《Current Pharmacology Reports》：Clozapine-Induced Cardiotoxicity: A Critical Review of Pathophysiological Mechanisms, Historical Hypotheses, and Current Insights
目的综述 氯氮平是一种非典型抗精神病药物，用作治疗难治性精神分裂症患者的最后一线疗法。尽管是一种有效的药物，由于其显著的不良反应风险，包括心肌炎和心肌病等心脏毒性，其临床应用受到限制。这些危及生命的毒性反应要么是急性性质的（心肌炎），要么是由于慢性亚临床炎症和组织损伤而发展（心肌病）。两者可能相关，并源于驱动心脏损伤和炎症级联反应的相似机制。对氯氮平心脏毒性是一种特异质性IgE介导的（过敏性）超敏反应这一历史假说的批判性分析表明，该机制不太可能，尽管目前它仍被认为是一种特异质性药物不良反应，涉及先天免疫或细胞介导的免疫反应。相反，临床观察到的风险因素的识别，以及不断发展的体外和体内评估氯氮平相关反应性和细胞损伤，已促成若干可能的氯氮平心脏毒性发生机制的提出。近期发现 本综述比较了高儿茶酚胺血症、氯氮平代谢改变、线粒体损伤、活性氧物种、内源性抗炎过程的扰动以及受体介导的细胞死亡等因素的贡献，以形成对可能参与心脏毒性的多种过程的现代理解。这些组织损伤过程可能因快速剂量滴定和同时使用丙戊酸钠而加剧。总结 尽管尚未确认氯氮平心脏毒性的单一启动或效应机制，现有证据支持一个整合模型，其中直接细胞损伤、代谢改变、炎症放大和免疫细胞反应可能共同促成所观察到的损伤。未来的研究应综合考虑临床和实验信息，以改善氯氮平的安全有效使用。
引言
精神分裂症是一种致残性和慢性异质性精神障碍，在因残疾导致寿命损失年的前20种疾病中排名靠前。这种异质性的一个后果是30%的患者被认为属于难治性。难治性的定义因地区而略有不同，但国际共识是患者已经尝试了两种以上不同的抗精神病药物治疗，且以>80%的依从性服用处方剂量至少6周，但仍持续经历至少中度严重的精神病症状。对于这些患者，唯一有证据基础推荐的药物是第二代抗精神病药物氯氮平。一旦确定难治性，尽早用氯氮平替代第一代抗精神病药物（如氯丙嗪）是从卫生部门角度来看最具成本效益的选择。
尽管氯氮平有效，但由于其显著的危及生命的不良药物反应风险，它仍然是最后一线治疗选择。胃肠动力减退是氯氮平最常见的不良事件，估计50–80%的患者经历胃排空时间异常。相反，向澳大利亚和新西兰药物警戒机构报告的严重病例罕见，发生率仅为0.37%。胃肠动力减退的严重程度与药物的已知药理学相关，因此是浓度依赖性的，在很大程度上由剂量决定。它可以通过同时处方泻药得到良好管理。粒细胞缺乏症是研究最充分的氯氮平不良反应。其表现为绝对中性粒细胞计数低于0.5 × 10
9个细胞/L血液，并与免疫抑制导致的危及生命的感染风险增加相关。与胃肠动力减退不同，粒细胞缺乏症与氯氮平的已知药理学或浓度依赖性没有明确联系。其总体发生率较低（0.9%），轻度中性粒细胞减少（中性粒细胞计数< 1.5 × 10
9个细胞/L）在服用氯氮平的患者中略为常见，为3.9%。在氯氮平治疗的前18周内有明确的白细胞计数监测指南，这是患者发生粒细胞缺乏症风险最高的时期。在当地地区，新西兰奥特亚罗瓦，该监测方案已将发生率降至0.03%，意味着患者的总体风险较低。
围绕氯氮平诱导的心脏毒性风险，认识和关注日益增加。服用氯氮平的患者与心血管疾病相关的估计死亡率为9%，该风险通常归因于糖尿病、高体重指数、高血压和高脂血症，这些在该患者群体中更为常见。一个重要的关注点是服用氯氮平的患者相对于未服用抗精神病药物的人群，心源性猝死风险增加，调整后发病风险比（IRR）为3.67（95% CI：1.94–6.94）。报告的氯氮平心脏毒性包括直立性低血压、持续性心动过速、心肌炎和心肌病，其中心肌炎和心肌病是最危及生命和限制治疗的。氯氮平诱导的心肌炎和心肌病均已导致无不良心脏事件史的患者死亡。氯氮平诱导的心肌炎在澳大利亚和新西兰的报告发生率为2.4%至3.8%。虽然这在该地区似乎高于诺华制药加拿大公司历史上报告的发生率（0.06%），但加拿大最近的回顾性研究报告了相似的3.16%发生率，英国数据库记录审查表明可能心肌炎的发生率为11.4%。澳大利亚报告的病例虽然更为频繁，但往往不如美国或世界其他地区报告的病例严重，死亡率也更低。