嗎啡鎮(zhèn)痛個(gè)體差異的遺傳藥理學(xué)進(jìn)展

楊 銀，孟愛民

(中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物研究所，北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院比較醫(yī)學(xué)中心，衛(wèi)計(jì)委人類疾病比較醫(yī)學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100021)

研究進(jìn)展

嗎啡鎮(zhèn)痛個(gè)體差異的遺傳藥理學(xué)進(jìn)展

楊 銀，孟愛民*

(中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物研究所，北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院比較醫(yī)學(xué)中心，衛(wèi)計(jì)委人類疾病比較醫(yī)學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100021)

嗎啡是廣泛使用的一種阿片類鎮(zhèn)痛藥，不同個(gè)體間對(duì)嗎啡鎮(zhèn)痛的敏感性有較大差異，長(zhǎng)期使用嗎啡會(huì)導(dǎo)致鎮(zhèn)痛效果降低而產(chǎn)生耐受，耐受的易感性在個(gè)體間也有較大差異，這些都給嗎啡在臨床的優(yōu)化應(yīng)用帶來很多困擾。遺傳因素通過控制蛋白質(zhì)編碼從藥代動(dòng)力學(xué)和藥效動(dòng)力學(xué)兩方面影響個(gè)體對(duì)嗎啡鎮(zhèn)痛的反應(yīng)。P-糖蛋白編碼基因ABCB1的多樣性影響嗎啡的轉(zhuǎn)運(yùn)和分布，編碼UDP-葡糖醛酸轉(zhuǎn)移酶的基因UGT2B7的多樣性則控制嗎啡代謝轉(zhuǎn)化。嗎啡的主要作用靶點(diǎn)μ阿片受體的編碼基因OPRM1和兒茶酚-O-甲基轉(zhuǎn)移酶的編碼基因COMT的多樣性引起的下游信號(hào)通路反應(yīng)性差異影響嗎啡鎮(zhèn)痛藥效學(xué)。未來對(duì)嗎啡鎮(zhèn)痛個(gè)體差異的遺傳學(xué)研究需要使用遺傳多樣性更復(fù)雜的個(gè)體，采用更系統(tǒng)全面的分析方法從更廣的范圍篩選關(guān)鍵基因。闡明遺傳多樣性與個(gè)體間對(duì)嗎啡鎮(zhèn)痛反應(yīng)差異的關(guān)系，將有助于理解嗎啡鎮(zhèn)痛的遺傳藥理學(xué)調(diào)控機(jī)制，為臨床嗎啡鎮(zhèn)痛使用實(shí)現(xiàn)個(gè)人化、精確化甚至聯(lián)合基因治療改善嗎啡鎮(zhèn)痛提供依據(jù)。

嗎啡鎮(zhèn)痛；個(gè)體差異；遺傳藥理學(xué)；藥代動(dòng)力學(xué)；藥效動(dòng)力學(xué)

嗎啡是目前治療中重度疼痛使用最廣泛的鎮(zhèn)痛藥，但其鎮(zhèn)痛效果在不同個(gè)體之間具有很大差異。上世紀(jì)九十年代就有文獻(xiàn)報(bào)道不同患者個(gè)體術(shù)后鎮(zhèn)痛時(shí)對(duì)嗎啡的需求量明顯不同[1]，有的患者使用嗎啡甚至沒有鎮(zhèn)痛效果，一項(xiàng)122例口服嗎啡治療癌痛的臨床實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)對(duì)嗎啡鎮(zhèn)痛不敏感的患者比例高達(dá)11.5%[2]。嗎啡長(zhǎng)期使用會(huì)導(dǎo)致鎮(zhèn)痛效果降低，即產(chǎn)生耐受，個(gè)體間對(duì)嗎啡鎮(zhèn)痛產(chǎn)生耐受的幾率和程度也存在較大差異，一些患者使用嗎啡鎮(zhèn)痛時(shí)，隨著病程遷延和疼痛的增加嗎啡用量也快速增加，而另一些患者在穩(wěn)定的嗎啡用量下持續(xù)數(shù)月還能得到充分的疼痛緩解[3]。此外，種族差異對(duì)嗎啡鎮(zhèn)痛效果也有較大影響[4]。這些研究結(jié)果都提示遺傳因素在嗎啡鎮(zhèn)痛的個(gè)體差異產(chǎn)生中起到重要影響，因此，理清基因變異性與嗎啡鎮(zhèn)痛效果的關(guān)系將對(duì)改善嗎啡使用和推進(jìn)疼痛個(gè)體化治療起到關(guān)鍵的作用。

遺傳基因通過控制蛋白質(zhì)編碼從藥代動(dòng)力學(xué)和藥效動(dòng)力學(xué)兩方面對(duì)嗎啡鎮(zhèn)痛產(chǎn)生影響，影響嗎啡藥代動(dòng)力學(xué)的蛋白包括參與嗎啡吸收、分布、催化代謝和排泄的酶和轉(zhuǎn)運(yùn)體等，而影響嗎啡藥效動(dòng)力學(xué)的蛋白包括嗎啡的靶點(diǎn)受體和受體激活后下游的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)元件等。本文對(duì)這些遺傳因素在調(diào)控嗎啡鎮(zhèn)痛敏感性和耐受易感性個(gè)體差異中的作用進(jìn)行了總結(jié)和討論。

