基因多態(tài)性與個體化給藥的討論

1、 P450P450的基因多態(tài)性與藥物代謝的基因多態(tài)性與藥物代謝 抗感染專業(yè)-趙劍鋒2013-09-04背景介紹 文獻(xiàn)來源 文獻(xiàn)分析與評論 結(jié)論與啟示 12341背景介紹 u什么是基因多態(tài)性？什么是基因多態(tài)性？u對于個體而言，基因多態(tài)性堿基順序終生不變，對于個體而言，基因多態(tài)性堿基順序終生不變，并按孟德爾規(guī)律世代相傳。并按孟德爾規(guī)律世代相傳。u所以基因多態(tài)性又稱為遺傳多態(tài)性。所以基因多態(tài)性又稱為遺傳多態(tài)性。u基因的多態(tài)性使同一疾病的不同個體，體內(nèi)生物基因的多態(tài)性使同一疾病的不同個體，體內(nèi)生物活性物質(zhì)的功能及效應(yīng)出現(xiàn)差異，即基因多態(tài)性活性物質(zhì)的功能及效應(yīng)出現(xiàn)差異，即基因多態(tài)性影響藥物代謝的過程及清

2、除率，導(dǎo)致治療反應(yīng)性影響藥物代謝的過程及清除率，導(dǎo)致治療反應(yīng)性上懸殊，從而影響治療效果。上懸殊，從而影響治療效果。u正如正如ScienceScience載文指出，藥物代謝酶、轉(zhuǎn)運載文指出，藥物代謝酶、轉(zhuǎn)運藥物的蛋白質(zhì)、受體和其它藥物靶體的遺傳多態(tài)藥物的蛋白質(zhì)、受體和其它藥物靶體的遺傳多態(tài)性與藥物效應(yīng)、毒性的個體差異密切相關(guān)。性與藥物效應(yīng)、毒性的個體差異密切相關(guān)。EvansWE, RellingMV. Pharmacogenomics: translating functional genomics into rational therapeutics J . Science, 1999, 28

3、6(5439) : 487-491.u從藥代學(xué)角度，影響藥物體內(nèi)效應(yīng)的重要因素是從藥代學(xué)角度，影響藥物體內(nèi)效應(yīng)的重要因素是肝的藥物代謝酶系統(tǒng)，而造成酶功能差異的基礎(chǔ)肝的藥物代謝酶系統(tǒng)，而造成酶功能差異的基礎(chǔ)則是基因突變后的多態(tài)性。則是基因突變后的多態(tài)性。u目前研究較多的有細(xì)胞色素目前研究較多的有細(xì)胞色素P450P450酶系、酶系、S-S-甲基轉(zhuǎn)甲基轉(zhuǎn)移酶和移酶和N-N-乙酰轉(zhuǎn)移酶等，這些藥物代謝酶的基因乙酰轉(zhuǎn)移酶等，這些藥物代謝酶的基因多態(tài)性具有重要的臨床意義。多態(tài)性具有重要的臨床意義。生物芯片生物芯片u酶系：在細(xì)胞內(nèi)的某一代謝過程中，由幾個或多酶系：在細(xì)胞內(nèi)的某一代謝過程中，由幾個或多個酶形

4、成的反應(yīng)鏈體系。個酶形成的反應(yīng)鏈體系。u細(xì)胞色素細(xì)胞色素P450P450酶系，作為功能單位，由多種組分酶系，作為功能單位，由多種組分組成，目前已知，細(xì)胞色素組成，目前已知，細(xì)胞色素P450P450酶系主要包括兩酶系主要包括兩種細(xì)胞色素（細(xì)胞色素種細(xì)胞色素（細(xì)胞色素P450P450和細(xì)胞色素和細(xì)胞色素b5b5）和兩）和兩種黃素蛋白（種黃素蛋白（NADPH-NADPH-細(xì)胞色素細(xì)胞色素P450P450還原酶和還原酶和NADH-NADH-細(xì)胞色素細(xì)胞色素b5b5還原酶）和磷脂等。還原酶）和磷脂等。u該系中主要組成部分為細(xì)胞色素該系中主要組成部分為細(xì)胞色素P45OP45O，其，其P450P450蛋蛋白

