安慧茹 吳雪瓊 王仲元
結(jié)核病是一種全球性的公共健康問題,異煙肼(H)、利福平(R)、吡嗪酰胺(Z)是治療結(jié)核病的主要藥物。然而,它們均具有肝毒性,且三者聯(lián)用可以導(dǎo)致肝損傷的可能性增加[1]。而藥物性肝損傷的發(fā)生常常使患者被迫中斷甚至終止治療,導(dǎo)致治療效果差、結(jié)核病復(fù)發(fā)和產(chǎn)生耐藥,給結(jié)核病的控制帶來不利影響。了解這些藥物引發(fā)肝損傷的危險(xiǎn)因素和機(jī)制,對(duì)降低抗結(jié)核藥物性肝損傷的發(fā)生率和控制結(jié)核病疫情都非常必要。藥物性肝損傷應(yīng)與該藥在肝中代謝毒物產(chǎn)生及排除有關(guān),因此,藥物代謝酶的多態(tài)性應(yīng)與抗結(jié)核藥物的肝損傷密切相關(guān)。
N-乙?;D(zhuǎn)移酶2(N-acetyltransferase 2,NAT2)在肝臟中參與包括H、R在內(nèi)的一線抗結(jié)核藥物的代謝。NAT2的編碼基因位于第8對(duì)常染色體的短臂2區(qū)2帶,該基因多態(tài)性與NAT2酶活性密切相關(guān)。H通過NAT2的乙?;饔蒙梢阴.悷熾?后者水解為異煙酸和乙酰肼,乙酰肼一部分進(jìn)一步水解為肼,一部分在NAT2酶的作用下生成無(wú)毒物質(zhì)排出體外。肼及乙酰肼已被認(rèn)定是肝毒性物質(zhì),可以導(dǎo)致藥物性肝損傷的發(fā)生[2-3]。因此,NAT2活性可能影響乙酰肼乙?;蔁o(wú)毒物質(zhì)的比例。R具有誘導(dǎo)肝臟多種代謝酶的作用[4],其不僅在肝中去乙?;癁楫悷熾乱阴;峁┮阴;?,且可誘導(dǎo)肝藥酶活性,加速乙酰異煙肼代謝為乙酰肼,從而增加異煙肼的肝毒性。這些過程均與NAT2酶活性相關(guān)。
谷胱甘肽S-轉(zhuǎn)移酶(GST)是1種多功能的參與體內(nèi)生物轉(zhuǎn)化的Ⅱ相解毒代謝酶,在很多外源性化合物和藥物的解毒代謝中起重要作用。編碼GST的人類GST基因是1個(gè)超基因家族,已分離出Alpha(A,GSTA)、Mu(M,GSTM)、Theta(T,GSTT)和pi(P,GSTP)4個(gè)亞家族。人類GST基因決定谷胱甘肽S-轉(zhuǎn)移酶活性,能催化還原型的谷胱苷肽(GSH)的巰基(-SH)結(jié)合到疏水的化合物上,使親電子的化合物變成親水的物質(zhì),易于從膽汁或尿液中排泄,通過這種方式將體內(nèi)各種致癌物和斷裂劑產(chǎn)生的親電子試劑、有潛在毒性的物質(zhì)及親脂性化合物降解排出,因此GST在機(jī)體代謝有毒化合物、保護(hù)細(xì)胞免受急性毒性化學(xué)物質(zhì)攻擊和抑制細(xì)胞癌變中起著重要的作用[5]。Strange等[6]研究報(bào)道GSTM1、GSTT1基因缺失可導(dǎo)致酶活性喪失。Watanabe等[7]研究發(fā)現(xiàn)GSTM1、GSTT1聯(lián)合缺失可導(dǎo)致曲格列酮的肝毒性明顯增加。以上研究表明,NAT2、GSTM1的基因多態(tài)性的研究,對(duì)于闡明抗結(jié)核藥物性肝損傷的分子機(jī)制具有一定的意義。
本研究擬通過聚合酶鏈反應(yīng)-直接測(cè)序(PCR-DS)及多重PCR的方法研究中國(guó)人群NAT2、GSTM1、GSTT1基因多態(tài)性與抗結(jié)核藥物誘導(dǎo)肝損傷關(guān)系的相關(guān)性,以進(jìn)一步闡明抗結(jié)核藥物肝損傷的分子機(jī)制。
一、患者來源