1 遺傳因素對(duì)嗎啡的藥代動(dòng)力學(xué)影響

1.1嗎啡鎮(zhèn)痛敏感性差異

嗎啡鎮(zhèn)痛的量效關(guān)系個(gè)體間差異非常大，背后機(jī)制目前尚未完全闡明。大量研究表明在嗎啡進(jìn)入機(jī)體后對(duì)其進(jìn)行吸收轉(zhuǎn)運(yùn)的蛋白及進(jìn)一步催化代謝的酶共同作用，從藥代動(dòng)力學(xué)方面對(duì)嗎啡鎮(zhèn)痛產(chǎn)生影響。負(fù)責(zé)多種藥物轉(zhuǎn)運(yùn)的主動(dòng)外排泵P-糖蛋白(P-glycoprotein)位于構(gòu)成血腦屏障的毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞腔表面和腸上皮細(xì)胞表面，可阻止藥物進(jìn)入腦或抑制口服藥物的腸吸收過程，降低其生物利用率[5,6]。皮下注射給予嗎啡30 min后，P-糖蛋白缺失小鼠腦內(nèi)嗎啡濃度較野生型小鼠顯著升高，同時(shí)嗎啡鎮(zhèn)痛效果也有所增高，此外，使用P-糖蛋白的抑制劑環(huán)孢霉素(cyclosporine)對(duì)動(dòng)物進(jìn)行預(yù)處理發(fā)現(xiàn)可顯著提高野生型小鼠的嗎啡鎮(zhèn)痛效果，而在P-糖蛋白缺失的小鼠中則無影響[7]。另一項(xiàng)在受試者中使用P-糖蛋白的另一種抑制劑奎尼丁(quinidine)的研究結(jié)果表明口服嗎啡的腸吸收得到了提高，血藥濃度顯著增加，藥效相應(yīng)增強(qiáng)，但血藥濃度和藥效的比例關(guān)系并未受到影響，提示P-糖蛋白可能在控制嗎啡進(jìn)入人腦方面沒有明顯作用[8]。P-糖蛋白的編碼基因ABCB1具有C3435T單核苷酸多態(tài)性位點(diǎn)(single nucleotide polymorphism, SNP)，該位點(diǎn)堿基為T的患者對(duì)嗎啡的需求量有增高的趨勢(shì)[9]，可能也與嗎啡敏感性差異的產(chǎn)生相關(guān)。

嗎啡-6-葡糖苷酸(morphine-6-O-glucuronide, M6G)和嗎啡-3-葡糖苷酸(morphine-3-O-glucuronide, M3G)是人體內(nèi)嗎啡的主要代謝產(chǎn)物，由肝臟、腦和腎臟中的UDP-葡糖醛酸轉(zhuǎn)移酶(UDP-glucuronosyltransferase, UGTs)的一種亞型UGT2B7催化形成，其中M6G具有較強(qiáng)的鎮(zhèn)痛效果，可能是嗎啡給藥后鎮(zhèn)痛效果的主要貢獻(xiàn)者，而M3G不具鎮(zhèn)痛效果[10]。有報(bào)道表明美洲原住民使用嗎啡后M6G代謝產(chǎn)物要低于高加索白種人，提示嗎啡的葡糖苷酸化代謝存在種族差異[11]，可能作為嗎啡鎮(zhèn)痛個(gè)體差異的一種機(jī)制。UGT2B7基因的多樣性已經(jīng)有研究闡明，有UGT2B7*1和*2兩種基因型由C802T的SNP所引起，兩種基因型頻率分別為51.1%和48.9%，所編碼的UGT2B7在第268位組氨酸(His)位點(diǎn)上替換為了酪氨酸(Tyr)，但分別由UGT2B7*1和*2兩種基因型編碼的UGT2B7介導(dǎo)的對(duì)嗎啡的葡糖醛酸化作用并無差別，患者使用嗎啡后血液中嗎啡-葡糖苷酸與嗎啡的比例也沒有改變[12]，其他UGT2B7的多樣性也對(duì)其催化嗎啡葡糖苷酸化并無影響[13-15]。有臨床病例報(bào)告通過對(duì)兩位嗎啡鎮(zhèn)痛效果差異巨大的癌癥患者進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，這兩位患者的UGT2B7蛋白即存在His268Tyr的突變，同時(shí)對(duì)嗎啡鎮(zhèn)痛不敏感的患者其μ阿片受體(μ-opioid receptor, MOR)的編碼基因OPRM1第118位也較嗎啡鎮(zhèn)痛效果較好的患者不同，由純合的A/A變?yōu)锳/G，此變異導(dǎo)致μ阿片受體第40位天冬酰胺(Asn)變?yōu)樘於彼?Asp)[16]，對(duì)UGT2B7多樣性對(duì)其功能影響的研究提示此病例中兩位患者對(duì)嗎啡反應(yīng)的差異性可能由μ阿片受體的Asn40Asp變異介導(dǎo)。采用病人自控給藥鎮(zhèn)痛(patient-controlled analgesia)的研究顯示，UGT2B7編碼基因802位點(diǎn)為C的患者子宮切除術(shù)后對(duì)嗎啡鎮(zhèn)痛的敏感性較該位點(diǎn)為T的患者顯著增強(qiáng)[17]。

