P-糖蛋白相關的藥物不良反應研究進展

陸蘊紅(綜述)　戴佩芳　葉巖榮　沈　赟(審校)

(復旦大學附屬中山醫院藥劑科　上海　200032)

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P-糖蛋白相關的藥物不良反應研究進展

陸蘊紅(綜述)戴佩芳葉巖榮沈赟△(審校)

(復旦大學附屬中山醫院藥劑科上海200032)

P-糖蛋白 (P-glycoprotein,P-gp)是一種三磷酸腺苷 (adenosine triphosphate,ATP)依賴的外排型藥物轉運蛋白,對藥物的體內過程起重要調控作用。由P-gp介導的藥物相互作用及多藥耐藥蛋白1 (multidrug resistance protein 1,MDR1)基因單核苷酸多態性 (single nucleotide polymorphisms,SNPs)引起的個體化差異是P-gp底物在臨床用藥過程中產生不良反應的主要原因。本文對P-gp相關的不良反應研究進展進行綜述,為提高相關藥物的臨床療效及安全性提供依據。

P-糖蛋白;藥物不良反應;基因多態性;藥物相互作用

藥物在人體內的吸收、分布及消除等過程受多方面因素影響,藥物轉運蛋白是影響上述過程的重要因素之一。目前已發現的藥物轉運蛋白按功能可分為以下幾類:多藥耐藥蛋白 (multidrug resistance protein,MDR)、多藥耐藥相關蛋白 (multidrug resistance-associated protein,MRP)、有機陰離子轉運蛋白 (organic anion transporter,OAT)、有機陰離子轉運多肽 (organic anion transporting polypeptide,OATP)、有機陽離子轉運蛋白 (organic cation transporter,OCT)及寡肽轉運蛋白 (peptide transporter,PepT)[1]。其中,研究最為深入的是由多藥耐藥基因MDR1編碼的P-gp,廣泛分布于腸道、血-腦屏障、肝、膽管等組織器官,參與多數藥物體內過程的調控,故P-gp介導的藥物相互作用及MDR1基因多態性可能會影響許多藥物的臨床療效和安全性。研究P-gp相關的不良反應及其發生機制對指導P-gp底物的臨床合理用藥意義重大,可為提高藥物的療效及安全性提供依據。

P-gp的結構與分布P-gp最初是由Juliano等[2]在耐藥的中國倉鼠卵巢細胞膜表面發現的一種糖蛋白。人類MDR1基因位于第7號染色體長臂21區,含28個外顯子,全長4.5 kb,編碼1 280個氨基酸多肽,經糖基化后形成相對分子質量為170 000的P-gp。P-gp是ATP依賴型外向轉運蛋白,屬ATP結合盒 (ATP binding cassette,ABC)超家族,包含兩個高保守的ATP結合域[3]。腫瘤細胞中的P-gp依賴ATP供能,通過跨膜主動轉運迅速消除細胞中的藥物,將藥物泵到胞外。腫瘤疾病化療失敗與P-gp過表達密切相關,其ATP依賴的藥物外排作用是腫瘤細胞產生多藥耐藥性的重要機制[4]。除腫瘤細胞外,P-gp還在正常組織中廣泛分布,如腎上腺、胎盤、肝、肺、腸道等,對P-gp在正常組織細胞中的定位研究發現,肝細胞的膽管側膜、腎近曲小管上皮細胞刷狀緣、人類血-腦屏障、血-睪屏障毛細血管內皮細胞均有P-gp表達[5-6],提示P-gp可能對其底物的體內過程起重要調控作用。

P-gp的底物P-gp活性可經誘導或抑制,其底物、抑制劑及誘導劑在常用藥物中普遍存在,可介導多種藥物相互作用[3]。P-gp的底物范圍相當廣泛,大多數底物都是脂溶性小分子,可以自由擴散入細胞。常見底物有:鎮痛藥 (阿西馬朵林、嗎啡);抗生素 (紅霉素、纈氨霉素、短桿菌肽、利福平、格雷沙星);抗腫瘤藥 (長春堿類、紫杉醇類、蒽環類、鬼臼毒素類等);抗抑郁藥 (文拉法辛、帕羅西汀);止瀉藥 (洛哌丁胺);止吐藥 (多潘立酮、昂丹司瓊);抗癲癇藥 (卡馬西平、苯巴比妥、苯妥英、拉莫三嗪、非爾氨脂);抗真菌藥 (伊曲康唑);抗痛風藥 (秋水仙堿);抗心律失常藥 (他林洛爾、維拉帕米、地高辛);皮質激素 (地塞米松、氫化可的松、皮質酮、曲安奈德、醛固酮);診斷染料 (羅丹明123、赫斯特33342);人類免疫缺陷病毒(HIV)蛋白酶抑制劑 (沙奎那韋、利托那韋、奈非那韋、茚地那韋、洛匹那韋、安普那韋);組胺受體阻斷劑 (非索非那定、西咪替丁);免疫抑制劑 (環孢素A、他克莫司);質子泵抑制劑 (奧美拉唑、蘭索拉唑、泮托拉唑);殺蟲劑 (伊維菌素、阿維菌素);他汀類 (洛伐他汀);天然產物成分 (黃酮、香豆素、小檗堿);親脂性的肽類等[7-9]。

