细胞色素P450酶基因多态性及其介导的药物性肝损伤研究进展

马葵芬，谢先吉，刘 莹，贾红宇

（1.浙江大学医学院附属第一医院，浙江 杭州 310003；2.杭州市第三人民医院，浙江 杭州 310003）

药物性肝损伤是指在药物使用过程中，因药物本身和（或）其代谢产物，或由于特殊体质对药物的超敏性或因耐受性降低所导致的肝损伤。药物性肝损伤发病率占暴发性肝功能衰竭患者的15%～30%，占非病毒性慢性肝炎的20%～50%［1］。目前发现的可能导致肝损伤的药物中，以抗结核药物和中草药居多，其他可导致肝损伤的药物有抗生素、抗肿瘤药物和抗甲状腺药物等［2］。最近调查发现我国20.97%的药物性肝损伤为中药所致，主要有何首乌、菊三七、黄药子、雷公藤和土三七等［3］。随着药品种类的不断增加，药物性肝损伤发生率呈逐年增加趋势，针对药物性肝损伤的发病机制、预测、预防和诊断的研究亟待加强。

要了解药物致肝损伤的机制，首先需了解药物在肝中的代谢特点。药物主要经过肝聚集、转化、代谢，在肝内的浓度比血液及其他器官高。药物在肝内主要依靠药物代谢酶代谢，其中细胞色素P450（cytochro me P450，CYP）家族成员是生物体内主要的Ⅰ相药物代谢酶。目前研究发现，人类至少有57个CYP基因和47个CYP假基因，其中主要有10个基因蛋白酶的产物参与药物代谢，在这10个基因编码的药物代谢酶中，约34%的药物经CYP3 A4代谢，19%经CYP2D6代谢，16%经CYP2C9代谢，8%经CYP1A2代谢，其他少量药物由CYP2C19等代谢［4］。

CYP具有遗传多态性［5］，因此不同个体对药物的耐受性及敏感性也有很大差异，不同种族人群则表现出对药物代谢的不同表现类型，通常分为快代谢型和慢代谢型。CYP对药物及环境化合物的代谢往往具有双向性，即主要代谢途径对药物／环境化合物原型灭活或脱毒，而次要代谢途径则可能对原型化合物进行致毒、致癌活化等。由于遗传多态性的存在，部分个体在代谢过程中会积蓄更多的有毒或致癌的物质，进一步造成肝损伤，或原本不具抗原性的药物，在肝内转化后形成具有抗原性的代谢产物，引起免疫性肝损伤。

关于药物代谢酶基因多态性诱导的药物性肝损伤发生机制，研究较为系统且明确的是Ⅱ相代谢酶尿苷二磷酸葡萄糖醛酸结合酶的基因多态性与抗结核药致肝损伤的相关性。而关于CYP基因多态性与药物性肝损伤发生的相关性研究则较为散在，国内尚缺乏系统归纳分析两者相关性的论著。随着科学研究的进展，一旦明确某药引起的药物性肝损与其代谢酶的基因多态性相关，那么临床用药时，可通过测定患者主要药酶CYP的基因型，初步判断用药个体的表型，从而科学指导确定个体的用药量或确定合适的联合用药方案，以减少药物性肝损伤的发生率。因此，本文综述了常见CYP酶的基因多态性及其介导的药物性肝损伤，为研究药物性肝损伤不良反应机制提供思路与方向，同时为个体化给药提供理论依据。

1 CYP3A4及其介导药物性肝损伤

人体内的CYP3 A亚家族有4种亚型，分别为CYP3 A3，CYP3 A4，CYP3 A5及CYP3 A7。CYP3 A4与药物代谢最为密切，据统计大约38个类别共150多种药物是CYP3 A4的底物，包括对乙酰氨基酚、曲格列酮、环孢素、利多卡因和奎尼丁等大部分药物的代谢［6］。

目前，至少已鉴定出21种CYP3 A4的突变体（从CYP3 A4＊1B到CYP3 A4＊22）。CYP3 A4的多态性有种族差异，在白种人群中的CYP3 A4基因突变率普遍比亚洲人群中高［7］。中国人中最主要的突变体是CYP3 A4＊4，突变频率约为3.43%［8］。CYP3 A4＊4是第4外显子13871位点发生A＞G的碱基改变，导致第118位异亮氨酸变为缬氨酸。该突变使CYP3A4酶活性降低，造成其基因携带型个体慢代谢的发生［9］。此外，CYP3A4＊20突变体由于在1461与1462位碱基中插入了其他碱基，导致了酶活性的彻底丧失［10］。

