相關基因的遺傳多態性對他克莫司療效的影響

王 劍

遺傳多態性表現為藥物代謝酶、轉運體、受體和藥物靶標的多態性，是影響藥物個體差異的先天因素。他克莫司（tacrolimus，FK506）是從鏈霉菌株發酵產物中分離出的一種大環內酯類抗生素，作為一種鈣調神經磷酸酶免疫抑制劑，臨床上被廣泛用于肝腎等器官移植術后抗排異反應的治療，但其療效個體差異巨大，而基因多態性是影響FK506血藥濃度的重要因素。因此，了解影響FK506相關的基因多態性對指導臨床個體化用藥具有重要意義。

FK506主要經細胞色素P4503A（CYP3A）酶代謝，吸收過程受CYP3A4、CYP3A5和多藥耐藥基因1 （multi－drug resistance gene 1，MDR1／ABCB1）編碼的蛋白 P－糖蛋白（P－glycoprotein， P－gp）調節，轉運過程主要與 P－gp 有關［1］。 CYP3A5、CYP3A4 和P－pg的基因表現高度多態性，不同的基因型對FK506 的療效具有重要影響［2］。

1 CYP450遺傳多態性對FK506代謝的影響

FK506吸收入血液后，主要通過細胞色素P450酶系的CYP3A亞家族代謝。CYP3A主要分布在肝臟和小腸，在人體內有CYP3A4、CYP3A5、CYP3A7和CYP3A43共4種亞型，是參與藥物代謝和口服藥物首過效應的主要酶系［3］。FK506的代謝酶主要為 CYP3A4和 CYP3A5。

1．1 CYP3A4基因型對FK506代謝的影響 迄今，已有39個CYP3A4基因的單核苷酸多態性（single nucleotide polymorphism，SNP）位點被確定，其中與FK506 有關的主要是 CYP3A4＊1B （392A＞G），該位點突變的發生可能會影響代謝酶的活性，但其對FK506血藥濃度的影響，目前的研究結果并不一致［4，5］。 中國人 CYP3A4 基因變異率非常低（≤2%），國內較少對其進行研究。侯明明等［6］檢測了129例腎移植患者的CYP3A4＊18B基因型，比較了腎移植術后3個月內排除其他基因型間的顯著差異，發現含突變基因型的患者其血藥濃度／劑量 （C／D）值顯著低于野生純合子型患者。

雖然其突變發生頻率極低，但只要有突變存在的可能，FK506的血藥濃度就會受到影響。在有條件的情況下，設計給藥方案時，應將該因素考慮在內。

1．2 CYP3A5基因型對FK506代謝的影響 CYP3A5被認為是個體間CYP3A活性差異的最主要原因［7］。CYP3A5基因存在多個SNP位點，目前已發現30多個等位基因［8］。CYP3A5的表達存在著明顯的個體差異和種族差異，如CYP3A5＊3在非洲裔美國人的突變頻率為47．5%，白人為85%，中國人則為65%～76%［9］。

現已發現，CYP3A5的基因突變是產生酶活性差異的最主要因素，其中最具功能意義的突變位點是CYP3A5＊3。研究表明CYP3A5＊3可引起個體間 CYP3A5表達差異［11］，CYP3A5＊3在外顯子 3（6986A＞G）的突變，引起終末密碼子過早剪切CYP3A5蛋白，從而使攜帶突變型純合子個體（CYP3A5＊3／＊3）失去其酶的活性［10］，進而減緩了FK506的代謝。對CYP3A5＊1／＊1型患者，FK506的清除率要高25%～40%，FK506劑量校正谷濃度（C0）比較低，必須要增加口服劑量才能達到與CYP3A5＊3／＊3 型相似的靶濃度范圍［12，13］。張海燕等［14］采用聚合酶鏈反應－限制性片段長度多態性技術 （polymers chain reaction －restricted fragment length polymorphism，PCR－RFLP）檢測56例首次腎移植者CYP3A5基因型，并以直接測序法進行驗證，試驗發現，CYP3A5＊3／＊3基因型的患者比CYP3A5＊1／＊1 基因型和 CYP3A5＊1／＊3 基因型患者，其FK506的血藥濃度／劑量比值（blood drug concentration／dose，C／D）、 肝功能異常和藥物腎毒性不良反應的發生率均較高。Katsakiori等［15］用PCR－RFLP研究發現，在服用相同劑量FK506時，攜帶＊1等位基因患者的血藥濃度明顯低于攜帶＊3等位基因的患者。石磊等［16］收集了200例腎移植后出現慢性腎毒性的腎毒組和200例腎移植至少12個月后沒有出現慢性腎毒性的對照組中國患者血樣，采用PCR－RFLP檢測所有患者CYP3A5突變位點基因型 （顯示酶活性的基因型CYP3A5＊1／＊1＋CYP3A5＊1／＊3和不顯示酶活性的基因型CYP3A5＊3／＊3）。根據統計學分析，發現CYP3A5的基因多態性可能增加腎移植患者鈣調神經蛋白抑制劑慢性腎毒性的遺傳易感性。