1.患者的選擇標(biāo)準(zhǔn):所有進(jìn)入本研究的患者應(yīng)滿足以下條件:(1)均接受一線抗結(jié)核藥物H、R、Z、乙胺丁醇(E)的治療,方案如下: 2HRZE/4HR,藥物劑量按照體質(zhì)量(kg)計(jì)算,如有藥物性肝損傷的發(fā)生,方案根據(jù)情況隨時(shí)調(diào)整,同時(shí)該例患者歸為肝損傷組。(2)無(wú)營(yíng)養(yǎng)不良、HIV感染、嗜酒、乙型或丙型等病毒性肝炎、肝病、嚴(yán)重結(jié)核病、心功能不全、合并其他藥物的使用等可以導(dǎo)致肝功能損害的因素的存在。(3)治療前肝功能正常,治療過程中即治療6個(gè)月內(nèi)能密切監(jiān)測(cè)肝功能的變化。(4)肝功能損害符合藥物性肝損傷診斷標(biāo)準(zhǔn)[8],即血清丙氨酸轉(zhuǎn)氨酶(ALT)或天冬氨酸轉(zhuǎn)氨酶(AST)高于正常水平的2倍以上,和(或)堿性磷酸酶(ALP)高于正常1.5倍以上;和(或)膽紅素升高伴有惡心、嘔吐等消化道癥狀者。符合藥物性肝損傷的診斷標(biāo)準(zhǔn),同時(shí)除外使用其他藥物和疾病引起肝功能異常的情況,因此,只要以上條件滿足即可診斷為抗結(jié)核藥物性肝損傷。
2.患者分組:經(jīng)解放軍第三〇九醫(yī)院倫理委員會(huì)審核通過,研究對(duì)象知情,并簽署知情同意書,采用病例-對(duì)照研究方法,選擇2008—2009年度滿足上述條件的我院初治住院結(jié)核病患者208例,選取本科明確抗結(jié)核藥物性肝損傷發(fā)生的所有患者為肝損傷組(共101例),選取無(wú)抗結(jié)核藥物性肝損傷發(fā)生的患者為對(duì)照組(共107例),所有患者治療的前2個(gè)月每周檢測(cè)患者ALT、AST、直接膽紅素(DBIL)、總膽紅素(TBIL),之后每月檢測(cè)1次,當(dāng)有惡心、嘔吐、厭食等消化道癥狀時(shí)隨時(shí)檢測(cè)患者肝功能指標(biāo)。ALT,AST檢測(cè)采用IFCC(International Federation of Clinical Chemistry)速率法,單位IU/L,DBIL,TBIL檢測(cè)采用釩酸氧化法,單位μmol/L。
肝損傷組,男56例,女45例;對(duì)照組,男75例,女32例。肝損傷組,年齡15~64歲,平均年齡(36.00±15.72)歲;對(duì)照組,年齡18~61歲,平均年齡(33.36±16.71)歲,兩者比較差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(t=1.172,P>0.05)。用藥前肝損傷組患者血清ALT(21.47±14.29)IU/L、AST(21.56±10.93)IU/L、DBIL(4.31±1.99)μmol/L、TBIL(11.65±4.71)μmol/L;對(duì)照組ALT(23.95±12.91)IU/L、AST(19.72±9.81)IU/L、DBIL(3.87±2.33)μmol/L、TBIL(11.84±4.83)μmol/L,兩組比較t值分別為1.314、1.278、1.475、0.281,P值均>0.05,差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。用藥后,肝損傷組ALT(292.85±141.43)IU/L、AST(219.82±162.13)IU/L、DBIL(16.95±29.41)μmol/L、TBIL(26.82±26.19)μmol/L;對(duì)照組ALT(32.26±18.17)IU/L、AST(24.09±15.39)IU/L、DBIL(4.48±2.55)μmol/L、TBIL(11.88±4.96)μmol/L,兩組比較t值分別為4.835、7.492、4.250、5.637,P值均<0.001,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。
二、操作方法和步驟
