基因多態(tài)性對(duì)地高辛代謝影響的研究進(jìn)展*

王 磊，沈紀(jì)中，葛衛(wèi)紅，陳丁丁**

1中國(guó)藥科大學(xué)，南京 210009；2南京大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬鼓樓醫(yī)院，南京 210009

地高辛屬?gòu)?qiáng)心苷類藥物，主要用于治療各種伴有心力衰竭的心臟疾病，對(duì)伴有水腫的充血性心力衰竭、早搏及心房纖維性顫動(dòng)、室上性心動(dòng)過(guò)速等尤為有效。但鑒于其治療窗較窄，有效血藥濃度接近中毒濃度，臨床應(yīng)用時(shí)極易出現(xiàn)不良反應(yīng)。不同患者口服地高辛后，血藥濃度存在較大的個(gè)體差異，常規(guī)劑量對(duì)于某類患者，可能達(dá)不到治療療效；而對(duì)于另一類患者，則可能引起藥物過(guò)量中毒。

伴隨著遺傳藥理學(xué)及藥物基因組學(xué)的的發(fā)展，從基因的角度來(lái)解釋藥物效用及不良反應(yīng)的個(gè)體差異，進(jìn)而開(kāi)展以基因?yàn)閷?dǎo)向的個(gè)體化治療，日漸成為臨床醫(yī)生的共識(shí)。檢索國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有與地高辛相關(guān)的基因研究發(fā)現(xiàn)，轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白和藥物代謝酶的單核苷酸多態(tài)性與地高辛的治療療效、不良反應(yīng)密切相關(guān)[1]。

本文就影響地高辛代謝及作用的三個(gè)主要基因的單核苷酸多態(tài)性研究進(jìn)行系統(tǒng)綜述。其基因型、影響及臨床相關(guān)情況具體見(jiàn)表1。

1 多藥耐藥基因（MDR1）多態(tài)性對(duì)地高辛代謝的影響

MDR1編碼的P-糖蛋白（P-GP），是一個(gè)常見(jiàn)的轉(zhuǎn)運(yùn)分子，具有能量依賴性外排泵的作用，可將底物排出細(xì)胞，與許多藥物的體內(nèi)代謝相關(guān)[2]。LI YH等[3]體內(nèi)外研究表明，P-GP在藥物的吸收、分布、代謝、排泄以及藥物的相互作用中發(fā)揮著重要作用。在Kurzawski M等[4]研究的77個(gè)心衰患者中，合用與未合用P-GP抑制劑患者的地高辛血清濃度（Cmin，ss） 分別為 0.868±0.348 及 0.524±0.281 （P＜0.02），兩者有顯著性差異；合用與未合用P-GP抑制劑的患者甲基地高辛血清濃度 （Cmin，ss）分別為1.280±0.524 及 0.908±0.358（P＜0.02），兩者同樣具有顯著性差異。迄今，在MDR1中共發(fā)現(xiàn)近50個(gè)單核苷酸多態(tài)性（SNPs）及3個(gè)插入/缺失基因多態(tài)性[5]。MDR1基因多態(tài)性可對(duì)P-GP的表達(dá)產(chǎn)生影響，進(jìn)而影響地高辛的血藥濃度及生物利用度。

