器官移植受者體內他克莫司膜轉運體的遺傳藥理學研究進展*

李沛霞，張蕊，劉亞妮，師少軍，2

(1.華中科技大學同濟醫學院附屬協和醫院藥學部，武漢 430022；2.武漢市江夏區第一人民醫院/協和江南醫院藥學部，武漢 433000)

他克莫司(FK506)廣泛應用于器官移植、皮膚病和自身性免疫性疾病的臨床治療中[1]，其治療窗窄，藥動學表現出很強的個體差異，這種差異被歸因于年齡、性別、遺傳和藥物相互作用等因素[2]，其中遺傳因素是影響其代謝個體差異的重要原因[3]。通過尋找基因與藥物的相互作用，從而更好實施個體化給藥，是目前的研究重點。基因檢測技術的普及，使得對患者的基因分型變得容易，據此，實施個性化給藥，可提高藥物療效，減少不良反應的發生[4]。遺傳因素在他克莫司治療的個體化差異中起著重要影響，在臨床實踐中，由于缺乏基因變異對他克莫司療效影響的證據，根據患者的基因分型來進行劑量調整的策略未能實現，如何利用現有的藥物遺傳信息學來實現臨床治療的個體化是目前的研究重點[5]。

目前，在免疫抑制劑中，細胞色素P450(CYP)3A5和ABCB1的單核苷酸多態性備受關注，采用ML回歸模型/人工神經網絡(ANNs)與CYP3A5和ABCB1基因組信息相結合，可以有效地預測他克莫司的劑量與生物利用度，先進工具與基因組測序的結合，可以精確無創監測患者的劑量需求與狀態[6]。CYP3A基因檢測技術已在移植患者術后他克莫司的個性化治療方案中得到應用，降低了不良反應的發生率，同時不影響其免疫抑制效果[7]。然而轉運體的相關研究尚少，且存爭議，因此研究外排轉運體的基因多態性，對于他克莫司的臨床治療具有重要意義。

1 ABC轉運體基因多態性

外排轉運體為ATP結合盒轉運體家族(ATP binding cassette transporters，ABC)，由51個成員組成，包括P-糖蛋白(P-glycoprotein，P-gp)、多藥耐藥相關蛋白(multi-drug resistant associate protein，MRP)和乳腺癌耐藥相關蛋白(breast cancer resistance protein，BCRP)[8]，ABC轉運體是大多數生物體，包括植物、細菌和哺乳動物在內的真核生物中最大的跨膜蛋白家族之一，它們執行許多與ATP水解相關的關鍵生理過程，ABC轉運體具有特殊的藥理學意義，與各種藥物的跨膜轉運有關，可以改變細胞內藥物濃度，從而改變這些化合物的作用，此外它們的潛在結構也參與干擾(病理)生理過程。

1.1P-gp(ABCB1) ABCB1是編碼外排轉運體P-gp的主要基因，該基因多態性與移植器官P-gp活性降低有關，他克莫司是其底物之一，該基因的突變會影響他克莫司的吸收、分布和消除過程，減少他克莫司的外排，導致他克莫司血藥濃度增加，出現蓄積等情況[9]。當前主要的研究位點包括外顯子26 3435C>T、12 1236C>T和外顯子21 2677G>T/A。

