丙戊酸藥物基因組學的研究進展

毛盼盼，宋滄桑，杜一民，張陽，陸維，包金穎，（.昆明市第一人民醫院藥學部，昆明6500；.大理大學藥學與化學學院，云南大理 67003）

丙戊酸藥物基因組學的研究進展

毛盼盼1，2＊，宋滄桑1，2#，杜一民2，張陽1，陸維1，包金穎1，2（1.昆明市第一人民醫院藥學部，昆明650011；2.大理大學藥學與化學學院，云南大理 671003）

目的：了解丙戊酸（VPA）藥物基因組學的研究進展，以期為其臨床個體化用藥提供參考。方法：查閱近年來國內外相關文獻，就VPA的代謝、轉運和效應通路相關基因多態性對其藥效影響的研究進行歸納和總結。結果：VPA的藥效受藥物代謝相關基因、轉運基因和效應通路相關基因的影響。藥物代謝酶中葡糖醛酸的代謝途徑中的尿苷二磷酸葡糖醛酸基轉移酶（UGT）1A6和UGT2B7基因多態性對VPA藥效學的影響尚存在爭議，線粒體內的β-氧化途徑和細胞色素P450（CYP）（主要為CYP2C9、CYP2C19、CYP2A6和CYP2B6）介導的氧化途徑是引起患者給予VPA后發生不良反應的主要原因。轉運基因和效應通路相關基因對VPA藥效的影響研究具有十分重要的指導意義，但尚缺乏臨床對照試驗和臨床終點數據為VPA相關基因組學指導個體化給藥提供可靠依據。結論：隨著VPA藥物基因組學的不斷發展和完善，其更多的功能基因和特性的明確將推動VPA個體化給藥的實現，提高患者用藥的安全性和有效性。

丙戊酸；藥物基因組學；基因多態性；藥效；代謝；轉運；效應通路癲癇是一種由腦部異常放電引起的突發性、短暫性和反復性發作的中樞神經系統疾病，其有效的治療藥物以抗癲癇藥物（AEDs）為主，大部分癲癇患者用藥療程長甚至需要終生服藥。丙戊酸（VPA）作為臨床應用廣泛的AEDs，常用于治療癲癇失神發作、強直陣攣性發作和肌陣攣發作等。VPA藥動學個體化差異大，臨床常采用血藥濃度監測方法保證其治療的安全性和有效性，但仍有少部分患者處于治療失敗或發生不良反應的風險中。VPA體內代謝受多種因素影響，藥物基因多態性是

VPA療效和毒副作用存在顯著的個體差異的重要原因之一[1]。隨著藥物基因組學的不斷發展，VPA代謝相關基因已成為一項研究熱點。鑒于此，筆者查閱近年來國內外相關文獻，就VPA的代謝、轉運和效應通路相關基因多態性對其藥效影響的研究進行歸納和總結，以期為其臨床個體化用藥提供參考。

1 代謝相關基因多態性

VPA在體內的藥動學過程復雜，其主要經肝代謝，包括3條途徑：葡糖醛酸代謝途徑（占50%）、線粒體內的β-氧化途徑（占40%）和細胞色素P450（CYP）介導的氧化途徑（占10%）[2-4]。

1.1 葡糖醛酸代謝途徑

尿苷二磷酸葡糖醛酸基轉移酶（UGT）是外源性物質在生物體內進行Ⅱ相生物轉化最重要的代謝酶，某些基因的突變會導致該酶的活性和功能改變，從而導致嚴重的藥品不良反應甚至致命性的副作用[5]。UGT特定亞家族基因表達水平的調節影響著UGT催化的葡糖醛酸化反應，從而決定藥物的代謝水平。人類編碼的UGT基因分為UGT1和UGT2兩大家族，包括1A、2A和2B共3個亞家族。涉及VPA葡糖醛酸化反應的UGT亞家族主要是1A和2B，包括UGT1A6和UGT2B7。

金蕾等[6]的研究探討了UGT1A6 541A＞G基因多態性與VPA血藥濃度的相關性，結果顯示AA野生純合型患者的VPA血藥濃度顯著高于AC雜合型。譚喜瑩等[5]對UGT1A6另一同工酶552A＞C的研究顯示，AA野生純合型患者的VPA血藥濃度顯著高于AC、CC型。可見，UGT1A6基因多態性與VPA的血藥濃度之間存在相關性，且野生純合型的癲癇患者VPA的血藥濃度較高。但也有學者認為，癲癇患者UGT1A6基因多態性與VPA的藥效學并沒有相關性[7]。UGT2B7基因的編碼區和啟動子區域也存在高度的遺傳多態性，影響VPA藥效的基因主要包括UGT2B7 C802T和UGT2B7 A268G[8]。但是，國內外學者對UGT2B7 C802T基因多態性與VPA藥效的相關性的觀點不一。部分學者認為，UGT2B7[UGT2B7*2（802C＞T）]野生型的癲癇患者的酶活性增強，會使VPA的代謝能力增加[9]。另一部分學者認為，UGT2B7[UGT2B7*2（802C＞T）]基因多態性對VPA的藥動學影響較小，甚至沒有相關性[10]。張芹等[11]對UGT2B7同工酶UGT2B7 A268G的研究顯示，AA野生純合型癲癇患者的VPA血藥濃度高于AG/GG型。另外，UGT1A3、UGT1A4、UGT1A8、UGT1A9、UGT1A10和UGT2B15也參與了VPA的體內代謝過程，其中UGT1A3基因可能與信使RNA（mRNA）和蛋白質功能狀態有關[12-13]。

