基因多态性对他克莫司血药浓度影响的研究进展

魏玲，谢其冰

(1.四川大学华西医院风湿免疫科，成都 610041； 2.西藏自治区人民政府驻成都办事处医院干部医疗科，成都 610041)

他克莫司(又名FK506)是从链霉菌中分离的大环内酯类药物，其具有钙调神经磷酸酶抑制剂作用，可以特异性结合并抑制钙调蛋白磷酸酶活性和白细胞介素(interleukin，IL)-2信号转导，从而抑制T细胞活化，抑制IL-1β、肿瘤坏死因子-α和IL-6的产生以及黏附于T细胞的B细胞增殖。作为心脏、肝脏、肾脏等器官移植的首选钙调神经磷酸酶抑制剂药物[1-2]，他克莫司可以更好地保护移植器官，增加移植器官的长期存活率，并降低心血管事件的发生风险。作为一种新型的强效免疫抑制剂，他克莫司具有更强的免疫抑制作用，其效力为同家族另一种钙调蛋白磷酸酶抑制剂环孢菌素的10～100倍，且不良反应更少[3]。然而，他克莫司药物治疗窗窄，某些患者因血药浓度过低，达不到治疗效果，而另一些患者因血药浓度过高，可能引起肾毒性和感染[4]，因此研究他克莫司血药浓度的影响因素非常重要。其中，多种基因的多态性是他克莫司药代动力学差异的重要原因。现就基因多态性对他克莫司血药浓度的影响予以综述。

1 他克莫司的药动学

他克莫司是脂溶性药物，口服用药时大部分在胃肠道上部被吸收。该药分布广泛，其与蛋白结合率可达99%，其中大部分与红细胞和血浆蛋白结合[5]。他克莫司的首过效果明显，口服生物利用度为4%～89%，平均生物利用度为20%[6]。口服他克莫司后，不到10%的原药从胆汁、尿液和粪便中排出。大多数他克莫司在肝脏和小肠被细胞色素氧化酶P450(cytochrome P450，CYP)3A家族(主要为CYP3A4和CYP3A5)灭活。然后将外排泵P-糖蛋白(P-glycoprotein，P-gp)，即多药耐药基因1(multidrug resistance gene 1，MDR1)编码的产物排入肠腔[7]。孕烷X受体(pregnane X receptor，PXR)作为一种关键的转录调节因子，可以调节多种肝酶，如CYP和其他Ⅰ期代谢酶，以及MDR1、多药耐药相关蛋白2等[8]药物Ⅲ期代谢酶。这些均会影响他克莫司的代谢、转运和药物相互作用。因此，涉及他克莫司药动学个体差异的相关因素可能与CYP3A、MDR1、PXR等参与他克莫司代谢过程的相关基因的多态性有关。

2 相关基因多态性影响他克莫司的血药浓度

2.1CYP3A基因多态性 目前文献报道，编码细胞色素P450酶系的基因位点对于他克莫司在体内的代谢有非常重要的影响[9]。他克莫司吸收入血后，主要在肝脏和胃肠道有细胞色素P450同工酶系统的CYP3A亚家族进行代谢。CYP3A亚家族包括CYP3A4、CYP3A5、CYP3A7等亚型，与药物代谢及口服药物首过消除密切相关[10]。其中，CYP3A4和CYP3A5是人体参与他克莫司代谢的主要同工酶，两者有85%的氨基酸序列一致，且有大量的共同底物。CYP3A5在肝脏的表达与他克莫司的首过消除效应密切相关，CYP3A4的表达水平与他克莫司的生物利用度有关[7]，且CYP3A5和CYP3A4单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphism，SNP)存在显著的连锁不平衡。

2.1.1CYP3A5基因多态性 CYP3A5是细胞色素P450酶系统的主要成员之一，其表达和活性具有高度多态性，具有广泛的个体和种族差异。有几种SNP致使 CYP3A5酶缺失或低水平表达，其中CYP3A5*3(A6986G，intron3)基因型较普遍，研究表明该基因在我国人群中占78%[11]。若以CYP3A5*3替换CYP3A5*1，CYP3A5酶失活[12]。CYP3A5酶的失活导致他克莫司不能正常代谢而在体内积聚，故使他克莫司血药浓度升高。

