臨床藥理學課件：遺傳藥理學與臨床合理用藥

遺傳藥理學與臨床合理用藥4研究和闡述由遺傳變異引起的藥物反應差異*藥理學和遺傳學的邊緣學科*藥理學和臨床藥理學的分支學科遺傳藥理學（Pharmacogenetics）

Beforestartingtreatment!

Adrugthatiswelltoleratedandcausesagoodresponseinsomepatientsmaybeineffective,toxicorcauseadversedrugreactionsinothers.影響藥物反應的因素內(nèi)部因素外部因素有效性、安全性和毒性年齡性別肝腎功能PK/PD的變異基因變異？合并用藥飲食一項研究

(JAMA1998):

在常導致不良反應的27種藥物中，59%(16/27)由一個或多個多態(tài)性酶代謝。隨機選擇27種藥物，僅7%～22%的藥物由遺傳變異的酶代謝。表明：藥物反應尤其是不良反應與代謝酶多態(tài)性密切相關。文獻復習3R

rightpatientrightdosagerightdrug個體化給藥的目標:使治療效應最大化,

藥物毒性的危險最小化。DefinitionPharmacogenetics:先天性遺傳變異而發(fā)生的對外源物質(zhì)反應異常的一門學科Pharmacogenomics:藥物基因組學是以藥物療效和安全性為主要目標，研究藥物體內(nèi)過程差異的基因特性，以及基因變異所致的不同患者對藥物不同反應的一門新學科。它以與藥物效應有關的基因為靶點，以基因多態(tài)性與效應多樣性為平臺，研究遺傳基因及基因變異對藥物效應的影響。RelationshipbetweenPharmacogeneticsandPharmacogenomicsThesequencingofthehumangenomeandtheintroductionofnewtechnologieshavemadeitpossibletoanalyzemultiplegenessimultaneously,ratherthanoneatatime.Thenewerterm"pharmacogenomics"describessuchlarge-scale,oftengenomewideapproaches.

PharmacogeneticsPharmacogenomics

Time:1956-1990Scale:onetomore基因型的測定基因芯片法等位基因特異性PCR擴增法PCR-RFLP法(restrictionfragmentlengthpolymorphism)DNA測序法代謝表型的測定探針藥物法單一探針藥物法組合探針藥物法1008070605040302010987654321藥物血漿半衰期（小時）同卵雙生異卵雙生雙香豆素與安替比林在同卵雙生與異卵雙生的血漿半衰期比較雙香豆素安替比林雙香豆素安替比林25

應用基因反應組序列變異的信息來闡明藥物反應個體差異性產(chǎn)生的機制，并以藥物有效性與安全性為目標，研究各種基因突變與藥物效應與安全性的關系，并根據(jù)個體基因型情況選擇藥物的種類和劑量，實現(xiàn)個體化用藥和合理用藥。遺傳藥理學和藥物基因?qū)W的任務遺傳因素與藥物的反應差異30遺傳多態(tài)性（polymorphism）在一群體中由于多個不同的等位基因作用出現(xiàn)兩種或兩種以上遺傳決定的變異型或基因型稱為遺傳多態(tài)性，并因此導致藥物和機體的相互反應出現(xiàn)多種表型（其中任一對等位基因決定的表型的發(fā)生頻率>1%）藥物代謝酶具有遺傳性變異，多數(shù)表現(xiàn)為遺傳多態(tài)性如乙?；x多態(tài)性分為兩個表型：強代謝者（extensivemetabolizer，EM）弱代謝者（poormetabolizer，PM）藥代動力學臨床效應1.首過效應減弱,峰濃度和生物利用度增大藥效增強,甚至出現(xiàn)不良反應,如普萘洛爾2.代謝消除降低易引起藥物蓄積中毒,如異煙肼3.改變藥物代謝途徑可能形成其他活性或毒性代謝物,如非那西丁4.前體藥物不能生成活性代謝物使療效降低或治療失敗,如恩卡胺,可待因5.對某些底物的競爭作用相互作用，如奎尼丁(酶抑)+異奎胍(血濃↑)弱代謝者體內(nèi)藥代和藥效特點人類基因組多態(tài)性通常分為三種形式1、限制性片段長度多態(tài)性（restrictionfragmentlengthpolymorphism,PFLP):單個堿基的缺失、重復和插入所引起限制性內(nèi)切酶位點的變化，導致DNA長度的變化2、DNA重復系列多態(tài)性：重復系列拷貝數(shù)發(fā)生變化3、單核苷酸多態(tài)性（singlenucleotidepolymorphism,SNP)最常見、含量最豐富、最穩(wěn)定基因多態(tài)性表型弱代謝者(PMs)發(fā)生ADR的危險性增高。超強代謝者(UMs)可能降低藥物效應。強代謝者（EMs）中等強度代謝者（IMs）前體藥物有相反的效應(如可待因)藥物基因組學的方法表型測定個體藥物代謝的能力，間接發(fā)現(xiàn)遺傳變異。受試者使用藥物后收集血、尿標本。測定血、尿中藥物和代謝物的濃度。通過計算代謝物將受試者分為PM,IM,EM,和UM