1.2嗎啡耐受易感性差異

藥代動(dòng)力學(xué)范圍內(nèi)嗎啡耐受主要表現(xiàn)為長(zhǎng)期使用嗎啡時(shí)其進(jìn)入體內(nèi)后一系列的代謝過程發(fā)生了改變，嗎啡成為一些代謝酶或轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白系統(tǒng)的活化劑或抑制劑，阻止了嗎啡鎮(zhèn)痛活性代謝物的產(chǎn)生和向神經(jīng)系統(tǒng)轉(zhuǎn)運(yùn)，導(dǎo)致到達(dá)受體的嗎啡及其鎮(zhèn)痛活性代謝物隨時(shí)間逐漸降低。

長(zhǎng)期給予嗎啡可引起大鼠腦中P-糖蛋白表達(dá)增高約兩倍，可能會(huì)增強(qiáng)血腦屏障對(duì)嗎啡的外排作用，阻止嗎啡入腦，是潛在的產(chǎn)生嗎啡耐受的機(jī)制[18]。此結(jié)果與前述P-糖蛋白只參與到胃腸對(duì)口服嗎啡的吸收而在嗎啡進(jìn)入腦中無明顯作用的研究結(jié)果有差別，還有待更深的研究證實(shí)。個(gè)體間因遺傳差異導(dǎo)致嗎啡藥代動(dòng)力學(xué)差異從而表現(xiàn)出不同嗎啡耐受易感性的研究還比較少，未來此方面研究將有助于推動(dòng)從基因?qū)用嬲{(diào)控改善嗎啡藥代、提高生物利用率。

2 遺傳因素對(duì)嗎啡的藥效動(dòng)力學(xué)影響

2.1嗎啡鎮(zhèn)痛敏感性差異

對(duì)嗎啡鎮(zhèn)痛藥效動(dòng)力學(xué)影響的分子機(jī)制研究主要集中在阿片受體及其下游信號(hào)通路激活的調(diào)控方面。阿片受體分為μ阿片受體(μ-opioid receptor, MOR)、δ阿片受體(δ-opioid receptor, DOR)、κ阿片受體(κ-opioid receptor, KOR)和孤啡肽受體(orphanin FQ receptor, OFQR/ORL-1R)四種。μ阿片受體是嗎啡鎮(zhèn)痛的主要作用靶點(diǎn)，因此μ阿片受體基因OPRM1的遺傳變異性是通過影響嗎啡的藥效動(dòng)力學(xué)從而參與介導(dǎo)嗎啡鎮(zhèn)痛個(gè)體間差異的主要因素。T802C的SNP使μ阿片受體第268位氨基酸存在絲氨酸(Ser)或脯氨酸(Pro)兩種類型，該變異位于受體的第三胞內(nèi)環(huán)，對(duì)嗎啡與受體的親和力無影響，但脯氨酸型的受體被激動(dòng)劑激活后與G蛋白偶聯(lián)的下游信號(hào)有所降低，導(dǎo)致嗎啡的效力降低，由于T802C變異的發(fā)生頻率遠(yuǎn)小于1%，因而臨床研究也較為缺乏[19,20]。OPRM1基因A118G的突變使其編碼的μ阿片受體在位于N端胞外第40位氨基酸位點(diǎn)處出現(xiàn)由天冬酰胺(Asn)向天冬氨酸(Asp)的變異，導(dǎo)致受體喪失一個(gè)潛在的N-糖基化位點(diǎn)。在癌癥病人中，OPRM1基因118位點(diǎn)為G的純合子變異較為A的野生型對(duì)嗎啡鎮(zhèn)痛的藥物需求量有明顯提高[21]，手術(shù)后使用嗎啡進(jìn)行急性疼痛的治療研究也表明，OPRM1基因118位為G的個(gè)體對(duì)嗎啡的需求量較大[22,23]。國內(nèi)的一項(xiàng)研究通過對(duì)112例使用包括嗎啡在內(nèi)的阿片類鎮(zhèn)痛藥鎮(zhèn)痛的癌癥患者進(jìn)行研究，也發(fā)現(xiàn)A118G多態(tài)性位點(diǎn)為G時(shí)對(duì)阿片類物質(zhì)的需求量顯著增加，患者對(duì)阿片鎮(zhèn)痛表現(xiàn)出較差的敏感性[9]。另一項(xiàng)樣本量更大的研究結(jié)果顯示， 973例子宮切除術(shù)術(shù)后嗎啡鎮(zhèn)痛的患者中OPRM1基因118位為G的患者疼痛評(píng)分更高且嗎啡需求量更大，且A118G多態(tài)性在華裔患者和亞裔印度族患者中的影響無差異[24]。也有研究對(duì)88個(gè)扁桃腺切除術(shù)后使用嗎啡鎮(zhèn)痛的兒童進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，ORPM1基因118位點(diǎn)的G使個(gè)體對(duì)嗎啡鎮(zhèn)痛敏感性較差，痛評(píng)分較高，而該位點(diǎn)為A則對(duì)嗎啡鎮(zhèn)痛敏感性較高[25]。

