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        基因多態(tài)性與羥考酮個(gè)體差異相關(guān)性的研究進(jìn)展*

        2017-11-21 08:41:35劉金玉張程亮吳紅艷游如旭
        關(guān)鍵詞:研究

        劉金玉 劉 東 張程亮 桂 玲 吳紅艷 游如旭

        (1華中科技大學(xué)同濟(jì)醫(yī)學(xué)院附屬同濟(jì)醫(yī)院藥學(xué)部,武漢430033;華中科技大學(xué)同濟(jì)醫(yī)學(xué)院附屬協(xié)和醫(yī)院2護(hù)理部;3藥學(xué)部,武漢430022)

        基因多態(tài)性與羥考酮個(gè)體差異相關(guān)性的研究進(jìn)展*

        劉金玉1劉 東1張程亮1桂 玲1吳紅艷2游如旭3△

        (1華中科技大學(xué)同濟(jì)醫(yī)學(xué)院附屬同濟(jì)醫(yī)院藥學(xué)部,武漢430033;華中科技大學(xué)同濟(jì)醫(yī)學(xué)院附屬協(xié)和醫(yī)院2護(hù)理部;3藥學(xué)部,武漢430022)

        羥考酮是一種半合成的強(qiáng)效阿片類藥物,臨床上已廣泛應(yīng)用于各種急慢性疼痛的治療,但是在臨床使用中,羥考酮的有效劑量、鎮(zhèn)痛效果和不良反應(yīng)表現(xiàn)出極大的個(gè)體差異,這在一定程度上限制了羥考酮的使用。近年來,研究表明這種個(gè)體差異可能來源于基因多態(tài)性對(duì)羥考酮藥代動(dòng)力學(xué)和藥效學(xué)的影響。因此,對(duì)有關(guān)羥考酮的基因組學(xué)研究,從代謝酶基因多態(tài)性、阿片受體基因多態(tài)性、轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因多態(tài)性三個(gè)方面進(jìn)行綜述,以期為羥考酮的臨床個(gè)體化用藥提供參考依據(jù)。

        羥考酮;基因多態(tài)性;代謝酶;阿片受體;P-糖蛋白

        羥考酮是一種半合成的強(qiáng)效阿片類藥物,其藥理作用和持續(xù)時(shí)間類似于嗎啡,但比嗎啡起效快、生物利用度高,在許多國(guó)家已取代嗎啡成為術(shù)后疼痛和癌痛的治療藥物。然而,羥考酮有著極大的個(gè)體差異性,在不同病人中,其有效鎮(zhèn)痛劑量可在10~ 1 040 mg/d之間波動(dòng)。同時(shí),羥考酮可引起多種不良反應(yīng),如惡心嘔吐、便秘、呼吸抑制等。在治療中,醫(yī)生需經(jīng)常通過調(diào)整羥考酮的給藥劑量,來平衡鎮(zhèn)痛效果和不良反應(yīng)之間的關(guān)系。羥考酮的這種用藥劑量及不良反應(yīng)在個(gè)體間的差異嚴(yán)重阻礙了其在鎮(zhèn)痛治療上的安全有效實(shí)施,也增加了藥物濫用的危險(xiǎn)性。