5、與白與COCO的結(jié)合在的結(jié)合在450nm450nm處有特征吸收峰，故將該處有特征吸收峰，故將該酶系命名為細(xì)胞色素酶系命名為細(xì)胞色素P45OP45O酶系。酶系。uNADPHNADPH：煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸。：煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸。uNADHNADH：煙酰胺腺嘌呤二核苷酸。：煙酰胺腺嘌呤二核苷酸。u細(xì)胞色素細(xì)胞色素P450P450（CYPCYP）的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)，它）的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)，它不是一種蛋白，而是分子質(zhì)量在不是一種蛋白，而是分子質(zhì)量在46-60kDa46-60kDa的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)類似而又不盡相同，性質(zhì)類似而又有差異的一族類似而又不盡相同，性質(zhì)類似而又有差異的一族蛋白質(zhì)。蛋白質(zhì)。u

6、CYPCYP存在廣泛的基因多態(tài)性和表型多態(tài)性，使其存在廣泛的基因多態(tài)性和表型多態(tài)性，使其對于各種化合物的代謝存在統(tǒng)計學(xué)個體差異。對于各種化合物的代謝存在統(tǒng)計學(xué)個體差異。主要分布在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)主要分布在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和線粒體內(nèi)膜上和線粒體內(nèi)膜上2文獻(xiàn)來源 1. EvansWE, RellingMV. Pharmacogenomics: translating functional genomics into rational therapeutics J . Science, 1999, 286(5439) : 487-491.2. Wrighton SA , vardonbradon M, RingBJ.

7、The human drug metabolizing cytochromes P450J.J Pharm Biopharm,1996,24(5):461-473.3. 華梓婷華梓婷, ,郭養(yǎng)浩郭養(yǎng)浩, ,孟春等孟春等. .細(xì)胞色素細(xì)胞色素P450P450的基因多態(tài)性與藥物代謝的基因多態(tài)性與藥物代謝J.J.中國新藥雜中國新藥雜志志,2007,16(7):510-515.,2007,16(7):510-515.4.4.李納李納, ,施孝金施孝金. .細(xì)胞色素細(xì)胞色素P450P450酶基因多態(tài)性的研究進展及臨床意義酶基因多態(tài)性的研究進展及臨床意義J.J.中國臨床藥中國臨床藥理學(xué)與治療學(xué)理學(xué)與治療學(xué)

8、,2009,14(10):1193-1200.,2009,14(10):1193-1200.5.5.鄭露鄭露, ,邵建國邵建國.CYP2C19.CYP2C19的基因多態(tài)性與臨床的基因多態(tài)性與臨床J.J.第二軍醫(yī)大學(xué)學(xué)報第二軍醫(yī)大學(xué)學(xué)報,2007,28(11):,2007,28(11):1262-1265.1262-1265.6.6.曾曉暉曾曉暉, ,石磊石磊, ,關(guān)慧等關(guān)慧等. .中國中國CYP2C19CYP2C19強代謝者和弱代謝者的蘭索拉唑及其代謝產(chǎn)物強代謝者和弱代謝者的蘭索拉唑及其代謝產(chǎn)物的藥代動力學(xué)的藥代動力學(xué)J.J.中國臨床藥理學(xué)雜志中國臨床藥理學(xué)雜志,2013,29(162):26

9、9-272.,2013,29(162):269-272. 7. Niemi M, Cascorbi I, Timm R, et al. Glyburide and glimepiride pharmacokinetics in subjects with different CYP2C9 genotypesJ. Clin Pharmacol Ther, 2002, 72(3): 326-332.8.韓璐韓璐, ,劉潔劉潔.CYP2D6.CYP2D6基因多態(tài)性及對藥物代謝的影響基因多態(tài)性及對藥物代謝的影響JJ中國臨床藥理學(xué)與治療學(xué)中國臨床藥理學(xué)與治療學(xué), , 2011,16(1):105-110

