基因多态性与肾移植患者他克莫司个体化治疗研究进展

陈锦珊，张燕青(解放军第175医院，厦门大学附属东南医院药剂科，福建漳州363000)

基因多态性与肾移植患者他克莫司个体化治疗研究进展

陈锦珊*，张燕青(解放军第175医院，厦门大学附属东南医院药剂科，福建漳州363000)

目的:他克莫司(tacrolimus，FK506)是防治肾移植术后排斥反应的常用药，其狭窄的治疗窗和药动学及药效学方面显著的个体差异一直困扰着临床。现有研究表明，CYP3A4、CYP3A5、MDR1单倍型以及IL-10、PXR基因多态性可能对FK506的药动学和药效学产生不同影响，进一步深入研究基因多态性对临床实施肾移植患者个体化治疗具有十分重要的意义。方法:对国内外近期文献进行分析。结果与结论:进一步系统查明CYP3A4、CYP3A5、MDR1单倍型以及IL-10、PXR基因多态性对指导肾移植患者FK506个体化用药具有十分重要的意义。

基因多态性;肾移植;他克莫司;个体化治疗

他克莫司(tacrolimus，FK506)，属钙调磷酸酶抑制剂，为与环孢素一样的防治肾移植术后排斥反应的常用药。由于其狭窄的治疗窗和药动学/药效学个体差异，给临床应用带来了较大的困难，临床常需通过血药浓度监测及时调整用药剂量。目前，FK506药动学差异的具体机制仍尚未完全明确［1］，研究发现遗传因素对其药动学和药效学具有重要影响。笔者查阅近年来国内外相关文献报道，对可能影响肾移植术后FK506个体化治疗的遗传因素加以分析，以期为系统深入研究提供参考。

1 CYP3A基因

临床常用药物中约60%以上由CYP3A代谢，FK506主要经肝酶CYP3A亚家族代谢，其中包括CYP3A4、CYP3A5等。研究表明，编码CYP3A4、CYP3A5酶的基因是高度变异的多态基因，不同的基因变异携带者对FK506的代谢过程和疗效具有重要影响［2］。

1.1 CYP3A4基因多态性

CYP3A4是人类肝脏和小肠主要的肝酶CYP，参与约150多种药物的代谢。Zhu等［3］报道中国汉族人中CYP3A的活性呈单态分布，CYP3A基因在人类肝脏的表达具有14倍个体差异(请核实是否是14倍个体差异?)，这些差异主要由单核苷酸多态性(SNP)造成，可导致个体间药物处置和药物反应差异，特别是治疗指数窄的FK506。CYP3A4基因位于7号染色体，全长约27 kb，包括13个外显子和12个内含子的编码区域。目前为止，已确定40个CYP3A4基因的SNP与FK506代谢有关，且研究最多的是CYP3A4*1B(392A＞G)。CYP3A4*1B可影响酶的活性，但CYP3A4*1B的分布频率具有显著种族差异，非洲黑人突变频率高达46%～66%，高加索人为4%，而亚洲人为0%。但CYP3A4*1B对FK506血药浓度的影响研究结果不甚一致，Roy等［4］研究表明CYP3A4基因多态性对FK506药动学没有显著影响，但Hesselink等［5］的研究却发现CYP3A4*1B/*1B型患者与野生型和CYP3A4*1/*1B型患者相比，服用更低的剂量可达到相同的谷浓度。产生这种现象的原因可能是CYP3A4*1B突变体与CYP3A5的SNP之间存在连锁［6］。虽然CYP3A4*1B在中国人群中的分布频率极低，国内关于CYP3A4*1B与FK506药动学个体差异的研究甚少，但由于CYP3A4*1B对FK506血药浓度有较大的影响，发现CYP3A4*1B携带者对其进行用药指导更具有意义。

CYP3A4*18B是目前所有CYP3A4的SNP中频率最高的基因多态性位点［7］，其点突变可能与CYP3A4活性增高有关。Shi等［8］发现CYP3A4*18B和CYP3A5*3基因型可以解释28.4%的中国汉族人群个体间FK506的清除率差异，提示携带CYP3A4*18B患者可能需服用高剂量的FK506达到目标血药浓度。侯明明等［9］研究发现，肾移植患者CYP3A4*18B与FK506的浓度/剂量比(C/D)、急性排斥反应及不良反应密切相关，*18B/*18B型患者C/D值明显低于其他基因型，*18B/*18B型急性排斥反应发生率高于*1/*1型，而肝功能异常、高血糖、药物肾毒性等不良反应发生率显著低于其他基因型，这可能与CYP3A4*18B/*18B患者CYP3A4活性增高、体内FK506血药浓度降低有关。

