遺傳因素與臨床用藥胡國新詳解

1、,,,,,,,,,,,,溫州醫(yī)學(xué)院藥理學(xué)教研室胡國新,遺傳因素與臨床用藥,1.種屬差異：反應(yīng)停對人和兔致畸，對大鼠則否。2.種族差異：慢乙?；撸瑦鬯够θ?%，埃及人83%。3.個(gè)體差異：普萘洛爾在不同的個(gè)體治療量可相差15倍之多。 測定同卵雙生子和異卵雙生子的藥物濃度或藥物反應(yīng)，進(jìn)行研究： 同卵雙生子------藥物代謝速度十分近似； 異卵雙生子------藥物代謝速度有明顯差異.,一、概述：,,個(gè)體差異(indi

2、vidual variation),,,個(gè)體間差異,個(gè)體內(nèi)差異,,,,,,,,,,,,基因,,環(huán)境,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,II糖尿病,乳腺癌,男性心肌梗死,原發(fā)性高血壓病,冠心病,I糖尿病,苯妥英,鋰,水揚(yáng)酸,異戊巴比妥,雙香豆素,阿司匹林,安替匹林,保泰松,遺傳在藥物代謝和疾病中的作用,二、遺傳藥

3、理學(xué),,,,,,遺傳藥理學(xué)遺傳因素對藥物反應(yīng)的影響,基因：具有遺傳信息的DNA片段。變異分為：一、單基因變異二、多基因變異,遺傳藥理學(xué)的基本概念,單基因多基因變異的比較,應(yīng)用雙生子研究三環(huán)類抗抑郁藥去甲替林的血藥濃度表明，同卵雙生子間的藥物濃度相差極微，而異卵雙生子之間的血藥濃度卻相差甚大。 同樣，異卵雙生子安替比林和雙香豆素的血漿半衰期的差異是同卵雙生子的數(shù)倍。,,雙生子的藥動(dòng)學(xué)差異,表型有EM和PM遺傳多態(tài)性是一種單

4、基因性狀。 EM為常染色體顯性基因遺傳，基因變異為純合子或雜合子； PM為常染色體隱性基因遺傳，基因變異為純合子。,表型和基因型,弱代謝者對藥代動(dòng)力學(xué)和臨床藥效的影響,,三、藥物代謝酶的遺傳多態(tài)性,(一)藥物氧化代謝多態(tài)性1.異喹胍(debrisoquine,DB)氧化代謝多態(tài)性2.S-美芬妥英(mephenytoin,MP)代謝多態(tài)性 3.甲苯磺丁脲(D860)代謝多態(tài)性4.乙醇脫氫酶和乙醛脫氫酶多態(tài)性(二)結(jié)合

5、代謝多態(tài)性—乙酰化代謝多態(tài)性(三)水解代謝缺陷,CYP450各酶系參與代謝臨床藥物所占比例,,,,,藥物氧化代謝多態(tài)性,,藥物氧化代謝和遺傳的關(guān)系,,,,CYP2D6遺傳變異---異喹胍(DB)羥化代謝多態(tài)性,CYP 2C19遺傳變異--- S-美芬妥英(S-MP)羥化代謝多態(tài)性,CYP 2C9遺傳變異---甲苯磺丁脲（D860）羥化代謝多態(tài)性,,,,臨床病人對藥物反應(yīng)（可能引起血壓過度下降）,藥物劑量和血藥濃度 （20-400mg/

6、d）,服藥后尿中原形藥和代 謝物（8-70%藥物未從尿中排泄）,異喹胍是一種抗腎上腺素能神經(jīng)末梢的抗高血壓藥物?，F(xiàn)只用于遺傳藥理學(xué)工具藥（探針?biāo)帲﹣硌芯?CYP 2D6。,,1.氧化代謝多態(tài)性----異喹胍（debrisoquine,DB）,服用異喹胍后個(gè)體差異大,DB羥化代謝缺陷機(jī)制： DB-PMs肝微粒體中P450 2D6酶含量明顯低于EMs。,異喹胍羥化代謝過程,(1)藥物降壓效應(yīng)和尿中DB含量呈正相關(guān)，與4-OH-DB

