基因多态性与个体化给药的讨论

P450的基因多态性与药物代谢,抗感染专业-赵剑锋2013-09-04,背景介绍,文献来源,文献分析与评论,结论与启示,1,2,3,4,1,背景介绍,什么是基因多态性？对于个体而言，基因多态性碱基顺序终生不变，并按孟德尔规律世代相传。所以基因多态性又称为遗传多态性。,基因的多态性使同一疾病的不同个体，体内生物活性物质的功能及效应出现差异，即基因多态性影响药物代谢的过程及清除率，导致治疗反应性上悬殊，从而影响治疗效果。正如Science载文指出，药物代谢酶、转运药物的蛋白质、受体和其它药物靶体的遗传多态性与药物效应、毒性的个体差异密切相关。,EvansWE, RellingMV. Pharmacogenomics: translating functional genomics into rational therapeutics J . Science, 1999, 286(5439) : 487-491.,从药代学角度，影响药物体内效应的重要因素是肝的药物代谢酶系统，而造成酶功能差异的基础则是基因突变后的多态性。目前研究较多的有细胞色素P450酶系、S-甲基转移酶和N-乙酰转移酶等，这些药物代谢酶的基因多态性具有重要的临床意义。,生物芯片,酶系：在细胞内的某一代谢过程中，由几个或多个酶形成的反应链体系。细胞色素P450酶系，作为功能单位，由多种组分组成，目前已知，细胞色素P450酶系主要包括两种细胞色素（细胞色素P450和细胞色素b5）和两种黄素蛋白（NADPH-细胞色素P450还原酶和NADH-细胞色素b5还原酶）和磷脂等。该系中主要组成部分为细胞色素P45O，其P450蛋白与CO的结合在450nm处有特征吸收峰，故将该酶系命名为细胞色素P45O酶系。NADPH：烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸。NADH：烟酰胺腺嘌呤二核苷酸。,细胞色素P450（CYP）的化学本质是蛋白质，它不是一种蛋白，而是分子质量在46-60kDa的结构类似而又不尽相同，性质类似而又有差异的一族蛋白质。CYP存在广泛的基因多态性和表型多态性，使其对于各种化合物的代谢存在统计学个体差异。,主要分布在内质网和线粒体内膜上,2,文献来源,1. EvansWE, RellingMV. Pharmacogenomics: translating functional genomics into rational therapeutics J . Science, 1999, 286(5439) : 487-491.2. Wrighton SA , vardonbradon M, RingBJ. The human drug metabolizing cytochromes P450J.J Pharm Biopharm,1996,24(5):461-473.3. 华梓婷,郭养浩,孟春等.细胞色素P450的基因多态性与药物代谢J.中国新药杂志,2007,16(7):510-515.4.李纳,施孝金.细胞色素P450酶基因多态性的研究进展及临床意义J.中国临床药理学与治疗学,2009,14(10):1193-1200.5.郑露,邵建国.CYP2C19的基因多态性与临床J.第二军医大学学报,2007,28(11):1262-1265.6.曾晓晖,石磊,关慧等.中国CYP2C19强代谢者和弱代谢者的兰索拉唑及其代谢产物的药代动力学J.中国临床药理学杂志,2013,29(162):269-272. 7. Niemi M, Cascorbi I, Timm R, et al. Glyburide and glimepiride pharmacokinetics in subjects with different CYP2C9 genotypesJ. Clin Pharmacol Ther, 2002, 72(3): 326-332.8.