11.00-19.25） | -7.742 | < 0.001 |
| TBIL（μmol/L） | 8.30（5.95-13.80） | 7.20（5.60-10.55） | -1.707 | 0.088 |
| DBIL（μmol/L） | 2.80（2.20-4.25） | 2.50（1.85-3.385） | -1.703 | 0.089 |
| TP（g/L） | 70.30（66.50-73.35） | 70.20（65.80-74.85） | -0.153 | 0.878 |
| ALB（g/L） | 43.00（40.25-45.30） | 40.80（38.70-43.00） | -2.393 | 0.017 |
| ALP（U/L） | 82.10（67.90-105.50） | 72.00（62.05-85.65） | -1.790 | 0.073 |
| DBIL, direct bilirubin; TP, total protein; ALB, albumin; ALP, alkaline phosphatase. | ||||
2.3 2组患者血清IL-1β与IL-18水平比较
血清IL-1β在ADLI组和非ADLI组中差异有统计学意义（P < 0.01），血清IL-18在2组间比较无统计学差异，见表 3。
| Item | ADLI group（pg/mL） | non-ADLI group（pg/mL） | P |
| IL-1β | 99.10（88.20-106.60） | 58.10（49.20-70.55） | < 0.001 |
| IL-18 | 106.40（88.10-161.90） | 104.00（98.65-160.65） | 0.464 |
2.4 2组患者血清IL-1β与肝功能指标的相关性分析
进一步对研究对象血清IL-1β水平与肝功能指标水平进行相关性分析，发现血清IL-1β与AST、ALT及ALP呈正相关（均P < 0.05），且与ALT、AST相关性更显著（P < 0.01）。
2.5 血清IL-1β水平对ADLI患者的预测价值血清IL-1β水平对ADLI预测价值以AUC方式评估，见图 1。血清IL-1β水平的AUC是0.889（SE为0.037，95%CI：0.817~0.961），进一步根据ROC曲线获得的各样本的灵敏度和特异度，计算约登指数（Youden’S index=灵敏度+特异度-1），以最大值对应数据作为最佳筛查阳性界值（cut-off值），可知，cut-off值为58.55 pg/mL。
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| 图 1 血清IL -1β预测ADLI的ROC曲线 Fig.1 ROC curve of serum IL-1β predicting ADLI |
3 讨论
炎症反应被认为是ADLI的关键发病机制，细胞凋亡作为程序性细胞死亡的主要形式，被证明在药物诱发肝损伤的炎症反应中起主要作用[8]。近来，程序性细胞死亡的另一种重要形式“pyroptosis”被报道也参与疾病的发生发展过程。IL-1β和IL-18是pyroptosis研究中起关键作用的促炎性细胞因子，可诱发级联放大的炎症反应，最终诱导细胞炎性死亡[9]。ADLI是否与IL-1β和IL-18有关尚未阐明。因此，本研究探讨了IL-1β和IL-18与ADLI的关系。
| Item | IL-1β（pg/mL） | |
| r | P | |
| ALT（U/L） | 0.597 | < 0.001 |
| AST（U/L） | 0.629 | < 0.001 |
| TBIL（μmol/L） | 0.170 | 0.126 |
| DBIL（μmol/L） | 0.026 | 0.817 |
| TP（g/L） | -0.084 | 0.453 |
| ALB（g/L） | 0.187 | 0.092 |
| ALP（U/L） | 0.248 | 0.025 |
本研究中，ADLI组与非ADLI组相比，血清IL-1β水平升高，差异有统计学意义，血清IL-1β与ALT、AST存在相关性，且IL-1β水平诊断ADIL的AUC为0.889。由此可见，IL-1β会随着ADLI的发生而升高。IL-1β主要是由激活的单核巨噬细胞产生，但中性粒细胞、表皮细胞和内皮细胞在受到外界抗原刺激后也可合成与分泌IL-1β，其主要由Toll样受体/Nod样受体通路以及Caspase-1通路进行调节和激活，IL-1β是炎症放大启动因子，可促进炎性细胞的活化与聚集中性粒细胞[10]。关于pyroptosis与ADLI的研究虽未见报道，但已发现在脓毒症诱导小鼠急性肝损伤时，caspase-1表达升高，血清中IL-1β增加，升高的IL-1β加重肝细胞死亡[11]。苯并[a]芘诱导HL-7702人正常肝细胞损伤中，也发现caspase-1及IL-1β水平升高[12]。IL-1β主要作为促炎性介质激活和募集白细胞，尤其是中性粒细胞进入组织[13]，可参与器官损伤过程[14]。在热应激诱导肝损伤的研究中发现，抑制IL-1β可降低肝脏中髓过氧化物酶（myeloperoxidase，MPO）活性并缓解肝损伤，表明IL-1β在触发中性粒细胞组织浸润和肝损伤中的重要作用。另外，用IL-1β抑制剂处理的大鼠显示出较低的血清ALT活性和肝脏组织学评分[5]。这些结果提示，在肝细胞受到损伤时伴随着IL-1β的释放，其在肝损伤中发病机制中起作用。本研究结果证明在ADLI过程中也伴随IL-1β的升高，为ADLI中抗IL-1β干预的研究奠定了基础。
IL-18也是T细胞介导肝损伤的媒介，在肝脏中不仅由库普弗细胞表达，也可由损伤的肝细胞合成[15]。IL-18的分泌可加剧代谢紊乱及免疫功能损伤，此外，IL-18还能促进T淋巴细胞的增殖和分化，直接介导肝细胞的损伤[16]。非酒精性脂肪肝病患者与正常人比较，血清IL-18水平升高，提示IL-18可能是脂肪变性损害和肝脏炎症中的一个重要发病因素[17]。然而，本研究中未观察到升高的IL-18。这可能是因为IL-18不是与ADLI关系密切的指标，可能仅在血清中瞬时释放，或在受影响的组织或炎症部位局部表达。迄今为止，在全基因组及转录组研究中尚未出现指示体内IL-1β释放的基因表达特征[18]。
总之，本研究表明血清IL-1β与ADLI有关联，在ADLI诊断中具有潜在价值。下一步需研究IL-1β促成ADLI的发病机制，探索IL-1β在ADLI中靶向治疗的可能性。
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