丙戊酸鈉基因組學(xué)的研究進(jìn)展

周 潯，譚落嬌，趙宏宇，高守紅（. 海軍軍醫(yī)大學(xué)附屬長(zhǎng)海醫(yī)院藥學(xué)部，上海 00；. 北京衛(wèi)戍區(qū)駐京老干局第四保障中心，北京 009；. 解放軍65589部隊(duì)，黑龍江 大慶 67；. 海軍軍醫(yī)大學(xué)附屬長(zhǎng)征醫(yī)院藥學(xué)部，上海0000）

癲癇是一組由大腦神經(jīng)元異常放電引起的慢性腦部疾病，具有突然發(fā)生、反復(fù)發(fā)作等特點(diǎn)。全世界癲癇患者約有5 000萬(wàn)人，我國(guó)的總體患病率約2.89‰，兒童為好發(fā)人群[1-3]。目前癲癇治療仍以抗癲癇藥物治療為主，患者需要長(zhǎng)期甚至終身服藥治療。

丙戊酸鈉（valproic acid, VPA）作為臨床常用的一線抗癲癇藥物，對(duì)各種類(lèi)型的癲癇均有療效，且廣泛應(yīng)用于其他神經(jīng)系統(tǒng)性疾病[4]。VPA由于起效快、復(fù)發(fā)率低、不良反應(yīng)相對(duì)較少、單藥治療就可控制病情[5]等優(yōu)點(diǎn)使其在癲癇的藥物治療中占有重要地位。但是，VPA劑量和血藥濃度存在個(gè)體差異大、治療窗范圍窄，有效治療濃度為50～100 μg/ml，常規(guī)用藥可導(dǎo)致不同患者出現(xiàn)不同的臨床療效，部分患者即使應(yīng)用較小劑量，其血藥濃度仍會(huì)超過(guò)有效治療濃度，用藥劑量和血藥濃度之間不呈正相關(guān)[6-7]。此外，肝毒性是VPA較嚴(yán)重的不良反應(yīng)，長(zhǎng)期使用存在潛在的危害，甚至?xí)l(fā)急性肝壞死[8]。大量研究證明，VPA的血藥濃度及肝毒性都與其體內(nèi)代謝過(guò)程相關(guān)，VPA體內(nèi)代謝受多種因素影響，而藥物代謝酶的遺傳多態(tài)性是導(dǎo)致藥物血藥濃度差異、影響VPA給藥劑量的重要因素[9]。藥物代謝酶的基因多態(tài)性對(duì)藥物動(dòng)力學(xué)的影響已成為研究的熱點(diǎn)，將藥物基因組學(xué)應(yīng)用到臨床用藥決策之中，患者按照不同基因型分組，分別施藥，可提高藥物療效，降低不良反應(yīng)的發(fā)生，為臨床實(shí)現(xiàn)真正意義上“量體裁衣”式的個(gè)體化給藥提供參考。

1 VPA在體內(nèi)的代謝過(guò)程

VPA是短鏈脂肪酸，口服吸收迅速，生物利用度＞80%，與蛋白結(jié)合率為85%～95%。VPA在體內(nèi)約97%在肝臟內(nèi)代謝，主要有3條代謝途徑：40%是在線粒體內(nèi)進(jìn)行Ⅰ相β-氧化；50%是通過(guò)Ⅱ相結(jié)合反應(yīng)被尿苷二磷酸葡萄糖醛酸轉(zhuǎn)移酶（UGT）酸化代謝成無(wú)活性的產(chǎn)物，UGT主要的代謝酶為UGT1A9、UGT1A6及UGT2B7；僅10%是通過(guò)參與細(xì)胞色素P450（CYP450）介導(dǎo)的ω-氧化代謝被催化為各種衍生物，1%～3%以原型藥的形式從腎臟排出，少量經(jīng)膽汁、腸道和呼吸排出[10-12]。對(duì)VPA的代謝產(chǎn)物途徑與相關(guān)代謝酶及部分代謝產(chǎn)物總結(jié)如表1所示。