兒茶酚-O-甲基轉(zhuǎn)移酶(catechol-O-methyltransferase, COMT)編碼基因多樣性在嗎啡鎮(zhèn)痛個(gè)體間差異中也起到重要作用。COMT在體內(nèi)負(fù)責(zé)介導(dǎo)多巴胺、腎上腺素和去甲腎上腺素的失活，其編碼基因COMT在群體中存在多樣性導(dǎo)致存在第158位氨基酸由纈氨酸(Val)變異為甲硫氨酸(Met)的Val158Met多態(tài)性。通過對(duì)207名使用嗎啡鎮(zhèn)痛的高加索癌癥病人進(jìn)行基因型鑒定，進(jìn)而與其嗎啡需求量進(jìn)行關(guān)聯(lián)研究表明，COMT第158位氨基酸為Val的個(gè)體較該位點(diǎn)為Met的個(gè)體對(duì)嗎啡的需求量顯著增多[26]。對(duì)117名使用嗎啡進(jìn)行心臟術(shù)后鎮(zhèn)痛的患者COMT基因型和嗎啡鎮(zhèn)痛效果關(guān)系研究發(fā)現(xiàn)，使用相同嗎啡劑量，COMT第158位氨基酸為Val的患者疼痛評(píng)分顯著增高[27]，提示Val158Met變異使對(duì)嗎啡鎮(zhèn)痛敏感性增強(qiáng)。

2.2嗎啡耐受易感性差異

藥效動(dòng)力學(xué)范圍內(nèi)嗎啡耐受主要表現(xiàn)為隨嗎啡給藥時(shí)間的延長(zhǎng)μ阿片受體系統(tǒng)本身對(duì)藥物的反應(yīng)逐漸降低。利用自發(fā)高血壓(spontaneously hypertensive, SHR)、Wistar和Sprague-Dawley (SD)三種大鼠連續(xù)給予嗎啡鎮(zhèn)痛進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，Wistar大鼠嗎啡耐受的發(fā)展比率較SD和SHR大鼠有顯著增高[28]；同樣，使用11個(gè)品系的小鼠(129P3, A, AKR, BALB/C, C3H/HE, C57BL/6, CBA, DBA/2, LP, SJL, SWR)進(jìn)行嗎啡耐受的對(duì)比研究發(fā)現(xiàn)，品系間對(duì)嗎啡耐受的程度有顯著差異，其中129P3和LP兩種小鼠不表現(xiàn)出對(duì)嗎啡的耐受[29]，這些結(jié)果提示遺傳因素在嗎啡耐受發(fā)展中具有重要作用。使用不同性別的小鼠對(duì)嗎啡耐受的發(fā)展情況進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，隨著長(zhǎng)時(shí)間地給予嗎啡，雌雄小鼠嗎啡鎮(zhèn)痛量效曲線均發(fā)生明顯右移，ED50值均顯著增高，提示發(fā)生藥物耐受，但雌性小鼠較雄性小鼠耐受程度更強(qiáng)[30]，說明性別的遺傳差異對(duì)耐受易感性也會(huì)產(chǎn)生影響。

另一項(xiàng)使用SD大鼠和Wistar大鼠進(jìn)行嗎啡耐受的研究也表明，嗎啡連續(xù)給藥后，Wistar大鼠產(chǎn)生較強(qiáng)的耐受，而SD大鼠的嗎啡抗傷害效果長(zhǎng)時(shí)間給藥沒有改變，并且給藥后兩種大鼠的血藥濃度沒有差異，代謝產(chǎn)物嗎啡-3-葡糖苷酸及其與嗎啡的比例也沒有差異[31]，與前述使用三種大鼠進(jìn)行研究的結(jié)果一致，提示嗎啡耐受易感性在兩種大鼠間的差異更傾向于通過藥效動(dòng)力學(xué)而非藥代動(dòng)力學(xué)途徑產(chǎn)生。

分別將嗎啡注射到大鼠腦中可介導(dǎo)嗎啡鎮(zhèn)痛的兩個(gè)區(qū)域——中腦導(dǎo)水管灰質(zhì)(periaqueductal gray, PAG)和延髓頭端腹內(nèi)側(cè)區(qū)(rostral ventromedial medulla, RVM)進(jìn)行嗎啡鎮(zhèn)痛，長(zhǎng)時(shí)間給藥后發(fā)現(xiàn)通過PAG給予嗎啡鎮(zhèn)痛更易發(fā)生耐受，說明PAG和RVM兩個(gè)腦區(qū)不同神經(jīng)元對(duì)嗎啡耐受的抗性不同[32]，這種直接將嗎啡注射到腦區(qū)進(jìn)行鎮(zhèn)痛的研究可排除皮下注射等給藥方式藥物經(jīng)過復(fù)雜代謝過程的影響，進(jìn)一步證實(shí)藥效動(dòng)力學(xué)差異可影響嗎啡耐受。

