综述：羟氯喹的多样化靶点：精准医学的新前沿

本综述系统阐述羟氯喹（HCQ）与核酸（DNA/RNA）、蛋白质及脂质的相互作用机制，揭示其治疗自身免疫病（SLE/RA）、抗疟和抗血栓等多重疗效及视网膜/心脏毒性（如QT间期延长、ROS升高）的分子基础，为基于生物标志物（如cfDNA、TLR9）的精准用药策略提供新视角。

　　

1 引言

羟氯喹（HCQ）作为一种经济可及的多效性药物，广泛应用于自身免疫病和感染性疾病领域。在风湿病学中，它是系统性红斑狼疮（SLE）的基础治疗药物，通过抑制Toll样受体（TLR7/9）介导的核酸识别、升高溶酶体pH值和减少I型干扰素分泌发挥作用。在类风湿关节炎（RA）治疗中，HCQ抑制B细胞活化及促炎细胞因子（如IL-6、TNF-α）的产生，与甲氨蝶呤联用可显著改善疾病活动度。此外，HCQ还能通过抑制中性粒细胞胞外诱捕网（NETs）的形成降低抗磷脂综合征的血栓风险。

然而，HCQ的临床应用受限于其复杂的剂量依赖性毒性。长期使用会因视网膜色素上皮细胞中的药物蓄积导致不可逆的光感受器损伤，20年内累计失明风险约20%，初期表现为“靶心状”黄斑色素沉着。心血管系统方面，超过5 mg/kg的高剂量可引起QT间期延长、心肌纤维化和传导阻滞。研究显示39.4%的患者出现心脏传导功能障碍。皮肤毒性发生率为10%–20%，表现为黏膜与肢端色素沉着、药疹和瘙痒。肌肉毒性以近端肌无力和肌酸激酶升高为特征，甚至进展为呼吸肌麻痹。胃肠道反应（如恶心、腹泻）与菌群失调相关，肝肾功能不全患者存在药物蓄积风险。

深入研究HCQ机制对解决临床挑战至关重要。研究表明HCQ可降低RA患者心血管事件风险，并在小鼠心肌炎模型中显示疗效，但亦可能诱发COVID-19患者心律失常或长期使用导致心脏毒性。尽管研究广泛，针对HCQ直接靶点与机制的综述仍较缺乏。本文系统阐释HCQ与核酸、蛋白质及脂质的相互作用，揭示其疗效与毒性的深层机制，为基于生物标志物（如循环肿瘤DNA、溶酶体酶活性）的个体化治疗提供依据，将HCQ的“双刃剑”效应转化为精准医学优势。

2 羟氯喹的靶点与机制

2.1 核酸靶向机制

2.1.1 DNA结合特性

HCQ与DNA的结合最初通过光镊技术发现，可形成复合物。其与双链DNA（dsDNA）的作用呈浓度和序列依赖性：低浓度时通过静电作用与DNA小沟结合，高浓度时发生插层，经单分子力谱和凝胶电泳证实。热力学分析表明该结合过程自发且由静电作用主导，结合常数随温度升高而降低。

HCQ对DNA序列具选择性，与鸟嘌呤-胞嘧啶（GC）富集区的亲和力显著高于腺嘌呤-胸腺嘧啶（AT）富集区。在GC富集DNA中主要通过大沟插层结合，而在AT富集区则主要结合小沟。Mg2?和Na?等盐离子影响序列特异性结合：Mg2?增强HCQ与AT富集DNA的结合，但抑制其与GC富集DNA的结合，这与DNA沟槽中离子水合和电荷分布差异相关。SLE患者治疗浓度（0.5–1.0 μg/mL）下，HCQ与游离DNA（cfDNA）结合率呈正相关，显著阻碍DNA与TLR9相互作用，使cfDNA-TLR9复合物减少40%。此外，HCQ掩盖核小体DNA中的CpG基序，阻止浆细胞样树突细胞（pDC）中TLR9活化，减少I型干扰素分泌。在肿瘤研究中，HCQ通过抑制NETs形成和阻断细胞外诱捕网DNA激活的TLR4/9-COX2通路双重机制促进肿瘤转移。