表1 VPA的部分代謝途徑與相關(guān)代謝酶及部分代謝產(chǎn)物

2 基因多態(tài)性對(duì)VPA血藥濃度的影響

2.1 CYP450酶對(duì)VPA血藥濃度的影響

CYP450酶主要在肝臟內(nèi)表達(dá)且是VPA的重要代謝酶[13-14]，目前研究的熱點(diǎn)是CYP450酶的遺傳多態(tài)性，不同基因型可造成血藥濃度的差異。韓瑞玲[15]在177例癲癇患者的研究中發(fā)現(xiàn)：攜帶CYP2C9*3野生型患者的VPA標(biāo)準(zhǔn)化血藥濃度顯著低于攜帶雜合子突變型，攜帶CYP2C19野生型基因（*1/*1）患者（40.7%）其標(biāo)準(zhǔn)化血藥濃度為(2.69±0.48) μg/ml，攜 帶CYP2C19突 變 型 基 因（*1/*2 和 *1/*3，43.5%）和（*2/*2、*2/*3和*3/*3，15.8%）患者的標(biāo)準(zhǔn)血藥濃度分別為（2.71±0.33）μg/ml和（3.78±1.08）μg/ml；此結(jié)果在一項(xiàng)228例服用VPA的癲癇患兒研究中得到重現(xiàn)[16]。Tan[17]等在179例服用VPA癲癇患者的研究中也發(fā)現(xiàn)：攜帶CYP2C9*3野生型患者的VPA標(biāo)準(zhǔn)化血藥濃度顯著低于攜帶雜合子突變型；譚喜瑩[18]等對(duì)40例癲癇患者基因多態(tài)性的研究中得出同樣結(jié)果。廖清船[19]等在研究CYP2C9和CYP2C19時(shí)發(fā)現(xiàn)，攜帶突變型基因的患者血藥濃度高于野生型患者。Tan[17]等發(fā)現(xiàn)攜帶CYP2A6*4等位基因的患者其VPA血藥濃度比非攜帶者高，同時(shí)，該研究還顯示CYP2B6*6野生型攜帶者其VPA血藥濃度顯著低于純合子突變型攜帶者；孫妍萍[20]等研究也顯示CYP2A6*4（25.5%）等位基因血藥濃度高于野生型患者，攜帶等位基因患者使用劑量應(yīng)低于常規(guī)劑量，避免發(fā)生不良反應(yīng)。此外，譚蘭[21]在研究中發(fā)現(xiàn)CYP2A6*4等位基因攜帶者血藥濃度明顯高于非等位基因攜帶者，CYP2B6*6（24.3%）等位基因（4.12±0.34）mg/ml明顯比野生型（3.07±0.28）mg/ml攜帶者高。

雖然VPA只有10%的代謝途經(jīng)CYP450酶，但CYP450酶基因多態(tài)性對(duì)VPA的血藥濃度影響較大，對(duì)服用VPA的癲癇患者應(yīng)考慮基因型是否突變，對(duì)攜帶基因突變的患者應(yīng)適當(dāng)降低用藥劑量以避免不良反應(yīng)的發(fā)生。

2.2 UGT酶對(duì)VPA血藥濃度的影響

在VPAⅡ相代謝中，最主要的酶是UGT酶，它廣泛分布于各種組織，肝臟中此酶的活性最高，許多藥物都是由Ⅱ相反應(yīng)被UGT酶代謝，VPA經(jīng)UGT酶催化結(jié)合生成VPA-G，然后經(jīng)腎臟濾過(guò)尿液排出體外[22]。由于UGT1A3、UGT1A4、UGT1A9對(duì)VPA-G的貢獻(xiàn)較小，所以對(duì)這些基因多態(tài)性的研究甚少，而UGT1A6和UGT2B7在VPA代謝中起非常重要的作用，因此對(duì)后兩種酶的研究較多[23-24]。

