|
ПРОБЛЕМНЫЕ СТАТЬИ УДК 616. 36-002-02:615. 2 ПОРАЖЕНИЯ ПЕЧЕНИ КСЕНОБИОТИКАМИ Винницкий государственный медицинский университет им. М. И. Пирогова Ежегодно более 1 млн человек страдает от побочных эффектов фармакотерапии и около 180 тыс вследствие этого умирают, экономический ущерб составляет более 136 млрд долларов в год [1]. Многие ксенобиотики способны вызывать поражение печени. Так, в США у 2-5 % больных, госпитализированных по поводу желтухи, впоследствии выявляется лекарственное поражение печени; от 15 до 30 % случаев фульминантной печеночной недостаточности и около 40 % случаев острого гепатита у лиц старше 50 лет связано с приемом лекарств [2, 3]. Частота лекарственных поражений печени неодинакова в разных странах и зависит от структуры потребления лекарств. В России острые медикаментозные поражения печени выявляются у 2,7 % госпитализированных больных и чаще всего связаны с приёмом противотуберкулезных, антибактериальных, анальгетических, гормональных, цитостатических, гипотензивных и антиаритмических средств [4]. В Англии первое место в этиологии фульминантной печеночной недостаточности занимает парацетамол, оттесняя на второй план острые вирусные гепатиты [5]. В США ежегодно острые отравления парацетамолом, требующие госпитализации, регистрируются с частотой 29 на 100000 населения, в Израиле — 57, в Великобритании — 200 [6, 7]. К сожалению, большинство токсических поражений печени протекает скрыто, клинически их трудно отличить от других заболеваний печени. Если лекарственное поражение печени вовремя не диагностировано и прием медикаментов продолжается, тяжесть поражения многократно возрастает [2, 8]. Смертность при токсических гепатопатиях достигает 5 % [9], а при отравлениях парацетамолом даже в невысоких дозах (4-12 г) — 19 % [6]. Печень является главным органом метаболизма ксенобиотиков. Окислительный метаболизм веществ катализируется цитохром Р450-зависимой монооксигеназной системой и другими ферментами [10]. Цитохром Р450 представлен набором белков (более 100 семейств), близких по строению, но разных по субстратной специфичности [11]. Благодаря реакциям окисления многие ксенобиотики, первично нетоксичные для печени, способны превращаться в токсические метаболиты [10-12]. В реакциях второй фазы образованные метаболиты конъюгируются с эндогенными молекулами, что приводит к уменьшению токсичности, повышению водорастворимости и облегчает выведение ксенобиотиков почками [12]. Общая характеристика токсических повреждений печени Существует два основных типа повреждения печени ксенобиотиками [2, 8, 13]. "Предсказуемая" токсичность характеризуется зависимым от дозы образованием токсических метаболитов и дозозависимым повреждением гепатоцитов. Токсичность возникает при приеме вещества в дозе, превышающей емкость систем биотрансформации (передозировка, дефицит субстратов конъюгации и коферментов, ферментов, необходимых для детоксикации), а также под влиянием индукторов и ингибиторов ферментов. Дозозависимые поражения вызывают тетрахлорметан, парацетамол, тетрациклины, гризеофульвин, ниацин, амиодарон, эстрогены, анаболические гормоны, меркаптопурин, цитостатики и другие вещества. Токсический эффект большинства лекарств непредсказуем. Поражение печени возникает лишь у чувствительных лиц и независимо от дозы [2, 14, 15]. Типичной причиной "непредсказуемой" токсичности является образование гаптенов (неоантигенов), вызывающих иммунное поражение печени. Этот тип реакций сопрождается системными проявлениями гиперчувствительности: высыпаниями, лихорадкой, эозинофилией и отличается быстрой регрессией симптомов при отмене препарата. Молекулярной основой идиосинкразической гепатотоксичности могут быть различия в активности метаболизирующих ферментов, дефекты иммунной системы и т. д. [2, 12, 15, 16]. Так, у лиц с генетически низким уровнем цитохрома Р4502D6, субстраты этого фермента — дебризохин, пергекселин, пропранолол, хинидин, дезипрамин имеют очень длительный период полувыведения и, следовательно, высокую вероятность токсичности [13, 15]. Дефицит ферментов конъюгации, в частности, изоферментов М1 и Т1 глутатион-S-трансферазы, повышает