基因多態(tài)性對他克莫司血藥濃度影響的研究進(jìn)展

魏玲，謝其冰

(1.四川大學(xué)華西醫(yī)院風(fēng)濕免疫科，成都 610041； 2.西藏自治區(qū)人民政府駐成都辦事處醫(yī)院干部醫(yī)療科，成都 610041)

他克莫司(又名FK506)是從鏈霉菌中分離的大環(huán)內(nèi)酯類藥物，其具有鈣調(diào)神經(jīng)磷酸酶抑制劑作用，可以特異性結(jié)合并抑制鈣調(diào)蛋白磷酸酶活性和白細(xì)胞介素(interleukin，IL)-2信號轉(zhuǎn)導(dǎo)，從而抑制T細(xì)胞活化，抑制IL-1β、腫瘤壞死因子-α和IL-6的產(chǎn)生以及黏附于T細(xì)胞的B細(xì)胞增殖。作為心臟、肝臟、腎臟等器官移植的首選鈣調(diào)神經(jīng)磷酸酶抑制劑藥物[1-2]，他克莫司可以更好地保護(hù)移植器官，增加移植器官的長期存活率，并降低心血管事件的發(fā)生風(fēng)險。作為一種新型的強(qiáng)效免疫抑制劑，他克莫司具有更強(qiáng)的免疫抑制作用，其效力為同家族另一種鈣調(diào)蛋白磷酸酶抑制劑環(huán)孢菌素的10～100倍，且不良反應(yīng)更少[3]。然而，他克莫司藥物治療窗窄，某些患者因血藥濃度過低，達(dá)不到治療效果，而另一些患者因血藥濃度過高，可能引起腎毒性和感染[4]，因此研究他克莫司血藥濃度的影響因素非常重要。其中，多種基因的多態(tài)性是他克莫司藥代動力學(xué)差異的重要原因?，F(xiàn)就基因多態(tài)性對他克莫司血藥濃度的影響予以綜述。

1 他克莫司的藥動學(xué)

他克莫司是脂溶性藥物，口服用藥時大部分在胃腸道上部被吸收。該藥分布廣泛，其與蛋白結(jié)合率可達(dá)99%，其中大部分與紅細(xì)胞和血漿蛋白結(jié)合[5]。他克莫司的首過效果明顯，口服生物利用度為4%～89%，平均生物利用度為20%[6]?？诜四竞?，不到10%的原藥從膽汁、尿液和糞便中排出。大多數(shù)他克莫司在肝臟和小腸被細(xì)胞色素氧化酶P450(cytochrome P450，CYP)3A家族(主要為CYP3A4和CYP3A5)滅活。然后將外排泵P-糖蛋白(P-glycoprotein，P-gp)，即多藥耐藥基因1(multidrug resistance gene 1，MDR1)編碼的產(chǎn)物排入腸腔[7]。孕烷X受體(pregnane X receptor，PXR)作為一種關(guān)鍵的轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子，可以調(diào)節(jié)多種肝酶，如CYP和其他Ⅰ期代謝酶，以及MDR1、多藥耐藥相關(guān)蛋白2等[8]藥物Ⅲ期代謝酶。這些均會影響他克莫司的代謝、轉(zhuǎn)運和藥物相互作用。因此，涉及他克莫司藥動學(xué)個體差異的相關(guān)因素可能與CYP3A、MDR1、PXR等參與他克莫司代謝過程的相關(guān)基因的多態(tài)性有關(guān)。

2 相關(guān)基因多態(tài)性影響他克莫司的血藥濃度

2.1CYP3A基因多態(tài)性 目前文獻(xiàn)報道，編碼細(xì)胞色素P450酶系的基因位點對于他克莫司在體內(nèi)的代謝有非常重要的影響[9]。他克莫司吸收入血后，主要在肝臟和胃腸道有細(xì)胞色素P450同工酶系統(tǒng)的CYP3A亞家族進(jìn)行代謝。CYP3A亞家族包括CYP3A4、CYP3A5、CYP3A7等亞型，與藥物代謝及口服藥物首過消除密切相關(guān)[10]。其中，CYP3A4和CYP3A5是人體參與他克莫司代謝的主要同工酶，兩者有85%的氨基酸序列一致，且有大量的共同底物。CYP3A5在肝臟的表達(dá)與他克莫司的首過消除效應(yīng)密切相關(guān)，CYP3A4的表達(dá)水平與他克莫司的生物利用度有關(guān)[7]，且CYP3A5和CYP3A4單核苷酸多態(tài)性(single nucleotide polymorphism，SNP)存在顯著的連鎖不平衡。