这表明对氯氮平诱导的心肌炎认识的提高导致了检测和报告的增加，这可能更能代表其真实发生率，并促进了早期诊断，从而可能挽救患者的生命。氯氮平诱导的心肌病比心肌炎少见，在澳大拉西亚报告的发生率为0.1–4.65%，这显著高于荟萃分析所指示的发生率（全球每1000名暴露于氯氮平的人群中6例）。无论如何，药物警戒研究报告，接受氯氮平治疗的患者与未暴露于该药物的患者相比，心肌病风险高19倍（比值比：18.9；95%置信区间：6.9–52.2）。对氯氮平诱导心脏毒性潜在机制缺乏理解加剧了风险。目前没有确定的预测性或预后性生物标志物，也无法指示谁将发生这些毒性。与粒细胞缺乏症一样，与氯氮平的已知药理学没有明确联系，也没有简单的浓度依赖性（见下文），且单一机制不太可能是氯氮平诱导心脏毒性的原因。相反，心肌炎和心肌病可能在直接损伤、代谢途径改变以及与内源性过程（包括先天免疫系统）的相互作用共同扰动组织稳态以倾向于促炎状态时发生。本批判性综述旨在评估Kilian等人（1999）首次提出的历史假说，该假说认为氯氮平心脏毒性可能是1型过敏反应（IgE介导的超敏反应）或直接毒性效应。在此后的岁月里，将氯氮平诱导的心肌炎定性为IgE介导的1型超敏反应的说法在文献中反复出现，尽管没有直接证据证明氯氮平特异性IgE、肥大细胞介导的损伤或该机制的其他定义性特征。在评估这一历史假说时，重要的是将IgE介导的1型反应与更广泛的免疫参与区分开来。本综述概述了对氯氮平心脏毒性的现代见解以及自Kilian等人发表以来提出的更新机制假说的支持证据，以检验免疫激活是启动事件、心肌损伤的继发反应、损伤的放大器，还是这些过程的某种组合，并考虑文献中提出的机制促成心肌炎和心肌病发生的可能性。
临床表现与当前诊断标准
心肌炎
氯氮平诱导的心肌炎是与氯氮平暴露相关的心肌炎症。患者在治疗的前8周内面临该不良反应的最高风险。
氯氮平诱导的心肌炎没有普遍接受的病例定义。病例研究通常报告胸痛和流感样症状，以及心动过速。实验室结果通常表明肌钙蛋白、肌酸激酶心肌B型和CRP升高。患者心电图（ECG）表现为ST段改变和窦性心动过速，超声心动图（ECHO）诊断为心室射血分数降低（30–35%、43%、20%）。外周血嗜酸性粒细胞增多也有报告；然而，这显著地发生在观察到的最高肌钙蛋白水平之后平均4天。这些表现均非特征性的，这混淆了氯氮平诱导心肌炎的诊断，正如Ronaldson等人对病例报告的综述所强调的。有限的氯氮平诱导心肌炎尸检组织学报告描述了嗜酸性粒细胞浸润，局限于血管周围结构和间质中，间质中共定位的组织细胞（巨噬细胞）表达有限，而其他炎症细胞（T淋巴细胞和B淋巴细胞）是较不主要的细胞类型。嗜酸性粒细胞浸润经常被强调为突出特征，而Kilian及其同事也在6例尸检病例中的1例报告了淋巴细胞性心肌炎。然而，可获得的标本数量少、组织采样可变以及缺乏系统性免疫表型分析，妨碍了关于个体白细胞群体的相对丰度、活化状态或致病重要性的确定结论。
心内膜心肌活检传统上被视为参考组织学检查，可显示炎症细胞浸润、心肌细胞损伤和心肌炎的其他特征。然而，由于其临床风险，这种侵入性操作很少进行。心内膜心肌活检作为诊断程序也有限制，因为心肌炎症的定位可导致假阴性的重大风险。反对其作为心肌炎唯一诊断工具的证据在一项多中心心肌炎治疗试验（1986–1991）中显而易见，在该试验中，2233名因疑似心肌炎接受心内膜心肌活检的患者中仅有10%被诊断。对患者组织学的进一步审查表明，10%有临界性心肌炎，35%被认为没有心肌炎的组织学证据，尽管当地病理学家已初步诊断。这突显了对额外的、更稳健的诊断生物标志物的强烈需求，以改善检测、诊断和患者预后。
有多种建议的监测方案可辅助氯氮平诱导心肌炎症状性病例的诊断。这些方案还能指导临床管理和心肌炎消退后氯氮平的潜在再挑战，这对于没有有效替代方案的难治性精神分裂症患者的治疗至关重要。然而，氯氮平诱导心肌炎的监测和管理是回顾性的，且在某种程度上是反应性的，因为肌钙蛋白和CRP升高或心脏功能变化表明损伤已经发生。目前没有预测性或预后性生物标志物可提示可能面临氯氮平诱导心肌炎风险的个体，以便在危及生命的损伤发生之前进行主动治疗管理。要识别此类生物标志物，需要深入了解氯氮平引发损伤的机制。
心肌病
氯氮平诱导的心肌病比心肌炎文献记录更少。它通常以类似急性心力衰竭的症状方式表现。它比氯氮平诱导的心肌炎需要更长时间才能显现，潜伏期为6个月至6年：对病例报告的系统综述表明，大多数病例在氯氮平起始后平均14.4个月出现。40–83%的 reported 氯氮平诱导心肌病病例被描述为无症状。因此，它可能比报告的更为常见。