7、呈負(fù)相關(guān)(2)代謝比（MR）=DB/4’-OH-DB 服DB 8h后，測算尿的MR(3)DB羥化代謝分布頻率呈不連續(xù)二態(tài)性分布曲線分為EM和PM兩種表型。,,DB羥化代謝過程及特點(diǎn),中國不同民族人群異喹胍羥化代謝缺陷的發(fā)生率,不同種族和民族人群的異喹胍羥化代謝缺陷頻發(fā)率,比較白種人和中國人的DB EM的代謝能力，則中國人的DB羥化代謝能力比白種人弱。這一結(jié)果能部分解釋臨床上常常觀察到國人對多種在體內(nèi)經(jīng)氧化代謝藥物的應(yīng)用劑量往往要

8、小于白種人的現(xiàn)象。,,,,,,,MR＜0.2,快速代謝型（UM）,廣泛代謝型（EM）一個(gè)或者兩個(gè)功能等位基因,弱代謝性（PM）兩個(gè)無用等位基因,中間代謝型（IM）無用等位基因和功能減弱的等位基因,0.2≤MR＜1,1≤MR＜12.6,MR≥ 12.6,異喹胍(DB)氧化代謝多態(tài)性表型,代謝率（MR）=給藥總量/代謝的藥物量,CYP2D6多態(tài)性基因型和表型,Case Report,62 歲. 男，因肺炎住院以 “標(biāo)準(zhǔn)” 劑量的可待

9、因鎮(zhèn)咳發(fā)生昏迷 查嗎啡血濃度為預(yù)期的20倍查CYP2D6基因型，為超快代謝者,可待因,O-去甲基反應(yīng),N-去甲基反應(yīng),結(jié)合反應(yīng),嗎啡,嗎啡-3-葡萄苷酸結(jié)合物,可待因-6-葡萄苷酸結(jié)合物,去甲可待因,去甲可待因-6-葡萄苷酸結(jié)合物,,,,,,,,,CYP2D6,CYP3A4,可待因代謝,CYP2D6等位基因在不同人群中的分布比率（前人研究）,注：“/”前的阿拉伯?dāng)?shù)字表示在該基因型背景下檢測到多復(fù)制的例數(shù)；之后的數(shù)據(jù)表示具有該基因

10、型的例數(shù)。最后一列的百分?jǐn)?shù)為每個(gè)區(qū)域中多復(fù)制的頻率。 Pa值為兩個(gè)地域間等位基因頻率的比較。,由于P450酶系統(tǒng)對底物的專一性較差，故DB羥化代謝障礙與20多種藥物（均由P450 2D6代謝）的氧化代謝多態(tài)性具有交叉性,即DB-PMs同時(shí)也不能代謝其他多種藥物。而導(dǎo)致這些藥物在體內(nèi)藥物動(dòng)力學(xué)的差異，乃至藥理效應(yīng)的改變。,氧化代謝多態(tài)性具有交叉性,與DB羥化代謝多態(tài)性相關(guān)的臨床常用藥物,CYP2D6*1*10*87受試者美托洛爾藥時(shí)曲線,

11、CYP2D6*1*10*87受試者羥基美托洛爾藥時(shí)曲線,CYP2D6*1*10*95受試者美托洛爾藥時(shí)曲線,CYP2D6*1*10*95受試者羥基美托洛爾藥時(shí)曲線,CYP2D6*1*10**97受試者美托洛爾藥時(shí)曲線,CYP2D6*1*10**97受試者羥基美托洛爾藥時(shí)曲線,尿藥代謝比結(jié)果代謝比MR=美托洛爾/羥基美托洛爾,屬于抗癲癇藥物?，F(xiàn)只作工具藥用于遺傳藥理學(xué)的研究，體內(nèi)、外實(shí)驗(yàn)中作CYP2C19的底物藥來使用。,2. S-美芬