2.1.2 对G4 DNA的调控

HCQ影响细胞内G-四链体（G4）的稳定性。它促进端粒G富集序列中G4结构的形成，侧翼核苷酸数量是关键决定因素：单侧核苷酸影响微小，而双侧多核苷酸显著降低G4折叠倾向和稳定性。在拓扑选择性上，HCQ偏好结合人端粒混合型G4结构，有效稳定端粒G4并阻止其向dsDNA转变。在钾离子主导的典型细胞环境中，HCQ作用微弱。其与G4的结合机制涉及π-π堆叠、C-H···π相互作用以及带正电侧链与鸟嘌呤四聚体间的氢键。

疟原虫DNA富含G4序列，靶向G4的治疗显示良好抗疟效果。鉴于HCQ结合G4的能力，它可为合并自身免疫病的疟疾患者提供低毒性治疗选择，并启发新一代抗疟配体的开发以克服耐药性。

2.1.3 RNA相互作用网络

针对COVID-19的研究促进了HCQ与RNA结合作用的探索。热力学分析表明HCQ通过熵驱动机制与RNA沟槽结合，偏好尿苷/胞苷富集区。这提示HCQ可能抑制TLR8对疟原虫感染红细胞或SLE患者NETs中RNA的识别，减少γ干扰素（IFN-γ）分泌并缓解炎症反应。

HCQ特异性结合SARS-CoV-2 RNA的茎环II motif（s2m），促进该元件二聚化，破坏病毒包膜蛋白成熟和RNA校对。此外，它与T-box核糖开关的反终止RNA结合，抑制转录反终止。疟原虫RNA具显著A/T偏好性及丰富发夹和多茎环结构，对感染至关重要。对比HCQ结合的T-box RNA与寄生虫RNA结构特征显示高度相似性，表明HCQ可能直接结合寄生虫RNA，破坏RNA代谢、干扰18S rRNA的温度响应构象变化，最终抑制红细胞内寄生虫发育。

RNA G4结构也存在于疟原虫A/U富集序列中，尤其毒力相关基因（如var家族）和端粒区RNA中。这些G4常呈非典型形式（如凸出或双四链体），与低复杂度肽编码区重叠，调控抗原变异。鉴于HCQ结合DNA G4的能力，它可能同样抑制RNA G4，贡献其药理效应。

2.2 蛋白质相互作用景观

既往认为氯喹通过破坏自噬流影响细胞功能，但斑马鱼和肿瘤模型实验显示HCQ具显著不依赖自噬的抗瘤活性。网络药理学分析识别出HCQ在多种疾病中的潜在靶点，如CDK2、MMP2和SMO等。分子对接和实验数据表明HCQ直接与PPT1、核衣壳磷蛋白、ACE2和α7 nAChR等蛋白相互作用。

近期热蛋白质组分析技术发现HCQ可能直接结合NQO2、GSR、NAMPT、KIF11、SEC23A、PUF60、PCM1和NONO等多类蛋白。其中SEC23A、PCM1和ARFGAP1参与自噬过程，深化了对HCQ作用的理解。然而，HCQ减少自噬体-溶酶体融合的确切分子机制仍不明确，可能与短暂细胞处理或技术局限相关。

HCQ作为抗血栓剂用于抗磷脂综合征和SLE治疗，安全性良好。机制上，它抑制抗磷脂（aPL）IgG-β2糖蛋白I（β2GPI）复合物形成，减少蛋白与磷脂双层结合，逆转抗磷脂抗体对annexin A5（AnxA5）的作用，恢复AnxA5与磷脂双层结合及其抗凝特性，这阐明了HCQ治疗儿童慢性免疫性血小板减少症的机制。

2.3 破坏pH稳态

氯喹（CQ）和HCQ作为双碱弱碱性药物，以质子化和非质子化形式存在。非质子化形式自由穿越细胞膜扩散至酸性细胞器（如溶酶体和高尔基体腔），中和酸性pH。多项探针研究记录了HCQ和CQ对溶酶体pH的影响：200 μM CQ处理1小时使细胞内溶酶体pH从5.3 ± 0.1升至6.6 ± 0.1，但不改变胞质pH。溶酶体酸度降低引发级联效应，包括溶酶体内酸性水解酶失活、代谢废物累积、自噬效率下降等。然而，溶酶体pH升高是否直接影响自噬体-溶酶体融合仍不确定。HCQ直接靶点如SEC23A、PCM1和ARFGAP1的发现提示，它可能通过更直接机制抑制融合。