韩璐,刘洁.CYP2D6基因多态性及对药物代谢的影响J中国临床药理学与治疗学, 2011,16(1):105-110.9.洪飚,李岚,咸云淑.CYP2D6*10基因多态性对托烷司琼术后止吐效果的影响J广东医学,2012,33(16):2413-2415.10.张璇,张瑜,杨叶雅,等. CYP3A4基因多态性对阿立哌唑血药浓度及精神分裂症临床疗效的影响J中国新药与临床杂志,2013,32(3):191-194.,3,文献分析与评论,CYP在人体内主要存在于肝脏和小肠中，已发现的CYP近千种，在人类有功能意义的就有约50种。根据氨基酸序列同一性，CYP分为17个家族和许多亚家族。其中，CYP1，CYP2 和 CYP3 家族中各有810个同工酶，介导人体内绝大多数药物的代谢。,CYP与药物代谢,Wrighton SA , vardonbradon M, RingBJ. The human drug metabolizing cytochromes P450J.J Pharm Biopharm,1996,24(5):461-473.,目前已经证实 CYP1A1，CYP1A2，CYP1B1，CYP2A6，CYP2C9，CYP2C19，CYP2D6，CYP2E1，CYP3A4，CYP3A5等基因存在多态形态。药物遗传多态性将人群按酶活性强弱（表型）分类：,CYP的基因多态性,快代谢型(EM),慢代谢型 (PM),超强代谢型 (UM),李纳, 施孝金. 细胞色素 P450 酶基因多态性的研究进展及临床意义J. 中国临床药理学与治疗学, 2009, 14(10): 1193-1200.,CYP2C19酶对药物代谢的催化作用多呈二态分布 ,即快代谢者与慢代谢者的药物代谢存在较大差异。CYP2C19*2，CYP2C19*3是酶活性缺失的PM代谢者的最主要的两个突变体，99%的亚洲人弱代谢者和85%的白种人弱代谢者都表现为2、3的突变。CYP2C19可以代谢质子泵抑制剂包括奥美拉唑等，以及地西泮、氯胍、环己烯巴比妥、甲基苯巴比妥、阿米替林、丙米嗪、氯丙米嗪等,CYP2C19的基因多态性将影响这些药物的代谢，形成个体间的代谢差异。S-美芬妥英是CYP2C19经典的探针药物。,CYP2C19,郑露,邵建国.CYP2C19的基因多态性与临床J.第二军医大学学报,2007,28(11):1262-1265.,CYP2C19强代谢者和弱代谢者的兰索拉唑及其代谢产物的药代动力学,实验对象：24例健康受试者，其中12名EMs，12名PMs，男女各半。试验方法：24例受试者空腹口服兰索拉唑30mg，用LCMS/MS法测定14h内的兰索拉唑及其主要代谢产物的血药浓度，计算药代动力学参数。结果：,兰索拉唑,5-羟基兰索拉唑,曾晓晖,石磊,关慧等.中国CYP2C19强代谢者和弱代谢者的兰索拉唑及其代谢产物的药代动力学J.中国临床药理学杂志,2013,29(162):269-272.,CYP2C9在人肝脏微粒体中含量丰富，约占P450代谢药物的10%。有多种突变等位基因，构成了药物代谢个体差异的基础。其中CYP2C9*2、CYP2C9*3是最为重要的突变型。CYP2C9*2在白种人常见，CYP2C9*3是亚洲人群最为常见的CYP2C9突变型等位基因形式。主要经CYP2C9代谢的药物有:抗癫痫药物苯妥英和卡马西平、降血糖药物甲苯磺丁脲、格列吡嗪、格列本脲,非甾体类有布洛芬、双氯芬酸和萘普生 ,还有华法林、阿米替林、氟西汀、磺胺甲基异恶唑、胺甲基异恶唑、睾酮和洛沙坦等其他药物。甲苯磺丁脲是最常用的CYP2C9探针药物。,CYP2C9,李纳, 施孝金. 细胞色素 P450 酶基因多态性的研究进展及临床意义J中国临床药理学与治疗学, 2009, 14(10): 1193-1200.,根据Niemi等的研究表明，与正常CYP2C9相比，CYP2C9*2对格列本脲的口服清除率降低了90%。