1.基因組DNA的提?。翰杉鲜鰞山M患者晨起空腹靜脈血2 ml于含有檸檬酸抗凝劑的試管中,置于-40 ℃儲(chǔ)存?zhèn)溆?。常溫溶解凍存血液,使用全血基因組DNA提取試劑盒(北京天根生化科技有限公司,DP304試劑盒),按照說明書提取1 ml靜脈血中的基因組DNA,溶解于0.1×TE緩沖液,置于-20 ℃儲(chǔ)存?zhèn)溆谩?/p>
2.NAT2基因檢測(cè):(1) 引物的設(shè)計(jì)與合成:從www.ncbi.nlm.nih.gov數(shù)據(jù)庫(kù)中獲得NAT2基因序列,利用Oligo 6.0軟件設(shè)計(jì)上游引物5′-TGAA AGAATTGGCTATAAGA-3′;下游引物5′-CAA AATAACGTGAGGGTAGAG-3′,上海生工生物技術(shù)有限公司合成,該對(duì)引物可擴(kuò)增NAT2基因編碼區(qū)及其下游基因共951 bp片段。(2) PCR擴(kuò)增:在50 μl 反應(yīng)體系中,4 種dNTP的終濃度為0.2 mmol/L,引物的終濃度各為0.3 mmol/L,DNA 模板10~100 ng,Taq DNA聚合酶1 U。擴(kuò)增參數(shù)為94 ℃變性1 min, 52 ℃退火1 min,72 ℃延伸1 min,35個(gè)循環(huán)后72 ℃延伸7 min。用2%瓊脂糖凝膠電泳檢測(cè)擴(kuò)增產(chǎn)物。
3.NAT2基因測(cè)序與基因型分析:上述擴(kuò)增產(chǎn)物50 μl送上海生工生物技術(shù)有限公司測(cè)序。利用http://blast.ncbi.nlm.nih.gov/Blast.cgi進(jìn)行測(cè)序結(jié)果的序列比對(duì),并根據(jù)http://nat.mbg.duth.gr/Human%20NAT2%20alleles_2013.htm提供的信息及參照Huang等[2]、Cho等[9]進(jìn)行測(cè)序結(jié)果的NAT2基因型分析。
4.GSTM1、GSTT1基因檢測(cè)及基因型分析:(1)GSTM1、GSTT1引物來源:參照文獻(xiàn)[10]的報(bào)道,GSTM1上游引物:5′-GAACTCCCTGAAAA GCTAAAGC-3′,GSTM1下游引物:5′-CTTGGGCTCAAATATACGGTGG-3′,該對(duì)引物擴(kuò)增產(chǎn)生219 bp片段。GSTT1上游引物:5′-TTCCTTACTGGTCCTCACATCTC-3′,GSTT1下游引物:5′-TCACCGGATCATGGCCAGCA-3′,擴(kuò)增產(chǎn)物459 bp。β-球蛋白上游引物:5′-CAACTTCATCCACGTTCACC-3′,β-球蛋白下游引物:5′-GAAGA GCCAAGGACAGGTAC-3′,擴(kuò)增產(chǎn)物268 bp。(2)PCR擴(kuò)增:在50 μl 反應(yīng)體系中,4 種dNTP的終濃度為0.2 mmol/L,引物的終濃度各為0. 3 mmol/L,DNA 模板10~100 ng,Taq DNA聚合酶1 U。擴(kuò)增參數(shù)為94 ℃變性40 s, 52 ℃退火1 s,72 ℃延伸1 min,35個(gè)循環(huán)后72 ℃延伸7 min。用2%瓊脂糖凝膠電泳檢測(cè)擴(kuò)增產(chǎn)物。(3)GSTM1、GSTT1基因擴(kuò)增產(chǎn)物分析:用2%瓊脂糖凝膠電泳檢測(cè)擴(kuò)增產(chǎn)物。以β-球蛋白上下游引物擴(kuò)增陽(yáng)性為參照,若產(chǎn)生219 bp片斷說明GSTM1為非缺失基因型,否則為缺失基因型;若產(chǎn)生459 bp片斷說明GSTT1為非缺失基因型,否則為GSTT1缺失基因型。
三、統(tǒng)計(jì)學(xué)分析
一、NAT2基因多態(tài)性