        藥物基因組學(xué)是在藥物遺傳學(xué)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的新興學(xué)科,是分子藥理學(xué)與功能基因組學(xué)結(jié)合的產(chǎn)物,從基因水平進(jìn)一步解釋藥物療效差異的原因。它主要研究與藥物代謝、轉(zhuǎn)運(yùn)及作用受體有關(guān)的基因多態(tài)性對(duì)藥物療效的影響。藥物基因組學(xué)(pharmacogenomics)研究表明,基因多態(tài)性與阿片類藥物的個(gè)體差異性密切相關(guān)。目前,國(guó)外已經(jīng)有多個(gè)研究發(fā)現(xiàn),包括阿片受體、細(xì)胞色素P450酶(cytochrome P450, CYP450)、兒茶酚-O-甲基轉(zhuǎn)移酶(catechol-O-methyltransferase, COMT)、ATP-結(jié)合盒轉(zhuǎn)運(yùn)體(ATP-binding cassette subfamily B member 1,ABCB1)等多個(gè)相關(guān)基因多態(tài)性與羥考酮的有效鎮(zhèn)痛劑量、藥物濫用以及不良反應(yīng)的嚴(yán)重程度密切相關(guān),但國(guó)內(nèi)相關(guān)研究很少。本文將通過對(duì)國(guó)內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行系統(tǒng)綜述,從整體上探討基因多態(tài)性對(duì)羥考酮鎮(zhèn)痛效果和不良反應(yīng)的影響,旨在為羥考酮的臨床個(gè)體化用藥提供參考依據(jù)。

        1.代謝酶基因多態(tài)性

        (1)CYP450 酶系

        CYP450酶系是最重要的藥物代謝酶系,該酶系廣泛分布于肝、腎、腦、胃腸道及胎盤等組織器官,但以肝臟為主。CYP450酶系在體內(nèi)主要進(jìn)行Ⅰ相代謝轉(zhuǎn)化,除使少數(shù)前體藥物代謝成活性產(chǎn)物起作用外,CYP450酶系可使絕大多數(shù)藥物的作用減弱或消失,是實(shí)現(xiàn)肝臟滅活解毒功能的主要酶系。在人類CYP450超家族中主要有 CYP 1 ~ 33個(gè)家族酶系在體內(nèi)參與外源性物質(zhì)的轉(zhuǎn)化。

        圖1 羥考酮的代謝過程

        羥考酮主要是在肝臟和腸壁通過CYP2D6和CYP3A4/5分別代謝為氧嗎啡酮和去甲羥考酮,具體途徑見圖1[1,2]。CYP2D6是最重要的氧化代謝酶之一,可催化 30 多類藥物的代謝。編碼CYP2D6的基因位于22號(hào)常染色體上,此基因約有70多個(gè)等位基因突變位點(diǎn),這種多態(tài)性影響了藥物的反應(yīng)、代謝、轉(zhuǎn)運(yùn)以及個(gè)體間阿片類藥物的濃度。根據(jù)CYP2D6 基因型不同可將個(gè)體分為慢代謝型(poor metaboliser, PM)、中間代謝型(intermediate metaboliser, IM)、快代謝型(extensive metaboliser,EM)和超快代謝型(ultra-rapid metaboliser, UM),50%的亞洲人屬于IM型。研究表明,不同個(gè)體間CYP2D6酶活性差別可達(dá)10000倍之多。羥考酮進(jìn)入體內(nèi)后,11%通過CYP2D6進(jìn)行O-去甲基化轉(zhuǎn)化為氧嗎啡酮,氧嗎啡酮對(duì)μ受體有著很高的親和力,是羥考酮的10 ~ 60倍。多項(xiàng)研究表明,給予相同劑量的羥考酮,UM型個(gè)體羥考酮和去甲羥考酮血藥濃度顯著低于PM型,氧嗎啡酮和去氧嗎啡酮血藥濃度顯著高于PM型[1]。從理論上來說,CYP2D6基因型的存在可能影響羥考酮的鎮(zhèn)痛效果。研究表明,UM型的鎮(zhèn)痛效果是EM型的1.5 ~ 6倍,PM型的鎮(zhèn)痛效果較UM型降低2 ~ 20倍;同時(shí)UM型承受的不良反應(yīng)也更為頻繁且嚴(yán)重[3]。而另一方面,Zwisler等人一項(xiàng)關(guān)于CYP2D6基因型對(duì)羥考酮的術(shù)后鎮(zhèn)痛效果及不良反應(yīng)發(fā)生率的研究表明,PM組與EM組并無顯著性差異[4],但該研究?jī)H入組270人。同樣的,最近研究發(fā)現(xiàn),癌痛病人在服用羥考酮后其疼痛強(qiáng)度、惡心、疲倦以及認(rèn)知功能等在PM,EM,和UM組均沒有顯著性差異[5]。此外,Lemberg等在慢性非癌痛和癌痛病人身上也得到了類似的結(jié)果[6]。Zwisler等也發(fā)現(xiàn)EM組氧嗎啡酮血藥濃度顯著高于PM組,這與CF Samer等研究相符,但由于其含量非常低,僅羥考酮的1/(400 ~ 1 000),以致對(duì)羥考酮的鎮(zhèn)痛效果幾乎沒有影響。目前,已經(jīng)有多項(xiàng)研究證實(shí)CYP2D6基因型對(duì)羥考酮的代謝有著顯著的影響,但在鎮(zhèn)痛效果及不良反應(yīng)發(fā)生率方面是否有臨床意義還需進(jìn)一步大樣本的研究。

