細(xì)胞色素P450介導(dǎo)的兒童藥物性肝損傷易感性研究進(jìn)展

王 澤, 劉 麗, 王建國, 張鑫哲, 趙楠楠

(1. 沈陽師范大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院, 沈陽 110034;2. 濟(jì)南市歷城區(qū)婦幼保健計劃生育服務(wù)中心, 濟(jì)南 250100)

藥物性肝損傷(drug induced liver injury,DILI)是全球最常見和最嚴(yán)重的藥物不良反應(yīng)之一,已成為不容忽視的公共衛(wèi)生問題。細(xì)胞色素P450(Cytochrome P450 Oxidase,CYP),又稱混合功能氧化酶,屬于亞鐵血紅素-硫醇鹽蛋白超家族,是與肝臟藥物代謝Ⅰ相反應(yīng)的核心酶系統(tǒng);目前市場上銷售的70%～80%藥物是通過CYPl、CYP2和CYP3這3個亞型中的10個蛋白酶進(jìn)行代謝處理的[1-3],CYP酶系統(tǒng)被認(rèn)為是機(jī)體防御DILI的重要保障。其中,CYP的單核苷酸多態(tài)性(SNP, single-nucleotide polymorphism)及CYP酶系統(tǒng)在兒童期的表達(dá)特征是正確解讀兒童群體DILI易感CYP的核心參考因素。因此,為了兒童群體更加科學(xué)的規(guī)避DILI及開展有效的個性化醫(yī)療,CYP在“兒童藥物性肝損傷”這個生物學(xué)事件中的角色需要獨立于成人進(jìn)行合理解讀。

1 兒童藥物性肝損傷的易感性

研究顯示,由于DILI臨床表現(xiàn)與用藥關(guān)系的不特異,發(fā)病時間差異大,發(fā)現(xiàn)或確診的不及時、診斷癥狀不明顯等原因,DILI發(fā)病的隱匿性非常高,實際發(fā)病率要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于統(tǒng)計數(shù)據(jù)。KPNC醫(yī)療數(shù)據(jù)顯示,美國51.6 %急性肝衰竭患者是由DILI引起;1%的內(nèi)科患者在住院期間曾經(jīng)發(fā)生過不同程度的DILI,但是并未得到及時診治[4-5]。值得注意的是,相對于成人,能夠引起兒童DILI發(fā)生的“藥物”十分廣泛,包括了治療性藥物、中草藥、膳食添加劑、食品添加劑,甚至環(huán)境因子等[6-10]。WHO Vigibase[11]統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示,各種治療性藥物在不同程度上都會引起兒童的DILI的發(fā)生;依次為異維甲酸(皮膚病)、對乙酰氨基酚(撲熱息痛類)、卡馬西平及丙戊酸(癲癇類)、乙型肝炎疫苗,二甲胺四環(huán)素(抗生素類)等;其中,麻黃類藥物和何首烏等中草藥為中國兒童比較典型的DILI致病藥物[12-13]。此外,由于專屬藥物的匱乏、成人診斷標(biāo)準(zhǔn)的不適用[14-15]、自述能力差及臨床基礎(chǔ)數(shù)據(jù)短缺等不利因素的存在,兒童往往更容易受到DILI的威脅[16-18]?！叭绾斡行У仡A(yù)防或降低兒童DILI發(fā)生的風(fēng)險”已成為臨床檢測、新藥開發(fā)、藥物監(jiān)督管理、個體化醫(yī)療等多個領(lǐng)域關(guān)注的焦點[19-20]。

2 CYP單核苷酸多態(tài)性與DILI易感性

2.1 DILI易感性的相關(guān)因素

DILI的發(fā)生與個體的民族、年齡、性別、體重、個人習(xí)慣、環(huán)境暴露等非遺傳因素存在一定的相關(guān)性[16,21-25],但是本質(zhì)上,DILI易感性的個體差異是由遺傳因素決定的。單核苷酸多態(tài)性(single-nucleotide polymorphism,SNP)作為第3代遺傳標(biāo)志,因其分布廣泛、數(shù)量豐富及簡單的二態(tài)性等特征,被認(rèn)為是破解人體表型差異、藥物或疾病的易感性等遺傳學(xué)事件的重要工具。人類CYP家族有57個功能性CYP基因和58個假基因,SNP多達(dá)1 000多個;它們直接或間接地改變了個體在CYP酶的表達(dá)水平、催化活性、蛋白結(jié)構(gòu)、對誘導(dǎo)劑或抑制劑的敏感性等方面的藥物代謝特征。美國食品與藥物管理局(FDA)公布了141種藥物的遺傳標(biāo)簽,建議患者進(jìn)行相關(guān)基因多態(tài)性檢測后針對性服用,其中多達(dá)52種(36.88%)藥物涉及細(xì)胞色素P450的多態(tài)性檢測。2015年,國家衛(wèi)生計生委個體化醫(yī)學(xué)檢測技術(shù)專家委員會制定了《藥物代謝酶和藥物作用靶點基因檢測技術(shù)指南(試行)》,其中P450家族的CYP2C9*3、CYP2C19*2和*3、CYP2D6*10和CYP3A5*3已被登記為安全用藥的生物標(biāo)記,以降低藥物不良反應(yīng)發(fā)生的風(fēng)險。CYP基因的SNP已成為個體DILI易感性的重要遺傳標(biāo)簽[23,26-28]。