10、.2011,16(1):105-110.9.洪飚洪飚, ,李嵐李嵐, ,咸云淑咸云淑.CYP2D6.CYP2D6* *1010基因多態(tài)性對托烷司瓊術(shù)后止吐效果的影響基因多態(tài)性對托烷司瓊術(shù)后止吐效果的影響JJ廣東廣東醫(yī)學(xué)醫(yī)學(xué),2012,33(16):2413-2415.,2012,33(16):2413-2415.10.張璇張璇, ,張瑜張瑜, ,楊葉雅楊葉雅, ,等等. . CYP3A4CYP3A4基因多態(tài)性對阿立哌唑血藥濃度及精神分裂癥臨基因多態(tài)性對阿立哌唑血藥濃度及精神分裂癥臨床療效的影響床療效的影響JJ中國新藥與臨床雜志中國新藥與臨床雜志,2013,32(3):191-194.,2013

11、,32(3):191-194.3文獻(xiàn)分析與評論uCYPCYP在人體內(nèi)主要存在于在人體內(nèi)主要存在于肝臟和小腸中，已發(fā)現(xiàn)的肝臟和小腸中，已發(fā)現(xiàn)的CYPCYP近千種，在人類有功近千種，在人類有功能意義的就有約能意義的就有約5050種。種。u根據(jù)氨基酸序列同一性，根據(jù)氨基酸序列同一性，CYPCYP分為分為1717個家族和許多個家族和許多亞家族。亞家族。u其中，其中，CYP1CYP1，CYP2 CYP2 和和 CYP3 CYP3 家族中各有家族中各有8 81010個個同工酶，介導(dǎo)人體內(nèi)絕大同工酶，介導(dǎo)人體內(nèi)絕大多數(shù)藥物的代謝。多數(shù)藥物的代謝。CYPCYP與藥物代謝與藥物代謝 Wrighton SA ,

12、vardonbradon M, RingBJ. The human drug metabolizing cytochromes P450J.J Pharm Biopharm,1996,24(5):461-473.u目前已經(jīng)證實目前已經(jīng)證實 CYP1A1CYP1A1，CYP1A2CYP1A2，CYP1B1CYP1B1，CYP2A6CYP2A6，CYP2C9CYP2C9，CYP2C19CYP2C19，CYP2D6CYP2D6，CYP2E1CYP2E1，CYP3A4CYP3A4，CYCYP3A5P3A5等基因存在多態(tài)形態(tài)。等基因存在多態(tài)形態(tài)。u藥物遺傳多態(tài)性將人群按酶活性強弱（表型）分藥物遺傳多態(tài)性

13、將人群按酶活性強弱（表型）分類：類： CYPCYP的基因多態(tài)性的基因多態(tài)性 快代謝型快代謝型(EM)(EM)慢慢代謝型代謝型 (PM) (PM) 超強超強代謝型代謝型 (UM)(UM)李納, 施孝金. 細(xì)胞色素 P450 酶基因多態(tài)性的研究進展及臨床意義J. 中國臨床藥理學(xué)與治療學(xué), 2009, 14(10): 1193-1200.uCYP2C19CYP2C19酶對藥物代謝的催化作用多呈二態(tài)分布酶對藥物代謝的催化作用多呈二態(tài)分布 , ,即快代謝者與慢代謝者的藥物代謝存在較大差異。即快代謝者與慢代謝者的藥物代謝存在較大差異。uCYP2C19CYP2C19* *2 2，CYP2C19CYP2C19

