廣東省中山地區漢族精神類疾病患者藥物基因型及代謝表型分布研究*

平軍嬌，高永雙，鄧順順，章 杰，萬 靜，杜寶國，錢 剛

(1.中山市第三人民醫院a.檢驗科；b.藥劑科；c.早期干預科，廣東中山 528451；2.遵義醫學院細胞生物學與遺傳學教研室，貴州遵義 563099)

藥物是精神分裂癥、雙相情感障礙等重性精神疾病的臨床主要治療方法。目前，重性精神疾病的藥物治療有效率僅為30%～50%，這不僅阻礙了患者的疾病康復，同時增加了患者家庭的經濟負擔[1]。在影響藥物療效的諸多因素中，抗精神病藥物相關受體效應基因表型和肝臟藥物代謝酶基因特征是影響藥物生物學活性和體內代謝速率的關鍵因素。受體效應表型的基因多態性參與了重性精神疾病發病過程并部分影響了抗精神病藥物的受體結合程度。Ⅰ 相代謝和 Ⅱ 相代謝能力的個體差異性是維持精神病治療藥物有效血藥濃度的基礎條件。既往研究結果證實，肝臟Ⅰ相代謝主要由細胞色素氧化酶(CYP450)和N-乙酰基轉移酶2(N-acetyltransferase 2，NAT2)承擔。其中，CYP450酶系及其多種同工酶(CYP2D6，CYP2C19，CYP3A4，CYP3A5和CYP1A2)參與了絕大多數精神科藥物的代謝過程[2]。細胞色素氧化酶活性的個體差異主要受其基因多態性影響。少量研究發現，Ⅱ 相代謝中的尿苷二磷酸葡萄糖醛酸轉移酶(UDP glucuronosyl transferase，UGT)酶系家族成員(UGT2B7和UGT2B15)主要參與了丙戊酸鈉、卡馬西平等情感穩定劑的代謝過程，其基因突變類型可能與藥物的不良反應或中毒有關[3]。

既往關于精神疾病患者藥物代謝酶類基因學研究多存在目標基因范圍局限、基因位點缺乏臨床相關性、疾病研究病種單一等不足，尚缺乏多種精神疾病間基因組學特征的研究結果。本研究擬利用基因組學分析技術，同時對精神類疾病患者進行基因組學(包括8個藥物代謝基因及5個藥物效應基因)檢測，分析中山市重性精神疾病中藥物基因型及代謝表型分布特征，分析疾病間的基因表型差異，為臨床重性精神疾病的個體化治療提供基因組學研究依據。

1材料與方法

1.1 研究對象 收集2018年1月～2019年2月在中山市第三人民醫院住院患者155例，其中精神分裂癥患者95例，對其臨床資料進行回顧性分析。男性62例，女性33例，平均年齡37.68歲。所有患者均為漢族，且居住于中山地區，符合《國際疾病分類》第10版(ICD-10)精神分裂癥診斷標準，排除并發有其他精神障礙患者。該研究患者均已簽署知情同意書，將此精神分裂癥患者設為研究組A。心境障礙患者30例，對其臨床資料進行回顧性分析。男性19例，女性11例，平均年齡38.45歲。所有患者均為漢族，且居住于中山地區，符合《國際疾病分類》第10版(ICD-10)心境障礙診斷標準，排除并發有其他精神障礙患者。將此心境障礙患者設為研究組B。精神類疾病患者(排除精神分裂癥和心境障礙患者)30例，對其臨床資料進行回顧性分析。男性16例，女性14例，平均年齡33.40歲，所有患者均為漢族，且居住于中山地區，此類患者為研究組C。

本研究經本院醫學倫理委員會批準，所有受試者均知情同意。

1.2 試劑和儀器 本研究共對13個基因的多態性進行檢測，包含8個藥物代謝基因及5個藥物效應基因。本研究采用Agena Bioscience MassARRAY DNA 質譜基因分析系統、AB Sciex 3200MD液質串聯(LC/MS/MS)三重四級桿質譜系統、Therom Fisher Applied Biosystems 7500實時熒光定量PCR系統、飛行時間質譜儀等來進行檢測，儀器分析系統和檢測由上海康黎醫學檢驗所提供。

1.3 方法

1.3.1 標本采集：本研究所用實驗標本為口腔拭子，從采樣盒內取出口腔拭子套管，小心撕開外包裝，拔掉保護套，握住手柄，將棉棒頭放入口內腮幫處，分別由兩側上下剮蹭并旋轉棉棒10～20次左右，刮取口腔內脫落細胞，將保護套蓋回。

1.3.2 標本DNA提取：使用天根生化的DNA提取試劑盒(離心柱型)來提取基因組，具體操作步驟參照試劑說明書。

1.3.3 PCR擴增：采用Agena公司全套iPLEX Pro基因分型試劑盒進行PCR反應，PCR反應程序為：95℃預變性2 min，95℃變性30 s，60℃退火30 s，72℃延伸60 s，進行45次循環；最后72℃延伸5 min，4℃保存。

