肝毒性とは、化学物質によって引き起こされる肝臓の損傷を指します。薬剤性肝障害(DILI)は、特に薬剤によって引き起こされる急性および慢性肝疾患の原因であり、承認後に医薬品が市場から撤退する最も一般的な理由です。
肝臓は化学物質の変換と除去において中心的な役割を果たしており、これらの物質による毒性を受けやすい。特定の医薬品は、過剰摂取した場合(例:パラセタモール、アセトアミノフェンとも呼ばれる)、あるいは治療範囲内で投与された場合でも(例:ハロタン)、肝臓を損傷する可能性がある。実験室や産業で使用される化学物質、天然化学物質(例:アルファアマニチン)、ハーブ療法(代表的な例として、原因メカニズムは不明だがカバ、ピロリジジンアルカロイド含有量によるコンフリーなど)も肝毒性を引き起こす可能性がある。肝臓を損傷する化学物質は肝毒性物質と呼ばれる。
900種類以上の薬剤が肝障害を引き起こすことが指摘されており[ 1 ](下記のLiverTox、外部リンクを参照)、これは薬剤が市場から撤退する最も一般的な理由です。肝毒性および薬剤誘発性肝障害は、化合物の失敗の相当数を占めており、毒性予測モデル(DTIなど)[ 2 ]や、薬剤開発プロセスの早い段階で毒性を検出できる幹細胞由来肝細胞様細胞などの薬剤スクリーニングアッセイの必要性が強調されています[ 3 ]。化学物質はしばしば肝臓に臨床症状を伴わない損傷を引き起こし、肝酵素検査の異常としてのみ現れます。
薬物有害反応は、A型(内因性または薬理学的)またはB型(特異体質性)に分類される。[ 6 ] A型薬物反応は、すべての毒性の80%を占める。[ 7 ]
薬理学的(A型)肝毒性を有する薬物または毒素とは、用量反応曲線が予測可能であり(濃度が高いほど肝臓への損傷が大きくなる)、肝組織を直接損傷したり代謝プロセスを阻害したりするなど、毒性のメカニズムが明確に解明されている物質を指します。アセトアミノフェンの過剰摂取の場合と同様に、この種の損傷は、毒性の閾値に達した直後に発生します。四塩化炭素は、動物モデルにおいて急性A型肝障害を誘発するためによく用いられます。
特異体質性(B型)障害は、薬剤が感受性の高い個人に予測不可能な肝毒性を引き起こす場合に、警告なしに発生し、用量とは関係がなく、潜伏期間が変動します。 [ 8 ]このタイプの障害には明確な用量反応関係や時間的関係はなく、ほとんどの場合、予測モデルがありません。特異体質性肝毒性により、FDAの承認プロセスの一環として厳格な臨床試験が行われた後でも、いくつかの薬剤が市場から撤退しました。トログリタゾン(レズリン)[ 2 ] [ 9 ]とトロバフロキサシン(トロバン)は、市場から撤退した特異体質性肝毒性の代表的な例です。
ハーブであるカバは、無症状から致死的なものまで、様々な特異体質性肝障害の症例を数多く引き起こしている。
抗真菌薬ケトコナゾールの経口使用は、死亡例を含む肝毒性と関連付けられていますが[ 10 ]、そのような影響は7日間以上服用した場合に限られるようです[ 11 ] 。

アセトアミノフェンとしても知られるパラセタモールは、タイレノールやパナドールなどの商品名で販売されており、処方された用量では通常忍容性が高いが、過剰摂取は世界中で薬物誘発性肝疾患や急性肝不全の最も一般的な原因となっている。[ 12 ] 肝臓の損傷は、薬物自体によるものではなく、肝臓のチトクロムP-450酵素によって生成される毒性代謝物( N-アセチル-p-ベンゾキノンイミン(NAPQI ))によるものである。 [ 13 ]通常の状況では、この代謝物は第2相反応でグルタチオンと抱合して解毒される。過剰摂取では、大量のNAPQIが生成され、解毒プロセスが圧倒されて肝細胞の損傷につながる。 一酸化窒素も毒性の誘発に関与している。[ 14 ]肝障害のリスクは、摂取量、同時摂取したアルコールや他の薬物、摂取から解毒剤投与までの間隔など、いくつかの要因によって影響を受けます。肝臓に毒性のある量は個人によって大きく異なり、慢性アルコール中毒者では低いと考えられています。[ 15 ] [ 16 ]血中濃度の測定は予後を評価する上で重要であり、濃度が高いほど予後が悪いと予測されます。グルタチオンの前駆体であるアセチルシステインを投与すると、毒性のあるNAPQIを捕捉することで肝障害の重症度を抑えることができます。急性肝不全を発症した患者でも自然に回復する可能性がありますが、脳症や凝固障害などの予後不良の兆候がある場合は移植が必要になる場合があります(キングス・カレッジ基準を参照)。[ 17 ]