        CYP3A 是細(xì)胞色素 P450 最重要的亞族,能氧化一系列CYP家族的底物,也是人體中含量最豐富的P450酶,臨床中60%的藥物都是經(jīng)過CYP3A代謝。CYP3A4/5是羥考酮的主要代謝途徑,80%的羥考酮通過CYP3A4/5進(jìn)行N-去甲基化轉(zhuǎn)化為去甲羥考酮,該代謝物對(duì)μ受體的親和力較低。在藥理學(xué)的研究中,單獨(dú)抑制CYP2D6,靜脈中的羥考酮含量幾乎沒有變化,但如果同時(shí)抑制CYP3A和CYP2D6參與的氧化代謝途徑,靜脈中的羥考酮含量將大幅增加(3倍左右)[7],該研究表明這兩條途徑有代償,CYP2D6抑制后,CYP3A活性加強(qiáng)。也有研究用酮康唑、伏立康唑、伊曲康唑等抑制CYP3A4活性后,CYP2D6代謝途徑稍有增強(qiáng),羥考酮和氧嗎啡酮血藥濃度增加1.5倍左右[8];Liukas等研究用克拉霉素抑制CYP3A4后,老年人羥考酮的藥時(shí)曲線下面積(area under the concentration-time curve, AUC)增加在1.1~3.8倍,而AUC增加了3.8倍的病人鎮(zhèn)痛效果有所增強(qiáng),但同時(shí)經(jīng)歷了惡心、嘔吐等副反應(yīng)[9]。因此,CYP3A基因多態(tài)性可能對(duì)羥考酮治療的病人有著重要的臨床意義。

        CYP3A4/5野生基因型為超速代謝(UM),CYP3A4*1G和CYP3A5*3是亞洲人群中最常見的突變,該突變可分別導(dǎo)致CYP3A4 和CYP3A5的活性降低,因此從理論上講,CYP3A4*1G和CYP3A5*3可能會(huì)導(dǎo)致羥考酮治療效果增強(qiáng)或僅需要更小的劑量就能達(dá)到療效[10]。但有研究卻發(fā)現(xiàn),CYP3A4*1G不同基因型的分布和等位基因的頻率并無明顯差異,進(jìn)而推斷 CYP3A4*1G基因多態(tài)性與羥考酮療效沒有明顯聯(lián)系。這可能是由于CYP3A4*1G基因多態(tài)性降低CYP3A4的活性的機(jī)制,不同于用藥物直接抑制CYP3A4的氧化代謝途徑。Takafumi研究表明癌痛病人CYP3A5*3/*3組去甲羥考酮C12和去甲羥考酮C12/羥考酮C12顯著低于CYP3A5*1/*1組,而羥考酮和氧嗎啡酮的血氧濃度沒有差異;另外,CYP3A5*3/*3組阿片劑量指數(shù)(opioid escalation index, OEI)顯著高于CYP3A5*1/*1組[11]。近年來,阿片劑量指數(shù)已被廣泛應(yīng)用于癌痛管理中阿片類藥物耐受性的標(biāo)志,該結(jié)果表明攜帶CYP3A5*3/*3基因型個(gè)體更容易對(duì)羥考酮產(chǎn)生耐受性。