гепатотоксичность такрина у больных с болезнью Альцгеймера [17], а принадлежность к медленным ацетиляторам является фактором риска гепатотоксичности изониазида [2, 16]. Повреждения печени весьма многообразны и могут быть острыми и хроническими. Характеристика токсических повреждений печени, составленная на основе ранее опубликованных работ [2, 8, 18-20], приведена в таблице. Нарушение функции печени Многие ксенобиотики (барбитураты, антиконвульсанты, анальгетики, психотропные средства, антибиотики, противогрибковые, гиполипидемические и антигистаминные препараты, стероиды, антиоксиданты, витамины) способны усиливать синтез молекул метаболизирующих ферментов [21]. Хотя индукция имеет приспособительное значение и направлена на быстрейшее удаление ксенобиотика из организма, длительное повышение активности ферментов нарушает обмен стероидных гормонов, фолата, ретинола и холекальциферола. Стимуляция ксенобиотиками синтеза гема может провоцировать гипербилирубинемию [20] и порфирию [22]. Некроз и апоптоз гепатоцитов Известны два механизма гибели клеток — некроз и апоптоз [23, 24]. Основными этапами некроза является повреждение плазматической мембраны, набухание митохондрий и всей клетки, потеря внутриклеточных компонентов, дезинтеграция ядра с последующим фагоцитозом погибших гепатоцитов. Некротическая смерть клетки сопровождается развитием активного воспалительного процесса и повреждениями окружающих тканей. Непосредственной причиной некроза является окислительный стресс и пероксидация липидов, образование аддуктов ксенобиотиков с биологически важными макромолекулами; повреждение митохондрий и нарушение продукции энергии, разрушение цитоскелета, массивный выход кальция и другие факторы. Апоптоз — генетически запрограммированный процесс, при котором клетка сама активно способствует своей гибели [23, 24]. Апоптоз запускается через специальные "рецепторы смерти" на поверхности клетки или нерецепторным путем, что ведет к активации регуляторных белков, которые останавливают митотическую активность клетки (белок р53), вызывают фрагментацию ДНК (эндонуклеазы), деградацию жизненноважных белков (каскад протеолитических ферментов, каспаз), нарушают связь клетки с внеклеточным матриксом и т. д. Ранним проявлением апоптоза является падение электрохимического потенциала митохондриальной мембраны и повышение продукции активных форм кислорода. Морфологически апоптоз характеризуется образованием мембранных пузырей, агрегацией хроматина вблизи ядерной мембраны, конденсацией и фрагментацией клетки с образованием апоптотических телец с последующим их фагоцитозом. В отличие от некроза, при апоптозе не возникает выраженной воспалительной реакции. Традиционно считается, что некроз инициируется нефизиологическими агентами, а апоптоз преимущественно физиологическими. Однако, последние исследования показали, что различия между некрозом и апоптозом на стадии их инициации не столь очевидны, и одни и те же факторы (например, активные формы кислорода, оксид азота) могут стимулировать оба процесса [24, 25]. Гепатотоксины вызывают гибель клеток как по механизмам некроза, так и апоптоза, что показано на примере парацетамола, тетрахлорметана и других ксенобиотиков, а соотношение между этими процессами определяется дозой, применением протекторов и другими факторами [26, 27]. Каким образом ксенобиотики запускают механизм апоптоза, предстоит еще выяснить. Возможно, что решающее значение принадлежит рецептор-независимому механизму, который инициируется неспецифическими факторами — оксидом азота, активными формами кислорода, то есть молекулами, способными повреждать клеточные структуры и без апоптоза [28]. Важная роль оксида азота в гибели клеток подтверждается не только увеличением его образования после введения токсинов [29], но и протекторной активностью ингибитора синтазы оксида азота аминогуанидина при повреждении печени тетрахлорметаном [30] и парацетамолом [29]. Оксид азота после превращения под влиянием супероксидного радикала в пероксинитрит вызывает нитрозилирование белков и инициирует апоптоз [31, 32]. Запускают механизм апоптоза и