2.1.1CYP3A5基因多態(tài)性 CYP3A5是細(xì)胞色素P450酶系統(tǒng)的主要成員之一，其表達(dá)和活性具有高度多態(tài)性，具有廣泛的個體和種族差異。有幾種SNP致使 CYP3A5酶缺失或低水平表達(dá)，其中CYP3A5*3(A6986G，intron3)基因型較普遍，研究表明該基因在我國人群中占78%[11]。若以CYP3A5*3替換CYP3A5*1，CYP3A5酶失活[12]。CYP3A5酶的失活導(dǎo)致他克莫司不能正常代謝而在體內(nèi)積聚，故使他克莫司血藥濃度升高。

當(dāng)前，國內(nèi)外研究者在CYP3A5*3對他克莫司血藥濃度的影響方面看法相似。與CYP3 A5*3/*3基因型相比，CYP3A5*1等位基因攜帶者達(dá)到相同的他克莫司濃度需要的藥物劑量更大[14-17]。Wang等[13]針對46例成人腎移植受者，通過聚合酶鏈反應(yīng)和限制性片段長度多態(tài)性研究5個候選基因(CYP3A5*3，CYP3A4*1G，ABCB1 C1236T，ABCB1 C3435T，ABCB1 G2677T/A)的基因型。結(jié)果顯示，CYP3A5表達(dá)者(*1/*1和*1/*3)的他克莫司血藥濃度較低，在第7、14、21和28天均需調(diào)整他克莫司劑量，它們需要較CYP3A5非表達(dá)者(*3/*3)每日高出1.40～1.75倍的他克莫司劑量才能達(dá)到相同的血藥濃度。Liu等[14]對373例接受他克莫司治療的肝移植患者進(jìn)行研究，從初始用藥到肝移植后1年，評估他克莫司濃度/劑量比值(C/D比值)。結(jié)果表明，當(dāng)CYP3A5的供體和(或)受體基因型為*3/*3時，C/D比值顯著升高，故建議肝移植后的他克莫司治療應(yīng)基于CYP3A5基因型的個性化治療。Lesche等[15]對52名心臟移植受者進(jìn)行了研究，并測定其術(shù)后第1、3、6及12個月時的他克莫司谷濃度。同時，該研究對CYP3A4、CYP3A5、CYP氧化還原酶、PXR編碼基因(NK1I2)及MDR1相關(guān)基因多態(tài)性對他克莫司血藥濃度的影響進(jìn)行了分析，結(jié)果顯示為達(dá)到與CYP3A5*3/*3基因相同的他克莫司濃度，CYP3A5*1等位基因攜帶者需2.2～2.6倍的藥物劑量。陳頔等[16]的研究納入了95例重癥肌無力患者，結(jié)果發(fā)現(xiàn)使用相同的他克莫司起始劑量及調(diào)藥速度，CYP3A5*1/*1組及CYP3 A5*1/*3組的他克莫司血藥濃度均明顯低于CYP3A5*3/*3組。上述研究證實，CYP3A5*3是他克莫司血液濃度個體差異的重要因素。

2.1.2CYP3A4基因多態(tài)性 CYP3A4是人體含量最豐富的酶，位于肝臟、空腸、結(jié)腸和胰腺中，具有多態(tài)性表達(dá)，迄今為止已鑒定出至少42個SNP。體外和體內(nèi)研究表明，CYP3A4在肝臟和CYP3A4酶活性中存在顯著的個體差異，遺傳因素為其主要原因[17]。目前，已經(jīng)鑒定出CYP3A4基因的多個SNP且與他克莫司代謝相關(guān)，而CYP3A4* 18B (20070T>C；rs2242480)等位基因是CYP3A4 SNP突變最常見的位點，其在黃種人中的突變率高達(dá)24.5%[18]。

