CYP基因多態性與抗癲癇藥物代謝相關性的研究進展

齊明山綜述， 張 慶審校

癲癇(epilepsy，EP)是一種常見的神經系統疾患，已成為重要的公共衛生問題［1］。目前癲癇治療仍以抗癲癇藥物(antiepileptic drugs，AEDs)控制發作為主，通過規范的診療，大多數患者可以控制發作。但在癲癇的臨床治療過程中，作者發現AEDs的代謝存在較大的個體差異，即使患者發作類型相同，應用相同劑量的同種AEDs治療，其血藥濃度與療效也相差甚遠，有的患者用到最大耐受劑量時，仍不能控制發作，而有的患者應用常規劑量，就會出現嚴重的藥物副作用。單核苷酸多態性(single nucleotide polymorphism，SNPs)是指同一物種不同個體基因組DNA等位基因序列存在差別的現象。諸多研究表明［2～5］:細胞色素 P450(cytochrome P450，CYP)基因SNPs是影響多種AEDs代謝的重要因素，特別是CYP2C9與CYP2C19基因突變后會引起多種AEDs血藥濃度升高，如苯妥英(phenytoin，PHT)、苯巴比妥(phenobarbital，PB)、丙戊酸(valproic acid，VPA)等，說明 CYP基因 SNPs影響多種AEDs的代謝，是導致AEDs個體代謝差異的重要原因。基于不同個體的特定基因型選擇合適的藥物劑量，以求達到臨床個體化治療的目的。本文將從與AEDs代謝相關的CYP基因SNPs及其對AEDs代謝的影響等幾個方面做一綜述。

1 與AEDs代謝相關的CYP基因SNPs

CYP是一類亞鐵血紅蛋白-硫醇鹽蛋白的超家族，主要存在于肝細胞微粒體與線粒體內膜上，是一種末端加氧酶，參與生物體內多種藥物代謝。因其還原態與CO結合后，在450nm處具有高光吸收峰而得名。根據氨基酸序列的同一性將其分為17個家族和許多亞家族，每個亞家族中各有8～10個同工酶。Inger等［6］報道20世紀70年代首次出現有關CYP基因SNPs與藥物代謝的研究，90年代初發現CYP2C9及CYP2C19基因突變后對其底物的代謝能力下降。CYP2C9與CYP2C19都屬于CYP超家族，PHT、PB、VPA等一線AEDs主要通過這兩種酶代謝［7］，是目前研究最多的兩種同工酶。

1.1 CYP2C9及其基因SNPs CYP2C9由490個氨基酸殘基組成，是一種分子量為53kD的膜結合血紅蛋白，能羥化代謝許多不同性質的藥物，約占肝微粒體CYP酶總量的20%。其基因位于染色體區10q24.2上，全長約為55kb，由9個外顯子和8個內含子構成［8］。其基因存在明顯的多態性，并有顯著的種族差異性。現已發現50多個SNPs，但僅有兩種突變基因型，即CYP2C9*2和CYP2C9*3對藥物代謝有顯著影響［9］。CYP2C9*2等位基因變異是3號外顯子第430位處的堿基突變(C＞T)，導致發生Arg144-Cys144氨基置換，使其編碼的酶對底物親和力降低，從而改變該酶的底物特異性及對底物的催化活性;CYP2C9*3等位基因變異是7號外顯子第1075位處的堿基突變(A＞C)，相應氨基酸發生Ilu359-Leu359氨基置換，改變該酶對底物的催化活性，對治療窗窄的藥物如PHT等藥物的代謝表現尤為明顯。CYP2C9等位基因頻率在不同種族人群中存在很大差異。Kirchheiner等［9］研究還表明CYP2C9有一個位點或兩個位點突變者，在高加索人中占35%，在美國黑人占13%，而在亞洲人群中僅占3.5%。Negar等［10］報道高加索人中 CYP2C9*2 與CYP2C9*3基因分布頻率分別為10%～13%和5%～9%;東亞人群中沒有發現CYP2C9*2突變，而CYP2C9*3等位基因在中國人、韓國人和日本人群中的分布頻率分別為:3.3%［11］、1.1%［12］和 2.2%［13］。

1.2 CYP2C19及其基因SNPs CYP2C19主要存在于肝微粒體中，位于內質網膜上由490個氨基酸組成，其基因定位于10q24.1-q24.3，全部序列包括9個外顯子和8個內含子。CYP2C19基因也存在明顯的SNPs，其中常見且對藥物代謝影響最明顯的是CYP2C9*2、CYP2C9*3。CYP2C9*2等位基因變異是指5號外顯子第681位處的堿基發生突變(G＞A)，形成了一個異常剪接點，使外顯子5’C端的前40bp的堿基發生缺失，蛋白的合成終止，結果生成了一個缺乏血紅素結合位點的無功能酶。CYP2C9*3等位基因變異是4號外顯子第636位處的堿基發生突變(G＞A)，產生了一個提前的終止密碼，蛋白合成過早終止，使酶失活。CYP2C19基因SNPs也存在明顯的種族差異性，其突變率在東亞人群中較高，而在高加索人群中較低。Michael等［14］研究表明CYP2C9*2突變率在中國人、韓國人和日本人群中的分布頻率分別為:40.2%、40.3%、33.7%，在非洲人中占31.2%，而高加索人中突變率僅有24.3%;CYP2C9*3突變率在中國人、韓國人和日本人群中的分布頻率分別為6.1%、11.2%、14.7%，在高加索人中突變率僅為0.2%，而在非洲人群中未發現該位點的突變。

