細胞色素P450異構體CYP3A4*1G基因多態性對老年直腸癌手術患者芬太尼用藥量及術后鎮痛效果的影響

李禮 曾劍鋒 侯本超 劉偉成 占燕平

1中山大學孫逸仙紀念醫院麻醉科（廣州 510289）；2南昌大學第一附屬醫院麻醉科（南昌 330000）

結直腸癌是中老年人最常見的胃腸道惡性腫 瘤，而結直腸癌根手術是治療結直腸癌最常用的手術方式，其中在手術期間的麻醉控制特別是對麻醉劑量的控制是手術麻醉順利的關鍵［1］。芬太尼是一種強效的阿片類止痛劑，其廣泛應用于全身麻醉的鎮痛。不同個體對麻醉期間的麻醉藥物劑量的代謝具有差異，這也影響了麻醉醫師對麻醉深度的判斷，其中遺傳易感性是影響藥物代謝的重要因素之一［2］。人細胞色素 P450（cytochromes P450，CYPs）是膜相關蛋白［3］，位于線粒體的內膜或細胞的內質網中，一種單加氧酶超家族，是與藥物代謝有關的主要酶。細胞色素P450酶存在于身體的大多數組織中，并且在激素合成和分解（包括雌激素和睪酮合成和代謝），膽固醇合成和維生素D代謝中起重要作用［4］。細胞色素P450酶還可以代謝潛在的有毒化合物，包括內源性代謝的藥物和產物，如膽紅素，主要是肝臟。在所有CYP同種異構體中，CYP3A4被認為是最重要的一個，它可新陳代謝目前45%至60%市面上的藥物種類。既往研究［5］顯示CYP3A4單核苷酸多態性（single nucleotide polymorphisms，SNPs）影響其酶活性。CYP3A4*1G是一種CYP3A4的SNP形式，目前研究［6］顯示該SNP在亞洲人群中影響各種藥物的新陳代謝極為常見。芬太尼是一種合成阿片類藥物，廣泛用于誘導和維持全身麻醉、鎮痛和鎮靜［7］。芬太尼主要由肝臟中CYP3A4進行代謝。雖然有不少研究［8］已經顯示CYP3A4*1G對多種麻醉藥物代謝的影響，從而意味著針對不同的SNP患者需要調整麻藥用藥劑量。但對于不同的手術方式其具體的麻醉和個體差異仍然較大。直腸癌是老年最常見的胃腸道腫瘤，腹腔鏡下直腸癌根治手術已經是治療直腸癌的標準術式，術前良好的麻醉準備更是手術順利開展的有效保障［9］。基于CYP3A4*1G對芬太尼代謝的潛在影響，特別在老年直腸癌根治術術中芬太尼代謝和術后鎮痛芬太尼應用的代謝影響仍未明確。本研究旨在探討細胞色素P450異構體CYP3A4*1G基因多態性對老年直腸癌手術患者芬太尼用藥量及術后鎮痛效果的影響。

1 資料與方法

1.1研究對象和分組選取2016年2月至2018年5月于我院行直腸癌根治術的老年患者共173例，納入標準：（1）體質指數（BMI）在18.5 ～ 23.9 kg/m2；（2）行腹腔鏡直腸癌根治術治療；（3）年齡60～80歲；（4）美國麻醉醫師協會（ASA）分級為Ⅰ-Ⅱ級；（5）所有患者簽署知情同意書。排除標準：（1）合并慢性疼痛史；（2）合并精神系統疾病；（3）合并嚴重的心血管疾病或糖尿病控制較差的患者；（4）嚴重腎臟或肝臟疾病，或嚴重肝腎功能不全；（5）近1個月服用影響CYP3A4活性的藥物；本研究通過醫院倫理委員會審核并批準。根據測序結果將CYP3A4基因多態性分為CYP3A4*1G等位基因變異組（突變組）和其它類型組（野生組）。

1.2麻醉及手術方法面罩預給純氧2～3 min，通過靜脈內施用芬太尼（2 μg/kg），咪達唑侖（0.1 mg/kg），順式阿曲庫銨（0.15 mg/kg）和依托咪酯（0.3 mg/kg）完成全身麻醉的誘導。麻醉誘導后面罩進行人工呼吸，并進行氣管插管。機械控制通氣，氣流流量為1 L/min，潮氣量8～10 mL/kg，呼吸頻率10～12次/min，吸呼比為1∶2。術中通過吸入和靜脈聯合模式維持麻醉［吸入：七氟醚，1～2 mac；和靜脈：異丙酚，4 mg/（g·h）］。根據患者的麻醉情況，在整個外科手術過程中補充芬太尼［2 μg/（kg·h）］維持，記錄每位患者使用的芬太尼總量和手術時間。在整個外科手術過程中進行連續ECG監測，呼氣末CO2監測和脈搏血氧測定。手術方法按照常規的腹腔鏡下直腸癌根治術進行，術后所有患者采用靜脈自控鎮痛，PCA泵藥物組合為芬太尼500 μg+托烷司瓊3 mg+0.9%氯化鈉注射液共100 mL，負荷劑量2 mL、背景劑量1.5 mL/h、PCA劑量每次1 mL、鎖定時間10 min、限量15 mL/h。