        (2)兒茶酚-O-甲基轉(zhuǎn)移酶

        COMT主要參與兒茶酚胺類物質(zhì)的代謝,是多巴胺能和腎上腺素能神經(jīng)遞質(zhì)的主要調(diào)節(jié)器。依據(jù)基因型不同,可將COMT酶活性分為高活性(V/V)、中等活性(V/M)和低活性(M/M)。目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)COMT多態(tài)性與疼痛的多個(gè)方面相關(guān),如實(shí)驗(yàn)性傷害刺激的敏感性、阿片類藥物的鎮(zhèn)痛效應(yīng)、阿片類藥物的副反應(yīng)和慢性疼痛易感性等。研究較多的多態(tài)性位點(diǎn)是V158M(rs4680),V158M可使COMT酶活性降低3 ~ 4倍;此外,COMT SNPs(rs6269A > G、rs4633T > C、rs4818C > G和rs4680G > A)可使COMT活性升高4.8~11.4倍。疼痛敏感性與COMT活性相反,因?yàn)榈虲OMT酶活性可使多巴胺能神經(jīng)傳遞活化提高,疼痛敏感性受神經(jīng)元內(nèi)腦腓肽含量影響,腦腓肽含量下降隨之引起μ阿片受體上調(diào)。雖然多項(xiàng)研究表明[12,13],攜帶COMT M/M基因型個(gè)體疼痛敏感度顯著高于COMT V/V基因型個(gè)體,但Oleg Kambur等卻發(fā)現(xiàn)rs165774與熱痛覺和rs887220與冷痛覺有顯著的相關(guān)性,表現(xiàn)為攜帶次要等位基因者疼痛程度更低[14],而沒有得到V158M與冷、熱刺激敏感性的陽性結(jié)果。目前研究COMT多態(tài)性與羥考酮的相關(guān)性報(bào)道還不多,但據(jù)目前證據(jù)來看,COMT多態(tài)性與羥考酮用于術(shù)后鎮(zhèn)痛和癌痛的用量及成功率方面都沒有相關(guān)性。

        2. 阿片受體基因多態(tài)性

        阿片類藥物的鎮(zhèn)痛作用及不良反應(yīng)主要是通過 μ、κ 及δ 三種阿片受體介導(dǎo)完成的。μ阿片受體是目前使用的大多數(shù)阿片類藥物的主要作用受體,也是發(fā)揮鎮(zhèn)痛、耐受和依賴等效應(yīng)的關(guān)鍵性靶位因素。因此編碼μ阿片受體的OPRM1基因是影響阿片類藥物療效的主要候選基因。OPRM1基因有多個(gè)位點(diǎn)發(fā)生突變,與鎮(zhèn)痛相關(guān)的位點(diǎn)有rs1799971A/G、rs589046C/T、rs563649C/T、rs9479757G/A、rs533586C/T,其中rs1799971A/G(A118G)是最常見的SNPs,高加索人群突變頻率在10% ~ 14%之間,而中國(guó)人群在30%左右。A118G突變導(dǎo)致了μ阿片受體細(xì)胞外N-末端第40位氨基酸由天冬氨酸取代天冬酰胺,使μ 阿片受體丟失了一個(gè)糖基化位點(diǎn),進(jìn)而使受體親和力及內(nèi)源性β內(nèi)啡肽的效能增加3倍,而對(duì)阿片類藥物的結(jié)合卻不受影響。研究發(fā)現(xiàn),G118等位基因攜帶者阿片類藥物的鎮(zhèn)痛作用明顯下降,且呼吸抑制、惡心嘔吐等不良反應(yīng)也較A118等位基因攜帶者少,Mague等發(fā)現(xiàn)G118攜帶者疼痛敏感性增加。

