細胞色素P450基因多態性與藥物性肝損傷的關系

王巧玲， 鄒正升,2

1 北京大學醫學部， 北京 100071； 2 解放軍總醫院第五醫學中心 非感染性肝病診療與研究中心， 北京 100039

藥物性肝損傷(drug-induced liver injury，DILI)是指化學藥物、中草藥、生物制劑等及其代謝產物引起的肝損傷[1]。DILI是最常見和最嚴重的藥物不良反應之一[1-2]，重者可致急性肝衰竭甚至死亡[3]。近10年來，DILI發病率有逐年升高趨勢。有學者[4]對2012年-2014年來自中國大陸66個中心的患者病例進行分析，發現1.69%的患者被診斷為DILI，估計我國DILI的年發生率約為23.8/10萬，明顯高于西方國家。

CYP450酶是臨床藥物代謝研究的重要代謝酶之一，參與多種藥物的代謝，僅少數藥物經單一的CYP450酶代謝。CYP450酶具有基因多態性，等位基因的改變將導致酶活性增加或減弱甚至滅活。藥物在體內的藥效動力學差異往往是由于CYP450酶基因型分布存在較大個體差異以及種族差異所致，因此CYP450酶的基因多態性對DILI的作用也越發引起重視，人們試圖找出CYP450酶基因多態性與DILI的關系。目前研究發現與DILI相關的CYP450酶家族中，比較重要的亞家族有CYP1A2、CYP2C9、CYP2C19、CYP2D6、CYP3A4。

1 與DILI相關的CYP450酶的基因多態性

1.1 CYP1A2 CYP1A2主要分布于肝臟，現已發現CYP1A2催化代謝眾多藥物，尤其是精神藥物。CYP1A2具有基因多態性，其基因表達和酶活性都存在較大的個體差異，高達10～200倍。CYP1A2*1C和CYP1A2*1F這2個突變型是最具功能意義的，直接影響CYP1A2酶活性的高低。CYP1A2*1C是CYP1A2基因的重要亞群，在亞洲人群中不僅突變率高且功能穩定。CYP1A2*1C可以降低CYP1A2的活性，該突變類型發生在遲發性運動障礙的精神分裂癥患者中概率較大，另外CYP1A2*1C也與茶堿清除率密切相關，可以導致其代謝速度減慢進而在體內蓄積，故出現藥物不良反應的頻率也高于其他患者[5]。黃草烏酒、黃樟腦(細辛揮發油成分)可抑制CYP1A2的表達，引起代謝毒物蓄積機體內，誘發肝損傷[6-7]。舍曲林、大黃素(何首烏的主要成分之一)、黃芪顆粒和黃芪注射液、三七總皂苷可誘導CYP1A2的表達上調，明顯提高酶活性，需警惕聯合使用，避免引發肝損傷[8-11]。

1.2 CYP2C9 CYP2C家族是哺乳動物中CYP450酶家族最大的亞家族，CYP2C9是該家族的主要成員，占肝微粒CYP450酶總量的20%，大約16%的臨床常用藥都由該酶催化。CYP2C9基因多態性是引發肝毒性的重要危險因素，風險上升7.50倍。CYP2C9具有遺傳多態性，其中CYP2C9*2和CYP2C9*3突變體的突變率較高，使得CYP2C9對藥物的代謝速度降低幾十倍，大大改變藥物在體內的清除率從而引起藥物積蓄。攜帶CYP2C9*3突變基因的個體可能更容易出現非甾體類消炎藥不良反應的癥狀；CYP2C9與華法林的關系備受關注：CYP2C9會減緩華法林的代謝速度，增加其在體內的堆積時間，增加出血風險，但并無肝損傷報道[12-13]。CYP2C9*31075AC基因型在酒精和奈韋拉平聯用情況下易誘發肝毒性；丹參片中的丹酚酸B及丹參酮ⅡA可能通過誘導CYP2C9酶的活性而加快原型藥物氯沙坦鉀在大鼠體內的代謝,需警惕這兩者聯合用藥引起的肝損傷[14-15]。