1.3 CYP3A4基因分型檢測通過患者外周血DNA進行CYP3A4*1G等位基因的基因分型測序。采用外周血基因組DNA提取試劑盒（QIAGEN QIAamp DNA Blood Mini Kit，51106，廣州艾嘉生物科技有限公司）。對含有多態性位點的DNA片段使用引物通過PCR擴增，引物序列為5′?GTA?ATAGAAAGCAGATGAACC?3′和 5′?TCACCCTGAT?GTCCAGCAGAA?3′。PCR 反應總體積為 50 μL，包括 50 ng基因組 DNA，10 μL 5×PCR 緩沖液，0.2 μmol/L上下游引物，2 μL 5 mmol/L dNTP和1單位TaKaRa HotStart Taq聚合酶。使用無核酸酶的超純水用于調節反應量到50 μL。所有PCR試劑均來自TaKaRa寶日醫生物技術有限公司（中國北京）。PCR反應時間：95℃，10 min；95℃持續10 min，60℃持續15 s，72℃持續30 s，共30個循環；72℃持續10 min。使用PCR純化試劑盒按步驟進行純化（QIAquick PCR Purification Kit，QIAGEN 28104，中國上海），然后是最終產物送測序公司進行測序以確定CYP3A4基因的多態性。

1.4評價指標比較兩組患者的基本資料，包括年齡、體質指數、ASA分級和手術時間，對比兩組患者在術中使用芬太尼的藥物總量，對比兩組術后初次追加鎮痛時間，以及術后24 h自控鎮痛泵芬太尼使用的總量，比較術后2、4、8、12和24 h患者靜止時的疼痛程度，具體采用視覺模擬VAS評分（0～10分）進行，分數越高疼痛程度越嚴重，疼痛評估由管床護理人員進行。

1.5統計學方法采用SPSS 24.0對進行統計，計量資料以均數±標準差表示，兩組比較采用獨立t檢驗，計數資料采用百分比表示，比較使用χ2檢驗，以P＜0.05為差異具有統計學意義。

2 結果

2.1患者的CYP3A4基因分型情況在所有173例患者中，112例為野生型純合子（*1/*1），56例是雜合的（*1/*1G）和5個純合突變體（*1G/*1G）。CYP3A4*1G變異等位基因的頻率為0.191（66/346）。根據他們的基因型比例，其中突變組共61例，野生組共112例。

2.2兩組患者的一般資料對比突變組和野生組患者的平均年齡、體質指數、術前ASA分級比例、手術時間和術中出血量對比差異均無統計學意義（P＞0.05），如表1所示。

表1 兩組患者一般資料對比Tab.1 General clinical data ±s

表1 兩組患者一般資料對比Tab.1 General clinical data ±s

項目年齡（歲）體質指數（kg/m2）ASA分級（Ⅰ/Ⅱ，例）手術時間（min）術中出血（mL）突變組（n=61）66.7±5.1 21.7±1.3 47/14 167.4±27.6 462.3±73.8野生組（n=112）65.3±4.7 21.4±1.5 73/39 171.5±25.3 478.4±85.1 t（χ2）值1.816 1.316 2.619 0.986 1.244 P值0.071 0.190 0.106 0.326 0.215

2.3術中使用芬太尼的藥物總量比較其中突變組術中使用的平均芬太尼藥物總量為（457.2±46.7）μg，而野生組患者其術中平均芬太尼藥物總量為（526.3±61.4）μg，其中突變組顯著低于野生組，差異具有統計學意義（t=7.662，P＜0.001）。

2.4兩組患者術后鎮痛藥物使用對比其中突變組患者術后初次追加鎮痛時間顯著高于野生組，差異具有統計學意義（t=7.279，P＜0.001），且突變組術后24 h芬太尼用量顯著低于野生組，差異具有統計學意義（t=13.847，P＜0.001），如表2所示。

表2 兩組患者術后鎮痛藥物使用對比Tab.2 Drug usage of postoperative analgesia±s

表2 兩組患者術后鎮痛藥物使用對比Tab.2 Drug usage of postoperative analgesia±s

組別突變組野生組t值P值n 61 112初次追加鎮痛時間（min）162.7±34.6 114.3±45.2 7.279＜0.001 24 h芬太尼用量（μg）217.5±26.7 284.6±32.3 13.847＜0.001