12、妥英(mephenytoin,MP)代謝多態(tài)性,,,,MP為S-和R-對映體的混合物，S-MP經(jīng)特異氧化酶P450 2C19氧化生成4’-OH-MP,S-MP羥化代謝缺陷頻發(fā)率存在明顯的種族差異，東方人明顯高于白種人,S-MP羥化代謝呈二態(tài)分布，有EM和PM兩種表型,S-MP羥化代謝多態(tài)性具有明顯的家族性，屬常染色體隱性基因遺傳,DB 和 S-MP的氧化代謝是由不同的P-450同工酶所催化由各自獨(dú)立的基因調(diào)控,MP羥化代謝特點(diǎn),S-美芬

13、妥英(mephenytoin,MP)代謝多態(tài)性,不同種族人群中S－美芬妥英羥化代謝缺陷的頻發(fā)率,不同國家間CYP2C19*1、CYP2C19*2和CYP2C19*3等位基因頻率,臨床意義：和其他細(xì)胞色素P-450同工酶一樣，S-MP P-450羥化酶的底物選擇性不高，可對其他多種藥物具有催化氧化代謝作用,S-MP氧化代謝多態(tài)性的意義,CYP2C19基因的主要底物藥,近年來，大量研究資料報(bào)道了有關(guān)S-美芬妥英羥化代謝多態(tài)性和臨床廣泛應(yīng)用的

14、苯二氮卓類藥物及抗消化道潰瘍藥奧美拉唑氧化代謝的相關(guān)性。,,CYP2C19的基因型和表型,mg.h/L,,,不同基因型志愿者代謝奧美拉唑藥時(shí)曲線,,3.甲苯磺丁脲(D860)代謝多態(tài)性,屬于口服降血糖藥主要被CYP2C9羥化?，F(xiàn)作為CYP2C9探針?biāo)幱糜谶z傳藥理學(xué)的研究。,CYP2C9基因型頻率的分布,aP<0.02,說明中國漢族南方人群和北方人群基因型CYP2C9*1/*3有顯著性差異。,CYP2C9基因的主要底物藥,,,不同基

15、因型志愿者甲苯磺丁脲藥代動(dòng)力學(xué)非房室模型參數(shù),攜帶2C9*3和*13雜合子的個(gè)體甲苯磺丁脲藥時(shí)曲線,攜帶2C9*3和*13雜合子的個(gè)體4-羥基甲苯磺丁脲藥時(shí)曲線,攜帶2C9*3純合和*3/*13連鎖雜合的個(gè)體甲苯磺丁脲藥時(shí)曲線,攜帶2C9*3純合和*3/*13連鎖雜合的個(gè)體4-羥基甲苯磺丁脲藥時(shí)曲線,,攜帶2C9*46和*48雜合子的個(gè)體甲苯磺丁脲藥時(shí)曲線,攜帶2C9*46和*48雜合子的個(gè)體4-羥基甲苯磺丁脲藥時(shí)曲線,各時(shí)間段尿液中代

16、謝產(chǎn)物與原型藥濃度比,,染色體,10q24.2,CYP2C9 基因,第1075bp,CYP2C9*1,CYP2C9*3,C,正常酶活性,低酶活性,9個(gè)外顯子全長55kb編碼490個(gè)氨基酸,,,,,,突變純和子 超低酶活性 CYP2C9*3/*3,,CYP2C9 基因突變,第1075bp,CYP2C9*1,CYP2C9*3,C,正常酶活性,低酶活性,,,,,(二)結(jié)合代謝多態(tài)性—乙酰化代謝多態(tài)性,,EM和PM對異煙肼代謝的差異