行為學(xué)結(jié)合遺傳學(xué)的研究結(jié)果提示小鼠第10號(hào)染色體Mop2基因座位點(diǎn)在嗎啡鎮(zhèn)痛中具有重要作用，該位點(diǎn)內(nèi)含有μ阿片受體的編碼基因OPRM1。使用C57BL/6J (B6)和DBA/2J (D2)培育的同類系小鼠B6cD2和D2cB6，在上述基因座位點(diǎn)分別引入另一種品系的遺傳信息，對(duì)兩種同類系小鼠進(jìn)行嗎啡耐受研究結(jié)果表明，B6小鼠的Mop2基因座所含的遺傳信息使小鼠更快產(chǎn)生嗎啡耐受[33]。

3 其他基因的影響

很多研究報(bào)道篩選出一些其他基因也可能參與到嗎啡鎮(zhèn)痛個(gè)體差異中，但其參與機(jī)制尚不明確，無法區(qū)分是通過影響嗎啡的藥代或是藥效動(dòng)力學(xué)產(chǎn)生作用，此部分將進(jìn)行簡(jiǎn)要總結(jié)。編碼5-羥色胺-1B受體(5-hydroxytryptamine-1B, 5-HT1B)的Htr1b基因參與介導(dǎo)對(duì)嗎啡鎮(zhèn)痛的個(gè)體敏感性差異，DBA/2小鼠和C57BL/6小鼠的Htr1b基因存在多樣性差異，使用5-羥色胺-1B受體拮抗劑進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)抑制5-羥色胺-1B的功能DBA小鼠嗎啡鎮(zhèn)痛效果顯著降低，但對(duì)C57BL/6小鼠無影響，間接證明了Htr1b基因在其中的作用[34]。使用全基因組關(guān)聯(lián)分析(genome-wide association studies, GWAS)進(jìn)行更廣泛無偏地篩選與嗎啡鎮(zhèn)痛個(gè)體差異相關(guān)基因的研究提示，在TAOK3數(shù)量性狀位點(diǎn)(quantitative trait locus, QTL)中有影響嗎啡鎮(zhèn)痛敏感性的單核苷酸多態(tài)性位點(diǎn)，該區(qū)域含有編碼絲/蘇氨酸蛋白激酶TAO3的基因，在兒童術(shù)后嗎啡急性鎮(zhèn)痛敏感性個(gè)體差異中有重要作用[35]。近期有研究表明Yin Yang 1蛋白在嗎啡鎮(zhèn)痛敏感性個(gè)體差異中也有作用，Yin Yang 1蛋白為一種廣泛表達(dá)的核蛋白，參與到髓鞘形成、神經(jīng)退行性病變、腫瘤發(fā)生和線粒體功能調(diào)控中，其編碼基因?yàn)閅y1。MOLF/EiJ小鼠Yy1等位基因較C57BL/6J不同，對(duì)嗎啡鎮(zhèn)痛敏感性較C57BL/6J小鼠顯著降低[36]。

有研究利用23個(gè)品系的近交系小鼠，采用基因組水平的計(jì)算機(jī)輔助遺傳作圖(genome-wide computational genetic mapping)結(jié)合錯(cuò)誤發(fā)現(xiàn)概率糾錯(cuò)(correct for the false discovery rate)的方法對(duì)嗎啡耐受背后的分子機(jī)制進(jìn)行了探索，篩選出編碼多個(gè)PDZ結(jié)構(gòu)域包含蛋白MUPP1 (multiple-PDZ containing protein)的基因Mpdz，可能參與調(diào)控嗎啡耐受，進(jìn)一步分別對(duì)耐受易感的C57/6J和不易感的129S1小鼠研究，發(fā)現(xiàn)C57/6J小鼠脊髓中Mpdz基因表達(dá)較高[37]。

4 基因之間協(xié)同作用參與調(diào)控嗎啡鎮(zhèn)痛個(gè)體差異

除單個(gè)基因?qū)岱孺?zhèn)痛個(gè)體差異的影響外，多個(gè)基因間也可能通過相互作用影響嗎啡的鎮(zhèn)痛效果。最新的研究將OPRM1和ABCB1兩種基因的基因型與患者年齡、體重和經(jīng)歷的手術(shù)時(shí)長(zhǎng)結(jié)合在一起綜合分析，探討與術(shù)后嗎啡鎮(zhèn)痛的關(guān)聯(lián)，有助于更準(zhǔn)確研究嗎啡鎮(zhèn)痛個(gè)體差異的機(jī)制[38]。對(duì)ABCB1基因C3435T和OPRM1基因A80G的多態(tài)性與嗎啡鎮(zhèn)痛效果的關(guān)系進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)將兩種基因型情況結(jié)合后與嗎啡的鎮(zhèn)痛效果的關(guān)聯(lián)性顯著增強(qiáng)，從基因分析層面對(duì)嗎啡鎮(zhèn)痛的強(qiáng)敏感、敏感和不敏感三組的預(yù)測(cè)可達(dá)到100%正確率[39]。在嗎啡鎮(zhèn)痛敏感性方面，有研究對(duì)術(shù)后嗎啡鎮(zhèn)痛的嗎啡消耗量與OPRM1、COMT、UGT2B7和ESR1基因中的單核苷酸多態(tài)位點(diǎn)(SNPs)的關(guān)系進(jìn)行了研究，對(duì)201個(gè)經(jīng)歷腹部手術(shù)采用病人自控嗎啡鎮(zhèn)痛的高加索病人的20個(gè)SNPs進(jìn)行了研究，OPRM1基因的7個(gè)SNPs對(duì)嗎啡消耗起到加性效應(yīng)，聯(lián)合包括年齡和ESR1、OPRM1、COMT三個(gè)基因中共9個(gè)SNPs在內(nèi)的線性回歸模型可對(duì)10.7%的嗎啡消耗量差異進(jìn)行解釋，為最高比例[40]。