優(yōu)缺點直接測定個體藥物代謝的能力。有限的探針藥物,倫理學的限制，藥物代謝酶誘導和抑制,155例腎移植患者紅細胞ITPA（三磷酸肌苷焦磷酸酶）活性的分布（HPLC法測定）

155例腎移植患者紅細胞TPMT（硫嘌呤甲基轉(zhuǎn)移酶）活性的分布（HPLC法測定）

38主要研究內(nèi)容藥物代謝酶遺傳變異及其對藥物代謝的影響藥物轉(zhuǎn)運體基因多態(tài)性及對藥物轉(zhuǎn)運的影響藥物受體基因多態(tài)性及其對藥物效應的影響39藥物代謝酶遺傳變異

及其對藥物代謝的影響43

CYP2D亞家族是第1個被發(fā)現(xiàn)存在藥物氧化代謝遺傳多態(tài)性的P450酶CYP2D基因主要在肝臟固有表達，無誘導性催化代謝藥物達80多種（占臨床重要藥物的18.8%）

CYP2D6存在異喹胍/司巴丁氧化代謝遺傳多態(tài)性CYP2D645

CYP2D6異喹胍

4’-羥異喹胍

催化

(4-OH-DB)異喹胍（debrisoquine,DB）氧化代謝多態(tài)性

CYP2D6活性的經(jīng)典探藥CYP2D6

患者對藥物反應的個體差異大（血壓下降差異大）藥物劑量和血藥濃度的個體差異大（20-400mg/d）尿中原形藥和代謝物處置的個體差異大

（8-70%藥物不被代謝從尿中排泄）

46藥物降壓效應與尿中DB含量呈正相關，與4’-OH-DB呈負相關

代謝比（MR）=DB/4’-OH-DBMR>12.6（PM）種族差異：白種人PMs發(fā)生率高于東方人，EMs人群中，東方人代謝能力弱于西方人CYP2D6DB氧化代謝多態(tài)性CYP2D6

DB羥化代謝多態(tài)性可能對某些腫瘤和疾病的發(fā)生、發(fā)展具有意義：

CYP2D6與腫瘤發(fā)生的基因連鎖，CYP2D6的表達有利于腫瘤生長；或CYP2D6激活某些未知的前致癌物可能與EM體內(nèi)易對多種藥物和化合物氧化代謝生成致癌物質(zhì)有關EM人群發(fā)生肺癌的危險是PM的4倍，中國人EM高達99%，為肺癌發(fā)病的高危人群1.PM易患紅斑性狼瘡,帕金森病等2.EM易患腫瘤（肺癌、肝癌、胃腸癌、膀胱癌等）48不同種族人群異喹胍羥化代謝缺陷頻發(fā)率種族人數(shù)PM缺陷頻發(fā)率(%)英國人9077.7瑞典人1011696.82中國人812101.23日本人10000埃及人7211.04加納人8056.25尼日利亞人233135.58