активные формы кислорода [33]. Один из возможных вариантов инциирования апоптоза клеток HepG2 при окислительном стрессе, индуцированном этанолом и хелатированным железом [34], представлен на рис. 1. Активные формы кислорода могут появляться как продукт каталитического цикла цитохрома Р450, синтазы оксида азота, NADPH-редуктазы, диафоразы и других ферментов, либо вследствие участия семихинонных метаболитов ксенобиотиков в реакциях одноэлектронного переноса с кислородом [35-38], либо вследствие активации макрофагов ксенобиотиками, что показано для парацетамола [39, 40]. Еще один механизм токсического действия ксенобиотиков связан с образованием реакционноспособных метаболитов. Многие ферменты способны превращать ксенобиотики в ацетилирующие, алкилирующие или арилирующие метаболиты [8, 12, 41]. Так, цитохром P450-зависимое окисление бромбензола и парацетамола ведет к появлению электрофильных интермедиатов, образующих ковалентные аддукты с тиолами мембранных белков, которые регулируют гомеостаз кальция. Неконтролируемое возрастание уровня внутриклеточного кальция ведет к гибели клетки. В зависимости от дозы ксенобиотика, некроз гепатоцитов может проявляться от бессимптомного повышения активности сывороточных трансаминаз до печеночной недостаточности. Известным примером является дозозависимый некроз печени, вызываемый парацетамолом [8, 12, 42, 43]. Метаболизм препарата включает его окисление цитохромами Р4502Е1, 1А2 и 3А, глюкуронирование или сульфатацию и коньюгацию с глутатионом электрофильного интермедиата — N-ацетил-p-бензохинонимина. В норме активность глюкуронил- и сульфотрансфераз достаточно высока и только небольшая часть парацетамола метаболизируется цитохромами P450. Если количество препарата превышает емкость этих ферментов, активный метаболит N-ацетил-p-бензохинонимин ковалентно связывается с макромолекулами клетки, нарушая функции митохондрий и ядра. Коньюгация с глутатионом способствует превращению метаболита в меркаптуровую кислоту — нетоксичный метаболит, экскретируемый почками. При передозировке парацетамола или повышенной чувствительности у отдельных лиц (обусловленной индукцией цитохрома P-450, истощением восстановленного глутатиона, ослаблением глюкуронирования и сульфатации), системы детоксикации исчерпываются и N-ацетил-p-бензохинонимин оказывает повреждающее действие. Еще один путь реализации токсичности парацетамола состоит в активации образования активных форм кислорода и оксида азота [29, 35, 39]. На рис. 2 показаны основные пути метаболической активации и детоксикации парацетамола, механизм его токсического действия. Не только цитохром Р450, но и другие ферменты способны генерировать токсические метаболиты. Так, алкогольдегидрогеназа превращает аллиловый спирт в ненасыщенный альдегид акролеин, который через инициацию окислительного стресса и прямое повреждающее действие вызывает тяжелые некрозы печени [44]. Токсические метаболиты образуются и в реакциях конъюгации [12]. Так, ацилглюкуронид дифлунизала после ряда превращений ковалентно связывается с белками печени, нарушая их функцию и выступая в роли неоантигена [45], что показано на рис. 3. Примером комбинированной токсико-аллергической реакции является гепатотоксичность галотана. Восстановительное дегалогенирование галотана происходит в анаэробных условиях с участием цитохромов Р4502В1, 2Е1 и 3А2 и ведет к образованию 2-хлор-1,1-дифторэтилена и 2-хлор-1,1,1-трифторэтана [46]. Образующиеся свободно-радикальные (неспаренный электрон) или карбеновые (2 неспаренных электрона) интермедиаты оказывают прямое или опосредованное (через окислительный стресс) цитотоксическое действие. Этим, очевидно, обьясняется факт повышения уровня трансаминаз у 1/3-1/5 пациентов сразу же после галотановой анестезии. При окислительном метаболизме галотана, катализируемом цитохромом Р4502Е1, появляется трифторацетилхлорид, который образует аддукты с микросомальными белками, включая цитохромы [47]. У части больных развивается тяжелый гепатит, связаный с образованием неоантигенов, которыми являются трифторацетилированные белки. Эти неоантигены образуются практически у всех