鄰苯二甲酸酯對膽汁淤積性肝病影響的研究進(jìn)展

張佳怡， 王建青

1 安徽醫(yī)科大學(xué)第四附屬醫(yī)院 藥學(xué)部， 合肥 230012; 2 安徽醫(yī)科大學(xué) 藥學(xué)院， 合肥 230022

膽汁淤積是指各種原因引起的膽汁形成、分泌和排泄障礙，進(jìn)而導(dǎo)致肝功能受損的一種病理生理過程。其中最常見的疾病是原發(fā)性膽汁性肝硬化和原發(fā)性硬化性膽管炎[1]。研究[2]表明在各種慢性肝病史的住院患者中，患有膽汁淤積的患者高達(dá)10.26%。然而，膽汁淤積發(fā)病機(jī)制較為復(fù)雜，很多方面沒有完全闡明。親水膽汁酸熊去氧膽酸(UDCA)和奧貝膽酸(OCA)是目前FDA批準(zhǔn)的治療人類膽汁淤積性肝病的藥物[3-5]。其中，鄰苯二甲酸酯(phthalic acid esters, PAE)是一類在工業(yè)上廣泛應(yīng)用的合成化學(xué)品。多項(xiàng)研究報(bào)道，PAE可通過多種暴露途徑對人體健康產(chǎn)生極大危害，包括生殖毒性[6]、神經(jīng)損傷[7]、炎癥[8]、過敏[9]和內(nèi)分泌紊亂[10]等。重要的是，有證據(jù)[11]表明使用含有PAE類的輸注系統(tǒng)可使膽汁淤積發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)增加5.6倍，在更換無PAE類的輸液系統(tǒng)后，膽汁淤積的發(fā)生率從50%下降到18%。因此，探討PAE暴露在膽汁淤積中的作用將有助于進(jìn)一步闡明膽汁淤積的病理機(jī)制，可避免誘因，同時(shí)為發(fā)現(xiàn)新的藥物治療靶點(diǎn)提供方向。

1 鄰苯二甲酸酯(PAE)

1.1 PAE的化學(xué)成分分類 PAE為合成的鄰苯二甲酸二酯或1,2苯二羧酸烷基芳基酯[12]。低分子量PAE主要包括苯二甲酸二甲基酯(dimethyl phthalate, DMP)、鄰苯二甲酸二乙基酯(diethyl phthalate, EDP)和鄰苯二甲酸二丁酯(dibutyl phthalate, DBP)，常用于化妝品和個(gè)人護(hù)理產(chǎn)品。高分子量PAE主要包括鄰苯二甲酸二(2-2基)己酯[di (2-ethylhexyl) phthalate, DEHP]、鄰苯二甲酸二異癸基酯(diisodecyl phthalate, DINP)、鄰苯二甲酸二癸基酯(didecyl phthalate, DIDP)[13]，常見于聚氯乙烯(polyvinyl chloride, PVC) 相關(guān)用品中，如地板、食品包裝和靜脈輸液管等[14-15]。其中DEHP為最常用的增塑劑[16]，因其具有增加PVC的柔韌性、強(qiáng)度、光學(xué)清晰度和耐大范圍溫度等優(yōu)點(diǎn)，在PVC材料中的含量高達(dá)20%～40%。自20世紀(jì)30年代以來，幾乎所有的工業(yè)消費(fèi)品中都含有不同比例的PAE。

1.2 PAE的危害性 世界衛(wèi)生組織在2000年將DEHP列為可能致癌的物質(zhì)(2B類致癌物)。早在幾十年前，就有研究者[17]發(fā)現(xiàn)PAE會(huì)引起動(dòng)物生殖異常綜合征。近年來，PAE暴露與人類疾病的關(guān)聯(lián)受到了越來越廣泛的關(guān)注，包括生殖疾病、呼吸系統(tǒng)疾病、內(nèi)分泌相關(guān)疾病和心血管疾病等，以及對肝臟、甲狀腺、腎臟和肺等多個(gè)器官的毒性研究[18]。

1.3 PAE暴露和代謝途徑 PAE并不是通過化學(xué)鍵與塑料緊密結(jié)合的，因此容易受到外在環(huán)境因素如溫度、使用時(shí)間、pH值的影響而釋放到環(huán)境中。PAE幾乎可污染所有采用塑料-PAE包裝的封閉環(huán)境[19]，并通過飲食、吸入、皮膚、胎盤、醫(yī)療設(shè)備與生物液體直接接觸攝入機(jī)體內(nèi)[20-21]。在醫(yī)療救治中，PAE主要存在于血液制品(PVC儲(chǔ)存袋)、氣管和胸腔導(dǎo)管、靜脈輸液設(shè)備和腸內(nèi)營養(yǎng)給藥中[22]，其暴露程度取決于手術(shù)的頻率和持續(xù)時(shí)間以及醫(yī)療設(shè)備的類型[23]。研究[24]表明，在脂肪乳劑的腸外營養(yǎng)支持中，DEHP能夠從PVC中浸出并進(jìn)入患者體內(nèi)，并且油脂類型(如大豆油、橄欖油、椰子油和魚肝油等)對DEHP浸出具有一定影響。