1.3 CYP2C19 CYP2C19在藥物代謝方面發揮著非常重要的作用，主要參加了地西泮、普萘洛爾、奧美拉唑、華法林等藥物的代謝過程[16]。根據CYP2C19基因型可劃分出5種表型，亞洲人多見于弱/慢代謝型和中間代謝型表型。CYP2C19弱代謝者完全缺乏CYP2C19的代謝能力，如用CYP2C19底物處理的CYP2C19弱代謝者則會引起藥物意外的肝損傷。CYP2C19的主要等位基因有CYP2C19*2、CYP2C19*3和CYP2C19*17。CYP2C19*3會增加CYP2C19的活性，是應用了盲腸結扎穿孔術的小鼠肝細胞毒性的危險因素[17]。在抗血小板治療中，CYP2C19(*2、*3)基因功能缺失可能引起氯吡格雷抵抗與抗結核藥物的易感性，但前者暫未發現有引起肝臟不良反應報道，后者發現與抗結核藥物肝損傷(antituberculosis drug hepatitis,ATDH)相關。非那西丁和奧美拉唑抑制CYP2C19酶的表達，增加其在大鼠體內的吸收導致代謝減慢，易造成某些主要經肝臟代謝的藥物蓄積進而引發肝損傷。另外，CYP2C19在抗抑郁藥的代謝中非常重要，但國內外前后發現CYP2C19基因多態性表達的酶雖影響了肝內相關蛋白的表達，但尚不足引起肝損傷，故CYP2C19基因多態性可能與抗抑郁藥治療引起肝功能改變無關[18]。

1.4 CYP2D6 CYP2D家族是第一個發現具有基因多態性的CYP450酶亞家族，CYP2D6是該家族最有效的一個亞型。CYP2D6參與20～30種藥物的代謝，包括異喹胍、美托洛爾、心律平、去甲替林等。CYP2D6的眾多等位基因中突變率較高的有CYP2D6*10、CYP2D6*4和CYP2D6*2，具有明顯的種族差異性，在中國人群與西方人群的分布具有很大差異：亞洲人群CYP2D6*10基因存在率為33%～43%，白種人群僅為2%～5%；中國女性CYP2D6*4發生率為51%～57.4%，白種女性僅為5%。目前的遺傳分析表明，CYP2D6 rs1135840是發生ATDH和白細胞減少癥的潛在藥物基因組預測因子。Hu等[19]和Zhang等[20]也發現CYP2D6會增加部分中國人群ATDH的風險，若CYP2D6基因突變的人群經過篩查，將有助于減少這部分人群患DILI的可能性。在長期應用曲馬多的情況下，CYP2D6表達的增強或正常功能使得曲馬多生物活性代謝物積累，增加氧化應激進而引起肝毒性，因此，曲馬多的劑量應根據患者的CYP2D6基因分型分析進行調整，以避免肝毒性[21-22]。

1.5 CYP3A4 在CYP3A家族中，CYP3A4與藥物代謝最為密切，參與約38個類別(合計共150多種藥物)的代謝過程，如強的松、曲格列酮、環孢素A、利多卡因等。急性肝衰竭有關藥物的體外肝毒性模型實驗[23]提示，CYP3A4高活性是危險因素。CYP3A4存在基因突變，包括CYP3A4*1G、CYP3A4 rs2242480、CYP3A4 rs2246709等，但是相對其他亞家族而言，CYP3A4的等位基因突變率較低，很多研究發現CYP3A4的基因多態性與DILI的相關性較弱：抗結核藥物容易引起ATDH，早些年認為CYP3A4*18B可能提高ATDH的風險[24]，但是近年來并沒有發現ATDH與CYP3A4基因多態性之間存在明顯關系[25]。CYP3A4*1G可以顯著降低CYP3A4的活性，但是邱曉燕等[26]未發現CYP3A4*1G和CYP3A4 rs4646437基因多態性與他克莫司的校正谷濃度相關。CYP3A4的等位基因與長期使用羥氯喹引發的肝損傷的關系也存在爭議，此外，Tolosa等[27]發現隨著CYP3A4活性的增加，曲格列酮的細胞毒性也逐漸增加。故CYP3A4的基因多態性與DILI的相關性也許并不如預期的那么明顯，甚至呈現低相關性，仍需進一步驗證。

2 CYP450酶在致DILI藥物中的特異性表達

在中國引起DILI的主要藥物種類有：中草藥和膳食補充劑、抗感染類藥物(包括抗結核藥)、抗腫瘤或免疫抑制劑、抗精神類藥、解熱鎮痛藥等[28]。由CYP450酶基因多態性介導而引發DILI的藥物，備受矚目有以下幾個：何首烏、異煙肼、對乙酰氨基酚(APAP)和丙戊酸(VPA)。

2.1 何首烏 近年來，中草藥引發的DILI報道層出不窮，其中何首烏首當其沖[29]，引起了廣泛的關注。何首烏作為經典的中草藥，為補腎常用藥物，多用于治療脫發，得到廣泛認可。涂燦等[30]驗證了何首烏相關肝損傷具備偶發性特征,或為特異質型肝損傷，這與CYP450酶家族的特點相似。何首烏的主要成分大黃素被認為是引起肝損傷的成分之一，直接抑制CYP3A4的表達；何首烏的另一組成成分2,3,5,4’-四羥基二苯乙烯-2-O-β-D-葡萄糖苷可誘導CYP1A2、CYP2E1和CYP3A4的表達并增加其催化活性。動物實驗[31-32]中發現高劑量加工的何首烏可以明顯抑制大鼠CYP1A2和CYP2E1 mRNA的表達，促進CYP3A1酶活性的表達。若聯合APAP使用可進一步促進CYP1A2和CYP3A438的轉錄表達，但說法不一，CYP450酶基因多態性在何首烏引發的DILI中的作用還需要更多研究。