此外，Yu 等［17］的研究表明，供肝的 CYP3A5＊3基因多態性要比受體的基因型對FK506用藥劑量個體差異的影響更大。可見，供、受者的CYP3A基因多態性對藥物代謝均有影響。

1．3 CYP3 AP1基因型對FK506代謝的影響CYP3AP1位于CYP3A5與CYP3A7之間，是CYP3A5基因的假基因，突變主要發生在啟動子區－44位A／G。有研究顯示CYP3AP1基因在黑人的突變頻率43%，中國人約為28%，白人為14%［18］。

王明麗等［19］采用基質輔助激光解吸電離飛行時間質譜（MALDI－TOF MS）技術，對 60 例腎移植穩定期患者的CYP3AP1、CYP3A5＊3的基因型進行檢測，結果發現，FK506血藥濃度的個體化差異與患者CYP3AP1和CYP3A5＊3基因型均密切相關。Jun等［20］對506例全器官移植者進行了分析，發現CYP3A5＊3和CYP3AP1＊3等位基因存在很強的連鎖 （r＝0．816），此兩種等位基因攜帶者FK506的C／D值均高于野生型。 Macphee等［21］的研究結果也發現了類似現象，CYP3AP1＊1型患者在器官移植術后3個月需更大劑量的FK506才能達到靶濃度，其達到靶濃度的時間存在明顯的延遲。產生這種現象的原因可能是CYP3AP1＊3與CYP3A5＊3存在緊密連鎖，CYP3AP1可能增加CYP3A的表達及活性［18］。所以CYP3AP1基因多態性不能單獨來解釋他克莫司的藥動學個體間差異。

2 藥物轉運體遺傳多態性對FK506轉運的影響

目前研究比較多的多藥耐藥基因1（multi－drug resistance gene 1，MDR1／ABCB1）編碼的蛋白 P－糖蛋白（P－gp）功能較明確的跨膜轉運蛋白，其主要分布于小腸、膽道上皮［22－24］。 MDR1 基因存在多位點的基因突變，導致P－糖蛋白表達量差異較大，進一步影響FK506的吸收。現已發現MDR1有29個SNP位點，其中研究較多的是21號外顯子的2677G＞T／A、26號外顯子的3435C＞T和12號外顯子1236C＞T［25－27］。

在基因型為34351T純合子的人群中發現，其腸道 P－gp 的表達量是 3435CC 人群的 50%［28］，Hawwa 等［29］發現 2677G＞T、3435C＞T 和 T－T－T 單元型的基因多態性的肝移植兒童患者需要更高劑量的FK506。劉其雨等［30］通過對67例肝移植患者的DNA直接測序檢測發現，ABCB1不同位點的基因多態性分布不同，其中ABCB1 1236C＞T及2677G＞T／A對藥物劑量影響不大，差異無顯著性意義；而ABCB1 3435C＞T基因多態性與FK506用量有關。Hosohata等［31］認為MDR1單元型對女性患者活體肝移植后的FK506用量影響較小。

此外，P－gp和CYP3A具有協同和相互調節作用，P－gp可延長藥物在腸細胞內的滯留時間，增加藥物與CYP3A酶接觸時間，從而增加藥物的代謝消除作用，降低生物利用度。

3 孕烷X受體（PXR）基因多態性對FK506效應的影響

PXR主要表達于肝臟，少部分表達于結腸和小腸。作為關鍵的轉錄調控因子，PXR參與CYP3A4、CYP3A5和MDR1基因誘導表達。PXR基因突變會引起相應的靶基因表達的改變，所以PXR的多態性，可能對FK506的代謝產生影響。有報道，PXR 25385C＞T 的 SNP 對 FK506 的表觀清除率（Cl／F）有顯著的影響［32，33］。另有研究顯示PXR 7635A＞G 基因多態性也會影響FK506的清除率，其中A等位基因攜帶者的清除率是（3．9±0．3） L／h，而 GG 基因型患者的清除率明顯延長，為（5．4±0．6） L／h［34］。