本研究共發(fā)現(xiàn)8個(gè)基因多態(tài)性位點(diǎn),包括基因編碼區(qū)190 C→T,282 C→T,341 T→C,481 C→T,499 G→A,590 G→A,803 A→G,857 G→A,除282多態(tài)性位點(diǎn)不導(dǎo)致氨基酸改變外,其余均引起氨基酸替換。各個(gè)位點(diǎn)堿基分布均符合Hardy-Weinberg遺傳平衡,表明樣本來自遺傳平衡群體,有較好的代表性。
二、NAT2乙?;蛐团c抗結(jié)核藥物性肝損傷的關(guān)系
依據(jù)藥代動(dòng)力學(xué)乙?;俾实牟煌蓪⑷巳篘AT2基因分為快乙酰化基因型、中乙酰化基因型和慢乙酰化基因型。本研究根據(jù)http://nat.mbg.duth.gr/Human%20NAT2%20alleles_2013.htm提供的信息(部分信息見表1)對(duì)NAT2基因測(cè)序結(jié)果進(jìn)行基因型分析,發(fā)現(xiàn)肝損傷組101例患者中,61例(60.4%)為NAT2快、中乙酰化基因型,40例(39.6%)為NAT2慢乙?;蛐?;對(duì)照組107例患者中,94例(87.9%)為NAT2快、中乙?;蛐?,13例(12.1%)為NAT2慢乙?;蛐?,兩者比較,基因型分布差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(χ2=20.62,P<0.05)。尤其NAT2*5B/7B、NAT2*6A/7B、NAT2*6A/6A慢乙酰化基因型在兩組中分布差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(χ2值分別為4.32、14.90、6.40,P值均<0.05)。NAT2*5B/7B基因型患者4例均發(fā)生了抗結(jié)核藥物肝損傷。NAT2*6A/7B、NAT2*6A/6A基因型患者發(fā)生抗結(jié)核藥物肝損傷OR值分別達(dá)到8.40(95%CI=2.85~24.73)、4.67(95%CI=1.42~15.44)(表2)。
表1 NAT2基因型與堿基改變及氨基酸變化之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系
表2 各乙?;蛐头植己桶l(fā)生抗結(jié)核藥物性肝損傷的關(guān)系
三、GSTM1、GSTT1基因多態(tài)性
GSTM1缺失基因型占57.7%(120/208),GSTT1缺失基因型占46.6%(97/208)。部分PCR產(chǎn)物2%瓊脂糖電泳圖譜見圖1。
M:DNA相對(duì)分子質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(1100,1000,900,800,700,600,500, 400,300,200,100 bp);陰:陰性對(duì)照,樣本編號(hào)1~23為部分患者DNA的擴(kuò)增產(chǎn)物
四、GSTM1及GSTT1基因型與抗結(jié)核藥物性肝損傷關(guān)系
肝損傷組GSTM1缺失基因型占63.4%(64/101),GSTM1非缺失基因型占36.6%(37/101);對(duì)照組GSTM1缺失基因型占51.4%(55/107),GSTM1非缺失基因型占48.6%(52/107),利用χ2檢驗(yàn)處理,兩組比較GSTM1缺失基因型發(fā)生藥物性肝損傷OR值偏高,為1.64(95%CI=0.94~2.84,P>0.05)。肝損傷組GSTT1缺失基因型占47.5%(48/101),GSTT1非缺失基因型占52.5%(53/101),對(duì)照組GSTT1缺失基因型占45.8%(49/107),GSTT1非缺失基因型占54.2%(58/107), 利用χ2檢驗(yàn)處理,兩組比較OR值接近(P>0.05)(表3)。
五、NAT2基因型與GSTM1基因型聯(lián)合作用與抗結(jié)核藥物性肝損傷關(guān)系