1.2 CYP3A5基因多态性

CYP3A5基因是一个高度变异的基因，其突变位点很多，CYP3A5*3(6989A＞G)是最常见的突变，可导致CYP3A5 mRNA发生可变性剪切，从而影响蛋白质表达。CYP3A5*1/*1和CYP3A5*1/*3个体的mRNA水平较高，进而表达CYP3A5，而CYP3A5*3/*3个体不表达CYP3A5。研究发现，CYP3A5*3在不同种族间发生频率具有显著性差异，中国人的发生频率高达71%～76%［7］。多项研究表明，CYP3A5*3基因型对FK506药动学产生影响。

Glowacki等［10］认为CYP3A5*3可部分解释FK506药动学的个体间差异，而供受体CYP3A5*3与肾移植患者2年生存率无显著相关。Macphee等［11］发现携带CYP3A5*1*1的英国患者，其全血FK506浓度较其他基因型低1.4倍，在进一步的研究中亦发现CYP3A5*3/*3基因型患者的浓度显著高于含有一个CYP3A5*1基因的南亚裔和白人患者，而且其较快达到目标血药浓度。新近研究发现，CYP3A4*1/*1-CYP3A5*3/*3个体FK506的清除率仅是其他基因型的48.5%，提示此类个体可能服用低剂量FK506可达到目标血药浓度［8］。国内相关研究也表明，FK506血药浓度的个体化差异与患者CYP3A5*3基因型密切相关［12］，CYP3A5基因为*1/*1型和*1/*3型患者FK506的C/D明显低于*3/*3型患者［13］;CYP3A5基因为*1/*3和*3/*3型患者术后肝功能异常、高血糖和药物肾毒性等不良反应的发生率显著高于*1/*1型［14］。国内一项研究发现CYP3A5基因多态性结合临床指标可解释40.5%维持剂量的个体差异［15］。

1.3 CYP3AP1基因多态性

CYP3AP1是CYP3A5基因的假基因，位于CYP3A5与CYP3A7之间，其突变主要发生在启动子区——44位A/G。研究发现，携带CYP3AP1不同基因型个体的CYP3A活性存在显著差异，GG型的CYP3A活性最高，AG杂合型的CYP3A活性高于野生型［16］。有研究发现，CYP3AP1基因多态性与FK506药动学个体间差异有密切联系。携带CYP3A5*3和CYP3AP1*3等位基因患者FK506的C/D值显著高于野生型［17］，这与MacpheeIA等［9］的研究结果相一致。这种现象产生的原因可能是CYP3AP1*1等位基因与CYP3A5*1等位基因存在强连锁［6，17］，增加了CYP3A的表达和活性，所以CYP3AP1基因多态性不能单独用于分析FK506药动学个体间差异。

2 多药耐药基因1(multi drug resistance 1，MDR1)

药物转运体P-糖蛋白(P-glycoprotein，P-gp)是MDR1编码的产物。P-gp和外源性物质(如药物)结合后，通过水解ATP提供能量，将药物由细胞膜内转运至细胞膜外，从而导致机体对该药产生耐药。MDR1基因位于7号染色体长臂，全长约209 kb，包括1个核心启动子和29个外显子。MDR1基因多态性会影响P-gP的活性和功能，导致了个体间P-gp表达的不同，从而造成耐药性在个体间的较大差异。目前已发现MDR1的SNP有48个，其中外显子21、26和12的G2677T/A、C3435T和C1236T的SNP具有重要的功能意义，且研究已证实它们间紧密连锁，连锁程度在不同种族间存在很大差异。上述3个SNP在中国人中发生频率分别为12.5%、53.1 %和50%［18］。FK506是P-gp的底物，P-gp参与FK506的转运。Provenzani等［19］发现在高加索肾移植人群中，携带2677T/A基因的患者需要服用更高剂量的FK506以达到目标血药浓度。在意大利肾移植人群中，MDR1 C1236T、G2677T/A、C3435T和FK506药动学参数无显著相关［20］。国内研究发现，MDR1 C3435T多态性与FK506的日剂量具有显著的相关性，CC型患者FK506的C/D比CT/TT型患者低［21］。Wu等［22］亦发现MDR1 3435CC基因型患者FK506的血药浓度较其他基因型低，而G2677T/A和C1236T基因多态性与FK506的药动学无关。但也有研究发现MDR1 C3435T基因多态性与FK506的C/D、急性排斥反应、不良反应无相关性［10，23，24］。各项研究出现不同的结论，可能是MDR1基因多态性对FK506药动学的影响是由MDR1多个位点SNP连锁协同作用的结果。Wang等［25］进行MDR1基因多态性与肺移植患者FK506剂量相关性研究时，发现MDR1每个位点SNP与FK506的C/D均无显著相关，但不同MDR1单倍体型与FK506的C/D具有明显的相关性，CGC-CGC型患者与CGC-TTT型和TTT-TTT型患者相比，在术后第1个月和第1年，FK506的C/D明显降低，而TTT-TTT型患者，在术后第1、3、6、9、12个月FK506的C/D比CGC-CGC型患者高。由于MDR1 G2677T/A、C3435T和C1236T连锁程度在中国人群较高，单倍型分析可能更好解释FK506药动学和药效学的差异。