在MDR1基因多態(tài)性中與地高辛相關(guān)的基因型有C3435T及G2677T，通過(guò)分析發(fā)現(xiàn)，服用單劑量地高辛后，3435CC及2677GG基因型攜帶者的血藥濃度比3435CT及2677GT基因型攜帶者和3435TT及2677TT攜帶者的濃度低[6]。對(duì)心衰病人研究[7]顯示：MDR1 3435TT基因型攜帶者的地高辛平均血藥濃度為（1.4061±0.674） ng·mL-1，略高于 CT及CC基因型攜帶者的地高辛平均血藥濃度 [分別為（1.1659±0.806） ng·mL-1；（1.2306±0.383） ng·mL-1]；但通過(guò)單因素方差分析顯示：MDR1 C3435T不同基因型之間地高辛血藥濃度沒(méi)有顯著性差異；用線性回歸分析年齡、性別、基因型、肌酐、用藥劑量、轉(zhuǎn)氨酶、總膽酸和總蛋白對(duì)地高辛血藥濃度的影響顯示，僅肌酐對(duì)地高辛血藥濃度有顯著性影響。而Verstuyft C等[8]從32名健康志愿者單劑量口服地高辛48小時(shí)后，測(cè)定MDR1 C3435T和G2677T/A單核苷酸多態(tài)性對(duì)地高辛的藥代動(dòng)力學(xué)影響顯示：C3435T單核苷酸多態(tài)性與地高辛藥時(shí)曲線下面積（AUC）之間有顯著性差異（P＜0.05）。 TT 基因型攜帶者的血藥濃度比CT和CC基因型攜帶者的血藥濃度高約20%，并且48小時(shí)地高辛尿回收率較高。同樣的觀察結(jié)果也可以在G2677T/A基因型攜帶者中觀察到，但無(wú)顯著性差異。Kurata Y等[9]研究發(fā)現(xiàn)，在GG2677CC3435、GT2677CT3435及 TT2677TT3435基因型攜帶者中，地高辛的生物利用度分別為67.6%±4.3%、80.9%±8.9%和 87.1%±8.4%， 并且在GG2677CC3435及TT2677TT3435基因型攜帶者中有顯著性差異（P＜0.05）。Comets E 等[10]研究發(fā)現(xiàn)，在C3435T單核苷酸多態(tài)性中，TT基因型攜帶者相對(duì)于CT、CC基因型攜帶者有較低的表觀分布容積，可以從另一個(gè)側(cè)面來(lái)解釋，TT基因型攜帶者相對(duì)于CT、CC基因型攜帶者有較高的地高辛生物利用度。Sakaeda T[11]實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，在單劑量口服地高辛達(dá)到穩(wěn)態(tài)水平時(shí)，含有T等位基因的個(gè)體中地高辛的血藥濃度水平較低。在0～4小時(shí)藥時(shí)曲線下面積[AUC（0～4h）]分別為 4.11±0.57、3.20±0.49、3.27±0.58（ng·h·mL-1），在CC、CT及TT基因型攜帶者之間有顯著性差異。在Johne A[12]研究中選取攜帶26號(hào)外顯子野生型 3435C＞T（CC）、雜合型（CT）和純合突變型（TT）的健康男性各8人，進(jìn)一步研究MDR1基因多態(tài)性對(duì)地高辛血藥濃度的影響，發(fā)現(xiàn)3435TT基因型攜帶者比 3435CC 基因型攜帶者的 AUC（0-4h）（P=0.042）及Cmax（P=0.043）的值高。對(duì)高加索人及日本人的meta分析[13]中顯示，盡管TT基因型攜帶者的藥峰濃度比CC基因型攜帶者的濃度高，但C3435T單核苷酸多態(tài)性對(duì)地高辛的 AUC（0-4h）及 AUC（0-24h）沒(méi)有顯著性影響。但分析種族因素發(fā)現(xiàn)，在CC基因型攜帶者中，高加索人口服地高辛的生物利用度要比日本人的低。這需要進(jìn)一步研究MDR1對(duì)其底物的藥動(dòng)學(xué)的影響，而不是僅僅局限于C3435T單核苷酸多態(tài)性上。Bartnicka L等[14]在評(píng)價(jià)2677G＞A，T及3435C＞T多態(tài)性對(duì)地高辛唾液分泌影響中發(fā)現(xiàn)，2677G＞A基因型的患者中，地高辛刺激性唾液/血清濃度比值有顯著性的不同 （TT，TA＞GT，GA＞GG，P＜0.01）。地高辛非刺激唾液/血清濃度比值在未合用P-GP抑制劑組患者中也有相同的趨勢(shì)，這表明MDR1的多態(tài)性可影響唾液地高辛的分泌。