氯氮平诱导心肌病的临床表现最常包括呼吸困难、疲劳、心悸和持续性心动过速。心肌病诊断的金标准要求ECHO证明左心室射血分数降低和全局收缩功能障碍。在开始氯氮平之前引入ECHO已表明患者在治疗前往往没有潜在心脏疾病，尽管在治疗期间对无症状患者持续使用ECHO存在争议。确诊患者的实验室结果提示他们可能还有血清N末端B型利钠肽前体浓度升高。然而，氯氮平诱导心肌病的诊断需要临床医生排除心脏功能障碍的其他原因，如心肌梗死、军团菌、支原体、肺炎链球菌、乙型和丙型肝炎以及HIV。与氯氮平诱导的心肌炎一样，患者在停止氯氮平治疗后往往改善或恢复，证实了药物的参与。
据推测，慢性亚临床心肌损伤可能促成氯氮平诱导心肌病的发展。这是基于病毒性心肌炎引发针对心肌的自身免疫反应从而导致扩张型心肌病的历史证据，并得到患者中心肌炎和心肌病同时报告的支持。两种不良反应在表现、管理和结局方面具有相似的临床特征。这表明相似的机制可能解释心肌炎和心肌病的发生，尽管证明从一种情况进展到另一种情况的纵向证据有限。
风险因素
与氯氮平诱导心肌炎相关的已知风险因素很少。快速氯氮平剂量滴定和滴定期间同时使用丙戊酸钠是更常报告的且通常被视为最重要的考虑因素。病例对照研究发现，在治疗前9天内每增加250 mg氯氮平，心肌炎风险增加26%（比值比：1.26，95% CI：1.02–1.55），而整个氯氮平滴定期间更大的累积剂量也与更高风险相关。证据表明减缓氯氮平滴定与氯氮平相关炎症的总体减少和严重氯氮平相关不良事件频率的降低相关。因此，较慢的滴定可能对氯氮平相关损伤具有保护作用，但并不能完全消除风险，在快速和慢速滴定方法后均检测到心肌炎病例。此外，识别这一风险需要大量患者数量，较小的回顾性综述无法将滴定识别为心脏毒性的风险因素。重要的是要注意，尽管与快速剂量滴定速率、早期累积暴露和心肌炎风险存在关联，但心肌炎与起始剂量、稳定剂量或氯氮平及其主要循环代谢物的测量血浆浓度之间没有明确关系。
Vickers及其同事对六项研究的荟萃分析已确定氯氮平滴定期间同时使用丙戊酸钠的明确风险（比值比：3.58，95% CI：1.87–7.06）。同样，这一风险因素需要大量患者数量才能识别，在较小的研究中未被观察到。有人提出丙戊酸钠可能干扰氯氮平的代谢，正如在同时使用丙戊酸的患者中所发现的，与N-去甲基氯氮平血浆浓度降低相关。我们的前瞻性研究还发现，确诊的氯氮平诱导心肌炎病例具有升高的氯氮平-N-氧化物与N-去甲基氯氮平的血浆浓度比值。这提示对于易患心肌炎的患者，在药物滴定期间代谢途径发生了转变，这可能因同时使用丙戊酸钠而放大。
其他风险因素已被提出但文献中缺乏共识。这些可能包括同时使用选择性5-羟色胺再摄取抑制剂（SSRIs），一项回顾性综述将其识别为风险因素，但其他研究未发现。Ronaldson及其同事提出心肌炎风险随年龄增加，尽管应注意该病例对照研究包含了大量年轻患者的心肌炎病例。还有一种假设认为亚洲血统个体在剂量滴定期间风险更大，这是由于与欧洲血统个体相比，与较低剂量需求和降低的CYP1A2活性相关。这一风险假设是基于亚洲血统个体的药代动力学差异，因此依赖于氯氮平暴露差异促成心肌炎风险的进一步前提。然而，韩国、日本和中国最近的回顾性分析表明，心肌炎发生率低于或与西方国家报告相当。值得注意的是，对CYP1A2相关氯氮平清除差异的认识导致日本实施了严格的滴定方案，这可能保护其人群免受该风险因素的影响；中国不存在这样的方案，该国的滴定通常更快。两国之间报告的氯氮平相关心脏毒性患病率没有差异。
遗传易感性
2020年发表的一项全基因组关联研究（GWAS）识别了四个单核苷酸多态性（SNPs），其在氯氮平诱导心肌炎病例中的频率比氯氮平耐受对照至少高20%。其中两个SNP是内含子性的，其中一个先前已在与心力衰竭的全基因组关联中报告，另一个位于在钙稳态中起作用的基因内。另外两个HLA等位基因变异与心肌炎几率增加相关，其中一个（HLA-C*07:01）先前与氯氮平诱导的粒细胞缺乏症相关，但另有七个HLA变异与心肌炎频率降低相关。在校正错误发现率后，这些等位基因关联均不显著。尽管回归分析表明，与丙戊酸钠作为单一临床变量相比，纳入HLA和SNPs改善了心肌炎风险的预测性，但结合所有三个风险因素并未完全预测风险。这些发现表明可能存在遗传影响的过程促成对氯氮平心肌炎的易感性。然而，该研究的样本量、多重比较和宽置信区间限制了个体关联的确定性和临床解释。
