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他克莫司的药物基因组学与个体化用药_朱琳

综述与讲座

中国临床药理学与治疗学

中国药理学会主办

CN 34-1206/R,ISSN 1009-2501

htt p://www.c https://www.wendangku.net/doc/986359788.html, 2011Jun;16(6):710-715

2011-04-28收稿 2011-05-31修回

朱琳,女,硕士研究生,研究方向:临床药学。Tel:14759104060 E -mail:zhu lin2010@https://www.wendangku.net/doc/986359788.html,

宋洪涛,通信作者,男,博士,主任药师,博士生导师,研究方向:药剂学、临床药学。Tel:0591-********

E -mail:sohoto@vip.s https://www.wendangku.net/doc/986359788.html,

他克莫司的药物基因组学与个体化用药

朱琳1,2,华之卉1,2,宋洪涛

南京军区福州总医院药学科,福州350025,福建;

沈阳药科大学药学院,沈阳110016,辽宁

摘要他克莫司(FK506)是一种广泛应用的免疫抑制剂,在器官移植中发挥重要作用,由于治疗窗窄、个体间差异较大,常需要进行治疗药物监测。FK506是CYP3A 酶和药物转运体P -糖蛋白(P -gp)的底物,CYP3A 酶参与FK506的代谢而P -gp 参与FK506的转运。这些酶的表达水平及生物活性差异可能会导致FK506个体间差异,而CYP3A 及多药耐药基因(M DR1)基因多态性可能会影响CYP3A 酶及P -gp 的生物活性,所以CYP3A 与MDR1基因多态性可能是造成FK506个体间差异的重要原因。本文就近年来FK506的药物基因组学研究进展加以综述。

关键词他克莫司;基因多态性;CYP3A4;CYP3A5;多药耐药基因中图分类号:R96

文献标识码:A 文章编号:1009-2501(2011)06-0710-06他克莫司(tacrolimus,FK506)是土壤真菌产生的一种大环内酯类化合物,属于钙调磷酸酶抑制剂家族,广泛用于器官移植排斥反应的预防。但是他克莫司口服吸收率低、不完全且不规则,相对生物利用度仅25%,在肝移植、肾移植和心脏移植临床研究中变异范围4%~89%[1]。肾移植

患者口服他克莫司,个体间的差异为85.8%,固定给药剂量使得C0个体间变异性为50%[2-3]。他克莫司血药浓度在个体间差异大主要与CYP3A 代谢酶和药物转运体P -糖蛋白(P -g p)相关。CYP3A4与CYP3A 5参与他克莫司代谢,P -g p 主要影响他克莫司的生物转运。P -g p 与酶的活性及表达量会直接影响到他克莫司的吸收、代谢及其分布,而这些酶表达量及活性与编码这些酶的基因多态性有一定关系,所以CYP3A 和P -g p 的基因多态性与他克莫司药动学、疗效以及不良反应的个体间差异有一定相关性。本文就近年来他克莫司的药物基因组学研究进展及其个体化用药进行综述。

1 材料与方法

1.1 CYP 3A 基因 CYP3A 是CYP450超家族中表达最为丰富的酶,在肝脏中占整个CYP 酶系的30%,肠道中占70%,参与40%~60%临床常用药物的代谢[4-6]。编码CYP3A 的基因位于7号染色体上(7q21),参与他克莫司代谢的主要是CYP3A4(肝,小肠,结肠和胰腺)和CYP3A5(小肠和胃),编码这两种代谢酶相关基因的单核苷酸

多态性(SNP)可能会导致他克莫司疗效与不良反应的个体间差异。

1.1.1 CYP3A4基因多态性 CYP3A4在肝脏中含量及其酶活性存在明显的个体差异,肝微粒体中可相差40倍,在体内则有5倍的个体间差异

[7]