由于CYP3 A4等位基因突变率较低，且其酶活性改变有限，因此，CYP3 A4多态性虽有一定的临床意义，但并非是导致药物临床差异的主要原因［11］。如经CYP3 A4代谢的红霉素去甲基化或硝苯地平的药代动力学在CYP3A4不同基因型的人群中并无显著变化［11］。但另有研究显示，CYP3 A4的多态性可引起体内物质的代谢差异从而产生临床差异，如非洲人群中CYP3A4＊1B高频率突变使得对睾酮的代谢异常而产生更高的前列腺癌风险［12］。至于CYP3 A4基因多态性是否导致药物性肝损伤，虽然目前尚无直接证据，但有研究提示，某些药物产生的肝损伤可能与其相关［13－14］。如作为2型糖尿病的治疗药物曲格列酮，在体内主要经CYP2C8，CYP3 A4和CYP2C19代谢，临床已有多例因服用曲格列酮后导致严重肝损害的病例报道，其原因可能与CYP代谢酶存在多态性而引起血药浓度的异常升高有关。

2 CYP2D6及其介导的药物性肝损伤

CYP2 D亚家族是第一个发现存在药物氧化代谢遗传多态性的CYP酶，包括CYP2 D6，CYP2 D7P和CYP2 D8P 3个亚型，其中CYP2 D7P和CYP2 D8 P是假基因，仅CYP2 D6可以在肝和其他组织（如肠、肾和人脑）中表达。CYP2 D6是迄今发现最具有遗传多态性特征的代谢酶［15］，该基因位于第22号染色体，由497个氨基酸组成，可以催化代谢抗抑郁药、抗精神病药、阿片类药物、β受体阻断剂、抗心律失常药等类药物，如右美沙芬、可待因、普萘洛尔和美托洛尔等。

CYP2D6的遗传多态性导致其酶活性不同从而使人群表现出不同的代谢类型，如中国、日本和朝鲜等东方人表现为快代谢型，而白种人群中则表现为慢代谢型。慢代谢型的白种人其基因型绝大多数为CYP2D6＊4。CYP2D6＊4是由于1846 G＞A等的碱基改变导致剪切缺陷及酶活性丧失［16］。

哌克昔林是抗心绞痛药物，其剂量依赖性表明药物累积可能引起脂肪性肝炎，而CYP2D6＊4的缺陷可使哌克昔林堆积在肝细胞中引起肝毒性和酒精肝［17］。Seybold等［18］报道了一例28岁妇女因服用低剂量的番泻叶而导致肝炎，进一步研究发现是由于CYP2D6突变引起致肝毒性物质的蓄积所致。此外，CYP2D6多态性也可致苯丙胺衍生物、哌嗪类和抗抑郁类等药物代谢差异而产生肝毒性［19］。研究发现，曲唑酮的肝毒性是由经CYP3 A3＊4代谢产生的有毒代谢物间氯苯哌嗪蓄积所致。由于间氯苯哌嗪须经CYP2D6进一步代谢清除，因CYP2D6存在基因多态性，使慢代谢型患者中间氯苯哌嗪蓄积，从而导致了曲唑酮的肝毒性［20］。在表现为CYP2D6快代谢型的中国人群中，则相对不易引起代谢物的蓄积，使此类不良反应相比慢代谢型的白种人群减少。

3 CYP2C9及其介导的药物性肝损伤

CYP2C亚家族是哺乳动物肝细胞微粒体CYP中最大的亚家族，其成员主要包括CYP2C19，CYP2C9和CYP2C8等。CYP2C9是CYP2C亚家族中最主要的成员，占肝微粒体CYP总量的20%，约16%的临床常用药物经CYP2C9催化代谢，如甲苯磺丁脲、苯妥英、华法林、托拉塞米、阿米替林、氟西汀、磺胺甲噁唑、睾酮和洛沙坦等。其中甲苯磺丁脲是目前最常用的CYP2C9探针药物之一，用于检测人体内CYP2C9酶活性。