遗传变异不太可能是氯氮平诱导心脏毒性的唯一促成因素。相反，任何心肌炎的遗传易感性其风险可能被外部因素如丙戊酸钠或剂量滴定速率所修饰。所报告变异的不完全外显率和有限预测性能表明，遗传易感性本身既不必要也不充分。它更可能与治疗相关、代谢、炎症和潜在的随机免疫因素共同修饰风险。
抗精神病药物预激
由于氯氮平是精神分裂症的最后一线治疗，处方指南建议患者必须先前尝试过至少两种不同的抗精神病药物，以适当剂量给药足够长时间并充分依从。因此，先前暴露于其他抗精神病药物已被提出作为心肌对后续氯氮平相关损伤易感性的可能修饰因素。
这一假设得到以下证据的支持：在确诊和未确诊心脏毒性的患者中，提示心脏毒性的微小RNA升高，而在健康的、未使用抗精神病药物的个体中未见升高。许多常用抗精神病药物如氟哌啶醇、奥氮平和利培酮也与儿茶酚胺升高、线粒体复合物抑制相关，并可阻断钾通道导致心脏损伤，但与氯氮平相比不具有相同的心肌炎或心肌病风险。此外，用奥氮平治疗的小鼠心脏增大，并表现出多种细胞死亡途径标志物的上调，包括NLRP3炎症小体和焦亡执行蛋白gasdermin D，后者控制促炎细胞因子的释放。这些数据表明奥氮平（其结构与氯氮平相似，且在必须转换为氯氮平之前经常使用）也可能诱导细胞死亡和炎症，原则上可能使心脏对进一步损伤产生预激。这些观察提出了先前抗精神病药物暴露可能产生亚临床细胞、线粒体或炎症变化，从而修饰对后续氯氮平相关心肌损伤易感性的假设。然而，这种预激尚未在患者中直接证实，需要前瞻性研究来确定先前抗精神病药物暴露是否修饰氯氮平诱导心肌炎的风险。
历史假设机制
如上所述，Kilian及其同事提出氯氮平相关心脏疾病的时间特征和嗜酸性粒细胞特征可能表明IgE介导的1型过敏性超敏反应，或者由于器官选择性表现而较不可能为3型免疫复合物过敏反应。在他们的回顾性研究中推断的氯氮平心脏毒性背后的过敏性超敏反应假说在此后数十年中被广泛传播。
1型过敏反应涉及过敏原特异性IgE介导的肥大细胞和嗜碱性粒细胞活化和脱颗粒，释放包括组胺在内的炎症介质，招募嗜酸性粒细胞和白细胞进入心肌。如果这是氯氮平的机制，则要求氯氮平诱导的心肌炎遵循此类反应的提出机制。半抗原假说要求药物被生物活化为反应性化合物，共价结合蛋白质，启动抗原加工、活化和通过激活的免疫系统进行多克隆扩增。
或者，延迟型超敏反应（4型）可能通过与免疫受体的药理学相互作用（称为p-i概念）发生。这可能涉及非共价结合免疫受体，导致强烈的T细胞活化而无需抗原加工。p-i概念已被牵涉到严重延迟型超敏反应中，如史蒂文斯-约翰逊综合征、中毒性表皮坏死松解症和伴嗜酸性粒细胞增多和全身症状的药物反应（DRESS）。值得注意的是，氯氮平与嗜酸性粒细胞增多相关，尽管罕见，但有大量氯氮平诱导DRESS的报告。氯氮平相关DRESS的发生提供了相关的机制类比，因为DRESS中的组织损伤主要由活化的T细胞介导，尽管存在嗜酸性粒细胞增多。然而，氯氮平心肌炎有限的可用组织学文献尚未系统地表征心肌T细胞浸润的丰度、表型、活化状态或抗原特异性。因此，延迟型细胞介导反应仍是一个可能但未被探索的假说，提示其作为氯氮平诱导心肌炎主要启动或效应机制的直接证据充其量极为有限。
Kilian等人还指出"另一种可能性是对心脏的直接毒性效应吸引了炎症浸润"。尽管免疫细胞浸润心脏组织一直是历史超敏反应假说的基础，但心肌中嗜酸性粒细胞的存在并不能确定它们是处于活化还是静息状态。心肌炎中缺乏广泛的坏死性细胞死亡（如果细胞正在响应适应性免疫反应，则预期会出现），表明嗜酸性粒细胞浸润处于静息状态，可能是心肌炎的结果而非原因。确定嗜酸性粒细胞的致病贡献需要评估活化和脱颗粒标志物，以及对更广泛炎症浸润的详细空间和表型表征；这项工作迄今尚未开展。
氯氮平再挑战的模式提供了关于心肌炎潜在机制的有用但非决定性的信息。如果氯氮平诱导的心肌炎是适应性1型、3型或4型过敏性免疫反应的结果，则在免疫反应启动后再次暴露于氯氮平应引起更大的反应，并有可能加重器官特异性毒性，如磺胺类药物和青霉素或阿巴卡韦所观察到的。氯氮平的情况并非如此，因为停药后心肌炎迅速改善，且氯氮平再挑战在相当比例的患者中成功，未诱导进一步的免疫反应或心脏毒性复发。这些观察反对将氯氮平诱导的心肌炎充分解释为简单的过敏性超敏反应，符合药物诱导超敏反应的一般公认标准。因此，Kilian在1999年也提出的直接毒性替代假说应在氯氮平诱导心脏毒性现代假说的构建中予以考虑。
