白細胞介素-6及其因CYP2C19基因多態(tài)性對伏立康唑血藥谷濃度的影響*

申明慧,周麗娟,李慧紅,桑智慧,2,何勐,張華,李敏

(1.鄭州大學附屬鄭州中心醫(yī)院轉(zhuǎn)化醫(yī)學中心,鄭州 450007;2.新鄉(xiāng)醫(yī)學院藥學院,新鄉(xiāng) 453003;3.鄭州大學附屬鄭州中心醫(yī)院藥學部,鄭州 450007;4.鄭州大學附屬鄭州中心醫(yī)院呼吸內(nèi)科,鄭州 450007)

伏立康唑(voriconazole,VCZ)是侵襲性曲霉病的一線治療藥物,主要經(jīng)肝細胞色素P450(CYP)2C19代謝,少部分經(jīng)CYP3A4和CYP2C9代謝[1]。VCZ的藥動學特征呈非線性且藥物濃度個體間和個體內(nèi)變異大。已有研究表明[2-3],VCZ血清谷濃度(voriconazole serum trough concentration,VCZ-Cmin)和臨床有效性及毒性相關,當Cmin<0.5 mg·L-1時與治療失敗相關,Cmin≥5.0 mg·L-1,療效較好,但易出現(xiàn)相關的肝毒性、神經(jīng)毒性和視覺毒性等不良反應。

CYP同工酶、肝損傷、藥物相互作用、C-反應蛋白(C-reactive protein,CRP)、低白蛋白血癥、年齡、體質(zhì)量等因素均能影響VCZ-Cmin,但這并不能解釋全部Cmin的變異[4-7]。研究報道[8-9],感染或炎癥刺激可改變CYP同工酶的活性及表達水平,本課題組前期研究發(fā)現(xiàn)[10],VCZ-Cmin和CRP、降鈣素原(procalcitonin,PCT)和白細胞介素-6(interleukin-6,IL-6)等炎癥因子均有一定相關性。IL-6可下調(diào)肝和肝外細胞色素CYP酶、藥物代謝酶及轉(zhuǎn)運體表達,從而影響底物的藥動學[11-12]。目前IL-6對Cmin影響的研究鮮有報道[9],因此,本課題采用大樣本前瞻性研究,確證IL-6及其因CYP2C19基因多態(tài)性對VCZ-Cmin的影響,以期為患者精準用藥提供依據(jù),保證用藥更加安全有效。

1 資料與方法

1.1臨床資料

1.1.1研究對象 本研究為前瞻性研究,入選2018年8月—2022年2月鄭州大學附屬鄭州中心醫(yī)院住院收治的侵襲性肺真菌感染患者237例,經(jīng)該院倫理委員會批準同意,所有受試者或家屬均自愿簽署知情同意書。入選標準:①符合侵襲性肺部真菌感染診斷標準[13-14];②采用VCZ治療≥14 d;③每例患者至少抽取一個穩(wěn)態(tài)谷濃度血樣。排除標準:①對VCZ過敏或不耐受者;②使用VCZ期間合并使用其他抗真菌藥物者;③血樣抽取不合格者(沒達穩(wěn)態(tài)血樣或非谷濃度血樣等);④肝功能受損者[VCZ治療前丙氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶(alanine aminotransferase,ALT)或天冬氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶(aspartate aminotransferase,AST)>3倍正常參考值上限或總膽紅素(total bilirubin,T-BiL)>2倍正常參考值上限];⑤腎功能中或重度損傷;⑥妊娠或哺乳期婦女;⑦合并使用肝藥酶誘導劑或抑制劑;⑧臨床資料不完整者。

1.1.2試劑及藥品 血液基因組DNA提取試劑盒(QIAGEN公司);人類CYP2C19基因擴增試劑盒(武漢友芝友公司,批號:18071303,19041202,20100905,21031802,21091305);IL-6檢測試劑盒[羅氏診斷產(chǎn)品(上海)有限公司,批號:496515,540226,620928];注射用VCZ(輝瑞制藥有限公司,每支200 mg,注冊證號:H20150168,批號:Z547301,Z562101,Z579501,Z591201)。