CYP2C9亦具有遗传多态性，大量研究表明，CYP2C9基因突变主要发生在CYP2C9＊1，CYP2C9＊2，CYP2C9＊3。CYP2C9＊3突变体是突变率最高的一种，由于c DNA 7号外显子的1075位A＞C，导致多肽链第359位氨基酸异亮氨酸变为亮氨酸［16］。CYP2C9＊3及CYP2C9＊13位点同时突变，可使得CYP2C9对药物的代谢速度降低几十倍，大大改变药物在体内的清除率［21］，从而引起药物积蓄。

有研究［22－23］指出，一些药物介导的易感人群的药物性肝损伤与其代谢酶CYP2C9的基因表型有关，如来氟米特介导的严重肝毒性与CYP2C9＊3／CYP2C9＊3基因型相关。然而，Aithal等［24］研究了CYP2C9＊2，CYP2C9＊3基因型与双氯芬酸致肝损伤的相关性，结果显示在24位肝损病人中，CYP2C9＊2，CYP2C9＊3基因型的概率与在100位正常人群中此基因型的概率无显著性差异。

4 CYP1A2及其介导的药物性肝损伤

CYP1A2基因位于第15号染色体上，全长约7.8 kb，包括7个外显子和6个内含子。其主要存在于肝中，在肠道、脑和肺等组织中也有少量分布。CYP1 A2在药物代谢、前致癌物激活过程中起重要的作用，现已发现众多药物由CYP1A2催化代谢，包括抗抑郁药、抗精神病药、甲基黄嘌呤等类药物，如非那西丁、咖啡因、丙咪嗪、氯氮平、他克林、普萘洛尔和美西律等。

由于CYP1 A2存在基因多态性，其基因表达和酶活性均存在较大个体差异，个体间差异通常为5～15倍，最高可达60倍［25］。目前，CYP1 A2至少已经发现了14个单核苷酸多态性，其中具有功能意义的最主要的单核苷酸多态性为CYP1 A2＊1C和CYP1 A2＊1F，该位点的突变分别使得CYP1A2酶活性降低或升高［26］。

近来有研究［27］表明，在风湿性关节炎患者中，CYP1A2＊1F（－163C＞A）等位基因与来氟米特介导的肝等脏器毒性有关。基因型为CYP1 A2＊1F－163C／C的患者比基因型为C／A或A／A的患者发生来氟米特介导的毒性的风险高9.7倍。此外，过量服用何首乌等中药易导致药物性肝损伤，而何首乌中的大黄素主要是由CYP1 A2代谢［28］，何首乌致急性药物性损伤是否与CYP1 A2的基因多态性相关，笔者课题组正在研究中。

5 CYP2C19及其介导的药物性肝损伤

CYP2C19由490个氨基酸组成，目前研究发现，CYP2C19参与了约10%的常用药物代谢如地西泮、普萘洛尔、奥美拉唑、华法林和伏立康唑等［29］。de Morais等［30］发现，CYP2C19慢代谢型者主要为CYP2C19＊2突变，即CYP2C19 c DNA外显子5中第681位发生碱基突变（G＞A），从而产生了一个异常的拼接位点，使外显子5端前40 bp的碱基发生缺失，使蛋白的合成过早终止，从而生成了一个被切断的缺乏血红素结合位点的无功能酶蛋白。

研究发现，慢代谢者（CYP2C19＊2及CYP2C19＊3）使用苯巴比妥和非巴氨脂、苯巴氨脂的混合物时容易引起药物性肝损伤［31］。此外，在慢代谢型患者中，伏立康唑可能会因为蓄积而产生浓度依赖性损伤，如药物性肝损伤等。伏立康唑体内药代动力学的个体间差异主要由CYP2C19的多态性引起，慢代谢型体内的曲线下面积比快代谢型高2～6倍。Walsh等［32］研究了28例小儿患者静脉给予伏立康唑发现，快代谢型和慢代谢型的杂合子组对伏立康唑的清除率比快代谢型纯合子组低46%，提示慢代谢型患者可能会因为蓄积而产生损伤。然而，另一项研究分析了CYP2C19多态性与血清伏立康唑中浓度的关系，却未发现两者相关［33］。