2.2 異煙肼 異煙肼是一線抗結核藥物中不可替代的首選藥物。臨床資料提示，異煙肼的應用可以引起20%左右的患者出現肝功能改變，甚至出現嚴重的肝損傷而導致死亡。由于CYP450酶在藥物效力動力學中有著不可替代的作用，其基因多態性被高度懷疑參與了ATDH。國內外研究[33-35]發現，CYP2E1c1/c1與異煙肼引發的肝損傷之間沒有聯系，當CYP2E1c1/c1與N-乙酰基轉移酶2慢乙酰化表型同時存在時，則更易引起ATDH的發生[36]，但也有研究[37]發現CYP2E1c1/c1基因型具有較高的酶活性，可增加ATDH的發生風險，同時動物實驗[38]發現異煙肼和利福平進行聯合治療前，使用CYP2E1抑制劑治療的小鼠肝損傷較輕，CYP2E亞家族在ATDH中的作用明顯具有爭議，仍需大量研究。臨床實驗[33]發現異煙肼誘導的肝損傷患者體內可檢測出抗CYP3A4抗體，而小鼠實驗中并未發現CYP3A4在小鼠體內參與異煙肼生物活化并引發肝毒性，CYP3A4在異煙肼引發的ATDH中的作用存在爭議，亟待進一步研究。

2.3 對乙酰氨基酚(APAP) APAP是一種廣泛使用的止痛和解熱劑。在治療劑量下使用是安全的，但大劑量服用時可能引起急性肝小葉中心壞死。APAP的代謝活化是APAP肝毒性的關鍵起始事件，在治療劑量下，APAP主要代謝毒物為N-乙酰基-對-苯醌-亞胺(NAPQI)。CYP3A11、CYP2E1和CYP1A2等參與了小鼠APAP的激活，其中CYP3A11和CYP2E1是負責NAPQI-谷胱甘肽形成的最重要的兩個CYPs[39-40]，CYP2E1表達的增加可能促進了APAP向NAPQI的代謝，促進氧化應激從而導致細胞損傷。Lin等[41]發現APAP的生物活化作用僅抑制CYP3A11和CYP2E1酶活性(但沒有抑制CYP1A2的活性)，該觀察結果與先前的報道一致，說明CYP450酶活性比其表達水平對APAP的肝毒性更重要。

2.4 丙戊酸(VPA) VPA是廣泛應用的第一代抗癲癇藥，多用于治療癲癇和精神疾病。盡管癲癇發作得到了控制，但VPA可誘發肝毒性，而且是一種致命的、特異的藥物不良反應。據統計，其發生率約為：成年人1/40 000，兒童1/5000和高危人群1/500。4-ene-VPA是VPA的主要肝毒性代謝產物之一，其形成主要由CYP2C9和CYP2A6催化，CYP2C9基因多態性的早期檢測可有助于預測或預防VPA引起的肝功能障礙[42]。與CYP2C9*1相比，CYP2C9*2和CYP2C9*3更能抑制4-ene-VPA的形成，對照實驗[43]僅發現純合突變的等位基因CYP2C9*3能顯著降低VPA的固有清除率，導致4-ene-VPA的濃度降低。多個實驗證實了不同人體內的CYP2A6多態性決定了4-ene-VPA在體內代謝后的血液濃度。但是，有實驗[42]表明在不同的CYP2A6基因型組之間，VPA、4-ene-VPA、ALT、AST或TBil水平無顯著相關性，故CYP2A6的多態性與VPA造成肝毒性的關系有待進一步驗證。

3 小結

DILI的患病率近年來逐漸上升，CYP450酶在藥物代謝過程中發揮了非常重要的作用，但是CYP450基因多態性并不參與所有DILI的發生機制，而且還存在很多不確定性。很多引起DILI的藥物還未受重視，且很少研究揭示其發生機制是否與CYP450酶的基因多態性相關。明確CYP450酶的基因多態性在各種潛在肝毒性藥物中的作用，任務雖艱巨，但是具有重要意義，隨著基因組學等技術的發展，CYP450酶基因多態性的研究有望為臨床個體化用藥及降低藥物不良反應作出重要貢獻，用于指導臨床用藥的個體化和精準化，減少DILI的發生。