14、* *3 3是酶活性缺失的是酶活性缺失的PMPM代謝者代謝者的最主要的兩個突變體，的最主要的兩個突變體，99%99%的亞的亞洲人弱代謝者和洲人弱代謝者和85%的白種人弱代謝者都表現(xiàn)為的白種人弱代謝者都表現(xiàn)為2、3的突變。的突變。uCYP2C19CYP2C19可以代謝質(zhì)子泵抑制劑包括奧美拉唑等可以代謝質(zhì)子泵抑制劑包括奧美拉唑等，以及地西泮、氯胍、環(huán)己烯巴比妥、甲基苯巴，以及地西泮、氯胍、環(huán)己烯巴比妥、甲基苯巴比妥、阿米替林、丙米嗪、氯丙米嗪等比妥、阿米替林、丙米嗪、氯丙米嗪等,CYP2C19,CYP2C19的基因多態(tài)性將影響這些藥物的代謝，形成個體的基因多態(tài)性將影響這些藥物的代謝，形成個體間的代

15、謝差異。間的代謝差異。S-S-美芬妥英是美芬妥英是CYP2C19CYP2C19經(jīng)典的探經(jīng)典的探針?biāo)幬铩ａ標(biāo)幬?。CYP2C19CYP2C19 鄭露,邵建國.CYP2C19的基因多態(tài)性與臨床J.第二軍醫(yī)大學(xué)學(xué)報,2007,28(11):1262-1265.CYP2C19CYP2C19強代謝者和弱代謝者的蘭索強代謝者和弱代謝者的蘭索拉唑及拉唑及其代謝產(chǎn)物的藥代動力學(xué)其代謝產(chǎn)物的藥代動力學(xué)u實驗對象：實驗對象：2424例健康受試者，其中例健康受試者，其中1212名名EMsEMs，1212名名PMsPMs，男女各半。，男女各半。u試驗方法：試驗方法：2424例受試者空腹口服蘭索拉唑例受試者空腹口服蘭索拉

16、唑30mg30mg，用用LCLCMS/MSMS/MS法測定法測定14h14h內(nèi)的蘭索拉唑及其主要代內(nèi)的蘭索拉唑及其主要代謝產(chǎn)物的血藥濃度，計算藥代動力學(xué)參數(shù)。謝產(chǎn)物的血藥濃度，計算藥代動力學(xué)參數(shù)。u結(jié)果：結(jié)果：蘭索拉唑 5-羥基蘭索拉唑 曾曉暉,石磊,關(guān)慧等.中國CYP2C19強代謝者和弱代謝者的蘭索拉唑及其代謝產(chǎn)物的藥代動力學(xué)J.中國臨床藥理學(xué)雜志,2013,29(162):269-272.uCYP2C9CYP2C9在人肝臟微粒體中含量豐富，約占在人肝臟微粒體中含量豐富，約占P450P450代代謝藥物的謝藥物的10%10%。有多種突變等位基因，構(gòu)成了藥物。有多種突變等位基因，構(gòu)成了藥物代謝個

17、體差異的基礎(chǔ)。代謝個體差異的基礎(chǔ)。u其中其中CYP2C9CYP2C9* *2 2、CYP2C9CYP2C9* *3 3是最為重要的突變型是最為重要的突變型。CYP2C9CYP2C9* *2 2在白種人常見，在白種人常見，CYP2C9CYP2C9* *3 3是亞洲人群最是亞洲人群最為常見的為常見的CYP2C9CYP2C9突變型等位基因形式。突變型等位基因形式。u主要經(jīng)主要經(jīng)CYP2C9CYP2C9代謝的藥物有代謝的藥物有: :抗癲癇藥物苯妥英抗癲癇藥物苯妥英和卡馬西平、降血糖藥物甲苯磺丁脲、格列吡嗪、和卡馬西平、降血糖藥物甲苯磺丁脲、格列吡嗪、格列本脲格列本脲, ,非甾體類有布洛芬、雙氯芬酸和萘

18、普非甾體類有布洛芬、雙氯芬酸和萘普生生 , ,還有華法林、阿米替林、氟西汀、磺胺甲基還有華法林、阿米替林、氟西汀、磺胺甲基異惡唑、胺甲基異惡唑、睪酮和洛沙坦等其他藥異惡唑、胺甲基異惡唑、睪酮和洛沙坦等其他藥物。甲苯磺丁脲是最常用的物。甲苯磺丁脲是最常用的CYP2C9CYP2C9探針?biāo)幬铩Ｌ结標(biāo)幬?。CYP2C9CYP2C9 李納, 施孝金. 細(xì)胞色素 P450 酶基因多態(tài)性的研究進展及臨床意義J中國臨床藥理學(xué)與治療學(xué), 2009, 14(10): 1193-1200.u根據(jù)根據(jù)NiemiNiemi等的研究表明，與正常等的研究表明，與正常CYP2C9CYP2C9相比，相比，C CYP2C9YP2C