目前，CYP3A4 SNP對他克莫司血液濃度的影響仍存在爭議。Kurzawski等[19]選取241例接受他克莫司治療的波蘭高加索腎移植患者，在腎移植后第1年，對他們進(jìn)行常見基因分型并監(jiān)測他克莫司血藥濃度。結(jié)果表明，僅CYP3A5*1B(從第1個月開始)和CYP3A4*22等位基因(在3個月和6個月時)是他克莫司劑量調(diào)整的獨立預(yù)測因子。但亦有證據(jù)表明，CYP3A4*1B影響他克莫司血藥濃度是因為CYP3A41B和CYP3A5*3等位基因之間存在連鎖不平衡[20-22]。然而，在亞洲人群中CYP3A4*1B和CYP3A4*22突變的突變率幾乎為0[23-25]，所以該突變導(dǎo)致中國人群他克莫司血藥濃度個體差異的可能性不大。21世紀(jì)初日本學(xué)者經(jīng)過大范圍的基因測序在CYP3A4基因第10內(nèi)含子上發(fā)現(xiàn)了一個新的高突變SNP基因位點：CYP3A4*18B(或CYP3A4*1G)，該位點的突變率為24.5%，也被證明是我國人群中CYP3A4突變率最高的一個位點[26]，該突變也許會增加CYP3A4活性，從而提高他克莫司血藥濃度。江佳等[27]收錄了16例同種異體造血干細(xì)胞移植患者，將原位雜交熒光染色脫氧核糖核酸測序用于檢測CYP3A4和CYP3A5基因型，酶聯(lián)免疫吸附試驗測定受體中他克莫司濃度，比較術(shù)后第7、15和30天不同基因型受者之間他克莫司C/D比值的差異，結(jié)果表明CYP3A4*18B和CYP3A5*3突變等位基因的頻率分別為25%和75%;在CYP3A5純合突變體受體中，CYP3A4*18B的C/D比值高于CYP3A4*1B。由于該研究包含的樣品數(shù)量有限，故只能驗證CYP3A4基因型與他克莫司C/D比值之間的關(guān)系。但仍觀察到CYP3A4*18B和CYP3A5*3基因多態(tài)性對他克莫司的藥動學(xué)具有顯著影響。目前，CYP3A4*18B對他克莫司血藥濃度影響的研究仍在不斷進(jìn)行中。

2.1.3CYP3A7基因多態(tài)性 以前普遍認(rèn)為CYP3A7只存在于胎兒肝臟，目前發(fā)現(xiàn)它在高達(dá)54%～88%的成人肝臟中也有表達(dá)，但與在兒童中觀察到的相比，它的代謝能力有所下降[28-29]。且CYP3A7在成人肝臟和腸道CYP3A底物生物轉(zhuǎn)化中的作用尚不清楚。雖然在攜帶CYP3A7*1C等位基因的人群中觀察到，CYP3A7在成人肝臟和腸道中的表達(dá)增加，但這個等位基因的頻率很低(3%)，且均發(fā)生在白種人和非裔美國人中。因此，他克莫司雖然被認(rèn)為是CYP3A7酶的底物，但CYP3A7代謝對他克莫司藥動學(xué)的影響還需進(jìn)一步研究，尤其是在兒童患者中。

2.2MDR1基因多態(tài)性 MDR1在許多器官和組織(如肝、腎、血腦屏障、血睪屏障、胎盤母側(cè)、腎上腺和小腸)中編碼跨膜轉(zhuǎn)運蛋白P-gp(ABCB-1)外排泵，并有多態(tài)性表達(dá)，目前已知至少50個SNP。在整個身體中，跨膜轉(zhuǎn)運蛋白P-gp的重要作用是以能量依賴的方式將胞嘧啶和底物的其他底物轉(zhuǎn)運到細(xì)胞膜上。細(xì)胞內(nèi)藥物濃度降低，導(dǎo)致身體對藥物產(chǎn)生抗藥性。MDR1基因多態(tài)性由于其對P-gp的多態(tài)性表達(dá)，通過影響P-gp的活性和功能，從而影響其基質(zhì)藥物(他克莫司)的臨床效果。目前，MDR1第12號外顯子C1236T(rs1128503)、第21號外顯子G2677 T/A(rs2032582)和第26號外顯子C3435T(rs1045642)是研究重點，中國腎移植患者外顯子26的突變頻率為45.3%[30]。由于C3435T基因多態(tài)性，十二指腸中P-gp的表達(dá)發(fā)生改變，從而影響了P-gp底物的腸道吸收。且G2677T/A與C3435T之間，存在顯著的連鎖不平衡關(guān)聯(lián)[31]，或許對P-gp的表達(dá)及活性影響最大[32]。外顯子21中的G突變?yōu)門/A，其導(dǎo)致基因產(chǎn)物的氨基酸從丙氨酸轉(zhuǎn)變?yōu)榻z氨酸或蘇氨酸，故可能導(dǎo)致P-gp功能降低?？梢姡琍-gp的表達(dá)和功能的變化可影響他克莫司的功效。

