UGT1A1基因多態(tài)性研究進展

田玉廷綜述 史 健審校

UGT1A1基因是UGTs基因家族中的一員，位于染色體2q37上，UGT1A1基因的產物尿苷二磷酸葡糖醛酸轉移酶1A1的主要作用是使各種不同外源性藥物和內生底物葡萄糖醛酸化，增加底物的極性，使其更好地從體內被清除，如膽紅素、雌激素、伊立替康等。UGT1A1基因以插入、缺失、單核苷酸多態(tài)性等形式表現出了序列間很大的個體差異。目前研究最多的突變主要集中在UGT1A1基因啟動子區(qū)TATA序列及第1外顯子區(qū)突變。UGT1A1基因啟動子區(qū)存在大量TA堿基重復序列，最常見的為6個TA重復序列，即(TA6/TA6或*1/*1);UGT1A1*28為7個TA重復序列，包括純合突變型(TA7/TA7或*28/*28)和雜合突變型(TA6/TA7或*1/*28)。UGT1A1*6的多態(tài)性表現為211G＞A，形成3種基因型:G/G、A/G和A/A，且UGT1A1*6的多態(tài)性目前僅在亞洲人群中發(fā)現［1］。下面我將從UGT1A1基因與腫瘤發(fā)生發(fā)展、抗腫瘤藥物不良反應及與遺傳性非結合型高膽紅素血癥之間的關系等幾個方面進行探討。

1 UGT1A1基因與腫瘤發(fā)生發(fā)展關系

1.1 UGT1A1基因與乳腺癌

人們早已證明 BRCA1、BRCA2、HER-2、p53抑癌基因、CYP1A1及UGT1A1與乳腺癌有著密切的關系［2］。Leung等通過在乳腺癌細胞MCF-7細胞中分別表達野生型UGT1A1與CYP1A1來測定乳腺癌細胞的增殖速度，結果表達UGT1A1細胞腫瘤細胞增殖速度明顯減慢，從而證明高表達UGT1A1可以保護DNA免受異型物質的損傷［3］。美國一項關于UGT1A1*28與非洲裔黑人女性乳腺癌發(fā)病關系的臨床試驗對200名乳腺癌患者及正常人進行 UGT1A1基因檢測，最終結果證明UGT1A1基因啟動子區(qū)TATA序列TA7/TA8突變未絕經及ER陰性人群，患乳腺癌風險明顯增高［4］。一項來自中國乳腺癌患者UGT1A1*28多態(tài)性分析指出乳腺癌患者與對照組相比整體突變率無明顯差別，進一步進行亞組分析得出結論，年齡小于40歲含UGT1A1*28等位基因人群，患乳腺癌概率更高。提示UGT1A1*28可能是小于40歲中國女性患乳腺癌的危險因素［5］。但是目前國內外對不同地域及人種UGT1A1基因多態(tài)性與乳腺癌發(fā)病風險的關系的報道相對較少，因而UGT1A1基因多態(tài)性作為乳腺癌發(fā)病的危險因素還需要更多的臨床實驗的支持。

1.2 UGT1A1基因與前列腺癌

前列腺癌在歐美國家屬于常見的惡性腫瘤之一，近年來國內發(fā)病率也有上升趨勢。前列腺癌是1種內分泌相關性腫瘤，其具體發(fā)病機制尚不十分清楚，雌、雄激素及其受體對前列腺癌的發(fā)生與發(fā)展有著重要作用。單一的雄激素理論并不能解釋該病的發(fā)病機制，而雌激素在前列腺癌的發(fā)病機理方面的作用仍存在爭議［6］。雌激素除了通過與雌激素受體結合進而發(fā)揮其致癌作用外，其代謝產物也可促進腫瘤的發(fā)生發(fā)展。雌激素代謝產物兒茶酚雌激素被認為是高度致癌的，它們與雌激素受體結合，通過一系列的代謝過程，進而導致氧自由基的形成，造成DNA損傷。UGT1A1酶可以催化的鄰苯二酚雌激素糖脂化作用，從而促進其通過尿液及膽汁排泄。UGT1A1基因啟動子區(qū)TATA序列的多態(tài)性可降低鄰苯二酚雌激素的代謝，從而導致前列腺癌的發(fā)生。基于這個理論Karatzas等研究前列腺癌與UGT1A1*28關系，他們對129名前列腺癌患者及260名健康者的血液進行基因測序及分析，但最終表明UGT1A1基因啟動子TATA序列多態(tài)性與前列腺癌發(fā)生風險并沒有明確的聯系［7］。因此大規(guī)模的前瞻性研究需要進一步開展，以進一步明確UGT1A1基因多態(tài)性與前列腺癌的關系。