2.2 DILI易感性的研究主線

目前,DILI易感性與CYP基因SNP相關(guān)性的研究主要建立在2條實驗主線上:1)尋找SNP相關(guān)的藥物弱代謝人群,預(yù)測DILI發(fā)生的可能性。研究顯示,在29種藥物不良反應(yīng)頻發(fā)的藥物中,59%由于CYP酶的弱代謝引起的[29];如CYP2D6*17酶活性的降低,CYP2D6*5基因缺失,無功能的CYP2D6*4、*3和*6等都會引起個體在CYP2D6相關(guān)藥物的弱代謝[30-31],這類人群即使服用標(biāo)準(zhǔn)劑量的抗心律不齊藥物、抗抑郁藥物或抗精神病藥物、也無法正常代謝清除[32-33],藥物在體內(nèi)的大量蓄積,增加了DILI發(fā)生的風(fēng)險。類似的案例在其他各CYP亞型中普遍存在[3,34-36];此類的相關(guān)研究為后續(xù)DILI易感SNP的篩選提供了良好的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。2)特殊服藥人群發(fā)生DILI后篩選相關(guān)SNP?？菇Y(jié)核藥物導(dǎo)致DILI的發(fā)生比率高達(dá)9.4%[37];研究顯示,CYP3A5*3、3A4*18B、1A2734C>A、2E1*1A、2E1-1259G>C和2E1-1019C>T的基因突變與結(jié)核患者罹患DILI直接相關(guān)[38-41];CYP2B6*6的艾滋病人服用抗結(jié)核藥物和抗病毒藥物會增加DILI的發(fā)生風(fēng)險[42-43]。該角度研究結(jié)果的臨床應(yīng)用性非常強(qiáng);同時,也由于調(diào)查人群的特殊性和針對性,相關(guān)成果在普通人群DILI風(fēng)險性的評價效力還有待深入研究。

3 兒童期CYP的表達(dá)特征與DILI易感性

兒童期各CYP成員的表達(dá)處于動態(tài)的、非線性的發(fā)育狀態(tài)之中,與成人有很大的差別(圖1)。個體發(fā)育中最早出現(xiàn)的1組CYP酶為:胎肝中即表達(dá)的CYP3A7和4A1,出生后幾小時內(nèi)可檢測到的CYP2D6和CYP2E1,及出生后1周內(nèi)可檢測到的CYP3A4和CYP2C。最晚出現(xiàn)的酶為出生后1—3個月表達(dá)的CYP1A2。酶系的發(fā)育更是參差不齊,1歲兒童CYP2C的表達(dá)水平為成人的22%～30%,9歲前僅達(dá)到成人的50%～55%;而CYP2C19在出生后5個月內(nèi)即達(dá)到成人的50%～75%,10歲兒童的CYP2E1表達(dá)量與成人相近[44-45]。因此,兒童期處于個體藥物代謝能力的特殊發(fā)育階段。

兒童期特殊的CYP藥物代謝微環(huán)境,顯著影響了兒童發(fā)生DILI的易感性。成人藥物的N-甲基化通常由CYP1A2負(fù)責(zé),CYP3A4輔助;但是,新生兒肝臟中無CYP1A2的表達(dá),1歲才能達(dá)到成人水平的20%～25%,CYP3A4雖然在出生后1個月可達(dá)到成人水平,但是其負(fù)責(zé)的N-脫甲基化活性僅為成人的3%～4%,嬰兒會因為母乳中含有丙咪嗪(抗抑郁劑)或茶堿類藥物(哮喘類),造成藥物體內(nèi)富集,引發(fā)DILI[46],而成人往往不會發(fā)生類似狀況。早產(chǎn)兒因為CYP3A4和CYP1A2表達(dá)的缺失,任何劑量的抗生素、抗真菌藥、抗病毒藥、免疫調(diào)節(jié)劑、激素等藥物都會增加DILI發(fā)生的風(fēng)險[42,47-48]。事實上,科學(xué)家們已經(jīng)針對兒童期CYP的表達(dá)特征建立了系列的藥物代謝模型,用以指導(dǎo)兒童的用藥安全[49],非常具有理論價值和臨床實踐意義。

圖1 個體發(fā)育中CYP亞型的表達(dá)特征[50]Fig.1 Expression characteristics of CYP subtypes in ontogenesis

4 存在的問題及思考

CYP基因SNP是DILI易感性的重要遺傳基礎(chǔ),為DILI高危群體的發(fā)現(xiàn)等基礎(chǔ)研究提供了極佳的入手點。但是,推及兒童這一特殊群體,相關(guān)的研究仍然存在一些問題需要給予謹(jǐn)慎考量:1)基于兒童CYP表達(dá)特征的特殊性,兒童DILI發(fā)生的SNP易感位點需要獨立于成人相關(guān)研究之外重新審視和篩選;2)DILI的發(fā)生是多因素影響的結(jié)果,在對兒童DILI易感性相關(guān)的SNP進(jìn)行解析時,需要綜合考慮DILI發(fā)生中非遺傳因素對SNP相關(guān)性的影響及互作關(guān)系;3)目前,多采用住院治療DILI的人群作為研究對象,該人群的疾病背景、用藥方案和治療措施等噪音相對復(fù)雜,無疑增加了DILI易感性相關(guān)SNP篩選的難度和可能性誤差。因此,“如何顧全各種相關(guān)因素,客觀的篩選出真正影響兒童DILI易感性的關(guān)鍵單核苷酸多態(tài)性位點,” 將為兒童DILI風(fēng)險人群的排查、藥物研發(fā)管理及個體化精準(zhǔn)醫(yī)療提供有非常有價值的線索。