基于多個(gè)基因多態(tài)性的術(shù)后舒芬太尼鎮(zhèn)痛效應(yīng)

和浩杰,楊建新,南官江,靳 睿

(1山西醫(yī)科大學(xué)麻醉學(xué)教研室,太原 030001;2山西醫(yī)科大學(xué)第二醫(yī)院疼痛科;*通訊作者,E-mail:yangjxin66@163.com)

疼痛直接威脅患者的身心健康,據(jù)統(tǒng)計(jì)臨床上80%的患者因不能承受術(shù)后疼痛而出現(xiàn)焦慮失眠,超過(guò)30%的患者因藥物鎮(zhèn)痛不全而長(zhǎng)期承受疼痛的折磨,急需有效的鎮(zhèn)痛[1]。但臨床上長(zhǎng)期以來(lái)僅僅根據(jù)年齡、體質(zhì)量、性別等指標(biāo)指導(dǎo)術(shù)后鎮(zhèn)痛,往往導(dǎo)致術(shù)后鎮(zhèn)痛不足,或者術(shù)后藥量過(guò)大,藥物副作用過(guò)多[2]。隨著遺傳信息技術(shù)的發(fā)展,基因多態(tài)性逐漸被人們熟知。基因多態(tài)性包括基因長(zhǎng)度、重復(fù)序列和單核苷酸多態(tài)性三類(lèi),目前國(guó)內(nèi)外研究最熱的是單核苷酸多態(tài)性(single nucleotide polymorphisms,SNP)。近幾年已有較多研究從疼痛信號(hào)傳導(dǎo)、阿片類(lèi)藥物代謝與排泄等方面研究影響鎮(zhèn)痛的基因多態(tài)性[3-5],例如P2RX7(rs1718125)基因可表達(dá)特殊P2X7受體,該受體可接收疼痛因子信號(hào),根據(jù)單核苷酸多態(tài)性(SNP)分為野生純合子、突變雜合子、突變純合子,分別用GG、GA、AA表示。COMT(rs4680)基因可編碼兒茶酚胺氧甲基轉(zhuǎn)移酶,參與體內(nèi)兒茶酚胺等物質(zhì)的代謝,其根據(jù)單核苷酸多態(tài)性(SNP)可分為GG、GA、AA 3種基因型,已經(jīng)發(fā)現(xiàn)一些多態(tài)性位點(diǎn)影響酶的活性,從而影響疼痛的傳遞和調(diào)制,最終影響個(gè)人痛閾。OPRM1(rs1799971)基因可表達(dá)μ受體,接收外源阿片類(lèi)藥物,根據(jù)單核苷酸多態(tài)性(SNP)可分為AA、AG、GG。CYP3A4(rs2242480)基因表達(dá)細(xì)胞色素P450酶,影響人體阿片類(lèi)藥物的代謝,根據(jù)單核苷酸多態(tài)性(SNP)分為GG、GA、AA。ABCB1(rs1045642)表達(dá)P-糖蛋白,可將阿片類(lèi)藥物排泄到細(xì)胞外,從而影響阿片類(lèi)藥物的消耗,根據(jù)單核苷酸多態(tài)性(SNP)分為CC、CT、TT[6-11]。目前關(guān)于基因多態(tài)性指導(dǎo)鎮(zhèn)痛的研究很多僅從疼痛的感知或者藥物的接收、消耗等單種類(lèi)型基因入手觀察,忽略了多種基因之間的內(nèi)部關(guān)系和相互影響。本研究改善了此不足,從疼痛信號(hào)的產(chǎn)生和傳導(dǎo)、阿片類(lèi)藥物的接收、代謝和排泄整個(gè)過(guò)程系統(tǒng)思考,分析研究了P2RX7(rs1718125)、COMT(rs4680)、OPRM1(rs1799971)、CYP3A4(rs2242480)、ABCB1(rs1045642)5個(gè)基因的單核苷酸多態(tài)性對(duì)術(shù)后鎮(zhèn)痛的影響。