экспонированных к галотану лиц, но лишь у незначительной части развивается тяжелое иммунное поражение печени. Факторами риска галотановой гепатотоксичности являются повторные анестезии, женский пол, ожирение (повышение активности Р4502Е1), индукция ферментов, генетическая предрасположенность [15]. Существенное значение для реализации токсического действия ксенобиотиков имеет состояние ферментных систем, участвующих в их метаболической активации и детоксикации. Генетически детерминированный или измененный вследствие индукции или ингибирования набор изоферментов цитохрома Р450, ферментов конъюгации может объяснить различную индивидуальную чувствительность к действию гепатотоксинов под влиянием фармакотерапии, факторов окружающей среды, питания. Показано, что гепатоциты крыс с высокой активностью цитохрома Р4502Е1 более чувствительны к четыреххлористому углероду и парацетамолу, чем клетки с низкой активностью [48-50]. Индукторы этого фермента (этанол, ацетон, голодание) усиливают, а ингибиторы (диэтилдитиокарбамат и диметилсульфоксид) ослабляют токсичность этих веществ. Повреждения печени имеют определенные топографические особенности, что отображает структурную и функциональную неоднородность этого органа. В первой зоне ацинуса гепатоциты прилежат к портальному тракту и получают больше кислорода и питательных веществ, по сравнению с гепатоцитами второй и, особенно, третьей зоны [11]. Перипортальные гепатоциты (зона 1) содержат больше митохондрий и в них более интенсивно протекают энергетические процессы, бета-окисление жирных кислот, обмен аминокислот и синтез мочевины, глюконеогенез. В перивенозных гепатоцитах (зона 3) в большей мере представлены процессы окислительного метаболизма ксенобиотиков при относительном дефиците антиоксидантных и конъюгирующих ферментов. Вследствие этого в гепатоцитах 3 зоны образуется большее количество реакционноспособных метаболитов и они хуже обезвреживаются. Поэтому повреждение печени ксенобиотиками, как впрочем и воспалительное, ишемическое, вирусное повреждение, чаще имеет центролобулярную локализацию, затрагивая гепатоциты перивенозной зоны [3, 12, 51]. Преимущественно центролобулярные поражения вызывают большинство классических гепатотоксинов: четыреххлористый углерод, хлороформ, галотан [2, 52], диметилнитрозамин, бромбензол, парацетамол [52], N-метилформамид, кумарин и многие другие. Кокаин при легких отравлениях вызывает перипортальные некрозы, а при фульминантных гепатитах некрозы распространяются на среднюю и перивенозную зоны [53]. К токсинам, вызывающим преимущественно перипортальные некрозы, относят аллиловый спирт, витамин А, а среднезональные некрозы — конканавалин А [54-56]. Токсический гепатит Токсический гепатит развивается в результате идиосинкразической реакции на введение ксенобиотиков и сопровождается проявлениями гиперчувствительности. Его гистологической основой является диффузный некроз гепатоцитов с моноцитарными и эозинофильными инфильтратами и сохраненной дольковой структурой печени [2, 8, 57]. Изониазид считается классическим примером препарата, вызывающего идиосинкразический гепатит. У 15-20 % получающих изониазид пациентов отмечается повышение активности сывороточных трансаминаз, но лишь у 1 % развивается тяжелый гепатит. Факторами риска являются голодание, прием индукторов цитохрома Р450 (алкоголя, рифампицина, прогестерона и др. ), возрастные изменения печеночного метаболизма и индивидуальная предрасположенность. Токсический гепатит вызывает также ранитидин [58], ципротеронацетат, метформин, фенитоин [2, 3, 12, 59, 60]. У 2% больных принимающих гипогликемический препарат троглитазон, развивается токсический гепатит [61]. Применение нестероидных противовоспалительных препаратов нередко сопровождается токсическим гепатитом и холестазом у чувствительных лиц. Механизм их токсичности состоит, очевидно, в образовании ковалентных аддуктов ацилглюкуронидов с белками, которые действуют как иммуногены и запускают Т-клеточную или антительную цитотоксичность [62]. Имеются данные о тяжелых токсических гепатитах с летальными исходами, вызванных сульфосалазином, диклофенаком, другими