,遗传因素是造成这种差异的主要原因。

CYP3A4基因位于染色体7q21.3~22.1,它包含13个外显子和12个内含子的编码区域,长约27kb 。目前为止,CYP3A4基因的SNP 已有39个

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被确定,其中与他克莫司代谢有关,研究最多的是CYP3A4*1B(392A>G;rs2740574),该突变的发生可能会影响代谢酶的活性,但其对他克莫司血药浓度的影响,研究结果不甚一致[8-9]。CYP3A4*1B在中国人中的发生频率极低([ 2%),大多数人认为临床意义不大,国内没有对其进行研究,但研究基因多态性更主要是发现高危人群,CYP3A4*1B对他克莫司血药浓度有较大的影响,虽然其突变发生频率极低,但发现其突变型携带者对其进行用药指导更具有价值。

此外,CYP3A4*18B(20070T>C; rs2242480)等位基因是现在所有的CYP3A4 SN Ps突变频率最高的一个位点,侯明明等[10]对其进行了研究,在中国肾移植患者中的突变频率是29.5%,对他克莫司的血药浓度/剂量比(con-centratio n/dose,C/D)有一定的影响(*18B/* 18B<*1/*18B<*1/*1)。术后3个月内*1/*1型患者发生急性排斥反应(acute rejection,AR)的比例低于*1/*18B型和*18B/*18B型患者,术后肝功能异常、高血糖、药物肾毒性等不良反应显著高于*1/*18B型和*18B/*18B型患者。CYP3A4*18B基因突变可能会提高CYP3A4酶活性,使其代谢底物他克莫司清除率升高,血浆药物浓度降低。

1.1.2CYP3A5基因多态性CYP3A5是CYP 酶系重要的代谢酶,表达呈现很大的差异。有几种单核苷酸多态性导致CYP3A5酶的缺失或低水平表达,最常见的突变是第3内含子6986A> G(rs776746),CYP3A5*3/*3(突变纯合子GG)会引起前体m RNA可变性剪接,产生不稳定蛋白,使携带该基因型的患者不表达CYP3A5代谢酶;只有携带至少一个*1等位基因的个体才能表达CYP3A5蛋白,在这些人群中,表达的CYP3A5可占肝脏和肠道总CYP3A含量的50% ~61%,而*3/*3基因型患者CYP3A5在肝脏和肠道表达量只占整个CYP3A的

2.7%~ 4.2%[11]。其在中国肾移植患者中的突变频率高达75.4%[12]。

在肝、肾器官移植领域均有文献报道,为达到相同目标血药浓度,*1等位基因携带者比*3/*3基因携带者需要更高剂量的他克莫司。研究报道[12]肾移植术后1个月内,*3/*3型患者他克莫司的C/D值为151.7?60.0,显著高于*1/*1型和*1/*3型患者的72.6?21.7和99.4?40.3 (P<0.01);移植术后3个月内*1/*1型患者AR 的发生率为25.0%,显著高于*1/*3型和*3/*3型患者的10.8%和8.8%(P<0.05);而术后肝功能异常、高血糖、药物肾毒性等不良反应发生率*1/*3型和*3/*3型显著高于*1/*1型患者(P<0.05)。Ro ng G等报道[13]肾移植术后28d 他克莫司浓度稳定后,其AU C0-12和肾清除率在CYP3A5*1携带者与*3/*3基因型携带者之间存在统计学差异(P<0.01)。

1.1.3CYP3A P1基因多态性CYP3AP1位于CYP3A5与CYP3A7之间,是CYP3A5基因的假基因,突变主要发生在启动子区-44位A/G (r s2177180)。Jun KR等[14]对506例全器官移植受者进行了分析,结果显示CYP3A5*3和CYP3AP1*3等位基因存在很强的连锁(r= 0.816),CYP3A*3和CYP3A P1*3等位基因携带者他克莫司的C/D值高于野生型。M acphee IA等[15]的研究结果也发现了相似的现象, CYP3AP1*1型患者在术后第1周(P<0.0001)和第2周(P=0.0002)平均他克莫司血药浓度比CYP3AP1*3/*3型患者低,移植术后3个月CYP3AP1*1型患者需更大剂量的他克莫司才能达到靶浓度,其达到靶浓度的时间存在明显的延迟。产生这种现象的原因可能是CYP3AP1*3与CYP3A5*3存在紧密连锁,可能增加CYP3A的表达和活性[16]。所以CYP3AP1基因多态性不能单独来解释他克莫司药动学个体间差异。