重要的是，直接细胞毒性和细胞介导免疫不应被视为互斥的假说。损伤驱动因素，如毒性代谢物、线粒体功能障碍、氧化应激或受体介导的细胞死亡，可诱导损伤相关分子模式（DAMPs）的释放。这些信号可能激活抗原呈递细胞、招募炎症细胞并促进易感个体的免疫反应。相反，免疫细胞活化可能放大细胞应激和进一步的组织损伤。当前证据尚未确定这些过程的时间顺序或相对贡献。
当前假说
有许多可能的机制可能支撑氯氮平诱导心脏毒性的发展。这些通常以心肌炎患者的相关临床表现为中心，涉及直接毒性和可能将免疫细胞招募到心脏组织的炎症级联反应。本综述中强调的每种机制的要素都可能促成心脏毒性的发展。每种假说在心肌损伤和炎症中作为启动因素的程度尚不确定。
高儿茶酚胺
在氯氮平诱导心肌炎的小鼠模型中已发现循环儿茶酚胺升高，导致提出它们加剧心脏炎症的假说。氯氮平治疗与循环去甲肾上腺素和肾上腺素增加相关，据报道服用氯氮平的患者血浆去甲肾上腺素浓度是接受安慰剂或替代抗精神病药物氟奋乃静者的三倍。在Wang等人（2008）进行的研究中，给予氯氮平（5 mg/kg、10 mg/kg或25 mg/kg）的小鼠在死亡时表现出心肌炎症升高，同时血清儿茶酚胺和TNF-α（一种促炎细胞因子）升高。同时给予普萘洛尔（一种β-肾上腺素能拮抗剂）降低了儿茶酚胺和TNF-α浓度，加强了小鼠中儿茶酚胺与炎症之间存在联系的论点。
Wang等人描述的高儿茶酚胺能状态是剂量依赖性的，而临床心肌炎与处方剂量没有简单关系。这限制了从模型直接外推，但并不排除儿茶酚胺能信号作为组织损伤的促成或放大因素。因此，这不太可能是该毒性发展的唯一机制，也不清楚什么可能导致肾上腺素和去甲肾上腺素浓度升高。相反，更可能是β-肾上腺素能系统与氯氮平之间存在相互作用，加剧整体炎症并可能促成心肌炎。与氯氮平使用相关的儿茶酚胺增加本身不太可能足以产生导致心脏毒性的直接损伤，因为氯氮平与儿茶酚胺浓度的显著升高相关而没有任何心脏毒性。
代谢物谱改变
由于代谢物比值改变已被牵涉到心肌炎病例中并与同时使用丙戊酸钠相关，N-去甲基氯氮平和/或氯氮平-N-氧化物形成的扰动也可能参与心脏毒性背后的机制。重要的是，与心肌炎相关的不是任一代谢物的浓度，而是N-去甲基氯氮平/氯氮平-N-氧化物或氯氮平/氯氮平-N-氧化物的比值。这表明氯氮平及其代谢物的平衡可能与心脏毒性机制相关，但尚不清楚为什么某些个体相对于N-去甲基化具有改变的氧化。
历史上关于氯氮平代谢物的辩论和大部分研究集中在N-去甲基氯氮平上，因为其自身的抗精神病活性，以及通过观察到的体外浓度依赖性抑制造血祖细胞生长而被怀疑促成粒细胞缺乏症。相比之下，氯氮平-N-氧化物经常被认为无活性而被忽视，尽管其在DREADD（设计受体独家由设计药物激活）技术中的现代应用表明氯氮平-N-氧化物不仅与受体结合，而且对某些受体具有活性。因此，目前不能忽视任一代谢物引发组织损伤和细胞死亡的潜力。氯氮平-N-氧化物也迅速还原回氯氮平，如通过人细胞色素P450（CYP）催化的体外代谢以及多个体内模型所观察到的。这在心肌炎病例中可能有所不同，进一步加剧改变的代谢物比值。
氯氮平的CYP催化代谢变化在感染和炎症中被观察到。这些报告提示N-去甲基氯氮平形成减少和氯氮平浓度升高，但全球治疗药物监测（TDM）中缺乏氯氮平-N-氧化物的纳入阻碍了我们对这一代谢途径是否也受影响的理解。代谢改变也可归因于细胞因子衍生的CYP表达变化。炎症细胞因子如TNF、白细胞介素（IL）-1β和IL-6可降低CYP1A2和CYP3A4的mRNA表达，这两种酶分别是催化N-去甲基氯氮平和氯氮平-N-氧化物形成的主要肝脏异构体。相反，丙戊酸钠可能通过诱导CYP3A4增加氯氮平向氯氮平-N-氧化物的代谢，如在合并用药患者中观察到的氯氮平和N-去甲基氯氮平血浆浓度均降低所证明的，提示替代的氯氮平-N-氧化物途径可能被偏好。然而，这一假设再次受到TDM中缺乏血浆氯氮平-N-氧化物定量的限制。Smith等人已间接表明丙戊酸改变氯氮平代谢物的比值，有利于N-氧化相对于N-去甲基化。所证明的异构体选择性代谢谱表明改变的CYP蛋白谱可能对氯氮平、N-去甲基氯氮平和氯氮平-N-氧化物产生不同影响，这可能解释观察到的改变比值。一种可能性是快速滴定超过了相关的代谢、抗氧化或免疫调节适应；然而，任何此类适应的身份和时间进程尚未在患者中确定。此外，滴定期间氯氮平相关炎症引起的损伤可能增加细胞因子释放以触发正反馈环路，可能改变CYP表达和活性，从而加剧代谢改变和进一步损伤。