антифлогистиками [2, 63, 64]. Иногда идиосинкразическая реакция на лекарство может завершиться развитием тяжелого аутоиммунного гепатита, как это описано в отношении миноциклина [65]. Стеатоз Стеатоз развивается вследствие аномальной аккумуляции триглицеридов внутри гепатоцитов [18, 19, 66, 67]. Макровезикулярный стеатоз (развивается при хроническом употреблении этанола) характеризуется единичными большими вакуолями триглицеридов, которые смещают ядро гепатоцита к периферии. Механизм его развития включает стимуляцию синтеза жирных кислот и триглицеридов, замедление удаления триглицеридов из гепатоцитов. Микровезикулярный стеатоз (менее частый, но более опасный вариант гепатотоксической реакции), возникает в результате нарушения митохондриального b-окисления жирных кислот и характеризуется наличием мелких вкраплений триглицеридов внутри гепатоцитов, не смещающих ядро [19, 66]. Прерывание b-окисления приводит к этерификации жирных кислот до триглицеридов и их накоплению, лишает клетки енергии и нарушает их функцию. Микровезикулярный стеатоз вызывают аспирин, тетрациклины, изониазид, тиклопидин, гидразин, аминептин, тианептин, амиодарон, пергексилин, желчные кислоты, оротовая кислота, препараты ниацина, синтетические эстрогены, тиклопидин [66, 68, 69], противовирусные препараты — зидовудин, ламивудин [70]. Вальпроевая кислота вызывает поражение печени у 11-20 % пациентов, которое сопровождается безсимптомным повышением активности сывороточных трансаминаз и морфологически проявляется микровезикулярным стеатозом. Вальпроевая кислота конкурирует в митохондриях за ферменты b-окисления и истощает запасы КоА, что приводит нередко к фатальному поражению печени [2, 3, 19, 66]. Реакционноспособный ее метаболит — 2-пропил-4-пентеноевая кислота также вносит определенный вклад в гепатоксичность [71]. Терапия амиодароном у 15-55 % больных осложняется поражением печени — от незначительного снижения ее функции до выраженных нарушений (желтуха, гепатомегалия, микро- и макровезикулярный стеатоз, цирроз) с летальным исходом [2, 8, 72]. Реже развивается фосфолипидоз, который проявляется накоплением комплексов фосфолипид-лекарство в лизосомах гепатоцитов. Кетоконазол также индуцирует накопление фосфолипидов в печени [73]. Холестаз Холестаз является результатом нарушения продукции желчи и ее выведения. Лекарственный холестаз включает нарушение гепатоцеллюлярной секреции желчи (холестаз без гепатита либо холестатический гепатит), обструкцию дуктул (холангиолит) или междольковых протоков (холангит), или внепеченочную обструкцию [74]. Чистый холестаз без гепатита индуцируется, как правило, стероидами, а в остальных случаях холестаз чаще сопровождается воспалительной или аутоиммуной реакцией [74]. В основе холестаза лежит повреждение ксенобиотиками каналикулярных мембран и цитоскелета, ингибирование АТФ-зависимых транспортных механизмов, снижение функции белков-транспортеров органических анионов и желчных кислот, Р-гликопротеина, белка множественной резистентности, нарушение гомеостаза кальция и глутатиона [74-76]. Так, циклоспорин, рифампицин, глибенкламид, эстрогены тормозят транспорт желчных кислот транспортером Bsep, зависимый от АТФ [75, 77, 78]. Холестазу сопутствует выход в желчь и кровь компонентов каналикулярных мембран, что используется для диагностики холестаза (определение активности гама-глутамилтрансферазы и щелочной фосфатазы в сыворотке крови). Типичными индукторами холестаза без гепатита являются пероральные контрацептивы и анаболические стероиды [75, 79, 80]. Повреждение обычно полностью восстанавливается через 2 мес после отмены препарата. Гепатоканаликулярный холестаз (паренхиматозно-канальцевый холестаз), развивающийся в результате реакции гиперчувствительности, характеризуется выраженным портальным воспалением и вторичным повреждением канальцев. Такое поражение возникает, например, у 1-2 % больных, получавших аминазин. Аминазин и его метаболиты способны повреждать каналикулярные мембрана и блокировать в них активность Na+/K+-ATФ-азы [4, 5, 74]. Применение каптоприла, эналаприла и других ингибиторов ангиотензин-превращающего