表1 三個(gè)單核苷酸基因多態(tài)性基因型、影響及臨床相關(guān)情況

Neuvonen AM等[2]通過(guò)RT-PCR對(duì)112個(gè)已故的芬蘭患者血樣進(jìn)行分析，研究MDR1單核苷酸多態(tài)性（3435C＞T、1236C＞T、2677G＞T）對(duì)地高辛濃度的影響，發(fā)現(xiàn)所有的單核苷酸多態(tài)性基因突變頻率與已故患者的地高辛濃度成正相關(guān)，這表明MDR1多態(tài)性與死亡率的增加有一定的聯(lián)系。此外還發(fā)現(xiàn)女性患者有較高的地高辛中毒的危險(xiǎn)性。MDR1基因多態(tài)性對(duì)地高辛的消除也有不同的影響，TT2677TT3435基因型攜帶者比GG2677CC3435攜帶者的腎清除率約低32%，而GT2677CT3435基因型攜帶者的腎清除率介于兩者之間。

2 有機(jī)陰離子轉(zhuǎn)運(yùn)多肽（OATP）1B3基因多態(tài)性對(duì)地高辛代謝的影響

有機(jī)陰離子轉(zhuǎn)運(yùn)多肽（OATPs）可表達(dá)于腸、肝、腎、腦等不同的組織，在藥物的吸收、分布、代謝、排泄中起著重要的作用。OATP（SLCO）家族成員中，轉(zhuǎn)運(yùn)體發(fā)生自然突變所導(dǎo)致的識(shí)別及功能特征的變化是研究的焦點(diǎn)。由于此家族的底物多、分布范圍廣，改變轉(zhuǎn)運(yùn)特性或蛋白位點(diǎn)，可以對(duì)個(gè)體間藥物療效產(chǎn)生很大的影響。因此，分析編碼轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因突變的結(jié)果，可以更好地解釋藥物個(gè)體間差異，從而為個(gè)體化治療提供科學(xué)依據(jù)[15]。

OATP1B3是肝臟的OATPs中唯一的轉(zhuǎn)運(yùn)地高辛的，主要表達(dá)于肝竇狀隙外膜細(xì)胞[16]。有研究[17]已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，334T＞G、699G＞A 是 OATP1B3常見(jiàn)的單核苷酸多態(tài)性，而（1546G＞T）為罕見(jiàn)的非同義突變的單核苷酸多態(tài)性；這些多態(tài)性可導(dǎo)致轉(zhuǎn)運(yùn)功能及細(xì)胞定位的不同，從而對(duì)其底物的處置產(chǎn)生不同的影響。

在Tsujimoto M等[18]分析的79個(gè)病例中顯示，在5′調(diào)節(jié)區(qū)缺失位置分別為（-28到-11）及（-7到-4）的兩個(gè)缺失多態(tài)性基因是完全連鎖的，T334G（Ser112Ala）及 G699A（Met233Ile）多態(tài)性也是完全連鎖不平衡的；研究還發(fā)現(xiàn)，OATP1B3的兩個(gè)缺失多態(tài)性位于翻譯起始位點(diǎn)的上游區(qū)域，這種多態(tài)性可影響mRNA的穩(wěn)定性；T344G和G699A分別位于跨膜區(qū)和胞外環(huán)，因此可對(duì)底物特異性產(chǎn)生影響。事實(shí)已經(jīng)證明，T334G及G699A單核苷酸多態(tài)性可影響OATP1B3的底物磺溴酚鈉和牛磺膽酸的親和性，地高辛作為OATP1B3的底物，其藥物代謝動(dòng)力學(xué)是否受OATP1B3基因多態(tài)性的影響，仍須要進(jìn)一步的證明。有研究顯示，地高辛主要以原型從尿中排出，在透析的患者中，肝的清除率就會(huì)相應(yīng)的升高。在完全連鎖不平衡的兩個(gè)缺失多態(tài)性（-28到-11以及-7到-4）基因與兩個(gè)完全連鎖不平衡的單核苷酸多態(tài)性（T334G及G699A）的血液透析的患者中進(jìn)行研究[19]，口服地高辛62～72小時(shí)后檢測(cè)血藥濃度，分析OATP1B3基因多態(tài)性與波谷濃度/劑量（C/D）比值之間的關(guān)系。所得結(jié)果顯示，缺失等位基因攜帶者的地高辛C/D值比插入純合型等位基因攜帶者的值低，并且334T/699G等位基因攜帶者的C/D值比334G/699A等位基因攜帶者的值低，但沒(méi)有顯著性差異。而插入-突變等位基因攜帶者地高辛的 C/D 值 {平均值 121.8[（ng·mL-1）/（mg·week-1·kg-1）]，范圍為 92.5～259.4[（ng·mL-1）/（mg·week-1·kg-1）]}明顯高于其他組平均值{平均值 93.4[（ng·mL-1）/（mg·week-1·kg-1）]， 范 圍 為 66.5～154.3[（ng·mL-1）/（mg·week-1·kg-1）]}。 雖然在此研究中患者的腎功能相似，但個(gè)體間地高辛消除率有7～8倍的差異，說(shuō)明地高辛在個(gè)體間消除率是不同的，在一定程度上可以解釋OATP1B3基因多態(tài)性及OATP1B3基因分型對(duì)地高辛血藥濃度有不同的影響，從而對(duì)指導(dǎo)地高辛合理應(yīng)用有潛在的幫助。