類別藥物代謝方式PM臨床后果

抗高血壓藥異喹胍4-羥化代謝體位性低血壓抗心律失常藥氟卡尼O-去甲基代謝常規(guī)劑量失效

普羅帕酮5-羥化代謝增強抗心律失常效應

受體阻斷藥美托洛爾羥化代謝

受體阻斷作用增強

普萘洛爾抗精神病藥氟哌啶醇氧化代謝易出現(xiàn)錐體外系統(tǒng)功能障礙奮乃靜三環(huán)類抗抑郁藥阿米替林羥化代謝中樞神經(jīng)系統(tǒng)毒性丙咪嗪鎮(zhèn)咳藥右美沙芬O-去甲基代謝中樞神經(jīng)系統(tǒng)毒性

可待因O-去甲基代謝鎮(zhèn)痛作用減弱生物轉(zhuǎn)化與CYP2D6多態(tài)性相關的臨床常用藥物56N－去甲基化反應O

-去甲基化反應嗎啡去甲可待因嗎啡-6-葡糖苷酸嗎啡-3-葡糖苷酸去甲可待因-6-葡糖苷酸CYP2D61.可待因和嗎啡CYP2D6可待因-6-葡糖苷酸可待因結合反應可待因

可待因由CYP2D6代謝形成10%的嗎啡,后者在體內(nèi)發(fā)揮鎮(zhèn)痛作用。對于EMs,正常劑量可導致頭暈、嘔吐、便秘、困倦甚至呼吸抑制或成癮。對于PMs,需要高于正常的劑量。

CYP2C9

CYP2C9由3種等位基因：CYP2C9*1（野生型），CYP2C9*2和CYP2C9*3

CYP2C9酶活性

CYP2C9*2

僅有CYP2C9*112%的催化活性。CYP2C9*3

僅有CYP2C9*15%的底物結合能力。在白種人中CYP2C9*2基因頻率是8%-13%,東方人為0%，美國黑人1%；CYP2C9*3

在東方人和白種人中均為6%。例:苯妥英

苯妥英主要由CYP2C9代謝。一頭部傷患者，服苯妥英常規(guī)劑量10天，出現(xiàn)毒性反應：困倦,頭暈,共濟失調(diào)。測定其血濃度，t1/2從22小時延長至103小時?；蚍治觯篊YP2C9*3純合子。另一項試驗：CYP2C9*2or*3患者需要較低的苯妥英劑量(199mg/d和314mg/d,P<0.01)。47%突變患者的維持量<200mg/d；58%正?；颊叩木S持量>300mg/d；提示：分析CYP2C9基因型來調(diào)整苯妥英劑量，可降低藥物不良反應。.

CYP2C19在中國人中，CYP2C19等位基因主要是*1，*2，*3型。*2、*3等位基因編碼的酶無活性，由此導致的慢代謝在中國人中的發(fā)生率約為30%。CYP2C19酶由于遺傳多態(tài)性，不同個體間酶活性存在顯著不同。通過該酶代謝的藥物隨患者基因型不同，其療效和副作用也有明顯不同。CYP2C19基因型檢測試劑盒，通過對患者基因分型檢測，判定患者的藥物代謝速率類型，從而幫助醫(yī)生正確選擇藥物并合理調(diào)整藥物劑量，提高藥物使用有效性，并降低毒副作用。

CYP2C19CYP2C19基因多態(tài)性檢測試劑盒需要根據(jù)CYP2C19不同基因型調(diào)整藥物劑量的

CYP2C1971S-美芬妥英羥化代謝遺傳多態(tài)性及其種族差異的分子機制——

CYP2C19遺傳多態(tài)性S-美芬妥英的4’-羥化代謝在人群中呈二態(tài)分布（EMs和PMs）常染色體隱性遺傳CYP2C19種族PMs頻發(fā)率（%）白種人：北美、歐洲3-5黑種人：美國6東方人：中國人14.3印度人20.8日本人22.5韓國人12.6不同種族人群中S－美芬妥英羥化代謝缺陷頻發(fā)率例1:去甲替林