3 IL-10基因

急性排斥反应是肾移植术后最常见的排斥反应，其机制主要是细胞免疫应答。Th2细胞因子IL-10抑制细胞免疫应答，和移植后的异体移植耐受有关。有研究表明，IL-10在不同个体间分泌程度差异大与遗传因素密切相关［26］。研究发现，IL-10基因启动子-1082位的多态性可改变特异性转录因子识别位点，进而影响转录活性和细胞因子产生。IL-10 A1082G基因多态性与激淋巴细胞产生IL-10的能力密切相关(AA＜AG＜GG)。研究发现，IL-10 1082GG/GA基因型且肝脏携带CYP3A5*1的患者可能需要更高剂量的FK506才能达到免疫抑制作用，而IL-10 1082AA基因型且移植肝携带CYP3A5*3/*3的患者服用相同剂量的FK506发生免疫抑制剂毒性反应的风险较高［27］。但Loucaidou等［28］发现IL-10基因多态性和肾移植患者急性排斥反应无相关性。在器官移植急性排斥反应中，IL-10 1082A基因型可能是一个危险因素。

4 孕烷X受体(PXR)基因

PXR主要表达于肝脏，少数表达于结肠和小肠，参与物质的吸收代谢等过程的调控。PXR是一种脂溶性配体依赖转录因子，为核受体家族成员之一。内源性、外源性物质和多种药物可激活PXR，调控靶基因的转录。其调控的靶基因主要包括药物Ⅰ相代谢酶如多种肝酶CYP及醛、醇脱氢酶等，药物Ⅱ相代谢酶如UGT、GST以及药物Ⅲ相代谢酶(转运体)如MDR1、MRP2、MRP3等。PXR基因多态性可引起相应的靶基因表达的改变(如CYP3A4、3A5)，从而影响相应配体(如FK506)的代谢、转运和药物相互作用。研究发现，PXR C25385T可显著影响FK506的表观清除率［29］，而PXR A7635G基因多态性可影响FK506的清除率［30］。可见，PXR基因多态性可能在FK506的代谢中发挥重要作用，但目前国内外尚未见PXR基因多态性对肾移植术后FK506疗效和不良反应影响的相关报道。

综上所述，FK506代谢动力学差异的具体机制尚未完全明确，但已经发现FK506的药动学和药效学遗传程度非常高，该药治疗对相关基因具有功能影响的变异非常敏感，这些多态性涉及参与了FK506代谢、转运以及上游调控基因等，其疗效和不良反应可受多种基因多态性共同影响。目前，众多关于FK506遗传药理学研究成果主要来自国外民族，而国内研究多集中于单个基因多态性的影响。由于基因变异的种族差异，且可能影响疗效的基因多态性在我国发生频率较高，因此进一步系统查明CYP3A4、CYP3A5、MDR1单倍型以及IL-10、PXR基因多态对指导肾移植患者FK506个体化用药具有十分重要的意义。

［1］Utecht KN，Hiles JJ，KolesarJ.Effects ofgenetic polymorphisms on the pharmacokinetics of calcineurin inhibitors［J］.Am J Health Syst Pharm，2006，63(23):2340-2348.