2.4 膜结构重塑

2.4.1 溶酶体

溶酶体膜具独特组成，含特有阴离子脂质双（单酰甘油）磷酸（BMP），是其他胞内膜缺乏的溶酶体标记物。研究表明HCQ通过直接整合带负电磷脂膜（类似溶酶体膜，而非两性磷脂）干扰水分子氢键网络，导致水结构紊乱或烃链“ gauche缺陷”，引起膜脂无序排列及物理特性改变。此类破坏可能影响关键融合蛋白（如SNARE蛋白复合物和Rab GTP酶）在膜上的定位与活性，从而阻碍自噬体-溶酶体膜锚定与融合，降低自噬降解效率。

2.4.2 线粒体

多项研究证明HCQ显著升高细胞内活性氧（ROS）水平。作为ROS主要产生器官，心肌细胞线粒体在100 μM HCQ处理60分钟内快速变化，包括线粒体膜电位崩溃、肿胀和细胞色素C释放。相同浓度HCQ需更长时间才显著抑制自噬。心肌细胞线粒体膜含约15%–30%阴离子脂质，是所有膜结合细胞器中最高的。因此，HCQ进入细胞后优先靶向线粒体膜，导致快速膜损伤、呼吸链中断和ROS产生。

相关研究显示HCQ可直接结合谷胱甘肽还原酶（GSR），提示它可能干扰谷胱甘肽（GSH）生产，进而促进ROS升高。另研究表明HCQ结合膜磷脂疏水区，中和磷酸基团并置换钙离子，引起线粒体损伤。动物实验证明HCQ处理导致线粒体膜磷脂增加和胆固醇减少，暗示膜流动性降低和功能受损。一例HCQ诱发急性左心衰患者心肌组织超微结构分析证实线粒体损伤，呈现膜结合同心层状结构、曲线体聚集（实为胞内膜结构异常表现）和形态大小变异伴嵴损伤，这些发现揭示了HCQ心脏毒性的药理学机制。

3 降低HCQ副作用与提升疗效的策略

3.1 脂质体载体

脂质体通过肽修饰（如Angiopep-2肽、R8-dGR肽）或双膜混合纳米仿生技术靶向胶质瘤、黑色素瘤细胞或活化肝星状细胞。采用pH敏感释放机制（如Chol-HCQ脂质体）或铜络合技术实现肿瘤微环境或溶酶体内靶向释药，疗效较游离HCQ提高约850倍。与化疗药（如紫杉醇）或光敏剂共载可协同抑制自噬或增强光疗效果。新型脂质纳米粒共递送HCQ与TNF-α靶向siRNA（siTNF-α）用于RA治疗。实验证实Chol-HCQ脂质体抑制肺部炎症并减轻博来霉素诱导肺纤维化，静脉注射28天后系统给药安全性获验证。虽无专门视网膜或心脏毒性数据，但靶向递送最小化系统暴露的原理提示脂质体封装可减轻HCQ对视网膜和心脏等器官的潜在毒性。此外，脂质体递送HCQ可促进溶酶体蓄积增强自噬抑制效率，并通过调控肿瘤微环境内免疫细胞活化实现精准递送与疗效提升。

3.2 手性羟氯喹

HCQ具手性中心，产生两种光学异构体：(-)-(R)-羟氯喹和(+)-(S)-羟氯喹。这些手性异构体展示不同药代动力学特征、靶点结合亲和力和药理效应。 notably，R(-)和S(+)对心脏电生理和钙离子调控差异显著：R(-)显著去极化兔浦肯野纤维静息膜电位并诱导自发电活动，而S(+)主要延长动作电位时程，对hERG和钾通道呈现2–4倍对映选择性抑制。在人诱导多能干细胞衍生心肌细胞中，R(-)抑制Ca2?振荡的效力显著强于S(+)和外消旋混合物。兔体内研究显示R(-)全血浓度显著高于S(+)，可能因其与血细胞成分结合亲和力更强。

抗SARS-CoV-2剂研究表明R(-)对映体体外抗病毒活性更优且体内毒性更低，而S(+)对ACE2受体结合亲和力显著增强。眼分布上，HCQ对映体在兔非色素眼组织中呈现可逆对映选择性结合。RA患者血浆中R(-)浓度通常高于S(+)，两者清除率显著不同。