王維治等［15］研究表明男性CYP2C9*2等位基因突變的頻率比女性高，而女性CYP2C9*3等位基因突變的頻率高于男性。若此結論成立，在應用AEDs時還應考慮性別對藥物代謝的影響。但此結論是否準確，證據尚不充足，仍需進一步研究。

2 CYP基因SNPs與AEDs代謝的關系

2.1 CYP基因SNPs對PHT代謝的影響 PHT是臨床上常用的AEDs之一，主要通過CYP氧化作用形成p-羥化-PHT，然后與葡萄糖醛酸結合，最后經腎臟排泄［3］。一般情況下，CYP2C9在PHT代謝清除過程中發揮90%的作用，而CYP2C19發揮作用較小［2］。PHT治療血藥濃度范圍為10～20μg/m l，而其最小中毒濃度約為 25μg/m l，治療窗較窄。Yukawa等研究［3］發現服用較大劑量PHT時，CYP2C9易達到飽和，此時CYP2C19對其代謝發揮重要作用;該研究還表明與攜帶野生基因型患者相比，攜帶CYP2C9*1/*2基因型的患者Vmax平均值下降10.2%，而攜帶CYP2C9*1/*3和弱代謝型基因型的患者Km值分別增加27%和54%。攜帶CYP2C9*3弱代謝基因型患者的PHT血藥濃度顯著高于野生型患者，提示弱代謝型患者應減少給藥劑量，避免藥物毒性［16］。PHT的副作用常出現在首次用藥時［17］，所以，首次給癲癇患者服用PHT時，我們就應檢測其基因型，根據基因型調整PHT用量，盡可能的降低和避免藥物不良反應。

2.2 CYP基因SNPs與PB代謝的關系 PB是一種經典的、應用廣泛的AEDs，是發展中國家治療癲癇的主要用藥之一。Yukawa等［3］研究表明PB主要通過CYP的芳香羥化作用形成p-羥化-PB，在健康志愿者中應用CYP2C19阻滯劑，可使PB的最大血藥濃度增加24%，但Shuji等［4］發現與正常基因型的癲癇患者相比，CYP2C9*1/*3基因型PB的清除率下降48%，而CYP2C19基因SNPs未發現相關性。Sand等［2］研究證實不同種族之間代謝型頻率的差異性對藥物的療效和不良反應有明顯的影響。PB不僅是CYP2C9同工酶的底物，也是該酶的誘導劑［18］，PB不僅會降低自身血漿水平和藥物療效，還會誘導肝微粒體中催化VPA的CYP2C9酶活性，形成具有非常強的肝毒性的VPA中間代謝產物4=烯丙戊酸鈉，后者可同時抑制氧化代謝過程中多種特異性酶，在AEDs多藥療法中引起顯著的不良反應，在聯合應用AEDs時應該特別注意。

2.3 CYP基因SNPs與VPA代謝的關系 VPA是臨床上最常應用的傳統AEDs之一。Chen等［19］研究表明VPA主要有3種代謝途徑:其中約50%通過尿苷二酸轉移酶(UDPGT)途徑、約40%通過線粒體 β-氧化途徑、僅10%通過CYP2C9、CYP2C19和 CYP2A6 代謝。但 Weber等［20］研究顯示CYP2C9、CYP2C19為VPA代謝過程生物轉化的關鍵代謝酶［21］。研究顯示攜帶CYP2C9*2與CYP2C9*3基因型的患者實際VPA血藥濃度明顯高于攜帶野生型基因者［22］。VPA代謝存在明顯的個體差異且存在潛在的肝毒性、致畸作用及婦女生育異常及多囊卵巢綜合征等副作用。我們應根據不同基因型選擇合適的VPA劑量，盡可能的減少不良反應。VPA在體內的代謝過程有多種代謝酶參與，血藥濃度也會受到多種基因SNPs的影響，聯合分析多個SNPs位點可能更容易發掘出基因SNPs與藥物代謝之間的聯系。

2.4 CYP基因SNPs與新型AEDs代謝的關系 噻加賓(tiagabine，TGB)通過CYP3A4家族代謝;唑尼沙胺(zonisamide，ZNS)通過CYP3A4代謝及CYP2C19代謝。拉莫三嗪(lamotrigine，LTG)主要通過葡萄糖醛酸途徑代謝，而不是通過CYP代謝。其它新型AEDs與CYP2C9*2與CYP2C9*3基因型的關系未見相關報道，還需作進一步研究。

綜上，CYP2C9與 CYP2C19基因 SNPs，特別是 CYP2C9*3及CYP2C9*2基因型是導致多種AEDs代謝個體差異的重要因素。通過基因型分析，我們可以推測不同個體CYP2C9及CYP2C19酶活性，盡可能的減少和避免藥物不良反應，以達到臨床個體化治療的目的。

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