3 CYP3A基因多態(tài)性對(duì)地高辛代謝的影響

細(xì)胞色素P450在內(nèi)源性及外源性物質(zhì)的代謝過(guò)程中起著重要的作用[20]。CYP3A亞家族是細(xì)胞色素P450中含量最豐富的亞家族，參與60%以上藥物在體內(nèi)的代謝轉(zhuǎn)化[21]。CYP3A4和CYP3A5是CYP3A亞家族中最重要的兩種酶，CYP3A4表達(dá)于成人的肝臟和小腸中，CYP3A5表達(dá)于肝臟、小腸及腎臟中，參與許多藥物的生物轉(zhuǎn)化，從而對(duì)藥物的代謝產(chǎn)生不同的影響。CYP3A4*18B和CYP3A5*3是CYP3A基因最主要的多態(tài)性基因，在中國(guó)人群中的突變頻率都很高。CYP3A4*18B是已確定的CYP3A4單核苷酸中等位基因突變頻率最高的位點(diǎn)，但其基因突變的意義還不清楚，可能對(duì)其底物的代謝產(chǎn)生影響[22]。CYP3A5*3在內(nèi)含子3（6986A）的突變中可引起突變剪切，產(chǎn)生不穩(wěn)定蛋白，使純合子個(gè)體即CYP3A5*3/*3攜帶者不表達(dá)CYP3A5，且發(fā)生頻率很高，種族間差異大，從而對(duì)藥物代謝產(chǎn)生重要影響。有研究[23]認(rèn)為，CYP3A5在藥物的代謝中起更為重要的作用，導(dǎo)致個(gè)體間差異最重要的基因是CYP3A5，而不是CYP3A4。

CYP3A活性的差異，也會(huì)對(duì)地高辛的代謝產(chǎn)生影響，在Zhu B等[24]觀察研究的中國(guó)人群中，發(fā)現(xiàn)CYP3A在女性中的活性是男性中的13倍。在第七版藥理學(xué)教科書(shū)中一直認(rèn)為地高辛是CYP3A的底物[25]。Salphatih L[26]研究發(fā)現(xiàn)CYP3A可以催化地高辛在小鼠的肝微粒體中依次轉(zhuǎn)化為不同的物質(zhì)。CYP3A亞家族的抑制劑可以抑制異羥基洋地黃毒苷2-洋地黃毒苷、異羥基洋地黃毒苷單-洋地黃毒苷的轉(zhuǎn)化，抑制率達(dá)90%。同時(shí)還發(fā)現(xiàn)，地高辛在雌性及雄性小鼠的代謝也是不同的，在雌性個(gè)體中的代謝僅為雄性個(gè)體的8%。然而在在歐陽(yáng)蒼鴻[27]研究的 111例漢族人中，CYP3A4*1/*1組、CYP3A4*1/*18B組及CYP3A4*18B/*18B組地高辛的血藥濃度分別為 （0.96±0.74） ng·mL-1、（1.17±0.70） ng·mL-1、（0.97±0.76） ng·mL-1， 各組之間無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異 （P＞0.05）。 在 CYP3A5*1/*1 組 、CYP3A5*1/*3 組 及CYP3A5*3/*3組地高辛的血藥濃度分別為 （1.13±0.87） ng·mL-1、 （1.11±0.61） ng·mL-1、 （1.01±0.75）ng·mL-1，CYP3A5*1/*1 組 的 血 藥 濃 度 最 高 ，CYP3A5*1/*3組的次之，CYP3A5*3/*3組的最低，但各組之間無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（P＞0.05）。

