基因多態(tài)性對(duì)先天性心臟病兒童舒芬太尼藥代動(dòng)力學(xué)的影響

李碧蓮，王思怡，白 雪，劉 瑤，魏 偉，管宴萍，鐘國(guó)平，宋興榮

（1.廣州醫(yī)科大學(xué)廣州市婦女兒童醫(yī)療中心麻醉科，廣東廣州 510120；2.中山大學(xué)藥學(xué)院臨床藥理研究所，廣東廣州 510180）

舒芬太尼（sufentanil，SUF）因具有較強(qiáng)的鎮(zhèn)痛效果和良好的血流動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定性的特點(diǎn)，是目前兒童先天性心臟病手術(shù)中常用的鎮(zhèn)痛類全身麻醉藥物［1-2］。雖然SUF 的安全范圍大于嗎啡和芬太尼，SUF 在兒科臨床使用劑量仍存在較大的個(gè)體差異［3-4］。研究發(fā)現(xiàn)，OPRM1的單核苷酸多態(tài)性可顯著影響SUF的鎮(zhèn)痛效果［5-6］，同時(shí)OPRM1rs1799971與小兒SUF 的臨床治療量具有相關(guān)性［7-8］。遺傳因素是追蹤個(gè)體差異的關(guān)鍵［9］，雖然SUF 已在兒童心臟手術(shù)麻醉中被廣泛使用，但目前對(duì)SUF遺傳藥理學(xué)研究多集中在藥效學(xué)的比較，對(duì)其在先天性心臟病介入治療手術(shù)的藥代動(dòng)力學(xué)的影響仍缺乏相關(guān)研究。本研究將基于藥代動(dòng)力學(xué)和遺傳藥理學(xué)，結(jié)合群體藥動(dòng)學(xué)的建模原理，考察基因多態(tài)性對(duì)非紫紺型先天性心臟病兒童SUF 藥代動(dòng)力學(xué)參數(shù)的影響，最終指導(dǎo)兒科SUF個(gè)體化用藥。

1 材料與方法

1.1 研究對(duì)象

本研究經(jīng)廣州市婦女兒童醫(yī)療中心倫理委員會(huì)批準(zhǔn)（批號(hào)2018080101），術(shù)前與患兒監(jiān)護(hù)人解釋研究?jī)?nèi)容、目的、意義以及可能發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)并簽署知情同意書。選擇2018～2020 年在我院診斷為非紫紺型先天性心臟病，年齡6～72 月，ASA 分級(jí)Ⅱ級(jí)并擬行心臟介入手術(shù)治療的兒童168 例。排除標(biāo)準(zhǔn)包括：術(shù)前存在肝腎功能異常；對(duì)SUF 有過(guò)敏史；術(shù)前72 h內(nèi)曾使用μ 受體激動(dòng)劑或其他鎮(zhèn)靜類藥物；以及服用抑制/誘導(dǎo)CYP450 代謝酶的藥物或食物的患兒。

1.2 麻醉與臨床信息收集

入組患兒均實(shí)施喉罩全身麻醉。使用丙泊酚2 mg·kg-1、SUF 0.3 μg·kg-1（商品名：人福舒芬，宜昌人福藥業(yè)有限責(zé)任公司，國(guó)藥準(zhǔn)字：H20054171，規(guī)格：1 mL：50 μg）及苯磺順阿曲庫(kù)銨0.2 mg·kg-1行麻醉誘導(dǎo)，以丙泊酚8 mg·kg-1·h-1維持麻醉。術(shù)中使用Narcotrend ?麻 醉深度 儀（Monitor Technik，Bad Bramstedt，Germany）監(jiān)測(cè)麻醉深度，并調(diào)整丙泊酚的術(shù)中用量使Narcotrend 指數(shù)維持在40～70水平。收集患兒術(shù)前身高、體質(zhì)量、性別、年齡、診斷、手術(shù)史及各項(xiàng)基礎(chǔ)肝腎功能指標(biāo)；同時(shí)記錄術(shù)前和術(shù)中血氧飽和度（SpO2）、心率（HR）、收縮壓（SBP）等生命體征和術(shù)中追加藥物的種類和劑量。統(tǒng)計(jì)HR和SBP超過(guò)對(duì)應(yīng)年齡段正常值限值的20%為血流動(dòng)力學(xué)不良反應(yīng)。

1.3 采樣方法和標(biāo)本檢測(cè)