已证明氯氮平可被生物活化为反应性硝烯离子和亚胺离子，共价结合蛋白质。这在动物模型中似乎相对于肝组织选择性地在心脏中发生。早期研究表明CYP异构体催化这种生物活化，随后已得到证实。肝脏异构体CYP3A4和CYP2D6在10 μM氯氮平存在下具有高产硝烯离子的能力。这与重组CYP试验一致，该试验鉴定了氯氮平（0.9–15 μM）与CYP3A4孵育时硝烯-谷胱甘肽加合物的非线性、浓度依赖性形成。硝烯离子的形成也可能与CYP对氯氮平-N-氧化物的代谢相关，因为CYP1A1和CYP1B1也已在氯氮平-N-氧化物（而非氯氮平）存在下被鉴定参与硝烯-谷胱甘肽加合物的形成。还有证据表明与CYP2D6和CYP2C18催化的氯氮平代谢相关的反应性亚胺离子形成。蛋白质反应性离子通过诱导先天免疫反应引起直接组织损伤；因此，如果在心脏组织中选择性产生或解毒不足，这些化学物种可能促成心肌细胞损伤、炎症以及心肌炎和心肌病的发展。反应性硝烯离子通过谷胱甘肽结合迅速解毒，这可由谷胱甘肽-S-转移酶（GST）酶催化。与肝脏等高代谢组织相比，心脏的GST酶表达有限，从而增加了其对蛋白质反应性代谢物如硝烯离子诱导损伤的易感性。
线粒体损伤
心脏是一个具有高且持续能量消耗的器官。其能量来源几乎完全通过线粒体ATP产生（> 95%），因为与肝脏等其他能量依赖器官不同，心脏缺乏进行大量无氧糖酵解作为替代能源的能力，因为其储存该能量的能力低。随后，心脏组织中存在大量线粒体，占心肌细胞体积的三分之一。这使得心脏特别容易受到靶向线粒体的毒物的影响。
迄今为止，大多数关于氯氮平对线粒体影响的研究发生在有助于理解其治疗作用机制或研究粒细胞缺乏症的模型中。氯氮平和其他非典型抗精神病药物已在多项使用粒细胞和神经母细胞瘤细胞的研究中被证明诱导氧化应激和损伤，并与参与ATP产生的蛋白质氧化相关。大鼠氯氮平治疗还与苹果酸脱氢酶表达降低相关，苹果酸脱氢酶是三羧酸循环和有氧呼吸的关键酶。同一研究人员的进一步研究确定了线粒体复合物I蛋白的中度抑制。此外，已发现高浓度氯氮平改变线粒体形态、膜电位和体积，导致小鼠来源的成肌细胞、脂肪细胞、肝细胞和单核细胞细胞系中ATP产生减少。
氯氮平对心脏线粒体的影响是较新的焦点。我们最近证明了原代人心脏组织在离体暴露于氯氮平（±丙戊酸钠）时的急性生物能量功能障碍，在复合物I和II连接的氧化磷酸化期间观察到线粒体O
2消耗显著降低。Vaziri及其同事（2025）报告，氯氮平与来自难治性精神分裂症患者的诱导多能干细胞来源的心肌细胞模型中的线粒体碎片化和活性受损相关。Arzuk等人（2021）报告，暴露于非常高浓度氯氮平（100 μM）的大鼠和小鼠心脏线粒体耗氧率大幅下降，提示线粒体受到影响。他们还发现线粒体CYP在该浓度氯氮平暴露时可产生反应性硝烯离子，并产生与心脏微粒体相似浓度的氯氮平-N-氧化物。有趣的是，心脏微粒体产生的N-去甲基氯氮平与氯氮平-N-氧化物的比值为10，而心脏线粒体平均为3，提示细胞器内存在不同的代谢谱，可能影响其对氯氮平诱导心脏毒性的易感性。几项实验研究使用了高于治疗血浆浓度范围的急性氯氮平暴露。这限制了向患者的定量外推，但不一定使观察到的途径无效，因为心肌摄取、细胞内和线粒体浓度以及长期暴露于较低浓度的后果仍未完全表征。
综合来看，氯氮平相关线粒体功能障碍的证据现已在多个实验系统中获得，包括原代人心肌线粒体和患者来源的心肌细胞。这些发现为线粒体损伤作为氯氮平相关心脏损伤的可信组成部分提供了趋同性支持。然而，它们尚未确定线粒体功能障碍是启动临床心肌炎、放大免疫介导反应，还是通过两种途径发展。实验浓度、暴露持续时间和模型特异性易感性的差异也限制了向临床心肌炎的直接外推。
活性氧物种
最近的研究还表明活性氧物种（ROS）可能通过CYP3A4、CYP2J2、CYP1A1和CYP1B1催化的氯氮平和氯氮平-N-氧化物的氧化还原循环产生。这种可逆代谢与氯氮平的有效性相关，但相关的活性氧和氮物种产生可能通过蛋白质氧化和诱导氧化应激促成直接组织损伤。重要的是，ROS可损害线粒体功能，因为它们触发线粒体通透性转换孔（mPTP）的开放，这刺激ROS诱导的ROS释放的反馈环路，通过氧化应激传播细胞损伤。线粒体DNA是这种氧化应激的进一步靶标。这可导致线粒体肽表达降低和电子传递链功能受损，导致线粒体膜电位丧失和细胞死亡信号上调。这些效应可能促进炎症信号传导和细胞损伤，类似于氯氮平抑制电子传递链复合物可能发生的效应。