4 小 結(jié)

地高辛治療窗狹窄，個(gè)體間血藥濃度差異較大，產(chǎn)生這種現(xiàn)象的深層機(jī)制十分復(fù)雜?；蚪M學(xué)的出現(xiàn)為藥物代謝的研究開(kāi)辟了一個(gè)新的領(lǐng)域，從個(gè)體所特有的基因信息角度來(lái)解釋遺傳變異對(duì)藥物代謝動(dòng)力學(xué)的影響，闡述個(gè)體間藥物療效的差異，具有深遠(yuǎn)的現(xiàn)實(shí)意義，對(duì)個(gè)體化治療的實(shí)現(xiàn)也具有推動(dòng)作用：使患者在獲得最大療效的同時(shí)，最大限度地減少甚至杜絕不良反應(yīng)的發(fā)生。

伴隨著藥物基因組學(xué)的不斷發(fā)展，基因多態(tài)性對(duì)藥物代謝動(dòng)力學(xué)的研究會(huì)不斷深入，越來(lái)越多影響藥物代謝的基因多態(tài)性也將被發(fā)現(xiàn)，從而不斷推動(dòng)個(gè)體化治療的進(jìn)程，最終為臨床合理用藥提供更為全面的科學(xué)依據(jù)。

[1]Hee DY,Yong BL.Interplay of pharmacogenetic variations in ABCB1 transporters and cytochrome P450 enzymes[J].Arch Pharm Res,2011,34:1817-28.

[2]Neuvonen AM,PaloJU,SajantilaA.Post-mortem ABCB1 genotyping reveals an elevated toxicity for female digoxin users[J].Int J Legal Med,2011,125(2):265-9.

[3]LI YH,Wang YH,LI Y,et al.MDR1 gene polymorphisms and clinical relevance[J].Acta Genet Sin,2006,33(2):93-104.

[4]Kurzawski M,Bartnicka L,Florczak M,et al.Impact of ABCB1(MDR1)gene polymorphism and P-glycoprotein inhibitors on digoxin serum concentration in congestive heart failure patients[J].Pharmacol Rep,2007,59(1):107-11.

[5]Ambudkar SV,Kimchi SC,Sauna ZE,et al.P-glycoprotein:from genomics to mechanism [J].Oncogene,2003,22(47):7468-85.

[6]Tanabe M,Ieiri I,Nagata N,et al.Expression of P-glycoprotein in human placenta:relation to genetic polymorphism of the multidrug resistance(MDR)-1 gene[J].Pharmacol Exp Ther,2001,297(3):1137-43.

[7]鐘詩(shī)龍，蘇潤(rùn)成，林秋雄，等.ABCB1基因多態(tài)性與肝腎功能對(duì)心衰病人地高辛谷濃度的影響 [C].第八屆海峽兩岸心血管科學(xué)研討會(huì)論文集，2011，8.

[8]Verstuyft C,Schwab M,Schaeffeler E,et al.Digoxin pharmacokinetics and MDR1 genetic polymorphisms[J].Eur J Clin Pharmacol,2003,58(12):809-12.

[9]Kurata Y,Ieiri I,Kimura M,et al.Role of human MDR1 gene polymorphism in bioavailability and interpretation of digoxin,a substrate of P-glycoprotein[J].Clin Pharmacol Ther,2002,72(2):209-19.