雖然MDR1的3種常見遺傳多態(tài)性對他克莫司的療效均有影響，但它們與他克莫司代謝之間的關(guān)系尚不確定。胡楠等[33]納入200例腎移植患者，采用聚合酶鏈反應(yīng)-限制性片段長度多態(tài)性和測序檢測CYP3A5*3和MDR1(C1236T、G2677T/A、C3435T)基因型，通過比較腎移植后28 d內(nèi)不同基因型之間他克莫司C、D和C/D比值的差異得出，MDR1 1236基因多態(tài)性對CYP3A5表達(dá)患者的他克莫司C、D和C/D比值無顯著影響；對于CYP3A5非表達(dá)組，MDR1 1236 CT和TT患者在他克莫司D和C/D比值方面有顯著差異；對于CYP3A5表達(dá)組，他克莫司C和D在MDR1 3435 TT患者中明顯低于CC和CT患者；在CYP3A5非表達(dá)組中，他克莫司D在MDR1 3435 TT患者中明顯低于CT患者。然而，朱琳等[34]對227名腎移植受者進(jìn)行CYP3A4*18B、CYP3A5*3及MDR1 C1236T、G2677T/A、C3435T基因多態(tài)性與他克莫司血藥濃度關(guān)聯(lián)的研究發(fā)現(xiàn)，除CYP3A5*3等位基因外，CYP3A4*18B和MDR1基因多態(tài)性不影響他克莫司血漿濃度。上述發(fā)現(xiàn)的不一致是由于CYP3A4、CYP3A5及MDR1之間的聯(lián)系，且三者對他克莫司藥動學(xué)的影響十分復(fù)雜，不能通過單一的基因突變來確定。此外，他克莫司是CYP3A5酶和P-gp的共同底物，CYP3A5酶對他克莫司的代謝可以被胃腸道中的活性P-gp調(diào)節(jié)。故應(yīng)選擇不表達(dá)CYP3A5的患者，即具有CYP3A5*3/*3基因型的患者，以獲得MDR1/ABCB1的獨立功效。有研究檢測了MDR1的3種SNP單倍型，排除了CYP3A5*3基因型的影響[35]：在CYP3A5*3/*3組患者中，與MDR1非TTT/TTT患者相比，MDR1 TTT/TTT患者有更高的他克莫司C/D比值。然而，尚未發(fā)現(xiàn)MDR1基因單倍型與他克莫司的劑量存在相關(guān)性[36]，主要因為樣本量小或沒有排除CYP3A5的影響。

2.3PXR基因多態(tài)性 PXR是一種新發(fā)現(xiàn)的孤兒核受體(系統(tǒng)名稱：NR1I2)，多數(shù)表達(dá)于肝臟，少數(shù)表達(dá)于結(jié)腸和小腸，主要調(diào)控物質(zhì)的吸取、代謝等過程。PXR的作用機(jī)制是機(jī)體通過配體激活PXR，引起相應(yīng)靶基因表達(dá)的改變，從而影響他克莫司的代謝和轉(zhuǎn)運。PXR調(diào)控的靶基因包括藥物Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ期代謝酶。Ⅰ期代謝酶主要為CYP系列，如CYP3A4、CYP3A5以及其他肝酶CYP；Ⅱ期代謝酶包括尿苷二磷酸葡醛酸轉(zhuǎn)移酶、谷胱甘肽轉(zhuǎn)移酶；Ⅲ期代謝酶有MDR1、多藥耐藥相關(guān)蛋白2等。PXR可以誘導(dǎo)CYP3A和MDR1的基因表達(dá)[37]。因此，PXR的多態(tài)性通過改變相應(yīng)靶基因表達(dá)，從而影響他克莫司的代謝。目前，國內(nèi)外對NR1I2基因多態(tài)性的研究僅針對非洲裔美國人和白種人。且從目前的研究結(jié)果可知，NR1I2的突變種族差異極大。