1.1.3儀器 Agilent 1260型高效液相色譜儀(美國安捷倫公司);Applied Biosystems?7500 fast DX 實時熒光定量聚合酶鏈反應(PCR)儀(美國Thermo公司);Roche cobas?6000化學發(fā)光儀(瑞士羅氏公司)。

1.2方法

1.2.1患者給藥方案及分組 按照說明書用藥:負荷劑量(第1個24 h),靜脈滴注VCZ 6 mg·kg-1,q12 h;維持劑量(開始用藥24 h后),靜脈滴注VCZ 4 mg·kg-1,q12 h。醫(yī)師根據(jù)患者實際情況,靜脈滴注VCZ 4 mg·kg-1,q12 h。根據(jù)首次穩(wěn)態(tài)Cmin測得值,將患者劃分為亞治療范圍組(<0.5 mg·L-1),治療范圍組(0.5～<5.0 mg·L-1),超治療范圍組(≥ 5.0 mg·L-1)。此后,再根據(jù)Cmin、不良反應及臨床療效,并按文獻[15]進行劑量調(diào)整。

1.2.2CYP2C19基因分型檢測 對所有入選患者進行CYP2C19基因分型,分為超快代謝型(ultra metabolism,UM,*17/*17、*1/*17)、快代謝型(extensive metabo-lism,EM,*1/*1)、中間代謝型(intermediated metabolism,IM,*1/*2、*1/*3、*2/*17、*3/*17)和慢代謝型(poor metabolism,PM,*2/*2、*2/*3、*3/*3)。試驗采用RT-PCR在本院轉(zhuǎn)化醫(yī)學中心進行,實驗室經(jīng)室內(nèi)和室間評價合格。以DNA提取試劑盒提取DNA,CYP2C19基因分型檢測試劑盒進行CYP2C19*2(681G>A),CYP2C19*3(636G>A),CYP2C19*17(806C>T,3402C>T)突變位點檢測,嚴格按照試劑盒說明書操作。

1.2.3VCZ-Cmin的測定 抽取所有患者給藥前30 min的外周靜脈血1～2 mL(采用負荷劑量給藥,則至少用藥3 d,無負荷劑量給藥,則至少用藥5 d),置于無添加劑的真空采血管中,采用反相高效液相色譜法進行檢測。每例患者的第一份Cmin血樣均為調(diào)整劑量前采集的首次穩(wěn)態(tài)血樣[10]。

1.2.4IL-6檢測 血常規(guī)和IL-6與Cmin采血的時間間隔≤24 h。抽取外周靜脈血3 mL,離心取上清液,于-20 ℃保存。采用IL-6檢測試劑盒,電化學發(fā)光法測定,嚴格按照說明書操作。

1.2.5患者臨床資料收集 從我院醫(yī)院信息系統(tǒng)和對患者隨訪來錄取患者資料:姓名、性別、年齡、體質(zhì)量、身高、VCZ使用療程。血常規(guī)、尿常規(guī)、CRP、ALT、AST、堿性磷酸酶(alkaline phosphatase,ALP)、谷氨酰轉(zhuǎn)肽酶(γ-glutamyl transpeptadase,GGT)、白蛋白(albumin,ALB)、血尿素氮(blood urea nitrogen,BUN)、血小板(platelet,PLT)、血肌酐(serum creatinine,Scr)、胸部CT、半乳甘露聚糖試驗和1,3-β-D葡聚糖試驗結(jié)果等。

2 結(jié)果

2.1患者入選及研究流程 按入排標準,最終剔除患者10例,入選227例,其中4例患者用藥不足15 d,出現(xiàn)死亡,病例失訪,最終按223例患者進行試驗,男143例,女80例,年齡19～98歲,平均年齡(73.11±15.82)歲。其中曲霉菌感染198例,念珠菌6例,合并曲霉菌和念珠菌19例。見圖1。

圖1 研究流程圖

2.2CYP2C19基因表型分類 223例患者中UM型7例(*1/*17者7例),EM型96例(*1/*1者96例),IM型95例(*1/*2者84例,*1/*3者9例,*2/*17者1例,*3/*17者1例),PM型25例(*2/*2者20例,*3/*3者2例,*2/*3者3例)。CYP2C19*2位點分布進行檢驗,符合基因遺傳定律,見表1。