фермента осложняется холестатическим гепатитом, возможным механизмом которого, кроме идиопатической гиперчувствительности, являются изменения метаболизма эйкозаноидов [81]. Холестаз с гепатитом нередко является осложнением терапии амиодароном [82], пропафеноном [83], диклофенаком [84], противоопухолевыми препаратами [4], симвастатином [86], ранитидином [58]. Описаны случаи выраженного холестаза после приема тиабендазола, часть из которых завершилась развитием микронодулярного цирроза [85]. Клавулановая кислота, входящая в состав амоксиклава, эритромицин и другие макролиды, пенициллины также вызывают гепатоканаликулярный холестаз [2, 8, 74, 87]. Причиной холестаза может быть склерозирующий холангит — прогрессирующий фиброз внутри- или внепеченочных желчных протоков вследствие токсического повреждения ветвей печеночной артерии, кровоснабжающих желчные протоки. Это поражение обычно вызникает при внутриартериальном введении цитостатиков 5-фтордезоксиуридина [88] и 5-фторурацила [89]. Лекарственное поражение сосудов печени Веноокклюзивная болезнь характеризуется тромбозами эфферентных печеночных венул, что приводит к центролобулярным некрозам, нарушению оттока крови, развитию цирроза и печеночной недостаточности [90-92]. Предполагается, что в ее основе лежит избирательное поражение лекарствами синусоидальных эндотелиальных клеток, воспалительная реакция и активация свертывания крови. Циклофосфамид, азатиоприн, бусульфан, мелфалан, тиотеф, этопозид, циклофосфамид и общее облучение способны индуцировать развитие вено-окклюзивной болезни [90, 91, 93]. Веноокклюзивные поражения стали серьезной проблемой при использовании иммуносупрессивной терапии при пересадке костного мозга и встречаются с частотой 27-28 %. У части пациентов они явились причиной смерти или потребовали наложения портосистемных шунтов и даже пересадки печени. Веноокклюзивную болезнь вызывают некоторые пирролизидиновые алкалоиды растений, используемые в народной медицине и питании, в частности монокроталин, сенецефиллин, алкалоиды гелиотропа, что в ряде стран Востока является нередкой причиной тяжелых поражений печени, включая синдром Бадда-Киари [2, 8]. Пероральные контрацептивы, тамоксифен, андрогены, даназол, иногда азатиоприн могут вызывать так называемый пелиозный гепатит, при котором образуются крупные, заполненные кровью полости в паренхиме печени, выстланные синусоидальными клетками [8, 79, 90, 91]. Контрацептивы могут также привести к синдрому Бадда-Киари из-за их тромбогенных свойств [18]. Фиброз Фиброз развивается при большинстве поражений печени, но только при некоторых из них он является преобладающим признаком. Фиброзная ткань, откладываясь в пространстве Диссе, нарушает кровоток в синусоидах и приводит к развитию портальной гипертензии [18, 20, 94]. По некоторым данным, фиброз развивается у 23% пациентов ревматоидным артритом, лечившихся метотрексатом [95]. Подобные поражения печени вызывают и другие цитостатики — циклофосфосфамид, азатиоприн, а также метилдофа, изониазид, витамин А, героин [8, 20, 94]. Опухоли печени Длительное употребление оральных контрацептивов и даназола ассоциируется с развитием аденомы печени у женщин детородного возраста [8, 20, 96, 97]. Как правило, эта опухоль уменьшается или исчезает после отмены препарата. При длительном приеме анаболиков и половых гормонов может развиться гепатоцеллюлярная карцинома [79]. Экспериментально показана возможность индукции эстрогенами опухолей печени у хомячков [98]. Таким образом, химически-индуцированная патология печени представляет важную проблему современной медицины. Лекарства, средовые и промышленные токсиканты вызывают разнообразные по клиническим проявлениям и механизмам развития патологические изменения в печени. Часто эта патология протекает скрыто и плохо распознается клиницистами. Существующие подходы к лечению и профилактике химической патологии печени мало эффективны, что в значительной мере связано с недостаточным уровнем информированности медицинских работников о побочном действии лекарственных средств, неблагоприятном влиянии ксенобиотиков на организм. Литература |