19、9* *2 2對格列本脲的口服清除率降低了對格列本脲的口服清除率降低了90%90%。uCYP2C9CYP2C9* *3 3對格列本脲的口服清除率降低了對格列本脲的口服清除率降低了50%50%。u由此可見，由此可見，CYP2C9CYP2C9* *2 2突變基因只少量的降低突變基因只少量的降低CYP2CYP2C9C9對格列本脲的代謝活性，而對格列本脲的代謝活性，而CYP2C9CYP2C9* *3 3突變基因突變基因?qū)Ω窳斜倦宓拇x活性顯著降低。對格列本脲的代謝活性顯著降低。u從而得出結(jié)論，從而得出結(jié)論，CYP2C9CYP2C9* *3 3突變基因能夠顯著降低突變基因能夠顯著降低CYP2C9CYP2

20、C9對磺脲類降糖藥的代謝作用，因此糖尿病對磺脲類降糖藥的代謝作用，因此糖尿病患者在使用主要經(jīng)過患者在使用主要經(jīng)過CYP2C9CYP2C9代謝的磺脲類降糖藥代謝的磺脲類降糖藥時，時，CYP2C9CYP2C9* *3 3基因突變型個體應(yīng)適當(dāng)調(diào)整給藥劑基因突變型個體應(yīng)適當(dāng)調(diào)整給藥劑量，以減少不良反應(yīng)的發(fā)生。量，以減少不良反應(yīng)的發(fā)生。CYP2C9CYP2C9基因多態(tài)性對磺脲類降糖藥代謝的影基因多態(tài)性對磺脲類降糖藥代謝的影響響Niemi M, Cascorbi I, Timm R, et al. Glyburide and glimepiride pharmacokinetics in subjects

21、 with different CYP2C9 genotypesJ. Clin Pharmacol Ther, 2002, 72(3): 326-332.u它在肝臟中的含量大約只占肝臟總量的它在肝臟中的含量大約只占肝臟總量的2-5%2-5%，但在臨床上，但在臨床上卻參與了大約卻參與了大約30%30%常用藥物的代謝活動。常用藥物的代謝活動。uCYP2D6CYP2D6是是P450P450家族中唯一不能被誘導(dǎo)的酶家族中唯一不能被誘導(dǎo)的酶, ,這種酶具有廣這種酶具有廣泛的多態(tài)性。泛的多態(tài)性。u高加索慢代謝者主要由高加索慢代謝者主要由CYP2D6CYP2D6* *3 3和和CYP2D6CYP2D6* *

22、4 4突變引起，東突變引起，東方人中慢代謝者主要由方人中慢代謝者主要由CYP2D6CYP2D6* *1010等位基因發(fā)生頻率在東等位基因發(fā)生頻率在東方人中為方人中為50%50%。uCYP2D6CYP2D6可催化異喹胍、阿米替林、去甲替林、氯丙米嗪、可催化異喹胍、阿米替林、去甲替林、氯丙米嗪、氟哌啶醇、苯乙雙胍、可待因、丙米嗪、托烷司瓊、美西氟哌啶醇、苯乙雙胍、可待因、丙米嗪、托烷司瓊、美西律等律等 50 50 余種藥物代謝余種藥物代謝 , ,包含了腎上腺素包含了腎上腺素受體阻斷劑、受體阻斷劑、抗心律失常藥、抗抑郁藥以及抗精神病藥等。它的探針底抗心律失常藥、抗抑郁藥以及抗精神病藥等。它的探針底物