譚喜瑩[25]等在對(duì)40例癲癇患者UGT1A6基因多態(tài)性與血藥濃度關(guān)系中得出，UGT1A6 552A＞C等位基因的突變率為26.25%，攜帶突變基因型的患者標(biāo)準(zhǔn)血藥濃度明顯低于野生型患者，該突變導(dǎo)致VPA血藥濃度降低；Guo等[26]的研究也發(fā)現(xiàn)UGT1A6位點(diǎn)（552A＞C/19T＞G/541A＞G）中攜帶等位突變型患者標(biāo)準(zhǔn)化血藥濃度（2.02±1.01）μg/ml顯著低于野生型 (4.01±2.10) μg/ml。Inoue等[27]研究UGT2B7 -161C＞T中揭示攜帶突變型基因（CT、TT）的患者血藥濃度 (5.10±1.32) μg/ml、(6.19±2.00)μg/ml明顯高于攜帶野生型（CC）的患者（4.59±1.58）μg/ml；孫銀香等[28]對(duì)102例癲癇患者，研究UGT2B7 802C＞T基因多態(tài)性對(duì)VPA血藥濃度影響中發(fā)現(xiàn)：攜帶突變基因（CT、TT，23.5%）的標(biāo)準(zhǔn)化血藥濃度（2.11±1.26）μg/ml、(2.31±1.25）μg/ml與野生型（CC）（3.02±1.32）μg/ml比較顯著偏低；馬虹英等[29]在一項(xiàng)248名患者的研究中也揭示了UGT2B7 268A＞G（69.95%）影響患者血藥濃度，與上述研究結(jié)果一致。

以上研究表明：UGT酶多個(gè)家族不同位點(diǎn)對(duì)VPA的血藥濃度都有顯著影響。因此，臨床上針對(duì)癲癇患者給予VPA時(shí)，也需要考慮患者的UGT基因多態(tài)性對(duì)藥物代謝的影響，適當(dāng)調(diào)整給藥劑量以避免不良反應(yīng)的發(fā)生。

3 基因多態(tài)性與肝毒性的研究

VPA常見(jiàn)不良反應(yīng)為肝損害及神經(jīng)系統(tǒng)副作用，少數(shù)患者甚至出現(xiàn)肝壞死。目前誘發(fā)肝毒性的機(jī)制尚不清楚，有研究證實(shí)VPA的肝毒性與代謝產(chǎn)物4-ene-VPA有關(guān)，4-ene-VPA能通過(guò)抑制線粒體脂肪酸的β-氧化，還能通過(guò)各種代謝途徑與谷胱甘肽反應(yīng)，使其大量消耗降低機(jī)體的抗氧化能力，進(jìn)而產(chǎn)生肝毒性[30]。課題組前期在對(duì)VPA及其代謝產(chǎn)物對(duì)體外肝細(xì)胞的研究中發(fā)現(xiàn)，VPA及其3個(gè)代謝產(chǎn)物（4-ene-VPA、3-OH-VPA和5-OHVPA）都與肝毒性有關(guān)，且隨著VPA及其3個(gè)代謝產(chǎn)物的濃度增加，對(duì)肝細(xì)胞的抑制也逐漸增加[31]。CYP450酶系和UGT酶系是VPA的主要代謝酶，遺傳因素對(duì)VPA代謝的影響也受到重視。

Zhao等[32]在一項(xiàng)CYP2C9對(duì)VPA肝毒性代謝產(chǎn)物的影響研究中發(fā)現(xiàn)，純合子和雜合子CYP2C9*2和CYP2C9*3基因型可能會(huì)損害肝臟中VPA的生物轉(zhuǎn)化。李新林等[33]選取79例單用VPA肝功能異常的癲癇患者，200例單用VPA肝功能正常的癲癇患者，結(jié)果發(fā)現(xiàn)肝功能異常組CYP2A6突變率高于正常對(duì)照組，兩組患者中，CYP2A6*4突變患者標(biāo)準(zhǔn)化VPA血藥濃度高于野生型攜帶者，結(jié)果具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，說(shuō)明CYP2A6基因突變可能與VPA肝毒性有關(guān)；有研究表明：體內(nèi)肉毒堿和輔酶A缺陷都是VPA產(chǎn)生肝毒性代謝產(chǎn)物的可能原因[34-35]。Saruwatari等[36]在一項(xiàng)包含207例患者的臨床研究中發(fā)現(xiàn)，超氧化物歧化酶（SOD2）rs4880 C＞T位點(diǎn)中，患者SOD2基因型為Val/Val，則在使用VPA時(shí)存在較高的γ-谷氨酰胺轉(zhuǎn)移酶升高風(fēng)險(xiǎn)；陳卓佳等[37]在一項(xiàng)包含91例單用VPA的癲癇患者研究中發(fā)現(xiàn)：攜帶脂酚輔酶A中鏈家族2A (ACSM 2A)突變型患者的4-烯-VPA標(biāo)準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)谷濃度低于野生型患者，且發(fā)生肝毒性的風(fēng)險(xiǎn)較小，攜帶肉毒堿棕櫚酰轉(zhuǎn)移酶 IA(CPT IA)突變型患者4-烯-VPA標(biāo)準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)谷濃度高于野生型患者。