1 資料與方法

1.1 病例選擇

根據(jù)隨機(jī)抽樣調(diào)查樣本數(shù)公式計(jì)算樣本數(shù)[12],即:n=(Z1-a/2/e)2×P(1-P),公式中n代表樣本量;e為允許誤差,一般取總體率95%可信區(qū)間的一半,根據(jù)人力、物力一般情況,本項(xiàng)研究采用e<10%P,Z1-a/2可查閱Z值表,取α=0.05,則Z1-α/2=1.96。預(yù)實(shí)驗(yàn)舒芬太尼鎮(zhèn)痛有效率考慮此處取P=70%,代入得n=104.4。

本研究獲得山西醫(yī)科大學(xué)第二醫(yī)院倫理委員會(huì)批準(zhǔn),批件號(hào):(2021)YX第(045)號(hào),所有患者均簽署知情同意書(shū)。選取100例下肢骨折患者作為研究對(duì)象,納入標(biāo)準(zhǔn):①年齡20～70歲;②美國(guó)麻醉醫(yī)師協(xié)會(huì)(American Society of Anesthesiologists,ASA)分級(jí)Ⅰ-Ⅱ級(jí);③意識(shí)清楚,可有效言語(yǔ)溝通,經(jīng)培訓(xùn)可配合完成疼痛評(píng)估。排除標(biāo)準(zhǔn):①有椎管內(nèi)麻醉禁忌證者;②長(zhǎng)期酗酒,長(zhǎng)期服用慢性止痛藥者;③肝腎功能不佳者;④心功能異常者;⑤對(duì)阿片類(lèi)藥物有成癮史者;⑥對(duì)于術(shù)后鎮(zhèn)痛不能滿足VAS<3分需要在病房給予其他鎮(zhèn)痛藥或鎮(zhèn)痛方式的患者。

1.2 麻醉方法與樣本收集

患者入室后進(jìn)行心電監(jiān)護(hù),靜脈采血2 ml用于基因測(cè)序。擺好體位,然后予鹽酸羅哌卡因注射液(阿斯利康投資有限公司,10 ml∶100 mg,批號(hào)H20140763)2 ml,生理氯化鈉溶液(華潤(rùn)雙鶴藥業(yè)股份有限公司,批號(hào)H20056130)1 ml,混合后行蛛網(wǎng)膜下腔麻醉,達(dá)到T8-T10阻滯平面開(kāi)始手術(shù),術(shù)畢進(jìn)入恢復(fù)室,接PCA鎮(zhèn)痛泵,鎮(zhèn)痛泵配方為枸櫞酸舒芬太尼注射液(宜昌人福藥業(yè)有限責(zé)任公司,1 ml∶50 μg,批號(hào)H20140763)100 μg加入98 ml生理鹽水中,配比成1 μg/ml,不設(shè)背景輸入量,自控鎮(zhèn)痛鎖定時(shí)間10 min,每次按壓0.03 μg/kg,最大輸注量20 μg/h。隨后將患者轉(zhuǎn)回病房,記錄其12 h和24 h時(shí)的VAS評(píng)分及舒芬太尼消耗量。

1.3 基因分型

采取外周靜脈血2 ml,使用基因型DNA純化試劑盒(天根生化DP304試劑盒)從全血中分離DNA。查詢基因庫(kù)(CNGBdp)合成P2RX7(rs1718125)、COMT(rs4680)、OPRM1(rs1799971)、CYP3A4(rs2242480)、ABCB1(rs1045642)5種基因型的引物,根據(jù)引物行PCR擴(kuò)增(拓赫THT-96G梯度擴(kuò)增儀,上海測(cè)博生物科技有限公司)。PCR反應(yīng)條件為:96 ℃預(yù)變性5 min,92 ℃變性30 s,55 ℃退火30 s,74 ℃延伸1 min,74 ℃延伸修復(fù)10 min,共32個(gè)循環(huán)。然后取擴(kuò)增產(chǎn)物送武漢邁特維爾生物科技有限公司行基因測(cè)序,以明確患者的基因SNP分型。