P-gp的抑制劑與誘導劑P-gp的底物與抑制劑聯用時,底物易受抑制劑影響,導致生物利用度增加,引起療效增強甚至不良反應。常見的P-gp抑制劑有:抗心律失常藥 (胺碘酮、奎尼丁、維拉帕米、普羅帕酮);抗腫瘤藥 (放線菌素D、多柔比星、長春堿);抗生素 (克拉霉素、紅霉素);抗抑郁藥 (帕羅西汀、舍曲林、去甲舍曲林);質子泵抑制劑 (埃索美拉唑、蘭索拉唑、奧美拉唑、泮托拉唑);免疫抑制劑 (環孢素A、他克莫司);其他 (秋水仙堿、非諾貝特、利血平、三氟拉嗪、孕酮、利托那韋等)[7,10]。

當P-gp的底物與誘導劑 (如利福平、地塞米松、苯巴比妥、克霉唑等[11-13])聯用時,則可能由于藥物外排作用增強而導致治療無效。

MDR1基因多態性編碼P-gp的MDR1基因具有遺傳多態性,目前發現的MDR1基因變異位點約為50個,其中G2677T/A(rs2032582)和C3435T(rs1045642)變異位點的相關研究較多。位于21號外顯子的G2677T/A伴隨Ala893Ser/Thr氨基酸替換,使P-gp的表達水平和功能發生改變。位于26號外顯子的C3435T基因多態性也與P-gp的表達與功能密切相關[14]。研究發現,MDR1 3435TT基因型個體的P-gp表達水平顯著低于3435CT和3435CC型個體 (P=0.014)[15]。MDR1C3435T基因多態性還存在等位基因和基因型頻率的種族差異,白種人攜帶3435TT突變型純合子基因頻率為25%左右,黃種人約為20%,非洲人約為5%。因而在不同種族的人群中,P-gp底物的生物利用度也存在較大差異[16]。臨床應用某些治療窗較窄的P-gp底物時,由MDR1基因遺傳多態性引起的P-gp表達水平不同亦可導致藥物無效或不良反應。

P-gp相關的不良反應P-gp功能減弱可導致藥物的口服生物利用度增加,腎和膽管對藥物的排泄減少,血藥濃度增加,從而引起不良反應。細胞膜上P-gp表達水平下調會引起藥物胞內蓄積,從而導致由藥物的細胞毒性引起的不良反應 (如依賴于靶細胞內藥物聚集而發揮作用的抗腫瘤藥物)。與P-gp相關的不良反應主要是由其介導的藥物相互作用及MDR1基因多態性這兩大機制引起的。

MDR1基因多態性相關的不良反應有研究報道[15],MDR1 3435TT基因型個體P-gp的表達水平顯著低于其他基因型。P-gp低表達可能會減弱其藥物外排功能,并進一步引起口服生物利用度增加或靶部位藥物蓄積相關的不良反應。Garcia等[17]發現,攜帶3435TT基因型的腎移植患者發生由環孢素A (cyclosporine A,CsA)引起的腎毒性不良反應風險顯著高于其他基因型患者 (OR=4.2,95 % CI:1.3～13.9,P=0.02)。一項MDR1基因多態性與骨髓移植患者用CsA治療所致肝損傷的相關性分析也得出了類似結論,該研究顯示MDR1基因C3435T突變是中國骨髓移植患者服用CsA所致肝功能異常的獨立危險因素 (OR=7.14,95 % CI:1.89～25,P< 0.01)[18]。除CsA引起的不良反應外,某些抗精神病藥物引起的不良反應也被報道與MDR1C3435T相關。Roberts等[19]在對服用去甲阿米替林進行抗抑郁治療患者的SNP檢測中發現,MDR1C3435T基因多態性與去甲阿米替林引起的體位性低血壓顯著相關 (2=6.78,df=2,P=0.034),并提示3435TT基因型是去甲阿米替林引起抑郁患者體位性低血壓的一個危險因素 (OR=1.37,95% CI:1.01～1.86,P=0.042)。用于精神分裂癥治療的利培酮副作用較大,使用不當可能會引起QT間期延長與心律不齊等嚴重不良反應。Suzuki等[20]對66例精神分裂癥患者的基因型分析發現,攜帶MDR1 3435CT及3435TT基因型的患者因服用利培酮引起的QT間期延長作用顯著大于3435CC基因型患者 (P=0.006)。上述對于MDR1C3435T與不良反應的相關性研究結果基本一致,提示MDR1C3435T可能是引起某些藥物不良反應的獨立危險因素。