綜上所述，基因多態性對FK506的臨床個體化用藥指導有益的一面是，FK506為TDM常規監測藥物，但由于TDM的滯后性、不能避免急性排異反應，而與TDM不同，基因型不會因時間而改變，因此對器官移植患者在使用FK506前先進行基因型的檢測來判斷其代謝類型，再綜合考慮移植患者的病理生理特點，結合FK506的藥代動力學參數，確定初始給藥劑量，能有效地使各基因型患者在器官移植術后早期即迅速達到有效血藥濃度范圍，從而減少嚴重不良反應的發生，盡快幫助臨床選擇最合適的治療方案。但是目前除了一致認為CYP3A5是影響FK506藥動學重要的獨立因素，其他的基因多態性與FK506的相關性研究目前仍在爭論，使在臨床上根據基因型確定給藥劑量和方案很難具體應用。研究結論不一致的原因可能是：①各個研究選用的人群、種族不同；研究設計方案的差異，如對FK506血藥濃度的研究，選用的時間、衡量指標等不同；藥物相互作用；②SNPs還存在遺傳連鎖突變，如CYP3A家族基因的一些位點與MDR1位點連鎖，而目前的研究手段還很難從基因與基因之間的相互作用來考慮。所以，遺傳多態性對FK506藥物藥動學與藥效學的確切影響仍有待于今后進一步研究完善。

［1］ Dai Y，Hebert MF，Isoherranen W，et al．Effect of polymorphism on tacrolimsms metabolic clearance in vitro［J］．Drug Metab Dispos，2006，34（5）：836－847．

［2］ Hoffmeyer S，Burk O，von Richter－O，et al．Functional polymorphisms of the human multidrug－resistance gene：multiple sequence variations and correlation of one allele with P－glycoprotein expression and activity in vivo［J］．Proc Natl Acad Sci，2000，97（7）：3473－3478．

［3］ Azarpira N，Aghdaie MH，Behzad－Behbahanie A，et al．Association between cyclosporine concentration and genetic polymorphisms of CYP3A5 and MDR1 during the early stage after renal transplantation［J］．Exp Clin Transplant，2006，4（1）：416－419．

［4］ Chen YK，Han LZ，Xue F，et al．Personalized tacrolimus dose requirement by CYP3A5 but not ABCB1 or ACE genotyping in both recipient and donor after pediatric liver transplantation［J］．PLoS One，2014，9（10）：e109464．

［5］ Roy JN，Barama A，Poirier C，et al．CYP3A4，CYP3A5，and MDR－1 genetic influences on tacrolimus pharmacokinetics in renal transplant recipients［J］．Pharmacogenet Genomics，2006，16（9）：659－665．

［6］侯明明，侯 穎，宋洪濤，等．腎移植患者CYP3A4基因多態性對他克莫司療效和不良反應的影響［J］．中國藥房，2010，21（26）：2427－2429．

［7］ Huang W，Lin YS，McConn DJ，et al．Evidence of significant contribution from CYP3A5 to hepatic drug metabolism［J］．Drug Metab Dispos，2004，32（12）：1434－1445．

［8］ http ／／www．cypalleles．ki．se ／cyp3a5．htm

［9］ de Jonge H，Elens L，de Loor H，et al．The CYP3A4＊22 C＞T single nucleotide polymorphism is associated with reduced midazolam and tacrolimus clearance in stable renal allograft recipients［J］．Pharmacogenomics J．2014，［Epub ahead of print］．

［10］ Chakkera HA，Chang YH，Bodner JK，et al．Genetic differences in Native Americans and tacrolimus dosing after kidney transplantation［J］．Transplant Proc，2013，45（1）：137－141．

［11］侯明明，宋洪濤，周 欣．免疫抑制劑藥物基因組學的研究進展［J］．中國藥房，2009，20（31）：2471－2473．

［12］ Bultas J．Pharmacogenetics in cardiovascular diseases therapytreatment according guidelines or according the individual requirement？ ［J］． Cas Lek Cesk，2010，149（10）：476－481．

［13］ Macphee IA，Frederick SS，Tai T．Tacrolimus pharmacogenetics：polymorphismsassociated with expression of cytochrome p4503A5 and P－glycoprotein correlatewith dose requirement［J］．Transplantation，2002，74（11）：1486－1489．

［14］ De Jonge H，Kuypers DR．Pharmacogenetics in solid organtransplantation： current status and future directions［J］．Transplant Rev，2008，22（1）：6－20．

［15］張海燕，張小明，吳小麗，等．CYP3A5基因多態性對中國腎移植受者他克莫司血藥濃度和療效的影響［J］．器官移植，2011，2（6）：328－331．

［16］ Katsakiori PF，Papapetrou EP，Sakellaropoulos GC，et al．Factors affecting the long－term response to tacrolimus in renal transplant patients：pharmacokinetic and pharmacogenetic approach［J］．Int JMed Sci，2010，7（2）：94－100．