17、,1.基因分型 慢乙?；?PM):N-乙酰轉(zhuǎn)移酶(NAT)基因發(fā)生不同形式的點(diǎn)突變,則導(dǎo)致肝內(nèi)NAT含量不足,藥物乙?；俾蕼p慢,相應(yīng)個(gè)體為慢乙酰化表型,表現(xiàn)為常染色體純合子隱性單基因遺傳特征. 快乙?；?EM):表現(xiàn)為常染色體雜合子或純合子顯性單基因遺傳特征.,2.種族差異 種族 EM者占比率埃及人 17%白種人

18、 30%-50%中國人 70%-80%愛斯基摩人 ＞95%,,,,乙酰轉(zhuǎn)移酶 肝 異煙肼異煙肼 乙酰異煙肼代謝物 （快型） 水解 乙酰肼(肝損害),,,,◆臨床意義1.異煙肼(1)肝炎,●異煙肼肝炎

19、中，有86%發(fā)生于EM●夏威夷30%TB者服異煙肼導(dǎo)致肝炎,,乙酰轉(zhuǎn)移酶↓ 周圍神經(jīng)炎(20%) 異煙肼 原型藥物↑ (慢型) 全身紅斑性狼瘡綜合征,,,,●異煙肼致周圍神經(jīng)炎中PM23%，EM3%,(2)周圍神經(jīng)炎,(3)聯(lián)合用藥 異煙肼(酶抑)+苯妥英鈉合用，對慢型代

20、謝者，可致苯妥英鈉濃度升高 CNS毒性 異煙肼+利福平(酶誘)合用，對快型代謝者，可致異煙肼代謝加速 肝毒性增加。,,,(4)治療方案EM 異煙肼血濃↓,痰菌消失慢→耐藥菌產(chǎn)生。EM 1～2次/周 TB難治愈,復(fù)發(fā)率高.,2.普魯卡因胺及肼苯噠嗪 系統(tǒng)性紅斑狼瘡樣綜合征至少與35種藥物有關(guān),最重要的是普魯卡因胺及肼苯噠嗪?！衿蒸斂ㄒ虬非罢靶匝芯?PM發(fā)生率29%,3.芳香胺引起膀胱癌 ●染料工業(yè)的工人，

21、膀胱癌發(fā)生率高于正常人30倍，與乙?；癄顟B(tài)有關(guān)?！　?個(gè)對照性研究得知，膀胱癌發(fā)生率PM比EM多39%。EM迅速使芳香胺乙酰化為無毒性物質(zhì)。,(三)乙醇脫氫酶和乙醛脫氫酶多態(tài)性,1.乙醛促進(jìn)腎上腺素和去甲腎上腺素分泌.2.乙醇脫氫酶和乙醛脫氫酶具遺傳多態(tài)性,酒精中毒后者更重要。3.酒(含乙醇)代謝存在種族和個(gè)體差異。,耐受性：白種人＞東方人不良反應(yīng)：東方人＞白種人東方人：,缺陷頻發(fā)率乙醇脫氫酶:華人及日本人90% ,英國4%

22、乙醛脫氫酶:華人及日本人50%缺乏此酶,白人和 黑人未發(fā)現(xiàn)異常,(四)水解代謝缺陷 假性膽堿酯酶缺陷，可使某些藥物水解代謝障礙，藥物濃度增高，導(dǎo)致不良反應(yīng)發(fā)生。如： 缺陷者假性膽堿酯酶與藥物的親和力降低或 酶數(shù)量不足。,一、紅細(xì)胞酶的缺陷— 葡萄糖-6-磷酸脫氫酶（G-6-PD）缺陷,遺傳因素對藥效動(dòng)力學(xué)的影響,GSSG↑ 缺乏G-6PD NADPH↓

23、 GSH↓ 紅細(xì)胞膜上巰基氧化 溶血 具氧化作用藥物或食物 （阿斯匹林、伯氨喹、磺胺類藥物、新鮮蠶豆等）,,,,,,,種族差異 全世界1億人存在該酶缺陷 猶太人（亞洲地區(qū)） ＞50% 頻率 黑人 10% -20% 中國人 2%（廣東、廣西）

