P-糖蛋白相关的药物不良反应研究进展

陆蕴红(综述)　戴佩芳　叶岩荣　沈　赟(审校)

(复旦大学附属中山医院药剂科　上海　200032)



P-糖蛋白相关的药物不良反应研究进展

陆蕴红(综述)戴佩芳叶岩荣沈赟△(审校)

(复旦大学附属中山医院药剂科上海200032)

P-糖蛋白 (P-glycoprotein,P-gp)是一种三磷酸腺苷 (adenosine triphosphate,ATP)依赖的外排型药物转运蛋白,对药物的体内过程起重要调控作用。由P-gp介导的药物相互作用及多药耐药蛋白1 (multidrug resistance protein 1,MDR1)基因单核苷酸多态性 (single nucleotide polymorphisms,SNPs)引起的个体化差异是P-gp底物在临床用药过程中产生不良反应的主要原因。本文对P-gp相关的不良反应研究进展进行综述,为提高相关药物的临床疗效及安全性提供依据。

P-糖蛋白;药物不良反应;基因多态性;药物相互作用

药物在人体内的吸收、分布及消除等过程受多方面因素影响,药物转运蛋白是影响上述过程的重要因素之一。目前已发现的药物转运蛋白按功能可分为以下几类:多药耐药蛋白 (multidrug resistance protein,MDR)、多药耐药相关蛋白 (multidrug resistance-associated protein,MRP)、有机阴离子转运蛋白 (organic anion transporter,OAT)、有机阴离子转运多肽 (organic anion transporting polypeptide,OATP)、有机阳离子转运蛋白 (organic cation transporter,OCT)及寡肽转运蛋白 (peptide transporter,PepT)[1]。其中,研究最为深入的是由多药耐药基因MDR1编码的P-gp,广泛分布于肠道、血-脑屏障、肝、胆管等组织器官,参与多数药物体内过程的调控,故P-gp介导的药物相互作用及MDR1基因多态性可能会影响许多药物的临床疗效和安全性。研究P-gp相关的不良反应及其发生机制对指导P-gp底物的临床合理用药意义重大,可为提高药物的疗效及安全性提供依据。

P-gp的结构与分布P-gp最初是由Juliano等[2]在耐药的中国仓鼠卵巢细胞膜表面发现的一种糖蛋白。人类MDR1基因位于第7号染色体长臂21区,含28个外显子,全长4.5 kb,编码1 280个氨基酸多肽,经糖基化后形成相对分子质量为170 000的P-gp。P-gp是ATP依赖型外向转运蛋白,属ATP结合盒 (ATP binding cassette,ABC)超家族,包含两个高保守的ATP结合域[3]。肿瘤细胞中的P-gp依赖ATP供能,通过跨膜主动转运迅速消除细胞中的药物,将药物泵到胞外。肿瘤疾病化疗失败与P-gp过表达密切相关,其ATP依赖的药物外排作用是肿瘤细胞产生多药耐药性的重要机制[4]。除肿瘤细胞外,P-gp还在正常组织中广泛分布,如肾上腺、胎盘、肝、肺、肠道等,对P-gp在正常组织细胞中的定位研究发现,肝细胞的胆管侧膜、肾近曲小管上皮细胞刷状缘、人类血-脑屏障、血-睾屏障毛细血管内皮细胞均有P-gp表达[5-6],提示P-gp可能对其底物的体内过程起重要调控作用。

P-gp的底物P-gp活性可经诱导或抑制,其底物、抑制剂及诱导剂在常用药物中普遍存在,可介导多种药物相互作用[3]。P-gp的底物范围相当广泛,大多数底物都是脂溶性小分子,可以自由扩散入细胞。常见底物有:镇痛药 (阿西马朵林、吗啡);抗生素 (红霉素、缬氨霉素、短杆菌肽、利福平、格雷沙星);抗肿瘤药 (长春碱类、紫杉醇类、蒽环类、鬼臼毒素类等);抗抑郁药 (文拉法辛、帕罗西汀);止泻药 (洛哌丁胺);止吐药 (多潘立酮、昂丹司琼);抗癫痫药 (卡马西平、苯巴比妥、苯妥英、拉莫三嗪、非尔氨脂);抗真菌药 (伊曲康唑);抗痛风药 (秋水仙碱);抗心律失常药 (他林洛尔、维拉帕米、地高辛);皮质激素 (地塞米松、氢化可的松、皮质酮、曲安奈德、醛固酮);诊断染料 (罗丹明123、赫斯特33342);人类免疫缺陷病毒(HIV)蛋白酶抑制剂 (沙奎那韦、利托那韦、奈非那韦、茚地那韦、洛匹那韦、安普那韦);组胺受体阻断剂 (非索非那定、西咪替丁);免疫抑制剂 (环孢素A、他克莫司);质子泵抑制剂 (奥美拉唑、兰索拉唑、泮托拉唑);杀虫剂 (伊维菌素、阿维菌素);他汀类 (洛伐他汀);天然产物成分 (黄酮、香豆素、小檗碱);亲脂性的肽类等[7-9]。