已有大量研究報道ABCB1基因多態性與他克莫司的療效相關，影響他克莫司的藥動學變量。在巴基斯坦肝移植中，ABCB1 3435C>T基因多態性與他克莫司血藥濃度相關，CC型患者血藥濃度與劑量比(C/D)值低于CT和TT型患者(P=0.02)[10]。在小兒肝移植中同樣發現，ABCB1 3435C>T基因型會影響受者對他克莫司的代謝，CC型受者的代謝比CT和TT型受者快(P<0.05)，在CYP3A5快代謝亞組中有著更加明顯的差異[11]。PENG等[12]共納入16項研究進行薈萃分析，ABCB1 3435 TT型的體質量調整劑量明顯低于CC組，亞組分析顯示T載體的他克莫司濃度/體質量調整日劑量值在1個月和6個月時顯著高于CC組。在一項關于白人和黑人腎移植的研究中也證實ABCB1影響他克莫司的藥動學變量，ABCB1 1236 C>T-2677 G>T/A-3435 C>T與他克莫司劑量、清除率、清除率/去脂體重、劑量標準化AUC0-12 h顯著相關(P<0.001)，ABCB1 3435T等位基因的存在顯著降低了CYP3A5三個代謝復合物對他克莫司的清除率[13]。劉璐等[14]的Meta分析發現ABCB1 3435C>T基因多態性與他克莫司血藥濃度/劑量存在相關性，腎移植術后1周、1個月和6個月，CT和TT型患者血藥濃度顯著高于CC型，TT型患者在移植術后3個月，血藥濃度高于CT型患者(P<0.000 1)。而時程程[15]研究了肝移植供體發現，3個單核甘酸多態性(SNP)不同基因型的受體術后他克莫司初始血藥濃度不存在顯著差異，但在23例初始血藥濃度存在顯著差異的CYP3A5*3/*3基因型中發現，ABCB1與術后他克莫司的初始C/D值具有相關性，并在細胞水平證明ABCB1 mRNA表達與他克莫司初始C/D值顯著相關，這可能是由于ABCB1啟動子區的DNA甲基化從而調控ABCB1的表達，最終影響他克莫司血藥濃度(P<0.05)。邢進遠等[16]研究表明，在腎移植患者中，ABCB1 1236 CC型患者C/D值顯著高于其他組(P<0.01)。魯春云等[17]對腎移植受者進行了Meta分析，結果表明在ABCB1 G2677T/A基因型中，GG型患者血藥濃度/校正劑量值顯著低于GA+GT或TT+TA+AA型(P<0.000 01)。SODA等[18]在日本腎移植患者中發現ABCB1 G2677A患者表現出更大的劑量調整AUC(AUC/D)和更小的他克莫司劑量(P<0.01)，但與其藥動學參數無顯著相關性。對印度北部腎移植受者的研究發現，只有G2677T/A純合子突變體與他克莫司血藥濃度顯著相關(P<0.001)，并且G2677T/A基因型CYP3A5*1*1和純合子突變型TT+AA的組合他克莫司每日劑量需求最高，G2677T/A基因型CYP3A5*3*3與野生型GG組合的他克莫司每日劑量需求最低[19]。目前，關于ABCB1基因多態性研究還是較集中在3435C>T，上述研究結果表明其不同基因型對他克莫司血藥濃度的影響具有顯著性差異，從幾項國內外研究中得到了較為一致的結果，CC型患者的C/D值顯著低于CT與TT型，此前也有文獻報道器官移植受者ABCB1 3435 C>T基因篩選有助于預防藥物相互作用和促進他克莫司劑量調整[20]，這表明臨床有望通過ABCB1 3435 C>T多態性的鑒定，來縮短他克莫司劑量水平達到最佳狀態的時間，提供個性化給藥方案，基于目前研究的有限與不足，ABCB1基因多態性還暫時無法成為他克莫司臨床治療的一個生物標志物，應針對此進行更多統一、大樣本、高質量的研究，從而得到更為可靠的研究結果，以用于臨床實踐。

此外，其多態性與不良反應的發生顯著相關，一項回顧性研究中，發現ABCB1 C1236T和 C3435T不同基因型患者間發生肝功能異常的概率具有統計學意義，其中攜帶C1236T CC型、G2677T/A GG型和C3435T CC型的患者，發生肝功能異常的概率增加，ABCB1 CGC單倍型為主要單倍型，攜帶該單倍型的患者，發生肝功能異常的風險更大[21]。在1例16歲女性腎和肝移植患者中發現，供體的ABCB1 3435C>T基因多態性與大劑量的他克莫司一起參與了腎毒性[22]。ABCB1 3435C等位基因也被證實與腎移植后感染風險的降低有關[23]。研究術后服用他克莫司+霉酚酸酯+潑尼松免疫抑制劑治療的腎移植患者發現ABCB1 C1236T多態性可能與患者醫院感染發生相關(P<0.05)[24]。此外ABCB1 3435 C>T、2677G>T/A、1236C>T多態性分別與精神病、膿毒癥等不良反應顯著相關[10]。ABCB1基因多態性與不良反應的關系較為密切，未來臨床也可通過檢測該基因多態性，預測移植患者術后接受他克莫司的不良反應，防止移植后感染風險與不良反應的發生。此外也可以看出并不是單一的SNPs在影響他克莫司的療效或不良反應，單倍型也起著重要作用。