［2］Hoffmeyer S，Burk O，von Richter O，et al.Functional polymorphisms of the human multidrug-resistance gene:multiple sequence variations and correlation of one allele with P-glycoprotein expression and activity in vivo［J］．Proc Natl Acad Sci USA，2000，97(7):3473-3478.

［3］Zhu B，Liu ZQ，Chen GL，et al.The distribution and gender difference of CYP3A activity in Chinese subjects［J］.Br J Clin Pharmacol，2003，55(3):264-269.

［4］Roy JN，Barama A，Poirier C，et al.CYP3A4，CYP3A5，and MDR-1 genetic influences on tacrolimus pharmacokinetics in renal transplant recipients［J］．Pharmacogenet Genomics，2006，16(9):659-665.

［5］Hesselink DA，van Schaik RH，van der Heiden IP，et al.Genetic polymorphisms of the CYP3A4，CYP3A5，and MDR-1 genes and pharmacokinetics of the calcineurin inhibitors cyclosporine and tacrolimus［J］.Clin Pharmacol Ther，2003，74(3):245-254.

［6］Kuehl P，Zhang J，Lin Y，et al.Sequence diversity in CYP3A promoters and characterization of the genetic basis of polymorphic CYP3A5 expression［J］.Nat Genet，2001，27(4):383-391.

［7］Fukushima-Uesaka H，Saito Y，Watanabe H，et al.Haplotypes of CYP3A4 and their close linkage with CYP3A5 haplotypes in a Japanese population［J］.Hum Mutat，2004，23(1):100-100.

［8］Shi XJ，Geng F，Jiao Z，et al.Association of ABCB1，CYP3A4*18B and CYP3A5*3 genotypes with the pharmacokinetics of tacrolimus in healthy Chinese subjects:a population pharmacokinetic analysis［J］.J Clin Pharm Ther，2011，36(5):614-624.

［9］侯明明，侯颖，宋洪涛，等．肾移植患者CYP3A4基因多态性对他克莫司疗效和不良反应的影响［J］.中国药房，2010，21(26):2427-2429.

［10］Glowacki F，Lionet A，Buob D，et al.CYP3A5 and ABCB1 polymorphisms in donor and recipient:impact on Tacrolimus dose requirements and clinical outcome after renal transplantation［J］.Nephrol Dial Transplant，2011，26(9):3046-3050.

［11］Macphee IA，Fredericks S，Tai T，et al.Tacrolimus pharmacogenetics:polymorphisms associated with expression of cytochrome p4503A5 and P-glycoprotein correlate with dose requirement［J］.Transplantation，2002，74(11):1486-1489.

［12］王明丽，吴萍，罗光华，等．CYP3A基因多态性与他克莫司血药浓度的相关性研究［J］.中国药房，2010，21(46):4343-4346.

［13］吕慧怡，范青，马辉，等．CYP3A5基因多态性分析指导肾移植术后他克莫司的个体化用药［J］.中国医院药学杂志，2010，30(4):280-283.

［14］侯明明，宋洪涛，王庆华，等．肾移植患者CYP3A5*3基因多态性对他克莫司血药浓度/剂量比和疗效的影响［J］．中国医院药学杂志，2010，30(4):313-316．

［15］Li L，Li CJ，Zheng L，et al．Tacrolimus dosing in Chinese renal transplant recipients:a population-based pharmacogenetics study［J］．Eur J Clin Pharmacol，2011，67(8):787-795．

［16］Zhu B，Chen GL，Chen XP，et al．Genotype of CYP3AP1 associated with CYP3A activity in Chinese Han population［J］．Acta Pharmacol Sin，2002，23(6):567-572．

［17］Jun KR，Lee W，Jang MS，et al．Tacrolimus concentrations in relation to CYP3A and ABCB1 polymorphisms among solid organ transplant recipients in Korea［J］．Transplantation，2009，87(8):1225-1231．

［18］胡永芳，周宏灏．CYP3A4，CYP3A5和MDR1基因多态性对环孢素处置的影响［J］．中国药理学通报，2005，21(3):257-261．

［19］Provenzani A，Notarbartolo M，Labbozzetta M，et al．Influence of CYP3A5 and ABCB1 gene polymorphisms and other factors on tacrolimus dosing in Caucasian liver and kidney transplant patients［J］．Int J Mol Med，2011，28(6):1093-1102．

