肝脏是外源性和内源性物质代谢的主要场所。通过门静脉从小肠或全身循环到达肝细胞的潜在有毒物质要么被解毒，要么被生物激活为活性代谢物，这是肝毒性的主要机制。肝毒性的其他机制还包括有毒化合物在肝细胞和胆道系统中的积累，以及免疫介导的肝毒性[1]。药物引起的肝损伤（DILI）是发达国家急性肝衰竭的最常见原因[2]，也是药物退出市场的主要原因之一[3]、[4]。有趣的是，高达20%的DILI与草药的使用有关[5]。许多植物会产生有毒的次生代谢物，这些代谢物被认为是它们抵御食草动物、病原体和其他环境威胁的防御策略的一部分[6]。实际上，肝毒性是与草药制剂相关的最常见的不良反应类型之一[7]。
不良药物反应分为与剂量明显相关的A型（增强型）反应和大多数出乎意料且不一定与剂量相关的B型（异常型）反应[8]。相应地，肝毒性分为直接（也称为内在型）和特异质性肝毒性。直接肝毒性通常可以预测，具有剂量依赖性，并且发生在大多数个体中。相比之下，特异质性肝毒性表现出不规律性，仅影响一小部分暴露个体。对于许多物质，其潜在机制尚未完全了解，但免疫介导的超敏反应可能经常参与其中[1]、[9]。
在生物学和药物治疗中，许多有毒物质在体内原本是惰性的，只有在经过代谢激活（毒化）后才会产生有害作用，主要是由I相酶，较少情况下由II相酶介导。以往的研究主要集中在DILI中的肝脏生物转化作用[10]。在肝脏中发生生物激活之前，物质必须首先穿过肝细胞的脂质双层外膜。因此，高脂溶性被认为是DILI的风险因素[11]。同样，在化学致癌研究中，几十年前的研究主要集中在酶促毒化和解毒反应以及通过ATP结合盒（ABC）转运蛋白的转运作用[12]。然而，许多肝毒素具有极性和电荷，它们跨膜转运受到限制。因此，载体介导的膜内流转运可能在肝毒性中起重要作用。
两个主要超家族——溶质载体（SLC）和ABC转运蛋白的多种膜转运蛋白在肝脏中高度表达（图1）。SLC超家族的转运蛋白表达在基底侧膜上，促进来自窦状血的摄取。虽然一些外排转运蛋白也属于SLC超家族，但大多数属于ABC家族，它们分别位于肝细胞的基底侧和顶端膜上，介导系统性和胆道排泄[13]、[14]。
在生理pH值下，有机肝毒素可能是阳离子、阴离子或中性的。根据它们的亲水性和带电分子的比例，其跨膜转运可能是被动扩散（包括未带电部分的非离子扩散）、载体依赖性的，或两者兼有的结果。在肝脏中，有机阳离子转运蛋白1（OCT1，SLC22A1）和OCT3（SLC22A3）在肝细胞基底侧膜上高度表达，介导多种有机阳离子的摄取。另一方面，有机阴离子转运多肽OATP1B1（SLCO1B1）、OATP1B3（SLCO1B3）和OATP2B1（SLCO2B1），以及有机阴离子转运蛋白OAT2（SLC22A7）和OAT7（SLC22A9）在肝细胞外膜上转运带负电荷的物质（图1）。内源性和外源性物质的胆道排泄主要由ABC家族的几个成员介导，也可能由多药及毒素外排蛋白1（MATE1，SLC47A1）介导[13]、[14]。
膜转运蛋白在有机阳离子肝毒性中的作用仍研究不足。ABC转运蛋白和OATP在药物引起的胆汁淤积中的作用已得到更广泛的研究[15]、[16]。例如，药物引起的胆汁淤积可能是由于BSEP（ABCB11）功能受损所致，这可能是由于药理学抑制或遗传突变[15]。
许多天然和合成来源的物质可引起肝毒性。合成肝毒素包括多种药物、除草剂和杀虫剂[17]。“草药引起的肝损伤”（HILI）这一术语是最近随着全球草药制剂、膳食补充剂和补充医学使用的增加而出现的。引起HILI的特定植物成分包括吡咯里西啶生物碱（PAs）、异喹啉生物碱、麻黄碱生物碱、蒽醌、萜类、黄酮类等[17]、[18]。值得注意的是，这些植物毒素是许多常用草药药物的成分。最近的分析表明，生物碱是主要的肝毒性植物化学物质类别[18]。在pH 7.4时，生物碱大多带正电荷。因此，它们的载体介导的转运可能是其在肝脏中消除和/或肝毒性的限速步骤。
已经付出了大量努力来鉴定生物学和医学上相关的有机阳离子转运蛋白并表征其底物谱[19]、[20]、[21]、[22]、[23]。然而，SLC家族中许多OCT的生物学作用仍不明确。多项研究探讨了OCT1对某些吡咯里西啶生物碱的肝脏摄取和由此产生的肝毒性的贡献[24]、[25]、[26]、[27]。虽然观察到OCT1的显著贡献，但对于大多数测试的PAs，这一结论是基于在人肝细胞中对OCT1的药理学抑制[26]、[27]，并且只有两种PAs在OCT1过表达细胞中进行了研究[24]、[25]。抑制实验常用于初步识别酶或转运蛋白的可能底物。然而，这种方法的主要局限性是缺乏针对该蛋白的特异性抑制剂。此外，只有少数肝毒素的膜转运被研究过，目前尚未进行全面的筛选。
在这项研究中，我们旨在通过使用稳定过表达目标转运蛋白的细胞进行摄取实验，更全面地评估肝毒素的载体介导转运作用。我们研究了不同SLC在各种肝毒素肝脏摄取中的作用，这些SLC有的已被充分研究，有的则研究较少。我们假设有毒物质在肝脏中的积累可能对其内在或不可预测的特异质性肝毒性有所贡献。特别是，编码OCT1的基因SLC22A1的广泛基因变异可能解释了某些迄今无法预测的个体对肝毒性的敏感性。
通过广泛的文献回顾[3]、[4]、[7]、[17]、[28]，我们确定了潜在的肝毒性植物成分，重点关注那些用于草药制品中的成分。此外，我们还筛选了“最易导致DILI”的合成药物（数据集[29]）。由于我们关注有机阳离子转运蛋白，我们主要选择了阳离子肝毒素。然而，为了进行比较和全面性，我们也包括了一些中性、阴离子和两性离子物质，以更好地覆盖化学空间，同时考虑到有机阳离子转运蛋白也可能转运一些中性、阴离子或两性离子物质[30]。