表1 CYP2C19基因型分布

2.3不同Cmin范圍組別間一般臨床資料的比較 223例患者共獲得279份血樣(其中35例患者中4例測定4次、13例測定3次和18例測定2次),均選取首次VCZ-Cmin223個數(shù)據(jù)進行比較,結(jié)果,亞治療范圍組、治療范圍組和超治療范圍組分組在性別、年齡、體質(zhì)量、白蛋白水平、實驗室指標、合并用藥和基礎疾病等一般臨床資料上,均差異無統(tǒng)計學意義(均P>0.05),具有可比性,見表2。

表2 3組患者一般臨床資料比較

2.4IL-6水平與VCZ-Cmin的相關性 將IL-6與VCZ-Cmin分別取Log10對數(shù)進行Pearson’s相關分析,結(jié)果IL-6水平與VCZ-Cmin呈良好的正相關性(n=223,r=0.520,P<0.001),見圖2。

圖2 IL-6和VCZ-Cmin的相關性

2.5VCZ-Cmin隨IL-6水平在同一患者體內(nèi)的變異性 223例患者中有35例患者住院期間多次同時進行VCZ-Cmin和IL-6水平檢測,患者在各次測定前后,均無劑量調(diào)整,結(jié)果VCZ-Cmin在各患者體內(nèi)不同時間點高度變異,且其中27例患者(27/35,77.14%)VCZ-Cmin的變化趨勢和IL-6水平的變化趨勢基本一致。

2.6不同VCZ-Cmin范圍內(nèi)IL-6水平的差異 將223份首次VCZ-Cmin對應的IL-6進行分組比較,結(jié)果IL-6水平在亞治療范圍、治療范圍和超治療范圍組均差異有統(tǒng)計學意義{6.10 pg·mL-1[3.26,14.90],n=12vs.26.60 pg·mL-1[6.92,64.53],n=142vs.120.00 pg·mL-1[45.75,331.75],n=69,χ2=57.799,P< 0.001}。IL-6的中位值隨VCZ-Cmin的升高而逐漸升高,見圖3。

圖3 不同VCZ-Cmin范圍內(nèi)IL-6水平的比較

2.7IL-6預測VCZ-Cmin≥5.0 mg·L-1的ROC曲線 IL-6預測VCZ-Cmin≥ 5.0 mg·L-1的 ROC曲線血藥濃度-時間曲線下面積和截斷值分別是(0.801±0.033)[95%CI=(0.736,0.865),P<0.001],47.30 pg·mL-1,敏感度和特異度分別為75.4%和72.1%,見圖4。

圖4 IL-6水平預測VCZ-Cmin≥5.0 mg·L-1的ROC曲線

2.8不同IL-6分層范圍平均VCZ-Cmin的差異 根據(jù)“2.7節(jié)”下的截斷值,對IL-6進行分層,比較IL-6不同分層間平均VCZ-Cmin的差異,VCZ-Cmin在3組間差異有統(tǒng)計學意義(3.12 mg·L-1[1.85,4.58],n=147vs.4.66 mg·L-1[3.68,5.86],n=41vs.6.25 mg·L-1[4.50,9.13],n=35,χ2=50.435,P< 0.001)。VCZ-Cmin的中位值隨著IL-6的升高而逐漸升高,見圖5。

圖5 不同IL-6范圍內(nèi)平均VCZ-Cmin水平的比較

2.9不同IL-6分層范圍達到VCZ-Cmin范圍比率的差異及風險評估 在不同IL-6分層范圍間(IL-6<47.30 pg·mL-1、47.30 pg·mL-1≤IL-6<100 pg·mL-1和IL-6 ≥100 pg·mL-1),VCZ-Cmin達到0.5～5.0 mg·L-1治療范圍的比例(74.15%vs.58.54%vs.25.71%,χ2=29.247,P<0.001)和≥ 0.5 mg·L-1范圍的比例(17.69%vs.41.46%vs.74.29%,χ2=44.983,P<0.001)均差異有統(tǒng)計學意義。IL-6≥100 pg·mL-1和47.30 pg·mL-1≤IL-6< 100 pg·mL-1范圍發(fā)生VCZ-Cmin≥5.0 mg·L-1的風險分別是IL-6<47.30 pg·mL-1的13.444倍[95%CI=(5.642,32.039)]和3.296倍[95%CI=(1.554,6.993)]。