有研究表明μ阿片受體和δ阿片受體(δ-opioid receptor, DOR)可相互作用參與到對(duì)嗎啡鎮(zhèn)痛敏感性的調(diào)節(jié)，SD大鼠對(duì)嗎啡鎮(zhèn)痛的敏感性較Wistar大鼠高，在SD大鼠的突觸蛋白中，μ阿片受體和δ阿片受體相互作用形成的聚合體也較Wistar大鼠具有更高比例[41]。

5 總結(jié)與展望

現(xiàn)有研究結(jié)果提示，P-糖蛋白編碼基因ABCB1的變異性影響嗎啡進(jìn)入小鼠和大鼠腦內(nèi)的過程，長(zhǎng)時(shí)間給予嗎啡后大鼠腦內(nèi)P-糖蛋白表達(dá)升高，可能與耐受產(chǎn)生相關(guān)，與此相反，使用抑制劑進(jìn)行研究的結(jié)果表明在人體中ABCB1差異在控制嗎啡入腦過程中無明顯作用。嗎啡糖基化代謝相關(guān)基因UGT2B7存在C802T單核苷酸多態(tài)性，該位點(diǎn)為C的個(gè)體對(duì)嗎啡鎮(zhèn)痛敏感性較高。μ阿片受體編碼基因OPRM1的T802C變異使個(gè)體對(duì)嗎啡敏感性降低，A118G變異也會(huì)導(dǎo)致對(duì)嗎啡敏感性降低。此外，在人體中兒茶酚-O-甲基轉(zhuǎn)移酶(COMT)編碼基因多態(tài)性使COMT也存在Val158Met的變異，但該變異使個(gè)體對(duì)嗎啡鎮(zhèn)痛敏感性增強(qiáng)。

盡管現(xiàn)在已有一些候選基因可為臨床嗎啡鎮(zhèn)痛藥物用量?jī)?yōu)化提供參考，但多數(shù)都只考慮了單基因的作用，且只能解釋總差異中很小比例，因此基于藥物遺傳學(xué)對(duì)個(gè)體嗎啡鎮(zhèn)痛敏感性和耐受易感性的預(yù)測(cè)仍非常復(fù)雜。未來需要使用更多品系的動(dòng)物進(jìn)行研究以擴(kuò)大潛在靶基因的篩選范圍，更好模擬臨床情況下不同人之間遺傳的多樣性，篩選出更多影響嗎啡鎮(zhèn)痛個(gè)體差異的基因。此外，注重基因之間的相互作用和調(diào)節(jié)有助于更好地揭示嗎啡鎮(zhèn)痛個(gè)體差異背后復(fù)雜的遺傳因素，為臨床改善和提高嗎啡鎮(zhèn)痛效果提供科學(xué)依據(jù)。

[1] Tyler DC, Pomietto M, Womack W. Variation in opioid use during PCA in adolescents [J]. Paediatr Anaesth, 1996, 6(1):33-38.

[2] Corli O, Floriani I, Roberto A, et al. Are strong opioids equally effective and safe in the treatment of chronic cancer pain? A multicenter randomized phase IV ‘real life’ trial on the variability of response to opioids [J]. Ann Oncol, 2016, 27(6):1107-1115.

[3] Foley K. Changing concepts of tolerance to opioids: what the cancer patient taught us [A]. IASP Refresher Course Syllabus, Seventh World Congress on Pain in Paris [C].1993, 331-350.

[4] Sibille KT, Kindler LL, Glover TL, et al. Individual differences in morphine and butorphanol analgesia: a laboratory pain study [J]. Pain Med, 2011, 12(7):1076-1085.

[5] Fricker G, Miller DS. Relevance of multidrug resistance proteins for intestinal drug absorption in vitro and in vivo [J]. Pharmacol Toxicol, 2002, 90(1):5-13.

[6] Fromm MF. P-glycoprotein: a defense mechanism limiting oral bioavailability and CNS accumulation of drugs [J]. Int J Clin Pharmacol Ther, 2000, 38(2):69-74.

[7] Thompson SJ, Koszdin K, Bernards CM. Opiate-induced analgesia is increased and prolonged in mice lacking P-glycoprotein [J]. Anesthesiology, 2000, 92(5):1392-1399.

[8] Kharasch ED, Hoffer C, Whittington D, et al. Role of P-glycoprotein in the intestinal absorption and clinical effects of morphine [J]. Clin Pharmacol Ther, 2003, 74(6):543-554.