1.3 UGT1A1基因與結直腸癌

UGT1A1基因與結直腸癌的發(fā)病及治療之間的關系一直是人們研究的熱點。來自美國的一項研究表明UGT1A1參與高溫烹制肉類食品所產生的多環(huán)芳香烴等致癌物質的解毒作用，故UGT1A1基因多態(tài)性與結腸癌的發(fā)病密切相關［8］。Bajro等的一項在馬其頓人群中開展的臨床研究表明UGT1A1*28是結直腸發(fā)生的危險因素。這項研究提示含有基因UGT1A1*28患結直腸癌的可能性更大，但是UGT1A1*28是單獨還是與其他因素共同作用于結直腸癌的發(fā)生機制有待進一步研究［9］。我國臺灣學者對268名患者進行UGT1A1基因多態(tài)性檢測及分析，最終結果表明UGT1A1*6是結直腸癌的發(fā)病及轉移的危險因素［10］。

2 UGT1A1基因多態(tài)性與抗腫瘤藥物不良反應的關系

2.1 伊立替康作用機制

伊立替康自20世紀90年代，問世以來已廣泛應用于結腸癌、直腸癌、肺癌等實體瘤治療。大量臨床試驗證明，伊立替康可明顯提高患者的總生存期，但因其毒性較大(Ⅲ～Ⅳ度腹瀉和粒細胞缺乏)，應用受到一定限制。伊立替康的毒性與其主要的藥物代謝酶 UGT1A1有關，而其酶活性的高低又受UGT1A1基因多態(tài)性的影響。伊立替康是喜樹堿半人工合成物，主要代謝部位為肝臟。經靜脈注射后，在體內經羧酸酯酶(CE)轉化為7-乙基-10-羥基喜樹堿(SN-38)。后者為拓撲異構酶Ⅰ抑制劑，抑制DNA單鏈斷裂后的修復，干擾DNA復制和轉錄，發(fā)揮細胞毒效應。SN-38進而經尿苷磷酸葡萄糖醛酸轉移酶A1滅活為葡萄糖醛酸產物SN-38G后，通過膽汁排泄入腸，在腸道細菌β-葡萄糖醛酸酶(β-glucuronidase)的作用下轉換為SN-38而引發(fā)腸黏膜損傷及遲發(fā)性腹瀉。腸道內的UGT1A1酶又可再度催化SN-38為SN-38G解毒［11］。因此UGT1A1酶的表達及其活性，與伊立替康的不良反應均密切相關，在應用伊立替康之前對腫瘤患者進行UGT1A1基因多態(tài)性檢測有著十分重要的意義。美國FDA已于2005年批準UGT1A1*28用于預測伊立替康的不良反應［12］。