1.2 線粒體內的β-氧化途徑

VPA是一種脂肪酸，可通過線粒體內源性途徑進行代謝，而β-氧化是VPA代謝中最主要的氧化途徑。VPA經β-氧化代謝的同時，其毒性代謝產物又反作用地影響該過程，從而可能使VPA在機體內蓄積，產生更嚴重的毒副作用[14]。Saruwatari J等[15]在超氧化物歧化酶（SOD）2 rs4880基因多態性與VPA肝損傷的相關性研究中發現，野生純合型癲癇患者給予VPA時，丙氨酸轉氨酶（ALT）和γ-谷氨酰胺轉移酶（γ-GT）升高的風險將顯著高于其他基因型患者[比值比（OR）分別為3.5、3.1]。提示野生純合型癲癇患者在使用VPA時，應適當降低VPA的給藥劑量，避免發生不良反應。

1.3 CYP介導的氧化途徑

CYP廣泛存在于細菌、真菌、植物和動物（肝和小腸）體內。CYP超家族中主要包括CYP1、CYP2和CYP3等3個家族，且各家族中包括了8～10個同工酶。其中，CYP2家族是目前已知的最大、最復雜的CYP家族，包含著CYP2A、CYP2B、CYP2C和CYP2D等亞族，其中影響VPA藥效的基因主要包括CYP2C9、CYP2C19、CYP2A6和CYP2B6。

1.3.1CYP2C9和CYP2C19的基因多態性 編碼人類CYP2C9和CYP2C19酶的基因均位于染色體10q24上，均存在顯著的種族差異。CYP2C19*2在我國人群中的基因頻率為30%，在美國黑種人群和白種人群中分別為17%和15%；CYP2C19*3在我國人群中的基因頻率比美國黑種人群和白種人群高（分別為5%、0.4%、4%）[16]。韓瑞玲等[17]的研究發現，CYP2C19*1/*1野生型基因攜帶者的VPA血藥濃度顯著低于CYP2C19突變基因型（CYP2C19*1/*2、CYP2C19*1/*3、CYP2C19*2/*2 和CYP2C19*3/*3）患者。涉及CYP2C9等位基因最多的是CYP2C9*2和CYP2C9*3。CYP2C9*2僅在高加索白種人群中出現，其基因頻率為20%；CYP2C9*3在白種人群和亞洲人群的基因頻率分別為3%和10%[17]。Ho PC等[18]的研究表明，CYP2C9與VPA鈉的代謝有關，且不同基因型的攜帶者代謝VPA鈉的能力存在差異，野生型CYP2C9*1代謝VPA的能力明顯強于突變型CYP2C9*2和CYP2C9*3。譚喜瑩等[19]的研究根據攜帶CYP2C19和CYP2C9突變等位基因的數量，將患者分為基因型CYP2C9*1*1合并CYP2C19*1*1的野生型純合子強代謝組（EM）、基因型CYP2C9*1*3或CYP2C19*1*2或CYP2C19*1*3的雜合中間代謝組（IM）和基因型CYP2C9*3*3或CYP2C9*1*3合并CYP2C19*1*3或CYP2C19*2*2的突變型純合子弱代謝組（PM），3組患者的基因頻率分別為47.5%、25.0%和27.5%，并且突變基因攜帶數量與VPA血藥濃度呈正相關。PM組患者服用等劑量的VPA時，其血藥濃度高于EM組患者。

此外，VPA通過CYP2C9基因進行代謝，其代謝產物4-ene-VPA、4-OH-VPA和5-OH-VPA會導致機體發生嚴重的不良反應。在體外研究中，CYP2C9產生的上述3種毒性代謝產物占全部代謝產物的75%～80%[20]。同時，CYP2C9基因多態性與VPA肝毒性存在一定的相關性。若CYP2C9雜合突變，VPA的代謝產物4-ene-VPA、4-OH-VPA和5-OH-VPA分別減少29%、28%和31%；若CYP2C9純合突變，則分別減少61%、73%和58%[21]。提示CYP2C9野生型基因對肝損傷較大。其次，CYP2C19基因多態性可能誘導癲癇患者體質量增加和高胰島素血癥，從而增加癲癇患者的心血管疾病發生風險。