23、主要有異喹胍、可待因、右美沙芬。物主要有異喹胍、可待因、右美沙芬。CYP2D6 CYP2D6 韓璐 ,劉潔. CYP2D6 基因多態(tài)性及對藥物代謝的影響J中國臨床藥理學(xué)與治療學(xué), 2011, 16(1): 105-110.u實驗對象：行腹腔鏡膽囊切除術(shù)女性患者實驗對象：行腹腔鏡膽囊切除術(shù)女性患者6060例。例。運用等位基因特異擴增法進行基因分型，篩選出運用等位基因特異擴增法進行基因分型，篩選出野生純合子野生純合子1111例，雜合子例，雜合子2525例，突變型純合子例，突變型純合子2424例。例。u試驗方法：試驗方法：手術(shù)結(jié)束前手術(shù)結(jié)束前30min30min靜脈給予托烷司瓊靜脈給予托烷司瓊5mg

24、5mg，記錄術(shù)后發(fā)生惡心嘔吐的情況并對其進行嘔記錄術(shù)后發(fā)生惡心嘔吐的情況并對其進行嘔吐分級。吐分級。u結(jié)果：結(jié)果：CYP2D6CYP2D6* *1010基因多態(tài)性對托烷司瓊術(shù)后止吐基因多態(tài)性對托烷司瓊術(shù)后止吐效果的影響效果的影響m/mm/m患者患者PONVPONV發(fā)生率發(fā)生率均明顯低于其他兩類均明顯低于其他兩類患者患者(P(P0.05)0.05)洪飚,李嵐,咸云淑. CYP2D6* 10 基因多態(tài)性對托烷司瓊術(shù)后止吐效果的影響J廣東醫(yī)學(xué), 2012, 33(16): 2413-2415.uCYP3A4CYP3A4是肝臟和胃腸道中主要的是肝臟和胃腸道中主要的P450P450代謝酶，是人代謝酶，是

25、人類肝臟中含量最為豐富的類肝臟中含量最為豐富的P450P450形式幾乎代謝了目前形式幾乎代謝了目前50%50%的臨床用藥。其肝臟表達(dá)水平有顯著的個體差的臨床用藥。其肝臟表達(dá)水平有顯著的個體差異，相差可達(dá)異，相差可達(dá)2020倍。倍。u其中其中CYP3A4CYP3A4* *4 4，* *5 5，* *6 6，* *1818，* *1919在中國人中在中國人中的發(fā)的發(fā)生頻率分別為生頻率分別為1.5%1.5%，0.98%0.98%，0.5%0.5%，2%2%，2 2% %。uCYP3A4CYP3A4代謝許多臨床藥物、內(nèi)源性化合物和環(huán)境污代謝許多臨床藥物、內(nèi)源性化合物和環(huán)境污染物，大約有染物，大約有38

26、38個類別共個類別共150150多種藥物是它的底物，多種藥物是它的底物，包括多種抗生素、抗真菌藥、抗、抗精神病藥、抗包括多種抗生素、抗真菌藥、抗、抗精神病藥、抗心律失常藥和抗動脈粥樣硬化藥等。病毒藥心律失常藥和抗動脈粥樣硬化藥等。病毒藥CYP3A4CYP3A4基因的多態(tài)性導(dǎo)致其代謝表型的差異基因的多態(tài)性導(dǎo)致其代謝表型的差異 , ,也是造成藥也是造成藥物間相互作用的重要原因。物間相互作用的重要原因。CYP3A4 CYP3A4 李納, 施孝金. 細(xì)胞色素 P450 酶基因多態(tài)性的研究進展及臨床意義J中國臨床藥理學(xué)與治療學(xué), 2009, 14(10): 1193-1200.u實驗對象：實驗對象：符合診斷標(biāo)準(zhǔn)的符合診斷標(biāo)準(zhǔn)的8 84 4例精神分裂癥患者，例精神分裂癥患者，應(yīng)用應(yīng)用聚合酶鏈反應(yīng)聚合酶鏈反應(yīng)- -限制性片斷長度多態(tài)性方法限制性片斷長度多態(tài)性方法，篩出篩出CY