[9] Gong XD, Wang JY, Liu F, et al. Gene polymorphisms of OPRM1 A118G and ABCB1 C3435T may influence opioid requirements in Chinese patients with cancer pain [J]. Asian Pac J Cancer Prev, 2013, 14(5):2937-2943.

[10] Christrup LL. Morphine metabolites [J]. Acta Anaesthesiol Scand, 1997, 41(1 Pt 2):116-122.

[11] Cepeda MS, Farrar JT, Roa JH, et al. Ethnicity influences morphine pharmacokinetics and pharmacodynamics [J]. Clin Pharmacol Ther, 2001, 70(4):351-361.

[12] Holthe M, Klepstad P, Zahlsen K, et al. Morphine glucuronide-to-morphine plasma ratios are unaffected by theUGT2B7H268YandUGT1A1*28 polymorphisms in cancer patients on chronic morphine therapy [J]. Eur J Clin Pharmacol, 2002, 58(5):353-356.

[13] Holthe M, Rakvag TN, Klepstad P, et al. Sequence variations in the UDP-glucuronosyltransferase 2B7 (UGT2B7) gene: identification of 10 novel single nucleotide polymorphisms (SNPs) and analysis of their relevance to morphine glucuronidation in cancer patients [J]. Pharmacogenomics J, 2003, 3(1):17-26.

[14] Bhasker CR, McKinnon W, Stone A, et al. Genetic polymorphism of UDP-glucuronosyltransferase 2B7 (UGT2B7) at amino acid 268: ethnic diversity of alleles and potential clinical significance [J]. Pharmacogenetics, 2000, 10(8):679-685.

[15] Jin C, Miners JO, Lillywhite KJ, et al. Complementary deoxyribonucleic acid cloning and expression of a human liver uridine diphosphate-glucuronosyltransferase glucuronidating carboxylic acid-containing drugs [J]. J Pharmacol Exp Ther, 1993, 264(1):475-479.

[16] Hirota T, Ieiri I, Takane H, et al. Sequence variability and candidate gene analysis in two cancer patients with complex clinical outcomes during morphine therapy [J]. Drug Metab Dispos, 2003, 31(5):677-680.

[17] Bastami S, Gupta A, Zackrisson AL, et al. Influence of UGT2B7, OPRM1 and ABCB1 gene polymorphisms on postoperative morphine consumption [J]. Basic Clin Pharmacol Toxicol, 2014, 115(5):423-431.

[18] Aquilante CL, Letrent SP, Pollack GM, et al. Increased brain P-glycoprotein in morphine tolerant rats [J]. Life Sci, 2000, 66(4):L47-L51.

[19] Befort K, Filliol D, Decaillot FM, et al. A single nucleotide polymorphic mutation in the human μ-opioid receptor severely impairs receptor signaling [J]. J Biol Chem, 2001, 276(5):3130-3137.

[20] Koch T, Kroslak T, Averbeck M, et al. Allelic variation S268P of the human μ-opioid receptor affects both desensitization and G protein coupling [J]. Mol Pharmacol, 2000, 58(2):328-334.

[21] Klepstad P, Rakvag TT, Kaasa S, et al. The 118 A > G polymorphism in the human μ-opioid receptor gene may increase morphine requirements in patients with pain caused by malignant disease [J]. Acta Anaesthesiol Scand, 2004, 48(10):1232-1239.

[22] Chou WY, Wang CH, Liu PH, et al. Human opioid receptor A118G polymorphism affects intravenous patient-controlled analgesia morphine consumption after total abdominal hysterectomy [J]. Anesthesiology, 2006, 105(2):334-337.

[23] Sia AT, Lim Y, Lim EC, et al. A118G single nucleotide polymorphism of human μ-opioid receptor gene influences pain perception and patient-controlled intravenous morphine consumption after intrathecal morphine for postcesarean analgesia [J]. Anesthesiology, 2008, 109(3):520-526.

[24] Sia AT, Lim Y, Lim EC, et al. Influence of u-opioid receptor variant on morphine use and self-rated pain following abdominal hysterectomy [J]. J Pain, 2013, 14(10):1045-1052.

[25] Lee MG, Kim HJ, Lee KH, et al. The influence of genotype polymorphism on morphine analgesic effect for postoperative pain in children [J]. Korean J Pain, 2016, 29(1):34-39.

[26] Rakvag TT, Klepstad P, Baar C, et al. The Val158Met polymorphism of the human catechol-O-methyltransferase (COMT) gene may influence morphine requirements in cancer pain patients [J]. Pain, 2005, 116(1-2):73-78.

[27] Ahlers SJ, Elens LL, van Gulik L, et al. The Val158Met polymorphism of the COMT gene is associated with increased pain sensitivity in morphine-treated patients undergoing a painful procedure after cardiac surgery [J]. Br J Clin Pharmacol, 2013, 75(6):1506-1515.

[28] Hoffmann O,Plesan A,Wiesenfeld-Hallin Z.Genetic differences in morphine sensitivity, tolerance and withdrawal in rats [J]. Brain Res, 1998, 806(2):232-237.

[29] Kest B, Hopkins E, Palmese CA, et al. Genetic variation in morphine analgesic tolerance: a survey of 11 inbred mouse strains [J]. Pharmacol Biochem Behav, 2002, 73(4):821-828.