個々の鎮痛薬は広く使用されているため、肝障害を引き起こすことはまれですが、NSAIDは肝毒性を示す主要な薬剤グループとして浮上しています。用量依存性反応と特異体質性反応の両方が記録されています。[ 18 ]アスピリンとフェニルブタゾンは固有の肝毒性に関連しており、イブプロフェン、スリンダク、フェニルブタゾン、ピロキシカム、ジクロフェナク、インドメタシンは特異体質性反応に関連しています。
グルココルチコイドは、糖質代謝機構に作用することからその名が付けられています。グルココルチコイドは肝臓でのグリコーゲン貯蔵を促進します。肝臓肥大は、小児における長期ステロイド使用のまれな副作用です。[ 19 ]成人および小児における長期使用の典型的な影響は脂肪肝です。[ 20 ]
イソニアジド(INH)は結核治療に最も一般的に使用される薬剤の1つであり、患者の最大20%で軽度の肝酵素上昇、1~2%で重度の肝毒性を引き起こす。[ 21 ]
また、 MAOI抗うつ薬イプロニアジドなどの他のヒドラジン誘導体薬が肝障害と関連しているケースもある。 [ 22 ] [ 23 ]フェネルジンは肝機能検査異常と関連付けられている。[ 24 ]アモキシシリン/クラブラン酸などの抗生物質から毒性作用が発現する可能性がある。[ 25 ] [ 26 ]
甲状腺機能亢進症に対するメチマゾールまたはプロピルチオウラシルによる治療は、一般的に肝酵素の上昇を伴います。甲状腺機能亢進症と薬剤性肝障害を区別するために、治療開始前にベースラインの肝酵素をチェックすることが推奨されます。[ 27 ]抗甲状腺治療に関連する肝障害が重大な場合は、ほとんどの場合、代替薬への切り替えが試みられます。[ 28 ]プロピルチオウラシルで報告された劇症肝不全の症例は、規制当局の警告につながり、[ 29 ]メチマゾールを第一選択の抗甲状腺薬として推奨するガイドラインにつながりました。[ 27 ]

例としては、α-アマニチンを含むキノコ、カバ、アフラトキシン産生カビなどが挙げられる。一部の植物に含まれるピロリジジンアルカロイドは毒性を持つ可能性がある。 [ 30 ] [ 31 ]緑茶抽出物は、より多くの製品に含まれるようになったため、肝不全の原因として増加している。[ 32 ] [ 33 ] [ 34 ]
例としては、アキーの実、バジアオリエン、カンファー、コパルトラ、シカシン、ガルシニア、[ 35 ]カバの葉、ピロリジジンアルカロイド、セイヨウトチノキの葉、バレリアン、コンフリー[ 36 ] [ 37 ] 、中国の漢方薬:金不煥、麻黄、寿武片、白仙皮[ 38 ] [ 39 ]などがある。
肝毒性の発見が遅れたために、医薬品が市場から撤去され続けている。肝臓は独自の代謝機能と消化管との密接な関係から、薬物やその他の物質による損傷を受けやすい。肝臓に流入する血液の75%は、消化管や脾臓から門脈を介して直接運ばれ、薬物や異物はほぼ希釈されずに肝臓に到達する。肝障害を引き起こしたり、損傷プロセスを悪化させたりするメカニズムは複数存在する。
多くの化学物質は 、エネルギーを産生する細胞内小器官であるミトコンドリアを損傷します。その機能不全により、過剰な量の酸化剤が放出され、それが肝細胞を損傷します。CYP2E1などのシトクロムP-450系の一部の酵素の活性化 も酸化ストレスにつながります。[ 41 ]肝細胞と胆管細胞の損傷は、肝臓内に胆汁酸 が蓄積することにつながります。これは、さらなる肝損傷を促進します。[ 42 ]クッパー細胞、コラーゲン産生星細胞、白血球(好中球と単球など)などの非実質細胞も、このメカニズムに関与しています。