1.3.4 SAP反應：PCR反應結束后，將PCR反應液中每孔加入SAP buffer：0.17 μl，SAP Enzyme：0.3 μl，ddH2O：1.53 μl。反應程序為：37℃40 min，85℃5 min，4 ℃保存。

1.3.5 單堿基延伸反應：反應體系為純化后PCR產物7 μl，iPLEX緩沖液0.2 μl，iPLEX特異性終止反應液0.2 μl，延伸引物0.94 μl，iPLEX酶0.041 μl，ddH2O 0.619 μl共9 μl。反應條件為：94 ℃預變性30 s；94 ℃變性5 s，52 ℃退火5 s，80 ℃延伸5 s，共進行40次循環(其中52 ℃退火5 s及80 ℃延伸5 s進行5次循環)；最后72 ℃延伸3 min。樣本脫鹽調節及點樣到芯片。

1.3.6 質譜結果分析：采用TyperAnalyzer軟件分析基因分型數據。

1.4 統計學分析 采用SPSS 20.0 軟件進行統計學處理，組間藥物基因型及表型比較用卡方檢驗，以P<0.05為差異有統計學意義。

2結果

2.1 藥物基因多態性檢測位點 本研究共檢測8個藥物代謝基因的多態性和5個藥物效應基因的多態性，藥物代謝基因分別為：CYP2D6，CYP1A2，CYP3A4，CYP2C19，CYP3A5，N-乙酰基轉移酶2(N-acetyltransferase 2，NAT2)，葡萄糖醛酸轉移酶2B7(glucuronosyltransferase，UGT2B7)和葡萄糖醛酸轉移酶2B15(glucuronosyltransferase，UGT2B15)。藥物效應基因分別為：黑素皮質素受體-4(melanocortin-4 receptor，MC4R)，多巴胺D2受體(dopamine D2 receptor，DRD2)，5-羥色胺受體2A(5-hydroxytryptamine，HTR2A)，5-羥色胺受體2C(5-hydroxytryptamine，HTR2C)和他克莫司結合蛋白(FK506 binding protein 5，FKBP5)。13個藥物基因多態性檢測位點，見表1。

表1 藥物基因多態性檢測位點

2.2 精神類藥物基因代謝表型分布 經檢測結果分析，155例(男性=97例，女性=58例)精神疾病患者5個藥物基因代謝表型分布頻率見表2。CYP2D6，CYP2C19和NAT2基因中間代謝型頻率最多，其次為廣泛代謝型；CYP3A4基因表型全部為廣泛代謝型；CYP1A2基因只發現兩個表型，即超快代謝型和廣泛代謝型，頻率分別為50.3%和49.7%。

表2 藥物基因代謝表型分布頻率[n(%)]

2.3 精神類藥物基因型分布 見表3。經檢測結果分析，CYP3A5，UGT2B7，UGT2B15和FKBP5基因型中突變純合型頻率最多，其次為突變雜合型，野生純合型頻率最少。MC4R和DRD2基因型中野生純合型出現頻率最高，其次為突變雜合型，突變純合型出現頻率最少；HTR2A基因突變雜合型出現頻率最高，HTR2C基因型在所測樣本中突變雜合型頻率為99.4%，只出現1例突變純合型。

表3 藥物基因型分布頻率[n(%)]

2.4 組間藥物基因代謝表型差異分析 見表4。本研究入組精神分裂癥患者95例(A組)，心境障礙患者30例(B組)，其他精神類疾病30例(C組)，對其進行藥物代謝基因表型差異性分析。經三組間差異性統計分析發現CYP2C19基因慢代謝型和NAT2基因慢代謝型組間差異有統計學意義(P=0.002，0.040)。

表4 組間藥物基因代謝表型分析[n(%)]

2.5 組間藥物基因型差異分析 見表5。CYP3A5基因野生純合型，UGT2B15基因突變雜合型，MC4R基因野生純合型和突變雜合型組間差異有統計學意義(P=0.02，0.029，0.048，0.049)。

3討論遺傳因素對抗精神病藥物療效的影響至關重要，藥物基因組學隨著分子遺傳學技術的日新月異得到快速發展，目前多種抗精神病藥物添加了藥物基因組學的信息，逐漸成為指導臨床合理用藥的必要手段和強有力的工具。