P-gp的抑制剂与诱导剂P-gp的底物与抑制剂联用时,底物易受抑制剂影响,导致生物利用度增加,引起疗效增强甚至不良反应。常见的P-gp抑制剂有:抗心律失常药 (胺碘酮、奎尼丁、维拉帕米、普罗帕酮);抗肿瘤药 (放线菌素D、多柔比星、长春碱);抗生素 (克拉霉素、红霉素);抗抑郁药 (帕罗西汀、舍曲林、去甲舍曲林);质子泵抑制剂 (埃索美拉唑、兰索拉唑、奥美拉唑、泮托拉唑);免疫抑制剂 (环孢素A、他克莫司);其他 (秋水仙碱、非诺贝特、利血平、三氟拉嗪、孕酮、利托那韦等)[7,10]。

当P-gp的底物与诱导剂 (如利福平、地塞米松、苯巴比妥、克霉唑等[11-13])联用时,则可能由于药物外排作用增强而导致治疗无效。

MDR1基因多态性编码P-gp的MDR1基因具有遗传多态性,目前发现的MDR1基因变异位点约为50个,其中G2677T/A(rs2032582)和C3435T(rs1045642)变异位点的相关研究较多。位于21号外显子的G2677T/A伴随Ala893Ser/Thr氨基酸替换,使P-gp的表达水平和功能发生改变。位于26号外显子的C3435T基因多态性也与P-gp的表达与功能密切相关[14]。研究发现,MDR1 3435TT基因型个体的P-gp表达水平显著低于3435CT和3435CC型个体 (P=0.014)[15]。MDR1C3435T基因多态性还存在等位基因和基因型频率的种族差异,白种人携带3435TT突变型纯合子基因频率为25%左右,黄种人约为20%,非洲人约为5%。因而在不同种族的人群中,P-gp底物的生物利用度也存在较大差异[16]。临床应用某些治疗窗较窄的P-gp底物时,由MDR1基因遗传多态性引起的P-gp表达水平不同亦可导致药物无效或不良反应。

P-gp相关的不良反应P-gp功能减弱可导致药物的口服生物利用度增加,肾和胆管对药物的排泄减少,血药浓度增加,从而引起不良反应。细胞膜上P-gp表达水平下调会引起药物胞内蓄积,从而导致由药物的细胞毒性引起的不良反应 (如依赖于靶细胞内药物聚集而发挥作用的抗肿瘤药物)。与P-gp相关的不良反应主要是由其介导的药物相互作用及MDR1基因多态性这两大机制引起的。

MDR1基因多态性相关的不良反应有研究报道[15],MDR1 3435TT基因型个体P-gp的表达水平显著低于其他基因型。P-gp低表达可能会减弱其药物外排功能,并进一步引起口服生物利用度增加或靶部位药物蓄积相关的不良反应。Garcia等[17]发现,携带3435TT基因型的肾移植患者发生由环孢素A (cyclosporine A,CsA)引起的肾毒性不良反应风险显著高于其他基因型患者 (OR=4.2,95 % CI:1.3～13.9,P=0.02)。一项MDR1基因多态性与骨髓移植患者用CsA治疗所致肝损伤的相关性分析也得出了类似结论,该研究显示MDR1基因C3435T突变是中国骨髓移植患者服用CsA所致肝功能异常的独立危险因素 (OR=7.14,95 % CI:1.89～25,P< 0.01)[18]。除CsA引起的不良反应外,某些抗精神病药物引起的不良反应也被报道与MDR1C3435T相关。Roberts等[19]在对服用去甲阿米替林进行抗抑郁治疗患者的SNP检测中发现,MDR1C3435T基因多态性与去甲阿米替林引起的体位性低血压显著相关 (2=6.78,df=2,P=0.034),并提示3435TT基因型是去甲阿米替林引起抑郁患者体位性低血压的一个危险因素 (OR=1.37,95% CI:1.01～1.86,P=0.042)。用于精神分裂症治疗的利培酮副作用较大,使用不当可能会引起QT间期延长与心律不齐等严重不良反应。Suzuki等[20]对66例精神分裂症患者的基因型分析发现,携带MDR1 3435CT及3435TT基因型的患者因服用利培酮引起的QT间期延长作用显著大于3435CC基因型患者 (P=0.006)。上述对于MDR1C3435T与不良反应的相关性研究结果基本一致,提示MDR1C3435T可能是引起某些药物不良反应的独立危险因素。