人体は、ほとんどの化合物をさまざまな化学プロセス(代謝)にかけ、排泄に適した状態にします。これには、(a)脂溶性を低下させ、(b)生物学的活性を変化させる化学変換が含まれます。体内のほぼすべての組織は化学物質を代謝する能力を持っていますが、肝臓の滑面小胞体は、内因性化学物質(コレステロール、ステロイドホルモン、 脂肪酸、タンパク質など)と外因性物質(薬物、アルコールなど)の両方の主要な「代謝クリアリングハウス」です。[ 43 ]化学物質のクリアリングと変換において肝臓が果たす中心的な役割により、肝臓は薬物による損傷を受けやすくなります。
薬物代謝は通常、第1相と第2相の2つの段階に分けられます。第1相反応は一般的に、薬物を第2相に備えるためのものです。しかし、多くの化合物は第2相で直接代謝されるか、第2相反応を経ずに排泄されることもあります。第1相反応には、酸化、還元、加水分解、水和、その他多くのまれな化学反応が含まれます。これらのプロセスは薬物の水溶性を高める傾向があり、より化学的に活性が高く、または潜在的に毒性のある代謝物を生成する可能性があります。第2相反応のほとんどは 細胞質で起こり、トランスフェラーゼ酵素を介して内因性化合物との抱合を伴います。第1相は通常、排泄に適しています。
小胞体に存在する酵素群であるシトクロムP-450は、肝臓における最も重要な代謝酵素ファミリーです。シトクロムP-450は単一の酵素ではなく、50種類のアイソフォームからなる密接に関連したファミリーであり、そのうち6種類が薬物の90%を代謝します。[ 44 ] [ 45 ]個々のP-450遺伝子産物には非常に大きな多様性があり、この多様性によって肝臓は第1相で膨大な種類の化学物質(ほとんどの薬物を含む)の酸化を行うことができます。P-450システムの3つの重要な特徴は、薬物誘発性毒性に関与しています。
P-450タンパク質はそれぞれ固有のものであり、個人間の薬物代謝のばらつきを(ある程度)説明できる。患者が通常の投与量で薬物効果に対して異常な感受性または抵抗性を示す場合、P-450代謝における遺伝的変異(多型)を考慮する必要がある。このような多型は、異なる民族的背景を持つ患者間での薬物反応のばらつきの原因にもなっている。
多くの物質がP-450酵素のメカニズムに影響を与える可能性があります。薬物は、さまざまな方法で酵素ファミリーと相互作用します。[ 48 ]シトクロムP-450酵素を修飾する薬物は、阻害剤または誘導剤と呼ばれます。酵素阻害剤は、1つまたは複数のP-450酵素の代謝活性を阻害します。この効果は通常すぐに現れます。一方、誘導剤は、酵素産生を増加させるか、CYP2E1の場合はプロテアソームでの分解を阻害することによって、P-450活性を増加させます。酵素活性が増加するまでには通常遅延があります。[ 45 ]
一部の薬剤は同じP-450酵素特異性を持つため、競合的に生体内変換を阻害する可能性があります。これにより、酵素によって代謝された薬剤が蓄積される可能性があります。このような薬剤相互作用は、毒性代謝物の生成速度を低下させる可能性もあります。
化学物質は、さまざまな臨床的および病理学的肝障害を引き起こします。生化学的マーカー(アラニントランスフェラーゼ、アルカリホスファターゼ、ビリルビンなど)は、肝障害を示すためによく使用されます。肝障害は、(a)ALT値が正常上限(ULN)の3倍を超える、(b)ALP値がULNの2倍を超える、または(c)ALTまたはALPの上昇を伴う総ビリルビン値がULNの2倍を超える、のいずれかの上昇として定義されます。[ 49 ] [ 50 ]肝障害はさらに、肝細胞性(主に初期のアラニントランスフェラーゼ上昇)と胆汁うっ滞性(初期のアルカリホスファターゼ上昇)のタイプに分類されます。ただし、これらは相互に排他的ではなく、混合型の障害がよく見られます。
薬剤誘発性肝障害の具体的な組織病理学的パターンについて、以下で説明する。
これは、薬剤誘発性肝細胞壊死の中で最も一般的なタイプで、損傷は主に肝小葉の特定の領域に限られます。ALT値の著しい上昇や重度の肝機能障害として現れ、急性肝不全に至る可能性があります。