同時(shí)具有NAT2慢乙?;蛐图癎STM1缺失基因型的患者發(fā)生抗結(jié)核藥物性肝損傷的OR值高達(dá)10.21(95%CI=3.87~26.96,P<0.05),高于只具有NAT2慢乙?;蛐?OR=4.74;95%CI=2.42~9.28,P<0.01)或GSTM1缺失基因型(OR=1.64;95%CI=0.94~2.84,P>0.05)的患者(表4)。
藥物代謝酶在藥物代謝過程中起著非常關(guān)鍵的作用,這些酶的基因多態(tài)性影響著酶的活性,與藥物性肝損傷密切相關(guān)[3,11]。
早期有報(bào)道,認(rèn)為NAT2快乙酰化型患者更容易發(fā)生抗結(jié)核藥物性肝損傷[12]。之后,較多報(bào)道認(rèn)為慢乙?;蛐突颊咭子诎l(fā)生抗結(jié)核藥物性肝損傷[12-13],但近來也有學(xué)者認(rèn)為NAT2乙酰化基因型與抗結(jié)核藥物性肝損傷的發(fā)生無(wú)關(guān)[14]。鑒于上述報(bào)道的不同,有必要進(jìn)一步研究國(guó)人NAT2乙酰化基因型及其基因多態(tài)性與抗結(jié)核藥物性肝損傷之間的關(guān)系。
本研究發(fā)現(xiàn),NAT2慢乙?;蛐团c抗結(jié)核藥物性肝損傷密切相關(guān),其中NAT2*6A/7B、NAT2*6A/6A基因型者在兩組中分布差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,發(fā)生抗結(jié)核藥物性肝損傷的OR值分別為8.40、4.67,這與國(guó)外許多學(xué)者的報(bào)道一致[2,13-14]。Huang等[2]通過對(duì)224例接受抗結(jié)核藥物治療的結(jié)核病患者的研究發(fā)現(xiàn),與快乙?;蛐突颊呦啾龋阴;蛐突颊咧械腘AT2*6/6、NAT2*6/7基因型發(fā)生藥物性肝損傷的OR值為4.02,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。Possuelo等[13]也報(bào)道NAT2*6/6,基因型者在使用抗結(jié)核藥物后,肝損傷組和無(wú)肝損傷組的分布差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,其發(fā)生抗結(jié)核藥物性肝損傷的OR值為5.7。Higuchi等[14]也發(fā)現(xiàn)NAT2*6A/7B基因型者易于發(fā)生抗結(jié)核藥物性肝損傷。Wang等[15]對(duì)14篇中外文獻(xiàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行總結(jié),對(duì)照分析了474例抗結(jié)核藥物性肝損傷患者及1446例未發(fā)生藥物性肝損傷的患者,發(fā)現(xiàn)與NAT2快乙酰化基因型比較,NAT2慢乙?;蛐桶l(fā)生抗結(jié)核藥物性肝損傷的OR值為4.697,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義;通過亞群分析發(fā)現(xiàn),在亞洲人群和非亞洲人群中,NAT2慢乙酰化基因型更易于發(fā)生抗結(jié)核藥物性肝損傷。這也更加證實(shí)了NAT2慢乙?;蛐团c抗結(jié)核藥物性肝損傷密切相關(guān)。
表3 GSTM1及GSTT1基因型與抗結(jié)核藥物性肝損傷關(guān)系
表4 結(jié)核病患者NAT2及GSTM1基因型聯(lián)合作用與抗結(jié)核藥物性肝損傷的關(guān)系