[10]Comets E,Verstuyft C,Lavielle M,et al.Modelling the influence ofMDR1 polymorphism on digoxin pharmacokinetic parameters[J].Eur J Clin Pharmacol,2007,63(5):437-49.

[11]Sakaeda T,Nakamura T,Horinouchi M,et al.MDR1 genotype-related pharmacokinetics of digoxin after single oral administration in healthy Japanese subjects[J].Pharm Res,2001,18(10):1400-4.

[12]Johne A,Kopke K,Gerloff T,et al.Modulation of steady-state kinetics of digoxin by haplotypes of the P-glycoprotein MDR1 gene[J].Clin Pharmacol Ther,2002,72(5):584-94.

[13]Chowbay B,Li H,David M,et al.Meta-analysis of the influence ofMDR1 C3435T polymorphism on digoxin pharmacokinetics and MDR1 gene expression[J].Br J Clin Pharmacol,2005,60(2):159-71.

[14]Bartnicka L,Kurzawski M,Drozdzik A,et al.Effect of ABCB1(MDR1)3435C＞T and 2677G＞A,T polymorphisms and P-glycoprotein inhibitors on salivary digoxin secretion in congestive heart failure patients[J].Pharmacol Rep,2007,59(3):323-9.

[15]K?nig J,Seithel A,Gradhand U,et al.Pharmacogenomics ofhuman OATP transporters [J].Naunyn Schmiedeberg’s Arch Pharmacol,2006,372:432-43.

[16]K?nig J,Cui Y,Nies A T,et al.A novel human organicanion transporting polypeptide localized to the basolateralheaptocyte membrane[J].Am JPhysiol Gastrointest Liver Physiol,2000,278(1):G156-64.

[17]Letschert K,Keppler D,Konig J.Mutations in the SLCO1B3 gene affecting the substrat specificity of the hepatocellular uptake transporter OATP1B3(OATP8)[J].Pharmacogenetic,2004,14(7):441-52.

[18]Tsujimoto M,Hirata S,Dan Y,et al.Polymorphisms and linkage disequilibrium of the OATP8(OATP1B3)gene in Japanese subjects[J].Drug Metab Pharmacokinet,2006,21(2):165-9.

[19]Tsujimoto M,Dan Y,Hirata S,et al.Influence of SLCO1B3 Gene Polymorphism on the Pharmacokinetics of Digoxin in Terminal Renal Failure[J].Drug Metab Pharmacokinet,2008,23(6):406-11.

[20]Huang W,Lin YS,MeConn DJ,et al.Evidence of significant contribution from CYP3A5 to hepatic drug metabolism [J].DrugMetab Dispos,2004,32(12):1434-45.

[21]Gellner K,Eiselt R,Huster E,et al.Genomic organization of the human CYP3A locus:identification of a new inducible CYP3A gene [J].Pharmacogenetics,2001,11(2）:111-21.

[22]Fukushima-Uesaka H,Saito YW,Watanabe H,el al.Haplotypes of CYP3A4 and their close linkage with CYP3A5 haplotypes in a Japanese population[J].Hum Mutat,2004,23(1):100-8.

[23]Kuehl P,Zhang J,Lin Y,et al.Sequence diversity in CYP3A promoters and characterization of the genetic basis of polymorphic CYP3A5 expression[J].Nat Genet,2001,27(4):383-91.

[24]Zhu B,Liu ZQ,Chen GL,et al.The distribution and gender difference of CYP3A activity in Chinese subjects[J].Br J Clin Pharmacol,2003,55(3):264-9.

[25]楊寶峰.藥理學(xué)（第七版）[M].北京：人民衛(wèi)生出版社，2008：10.

[26]SalphatiL,BenetLZ.Metabolism ofdigoxin and digoxigenin digitoxosides in rat 1iver microsomes:involvementofcytochrome P4503A [J].Xenobiotica,1999,29(2):171-85.

[27]歐陽(yáng)蒼鴻.MDR1和CYP3A基因多態(tài)性對(duì)地高辛血藥濃度的影響 [D].貴州:遵義醫(yī)學(xué)院研究生論文集，2011：23-4.