P-gp通過影響藥物在胃腸道的吸收和運輸，從而影響藥物的吸收與排泄，可能影響他克莫司的生物利用度，采用人工神經網絡(artificial neural network，ANN)和logistic regression(LR)模型分別預測了他克莫司的生物利用度和移植后糖尿病風險，結果發現，ABCB1 1236C>T和2677G>T/A與他克莫司生物利用度呈負相關，此外CYP3A5*3與ABCB1 1236TT 或2677GG基因型結合時，發生了協同作用，增加生物利用度，CYP3A5*3與ABCB1 2677G>T/A之間的協同作用還是移植后糖尿病發生的決定因素[25]。胡楠等[26]研究了200例腎移植患者術后初期ABCB1基因多態性對他克莫司劑量、濃度與腎功能的影響，結果表明，在CYP3A5非表達組中，ABCB1 1236CT和TT型患者的他克莫司D與C/D差異有統計學意義(P<0.05)，而在CYP3A5表達者中則無顯著影響，同樣在CYP3A5表達組中ABCB1 3435TT型患者他克莫司C和D顯著低于CC和CT型患者，在CYP3A5表達組中，ABCB1 3435TT型患者他克莫司D顯著低于CT型(P<0.05)。此外，CYP3A5非表達者中，ABCB1 3435TT型患者肌酐和胱抑素C水平顯著高于CC和CT型患者(P<0.05)。CYP代謝酶仍是影響他克莫司個體差異的重要因素，需考慮其與轉運體的相互作用，上述研究中，這種協同作用影響他克莫司的生物利用度、血藥濃度和C/D值，對他克莫司在個體中的差異化也有了更好解釋。

WOILLARD等[27]對接受他克莫司免疫治療的330例和369例腎移植患者進行了回顧性分析，供體ABCB c.1199GA/AA基因型與隊列中同種異體移植物丟失的風險有關，該多態性較為罕見，但與移植物丟失的某些機制有關。HU等[28]探究了165例腎移植受者基因多態性對他克莫司處置的影響，結果表明CYP3A5*3仍是影響他克莫司C/D值的主要因素，而ABCB1 61A>G被首次發現影響他克莫司的C/D值，ABCB1 61A>G突變顯著降低他克莫司C/D值，且與CYP3A5*3間無相互作用。這些新位點的研究表明，除了3435C>T、1236C>T和2677G>T/A三種常見位點，也應將研究目標轉移至其余位點上，探究其與他克莫司療效及不良反應之間的相互關系，發掘成為生物標志物，為他克莫司的個性化給藥方案提供支撐。ABCB1基因多態性對他克莫司療效及不良反應的影響總結見表1。

表1 ABCB1基因多態性對他克莫司療效及不良反應的影響Tab.1 Effects of ABCB1 gene polymorphism on the efficacy and adverse reactions of tacrolimus

1.2MRP2(ABCC2)和MRP8(ABCC8) GENVIGIR等[29]統計分析了148例成年腎移植受者體內轉運體編碼基因的SNPs對他克莫司劑量、C/D和臨床療效的影響，結果發現ABCC2 c.3972T等位基因攜帶者比c.3972CC基因攜帶者表現出更高的C/D值。而VANHOVE 等[30]研究發現，ABCC2多態性對C/D的影響有限，僅在CYP3A5非表達者中具有統計意義。ABCC2 c.3972C>T在移植期間與2倍的死亡風險有關，而ABCC2 -24 C>T、c.3972C>T多態性與感染風險降低有關[23]。DAMON等[31]研究發現，轉運體ABCC8可能參與他克莫司代謝。而ABCC8 T-3C基因也被發現與中國腎移植受者空腹血糖相關，可能參與他克莫司誘導的新發糖尿病[32]。綜上，ABCC2基因多態性研究位點主要集中在c.3972T，影響他克莫司C/D值，對表觀清除率也有影響，與移植后感染風險的降低也有關，而ABCC8基因主要與他克莫司代謝和移植后新發糖尿病有關，需要進行更多的研究來佐證這些發現。

2 攝取轉運體(OATP)

OATP是溶質載體超家族(solute carrier family，SLC)，由417個成員構成，包括有機陰離子轉運多肽家族(OATPs)、有機陰離子轉運體家族(OATs)、有機陽離子轉運體(OCTs)、肉堿/有機陽離子轉運體(OCTNs)和寡肽轉運體(PEPTs)[33]，促進各種底物在生物膜上的運輸，在生理過程中發揮著重要作用，主要在肝臟、腎臟和小腸等器官表達。

OATP1B1主要在肝細胞基底的外側膜表達，對肝臟攝取和清除多種藥物底物和內源性化合物至關重要，其編碼基因為SLCO1B1，他克莫司被證實是OATP1B1的底物之一[34]。該基因主要影響他克莫司的C/D值。WU等[35]探討了肝移植術后早期SLCO1B1 rs2291075多態性與他克莫司C/D的關系，受體該基因的CT與TT攜帶者的C/D值接近，顯著低于CC基因型攜帶者，在排除供體和受體CYP3A5 rs776746的干擾后，受體該基因型對亞組恢復期和穩定期他克莫司C/D值仍有顯著影響，與此前相關學者的研究結果一致[36]。