当ROS产生超过抗氧化和修复能力时，氧化应激与线粒体功能障碍之间的相互作用可能传播细胞损伤和死亡。此外，响应损伤的嗜酸性粒细胞和巨噬细胞浸润（已知发生在氯氮平诱导的心肌炎中）可能通过包括髓过氧化物酶和NADPH氧化酶在内的酶进一步放大ROS产生。因此，无论启动机制如何，ROS可能伴随心肌炎症和细胞损伤。在易感条件下，它们对线粒体功能的影响可能促成氧化应激、炎症信号传导和细胞损伤的自我放大循环。如果反应性物种在心脏组织中优先形成或解毒不足，它们可能促成与临床明显心肌炎相关的损伤阈值；然而，这种提出的心脏选择性和阈值效应尚未在患者中直接证明。
内源性抗炎过程的扰动
氯氮平具有多种细胞靶点，极可能扰动内源性过程，破坏多器官的稳态。心肌中促炎和抗炎稳态的主要驱动因素是多不饱和脂肪酸花生四烯酸，它被多种酶代谢为生物活性分子。四种不同的酶途径快速代谢游离花生四烯酸：环氧合酶（COX）、脂氧合酶（LOX）、脂肪酸酰胺水解酶（FAAH）和CYP酶。CYP催化的花生四烯酸代谢有两条途径。具有CYP-环氧化酶活性的异构体与抗炎环氧二十碳三烯酸（EETs）的生成相关：5(6)-EET、8(9)-EET、11(12)-EET和14(15)-EET。这四种产物在调节血管舒张、免疫细胞浸润组织和血小板聚集方面具有不同的效力。它们还通过激活MitoK
ATP维持线粒体结构和功能，并具有内在的心脏保护作用。相反，具有羟化酶活性的CYP异构体产生末端和中链羟基二十碳四烯酸（HETEs），这些促炎分子促进活性氧物种产生增加、内皮细胞功能障碍和局部炎症信号传导。COX和LOX催化的途径产生前列腺素D2和半胱氨酰白三烯，与嗜酸性粒细胞的招募和活化相关，而涉及花生四烯酸代谢物18-HETE、前列腺素E2和I2（分别通过CYP和COX途径产生）的替代代谢途径是促消退物种，诱导嗜酸性粒细胞静息状态。因此，花生四烯酸代谢的扰动可能提供心肌炎症和嗜酸性粒细胞招募的机制，而无需适应性免疫作为启动事件。然而，这并不排除细胞介导免疫途径的平行或后续激活。
先前报道代谢氯氮平的三种心脏CYP异构体CYP2J2、CYP1A1和CYP1B1也是花生四烯酸心肌代谢的主要贡献者。CYP2J2催化花生四烯酸转化为区域选择性EETs。由于该异构体在心肌中最为主要，其主要代谢物14(15)-EET最为丰富，占EET总浓度的39%。CYP1A1和CYP1B1主要是肝外CYP异构体，在心脏组织中表达中等，两者均在花生四烯酸代谢中发挥作用。CYP1A1对花生四烯酸的催化效率比CYP1B1高20倍，但产物谱不同。CYP1A1催化末端HETEs（19-HETE和20-HETE）的生物合成，具有次要的环氧化酶活性。相反，人CYP1B1主要催化中链HETEs的形成。抑制EET合成或增加HETE代谢物形成可能传播炎症、嗜酸性粒细胞浸润和组织损伤，同时使线粒体更容易受到损伤和氧化应激。氯氮平、氯氮平-N-氧化物和花生四烯酸在这三种CYP异构体之间相互作用的初步鉴定提示它可能为未来研究氯氮平心脏毒性机制提供新的关注领域。
还有证据表明丙戊酸钠扰动大鼠的花生四烯酸代谢。当前证据表明这可能是通过抑制和下调环氧合酶（COX）和脂氧合酶（LOX）途径来减少其花生四烯酸代谢物11-脱氢血栓素B2、前列腺素E2和白三烯B4的形成。因此，丙戊酸钠和氯氮平的共同处方可能共同扰动花生四烯酸代谢并破坏心脏内促炎和促消退介质的平衡。然而，这种相互作用在人心脏组织中或在发生氯氮平诱导心肌炎的患者中的直接证据尚不可得。
受体介导的细胞死亡
尽管尚未广泛研究，受体介导的细胞死亡已被提出促成抗精神病药物诱导的心脏毒性。氯氮平与大麻素受体1（CB1R）结合，导致受体转位到心肌细胞质，在那里与NLRP3炎症小体相互作用并稳定它。该炎症小体的激活促进caspase-1介导的促炎细胞因子（IL-1β、IL-18）成熟和释放，以及gasdermin-D介导的焦亡性细胞死亡，这可触发DAMPs的释放，促进炎症小体介导的膜破裂、染色质凝聚、DNA片段化、孔形成和渗透性裂解。氯氮平和奥氮平与CB1R的相互作用以及随后NLRP3炎症小体和各种程序性细胞死亡标志物的稳定。使用拮抗剂AM-251和AM-281抑制氯氮平或奥氮平与CB1R的结合显著降低了这些标志物的表达，而增加CB1R表达的敲入研究增强了抗精神病药物相关的细胞死亡标志物表达。
这种受体介导的细胞死亡机制在实验模型中是浓度依赖性的，而临床心肌炎与处方剂量或测量的血浆氯氮平浓度没有简单关系。因此，实验浓度-反应关系的临床相关性以及心脏组织暴露与血浆暴露的差异程度仍不确定。
