基因检测改善巯嘌呤类药物治疗炎症性肠病的安全性

刘媛媛 王秋月 李 浩 魏良洲

青岛大学1(266000) 青岛大学附属医院消化内科2

炎症性肠病(inflammatory bowel disease，IBD)是一种由肠道免疫反应失调引起的慢性、复发性炎性疾病。根据疾病发生的解剖部位和组织学的差异，分为克罗恩病(Crohn’s disease, CD)和溃疡性结肠炎(ulcerative colitis, UC)[1]。IBD的病因和发病机制尚未明确，目前认为环境因素作用于遗传易感个体引发免疫反应异常是其主要的发病机制[2]。IBD治疗的药物主要包括5-氨基水杨酸、激素、免疫抑制剂以及生物制剂等。其中，免疫抑制剂如硫唑嘌呤、6-巯基嘌呤在IBD诱导和维持缓解方面发挥重要作用。然而，治疗过程中产生的不良反应亦使其应用受限。

目前，多种遗传标志物被用来鉴定对巯嘌呤类药物敏感的IBD患者。研究[3]表明，IBD患者接受硫唑嘌呤、6-巯基嘌呤治疗后产生的骨髓抑制与多种遗传基因改变关系密切。明确该类药物代谢途径中潜在的药理学基因改变有助于帮助临床医师优化治疗，以获得理想的疗效和安全性。本文就基因检测改善巯嘌呤类药物治疗IBD的安全性作一综述。

一、巯嘌呤类药物在IBD治疗中的重要性

硫唑嘌呤和6-巯基嘌呤是IBD治疗中最常见的药物，在IBD的诱导和维持缓解中起重要作用。欧洲共识意见对硫唑嘌呤的推荐剂量为1.5～2.5 mg/kg，6-巯基嘌呤的推荐剂量为0.75～1.5 mg/kg[4-5]。然而，目前中国共识尚无明确推荐剂量。

对于中重度活动性IBD，硫唑嘌呤和6-巯基嘌呤可与糖皮质激素或抗肿瘤坏死因子单克隆抗体联合应用于糖皮质激素治疗无效或激素依赖的诱导缓解。此类药物与糖皮质激素联用有助于糖皮质激素的减量和撤离。巯嘌呤类药物与抗肿瘤坏死因子单克隆抗体联合应用亦受到广泛关注。一项关于CD患者的研究[6]表明，接受英夫利西单抗联合硫唑嘌呤治疗的中重度CD患者较接受硫唑嘌呤单药治疗的患者更易出现临床缓解和黏膜愈合，联合治疗组、英夫利西单抗组、硫唑嘌呤组在26周的临床缓解率分别为56.8%、44.4%、30.0%，黏膜愈合率分别为43.9%、30.1%、16.5%，联合治疗组的疗效优于英夫利西单抗组和硫唑嘌呤组。同样，一项关于UC的研究[7]显示，接受英夫利西单抗联合硫唑嘌呤治疗的中重度UC患者在16周时较接受单药治疗的患者更易获得临床缓解，且黏膜愈合亦明显优于硫唑嘌呤单药治疗。

此外，由于硫嘌呤类药物起效缓慢，需至少12～16周持续治疗才能产生明显效果，因此，对于5-氨基水杨酸不能耐受、激素依赖的UC患者以及激素诱导后的CD患者，长期维持治疗是其主要作用[8]。研究[9-10]显示，73%接受硫唑嘌呤治疗的CD患者可在6～18个月内保持缓解，而安慰剂组的缓解率为62%(RR=1.19，95% CI: 1.05～1.34)。同样，服用硫唑嘌呤的UC患者的疾病复发率(44%)较安慰剂组(65%)明显降低(RR=0.68，95% CI: 0.54～0.86)。