3 鋅轉運體8(Zinc transporter 8，ZnT8)

ZnT8是一種鋅離子轉運蛋白，特異性表達于胰島β細胞，其編碼基因為SLC30A8，與調控胰島素的合成與分泌密切相關[37]。器官移植術后糖尿病(posttransplantation diabetes mellitus，PTDM)多發，糖尿病也是他克莫司最主要的不良反應之一，二者似乎存在某種關聯。KANG等[38]證實腎移植受者SLC30A8 rs13266634基因的W等位基因數量與PTDM風險降低顯著相關。KIM等[39]研究表明，SLC30A8的rs13266634單核苷酸多態性與PTDM易感性相關。而在一項關于他克莫司治療腎移植術后PTDM常見Ⅱ型糖尿病(T2DM)遺傳危險因素的分析研究中發現[40]，SLC30A8 rs1801282基因的SNPs增加了白種人患T2DM的風險。上述研究結果表明，ZnT8轉運體SLC30A8基因的不同基因型與他克莫司用后糖尿病風險的增加與降低相關，為移植后他克莫司引起的新發糖尿病機制研究提供了思路。

4 濃度型核苷轉運體(concentrative nucleoside transporters，CNT)

CNT負責尿苷和腺苷的跨膜轉運，其編碼基因為SLC28A3。DAMON等[31]對腎移植受者在移植后反復檢查，發現SLC28A3基因的內含子變異rs10868152可能是他克莫司代謝的關鍵基因，通過預測模型解釋了他克莫司每次劑量中高達70%的總變異性，但SLC28A3的直接轉運機制還有待進一步研究。而LIU等[41]研究中國肝移植患者發現，SLC28A3 rs7853758可以預測他克莫司的藥動學，受體SLC28A3 rs7853758和血紅蛋白模型能預測第2，3，4周他克莫司的處置，并與其發生移植后新發高血壓的風險密切相關。這些研究也提示了SCL28A3基因對他克莫司藥動學特征的影響，但相關機制有待探討。

5 結論與展望

筆者主要分析了P-gp、MRP、OATP、ZnT8和CNT3等一些與他克莫司藥動學和藥效學典型相關的轉運體及其調控基因ABCB1、ABCC2、ABCC8、SLCO1B1、SLC30A8、SLC28A3。ABC轉運體的基因多態性結果表明，他克莫司不同的劑量需求與ABCB1基因型密切相關，有理由認為ABCB1能成為識別他克莫司藥代動力學或藥效學的生物標志物，但近年來的相關研究結果并不是十分一致，導致ABCB1的基因分型還無法在臨床實踐中應用，進一步深入研究ABCB1的基因多態性，有望將其應用于臨床，及時調整給藥劑量并預測不良反應發生的風險，促進他克莫司的個性化給藥。

目前的研究中還存在很多結論相悖的情況，原因分析如下：首先，可能不是單個的SNPs來影響藥動學，大多數研究都只分析了單個SNPs的基因多態性，需考慮單倍型的聯合效應。其次，存在研究規模較小、部分研究樣本量少的情況，研究結果不具有很強說服力。此外，越來越多的研究表明，代謝酶與轉運體間存在相互作用，如CYP3A-P-gp相互作用，這種作用增加了藥物體內處置的復雜性，協同/相反作用，共同影響藥物的療效與毒性[42]，所以還應考慮代謝酶的影響。種族的差異也是原因之一，不同種族群體的基因突變頻率存在差異[43-44]，在某些位點上，只評估了西方人群的影響，與亞洲人群可能存在差異，需要進一步在中國患者中進行遺傳學研究，以得到明確結論。值得注意的是，很多的研究仍集中在器官移植的受體患者群，而供體的基因型也是影響藥物處置的重要因素，例如在肝移植受者中，藥物代謝主要器官是肝臟，藥物在受體體內的代謝，同時受到供體肝臟相關基因的調控[45]，供體基因多態性是免疫抑制劑腎毒性發生的重要影響因素[46]。

總之，ABCB1基因多態性對他克莫司的影響十分重要，下一步的研究重點是繼續深究該基因多態性，在更多的中國患者群體中進行大規模和高質量的研究，探尋較為統一的結論，為其在器官移植受者中的個體化用藥與臨床實踐提供可靠依據。