1.2多药耐药基因(multi drug resistance l, M DR1)药物转运体P-g p是M DR1编码的产物,相对分子质量约170ku,是一个膜蛋白,属AT P-结合家族,主要作用是能量依赖性地将作用底物由细胞膜内转运至细胞膜外,即跨膜渗透泵的作用。当P-gp活性增加时,底物将大量被转运至膜外,反之亦然。M DR1基因位于人类染色体7q21.1~21.12,基因全长约209kb,其多态性会影响P-gp的活性和功能。近来,MDR1基因外显子121236C>T(rs1128503)、212677G>T/A (rs2032582)和263435C>T(rs1045642)的SNPs被着重研究,发现其对他克莫司的效应有一定影响,但是研究结果不一致,存在矛盾。

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1.2.13435C>T基因多态性M DR1外显子26上发生了碱基的转变,由C转变为T,但没有氨基酸的改变,而是转变后的M DR1基因的产物P-gp在十二指肠的表达发生了变化,从而影响了P-gp的底物的肠道吸收。3435C>T基因多态性对他克莫司生物利用度的影响,在国内外均有被研究,但是研究结果不尽一致。此突变在中国肾移植患者中的发生频率为45.3%[17]。

Bonhomm e-Faivre L等[18]的研究结果显示肝移植后1~3d内,携带突变纯合子T T的受者C/D值显著高于野生型CC受者[(236?119) vs(104?74)ng#kg#m L-1#mg-1,P= 0.0167]。突变杂合子CT受者C/D值居中[(131?108)ng#kg#m L-1#mg-1]。移植后1个月和3个月他克莫司的C/D值在3种基因型间没有统计学差异(P>0.05)。Capron A等[19]研究发现3435C>T多态性会影响外周单核细胞(PBM C)内的他克莫司浓度,但其对他克莫司在全血浓度的影响可以忽略不计。但是侯明明等[17]应用分层分析的方法消除CYP3A4/5影响因素对研究结果混淆的情况下,发现MDR1C3435T基因多态性对他克莫司的C/D 值、疗效以及不良反应均无明显影响(P>0.05)。

1.2.22677G>T/A基因多态性M DR1外显子21上的错义突变G转变为T/A,造成基因产物的氨基酸发生变化,即丙氨酸(A la)转变为丝氨酸(Ser),使得P-gp的表达和功能发生改变,从而影响他克莫司的效应。国外一项研究对96例肾移植受者进行了分析,结果显示2677G>T/A多态性能够降低P-gp的活性,使外周单核细胞内他克莫司的浓度增加。但其对全血中他克莫司的浓度几乎没有影响[19]。但是Dan Li等[20]研究了中国70名肝移植受者和70名供者的基因型,结果显示受者和供者的2677G>T/A基因的多态性和他克莫司的C/D值没有显著的关系。此外, Yam auchi A等[21]的研究发现2677G>T/A基因的突变是他克莫司神经毒性的阳性预测因素。