1.4 統(tǒng)計(jì)分析

統(tǒng)計(jì)分析采用SPSS 26.0軟件,首先對(duì)樣本進(jìn)行正態(tài)性檢驗(yàn)和方差齊性檢驗(yàn)。不同手術(shù)部位患者術(shù)后舒芬太尼消耗量比較采用單因素方差分析。不同性別患者術(shù)后舒芬太尼消耗量比較使用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn),不同患者的年齡、身高、體質(zhì)量、BMI等非遺傳因素與術(shù)后舒芬太尼消耗量之間的關(guān)系用單變量直線相關(guān)分析,遺傳因素(不同基因型)與術(shù)后舒芬太尼消耗量之間的關(guān)系用多元逐步回歸分析。每種基因型內(nèi)部不同SNP舒芬太尼消耗量的比較用單因素方差分析和LSD事后比較。以P<0.05認(rèn)為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 不同手術(shù)部位患者術(shù)后舒芬太尼消耗量比較

最終收集病例數(shù)113例,根據(jù)排除標(biāo)準(zhǔn)剔除13例,共納入100例。各基因頻率及基因型分布在Hardy-Weinberg平衡方面無(wú)明顯偏差(見(jiàn)表1),具有群體代表性。術(shù)后12 h和24 h不同手術(shù)部位患者舒芬太尼消耗量之間的差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05,見(jiàn)表2)。

表1 Hardy-Weinberg遺傳平衡檢驗(yàn)結(jié)果

表2 不同手術(shù)部位患者術(shù)后舒芬太尼消耗量比較 (μg)

2.2 不同非遺傳因素與術(shù)后舒芬太尼消耗量的直線相關(guān)分析

不同患者年齡、性別、身高、體質(zhì)量、BMI等指標(biāo)與術(shù)后舒芬太尼消耗量無(wú)相關(guān)關(guān)系(P>0.05,見(jiàn)表3)。

表3 不同非遺傳因素與術(shù)后舒芬太尼消耗量的直線相關(guān)分析

2.3 不同基因多態(tài)性與術(shù)后舒芬太尼消耗量之間的關(guān)系分析

運(yùn)用多元逐步回歸之后,影響術(shù)后舒芬太尼消耗量的因素中,只有OPRM1(rs1799971)基因被排除(P>0.05),其他4種基因P2RX7(rs1718125)、COMT(rs4680)、CYP3A4(rs2242480)、ABCB1(rs1045642)與術(shù)后舒芬太尼的消耗量有相關(guān)性(P<0.05,見(jiàn)表4和表5)。

表4 不同基因與術(shù)后12 h舒芬太尼消耗量之間的關(guān)系

表5 不同基因與術(shù)后24 h舒芬太尼消耗量之間的關(guān)系

表6 各基因不同SNP間舒芬太尼消耗量比較 (μg)

2.4 各基因不同SNP間舒芬太尼消耗量比較

術(shù)后12 h和24 h,P2RX7(rs1718125),COMT(rs4680)基因野生純合子(GG)患者舒芬太尼消耗量多于突變雜合子(GA)和突變純合子(AA)(P<0.05),但突變雜合子(GA)與突變純合子(AA)之間差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05,見(jiàn)表6)。CYP3A4(rs2242480)基因野生純合子(GG)和突變雜合子(GA)舒芬太尼消耗量多于突變純合子(AA)(P<0.05),野生的純合子(GG)和突變雜合子(GA)之間差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05,見(jiàn)表6)。ABCB1(rs1045642)基因的野生純合子(CC)患者舒芬太尼消耗量多于突變雜合子(CT)和突變純合子(TT)(P<0.05),但突變雜合子(CT)與突變純合子(TT)之間差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05,見(jiàn)表6)。

3 討論

舒芬太尼是目前臨床上廣泛使用的一種阿片類(lèi)鎮(zhèn)痛藥。因個(gè)體之間存在遺傳或非遺傳因素差異,相同劑量的舒芬太尼在不同患者中的鎮(zhèn)痛效果差異顯著。臨床上急需一些客觀指標(biāo)來(lái)指導(dǎo)術(shù)后舒芬太尼鎮(zhèn)痛。本研究從遺傳和非遺傳方面入手觀察,研究結(jié)果顯示非遺傳因素對(duì)下肢骨折手術(shù)的患者術(shù)后舒芬太尼消耗量無(wú)影響,部分遺傳因素對(duì)術(shù)后舒芬太尼消耗量有影響。