位于21号外显子的G2677T/A和位于12号外显子的C1236T(rs1128503)基因多态性也被报道与多起由P-gp底物引起的不良反应相关。Meisel等[21]研究发现,MDR1 2677位点G等位基因型携带者更易发生由钙离子通道阻断剂引起的牙龈增生 (P<0.001)。近年来研究发现,作为P-gp底物的钙调神经磷酸酶抑制剂 (calcineurin inhibitors,CNIs)引起的神经毒性不良反应也与G2677T/A和C1236T两个位点SNPs相关。Yamauchi等[22]在应用他克莫司治疗的肝移植患者MDR1基因型分析中发现,G2677T/A基因多态性、患者的血药浓度、肝功能及移植物重量均与他克莫司引起的神经毒性相关,MDR1G2677T/A突变导致肝移植患者发生由他克莫司引起的神经毒性风险增加 (2=7.91,P<0.005)。Yanagimachi等[23]在MDR1基因多态性与CNIs引起神经毒性的相关性研究中发现,CsA治疗组中 (n=30),患者的年龄、高血压、肾功能不全以及MDR1C1236T与G2677T/A均与CsA引起的神经毒性相关。校正患者年龄等其他影响因子后,发现1236CC基因型是CsA引起神经毒性的危险因素 (OR=19.6,95% CI:0.68～566,P=0.07),其中相关程度未达统计显著的原因可能是研究样本量较小。在他克莫司治疗组中 (n=33),CYP3A5A6986G(rs776746)和MDR1C1236T均为他克莫司引起神经毒性的危险因素。其中CYP3A5 6986AG基因型与他克莫司引起的神经毒性显著相关 (OR=8.5,95% CI:1.4～51.4,P=0.01)。上述研究由于样本量限制并且缺乏统一的不良反应评价标准,对于MDR1基因多态性与不良反应的相关性研究仍存在一定的局限性。在研究两者相关与否的基础上,对其中具体相关程度的验证还需在制定统一的不良反应评价标准后做进一步的大样本研究。

其他与MDR1基因多态性相关的常见药物不良反应还有使用伊维菌素引起的神经毒性、地高辛引起的洋地黄中毒、芬妥因引起的芬妥因中毒、茚地那韦引起的胰岛素抵抗、环孢素引起的高血压与致癌性等。以上不良反应研究结果提示,在制定以P-gp底物为治疗药物的给药方案时,需考虑MDR1基因多态性对药物体内过程的影响,事先检测患者MDR1位点的基因型有助于预测某些药物 (如P-gp底物)可能引起的不良反应,此类药物在未来的临床应用中有望实现针对患者不同MDR1基因型给予个体化用药,以减少不良发应。

P-gp介导的药物相互作用引起的不良反应P-gp的诱导剂或抑制剂与其底物联用时,发生的药物相互作用使底物的体内过程受到影响,血药浓度改变,从而影响药物的临床疗效和安全性。由P-gp介导的药物相互作用引起的不良反应通常是与P-gp抑制剂联用导致的底物生物利用度增加,并进一步引起药效增强相关的不良反应。