PAE在體內(nèi)半衰期短，代謝較為迅速，主要分兩個(gè)階段進(jìn)行。第一階段是鄰苯二甲酸二酯通過各種酶轉(zhuǎn)化水解成其單酯形式(用于暴露監(jiān)測的形式)和其他代謝物，第二階段是共軛單酯通過尿液排出[13]。PAE的清除途徑隨著攝入量不同而有明顯差異，在2～200 mg/kg劑量時(shí)主要通過尿液排出，但在2000 mg/kg劑量時(shí)則主要通過糞便排出，這說明不同程度的PAE暴露對于機(jī)體的影響是不同的。其中最重要的代謝物是苯二甲酸單乙基己酯(monoethyl hexyl phthalate, MEHP)，它被認(rèn)為是DEHP的毒性代謝物，可對機(jī)體產(chǎn)生多種不良影響[25]。

2 PAE在膽汁淤積中的作用

近年來，國內(nèi)外對于膽汁淤積的研究有很多，但是環(huán)境污染物PAE對膽汁淤積的影響研究較少。

2.1 臨床研究 早在20世紀(jì)90年代，研究者就前瞻性地研究了DEHP暴露對膽汁淤積的影響，結(jié)果顯示接受體外膜肺氧合技術(shù)新生兒的血清中DEHP水平與其膽汁淤積程度顯著相關(guān)(P<0.025)[26]。在一項(xiàng)回顧性調(diào)查分析[10]中也發(fā)現(xiàn)使用含PAE輸注系統(tǒng)使膽汁淤積的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)增加了5.6倍，而更換無PAE輸注系統(tǒng)后可使膽汁淤積的發(fā)生率從50%降至13%。前期本課題組[27]對孕期尿液中PAE代謝物濃度與妊娠期膽汁淤積風(fēng)險(xiǎn)之間的關(guān)系進(jìn)行了探討，首次發(fā)現(xiàn)妊娠早期PAE暴露可能成為妊娠期膽汁淤積發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)因素。

2.2 動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究及潛在機(jī)制 膽汁酸是由膽固醇在肝臟內(nèi)經(jīng)過一系列生化反應(yīng)合成的兩性分子。初級(jí)膽汁酸在肝臟合成后經(jīng)膽管分泌入腸道[28]，在腸道菌群的作用下合成次級(jí)膽汁酸，膽汁酸作為一種信號(hào)分子廣泛參與人體內(nèi)多種代謝及激素的信號(hào)通路。在膽汁淤積性肝病中，膽汁生成、分泌和排泄障礙可導(dǎo)致其未能到達(dá)十二指腸而在血清和肝臟中積聚(圖1)。即使膽汁酸積累不代表膽汁淤積性肝損傷的主要原因，也可能通過產(chǎn)生維持趨化因子和細(xì)胞因子反應(yīng)而使疾病進(jìn)展持續(xù)[29-30]。

注：BA，膽汁酸；FXR，法尼醇受體；SHP，小異二聚體伴侶；CYP7A1，膽固醇7α-羥化酶；BSEP，膽鹽輸出泵；MRP2，膽鹽輸出泵；IBAT，回腸膽汁酸轉(zhuǎn)運(yùn)體；FGF19，成纖維細(xì)胞生長因子19；OATP，有機(jī)陰離子轉(zhuǎn)運(yùn)肽；NTCP，Na+-?；撬峁厕D(zhuǎn)運(yùn)多肽。

Takeshita等[31]對大鼠進(jìn)行了8種FDA批準(zhǔn)增塑劑暴露的研究，發(fā)現(xiàn)PAE可以激活類固醇和異種生物受體，類固醇和異種生物受體作為膽汁酸調(diào)控的重要受體，在肝臟和腸道中高度表達(dá)，可通過調(diào)控細(xì)胞色素P450 3A4(CYP3A4)，進(jìn)而控制外源性和內(nèi)源性類固醇激素的代謝。值得注意的是，乙酰檸檬酸三丁酯作為PAE類增塑劑的一種理想替代品，增加了人腸道以及腸道細(xì)胞中CYP3A4 mRNA的水平和酶活性。而CYP3A4作為最大的藥物代謝酶蛋白超家族之一，調(diào)控機(jī)體內(nèi)藥物和膽酸的外排，從而對肝功能以及膽汁淤積產(chǎn)生影響。此外，Diaz等[32]發(fā)現(xiàn)在PAE暴露的情況下，厚唇鯔魚機(jī)體中參與解毒、免疫、低氧反應(yīng)和脂質(zhì)代謝途徑的相關(guān)基因表達(dá)均發(fā)生變化；21 d后的轉(zhuǎn)錄譜顯示PAE暴露驅(qū)動(dòng)了過氧化物酶體增殖物激活受體連接的脂質(zhì)合成過程的調(diào)控，進(jìn)而對膽汁酸合成起到了促進(jìn)作用，最終引起膽汁淤積。另有研究[33]表明DEHP可通過激活過氧化物酶體增殖導(dǎo)致小鼠肝臟DNA損傷，進(jìn)而促進(jìn)膽汁淤積的發(fā)生。據(jù)報(bào)道[34]，鄰苯二甲酸二辛酯(di-n-octylphthalate, DNOP)短期暴露后可導(dǎo)致小鼠肝臟的形態(tài)學(xué)和功能發(fā)生變化，表現(xiàn)出上皮向間質(zhì)轉(zhuǎn)化和膽汁淤積，進(jìn)而導(dǎo)致肝膽汁酸和谷胱甘肽水平的增加。本課題組目前也在探討DEHP暴露對普通小鼠和孕鼠膽汁淤積的影響并初步發(fā)現(xiàn)DEHP可能通過影響膽汁酸的合成和轉(zhuǎn)運(yùn)從而引起膽汁淤積(實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)待發(fā)表)。