本研究創(chuàng)新之處在于全面考慮了疼痛信號(hào)的產(chǎn)生、傳導(dǎo)、阿片類(lèi)藥物接收、代謝、排泄等多種相關(guān)基因,并從它們中間找出了影響術(shù)后鎮(zhèn)痛的基因型。P2RX7基因表達(dá)產(chǎn)生的P2X7受體(P2X7R)是一種非選擇性ATP門(mén)控離子通道,主要存在于脊髓小膠質(zhì)細(xì)胞中,是小膠質(zhì)細(xì)胞活性的關(guān)鍵調(diào)節(jié)劑,可能影響多種炎癥介質(zhì)和疼痛因子的表達(dá)[13]。近來(lái)已有研究顯示P2X7受體可通過(guò)對(duì)周?chē)M織損傷的影響和對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)加工的調(diào)節(jié)對(duì)疼痛敏感性進(jìn)行調(diào)節(jié)[14]。Zheng等[15]通過(guò)分析得出P2RX7rs1718125多態(tài)性與食管癌患者術(shù)后疼痛和芬太尼消耗相關(guān)。本研究結(jié)果也顯示,該基因不論是對(duì)于術(shù)后12 h還是24 h的舒芬太尼消耗量差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義?？赡苁峭蛔兞说募兒献訁⑴c產(chǎn)生的嘌呤受體減少,影響了疼痛信號(hào)的傳導(dǎo),增加了患者的疼痛閾值,需要更少的外源性舒芬太尼鎮(zhèn)痛。COMT基因,可編碼兒茶酚胺氧甲基轉(zhuǎn)移酶,參與體內(nèi)兒茶酚胺等物質(zhì)的代謝,從而影響內(nèi)源性疼痛信號(hào)的傳導(dǎo)。COMT基因中比較常見(jiàn)的單核苷酸多態(tài)性(SNP)是COMT(rs4680),AA個(gè)體具有較高的COMT酶活性,對(duì)疼痛的感知力比較低,而GG個(gè)體剛好與之相反[16]。Kumar等[17]研究后發(fā)現(xiàn)COMT(rs4680)攜帶者術(shù)后24 h疼痛評(píng)分較高。但Matsuoka等[18]則認(rèn)為單獨(dú)使用COMT rs4680基因型為指導(dǎo),在阿片類(lèi)藥物嗎啡和羥考酮之間進(jìn)行選擇以緩解疼痛不太準(zhǔn)確。本研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)該基因多態(tài)性對(duì)術(shù)后舒芬太尼的消耗有影響,GG型消耗量多于GA和AA型,可能是突變純合子影響了兒茶酚胺氧甲基轉(zhuǎn)移酶的編碼,從而使得內(nèi)源性兒茶酚胺的代謝受到影響,導(dǎo)致機(jī)體接收到了較多的疼痛信號(hào)所致。OPRM1基因?yàn)榫幋a阿片類(lèi)藥物受體的基因,該基因存在多個(gè)單核苷酸多態(tài)性(SNP),其中以O(shè)PRM1 A118G(rs1799971)的研究最為廣泛和深入。Yu等[19]通過(guò)薈萃分析表明,癌痛患者中,OPRM1 A118G突變基因攜帶者個(gè)體(AG,GG),傾向消耗更多的阿片類(lèi)藥物。OPRM1 A118G基因多態(tài)性可能有助于預(yù)測(cè)個(gè)體對(duì)鎮(zhèn)痛的反應(yīng)和達(dá)到令人滿意的癌癥鎮(zhèn)痛。Chou等[20]通過(guò)觀察全膝關(guān)節(jié)換術(shù)的患者,發(fā)現(xiàn)女性O(shè)PRM1基因GG患者比AA和AG基因型患者需要更多的嗎啡用于術(shù)后鎮(zhèn)痛。而男性患者的3種基因型在用于術(shù)后疼痛控制的嗎啡消耗量方面沒(méi)有顯著差異。提示我們用OPRM1基因多態(tài)性來(lái)指導(dǎo)鎮(zhèn)痛可能還需要考慮到性別因素。本研究觀察分析后并未發(fā)現(xiàn)其多態(tài)性影響舒芬太尼消耗量,考慮原因可能是鎮(zhèn)痛藥種類(lèi)、人口種族、生長(zhǎng)環(huán)境、甚至樣本量大小不同,從而產(chǎn)生了不同結(jié)果。