由于藥物基因的變異引起藥物在體內藥效及代謝過程改變，進而引起臨床治療效果改變和產生藥物不良反應，本研究綜合國內外精神類藥物基因的有關報道，對13個藥物基因的多態性進行檢測。CYP2C19和CYP2D6參與多種抗精神病藥物在體內的代謝，其基因具有高度遺傳多態性[4]。CYP2C19功能缺失型等位基因表現為慢代謝型，會導致酶活性降低和代謝能力下降，常規劑量藥物治療出現較高血藥水平，且存在著廣泛的地域和種族差異[5-8]，因此調查不同人群的CYP2C19基因多態性的分布特征有助于指導臨床用藥。本研究結果提示中山地區精神分裂癥患者中有較多的慢代謝型，在使用經CYP2C19基因代謝的藥物時，應結合患者基因代謝類型和血藥濃度水平調整藥物劑量。研究發現CYP2D6是細胞色素P450家族中唯一不能被誘導的酶，參與了抗精神分裂癥藥和抗抑郁藥在體內的代謝[9]。CYP2D6基因在不同國家和地區中各代謝型的分布比例不同[10-11]，據文獻統計在亞洲人口中50%表現為中間代謝型(IMs)[12]，僅1%左右出現慢代謝型(PMs)，而西方人口中表現出較多的PMs型。本研究結果提示51.5%的精神類患者在服用經CYP2D6代謝的藥物時存在藥物代謝速率減慢，血藥濃度升高，因此應結合患者的代謝類型調整藥物劑量。NAT2在肝臟內可參與多種藥物的代謝，并可引起肝損害[13]，國內對精神類疾病NAT2基因多態性的研究鮮見，本研究結果推測57.4%的患者在服用經NAT2代謝的藥物時會出現藥物代謝減慢，藥物濃度升高導致藥物不良反應風險增加，應結合血藥濃度監測，必要時更換其他藥物。組間比較發現NAT2基因慢代謝型有統計學差異，心境障礙組有較多的慢代謝型患者，因此心境障礙患者應密切觀察臨床治療效果和不良反應的發生。

表5 組間藥物基因型分析[n(%)]

CYP3A是藥物代謝反應中主要的限速酶，其中CYP3A5參與了約50%常用藥物的代謝，是CYP3A亞家族中最主要的肝外表達形式，其活性和表達主要由單核苷酸多態性位點(SNP)所決定，CYP3A5*3(rs776746) 是影響CYP3A5個體化差異和底物血藥濃度的主要原因[14]，本研究結果顯示51.6%的突變純合型患者會發生藥物代謝減慢，血藥濃度升高導致不良反應風險增加，三組間CYP3A5基因野生純合型比較差異有統計學意義。心境障礙患者中有較多的野生純合型，推測心境障礙患者在服用經CYP3A5代謝的藥物時藥物不良反應的風險較小。在已鑒定的多個細胞色素P450同工酶中，CYP1A2存在于肝臟，為“增毒”同工酶，研究發現其基因多態性與抗精神病藥療效及發生遲發性運動障礙有關[15]。本研究結果顯示CYP1A2基因超快代謝型低于陳柯霖等[16]報道的68.1%，與美籍非洲精神分裂癥患者(52%)和日本患者(49.7%)接近，提示該多態性存在地區和種族差異。

FKBP5基因多態性與抑郁癥及自殺癥狀有顯著相關性，增加抑郁癥復發及藥物抵抗的風險，預測抑郁癥藥物的治療應答率[17]。國內關于MC4R和FKBP5基因多態性與精神類藥物之間的研究比較鮮見，本研究結果提示中山地區3.9%的突變純合型患者發生體重增加、高脂血癥等不良反應的風險較高，在臨床治療中應密切觀察不良反應發生情況；91.0%的患者FKBP5基因表現為突變型，對藥物應答不佳，可適量增加劑量并結合血藥濃度觀察臨床療效。既往研究發現，藥物效應基因DRD2基因多態性與抗精神病藥物療效相關[18-19]。本研究結果顯示49%的突變型精神類疾病患者對利培酮等藥物的應答不佳，治療過程中應結合血藥濃度水平調整藥物劑量。UGT 酶系家族中UGT2B7和UGT2B15參與了丙戊酸鈉、卡馬西平、勞拉西泮、奧沙西和米格列奈等精神類藥物的代謝，UGT2B7基因突變型個體藥物應答較差，可能引起藥物不良反應或藥物中毒[3]。本研究結果顯示94.2%的突變型患者藥物應答和效果較差，應密切觀察臨床療效和不良反應發生情況；45.8%的突變純合型藥物清除率增加，可能導致療效降低，可根據臨床實際反應適當增加劑量。HTR2A和HTR2C基因多態性同時和精神分裂癥發病易感性以及抗精神病藥物療效聯系緊密[20]。氯氮平通過拮抗HTR2A受體和HTR2C受體在難治性精神分裂癥的治療中發揮療效[21]。血漿藥物濃度水平是影響重性精神病治療藥物療效和安全性的重要因素。有研究發現攜帶有HTR2A基因突變型患者使用抗精神病藥物療效好于野生型患者[20]，本研究結果提示6.5%的野生純合型患者治療過程中結合代謝類型和血藥濃度監測，密切觀察臨床療效，必要時調整藥物劑量或更換其他藥物。

綜上，本研究通過薈萃分析中山市重性精神疾病中藥物基因型及代謝表型分布特征，以及疾病間的基因表型差異，為臨床重性精神疾病的個體化治療提供基因組學研究依據，今后本課題組將增加藥物基因型與臨床療效方面的研究，將藥物基因組學檢測與臨床實踐密切結合，實現個體化精準治療。