目前，國內(nèi)外關(guān)于他克莫司藥動學(xué)的PXR基因多態(tài)性研究較少。Benkali等[38]發(fā)現(xiàn)，PXR T25835C在腎移植患者中，對他克莫司的表觀清除率影響較大；Press等[39]對PXR A7635G基因多態(tài)性的研究也有類似發(fā)現(xiàn)。然而，Elens等[40]的研究未發(fā)現(xiàn)PXR A11156C和T11193C之間的相關(guān)性以及他克莫司在肝移植患者中的藥動學(xué)。王金平等[41]的研究對60例腎移植術(shù)后受者進(jìn)行PXR-C24381A基因分型，并監(jiān)測不同PXR基因型患者的他克莫司血藥濃度，結(jié)果顯示腎移植受者PXR-C24381A基因多態(tài)性與他克莫司血藥濃度具有相關(guān)性：若要達(dá)到相同的他克莫司血藥濃度，A/A基因型患者較C/A和C/C基因型患者需要服用更大劑量的他克莫司。綜上可知，PXR基因多態(tài)性在他克莫司的代謝中起重要作用。

2.4其他基因多態(tài)性 溶質(zhì)載體有機(jī)陰離子轉(zhuǎn)運蛋白家族成員1B1(solute carrier organic anion transporter family member 1B1，SLC01B1)基因負(fù)責(zé)表達(dá)有機(jī)陰離子轉(zhuǎn)運多肽OATP1B1和OATP1B3。這些轉(zhuǎn)運蛋白在多種化合物從門靜脈到肝細(xì)胞的轉(zhuǎn)運以及許多藥物的膽汁排泄中發(fā)揮作用。Elens等[40]發(fā)現(xiàn)，SLC01B1基因的388 A>G和521 T>C多態(tài)性影響了150例肝移植患者第一次給藥后他克莫司的血藥濃度。在這項研究中，表達(dá)388多態(tài)性的患者顯示他克莫司的平均血藥濃度較低，而521等位基因的改變導(dǎo)致了他克莫司明顯較高的谷濃度。他克莫司是有機(jī)陰離子轉(zhuǎn)運蛋白的抑制劑，因此其也許是OATP1B1和OATP1B3的底物。

此外，白細(xì)胞介素-10是抗炎細(xì)胞因子，其通過減少促炎因子的釋放，從而抑制細(xì)胞的免疫應(yīng)答。目前研究表明，IL-10在不同個體之間的分泌程度差異很大，這與遺傳因素有關(guān)，且IL-10可以下調(diào)CYP3A的活性，所以不同患者IL-10分泌的差異可以影響CYP3A依賴性藥物的血藥濃度[42]。Li等[43]的研究發(fā)現(xiàn)，IL-10 A1082G基因多態(tài)性與淋巴細(xì)胞產(chǎn)生IL-10的濃度有顯著關(guān)系(AA

3 小 結(jié)

免疫抑制劑的普遍應(yīng)用不僅提高了器官移植的成功率，同時也有效保證了移植器官的存活和功能。近年來，他克莫司在治療風(fēng)濕免疫疾病方面也取得了良好的效果[44]。他克莫司作為一種常用的免疫抑制劑，具有治療窗窄和口服給藥時藥動學(xué)差異大的特點，所以給藥時需個體化劑量。且基因分型是一個很有吸引力的選擇，特別是在開始給予他克莫司時；且與表型試驗不同，基因分型是一個穩(wěn)定的特征，對于任何給定的基因只需要確定一次。除CYP3A外，還需要進(jìn)一步闡明多態(tài)性(MDR1和PXR)對他克莫司療效的影響。未來根據(jù)藥物基因組學(xué)的研究設(shè)計出一種更適合中國人群的更合理的他克莫司給藥模型非常有必要，不僅能有效控制患者血藥濃度在合適的范圍內(nèi)，而且可以研究他克莫司對長期生存的影響，這將具有更廣闊的醫(yī)學(xué)前景和社會經(jīng)濟(jì)價值。