2.10各CYP2C19基因表型下IL-6水平對VCZ-Cmin的影響 在CYP2C19 UM+EM和IM型患者中,不同IL-6分層范圍間平均VCZ-Cmin差異有統(tǒng)計學意義(F=7.532,P=0.001;F=26.536,P<0.001);而在PM型患者中,不同IL-6分層范圍間平均VCZ-Cmin差異無統(tǒng)計學意義(χ2=5.130,P=0.077)。CYP2C19各基因表型下,IL-6對VCZ-Cmin的影響程度不同,即IL-6對UM+EM和IM患者人群的VCZ-Cmin影響較大(P<0.01),而對PM型患者的VCZ-Cmin影響較小(P>0.05)。且在CYP2C19 PM型患者中,不同的IL-6分層組別間,兩兩比較發(fā)現(xiàn),平均VCZ-Cmin差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05),見圖6。

圖6 不同CYP2C19基因表型和IL-6水平患者中VCZ-Cmin水平

3 討論

在VCZ臨床用藥實踐中,嚴重炎癥下調(diào)藥物代謝酶的活性以影響VCZ的濃度,也用于解釋一部分VCZ濃度的高度變異。GAUTIER-VEYRET等[16]研究表明,CRP水平反映的炎癥狀態(tài)是法國血液病患者VCZ使用過量的主要危險因素。在年齡≥12歲的人群中,CRP反映的高炎癥水平與VCZ的濃度升高相關,而在年齡<12歲的兒童并非如此,指出CRP值有助于指導嚴重炎癥期間患者VCZ治療藥物監(jiān)測。

患者重癥感染期間,過量釋放細胞因子,出現(xiàn)炎癥反應,外周血IL-6水平已被用于重癥感染疾病的炎癥指標,可影響肝細胞功能,進而對VCZ-Cmin產(chǎn)生一定的影響。本研究進一步明確促炎因子IL-6水平與VCZ-Cmin的關系及對不同患者及同一患者體內(nèi)VCZ-Cmin的影響,闡明IL-6在不同CYP2C19基因表型下對VCZ濃度的影響程度,可幫助臨床醫(yī)師在IL-6變化較大期間,頻繁監(jiān)測Cmin,及時調(diào)整用藥劑量,以免因Cmin升高產(chǎn)生不良反應。研究中排除了患者在使用劑量、嚴重肝、腎功能受損、合并肝藥酶誘導劑和抑制劑及ALB水平對Cmin的影響。本研究監(jiān)測223例患者初始Cmin研究數(shù)據(jù)顯示,IL-6水平與VCZ-Cmin相關性良好。且77.14%患者多次同時監(jiān)測Cmin和IL-6水平變化趨勢基本一致,說明在患者用藥劑量不變的情況下,IL-6可影響VCZ-Cmin值。IL-6在VCZ亞治療范圍、治療范圍和超治療范圍均差異有統(tǒng)計學意義(P<0.001),IL-6的中位值隨著VCZ-Cmin的升高而逐漸升高。這與先前的炎癥因子(CRP、IL-6、IL-8等)與VCZ濃度的關系相一致[9,16]。本研究選取患者來自于呼吸重癥醫(yī)學科和血液內(nèi)科等,患者年齡大,免疫功能低下,合并重癥肺炎、急性呼吸窘迫,易引發(fā)全身炎癥反應綜合征等。因此,臨床上使用VCZ治療期間,患者的炎癥因子水平波動較大,繼而影響VCZ-Cmin。