以上研究表明：基因多態(tài)性與肝毒性有重要的相關(guān)性，對(duì)服用VPA的患者進(jìn)行相關(guān)基因檢測(cè)，適當(dāng)增加或降低給藥劑量可有助于保證患者療效，對(duì)預(yù)警肝毒性不良反應(yīng)的發(fā)生，指導(dǎo)臨床安全用藥具有重要意義。

4 基因多態(tài)性與個(gè)體化給藥研究

VPA在體內(nèi)的代謝主要是經(jīng)CYP450酶和UGT酶介導(dǎo)，藥物代謝酶的遺傳多態(tài)性是導(dǎo)致個(gè)體差異的重要因素，因此將基因多態(tài)性應(yīng)用于群體藥代動(dòng)力學(xué)（PPK）參數(shù)中，根據(jù)不同基因型進(jìn)行個(gè)體化給藥的研究也成為一種熱點(diǎn)，建立PPK模型，考察基因型、體重、年齡等對(duì)清除率（CL/F）的影響，估算出清除率等PPK參數(shù)，為臨床個(gè)體化給藥提供依據(jù)。

目前已有研究者建立了包含基因型為固定效應(yīng)因素的丙戊酸鈉PPK模型。王化明等[38]回顧性收集111例服用VPA的癲癇患者資料，考察固定效應(yīng)因素對(duì)VPA清除率的影響，發(fā)現(xiàn)CYP2A6野生型比CYP2A6突變型患者的VPA清除率高，用非線性效應(yīng)混合模型(NONMEM)建立了包含CYP2A6基因型的最終PPK模型：

Jiang等[39]收集了包含287例服用VPA的癲癇患者，用NONMEM法建立了包含CYP2C19*2/*3和CYP2C9*3基因型的PPK最終模型：

用NONMEM軟件可以更準(zhǔn)確的得出CYP2C9和CYP2C19對(duì)VPA的代謝有顯著影響。有研究還發(fā)現(xiàn)VPA在體內(nèi)的代謝可能與CYP2D6、UGT1A3、UGT1A4及UGT1A9等基因多態(tài)性有關(guān)，但由于這方面研究較少，因此，將這些基因多態(tài)性作為影響因素引入PPK模型的有關(guān)研究尚未見(jiàn)報(bào)道。

5 小結(jié)

VPA作為臨床上常用的一線廣譜抗癲癇藥，由于其治療窗窄、個(gè)體差異大，超過(guò)有效治療血藥濃度易發(fā)生不良反應(yīng)，需要進(jìn)行治療藥物監(jiān)測(cè)，其目的就是實(shí)現(xiàn)臨床個(gè)體化給藥，PPK的研究是設(shè)計(jì)個(gè)體化給藥方案的有效方法。將藥物基因多態(tài)性因素引入PPK模型，不僅能研究一般生物學(xué)特征對(duì)藥物代謝的影響，還能定量考察基因多態(tài)性對(duì)藥物代謝的影響，指導(dǎo)臨床開(kāi)出“基因合適”的處方，使患者得到最佳治療效果，預(yù)警患者發(fā)生肝損傷不良反應(yīng)，從而達(dá)到真正的“個(gè)體化用藥”目的?，F(xiàn)在大部分研究集中在CYP2C9、CYP2C19、CYP2A6、CYP2B6、UGT2B7和UGT1A6等基因多態(tài)性對(duì)VPA代謝的影響，而將基因多態(tài)性引入到PPK模型中的研究較少，對(duì)影響VPA藥物代謝的CYP450酶和UGT酶的遺傳多態(tài)性在VPA療效和不良反應(yīng)還有待更進(jìn)一步深入的研究，UGT代謝酶基因多態(tài)性的研究及將藥物基因組學(xué)引入PPK模型中是未來(lái)值得研究的熱點(diǎn)。