2.5術后不同時間的疼痛程度對比其中突變組在術后2、4和8 h的疼痛VAS評分均顯著低于野生組，差異具有統計學意義（P＜0.05），術后8、12和24 h的疼痛VAS評分兩組比較差異均無統計學意義（P＞0.05），如表3。

表3 兩組疼痛VAS評分對比Tab.3 VAS score of postoperative pain ±s

表3 兩組疼痛VAS評分對比Tab.3 VAS score of postoperative pain ±s

組別突變組野生組t值P值n 61 112 2 h 3.4±0.4 3.9±0.6 5.837＜0.001 4 h 3.2±0.5 3.5±0.4 4.307＜0.001 8 h 2.3±0.4 2.5±0.6 2.335 0.021 12 h 1.9±0.4 2.0±0.5 1.345 0.181 24 h 1.6±0.3 1.7±0.4 1.708 0.090

3 討論

CYP3A4是不同的種族人群肝臟中均存在大量表達的基因，CYP3A4是人肝臟中表達最豐富的細胞色素之一，但種群變異性極高［10］。由于它們非常廣泛的底物選擇性，CYP3A酶在所有臨床使用的藥物的30%～40%的代謝中起主要作用［11］。這些藥物包括治療類別的親脂性和大體積化合物，包括他克莫司，環孢菌素A，紅霉素，異環磷酰胺，他莫昔芬，苯二氮類藥物，幾種他汀類藥物，抗抑郁藥，阿片類藥物等等。由于CYP3A4也是一種有效的類固醇羥化酶，它還在幾種內源性類固醇如睪酮，黃體酮，皮質醇和膽汁酸的分解代謝中具有重要作用［12］。有人提出，大約90%的CYP3A4活性的個體間差異主要歸因于遺傳因素，到目前為止，已經確定了30多種CYP3A4變異，并且已經識別出其頻率的種族差異［13］。選擇CYP3A4*1G作為靶標，因為它是中國和東亞地區CYP3A4基因最常見的等位基因之一。進一步研究［14］發現發現CYP3A4*1G突變的頻率是0.279，也影響了麻醉藥物的應用效果。其他研究［15］報道的頻率為中國患者CYP3A4*1G范圍從0.188到0.227漢族。在本研究中，通過使用PCR擴增后測序結果顯示，173例患者中，CYP3A4*1G變異等位基因的頻率為0.191，本研究與既往研究［16］報道的結果相一致，這也驗證了表明中國漢族人群是CYP3A4*1G多態性的高頻率人群。

不少研究表明CYP3A4*1G突變影響了替代芬太尼類藥物的代謝。YUAN等［17］研究顯示觀察芬太尼麻醉誘導后30 min，野生型CYP3A4患者血漿芬太尼的濃度顯著低于有點突變的個體，提示突變損害CYP3A4的活性，導致新陳代謝減少而導致芬太尼在體內代謝減慢，提高了的芬太尼血藥濃度。也有研究顯示［18］芬太尼在子宮切除術后的女性患者進行靜脈給藥鎮痛，其中合并CYP3A4*1G突變的患者其芬太尼消耗量顯著低于野生型患者。在本研究中，首次對比了行直腸癌根治術的老年患者是否存在合并CYP3A4*1G突變對芬太尼術中麻醉和術后鎮痛應用的劑量影響。本研究顯示兩組患者的手術時間和麻醉誘導使用的芬太尼量一致，但突變組患者的芬太尼的麻醉消耗量顯著低于野生型患者。同時，在術后的鎮痛效果中，突變組患者其初次追加鎮痛的時間顯著延長，且術后24 h芬太尼用量也顯著降低，這均表明了CYP3A4*1G突變可能導致了芬太尼在體內血藥濃度累積升高，其具體是由于點突變導致的CYP3A4活性受損所引起的結果。

本研究中雖然沒有進行對患者藥物的血藥濃度進行檢測，但藥物的使用總量和術后鎮痛的疼痛程度均間接反映了CYP3A4*1G突變影響了該老年患者人群的芬太尼藥物的代謝率。因此，對于該患者群體中，進一步確定CYP3A4在這些患者中的活性將才能更直接反映CYP3A4*1G突變對CYP3A4和芬太尼代謝的影響。明確CYP3A4*1G突變患者中CYP3A4的具體活性將有助于解釋其具體影響芬太尼代謝的機制。

由于本研究所納入的人群基本為國內南方人群，對于CYP3A4*1G突變在不同人群中的突變頻率和對芬太尼的影響仍需要進一步加大樣本量和進行多中心評價。綜合上述，CYP3A4*1G基因多態性在老年直腸癌手術麻醉中與芬太尼的藥代動力學密切相關，攜帶CYP3A4*1G變異的患者其芬太尼使用量降低，其術后鎮痛效果延長。CYP3A4*1G遺傳多態性可能是導致患者對芬太尼鎮痛反應的個體差異的重要因素之一。