采用稀釋采樣法收集給予SUF 后5、10、20、30、45、60、75、90 min的血液標(biāo)本置于乙二胺四乙酸二鈉（EDTA）抗凝管，于1 700×g離心力離心10 min后，取上層血漿和下層血細(xì)胞，分裝于離心管中并保存于-80°C 冰箱。使用超高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜（UHPLC-MS/MS）方法測(cè)定血漿樣本中SUF 的血漿藥物濃度［10］。提取血細(xì)胞中DNA 樣本并使用NanodropTM2000c（ThermoFisher Scientific，Waltham，MA，USA）分光光度計(jì)測(cè)定DNA 純度。本研究共考察了可能影響SUF 藥代動(dòng)力學(xué)和藥效學(xué)的9 個(gè)基因（包括代謝酶CYP3C4、CYP2D6、NTRK1；外派轉(zhuǎn)運(yùn)體基因ABCB1、ABCG2；調(diào)控相關(guān)因子PXR和藥物作用靶點(diǎn)（OPRM1、COMT、P2RX7）中的32 個(gè)單核苷酸多態(tài)性位點(diǎn)?；蛐蜋z測(cè)采用基質(zhì)輔助激光解吸電離飛行時(shí)間質(zhì)譜（MALDI-TOF MS）進(jìn)行檢測(cè)，即Agena MassARRAY?iPLEX 基因分型技術(shù)。應(yīng)用SNPStats 分析網(wǎng)站對(duì)各單核苷酸多態(tài)性（single nucleotide polymorphisms，SNPs）相關(guān)位點(diǎn)單倍型與藥物暴露量（area under the curve，AUC0→t）、表觀分布容積（apparent volume of distribution，Vd）、藥物清除率（clearance rate，CL）進(jìn)行單因素相關(guān)性分析。使用五種遺傳模型（共顯性模型、隱性模型、顯性模型、附加模型及超顯性模型）對(duì)基因型數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，并選擇赤池信息量準(zhǔn)則數(shù)值最小的模型為最優(yōu)模型。

1.4 統(tǒng)計(jì)方法

本研究樣本量采用非概率抽樣方法確定。使用SPSS version 22（IBM corp.，Armonk，NY，USA）進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。計(jì)量資料以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（±s）表示，并使用Shapiro-Wilk 檢驗(yàn)進(jìn)行正態(tài)性檢驗(yàn)。采用Mann-Whitney U 檢驗(yàn)評(píng)估藥物濃度與遺傳多態(tài)性之間的相關(guān)性。計(jì)數(shù)資料采用Pearsonχ2檢驗(yàn)。應(yīng)用Phoenix WinNonlinTM（Version 7.0，Certara L.P Pharsight，St.Louis，MO，USA）軟件計(jì)算群體藥代動(dòng)力學(xué)參數(shù)。使用SNPStats 在線分析各基因的單倍型，并用單因素相關(guān)性分析統(tǒng)計(jì)基因多態(tài)性與SUF 藥代動(dòng)力學(xué)參數(shù)的差異。使用Haploview 4.2（Broad institute）軟件確定偏離Hardy-Weinberg 平衡的偏差。在考慮共同因素的基礎(chǔ)上，采用多元線性回歸對(duì)差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義的基因進(jìn)行分析。當(dāng)P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 一般資料

本研究共招募非紫紺型先天性心臟病行介入手術(shù)治療的患兒172 例，其中4 名因血液樣本發(fā)生嚴(yán)重溶血不納入最后統(tǒng)計(jì)。共168名患兒完成實(shí)驗(yàn)檢測(cè)和統(tǒng)計(jì)分析，其中1例患兒因手術(shù)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)術(shù)中追加SUF 1.5 μg 1 次。本實(shí)驗(yàn)中，分別有12 例（7.1%）發(fā)生低血壓，5例（3.0%）發(fā)生高血壓，10例（6.0%）發(fā)生心動(dòng)過(guò)緩，12 例（7.1%）發(fā)生心動(dòng)過(guò)速。術(shù)中所有患兒均無(wú)發(fā)生低氧血癥及嚴(yán)重不良事件（表1）。

表1 患者一般資料和不良反應(yīng)發(fā)生率Table 1 Subjects’characteristics and adverse vents［± s，n（%）］

表1 患者一般資料和不良反應(yīng)發(fā)生率Table 1 Subjects’characteristics and adverse vents［± s，n（%）］

ASD：atrial septal defect；VSD：ventricular septal defect；PDA：patent ductus arteriosus.