位于21號外顯子的G2677T/A和位于12號外顯子的C1236T(rs1128503)基因多態性也被報道與多起由P-gp底物引起的不良反應相關。Meisel等[21]研究發現,MDR1 2677位點G等位基因型攜帶者更易發生由鈣離子通道阻斷劑引起的牙齦增生 (P<0.001)。近年來研究發現,作為P-gp底物的鈣調神經磷酸酶抑制劑 (calcineurin inhibitors,CNIs)引起的神經毒性不良反應也與G2677T/A和C1236T兩個位點SNPs相關。Yamauchi等[22]在應用他克莫司治療的肝移植患者MDR1基因型分析中發現,G2677T/A基因多態性、患者的血藥濃度、肝功能及移植物重量均與他克莫司引起的神經毒性相關,MDR1G2677T/A突變導致肝移植患者發生由他克莫司引起的神經毒性風險增加 (2=7.91,P<0.005)。Yanagimachi等[23]在MDR1基因多態性與CNIs引起神經毒性的相關性研究中發現,CsA治療組中 (n=30),患者的年齡、高血壓、腎功能不全以及MDR1C1236T與G2677T/A均與CsA引起的神經毒性相關。校正患者年齡等其他影響因子后,發現1236CC基因型是CsA引起神經毒性的危險因素 (OR=19.6,95% CI:0.68～566,P=0.07),其中相關程度未達統計顯著的原因可能是研究樣本量較小。在他克莫司治療組中 (n=33),CYP3A5A6986G(rs776746)和MDR1C1236T均為他克莫司引起神經毒性的危險因素。其中CYP3A5 6986AG基因型與他克莫司引起的神經毒性顯著相關 (OR=8.5,95% CI:1.4～51.4,P=0.01)。上述研究由于樣本量限制并且缺乏統一的不良反應評價標準,對于MDR1基因多態性與不良反應的相關性研究仍存在一定的局限性。在研究兩者相關與否的基礎上,對其中具體相關程度的驗證還需在制定統一的不良反應評價標準后做進一步的大樣本研究。

其他與MDR1基因多態性相關的常見藥物不良反應還有使用伊維菌素引起的神經毒性、地高辛引起的洋地黃中毒、芬妥因引起的芬妥因中毒、茚地那韋引起的胰島素抵抗、環孢素引起的高血壓與致癌性等。以上不良反應研究結果提示,在制定以P-gp底物為治療藥物的給藥方案時,需考慮MDR1基因多態性對藥物體內過程的影響,事先檢測患者MDR1位點的基因型有助于預測某些藥物 (如P-gp底物)可能引起的不良反應,此類藥物在未來的臨床應用中有望實現針對患者不同MDR1基因型給予個體化用藥,以減少不良發應。

P-gp介導的藥物相互作用引起的不良反應P-gp的誘導劑或抑制劑與其底物聯用時,發生的藥物相互作用使底物的體內過程受到影響,血藥濃度改變,從而影響藥物的臨床療效和安全性。由P-gp介導的藥物相互作用引起的不良反應通常是與P-gp抑制劑聯用導致的底物生物利用度增加,并進一步引起藥效增強相關的不良反應。