炎癥是一個促成因素,IL-6是一種促炎細胞因子,不僅對免疫細胞,而且對肝細胞也有影響。它首先與IL-6R結(jié)合,然后與gp130形成復合物,隨后激活信號轉(zhuǎn)導器和轉(zhuǎn)錄激活因子3,并導致轉(zhuǎn)錄。肝細胞表達豐富的gp130,可以直接和通過反轉(zhuǎn)錄信號被激活,這強調(diào)了IL-6水平對肝細胞的顯著影響。因此IL-6水平導致CYP同工酶在基因轉(zhuǎn)錄水平上的下調(diào),引起相應的mRNA、蛋白和酶活性的降低[11-12],被CYP酶代謝的藥物減少,以致VCZ的代謝速率下降,VCZ-Cmin升高,當患者炎癥消退時,血清濃度也會下降。依據(jù)上述的發(fā)現(xiàn),筆者采用了ROC曲線對IL-6水平預測VCZ-Cmin≥5.0 mg·L-1的截斷值為47.30 pg·mL-1,并依據(jù)該截斷值,將IL-6水平進行了分層,取47.30 pg·mL-1作為第一分層點,同時取所有患者IL-6的均值約100 pg·mL-1作為第二分層點,評價得出IL-6水平各分層之間VCZ-Cmin差異有統(tǒng)計學意義(P<0.001),進一步證實了IL-6水平對VCZ-Cmin的影響,且IL-6≥100 pg·mL-1和47.30 pg·mL-1≤ IL-6<100 pg·mL-1范圍發(fā)生VCZ-Cmin≥5.0 mg·L-1的風險分別是IL-6<47.30 pg·mL-1的13.444倍和3.296倍。因此建議在VCZ治療期間,臨床醫(yī)師應在患者發(fā)生嚴重炎癥前后,頻繁監(jiān)測VCZ-Cmin,以通過調(diào)整劑量將VCZ-Cmin保持在治療范圍內(nèi),以免因高炎癥導致不良反應[17]。

本研究提示IL-6水平升高可造成VCZ-Cmin的升高,這種變化趨勢是否受到CYP同工酶基因多態(tài)性的影響呢?評估考慮患者炎癥狀態(tài)是否有助于VCZ的TDM監(jiān)測以維持一致性,這將有助于臨床實踐中進一步指導TDM以及患者的用藥調(diào)整。

CYP2C19基因型在VCZ的代謝中起著重要作用,如與廣泛代謝物比較,CYP2C19基因型代謝不良者的血清VCZ-Cmin明顯高于前者,而超快速代謝者的血清VCZ-Cmin較低[18]。本研究223例漢族人群CYP2C19基因型*2、*3和*17攜帶率與以往研究一致。CYP2C19*2位點分布符合基因遺傳定律。根據(jù)已有的文獻顯示,*17突變的UM型對VCZ影響較小,且中國人群中*2和*3的突變達97%,*17突變頻率很低,因此,本研究將UM+EM合并在一起與IM組和PM組比較,結(jié)果,在CYP2C19 UM+EM型和IM型患者中,不同IL-6分層范圍間平均VCZ-Cmin均差異有統(tǒng)計學意義,PM型患者對應的炎癥對VCZ-Cmin水平影響較小,即對VCZ代謝的抑制作用不如UM+NM型及IM型患者那么明顯。這與以往的研究[17]相一致,不同基因型的炎癥對VCZ的代謝和VCZ-Cmin的影響可能不同。炎癥對VCZ的暴露的影響可能取決于CYP基因型,炎癥對VCZ代謝的抑制作用對基礎代謝能力降低的患者(遺傳評分<2)相比基礎代謝能力升高的患者(遺傳評分>2)可能不那么重要[19]。研究表明[20-21],炎癥同時影響CYP3A4和CYP2C19的代謝型,IL-6和其他上游促炎細胞因子下調(diào)CYP2C19和CYP3A4基因表達。因炎癥可能通過降低酶的活性來迅速抑制VCZ的代謝,最終導致VCZ-Cmin的增加和藥物過量暴露的風險[22-23],引起VCZ相關的不良反應[24-25]。

綜上所述,CYP2C19和IL-6水平均會對VCZ-Cmin產(chǎn)生顯著影響,尤其是對于臨床IL-6水平波動較大的患者,在應用VCZ過程中,應特別注意避免炎癥相關的VCZ-Cmin水平升高造成不良反應,在重癥炎癥前后密切監(jiān)測VCZ-Cmin,使其維持在有效治療范圍內(nèi)。本研究也存在一些局限性,如未進行CYP3A4和CYP2C9基因檢測,未對患者的治療效果進行統(tǒng)計分析,今后將采取前瞻性大樣本研究,進一步證實IL-6影響VCZ血藥濃度程度及在不同CYP2C19代謝表型間的差異,深入探索影響VCZ-Cmin的未知因素。