口服抗抑郁藥去甲替林75-150mg/日，可達血治療濃度200-600nmol/L.對于PMs，口服75mg/日，血濃度1300nmol/L，導致不良反應：頭暈，疲乏，眼花。減量至10-20mg/日，療效好且無不良反應。對于UMs,需要比正常高的劑量300-500mg，才能取得相似效果。79

CYP2C19基因多態(tài)性影響酶活性，表現(xiàn)在同一人群中基因型與表型之間存在基因劑量效應：

野生型純合子>野生型雜合子>突變等位基因純合子臨床研究證明：奧美拉唑合用阿莫西林等抗生素治療幽門螺桿菌感染性消化道潰瘍患者:

潰瘍愈合率：PM>EM，EM雜合子>EM純合子CYP2C19(Rootsetal.1998)DNA-fragmentsforcalibrationPMEM(heterozyg.)EM(wt)Dose:Dose:Dose:Omeprazole[mg/L]time[hr]奧美拉唑AUC與CYP2C19基因型幽門螺桿菌的清除與CYP2C19

基因型

（德國人群n=131)Differences(homEMvs.hetEM/PM)ineradication:p<0.01;OR10.8(1.4–84)differencesinmediantroughCss:p<0.05UK238880.2%97.6%100%708090100EM(wt)65%het.EM(*1/*2)32%PM(*2/*2)3%%eradicationrateLogmediantroughCssoflansoprazole[ng/ml](LAN+amox.,clari.,metro.for5days)80.2%2159753奧美拉唑

奧美拉唑(20mg/day)聯(lián)合阿莫西林(2000mg/day)治療胃十二指腸潰瘍。對于CYP2C19PMs,治愈率100%;對于CYP2C19EMs,治愈率60%(雜合子),29%（純合子）；高的治愈率與高的奧美拉唑濃度相關。個體差異：

不同個體給予同一劑量，血藥濃度可相差30倍地西泮的氧化代謝（去甲基代謝和羥化代謝）存在多態(tài)性（EM和PM），與S-MP羥化代謝多態(tài)性相關種族差異：EM

中國人:t1/285.130.4h白種人:t1/240.814.0h

PM白種人:t1/288.317.2h

臨床報道：中國人地西泮劑量約為白種人的1/2CYP2C19地西泮、去甲地西泮88不同表型S-MP者口服地西泮的藥代動力學參數(shù)

藥物參數(shù)S-MP羥化代謝表型

EMPM地西泮

V(L/kg)1.311.441.270.4CL(ml/min)25.75.4012.01.1**t1/2(h)40.814.088.317.2**去甲地西泮

V(L/kg)0.790.130.760.12CL(ml/min)11.01.85.00.9**t1/2(h)59.016.8127.823.0**注：EM與PM比較，p<0.0189二、藥物代謝轉(zhuǎn)移酶NAT2遺傳多態(tài)性

芳香胺或肼酰胺

(NAT2)

NAT2主要分布在肝細胞（非微粒體酶）；呈多態(tài)性催化20多種肼類和芳香胺類化合物等；其多態(tài)性對預測藥物不良反應、指導臨床用藥及疾病易感性有重要意義N-乙酰轉(zhuǎn)移酶93EMPMT1/245~80min140~270min原形腎排出3%30%不同表型異煙肼代謝的差異NAT2941、種族差異種族EM%埃及人17白種人3050中國人7080愛斯基摩人>95乙酰化代謝表型發(fā)生率的種族差異NAT2952.乙?；x多態(tài)性與藥物效應1.異煙肼⑴治療效應EM異煙肼血濃低，痰菌消失慢，耐藥菌易產(chǎn)生EM若1次/周，TB難治愈,復發(fā)率高NAT296

NAT2肝異煙肼

異煙肼

乙酰異煙肼代謝物

（EM）水解乙酰肼(肝損害)⑵不良反應

肝毒性異煙肼肝炎中，有86%發(fā)生于EMNAT2異煙肼97

NAT2↓

周圍神經(jīng)炎(20%)異煙肼

原型藥物↑

(PM)