許多大環內酯類抗生素都是P-gp的強效抑制劑,與P-gp底物聯用時通常會增加底物藥物的生物利用度。Schwarz等[24]研究顯示,紅霉素可通過抑制P-gp增加他林洛爾在腸道的凈吸收,從而提高其口服生物利用度。進一步研究發現,P-gp底物引起的不良反應與其聯用大環內脂類抗生素所致的口服生物利用度升高密切相關。Molden等[25]報道,2名服用辛伐他汀80 mg/d的患者在分別聯用紅霉素和克拉霉素后均出現了辛伐他汀過量引起的橫紋肌溶解癥狀。這2例不良反應可能是大環內酯類抗生素抑制了P-gp對辛伐他汀的轉運以及CYP3A4對辛伐他汀的代謝引起的。與上述機制類似的是另一例由泰利霉素和地高辛聯用引起的不良反應。據該研究推測,可能是泰利霉素抑制了P-gp對地高辛的轉運,減少了地高辛在腸道的消除及腎小管排泄,從而引起血藥濃度升高所致的地高辛中毒和心電圖異常等不良發應[26]。除大環內酯類抗生素外,奎尼丁、伊曲康唑、維拉帕米等藥物也對P-gp具有較強的抑制作用,與P-gp底物聯用時,可降低其腎清除率,并進一步引起底物藥效增強相關的不良反應。如伊曲康唑與長春新堿聯用可大幅加劇長春新堿引起的神經毒性,與地高辛聯用可引起惡心、嘔吐、心律失常等地高辛中毒癥狀[27]。

研究發現,隨著越來越多的中西藥物聯用,許多中草藥成分也對P-gp具有抑制作用。Han等[28]研究顯示,健康志愿者聯用水飛薊素和P-gp底物他林洛爾14天后,他林洛爾的生物利用度顯著增加 (與安慰劑組相比,聯用組他林洛爾的AUC0-36和AUC0-∞分別增加36.2%±33.2%和36.5%±37.9%,P< 0.01),可能與水飛薊素對P-gp的抑制作用密切相關。某些P-gp底物與具有P-gp抑制作用的中草藥成分聯用后,引起的底物口服生物利用度增加可能導致極為嚴重的不良反應。Shivamurthy等[29]報道的1例服用利伐沙班出現的心包積血可能與患者同時服用塞潤櫚引起的P-gp及CYP3A4活性抑制相關。利伐沙班可抑制凝血酶的產生和血栓形成,主要用于髖關節或膝關節置換術患者的靜脈血栓預防,一旦血藥濃度過高可能會發生危及生命的大出血。

因此,臨床治療中應盡量避免聯用P-gp底物及其抑制劑,必須聯用時,應充分考慮到可能發生的藥物相互作用,密切關注患者血藥濃度變化,及時調整用藥劑量,避免不良反應發生。

結語P-gp作為一個廣泛分布于人體各組織器官的藥物轉運蛋白,對藥物的體內過程起重要調控作用。目前對P-gp相關的不良反應研究主要集中在由P-gp介導的藥物相互作用及MDR1基因多態性引起的不良反應,為在臨床用藥中避免P-gp相關的不良發應提供了依據。對于已報道的可能引起P-gp相關不良反應的藥物,在制定給藥方案時,應充分考慮到由MDR1基因遺傳多態性引起的個體化差異與P-gp介導的藥物相互作用,建議在用藥過程中實施治療藥物監測,以便及時調整用藥劑量,為患者提供安全、有效的給藥方案。由于現有的P-gp相關不良反應研究主要通過對臨床治療中已發生的不良反應進行分析,研究樣本的收集難免受限。有限的樣本量、研究對象的種族差異以及缺乏統一的不良反應評價標準等不足都可能導致不同研究間相關性結論的差異。此外,多數研究結論僅局限于某些藥物引起的不良反應和P-gp相關與否,而要把這種相關性應用到臨床上,對MDR1進行遺傳學檢測或準確測得P-gp抑制劑對其底物抑制作用的量效關系,以調整患者的用藥劑量,還有待統一不良反應評價標準后的大樣本研究以及對P-gp相關不良反應發生的具體機制等多方面的進一步研究。

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E-mail:shen.yun@zs-hospital.sh.cn

Progress on P-glycoprotein related adverse drug reactions

LU Yun-hong, DAI Pei-fang, YE Yan-rong, SHEN Yun△

(DepartmentofPharmacy,ZhongshanHospital,FudanUniversity,Shanghai200032,China)

P-glycoprotein (P-gp),an adenosine triphosphate (ATP) dependent drug efflux transporter,plays an important role in several intracorporal processes of medications.The adverse drug reactions (ADRs) caused by P-gp substrates are mainly due to the drug interactions mediated by P-gp and the individual difference results from single nucleotide polymorphisms (SNPs) ofMDR1 gene.This review reveals the research progress on P-gp related ADRs in order to improve therapeutic effect and safety of clinical medications.

P-glycoprotein;adverse drug reactions;gene polymorphisms;drug interaction

R968, R969.2

Bdoi: 10.3969/j.issn.1672-8467.2016.04.021

2015-09-17;編輯:王蔚)

復旦大學附屬中山醫院管理科學基金 (2015ZSGL-005)

*This work was supported by the Management Research Foundation of Zhongshan Hospital,Fudan University (2015ZSGL-005).