2.2 UGT1A1*28及UGT1A1*6與伊立替康導致化療相關性腹瀉及中性粒細胞減少發(fā)生的關系

近年來大量臨床試驗證明UGT1A1基因多態(tài)性與伊立替康導致的化療相關性腹瀉及中性粒細胞減少有著密切關系。早在1994年就有一項臨床試驗證明SN-38醛酸化率與腹瀉頻率呈負相關。國外試驗研究證明含有UGT1A1*28及UGT1A1*6的純合子或雜合子基因型個體，UGT1A1酶的濃度明顯低于野生型［13］。而UGT1A1酶是SN-38轉化為 SN-38G的關鍵酶，故含有UGT1A1*28及UGT1A1*6的患者應用伊立替康后，出現Ⅲ～Ⅳ度腹瀉和粒細胞缺乏的風險更大。在歐美學者的研究報道中UGT1A1*28與伊立替康導致中性粒細胞減少和延遲性腹瀉及化療客觀反應率直接相關;而在亞洲人群中GT1A1*28與腹瀉的關系更為密切，且UGT1A1*6主要與亞洲人群粒細胞減少及腹瀉的發(fā)生相關。國外一項前瞻性臨床研究證明UGT1A1*28純合子基因型結直腸癌患者接受含伊立替康方案化療后，發(fā)生Ⅲ～Ⅳ度腹瀉和粒細胞缺乏概率較野生型患者明顯增高［14］。國內學者胡哲益等對國內外已發(fā)表文獻進行META分析，以進一步明確不同劑量伊立替康導致腹瀉與UGT1A1*28基因多態(tài)性之間關系。該研究共納入20個臨床試驗共1 760名患者，通過系統(tǒng)的分析得出結論:基因型為UGT1A1*28/*28及UGT1A1*1/*28的患者較基因型UGT1A1*1/*1接受中等劑量及高等劑量伊立替康治療后，腹瀉發(fā)生概率明顯增高，而在低劑量組則無明顯差別［15］。來自日本學者的一項臨床研究證明含有UGT1A1*6雜合子及純合子的癌癥患者，在接受伊立替康治療后，較不含UGT1A1*6基因的患者Ⅲ～Ⅳ度中性粒細胞風險明顯增加。但是此實驗中發(fā)生腹瀉患者數目較少，故未能證明UGT1A1*6與腹瀉之間的關系［16］。同樣一項來自韓國關于107名非小細胞肺癌患者的研究表明，UGT1A1*6/*6基因型患者應用伊立替康治療后Ⅳ度中性粒細胞發(fā)生概率明顯增加，但與Ⅲ～Ⅳ腹瀉之間無明確關系。由于亞洲人群UGT1A1*28出現概率較少，故沒有足夠證據證明其與伊立替康毒性之間的關系［17］。中國最近發(fā)表的1篇由北京307醫(yī)院組織進行的一項臨床試驗結果表明，中國晚期結直腸癌患者UGT1A1*28發(fā)生概率明顯低于西方人群，存在UGT1A1*28及UGT1A1*6的患者應用含伊立替康方案化療后腹瀉及中性粒細胞減少概率高于基因型為正常野生型患者，但緩解率、腫瘤進展時間及總生存期無明顯差別［18］。

3 UGT1A1基因多態(tài)性與遺傳性非結合型高膽紅素血癥之間的關系

Gilbert綜合征(Gilbertsyndrome，GS)是Gilbert于1901 年首先報道的1種先天性血清膽紅素增高癥，其特征為血清總膽紅素輕度升高且以非結合膽紅素的升高為主。新生兒至青春期均可患病，以男性較為多見。臨床表現為長期、間歇性輕度黃疸，患者大多癥狀不明顯，可出現輕度乏力、納差及肝區(qū)不適等消化道癥狀。UGT1A1酶是肝臟中唯一具有膽紅素葡萄糖醛酸化反應活性的相關酶，UGT1A1基因具有多態(tài)性，其突變可引起Gilbert綜合征。人類不同種屬Gilbert綜合征的遺傳背景存在較大差異。國外一項關于白種人的試驗對45名Gilbert綜合征患者及161例健康人進行UGT1A1基因及膽紅素水平測定。結果顯示:總膽紅素水平主要由啟動子區(qū)TATA序列重復次數和基因-3279T＞G突變決定，這表明Gilbert綜合征與這兩種基因突變有關［19］。研究顯示日本 Gilbert綜合征患者基因突變的類型主要是編碼區(qū)錯義突變，如 G71R、P229Q、Y486D等，其中第1外顯子的G71R(即UGT1A1*28)錯義突變最為常見。有關中國人群Gilbert綜合征遺傳背景的研究較少。沈健等通過分析1例中國Gilbert綜合征患者及其家族成員的UGT1A1基因突變位點，最終得出結論:UGT1A1基因上游苯巴比妥反應增強元件(PBREM)發(fā)生T-3279G突變與啟動子區(qū)A(TA)7TAA共同作用是導致Gilbert綜合征家系發(fā)病的原因，其中A(TA)7TAA對膽紅素代謝的影響更為顯著，兩者高度連鎖［20］。因此關于國內Gilbert綜合征發(fā)病原因及具體基因突變類型還需要擴大樣本量進一步研究。

綜上所述，隨著人們對UGT1A1基因多態(tài)性研究的深入，其多態(tài)性檢測已經被廣泛地應用于臨床，指導著人們對腫瘤及代謝相關疾病的診斷及治療，并且已經帶來了相當臨床獲益。但是UGT1A1基因突變位點較多，目前人們并沒有完全闡明各種突變對人體所造成的功能性改變及其臨床意義。就已知突變基因進行的臨床試驗仍缺乏不同地域、不同種族人群大樣本對比分析，因此需要建立1個更加科學可靠的數據庫來更好地服務于臨床。

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