CYP3A4基因,目前發(fā)現(xiàn)其單核苷酸多態(tài)性(SNP)已經(jīng)超過(guò)40個(gè)。大多數(shù)學(xué)者認(rèn)為CYP3A4的基因多態(tài)性會(huì)對(duì)P450 CYP3A4酶的表達(dá)量以及活性產(chǎn)生影響,繼而造成鎮(zhèn)痛效果的差異。Zhang等[21]通過(guò)觀察研究患者子宮肌瘤切除術(shù)后的鎮(zhèn)痛情況,得出CYP3A4(rs2242480)基因AA基因型的壯族患者中舒芬太尼的使用率最高。Cheng等[22]學(xué)者已經(jīng)嘗試建立基于基因多態(tài)性的術(shù)后個(gè)體舒芬太尼劑量預(yù)測(cè)方程,方程納入患者的基本信息和CYP3A4*1G、COMTVal158Met、OPRM1A118G和ABCB1C3435T基因測(cè)序結(jié)果,可用于不同類(lèi)型的手術(shù),指導(dǎo)術(shù)后鎮(zhèn)痛。本研究與前人研究結(jié)果一致,發(fā)現(xiàn)該CYP3A4(rs2242480)基因不同SNP患者,術(shù)后舒芬太尼消耗量突變純合子消耗量小于野生純合子和突變雜合子。ABCB1基因?yàn)橛绊懓⑵?lèi)藥物排泄的基因?？删幋aP-糖蛋白(P-gp),此蛋白可以將細(xì)胞內(nèi)的藥物主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)到細(xì)胞外,起到細(xì)胞排泄作用,從而影響術(shù)后鎮(zhèn)痛。目前對(duì)于其研究最多的SNP是rs1045642(C3435T)。范晴晴等[23]研究認(rèn)為對(duì)于西方人群而言,ABCB1 C3435T基因多態(tài)性對(duì)阿片類(lèi)藥物消耗量存在影響,突變基因攜帶者術(shù)后消耗的阿片類(lèi)藥物更多。但對(duì)于亞洲人群而言,ABCB1 C3435T基因多態(tài)性與阿片類(lèi)藥物消耗量無(wú)關(guān),可能由于該位點(diǎn)存在人種間差異。Bartosova等[24]研究后發(fā)現(xiàn)變異OPRM1等位基因與疼痛緩解減少、阿片類(lèi)藥物消耗增加和不良反應(yīng)發(fā)生率增加相關(guān),而ABCB1多態(tài)性對(duì)觀察到的參數(shù)并沒(méi)有影響。Hooten等[25]也通過(guò)研究ABCB1 c.3435C>T(rs1045642)得出由于P-gp的表達(dá)較低,TT基因型個(gè)體中內(nèi)源性阿片類(lèi)肽的外排減少,這反過(guò)來(lái)又導(dǎo)致更高的熱痛閾值。本研究結(jié)果顯示術(shù)后ABCB1基因的突變型(CT型和TT型)都消耗較少的舒芬太尼,分析其原因可能是由于相關(guān)位點(diǎn)的突變導(dǎo)致編碼跨膜蛋白P-gp受到影響,從而影響外源性阿片類(lèi)藥物的排泄,使得體內(nèi)處于較高的血藥濃度,從而緩解了疼痛。

本研究也具有一定的局限性,首先為單中心研究,但是基因多態(tài)性影響因素較多,還需要以后進(jìn)行多中心的研究,納入更多的手術(shù)類(lèi)型、地域人口等,以增強(qiáng)研究的科學(xué)性和實(shí)用性。此外阿片類(lèi)藥物品種也較多,本研究只觀察了舒芬太尼的術(shù)后鎮(zhèn)痛效果,其他臨床常用的阿片類(lèi)藥物與基因多態(tài)性的關(guān)系研究還需要繼續(xù)擴(kuò)展。未來(lái)通過(guò)更多的學(xué)者努力,完善更多的疼痛基因型,同時(shí)納入非遺傳因素建立行之有效的預(yù)測(cè)方程,才能在術(shù)后鎮(zhèn)痛之前明確患者的鎮(zhèn)痛藥物需求,從而節(jié)約藥量,減少藥物過(guò)多引發(fā)的不良反應(yīng),實(shí)現(xiàn)真正的“個(gè)體化鎮(zhèn)痛”。