1.2.3ABCB1单倍型MDR1基因的3种常见SN P1236C>T、3435C>T和2677G>T/A和他克莫司代谢之间的关系不能确定,研究结果存在矛盾。这可能是由于三者间存在连锁关系,对他克莫司药动学的影响比较复杂,单独一个突变的关系不能确定。且他克莫司是CYP3A酶和P-gp 的共同底物。胃肠道P-gp的活性能够调整CYP3A5酶对他克莫司的代谢,所以,评价P-gp 独立的功能应该选择不表达CYP3A5酶的患者,即携带CYP3A5*3/*3基因型的患者。因此Jian Wang等[22]对没有CYP3A5表达的91例肺移植患者的M DR1的3种SNP进行了单倍型分析,结果显示控制CYP3A5基因型时,M DR1单倍型对他克莫司分布的影响有显著性意义。10个单倍型中CGC、T TT和CGT分别占总单倍型的44.1%、40.7%和7.6%。移植后第一个月CGC-CGC患者他克莫司L/D(level/dose)值明显低于CGC-TT T和T TT-T T T单倍型的患者(平均L/ D= 1.45,3.10和3.97ng#mL-1#m g-1# d-1),且在移植后3个月和12个月也有相似的发现,因此CGC-CGC单倍型的移植患者需要更多剂量的他克莫司达到TT T-TT T患者同样的血药浓度。这一研究结果和Anglicheau D等[23]的报道结果一致。但是其它的研究并没有发现M DR1基因单倍型和他克莫司的剂量有关[24-25],可能是由于样本量少或者没有排除CYP3A5的影响。

1.3其他

1.3.1IL-10基因多态性细胞因子主要由活化免疫细胞产生,在移植后免疫应答发生中起主要的决定作用。T h2细胞因子IL-10是抗炎细胞因子,和移植后的异体移植耐受有关,能够降低促炎细胞因子的释放。据报道IL-10能够下调CYP3A活性。因此,器官移植患者个体间细胞因子产生的差异能够影响CYP3A依赖性药物分布的差异。有研究发现IL-101082A>G基因多态性能够改变受激淋巴细胞产生IL-10的能力(A A G基因的多态性和他克莫司的C/D值有显著关系(GG

2.4,161.7,160.3),而IL-10中间或高产量组的GA或GG型,同时表达CYP3A5(*1携带者)的受者的C/D值最低(96.

4、78.0和75.4,P<0.01)。因此IL-101082 GG/GA基因型且肝上携带CYP3A5*1的患者

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#Chin J Clin P har macol T her2011Jun;16(6)

可能需要更高剂量的他克莫司才能达到最优的免疫抑制效果,而IL-101082A A患者且移植肝携带CYP3A5*3/*3可能发生免疫抑制剂毒性反应。此研究结果和Warle M C等[27]的研究结果相似,IL-101082G等位基因(IL-10高产量)的肝移植患者发生ACR的频率高于IL-101082A等位基因的患者。

1.3.2孕烷X受体(PXR)受体基因多态性PXR主要表达于肝脏,少部分表达于结肠和小肠。PXR编码基因位于染色体13ql1~13,全长35kb,共包含9个外显子,其中2~9为基因的编码区。作为一种配体活化的转录调控因子,其调控的靶基因包括药物I相代谢酶如CYP3A4、CYP2C9、CYP2C19等,药物II相代谢如U GT s、GSTs,以及药物III相转运体如M DR1、MRP2、M RP3等。PXR基因突变会引起相应的靶基因表达的改变,从而对PXR的配基如他克莫司的代谢产生影响。据报道,PXR25385C>T的SNP 对他克莫司的表观清除率(Cl/F)有显著的影响[28]。另有研究显示PXR7635A>G基因多态性也会影响他克莫司的清除率,其中A等位基因携带者的清除率是(3.9?0.3)L/h,而GG基因型患者的清除率是(5.4?0.6)L/h[29]。表1总结了基因多态性对他克莫司效应的影响。

表1基因多态性对他克莫司效应的影响

基因型多态性对他克莫司效应的影响参考文献

CYP3A4392A>G 突变使得CY P3A4酶活性降低,从而引起他克莫司血药浓度的

升高

CYP3A56986A>G 突变纯合子不表达CY P3A5代谢酶,他克莫司血药浓度的升

高;C/D:AA