2.2 基因多態(tài)性對(duì)SUF藥動(dòng)學(xué)的相關(guān)性分析

除ABCB1rs10233247與rs4148741的總基因頻率響應(yīng)過(guò)低不適于納入進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，其余30 個(gè)位點(diǎn)的基因型均符合Hardy-Weinberg 平衡（P＞0.05）。經(jīng)過(guò)SNPStats 軟件計(jì)算，發(fā)現(xiàn)ABCG2rs2054576 和OPRM1rs4870266 與SUF 的AUC0→t具有相關(guān)性。ABCG2rs2054576最優(yōu)遺傳模型為超顯性模型，AG 基因型的AUC0→t顯著高于AA 型與GG型（P＜0.05）。OPRM1rs4870266 最優(yōu)遺傳模型為隱性模型，AA 基因型的AUC0→t顯著低于GG 型與AG 型（P＜0.05）。OPRM1rs2236257，rs4870266 與SUF 的Vd具有相關(guān)性。OPRM1rs2236257 最優(yōu)遺傳模型為隱性模型，CC基因型的Vd顯著高于GG型與CG 型（P＜0.05）。OPRM1rs4870266 最優(yōu)遺傳模型為隱性模型，AA 基因型的Vd顯著高于GG 型與AG 型（P＜0.05）。CYP3A4rs2246709，OPRM1rs2236257，rs4870266 和P2RX7rs77593826 與SUF的CL 具有相關(guān)性。CYP3A4rs2246709 最優(yōu)遺傳模型為隱性模型，GG型的CL顯著低于AA型與AG型（P＜0.05）。OPRM1rs2236257 最優(yōu)遺傳模型為超顯性模型，CG 型的CL 顯著低于CC 型與GG 型（P＜0.05）；OPRM1rs4870266 最優(yōu)遺傳模型為隱性模型，AA 型的CL 顯著高于GG 型和AG 型（P＜0.05）；P2RX7rs77593826 最優(yōu)遺傳模型為隱性模型，TT型的CL顯著低于CC型和CT型（P＜0.05；表2）。

表2 基因多態(tài)性對(duì)SUF藥代動(dòng)力學(xué)的影響Table 2 Effect of gene polymorphism on SUF pharmacokinetic parameters ［M（P25～P75）］

續(xù)表

續(xù)表

2.3 基因多態(tài)性與SUF藥代動(dòng)力學(xué)參數(shù)的多重線性回歸分析

將上述基因多態(tài)性對(duì)SUF 藥代動(dòng)力學(xué)參數(shù)影響的單因素相關(guān)性結(jié)果中P值小于0.05 的SNPs 納入多因素分析，采用了逐步回歸法評(píng)估遺傳因素對(duì)SUF 藥動(dòng)學(xué)參數(shù)的綜合影響。分別建立了關(guān)于SUF AUC0→t、Vd、CL的多重線性回歸方程，三個(gè)方程最終分別納入了ABCG2rs2054576，CYP3A4rs2246709 和OPRM1rs4870266，rs2236257 的基因多態(tài)性，能解釋5.5%的AUC0→t個(gè)體差異、8.4%的Vd個(gè)體差異及6.2%的CL 個(gè)體差異（表3）。方程如下所示。

3 討論

本研究在建立SUF藥代動(dòng)力學(xué)模型的基礎(chǔ)上，探討基因多態(tài)性對(duì)非紫紺型先天性心臟病兒童SUF 藥代動(dòng)力學(xué)的影響。發(fā)現(xiàn)基因ABCG2rs2054576 和OPRM1rs4870266 與SUF 曲線 下面 積相關(guān)；OPRM1rs2236257 與SUF 表觀分布容積相關(guān) ；CYP3A4rs2246709，OPRM1rs2236257，rs4870266 與SUF 藥物清除率相關(guān)，為兒童SUF 藥代動(dòng)力學(xué)遺傳因素的預(yù)測(cè)和精準(zhǔn)用藥方案提供了理論基礎(chǔ)。

SUF 與其他阿片類藥物相比具有更高的安全性和有效性，因此在兒科全身麻醉特別是心血管手術(shù)麻醉中被廣泛應(yīng)用。OPRM1 基因編碼SUF 作用靶點(diǎn)μ-受體蛋白，能直接影響SUF 的臨床療效和副作用發(fā)生率［11-12］。前期研究發(fā)現(xiàn)rs1799971 的突變可導(dǎo)致Asp40Asn 氨基酸被取代，從而改變?chǔ)?受體親和力和增加SUF 的消耗量［13］。De Capraris等［14-15］證明，給予相同劑量的SUF 后，OPRM1 A118G 雜合子與野生型基因多態(tài)性可影響剖腹產(chǎn)患者術(shù)后疼痛反應(yīng)，產(chǎn)生不同的鎮(zhèn)痛效果。Mamie等［7］也證明，OPRM1rs1799971 與小兒SUF 的臨床治療量具有相關(guān)性。而本研究首次發(fā)現(xiàn)OPRM1rs4870266，rs2236257分別與兒童SUF的AUC，Vd和CL 有關(guān)，可能是導(dǎo)致SUF 在兒童產(chǎn)生藥代動(dòng)力學(xué)個(gè)體差異的主要原因之一。