このパターンでは、肝細胞壊死は炎症細胞の浸潤を伴います。薬剤誘発性肝炎には 3 つのタイプがあります。(A) ウイルス性肝炎が最も一般的で、組織学的特徴は急性ウイルス性肝炎と類似しています。(B) 限局性または非特異性肝炎では、散在性の細胞壊死巣がリンパ球浸潤を伴うことがあります。(C) 慢性肝炎は、臨床的、血清学的、組織学的に自己免疫性肝炎と非常によく似ています。
肝障害は胆汁の流れを阻害し、かゆみや黄疸が主な症状として現れます。組織学的検査では炎症(胆汁うっ滞性肝炎)が認められる場合もあれば、炎症が認められない(実質性炎症がない)場合もあります。まれに、細胆管の進行性破壊により原発性胆汁性肝硬変に類似した症状(消失胆管症候群)を呈することもあります。
肝毒性はトリグリセリドの蓄積として現れることがあり、その結果、小滴型(微小胞性)または大滴型(大胞性)の脂肪肝が生じる。リン脂質の蓄積によって、遺伝性リン脂質代謝異常症(例:テイ・サックス病)と同様のパターンを示す別のタイプの脂肪肝も存在する。
薬剤誘発性肝肉芽腫は通常、他の組織の肉芽腫を伴い、患者は典型的には全身性血管炎および過敏症の特徴を示す。50種類以上の薬剤が関与しているとされている。
これらは血管内皮の損傷によって引き起こされる。
特定の薬剤や毒素への長期曝露によって腫瘍が発生することが報告されている。肝細胞癌、血管肉腫、肝腺腫などが一般的に報告されている。

信頼できるマーカーがないため、これは臨床現場では依然として課題となっている。[ 51 ]他の多くの病態も同様の臨床像および病理像を引き起こす。肝毒性を診断するには、毒素または薬剤の使用とそれに続く肝障害との因果関係を確立する必要があるが、特に特異体質反応が疑われる場合は困難である可能性がある。[ 52 ]複数の薬剤の同時使用は複雑さを増す可能性がある。アセトアミノフェン中毒の場合と同様に、確立された用量依存性の薬理学的肝毒性は発見しやすい。原因薬剤と肝障害との因果関係を確立するために、 CIOMS /RUCAMスケールやMariaおよびVictorino基準などのいくつかの臨床スケールが提案されている。CIOMS/RUCAMスケールは、疑いを「確実または非常に可能性が高い」(スコア > 8)、「可能性が高い」(スコア 6~8)、「可能性がある」(スコア 3~5)、「可能性が低い」(スコア 1~2)、「除外」(スコア ≤ 0)に分類するスコアリングシステムです。臨床現場では、医師は患者の生化学的プロファイルと疑われる毒性の既知の生化学的プロファイル(例: アモキシシリン・クラブラン酸による胆汁うっ滞性障害)との類似性の有無をより重視します。[ 51 ]
ほとんどの場合、原因薬剤を早期に中止すれば肝機能は正常に戻ります。さらに、患者には支持療法が必要となる場合があります。しかし、アセトアミノフェン中毒の場合、最初の障害が致命的となることがあります。薬剤性肝毒性による劇症肝不全は、肝移植を必要とする場合があります。過去には、アレルギー症状にはグルココルチコイド、胆汁うっ滞性症例にはウルソデオキシコール酸が使用されてきましたが、その有効性を裏付ける十分なエビデンスはありません。
血清ビリルビン値がULNの2倍以上上昇し、トランスアミナーゼ値の上昇を伴う場合は、重度の肝毒性を示し、特に原因薬剤が中止されない場合は、患者の10~15%で死亡に至る可能性が高い(Hyの法則)。[ 53 ] [ 54 ]これは、ビリルビン排泄を阻害するには肝臓に重大な損傷が必要であり、したがって軽度の障害(胆道閉塞やジルベール症候群がない場合)では黄疸にはつながらないためである。その他の予後不良因子としては、高齢、女性、高AST値などがある。[ 55 ] [ 56 ]
以下の治療薬は、主に肝毒性のため市場から撤退した:トログリタゾン、ブロムフェナク、トロバフロキサシン、エブロチジン、ニメスリド、ネファゾドン、キシメラガトラン、ペモリン。[ 51 ] [ 57 ] [ 58 ]