24、 6% -8 %,可能誘發(fā)G-6-PD缺陷者發(fā)生溶血的藥物,,溶血程度伯氨喹最強(qiáng)，呋喃類最弱；劑量與溶血的嚴(yán)重程度有關(guān)。,二、藥物耐受性 1.雙香豆素耐受性 抑制 雙香豆素 環(huán)氧化物還原酶 抗凝血作用 （抗凝血藥） 雙香豆素耐藥者可能因肝中環(huán)氧化物還原酶的變異，而使受體和雙香豆素類藥物的親和力降低而產(chǎn)生耐受性?！?耐受者需20倍常用量

25、才能產(chǎn)生抗凝血效應(yīng)。,,,2.抗維生素D佝僂病 耐受者需比常用量大1000倍才起效應(yīng)。缺陷部位鈣吸收和腎小管磷重吸收降低。,三、藥物敏感性的種族差異 不同人種對藥物反應(yīng)存在著明顯的種族差異. 中國人對?受體阻斷劑的藥理反應(yīng)較白種人敏感，臨床應(yīng)用的常規(guī)劑量一般低于西方白種人的用量。這可能與中國人的腎臟上?受體對普萘洛爾的敏感性高有關(guān)。 中國人應(yīng)用同劑量的嗎啡，出現(xiàn)明顯的消化道反應(yīng)-惡心、嘔吐等，但白種人對嗎啡

26、的呼吸抑制作用和降壓反應(yīng)卻遠(yuǎn)較中國人明顯。這可能說明不同種族的阿片受體的分布頻率或敏感性存在著明顯的種族差異，此種差異和遺傳因素密切相關(guān)。,1990至今因遺傳變異致嚴(yán)重毒性而從市場撤出的藥物,由于嚴(yán)重毒性，近年來被FDA召回的藥物達(dá)40余種！制藥企業(yè)損失：400億美元；,,,,,,與遺傳變異相關(guān)的同類藥物,應(yīng)避免使 用,或應(yīng)調(diào)整劑量.,藥物代謝多態(tài)性,不僅存在種族差異,也存在個(gè)體差異.,有很多藥物和DB、S-MP、乙酰化代謝的多態(tài)性

27、有關(guān).,某些藥物氧化和乙?；鄳B(tài)性可能是某些自發(fā)性疾病的誘因,,,,遺傳缺陷的預(yù)防或治療將有可能性,,1,2,3,4,5,臨床用藥時(shí)應(yīng)慎重對待遺傳變異的問題,當(dāng)今藥物治療模式：“反復(fù)探索”醫(yī)學(xué),,,觀察,診斷,治療,安全有效毒性無效,調(diào)整用藥,觀察,診斷,治療,,基因檢測,,安全有效,未來治療模式：“量體裁衣”醫(yī)學(xué),兩種醫(yī)學(xué)模式,在癌癥個(gè)體化治療中特異腫瘤分子標(biāo)志物（靶標(biāo)）的識(shí)別是患者個(gè)體差異的重要依據(jù)；對這些特異腫瘤分子標(biāo)志物

28、（靶標(biāo)）的檢測是實(shí)施癌癥個(gè)體化治療的前提和基礎(chǔ)。 識(shí)別和檢測的實(shí)質(zhì)是臨床分子診斷,癌癥的個(gè)體化用藥,癌癥的靶向治療,他莫昔芬（Tamoxifen）,,Tamoxifen：選擇性雌激素受體調(diào)節(jié)劑抗腫瘤藥物,依立替康代謝,依立替康(前藥-無活性),,(羧酸)酯酶,SN-38(活性),,UGT1A1(肝內(nèi)),SN-38G,,膽汁,二磷酸尿苷葡萄糖醛酸基轉(zhuǎn)移酶1A1(UGT1A1)與 SN38 結(jié)合為無活性的 SN38葡萄糖醛酸苷（S