需要更多研究来确定氯氮平的代谢物在CB1R上是否具有不同或相似的活性，因为氯氮平、N-去甲基氯氮平和氯氮平-N-氧化物之间的相互作用可能给炎症小体激活和相关的DAMPs上调引入复杂性。此外，由于氯氮平和奥氮平均与CB1R介导的NLRP3炎症小体稳定相关，这一提出的心脏毒性机制不能解释为什么氯氮平选择性地引起心肌炎而奥氮平不会。因此，氯氮平可能与其他毒性机制相关（见上文），放大这种受体介导的细胞死亡。一项调查粒细胞缺乏症背后机制的类似研究表明，氯氮平可在THP-1巨噬细胞中激活炎症小体和细胞因子释放，并且当细胞暴露于相同浓度时似乎优先于奥氮平，强调炎症小体对毒理学机制的贡献也可能是器官选择性的。炎症小体激活可能促成细胞死亡、细胞因子释放以及促进免疫细胞活化的炎症环境。因此，它代表了心肌炎中观察到的直接细胞损伤和免疫细胞浸润之间的潜在汇聚点。
当前见解
全球对氯氮平诱导心肌炎和心肌病认识的提高已引发最近对其心脏毒性发展背后生化机制的研究激增。最终，对促成局部心脏炎症和损伤的病理生理机制的更好理解将有助于识别氯氮平诱导心脏毒性的风险因素以及预测性和预后性生物标志物。
问题仍然是为什么氯氮平与结构相似的其他抗精神病药物相比具有如此诱发心肌炎的倾向。奥氮平在结构和药理学上与氯氮平相似，但与心肌炎无关。在将其与氯氮平比较的研究中，也有报告称其破坏线粒体、诱导活性氧物种产生、影响细胞因子形成和扰动花生四烯酸代谢。奥氮平也可被生物活化为蛋白质反应性硝烯离子，但细胞毒性较低。当使用过氧化氢增强反应性硝烯离子生成时，氯氮平也比奥氮平更具细胞毒性。这表明与氯氮平生物活化相关的额外反应性物种可能促成其毒性。然而，这不能简单归因于线粒体破坏产生的ROS，因为奥氮平也可降低外周血细胞中的线粒体耗氧量和ATP产生，并与大鼠中ROS升高相关。因此，必定存在由氯氮平引起的独特效应组合，使其与其他抗精神病药物相比具有独特的cardiotoxicity。单次给药后，氯氮平已显示在大鼠中诱导比奥氮平更高的急性炎症反应，并激活THP-1巨噬细胞，但这些结构相似化合物之间的明显比较似乎既依赖于模型也依赖于毒性类型。
临床、体外和体内研究已挑战了围绕超敏反应和氯氮平心肌炎纯粹浓度依赖性解释的历史假说，因为它们不能充分解释临床风险因素和氯氮平再挑战的常见成功。相反，更可能是氯氮平心肌炎和心肌病在个体患者中具有多因素原因，包括本综述中讨论的许多提出机制的要素。
我们提出了一个心脏毒性阈值模型，其中代谢改变、反应性代谢物形成、线粒体功能障碍、氧化应激和炎症小体激活导致或放大心肌细胞应激和组织损伤。心脏对促炎状态的差异预激（通过先前药物如奥氮平）也可能修饰易感性。同时使用丙戊酸钠也可能通过改变氯氮平代谢、进一步扰动线粒体功能、脂肪酸氧化和内源性炎症调节来增加脆弱性。快速剂量滴定可能进一步超过相关的代谢、抗氧化或免疫调节适应。
当综合评估时，这些因素可能形成炎症的正反馈环路，使损伤持续。一旦达到阈值，它可能在短期内表现为心肌炎，或长期诱导结构重塑和不可修复的损伤以导致心肌病。氯氮平可能比其他抗精神病药物更容易达到炎症和损伤阈值的循环。这种多因素过程，加上氯氮平（可能还有其代谢物）数量惊人的细胞靶点，可能解释为什么只有2.4–11.4%的患者发生心肌炎，尽管更多患者有某种心脏损伤的证据，并突显了为什么在明显损伤发生之前难以预测哪些人会发展心脏毒性。虽然这一框架仍是假设性的，但需要多个级联事件发生也可以解释为什么不是所有同时使用丙戊酸钠或快速滴定的患者都发生心肌炎，以及为什么当前血浆浓度警戒水平和CRP/肌钙蛋白监测方案不足以预测心脏毒性。
关于毒性机制和识别适当预测性生物标志物的未来考虑应集中在氯氮平靶向许多细胞过程的可能性上，这些过程可被同时用药、炎症和代谢物谱平行改变。研究人员应继续将临床观察到的风险因素如丙戊酸钠、滴定速率和改变的血浆代谢物比值与心脏组织损伤和炎症增加的机制联系起来。需要在临床相关的心脏模型中进行进一步工作，以确定改变的氯氮平代谢、线粒体功能障碍、DAMP释放和炎症小体激活是在免疫细胞浸润之前还是之后发生。在可获得心肌组织的情况下，系统性空间免疫表型分析和嗜酸性粒细胞、巨噬细胞和T细胞活化评估将有助于区分启动事件与继发或放大反应。确保研究设计考虑临床观察将提高对多系统如何相互作用以传播心肌炎的理解，长期目标是改善替代选择有限的难治性患者群体的预后。