二、巯嘌呤类药物代谢途径

硫唑嘌呤是一种药物前体，经谷胱甘肽转移酶(GST)转化为6-巯基嘌呤。6-巯基嘌呤进入细胞后可经3种途径进行代谢，一是经次黄嘌呤磷酸核糖基转移酶(HPRT)途径产生6-巯基次黄嘌呤核苷单磷酸(6-TIMP)，之后在次黄嘌呤核苷酸脱氢酶(IMPDH)和单磷酸鸟苷酸合成酶(GMPS)的作用下产生活性代谢产物6-硫鸟嘌呤核苷酸(6-TGNs)。同时，6-TIMP通过巯嘌呤甲基转移酶(TPMT)途径甲基化，产生6-甲基化巯基次黄嘌呤核苷磷酸盐(6-MMPN)。另外两种途径分别经黄嘌呤氧化酶(XO)途径和TPMT途径产生6-硫尿酸(6-TU)和6-甲基巯嘌呤(6-MMP)。活性代谢产物6-TGNs主要包括6-硫鸟嘌呤(脱氧)核苷单磷酸[6-T(d)GMP]、6-硫鸟嘌呤(脱氧)核苷二磷酸[6-T(d)GDP]、6-硫鸟嘌呤(脱氧)核苷三磷酸[6-T(d)GTP]。其中，6-T(d)GTP 和 6-TGTP 分别通过与DNA和RNA结合，发挥细胞毒性和免疫抑制作用。此外，6-TGTP亦可通过阻断 Vav-Rac1信号通路发挥作用[3,11-12]。

三、巯嘌呤类药物的不良反应

巯嘌呤类药物的不良反应分为非剂量相关和剂量相关不良反应，皮疹、发热、关节痛、胰腺炎和肝炎属于非剂量相关不良反应；肝毒性、骨髓抑制属于剂量依赖性不良反应，与硫嘌呤类药物的复杂代谢密切相关[13]。巯嘌呤类药物常因其骨髓抑制反应，导致治疗频繁中断，并增加危及生命的感染风险，因此受到广泛关注。在接受硫嘌呤治疗的患者中，5%～25%的患者白细胞计数轻度、慢性降低(白细胞计数3×109/L～4×109/L)[14-15]，多无明显不良反应，对于此类患者，临床医师多选择监测白细胞数量而非减少治疗剂量[16]。然而，4%～4.5%的患者会发生严重的骨髓抑制[17-18]。一项纳入了66项研究的meta分析显示，服用硫嘌呤治疗的8 302例IBD患者中骨髓抑制(中性粒细胞计数低于1.5×109/L)的发生率为3%，严重骨髓抑制(中性粒细胞计数低于0.5×109/L)的发生率为0.9%，骨髓抑制的死亡风险约为1%[14]。

四、骨髓抑制相关遗传标志物

1.TPMT基因：TPMT催化6-巯基嘌呤形成6-MMP，与XO和HPRT竞争底物6-巯基嘌呤。TPMT基因具有遗传多态性，其基因遗传变异可导致TPMT酶活性降低，进而引起6-TGNs产量增加[19]。6-TGNs被认为是硫嘌呤的主要活性代谢产物，与IBD治疗疗效有关，亦与骨髓抑制相关。TPMT酶活性的个体间差异主要由TPMT基因多态性导致。导致TPMT缺乏的常见等位基因是TPMT2、TPMT3a、TPMT3b和TPMT3c[20]。酶缺乏的程度取决于基因拷贝缺陷的数量，且有缺陷的TPMT等位基因的患病率因种族而异。在白种人中，约10%的人群至少有一个等位基因缺陷，0.3%～0.5%的人群是非野生型等位基因纯合子或完全缺乏TPMT功能。与白种人相比，亚洲人仅有不到5%的人群存在一个缺陷等位基因，几乎无纯合子[3]。

美国肠胃病协会建议对于刚开始服用硫嘌呤类药物的IBD成年患者，应进行常规的TPMT测试(酶活性或基因型)来指导硫嘌呤剂量[21]。酶活性或基因型正常的患者可使用全剂量硫嘌呤，而酶活性中等或杂合基因型的患者应减少50%的剂量，低或缺失酶活性或纯合子基因型的患者应避免使用硫嘌呤治疗，或从低于10%的标准起效剂量开始使用。