紅斑性狼瘡綜合征異煙肼致周圍神經(jīng)炎中

PM23%，EM3%⑵不良反應

周圍神經(jīng)炎NAT2異煙肼98

⑶聯(lián)合用藥

①

PMs：異煙肼(酶抑制)+苯妥英↑中樞神經(jīng)毒性

②EMs：異煙肼+利福平(酶誘導)乙酰肼↑肝毒性

NAT2異煙肼1002.普魯卡因胺及肼苯噠嗪

系統(tǒng)性紅斑狼瘡樣綜合征與許多藥物有關,最重要的有普魯卡因胺及肼苯噠嗪

普魯卡因胺前瞻性研究:PM發(fā)生率29%PMEM劑量1.5g/kg6.1g/kg誘導抗核抗體陽性2.9M7.3M誘導系統(tǒng)性紅斑狼瘡12M54MNAT21013.芳香胺引起膀胱癌染料工業(yè)的工人，膀胱癌發(fā)生率高于正常人30倍，與乙?；癄顟B(tài)有關對照性研究表明，膀胱癌發(fā)生率PM比EM高39%，EM迅速使芳香胺乙酰化為無毒性物質(zhì)NAT2102三、乙醇脫氫酶和乙醛脫氫酶多態(tài)性水解

水解乙醇乙醛

乙酸

乙醇脫氫酶（ADH）乙醛脫氫酶（ALDH）

乙醇的體內(nèi)代謝過程：耐受性和不良反應：耐受性：東方人<白種人不良反應：東方人＞白種人東方人：（快型）（低活性）

乙醇乙醛酒精不耐受

ADHALDH

（發(fā)熱、心悸、面部潮紅）

ADH&ALDH硫唑嘌呤的代謝過程：

AZA谷胱甘肽轉(zhuǎn)移酶

6-MP

6-巰基嘌呤次黃嘌呤－鳥嘌呤磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶黃嘌呤氧化酶

硫尿酸

6-TGN

6-鳥嘌呤核苷酸（有毒）

TPMT

硫代嘌呤甲基轉(zhuǎn)移酶

6-MMP

6-甲巰基嘌呤

6-Thio-IMP6-巰基-單磷酸肌苷109四、葡萄糖-6-磷酸脫氫酶缺陷

G６PD為一性聯(lián)酶，編碼基因位于X染色體長臂；表現(xiàn)多態(tài)性，主要為點突變；

G６PD缺陷系最常見的遺傳性酶異常種族差異：全世界3億人存在該酶缺陷（包括基因攜帶者）

紅細胞膜上G6PD缺陷所致代謝紊亂，服用氧化性藥物或鮮蠶豆致溶血110可能誘發(fā)G6PD缺陷者發(fā)生溶血的藥物類別藥物氨基喹啉類伯氨喹、氯喹等砜類氨苯砜等磺胺類磺胺對甲氧嘧啶、磺胺異惡唑等硝基呋喃類呋喃妥因、呋喃西林等鎮(zhèn)痛藥乙酰水楊酸、非那西丁等其他維生素、萘、亞甲蘭等注：溶血程度伯氨喹最強，呋喃類最弱；劑量與溶血嚴重程度有關

藥物轉(zhuǎn)運體基因多態(tài)性及

對藥物轉(zhuǎn)運的影響藥物轉(zhuǎn)運蛋白

P-gp:由多藥耐藥基因(MDR1)編碼的轉(zhuǎn)運蛋白細胞膜糖蛋白ATP結合盒家族的成員(ABCB1gene:ATP-bindingcassette,subfamilyB)MDR1

基因的遺傳變異可導致P-gp蛋白水平的異常表達。P-gp涉及30%的藥物能量依賴性藥物泵出泵降低細胞內(nèi)藥物濃度腸:將藥物泵回腸腔(F)保護細胞:將毒性藥物分泌至膽道、胃腸道、尿液在腫瘤細胞，介導化療藥物多藥耐藥性的產(chǎn)生DDDDDDDDDDDDIFFUSIONDDDDPgpDDGSDDDDDDDMXR(ABCB1)(ABCG2)ABCC1-C4MRPMDR1和P-gp高表達于肝臟上皮細胞腎臟胰腺小腸結腸腎上腺也表達于腦和睪丸限制藥物進入