6 展望

综合以上药物性肝损伤在CYP遗传因素方面的机制研究结果发现，部分药物导致的肝损伤发生机制与CYP基因多态性相关，也有部分研究显示其机制与CYP基因多态性无关或关系不确定。但是，更多药物性肝损伤未受重视，并缺少相关研究揭示其发生机制是否与某个特定CYP的多态性相关。由于药物引起的肝损伤可能是由于多种风险基因及其他错综复杂的综合因素所致，因此，开展其是否与某些特定CYP基因多态位点相关的研究比较困难，但深入研究意义较大。随着基因分型检测技术的发展，尤其是从实验室研究到临床检测应用的改变，CYP基因多态性研究势必为临床个体化用药及降低药物不良反应作出重要贡献。

［1］Wang X，Liu H，Bai J.The pathway of cytochro me P450 regulating dr ug metabolis m in liver［J］.Biotechnol Bull（生物技术通报），2009，（7）：39－41.

［2］Liu ZS，Yin GJ，Wang SF.Retrospective analysis of drug－induced liver injur y［J］.Mod Med J China（中国现代医药杂志），2011，13（12）：21－24.

［3］Li DS， Ai YZ. Causes and prevention measures of traditional Chinese materia medica－induced liver injur y［J］.China Pr ac Med（中国实用医药），2011，6（28）：251－253.

［4］Bozina N，Bradamante V，Lovri＇c M.Genetic poly morphis m of metabolic enzy mes P450（CYP）as a susceptibility factor f or dr ug response，toxicity，and cancer risk［J］.Ar h Hig Rada Toksikol，2009，60（2）：217－242.

［5］Fu L Q，Wu DZ.Cytochr o me P450 and genetic poly mor phis m［J］.Chin Phar macol Bull（中国药理学通报），2001，17（1）：21－25.

［6］Zhou SF.Dr ugs behave as substrates，inhibit ors and inducers of hu man cytochro me P450 3 A4［J］.Curr Dr ug Metab，2008，9（4）：310－322.

［7］Chowbay B，Cu maraswamy S，Cheung YB，Zhou Q，Lee EJ.Genetic poly mor phis ms in MDR1 and CYP3 A4 genes in Asians and the influence of MDR1 haplotypes on cyclosporin disposition in heart transplant recipients［J］.Phar macogenetics，2003，13（2）：89－95.

［8］Hsieh KP，Lin YY，Cheng CL，Lai ML，Lin MS，Siest JP，et al.Novel mutations of CYP3 A4 in Chinese［J］.Dr ug Metab Dispos，2001，29（3）：268－273.

［9］García－Martín E，Martínez C，Pizarro RM，García－Gamito FJ，Gullsten H，Raunio H，et al.CYP3 A4 variant alleles in white individuals wit h low CYP3 A4 enzy me activity［J］.Clin Phar macol Ther，2002，71（3）：196－204.

［10］Westlind－Johnsson A， Her mann R， Huennemeyer A， Hauns B，Lahu G，Nassr N，et al.Identification and characterization of CYP3 A4＊20，a novel rare CYP3 A4 allele wit hout f unctional activity［J］.Clin Phar macol Ther，2006，79（4）：339－349.

［11］Lamba JK，Lin YS， Thummel K，Daly A，Watkins PB，Strom S，et al.Common allelic variants of cytochrome P4503A4 and their prevalence in different populations［J］.Phar macogenetics，2002，12（2）：121－132.

［12］Zeigler－Johnson CM，Walker AH，Mancke B，Spangler E，Jalloh M，Mc Bride S，et al.Et hnic differences in t he frequency of pr ostate cancer susceptibility alleles at SRD5 A2 and CYP3 A4［J］.Hu m Hered，2002，54（1）：13－21.

［13］Graham DJ，Green L，Senior JR，Nourjah P.Tr oglitazone－induced liver f ail ure：a case study［J］.Am J Med，2003，114（4）：299－306.

［14］Ikeda T.Dr ug－induced idiosyncr atic hepatotoxicity：prevention strategy developed after t he troglitazone case［J］.Dr ug Metab Phar macokinet，2011，26（1）：60－70.

［15］Zhou SF，Liu JP，Chowbay B.Poly morphism of hu man cytochro me P450 enzy mes and its clinical i mpact［J］.Dr ug Metab Rev，2009，41（2）：289－295.

［16］Shi mada T，Tsu mura F，Yamazaki H，Guengerich FP，Inoue K.Characterization of（＋／－）－buf uralol hydr oxylation activities in liver microso mes of Japanese and Caucasian subjects genotyped for CYP2D6［J］.Phar macogenetics，2001，11（2）：143－156.