2.3 體外實(shí)驗(yàn)研究及潛在機(jī)制 在體外研究中，Gaitantzi等[35]用不同濃度的DEHP(0.5～500 μmol/L)對肝臟來源的細(xì)胞進(jìn)行處理，包括HepG2、人類upcyte?肝細(xì)胞、小鼠原代肝細(xì)胞、肝星狀細(xì)胞LX-2等。發(fā)現(xiàn)DEHP不僅可干擾肝細(xì)胞外生物代謝酶的表達(dá)，減少膽管的形成和細(xì)胞極性，抑制肝細(xì)胞CYP-活性，同時(shí)對LX-2產(chǎn)生毒性作用，誘導(dǎo)其發(fā)生纖維化，有助于膽汁淤積和纖維化的發(fā)生發(fā)展。據(jù)報(bào)道[24]，DEHP能夠激活白細(xì)胞，從而引發(fā)炎癥反應(yīng)，進(jìn)而導(dǎo)致肝細(xì)胞死亡，增加膽汁淤積的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)。此外，DNOP可通過上調(diào)TGFβ的表達(dá)，減少促凋亡蛋白的表達(dá)，促進(jìn)正常肝細(xì)胞快速增殖，并引發(fā)肝細(xì)胞上皮細(xì)胞向間質(zhì)轉(zhuǎn)化的改變[34]。

總而言之，PAE一方面可通過改變膽汁酸相關(guān)轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白、其亞細(xì)胞的定位，進(jìn)而影響膽汁酸轉(zhuǎn)運(yùn)功能；另一方面，PAE可通過改變肝細(xì)胞骨架結(jié)構(gòu)、破壞緊密連接、降低細(xì)胞膜流動(dòng)性影響肝細(xì)胞極性和功能，并影響膽小管的收縮或擴(kuò)張的自主節(jié)律運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而引起膽小管分泌功能障礙，從而導(dǎo)致膽汁淤積。而發(fā)生膽汁淤積后可觸發(fā)細(xì)胞退行性反應(yīng)，即線粒體損傷、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激伴非折疊蛋白反應(yīng)和氧化應(yīng)激等。線粒體DNA和氧化活性簇的釋放活化了Toll樣受體9和炎癥小體，釋放炎癥介質(zhì)，啟動(dòng)炎癥反應(yīng)，導(dǎo)致肝細(xì)胞死亡[36]。因此，PAE在環(huán)境中的暴露可能對于機(jī)體造成嚴(yán)重后果。

3 總結(jié)與展望

膽汁淤積是臨床常見但處理較為棘手的肝臟疾病，除詳細(xì)了解關(guān)于患者的遺傳背景、藥物影響等方面，更應(yīng)該關(guān)注環(huán)境因素對其的影響。越來越多的研究提示PAE暴露與膽汁淤積的發(fā)生密切相關(guān)，對人體健康的危害不容忽視。PAE暴露通過誘導(dǎo)肝細(xì)胞和膽管上皮細(xì)胞的功能發(fā)生異常、膽汁酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白受損、膽汁酸通路中酶活性和生理功能發(fā)生變化等，從而導(dǎo)致機(jī)體內(nèi)膽汁酸流量減少，造成膽汁淤積的發(fā)生。而有效減少PAE的暴露能夠降低膽汁淤積的發(fā)生率和不良并發(fā)癥。

目前關(guān)于PAE導(dǎo)致膽汁淤積的機(jī)制尚未完全闡明，現(xiàn)有的研究結(jié)果多基于現(xiàn)象描述，缺乏系統(tǒng)的機(jī)制研究，仍需開展臨床大樣本數(shù)據(jù)研究以及體內(nèi)外實(shí)驗(yàn)研究，明確PAE與膽汁淤積性肝病的關(guān)系及具體機(jī)制，可為防治PAE危害和制訂健康政策提供更明確依據(jù)。本課題組將進(jìn)一步在前期基礎(chǔ)上探討PAE導(dǎo)致膽汁淤積的潛在機(jī)制，為新藥合成以及臨床治療提供新的思路。

利益沖突聲明：所有作者均聲明不存在利益沖突。

作者貢獻(xiàn)聲明：張佳怡負(fù)責(zé)查閱文章，撰寫論文;王建青負(fù)責(zé)修改文章并最后定稿。