［17］石 磊，保澤慶，朱云松，等．CYP3A5基因多態性與腎移植后鈣調神經蛋白抑制劑慢性腎毒性的相關性［J］．中國組織工程研究與臨床康復，2011，15（5）：806－809．

［18］ Yu S，Wu L，Jin J，et al．Influence of CYP3A5 gene polymorphisms of donor rather than recipient to tacrolimus individual dose requirement in liver transplantation［J］．Transplantation，2006，81（1）：46－51．

［19］ Zhu B，Chen GL，Chen XP，et al．Genotype of CYP3AP1 associated with CYP3A activity in Chinese Han population［J］．Acta Pharmacol Sin，2002，23（6）：567－572．

［20］王明麗，吳 萍，羅光華．CYP3A基因多態性與他克莫司血藥濃度的相關性研究［J］．中國藥房，2010，21（46）：4343－4346．

［21］ Jun KR，Lee W，Jang M S，et al．Tacrolimus concentrations in relation to CYP3A and ABCB1 polymorphisms among solid organ transplant recipients in Korea［J］．Transplantation，2009，87（8）：1225－1231．

［22］ Macphee IA，Fredericks S，Tai T，et al．Tacrolimus pharmacogenetics： polymorphisms associated with expression of cytochrome p4503A5 and P－glycoprotein correlate with dose requirement［J］．Transplantation，2002，74（11）：1486－1489．

［23］ Crettol S，Venetz JP，Fontana M，et al．Influence of ABCB1 genetic polymorphisms on cyclosporine intracellular oncentration in transplant recipients［J］．Pharmacogenet Genomics，2008，18（4）： 307－315．

［24］ Provenzani A，Notarbartolo M，Labbozzetta M，et al．The effect of CYP3A5 and ABCB1 single nucleotide polymorphisms on tacrolimus dose requirements in Caucasian liver transplant patients［J］．Ann Transplant，2009，14（1）：23－31．

［25］ Jun KR，Lee W，Jang MS，et al．Tacrolimus concentrations in relation to CYP3A and ABCB1 polymorphisms among solid organ transplant recipients in Korea［J］．Transplantation，2009，87（8）：1225－1231．

［26］ Wang YX，Wang CX，Li JL，et al．Effect of genetic polymorphisms of CYP3A5 and MDR1 on cyclosporine concentration during the early stage after renal transplantation in Chinese patients co－treated with diltiazem［J］．Eur J Clin Pharmacol，2009，6（3）：239－247．

［27］ Qiu XY，Jiao Z，Zhang M，et al．Association of MDR1，CYP3A4＊18B，and CYP3A5＊3 polymorphisms with cyclosporine pharmacokinetics in Chinese renal transplant recipients［J］．Eur J Clin Pharmacol，2008，64（11）：1069－1084．

［28］ Akbas SH，Bilgen T，Keser I，et al．The effect of MDR1 （ABCB1）polymorphism on the pharmacokinetic of tacrolimus in turkish renal transplant recipients［J］．Transplan Proc，2006，38（5）：1290－1292．

［29］ Sakaeda T，Nakamura T，Okumura K．Pharmacogenetics of MDR1 and its impact on the pharmacokinetics and pharmacodynamics of drugs［J］．Pharmacogenomics，2003，4（4）：397－410．

［30］ Hawwa AF，McKiernan PJ，Shields M，et al．Influence of ABCB1 polymorphisms and haplotypes on tacrolimus nephrotoxicity and dosage requirements in children with liver transplant［J］．Br J Clin Pharmacol，2009，68（3）：413－421．

［31］劉其雨，李 立，李曉延，等．ABCB1基因多態性對肝移植后他克莫司用量的影響［J］．中國組織工程研究與臨床康復，2011，15（31）： 5717－5721．

［32］ Hosohata K，Masuda S，Yonezawa A，et al．MDR1 haplotypes conferring an increased expression of intestinal CYP3A4 rather than MDR1 in female living－donor liver transplant patients［J］．Pharm Res，2009，26（7）：1590－1595．

［33］ Warle MC，Metsetselaar HJ，Hop WC，et al．Cytokine gene polymorphisms and acute liver graft rejection： a meta－analysis［J］．Liver Transpl，2005，11（1）：19－26．

［34］ Benkali K，Premaud A，Picard N，et al．Tacrolimus population pharmacokinetic －pharmacogenetic analysis and Bayesian estimation in renal transplant recipients［J］．Clin Pharmacokinet，2009，48（12）：805－816．

［35］ Press RR，Ploeger BA，Den HJ，et al．Explaining variability in tacrolimus pharmacokinetics to optimize early exposure in adult kidney transplant recipients［J］．Ther Drug Monit，2009，31（2）：187－197．