4 基于多靶点的临床HCQ使用策略

4.1 自身免疫病治疗

除RA和SLE既定应用外，HCQ凭借抑制磷脂抗体复合物形成的能力成为产科重要辅助治疗，有效预防或管理抗磷脂综合征相关的胎盘功能不全、复发性流产、早产、胎儿生长受限和子痫前期。心血管方面，HCQ通过抗磷脂抗体机制降低高血压、糖尿病或RA患者心血管事件风险，并赋予卒中后神经保护益处。此外，HCQ用于治疗其他自身免疫相关疾病，如肌炎、系统性结节病、皮肤结节病和肉芽肿性皮肤疹。

HCQ心脏和视网膜毒性与线粒体损伤和ROS升高相关。重要的是，HCQ显著抑制锌依赖性抗氧化酶活性，而锌离子稳态对维持心功能至关重要，这提示锌代谢失调可能是HCQ毒性的核心机制。近期研究证实该假说：HCQ直接结合锌转运蛋白SLC30A7和谷胱甘肽二硫还原酶（GSR），破坏细胞内锌代谢和抗氧化平衡。研究表明补锌可抵消HCQ诱导的果蝇幼虫锌减少和大鼠心脏损伤，表明HCQ引起异常锌转运是副作用的重要贡献者。此外，HCQ诱导神经毒性在超微结构上与心脏毒性相似。因此，我们建议长期常规或短期高剂量HCQ治疗患者适当补锌，以降低心脏、视网膜和神经毒性风险。

4.2 感染性疾病治疗

在抗疟领域，HCQ的结构修饰可能是未来研究方向。 notably，通过改变HCQ构象及其在疟原虫内分布合成的锌-羟氯喹复合物，显示出克服Pfcrt和Pfmdr1基因突变所致耐药性的潜力。此外，疟疾感染后红细胞膜上SCC/PSAC通道激活，锌离子是该通道的天然抑制剂。流行病学研究提示锌缺乏与疟疾感染风险升高相关。基于金属离子在抗感染治疗中的作用，我们提出开发锌-HCQ复合物可靶向作用感染红细胞和疟原虫，可能逆转疟原虫耐药性，提供抗疟新策略。多项研究还证明HCQ治疗利什曼感染的有效性。

4.3 癌症治疗

作为自噬抑制剂，HCQ在癌症治疗中的效果深受联合治疗方案机制背景影响。实验研究表明HCQ不增强DNA靶向剂（如替莫唑胺、吉西他滨联合白蛋白紫杉醇、铂类药物或免疫检查点抑制剂）疗效，可能因不影响细胞内药物浓度或DNA损伤检查点活性。相反，HCQ与mTOR、PI3K、EGFR（潜在）和细胞周期靶向剂联用显示协同抗瘤效应。机制归因于HCQ升高溶酶体pH激活mTOR等通路。抑制mTOR通路可显著改善治疗效果。此外，HCQ增强增殖通路抑制剂（如索拉非尼）疗效，并与放疗和卡莫司汀联用改善某些胶质母细胞瘤患者生存率。这些结果表明在癌症辅助治疗中，HCQ应优先与它影响的通路（如mTOR通路）抑制剂联用。

HCQ在肿瘤学中通常安全性良好，与化疗或靶向剂联用耐受性可控。但耐受剂量取决于特定联合方案：一线化疗组合中通常较低，即使400 mg每日两次也可能出现显著血液学毒性；而与靶向剂联用时可使用更高剂量（如600 mg每日两次或800 mg/天），可能反映广谱抗癌药系统负担增加。药代动力学因素至关重要：HCQ可能影响联用药物吸收与暴露，如降低2-脱氧葡萄糖生物利用度、增加MK-2206暴露或升高他莫昔芬相关视网膜病变风险。此外，质子泵抑制剂可能不利影响HCQ自身吸收。

4.4 羟氯喹的其他应用

其他潜在适应症包括脱发、细菌感染、口腔糜烂性疾病和骨质疏松症。研究还表明HCQ可能对妊娠期糖尿病、妊娠期高血压和特定妊娠期细菌感染的管理产生有益效果。

5 展望

HCQ以抗疟和免疫调节作用闻名，其抑制TLR信号和改变线粒体脂质等复杂机制构成“双刃剑”，既提供治疗益处又带来安全风险。手性药物和脂质体递送等新策略旨在降低毒性，但个体化用药模式至关重要。未来研究应聚焦于：(1)探索HCQ与G-四链体核酸和线粒体蛋白的相互作用；(2)考察与免疫检查点抑制剂的协同效应；(3)建立实时毒性监测。理解HCQ机制将提升其作为“多靶点明星”药物的临床效用。