29、N-38G） 正常情況下，SN-38G從膽汁或尿液中清除。UGT1A1*28的葡萄糖醛酸化能力下降。,依立替康毒性 (4級中性粒細(xì)胞減少) 與UGT1A*28,59例結(jié)腸直腸癌粒細(xì)胞減少的發(fā)生率：10%,10%UGT1A1基因突變導(dǎo)致UGT1A1活性降低，增加了粒細(xì)胞減少的發(fā)生率,吉非替尼為高選擇性、強(qiáng)效、可逆的上皮細(xì)胞生長因子(EGFR)洛氨酸激酶抑制藥 2003年5月美國FDA批準(zhǔn)用于晚期非小細(xì)胞性肺癌(NSCLC)

30、治療美國病人有效率僅為 1/10 (n = 216)日本病人有效率為 25-30%美國病人在不同人群中的有效率不同女性、腺癌 約17%, 男性、吸煙 約5%,Iressa (Gefitinib，吉非替尼),NSCLC吉非替尼僅10-15%有快速，顯著臨床療效EGFR基因18-21外顯子編碼酪氨酸激酶區(qū)，突變（主要是19外顯子的缺失和21外顯子的點(diǎn)突變，占EGFR突變的絕大多數(shù)）使EGFR被配體激活后的磷酸化程度升高，TKI

31、抑制劑療效更好。突變更常見于亞洲（27.8%/中國大陸、48%/臺(tái)灣）)、女性，故此類人群有效率較高,IRESSA（Gefitinib，吉非替尼）,急性淋巴細(xì)胞性白血病(ALL)是最常見的小兒白血病基因檢測確定患者基因型有助于制定較為精確的適合個(gè)體的治療方案治愈率在1960年代僅為4%,而現(xiàn)在可達(dá)80%,基因檢測導(dǎo)向抗癌藥物應(yīng)用顯著提高了小兒白血病的治愈率,Source: New England Journal of Medi

32、cine, 2006, 200l; Personalized Medicine Coalition, 2006.,個(gè)體化治療提高癌癥治愈率,治愈率 (%),急性淋巴細(xì)胞性白血病治療藥物:6-MP,6- 硫代鳥嘌呤三 磷酸核苷酸 (有活性),6-巰基嘌呤(6- MP),,,次黃嘌呤- 鳥嘌呤磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶,巰嘌呤甲基 轉(zhuǎn)移酶 (TPMT),6- 甲基巰嘌呤(6- MeMP) (無活性),如果患者遺傳有TP

33、MT 缺陷，無活性的6- MeMP減少，有活性的6- TGNs增多，則很可能發(fā)生毒性反應(yīng)。,6- MP 化療后有毒性反應(yīng)的患兒中，TPMT 活性缺乏或低下者占 65.2％，而正常人群中僅為 10％。為了減輕骨髓抑制等毒副反應(yīng)，6- MP 的劑量常需降至標(biāo)準(zhǔn)劑量1/10～1/15，甚至停用。在藥物治療之前檢測患者血細(xì)胞 TPMT 水平或分析其基因型，將有助于預(yù)測 6- MP 類藥物的療效和毒性，同時(shí)可據(jù)此調(diào)整給藥方案，做到用藥的個(gè)

34、體化給藥。,,,,6-MP個(gè)體化用藥,,甲氨蝶呤（Methotrexate，MTX）,MTX抑制二氫葉酸還原酶5，10- 亞甲基四氫葉酸還原酶(MTHFR)胸苷酸合成酶(TS),MTHFR最常見的多態(tài)性是677C ＞T, 編碼的酶活性顯著降低677CT/TT 等基因型可降低兒童ALL 的發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)。也有研究表明突變會(huì)增加ALL復(fù)發(fā)率,TS基因型為2R/ 2R 者接受MTX治療后出現(xiàn)骨壞死的風(fēng)險(xiǎn)增加TS基因型檢測有助于ALL 預(yù)后的