许多大环内酯类抗生素都是P-gp的强效抑制剂,与P-gp底物联用时通常会增加底物药物的生物利用度。Schwarz等[24]研究显示,红霉素可通过抑制P-gp增加他林洛尔在肠道的净吸收,从而提高其口服生物利用度。进一步研究发现,P-gp底物引起的不良反应与其联用大环内脂类抗生素所致的口服生物利用度升高密切相关。Molden等[25]报道,2名服用辛伐他汀80 mg/d的患者在分别联用红霉素和克拉霉素后均出现了辛伐他汀过量引起的横纹肌溶解症状。这2例不良反应可能是大环内酯类抗生素抑制了P-gp对辛伐他汀的转运以及CYP3A4对辛伐他汀的代谢引起的。与上述机制类似的是另一例由泰利霉素和地高辛联用引起的不良反应。据该研究推测,可能是泰利霉素抑制了P-gp对地高辛的转运,减少了地高辛在肠道的消除及肾小管排泄,从而引起血药浓度升高所致的地高辛中毒和心电图异常等不良发应[26]。除大环内酯类抗生素外,奎尼丁、伊曲康唑、维拉帕米等药物也对P-gp具有较强的抑制作用,与P-gp底物联用时,可降低其肾清除率,并进一步引起底物药效增强相关的不良反应。如伊曲康唑与长春新碱联用可大幅加剧长春新碱引起的神经毒性,与地高辛联用可引起恶心、呕吐、心律失常等地高辛中毒症状[27]。

研究发现,随着越来越多的中西药物联用,许多中草药成分也对P-gp具有抑制作用。Han等[28]研究显示,健康志愿者联用水飞蓟素和P-gp底物他林洛尔14天后,他林洛尔的生物利用度显著增加 (与安慰剂组相比,联用组他林洛尔的AUC0-36和AUC0-∞分别增加36.2%±33.2%和36.5%±37.9%,P< 0.01),可能与水飞蓟素对P-gp的抑制作用密切相关。某些P-gp底物与具有P-gp抑制作用的中草药成分联用后,引起的底物口服生物利用度增加可能导致极为严重的不良反应。Shivamurthy等[29]报道的1例服用利伐沙班出现的心包积血可能与患者同时服用塞润榈引起的P-gp及CYP3A4活性抑制相关。利伐沙班可抑制凝血酶的产生和血栓形成,主要用于髋关节或膝关节置换术患者的静脉血栓预防,一旦血药浓度过高可能会发生危及生命的大出血。

因此,临床治疗中应尽量避免联用P-gp底物及其抑制剂,必须联用时,应充分考虑到可能发生的药物相互作用,密切关注患者血药浓度变化,及时调整用药剂量,避免不良反应发生。

结语P-gp作为一个广泛分布于人体各组织器官的药物转运蛋白,对药物的体内过程起重要调控作用。目前对P-gp相关的不良反应研究主要集中在由P-gp介导的药物相互作用及MDR1基因多态性引起的不良反应,为在临床用药中避免P-gp相关的不良发应提供了依据。对于已报道的可能引起P-gp相关不良反应的药物,在制定给药方案时,应充分考虑到由MDR1基因遗传多态性引起的个体化差异与P-gp介导的药物相互作用,建议在用药过程中实施治疗药物监测,以便及时调整用药剂量,为患者提供安全、有效的给药方案。由于现有的P-gp相关不良反应研究主要通过对临床治疗中已发生的不良反应进行分析,研究样本的收集难免受限。有限的样本量、研究对象的种族差异以及缺乏统一的不良反应评价标准等不足都可能导致不同研究间相关性结论的差异。此外,多数研究结论仅局限于某些药物引起的不良反应和P-gp相关与否,而要把这种相关性应用到临床上,对MDR1进行遗传学检测或准确测得P-gp抑制剂对其底物抑制作用的量效关系,以调整患者的用药剂量,还有待统一不良反应评价标准后的大样本研究以及对P-gp相关不良反应发生的具体机制等多方面的进一步研究。

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E-mail:shen.yun@zs-hospital.sh.cn

Progress on P-glycoprotein related adverse drug reactions

LU Yun-hong, DAI Pei-fang, YE Yan-rong, SHEN Yun△

(DepartmentofPharmacy,ZhongshanHospital,FudanUniversity,Shanghai200032,China)

P-glycoprotein (P-gp),an adenosine triphosphate (ATP) dependent drug efflux transporter,plays an important role in several intracorporal processes of medications.The adverse drug reactions (ADRs) caused by P-gp substrates are mainly due to the drug interactions mediated by P-gp and the individual difference results from single nucleotide polymorphisms (SNPs) ofMDR1 gene.This review reveals the research progress on P-gp related ADRs in order to improve therapeutic effect and safety of clinical medications.

P-glycoprotein;adverse drug reactions;gene polymorphisms;drug interaction

R968, R969.2

Bdoi: 10.3969/j.issn.1672-8467.2016.04.021

2015-09-17;编辑:王蔚)

复旦大学附属中山医院管理科学基金 (2015ZSGL-005)

*This work was supported by the Management Research Foundation of Zhongshan Hospital,Fudan University (2015ZSGL-005).