血腦屏障

P-gp

P-gp和藥動學吸收–

限制生物利用度分布

–

限制透過血腦屏障、睪丸、胎盤消除

–

腎近曲小管細胞刷狀緣膜、膽管底部到頂部的轉(zhuǎn)運P-gp的遺傳多態(tài)性MDR1的

51SNPs

多態(tài)性最常見的部位外顯子12(C1236T)外顯子21(G2677T/A)Ala893Ser(G2677T)Ala893Thr(G2677A)Exon26(C3435T)MDR1

SNPs的意義1改變藥物水平2改變宿主對疾病的易感性3已報道的MDR1SNPs的效應不盡一致，某些情形存在矛盾。118MDR1SNPs的意義MDR1

基因表達

P-gp過表達MDR1TT基因型MDR1CC基因型

P-gp的正常表達藥物在全身吸收

發(fā)揮正常效應導致細胞內(nèi)藥物濃度降低

藥物效應降低MDR1多態(tài)性對環(huán)孢素處置的影響19例腎移植患者MDR1C3435T基因型可預測環(huán)孢素的全身處置情況。有3435T等位基因的患者環(huán)孢素清除率高。環(huán)孢素口服清除率個體差異的43%可用MDR1

C3435T基因型解釋。例7MDR突變純合子(3435T)患者腸道P-gp表達下降,在單次服地高辛后，其血中濃度升高了4倍。如果地高辛與P-gp抑制劑合用（如化療藥，維拉帕米和特非那定），要調(diào)整地高辛的劑量以避免不良反應。

藥物受體基因多態(tài)性及

對藥物效應的影響藥物靶標的基因變異，會改變藥物與靶蛋白間的相互作用，改變藥物的效應。藥物的作用靶點包括受體、受體的信號轉(zhuǎn)導系統(tǒng)、酶、離子通道等。如：β2-腎上腺素能受體（

2-AR）、5-HT受體基因、ACE。藥物靶標藥物靶標沙丁胺醇

2-AR精氨酸純合子甘氨酸純合子支氣管擴張作用強5倍藥動學無差異！變異124

表達Gly389與Arg389型受體的CHW中進行競爭性結合實驗：這一遺傳多態(tài)性改變受體與G蛋白的偶聯(lián)：Arg389型受體的腺苷酸環(huán)化酶活性顯著↑臨床研究：口服不同劑量美托洛爾，Gly389純合子與Arg389純合子健康受試者的心血管反應存在顯著性差異（靜息HR、運動HR及SBP↓）

1-AR125二、血管緊張素Ⅱ1型受體（AT1）

AT1在肝、肺、腎中表達，編碼AT1的基因位于3q21-25AT1基因存在5個單核苷酸多態(tài)性

AT1基因A1166C突變與高血壓發(fā)病顯著相關特非那定為第二代非鎮(zhèn)靜性抗組胺藥物，1972年研制，1983年申報，經(jīng)過26個月的審評，F(xiàn)DA于是1985年批準問世，迅速成為最受臨床歡迎的抗過敏反應藥。1986~1996年,WHO國際藥物監(jiān)測合作中心共收到17個國家976例抗組胺藥的不良反應報告，幾乎全部為第二代抗組胺藥物所致。其中發(fā)生心臟毒性反應最多的就是特非那定，因發(fā)生嚴重心律失常而致死者達98例。其次是阿司咪唑（息斯敏）為25例，氯雷他定（克敏能）１３例，西替利嗪２例。發(fā)生的機制就是代謝性相互作用。特非那定為前體藥物，主要由CYP3A4代謝為特非那定酸又稱非索非那定（fexofenadine），此活性代謝物既發(fā)揮抗組胺作用，且心臟毒性比原型藥物顯著為低。當并用抑制CYP3A4藥物（如大環(huán)內(nèi)酯類抗生素，唑類抗真菌藥物，H2受體阻滯劑，皮質(zhì)激素以及口服避孕藥等）時，Q-Tc延長，最終發(fā)生TdP（尖端扭轉(zhuǎn)型）室性心動過速而致死。為此，F(xiàn)DA于1998年2月將其