[30] Kest B, Palmese C, Hopkins E. A comparison of morphine analgesic tolerance in male and female mice [J]. Brain Res, 2000, 879(1-2):17-22.

[31] Mas M, Sabater E, Olaso MJ, et al. Genetic variability in morphine sensitivity and tolerance between different strains of rats [J]. Brain Res, 2000, 866(1-2):109-115.

[32] Morgan MM, Clayton CC, Boyer-Quick JS. Differential susceptibility of the PAG and RVM to tolerance to the antinociceptive effect of morphine in the rat [J]. Pain, 2005, 113(1-2):91-98.

[33] Tapocik JD, Letwin N, Mayo CL, et al. Identification of candidate genes and gene networks specifically associated with analgesic tolerance to morphine [J]. J Neurosci, 2009, 29(16):5295-5307.

[34] Hain HS, Belknap JK, Mogil JS. Pharmacogenetic evidence for the involvement of 5-hydroxytryptamine (serotonin)-1B receptors in the mediation of morphine antinociceptive sensitivity [J]. J Pharmacol Exp Ther, 1999, 291(2):444-449.

[35] Cook-Sather SD, Li J, Goebel TK, et al. TAOK3, a novel genome-wide association study locus associated with morphine requirement and postoperative pain in a retrospective pediatric day surgery population [J]. Pain, 2014, 155(9):1773-1783.

[36] Sorge RE, LaCroix-Fralish ML, Tuttle AH, et al. The Yin and Yang of pain: variability in formalin test nociception and morphine analgesia produced by the Yin Yang 1 transcription factor gene [J]. Genes Brain Behav, 2013, 12(4):405-413.

[37] Donaldson R, Sun Y, Liang DY, et al. The multiple PDZ domain protein Mpdz/MUPP1 regulates opioid tolerance and opioid-induced hyperalgesia [J]. BMC Genomics, 2016, 17(1):313.

[38] Hajj A, Peoc HK, Laplanche JL, et al. Genotyping test with clinical factors: better management of acute postoperative pain? [J]. Int J Mol Sci, 2015, 16(3):6298-6311.

[39] Campa D, Gioia A, Tomei A, et al. Association of ABCB1/MDR1 and OPRM1 gene polymorphisms with morphine pain relief [J]. Clin Pharmacol Ther, 2008, 83(4):559-566.

[40] De Gregori M, Diatchenko L, Ingelmo PM, et al. Human genetic variability contributes to postoperative morphine consumption [J]. J Pain, 2016, 17(5):628-636.

[41] Ballesta JJ, Cremades J, Rodriguez-Munoz M, et al. Sensitivity to μ-opioid receptor-mediated anti-nociception is determined by cross-regulation between μ-o and δ-opioid receptors at supraspinal level [J]. Br J Pharmacol, 2012, 166(1):309-326.

Geneticpharmacologyofindividualdifferencesinmorphineanalgesia

YANG Yin， MENG Ai-min*

(Institute of Laboratory Animal Sciences, Chinese Academy of Medical Sciences (CAMS) & Comparative Medicine Center,Peking Union Medical College(PUMC), Key Laboratory of Human Disease Comparative Medicine, National Health and Family Planning Commission of P.R.C, Beijing 100021, China)

Morphine is a widely used opioid analgesic, but great individual differences in response to morphine such as sensitivity to analgesia and susceptibility to tolerance, which due to chronic morphine treatment, are great challenges for clinicians to optimize treatment strategy. Genetic factors play an important role in individual variability to morphine treatment. Individual responses to morphine are influenced by various gene-encoded-proteins implied in pharmacokinetics and pharmacodynamics. Variants of P-glycoprotein encoding geneABCB1 regulate transportation and distribution of morphine and affect analgesic effect. Diversity in UDP-glucuronosyl transferase encoding geneUGT2B7, whose encoding product catalyzing morphine to glycosylated metabolites contribute to different response to morphine in a pharmacokinetic way. Nevertheless, variants in μ-opioid receptor encoding geneOPRM1 and catechol-O-methyltransferase encoding geneCOMTregulate morphine-induced downstream signaling and influence morphine analgesia in a pharmacodynamic way. It is necessary to employ individuals with more complex genetic diversity and screen in a larger scope through a more comprehensive system to find the key genes involved in individual differences of morphine analgesia in future research. Elucidating the association between genetic variability and individual differences will help to figure out the mechanism of pharmacogenetic regulation in morphine analgesia. It will provide basis for personalized and accurate utility of morphine or even combining with gene therapy to improve the analgesic effect.

Morphine analgesia; Individual differences; Pharmacogenetics; Pharmacokinetics; Pharmacodynamics

R-33

A

1671-7856(2017) 10-0107-06

10.3969.j.issn.1671-7856. 2017.10.021

2017-02-13

中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院中央級(jí)公益性科研院所基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)(2016ZX310044)。

楊銀(1988-)，男，博士，研究方向：神經(jīng)生物學(xué)。E-mail: yangyin987654@163.com

孟愛民(1963-)，女，研究員，研究方向：組織干細(xì)胞損傷。E-mail: ai_min_meng@126.com