1.3.2CYP2A6和CYP2B6的基因多態性 Aly RH等[22]的研究表明，CYP2A6和CYP2B6酶活性的降低是由于CYP2A6*4和CYP2B6*6等位基因突變導致的，且CYP2A6*4和CYP2B6*6分別為CYP2A6和CYP2B6基因頻率最高的基因突變。Guan S等[23]的研究統計了CYP2A6和CYP2B6基因多態性在我國人群、高加索人群和日本人群中突變的基因頻率，結果顯示我國人群的CYP2A6*4等位基因頻率為15.1%，而高加索人群只有0.5%～1.0%。Hiratsuka M等[24]的研究表明，我國CYP2A6和CYP2B6基因突變的癲癇患者給予VPA鈉時，其劑量應低于常規劑量，避免藥物過量引起不良反應。VPA通過CYP2A6和CYP2B6基因代謝也可產生4-ene-VPA、4-OH-VPA和5-OH-VPA等3種毒性代謝產物致肝毒性，但僅占全部代謝產物的20%～25%[21]。

2 轉運相關基因多態性

P糖蛋白（P-gp）由多藥耐藥基因1（MDR1）編碼，位于人類三磷酸腺苷結合盒轉運體超家族B1（ABCB1）基因7號染色體長臂上，是一種由ABCB1編碼的跨膜轉運蛋白，其分子質量為170 kDa。譚蘭等[25]的研究發現，P-gp在血管內皮細胞和實質細胞上表達，并通過改變AEDs透過血腦屏障的滲透性來改變中樞神經藥物的血藥濃度。提示MDR1/ABCB1基因多態性在AEDs治療過程中扮演了一個重要的角色。然而，國內外關于MDR1/ABCB1基因多態性的研究主要集中在難治性癲癇耐藥上，未見MDR1/ABCB1基因多態性與VPA藥效相關性的報道。學者們在探討ABCB1 3435C＞T基因多態性與難治性癲癇耐藥性相關性的研究中發現，ABCB1 3435CC基因型患者發生耐藥的風險較其他基因型高[26]。

另一轉運體ABCC2 rs2273697（1249G＞A）是417位纈氨酸轉變為異亮氨酸的錯義突變。鄭義珍等[27]的研究表明，ABCC2 rs2273697AA型患者的VPA鈉血藥濃度顯著高于GA型和GG型（P＜0.05），這可能與ABCC2 rs2273697外排轉運活性降低有關。該項研究在一定基礎上為轉運相關基因與VPA藥效學和藥動學方面的研究奠定了基礎。

3 效應通路相關基因多態性

癲癇是一種離子通道疾病，γ-氨基丁酸（GABA）的濃度對癲癇患者有著重要影響。VPA可改變GABA在大腦中的濃度而發揮抗癲癇作用，其主要途徑由α-酮戊二酸通過三羧酸循環（TCA）生成，隨后通過GABA轉氨酶（ABAT）轉化為琥珀酸半醛，再由琥珀酸半脫氫酶（ALDH5A1）代謝生成琥珀酸[28]。2010年，陳娟等[29]的研究在斑馬魚自發性癲癇模型中發現了GABA信號通路必需的基因表達下調。編碼GABA的基因主要包括ABAT和ALDH5A1。同時，VPA的部分藥物作用可通過阻滯神經鈉通道實現。SCN基因編碼鈉離子通道型受體，其表達對AEDs臨床應用具有非常重要的影響[30]。

Lakhan R等[31]的研究表明，ABATrs1731017 TT基因型患者給予VPA治療的有效率顯著低于CC基因型；在針對SCN2Ars2304016基因的研究時發現，其可能影響了VPA的離子型受體數量而影響VPA的藥效，AG基因型患者的有效率高于AA型；在針對ALDH5A1基因多態性的研究時并未發現其與VPA藥效的相關性。這一研究結果提示，VPA通路相關基因多態性在VPA治療療效發揮中起著重要作用，但現有研究尚不夠深入。

4 結論

綜上所述，VPA的藥效受藥物代謝相關基因、轉運基因和效應通路相關基因共同影響。藥物代謝酶中葡糖醛酸的代謝途徑中的UGT1A6和UGT2B7基因多態性對VPA藥效學的影響尚存在爭議，線粒體內的β-氧化途徑和 CYP（主要為 CYP2C9、CYP2C19、CYP2A6和CYP2B6）介導的氧化途徑是引起患者給予VPA后發生不良反應的主要原因。轉運基因和效應通路相關基因對VPA藥效的影響的研究具有十分重要的指導意義，但尚缺乏臨床對照試驗和臨床終點數據為VPA相關基因組學指導個體化給藥提供可靠依據。隨著VPA相關藥物基因組學的不斷發展和完善，其更多的功能基因和特性的明確將推動VPA個體化給藥的實現，提高患者用藥的安全性和有效性。

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（編輯：陶婷婷）

R971+.6

A

1001-0408（2017）26-3730-04

2016-08-22

2017-02-15）

DOI 10.6039/j.issn.1001-0408.2017.26.37

＊藥師，碩士研究生。研究方向：臨床藥學。電話：0871-67397651。E-mail：1120880019@qq.com

#通信作者：主任藥師，碩士。研究方向：藥物基因組學、藥事管理與臨床藥學。電話：0871-67390680。E-mail：songcs163@163.com