［17］Morgan MY，Reshef R，Shah RR，Oates NS，Smith RL，Sherlock S.Impaired oxidation of debrisoquine in patients wit h per hexiline liver injury［J］.Gut，1984，25（10）：1057－1064.

［18］Seybold U，Landauer N，Hillebrand S，Goebel FD.Senna－induced hepatitis in a poor metabolizer［J］.Ann Intern Med，2004，141（8）：650－651.

［19］Maurer HH，Kraemer T，Springer D，Staack RF.Chemistry，phar macology，toxicology，and hepatic metabolism of designer drugs of the amphetamine（ecstasy），piperazine，and pyrrolidinophenone types：a synopsis［J］.Ther Drug Monit，2004，26（2）：127－131.

［20］Caccia S.Metabolism of the newer antidepressants.An overview of the pharmacological and phar macokinetic implications［J］.Clin Phar macokinet，1998，34（4）：281－302.

［21］King BP， Khan TI，Aithal GP， Kamali F，Daly AK.Upstream and coding region CYP2C9 polymorphisms：correlation with warfarin dose and metabolism［J］.Phar macogenetics，2004，14（12）：813－822.

［22］Kirchheiner J，Brock möller J.Clinical consequences of cytochrome P450 2C9 poly mor phis ms［J］.Clin Phar macol Ther，2005，77（1）：1－16.

［23］Anelli MG，Scioscia C，Grattagliano I，Lapadula G.Old and new antir heu matic dr ugs and t he risk of hepatotoxicity［J］.Ther Dr ug Monit，2012，34（6）：622－628.

［24］Ait hal GP，Day CP，Leat hart JB，Daly AK.Relationship of poly morphis m in CYP2C9 to genetic susceptibility to diclofenac－induced hepatitis［J］.Phar macogenetics，2000，10（6）：511－518.

［25］Ras mussen BB，Brix TH，Kyvik KO，Brøsen K.The interindividual differences in t he 3－demt hylation of caffeine alias CYP1 A2 is deter mined by bot h genetic and environ mental factors［J］.Phar macogenetics，2002，12（6）：473－478.

［26］Cher nyak YI，Itskovich VB，Kolesnikov SI.Effects of CYP1 A2 gene poly mor phis ms on antipyrine CYP1 A2－dependent metabolis m［J］.Bull Exp Biol Med，2011，151（4）：445－448.

［27］Bohanec Grabar P， Roz man B， To msic M， Suput D，Logar D，Dolzan V.Genetic poly mor phis m of CYP1 A2 and t he toxicity of lefluno mide treat ment in r heu matoid arthritis patients［J］.Eur J Clin Phar macol，2008，64（9）：871－876.

［28］Mueller SO，Stopper H，Dekant W.Biotransfor mation of the anthraquinones emodin and chr ysophanol by cytochro me P450 enzy mes.Bioactivation to genotoxic metabolites［J］.Drug Metab Dispos，1998，26（6）：540－546.

［29］Gar diner SJ， Begg EJ. Phar macogenetics， dr ug－metabolizingenzy mes，and clinical practice［J］.Phar macol Rev，2006，58（3）：521－590.

［30］de Morais SM，Wilkinson GR，Blaisdell J，Nakamura K，Meyer UA，Goldstein JA.The major genetic defect responsible f or t he poly morphis m of S－mephenyt oin metabolis m in hu mans［J］.J Biol Chem，1994，269（22）：15419－15422.

［31］Larrey D，Pageaux GP.Genetic predisposition to drug－induced hepatotoxicity［J］.J Hepatol，1997，26（Suppl 2）：12－21.

［32］Walsh TJ，Karlsson MO，Driscoll T，Ar guedas AG，Adamson P，Saez－Llorens X，et al.Phar macokinetics and safety of intravenous voriconazole in children after single－or multiple－dose ad ministration［J］.Antimicr ob Agents Chemot her，2004，48（6）：2166－2172.

［33］Levin MD，den Hollander JG，van der Holt B，Rijnders BJ，van Vliet M，Sonneveld P，et al.Hepatotoxicity of oral and intravenous voriconazole in relation to cytochrome P450 poly morphis ms ［J］.J Anti microb Chemot her，2007，60（5）：1104－1107.