TPMT引导的硫嘌呤剂量调整已被证明可在不影响治疗效果的前提下显著降低不良反应的发生风险，并且是基于药物遗传学的个体化药物治疗的精确医学方法的原型。然而，在一些TPMT正常的患者中仍然存在明显的骨髓抑制，可能由其他遗传变异或环境因素所导致[22]。

2.NUDT15基因：近期研究[23-24]发现NUDT15变异是硫嘌呤不耐受的另一个关键决定因素。NUDT15 隶属于 Nudix水解酶家族，可将巯嘌呤在体内的主要活性成分T(d)GTP水解为T(d)GMP，从而阻碍TGTP与Ras相关C3肉毒杆菌毒素底物1(Rac1)或RNA结合，避免因 6-T(d)GTP 累积造成严重的骨髓抑制。NUDT15敲除的细胞经巯嘌呤类药物处理后，活性代谢产物水平增加，并且对硫唑嘌呤诱导凋亡具有更高的易感性。由于NUDT15可灭活硫嘌呤代谢产物并降低其细胞毒性，因此，NUDT15突变时，标准剂量巯嘌呤即可因TGTP灭活减少而造成严重的骨髓抑制。

NUDT15变异是硫嘌呤毒性的敏感预测因子，效应与TPMT类似[25]。目前研究[23]表明NUDT15基因主要有4个突变位点，包括c.415 C>T、c.36_37ins GGAGTC、c.52 G>A、c.416 G>A，分别对应蛋白序列p.arg139cys、p.Val18_Val19insGlyVal、p.Val18Ile、p.Arg139His。该基因突变位点的突变率在各种族间差异较大。在东亚、南亚以及美洲，c.415 C>T突变率最高，而在欧洲和非洲，c.36_37ins GGAGTC突变率最高[26]。与NUDT15相关的硫嘌呤毒性遵循加性遗传模式，其严重程度与NUDT15风险等位基因的累积数量成正比[23]。目前研究较多的突变位点是c.415 C>T，多项研究均显示在亚洲人群中 NUDT15 c.415 C>T 位点突变与巯嘌呤类药物治疗IBD过程中诱导白细胞减少有关。韩国一项有关 IBD的研究[27]表明NUDT15 c.415 C>T突变与巯嘌呤诱导的白细胞减少密切相关，且随着NUDT15风险等位基因拷贝数量增加，少量的药物即可引起白细胞减少，从治疗开始到白细胞减少的时间间隔缩短，白细胞减少的程度增加。中国和日本的研究[28-29]结果显示NUDT15 c.415 C>T 位点突变是酶活性受损和硫嘌呤相关不良反应如骨髓抑制的主要因素。此外，c.36_37 ins GGAGTC和c.52G>A亦与巯嘌呤诱导的白细胞减少显著相关，是巯嘌呤引起白细胞减少的危险因素[30]。

五、结语

巯嘌呤类药物，如硫唑嘌呤和6-巯基嘌呤，常被用于治疗IBD。然而，接受这类药物治疗的患者易出现药物不良反应，其中骨髓抑制最为严重且存在潜在的致命风险。目前尚未完全明确巯嘌呤类药物的药代动力学。巯嘌呤类药物导致的骨髓抑制具有明显的种族和个体差异。迄今为止，在西方人群中，巯嘌呤毒性研究最多的标志物是TPMT，其缺乏与巯嘌呤类药物引起骨髓抑制的相关性已得到证实。然而，在亚洲，TPMT突变非常罕见，且相关性有限[31]。在东方人群中，NUDT15被认为是硫嘌呤毒性反应的主要遗传决定因素，该基因的非同义变异Arg139Cys是酶活性受损和硫嘌呤相关不良反应如骨髓抑制的主要原因[23,28]。NUDT15变异的发现是治疗亚洲IBD患者的重要里程碑。因此，在临床工作中，NUDT15或TPMT筛查可提示医师是否应用或初步决定应用药物的剂量，从而进一步调整治疗方案。此种药物基因学检测方法可在保持药物疗效的同时减少药物不良反应的发生，提高巯嘌呤类药物治疗IBD的安全性，具有重要意义。