Huang等[10]對(duì)中國(guó)臺(tái)北人群有、無(wú)抗結(jié)核藥物性肝損傷的各115例患者進(jìn)行對(duì)照研究發(fā)現(xiàn):GSTM1缺失基因型發(fā)生抗結(jié)核藥物性肝損傷的OR值為2.23(P=0.033),與抗結(jié)核藥物性肝損傷密切相關(guān)。Leiro等[16]對(duì)西班牙35例抗結(jié)核藥物性肝損傷及60例無(wú)肝損傷患者的GSTM1及GSTT1基因型的多態(tài)性進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn):GSTT1缺失基因型發(fā)生抗結(jié)核藥物性肝損傷的OR值為2.60(P=0.03),GSTM1缺失基因型發(fā)生抗結(jié)核藥物性肝損傷的OR值為0.73(P=0.48)。本研究發(fā)現(xiàn)GSTT1、GSTM1缺失基因型與抗結(jié)核藥物性肝損傷無(wú)關(guān),這與Monteiro等[17]、Tang等[18]的研究一致。Monteiro等[17]對(duì)117例接受抗結(jié)核藥物治療的結(jié)核病患者的研究發(fā)現(xiàn),藥物性肝損傷的發(fā)生率為33.3%;GSTT1、GSTM1缺失基因型與抗結(jié)核藥物性肝損傷無(wú)關(guān),但與GSTM1非缺失基因型相比,具有GSTM1缺失基因型的患者服用抗結(jié)核藥物后發(fā)生肝損傷更嚴(yán)重。Tang等[18]對(duì)89例發(fā)生藥物性肝損傷的涂陽(yáng)肺結(jié)核患者和未發(fā)生抗結(jié)核藥物性肝損傷的涂陽(yáng)肺結(jié)核患者的對(duì)照研究發(fā)現(xiàn),GSTT1、GSTM1缺失基因型與抗結(jié)核藥物性肝損傷無(wú)關(guān)。上述研究關(guān)于GSTM1、GSTT1基因多態(tài)性與抗結(jié)核藥物性肝損傷的關(guān)系的不一致性,可能與GSTM1、GSTT1基因型分布存在人群及種族的差異或抗結(jié)核藥物肝損傷與多基因共同作用或基因與環(huán)境共同作用有關(guān)。本研究雖未發(fā)現(xiàn)它們與抗結(jié)核藥物性肝損傷的直接關(guān)系,但發(fā)現(xiàn)GSTM1缺失基因型發(fā)生抗結(jié)核藥物性肝損傷的風(fēng)險(xiǎn)偏高,是否存在關(guān)聯(lián),將進(jìn)一步擴(kuò)大樣本量加以證實(shí)。
本研究首次對(duì)NAT2基因多態(tài)性與GSTM1基因多態(tài)性聯(lián)合作用與抗結(jié)核藥物性肝損傷的關(guān)系進(jìn)行研究,發(fā)現(xiàn)與單純具有NAT2慢乙酰化基因型(OR=4.74,P<0.05)、GSTM1缺失基因型(OR=1.64,P>0.05)患者相比,同時(shí)具有NAT2慢乙?;蛐图癎STM1缺失基因型患者發(fā)生抗結(jié)核藥物肝損傷OR值高達(dá)10.21(P<0.05),差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。
總之,NAT2乙?;蛐团c抗結(jié)核藥物性肝損傷密切相關(guān),而慢乙?;蛐突颊吒装l(fā)生抗結(jié)核藥物性肝損傷。同時(shí)具有NAT2慢乙?;蛐团cGSTM1缺失基因型的患者發(fā)生抗結(jié)核藥物肝損傷的風(fēng)險(xiǎn)增高。通過對(duì)NAT2及GSTM1基因的進(jìn)一步研究,有望深入了解抗結(jié)核藥物性肝損傷的發(fā)生機(jī)制、建立抗結(jié)核藥物致肝損傷易感基因型的分子生物學(xué)檢測(cè)方法,以指導(dǎo)臨床抗結(jié)核藥物和保肝藥物的應(yīng)用。這對(duì)于減少肝損傷的發(fā)生、控制結(jié)核病疫情具有重要意義。
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