CYP2C9*3对格列本脲的口服清除率降低了50%。由此可见，CYP2C9*2突变基因只少量的降低CYP2C9对格列本脲的代谢活性，而CYP2C9*3突变基因对格列本脲的代谢活性显著降低。从而得出结论，CYP2C9*3突变基因能够显著降低CYP2C9对磺脲类降糖药的代谢作用，因此糖尿病患者在使用主要经过CYP2C9代谢的磺脲类降糖药时，CYP2C9*3基因突变型个体应适当调整给药剂量，以减少不良反应的发生。,CYP2C9基因多态性对磺脲类降糖药代谢的影响,Niemi M, Cascorbi I, Timm R, et al. Glyburide and glimepiride pharmacokinetics in subjects with different CYP2C9 genotypesJ. Clin Pharmacol Ther, 2002, 72(3): 326-332.,它在肝脏中的含量大约只占肝脏总量的2-5%，但在临床上却参与了大约30%常用药物的代谢活动。CYP2D6是P450家族中唯一不能被诱导的酶,这种酶具有广泛的多态性。高加索慢代谢者主要由CYP2D6*3和CYP2D6*4突变引起，东方人中慢代谢者主要由CYP2D6*10等位基因发生频率在东方人中为50%。CYP2D6可催化异喹胍、阿米替林、去甲替林、氯丙米嗪、氟哌啶醇、苯乙双胍、可待因、丙米嗪、托烷司琼、美西律等 50 余种药物代谢 ,包含了肾上腺素受体阻断剂、抗心律失常药、抗抑郁药以及抗精神病药等。它的探针底物主要有异喹胍、可待因、右美沙芬。,CYP2D6,韩璐 ,刘洁. CYP2D6 基因多态性及对药物代谢的影响J中国临床药理学与治疗学, 2011, 16(1): 105-110.,实验对象：行腹腔镜胆囊切除术女性患者60例。运用等位基因特异扩增法进行基因分型，筛选出野生纯合子11例，杂合子25例，突变型纯合子24例。试验方法：手术结束前30min静脉给予托烷司琼5mg，记录术后发生恶心呕吐的情况并对其进行呕吐分级。结果：,CYP2D6*10基因多态性对托烷司琼术后止吐效果的影响,m/m患者PONV发生率均明显低于其他两类患者(P0.05),洪飚,李岚,咸云淑. CYP2D6* 10 基因多态性对托烷司琼术后止吐效果的影响J广东医学, 2012, 33(16): 2413-2415.,CYP3A4是肝脏和胃肠道中主要的P450代谢酶，是人类肝脏中含量最为丰富的P450形式几乎代谢了目前50%的临床用药。其肝脏表达水平有显著的个体差异，相差可达20倍。其中CYP3A4*4，*5，*6，*18，*19在中国人中的发生频率分别为1.5%，0.98%，0.5%，2%，2%。CYP3A4代谢许多临床药物、内源性化合物和环境污染物，大约有38个类别共150多种药物是它的底物，包括多种抗生素、抗真菌药、抗、抗精神病药、抗心律失常药和抗动脉粥样硬化药等。病毒药CYP3A4基因的多态性导致其代谢表型的差异 ,也是造成药物间相互作用的重要原因。,CYP3A4,李纳, 施孝金. 细胞色素 P450 酶基因多态性的研究进展及临床意义J中国临床药理学与治疗学, 2009, 14(10): 1193-1200.,实验对象：符合诊断标准的84例精神分裂症患者，应用聚合酶链反应-限制性片断长度多态性方法，筛出CYP3A4*18B基因*1/*1型46例，*1/*18B型34例，*18B/*18B型4例。试验方法：患者接受阿立哌唑（10-30mgd-1）为期4周的治疗，采用反相高效液相色谱法测定阿立哌唑的谷血药浓度。结果：,CYP3A4基因多态性对阿立哌唑血药浓度及精神分裂症临床疗效的影响,张璇,张瑜,杨叶雅,等. CYP3A4基因多态性对阿立哌唑血药浓度及精神分裂症临床疗效的影响J中国新药与临床杂志,2013,32(3):191-194.,基因突变使代谢酶活性增加，