吡嗪酰胺大鼠肝毒性作用机制与毒性生物标志物研究

Pyrazinamide (PZA) is an important sterilizing prodrug that shortens the duration of tuberculosis therapy. However, hepatotoxicity has been reported during clinical trials investigating PZA. To determine the hepatotoxic effects of PZA in vivo, we performed a 28-day repeated dose oral toxicity study on PZA in Wistar rats of both sexes and investigated the influence of PZA on liver and serum biochemical parameters. To characterize more effectively the biological responses of mammals exposed to PZA, the hepatic gene expression profiles in PZA-treated rats were examined using oligonucleotide microarray analysis and confirmed by Real-time polymerase chain reaction. We also evaluate the role of liver fatty acid-binding protein (L-FABP) and peroxisome proliferator-activated receptor α (PPAR-α) in the hepatotoxic effects of PZA, investigate whether serum bile acid, L-FABP and PPAR-α can be used as biomarkers for early detection of liver damage induced by PZA, compare the hepatic toxicity of PZA and pyrazinoic acid, clarify the molecular mechanisms underlying combination of PZA and rifabutin induced liver damage, establish pathological state animal model to evaluate hepatotoxicity of PZA. These data provide a better understanding of the molecular mechanisms underlying PZA-induced liver damage, as well as useful information for predicting drug hepatotoxicity.

吡嗪酰胺是临床常用的一线抗结核药，但是其肝脏不良反应发生率高，而且毒副作用机制尚不明确。课题组已初步确定吡嗪酰胺大鼠肝脏毒性的主要终点和通路，并采用全基因组表达谱芯片、QPCR和WB等技术发现L-FABP、PPAR-α与吡嗪酰胺导致肝脏毒性具有密切作用，课题将继续考察L-FABP、PPAR-α的调控机制和下游效应蛋白和靶基因的变化对肝毒性的影响，阐明吡嗪酰胺的肝毒性机制，寻找其肝脏毒性的早期生物标志物，结合临床样本，考察L-FABP等是否适用于临床吡嗪酰胺肝损害的早期毒性敏感指标，并确定评价的标准。考察吡嗪酰胺与其主要代谢物吡嗪酸的肝脏毒性差异，探讨其毒性可能的物质基础，考察和利福平联合使用后的肝脏毒性加强的作用机理，建立病理状态动物模型模拟临床用药的实际情况评价吡嗪酰胺的肝脏毒性，为合理规避和治疗吡嗪酰胺所致肝损伤方案提供科学参考依据，项目研究对于提吡嗪酰胺的临床疗效具有重要的科学意义。

在项目执行期间共发表SCI收载论文11篇，中文期刊收载论文1篇。培养博士研究生1名，硕士研究生1名；在读博士生1名，硕士研究生1名。.吡嗪酰胺是临床上用于治疗结核病的经典一线用药。吡嗪酰胺诱导肝毒性的作用机制尚不明确，因此，对其深入的研究具有重要的临床意义。本项目研究发现，吡嗪酰胺诱导的大鼠肝脏毒性呈剂量依赖性，并存在性别差异。吡嗪酰胺对大鼠的肝脏毒性表现为转氨酶升高、脂质代谢紊乱、胆汁酸异常升高、氧化应激、炎细胞浸润、肝细胞凋亡等。. 过氧化物酶体增生物激活受体α（PPARα）信号通路在吡嗪酰胺导致大鼠肝脏毒性的作用机制中起重要作用。PPARα激动剂非诺贝特可明显改善吡嗪酰胺引起的大鼠肝脏损伤症状，短期饥饿可通过抑制PPARα加重吡嗪酰胺导致的大鼠肝脏损伤。在体外HepG2细胞模型上，吡嗪酰胺能够引起细胞膜结构损伤，诱导HepG2细胞凋亡，并破坏HepG2细胞的抗氧化能力。在斑马鱼系统中，吡嗪酰胺的肝毒性主要表现为肝脏萎缩，转氨酶升高、氧化应激、细胞凋亡。给药前 3~7 天，大鼠对药物敏感性高，表现出一个毒性急性期；后期对药物形成耐受，毒性表现减缓。血生化指标中，总胆汁酸升高较转氨酶更为明显。. 内质网应激（ERS）参与了吡嗪酰胺体内外的肝细胞凋亡和肝损伤过程。内质网应激抑制剂可缓解吡嗪酰胺造成的肝损伤。研究还发现吡嗪酰胺能够抑制肝脏中胆汁酸的合成与转运，下调核受体FXR的表达，造成胆汁淤积性肝损伤。奥贝胆酸（OCA）和牛磺熊去氧胆酸（TUDCA）可以逆转吡嗪酰胺的肝毒性。. 建立同时测定生物样品中吡嗪酰胺、吡嗪酸和5-羟基吡嗪酸的检测方法进行物质基础研究，发现雌雄大鼠对吡嗪酰胺代谢差异是肝毒性性别差异的原因之一，雌性对吡嗪酰胺的清除较慢，这可能是由于代谢酶活性不同导致的。. 研究的结果将可为吡嗪酰胺的临床合理用药及不良反应的防治提供理论基础。