        目前關(guān)于OPRM1基因型對(duì)羥考酮的用量和療效方面的研究結(jié)論還各不相同。Zwisler研究發(fā)現(xiàn),G118 等位基因攜帶者對(duì)電刺激更為敏感,且對(duì)羥考酮的鎮(zhèn)痛反應(yīng)也明顯減弱,而Olesen進(jìn)行一項(xiàng)相似的研究卻沒有得到陽性結(jié)果。Olesen研究還發(fā)現(xiàn),對(duì)于內(nèi)臟壓痛,攜帶rs589046T,rs1799971 A,rs9479757A或 rs533586C等位基因?qū)αu考酮有更好的鎮(zhèn)痛效果,而對(duì)于皮膚熱刺激痛,攜帶rs589046T或rs563649T等位基因?qū)αu考酮有更好的鎮(zhèn)痛效果[15]。李擎等研究顯示,對(duì)于未用過阿片類藥物的重度癌痛病人,攜帶118G等位基因的受試者比未攜帶者需要更多的羥考酮來控制疼痛,但所觀察到的不良反應(yīng)(包括惡心嘔吐、便秘、眩暈)卻沒有差異。而另一項(xiàng)臨床試驗(yàn)對(duì)比緩解組和難治組癌痛病人A118G的基因型,發(fā)現(xiàn)其基因分布沒有明顯差異,因此推斷A118G位點(diǎn)的多態(tài)性對(duì)造成羥考酮治療癌痛病人療效的差異沒有作用。也有研究表明,攜帶118G等位基因與降低疼痛的敏感性有關(guān)僅僅是在白種人中,在西班牙裔中卻出現(xiàn)了相反的趨勢(shì)[16]。

        此外,δ和κ受體基因多態(tài)性對(duì)羥考酮的鎮(zhèn)痛效果也可能有一定的影響。目前有關(guān)δ和κ受體基因多態(tài)性的研究要較μ受體少得多。OPRD1編碼δ受體1,其中rs2236857T/C、rs419335A/G和rs2234918C/T是常見的SNPs,rs2236857T/C突變可增加疼痛敏感性;另有研究表明rs419335A/G和rs2234918C/T與羥考酮對(duì)肌肉壓力刺激和內(nèi)臟熱刺激的鎮(zhèn)痛反應(yīng)有關(guān)[15]。羥考酮已被證實(shí)對(duì)內(nèi)臟痛有一定的效果,可能是κ-阿片受體介導(dǎo)的,這是它與其他阿片類藥物的不同之處。Nielsen研究發(fā)現(xiàn)OPRK1(rs6473799T/C )與疼痛的敏感性有關(guān),攜帶C等位基因的受試者較未攜帶者其機(jī)械性內(nèi)臟痛耐受閾提高30.4%,但該研究卻未得到OPRD1基因多態(tài)性與疼痛敏感性的陽性結(jié)果[17]。

        3. 轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因多態(tài)性

        細(xì)胞膜上的ATP-結(jié)合盒轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白(adenosine triphosphate-binding cassette transporters, ABC轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白)家族在病原體耐藥和腫瘤細(xì)胞多藥耐藥中起著關(guān)鍵作用。ABCB1(MDR1)基因編碼的P-糖蛋白(P-glycoprotein, P-gp)是典型的ABC轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白,主要分布在腸道、腎臟和血腦屏障。P-gp作為ATP供能的藥物外排泵,影響體內(nèi)多種藥物的吸收和分布,其功能的缺失會(huì)導(dǎo)致美沙酮、芬太尼、嗎啡和羥考酮等底物經(jīng)腸道吸收增加、腎臟清除率降低以及腦中濃度上升,進(jìn)而表現(xiàn)為臨床效應(yīng)增加或所需劑量減少。ABCB1基因有30多個(gè)SNPs,如C1236T、C3396T、G2677T/A、G2667A和C3435T等,其中位于26號(hào)外顯子區(qū)的3435C > T和21號(hào)外顯子區(qū)的G2677T/A與P-gp的表達(dá)與功能密切相關(guān)。研究表明,3435TT基因型P-gp表達(dá)量比野生基因型降低2 ~ 3倍。