本研究發(fā)現(xiàn)ABCG2編碼乳腺癌耐藥蛋白的表達(dá)與p -糖蛋白功能相似，可通過(guò)限制SUF 通過(guò)血腦屏障的攝取或加強(qiáng)從腦部清除影響SUF 的藥代動(dòng)力學(xué)變化［15］。因此我們考慮本研究中ABCG2 rs2054576的雜合子AG 基因可使乳腺癌耐藥蛋白活性顯著降低，從而提高了SUF在大腦的攝取和降低藥物的清除，最終使SUF 的AUC 升高。CYP3A4主要編碼含血紅素的單加氧酶，為SUF的主要代謝酶［16］。CYP3A4單核苷酸多態(tài)性可直接影響血紅素的單加氧酶的活性從而影響SUF 的代謝。已證明CYP3A4*1G的基因多態(tài)性可影響肺癌切除和剖宮產(chǎn)手術(shù)的SUF 消耗量［17-18］。本研究中CYP3A4rs2246709 GG基因型的血漿清除率顯著低于AA型與AG 型，可能與該基因的突變等位基因降低了含血紅素的單加氧酶活性以及與其在中國(guó)人群中突變頻率較高有關(guān)。

P2RX7基因是嘌呤能受體（P2X7）的編碼基因，該基因的遺傳SNPs 可影響P2X7受體蛋白的功能。研究發(fā)現(xiàn)，P2X7受體通過(guò)提高傷害性神經(jīng)元的興奮性，介導(dǎo)疼痛敏感性和影響阿片類藥物的鎮(zhèn)痛效果［19］。Ide等［20］發(fā)現(xiàn)芬太尼的冷痛敏感性和鎮(zhèn)痛作用與P2RX7的SNP 和單倍型有關(guān)，P2RX7rs1718125 G＞A 的患者獲得更高的疼痛視覺(jué)模擬評(píng)分。在此基礎(chǔ)上，隨后兩項(xiàng)中國(guó)人群研究證明，P2RX7rs1718125多態(tài)性分別與肺癌和食道癌患者術(shù)后疼痛和芬太尼用量顯著相關(guān)［21-22］。本研究發(fā)現(xiàn)，在P2RX7rs77593826 中，與TT 基因型相比，攜帶CC 和CT 基因型患兒的CL 較高；提示攜帶CC 和CT 基因型的患兒可能表現(xiàn)出對(duì)疼痛的敏感性更高。P2X7受體誘導(dǎo)阿片類鎮(zhèn)痛作用改變的機(jī)制尚不清楚，用特異性拮抗劑或靶向小干擾RNA 阻斷P2X7受體可增強(qiáng)慢性嗎啡治療大鼠的嗎啡鎮(zhèn)痛作用，但這些作用在未成年大鼠中并不明顯［23］。因此，P2RX7rs77593826多態(tài)性介導(dǎo)的神經(jīng)調(diào)節(jié)在本研究中并不是影響SUFCL 的顯著性因素，但這些調(diào)節(jié)作用可能取決于疼痛刺激或疼痛表達(dá)的類型。

SUF 作為μ-阿片受體激動(dòng)劑是全身麻醉的復(fù)合用藥之一。為了減少全身麻醉復(fù)合用藥對(duì)SUF的藥代動(dòng)力學(xué)的影響，本研究設(shè)計(jì)上避免了使用吸入性麻醉藥和α2受體激動(dòng)劑等與SUF 有協(xié)同效應(yīng)的鎮(zhèn)靜類藥物。研究證明異丙酚和苯磺順阿曲庫(kù)銨對(duì)SUF 藥代動(dòng)力學(xué)影響較少［24-25］，因此我們選擇此兩種藥物作為本實(shí)驗(yàn)全身麻醉的復(fù)合用藥。同時(shí)，雖然本實(shí)驗(yàn)的研究對(duì)象為三種不同的先天性心臟病，但三種先天性心臟病都屬于左向右分流的非紫紺型心臟病。已有研究證明，先天性心臟病和非先天性心臟病兒童對(duì)藥代動(dòng)力學(xué)的影響沒(méi)有顯著性的差異［26］。本研究患兒雖心臟存在不同類型缺陷，但心臟功能代償完全，因此對(duì)藥代動(dòng)力學(xué)影響甚微。

綜上所述，在兒童非紫紺型先天性心臟病介入手術(shù)中，ABCG2rs2054576，CYP3A4rs2246709，OPRM1rs4870266，rs2236257基因多態(tài)性可顯著影響SUF 藥代動(dòng)力學(xué)的變化。研究結(jié)果為非紫紺型先天性心臟病兒童SUF 個(gè)體化精準(zhǔn)用藥提供了理論依據(jù)，進(jìn)一步優(yōu)化兒童SUF 臨床用藥方案，以提高麻醉的安全性和降低不良反應(yīng)的發(fā)生率。后續(xù)實(shí)驗(yàn)將針對(duì)相關(guān)差異基因開(kāi)展功能性驗(yàn)證和機(jī)制研究。