［20］Turolo S，Tirelli AS，Ferraresso M，et al．Frequencies and roles of CYP3A5，CYP3A4 and ABCB1 single nucleotide polymorphisms in Italian teenagers after kidney transplantation［J］．Pharmacol Rep．2010，62(6):1159-1169．

［21］Li D，Gui R，Li J，et al．Tacrolimus dosing in Chinese renal transplant patients is related to MDR1 gene C3435T polymorphisms［J］．Transplant Proc，2006，38(9):2850-2852．

［22］Wu P，Ni X，Wang M，et al．Polymorphisms in CYP3A5*3 and MDR1，and haplotype modulate response to plasma levels of tacrolimus in Chinese renal transplant patients［J］．Ann Transplant，2011，16(1):54-60.

［23］Rong G，Jing L，Deng-Qing L，et al．Influence of CYP3A5 and MDR1(ABCB1)polymorphisms on the pharmacokinetics of tacrolimus in Chinese renal transplant recipients［J］．Transplant Proc，2010，42(9):3455-3458．

［24］侯明明，宋洪涛，王庆华，等．肾移植患者MDR1 C3435T基因多态性对他克莫司血药浓度/剂量比及疗效的影响［J］．药学实践杂志，2010，28(1):29-31．

［25］Wang J，Zeevi A，McCurry K，et al．Impact of ABCB1(MDR1)haplotypes on tacrolimus dosing in adult lung transplant patients who are CYP3A5*3/*3 non-expressors［J］．Transpl Immunol，2006，15(3):235-240.

［26］Mangia A，Santoro R，Piattelli M，et al．IL-10 haplotypes as possible predictors of spontaneous clearance of HCV infection［J］．Cytokine，2004，25(3):103-109．

［27］Li D，Zhu JY，Gao J，et al．Polymorphisms of tumor necrosis factor-alpha，interleukin-10，cytochrome P450 3A5 and ABCB1 in Chinese liver transplant patients treated with immunosuppressant tacrolimus［J］．Clin Chim Acta，2007，383(1-2):133-139．

［28］Loucaidou M，Stitchbury J，Lee J，et al．Cytokine polymorphisms do not influence acute rejection in renal transplantation under tacrolimus-based immunosuppression［J］．Transplant Proc，2005，37(4):1760-1761．

［29］Benkali K，Prémaud A，Picard N，et al．Tacrolimus population pharmacokinetic-pharmacogenetic analysis and Bayesian estimation in renal transplant recipients［J］．Clin Pharmacokinet，2009，48(12):805-816．

［30］Press RR，Ploeger BA，den Hartigh J，et al．Explaining variability in tacrolimus pharmacokinetics to optimize early exposure in adult kidney transplant recipients［J］．Ther Drug Monit，2009，31(2):187-197．

Research Progress on Genetic Polymorphisms and Individualized Therapy of Tacrolimus in Renal Transplant Recipients

CHEN Jin-shan*，ZHANG Yan-qing(Dept.of Pharmacy，The 175th Hospital of PLA/The Affiliated Dongnan Hospital of Xiamen University，Fujian Zhangzhou 363000，China)

OBJECTIVE:Tacrolimus(FK506)is the commonly used drug against rejection reaction following renal transplantation，but its narrow therapeutic window and individual differences in pharmacokinetics and pharmacodynamics has been a problem in clinical practice.Research have indicated that the haplotype of CYP3A4，CYP3A5，multi-drug resistance gene 1(MDR1)，and the polymorphisms of interleukin-10(IL-10)and pregnane X receptor(PXR)might have different influence on the pharmacokinetics and pharmacodynamics of FK506.Further study on the association of gene polymorphisms with individualized tacrolimus therapy of renal transplant recipients is of great significance in the clinical setting.METHODS:The pertinent medical literature in recent years both at home and abroad was reviewed.RESULTS＆CONCLUSION:Further systematic review of literature revealed the great significance of the haplotype of cytochrome CYP3A4，CYP3A5 and multi-drug resistance gene 1(MDR1)and the polymorphisms of interleukin-10(IL-10)and pregnane X receptor(PXR)as guidance for the individualized therapy of FK506 in renal transplant recipients.

Polymorphisms;Renal transplantation;Tacrolimus;Individual treatment

*主管药师。研究方向:医院药学。E-mail:cjs1223@sohu.com

2012-07-10)

*药师。研究方向:药物利用度分析。E-mail:peikan@126．com