        一項(xiàng)關(guān)于ABCB1基因多態(tài)性對(duì)實(shí)驗(yàn)性疼痛的研究表明[18],3435C > T突變并不影響實(shí)驗(yàn)性疼痛各個(gè)方面,如疼痛檢測(cè)閾值、疼痛耐受閾值以及不適評(píng)分等;但有些不良反應(yīng)卻顯著降低,如惡心/嘔吐、困倦、瘙癢等。G2677T/A突變對(duì)于實(shí)驗(yàn)性疼痛的結(jié)果與上述相似,唯一不同的是,對(duì)于冷刺激,相比于野生型,G2677T/A突變基因型疼痛評(píng)分及不適評(píng)分降低更為顯著。結(jié)合C3435T與G2677A兩個(gè)SNPs來看,基因突變組冷刺激的不適評(píng)分降低更為顯著,其發(fā)生的不良反應(yīng)也更少。Zwisler等一項(xiàng)納入266名術(shù)后鎮(zhèn)痛的病人臨床試驗(yàn)卻沒有得到陽性的結(jié)果,該研究表明相比于3435CC組,3435CT和3435TT組在羥考酮的用量、解救處理、無應(yīng)答率以及不良反應(yīng)的發(fā)生等方面均沒有顯著性的差異,同時(shí),G2677T/A突變對(duì)以上幾個(gè)指標(biāo)也沒有影響,即使聯(lián)合考慮CYP2D6基因分型,結(jié)果仍然沒有顯著性差異[19]。另外,Jessica等研究G2677T/A突變與羥考酮導(dǎo)致的中樞抑制相關(guān)性發(fā)現(xiàn),G2677T/A基因突變會(huì)增加哺乳媽媽服用羥考酮后的中樞抑制風(fēng)險(xiǎn),但對(duì)接受哺乳的新生兒卻沒有影響[20]。

        4.小結(jié)與展望

        羥考酮的藥學(xué)效應(yīng),并不是通過某一種酶或一種受體而發(fā)揮作用,而是多種藥物代謝途徑相互作用的最終結(jié)果。因此,分析不同的基因組合是否對(duì)羥考酮止疼效果有影響是十分必要的。綜上所述,藥物代謝酶、作用受體、轉(zhuǎn)運(yùn)體等基因多態(tài)性對(duì)羥考酮的療效有一定的影響,但要實(shí)現(xiàn)指導(dǎo)臨床個(gè)體化用藥以達(dá)到提高療效、避免不良反應(yīng)的最終目標(biāo)還任重道遠(yuǎn)。

        目前,我們還需解決以下幾個(gè)關(guān)鍵問題:①藥物基因組學(xué)研究結(jié)果重現(xiàn)性很差,不同研究中心研究結(jié)果往往差異很大,甚至相互矛盾;②目前基因多態(tài)性的研究主要集中在單個(gè)基因上,個(gè)體對(duì)阿片類藥物的反應(yīng)是有多基因遺傳所決定的,任何單一基因起的作用都是有限的;③藥物代謝動(dòng)力學(xué)(pharmacokinetics, PK)與藥物效應(yīng)動(dòng)力學(xué)(pharmacodynamics, PD)結(jié)果不一致,如何將PK/PD聯(lián)合起來指導(dǎo)臨床用藥是關(guān)鍵。因此,我們將來的研究應(yīng)更多的考慮多個(gè)基因的聯(lián)合作用,以及環(huán)境與基因間的相互作用,PK/PD的關(guān)系,進(jìn)行多中心、多種族、大規(guī)模的研究??傊?,羥考酮用于鎮(zhèn)痛的個(gè)體間差異及其引起這種差異的遺傳因素和生物學(xué)機(jī)制還需要進(jìn)一步研究。

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        10.3969/j.issn.1006-9852.2017.09.010

        湖北省自然科學(xué)基金項(xiàng)目(2016CFB67)

        △通訊作者 游如旭 youruxu2008@163.com

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