当前，国内外研究者在CYP3A5*3对他克莫司血药浓度的影响方面看法相似。与CYP3 A5*3/*3基因型相比，CYP3A5*1等位基因携带者达到相同的他克莫司浓度需要的药物剂量更大[14-17]。Wang等[13]针对46例成人肾移植受者，通过聚合酶链反应和限制性片段长度多态性研究5个候选基因(CYP3A5*3，CYP3A4*1G，ABCB1 C1236T，ABCB1 C3435T，ABCB1 G2677T/A)的基因型。结果显示，CYP3A5表达者(*1/*1和*1/*3)的他克莫司血药浓度较低，在第7、14、21和28天均需调整他克莫司剂量，它们需要较CYP3A5非表达者(*3/*3)每日高出1.40～1.75倍的他克莫司剂量才能达到相同的血药浓度。Liu等[14]对373例接受他克莫司治疗的肝移植患者进行研究，从初始用药到肝移植后1年，评估他克莫司浓度/剂量比值(C/D比值)。结果表明，当CYP3A5的供体和(或)受体基因型为*3/*3时，C/D比值显著升高，故建议肝移植后的他克莫司治疗应基于CYP3A5基因型的个性化治疗。Lesche等[15]对52名心脏移植受者进行了研究，并测定其术后第1、3、6及12个月时的他克莫司谷浓度。同时，该研究对CYP3A4、CYP3A5、CYP氧化还原酶、PXR编码基因(NK1I2)及MDR1相关基因多态性对他克莫司血药浓度的影响进行了分析，结果显示为达到与CYP3A5*3/*3基因相同的他克莫司浓度，CYP3A5*1等位基因携带者需2.2～2.6倍的药物剂量。陈頔等[16]的研究纳入了95例重症肌无力患者，结果发现使用相同的他克莫司起始剂量及调药速度，CYP3A5*1/*1组及CYP3 A5*1/*3组的他克莫司血药浓度均明显低于CYP3A5*3/*3组。上述研究证实，CYP3A5*3是他克莫司血液浓度个体差异的重要因素。

2.1.2CYP3A4基因多态性 CYP3A4是人体含量最丰富的酶，位于肝脏、空肠、结肠和胰腺中，具有多态性表达，迄今为止已鉴定出至少42个SNP。体外和体内研究表明，CYP3A4在肝脏和CYP3A4酶活性中存在显著的个体差异，遗传因素为其主要原因[17]。目前，已经鉴定出CYP3A4基因的多个SNP且与他克莫司代谢相关，而CYP3A4* 18B (20070T>C；rs2242480)等位基因是CYP3A4 SNP突变最常见的位点，其在黄种人中的突变率高达24.5%[18]。

目前，CYP3A4 SNP对他克莫司血液浓度的影响仍存在争议。Kurzawski等[19]选取241例接受他克莫司治疗的波兰高加索肾移植患者，在肾移植后第1年，对他们进行常见基因分型并监测他克莫司血药浓度。结果表明，仅CYP3A5*1B(从第1个月开始)和CYP3A4*22等位基因(在3个月和6个月时)是他克莫司剂量调整的独立预测因子。但亦有证据表明，CYP3A4*1B影响他克莫司血药浓度是因为CYP3A41B和CYP3A5*3等位基因之间存在连锁不平衡[20-22]。然而，在亚洲人群中CYP3A4*1B和CYP3A4*22突变的突变率几乎为0[23-25]，所以该突变导致中国人群他克莫司血药浓度个体差异的可能性不大。21世纪初日本学者经过大范围的基因测序在CYP3A4基因第10内含子上发现了一个新的高突变SNP基因位点：CYP3A4*18B(或CYP3A4*1G)，该位点的突变率为24.5%，也被证明是我国人群中CYP3A4突变率最高的一个位点[26]，该突变也许会增加CYP3A4活性，从而提高他克莫司血药浓度。江佳等[27]收录了16例同种异体造血干细胞移植患者，将原位杂交荧光染色脱氧核糖核酸测序用于检测CYP3A4和CYP3A5基因型，酶联免疫吸附试验测定受体中他克莫司浓度，比较术后第7、15和30天不同基因型受者之间他克莫司C/D比值的差异，结果表明CYP3A4*18B和CYP3A5*3突变等位基因的频率分别为25%和75%;在CYP3A5纯合突变体受体中，CYP3A4*18B的C/D比值高于CYP3A4*1B。由于该研究包含的样品数量有限，故只能验证CYP3A4基因型与他克莫司C/D比值之间的关系。但仍观察到CYP3A4*18B和CYP3A5*3基因多态性对他克莫司的药动学具有显著影响。目前，CYP3A4*18B对他克莫司血药浓度影响的研究仍在不断进行中。

2.1.3CYP3A7基因多态性 以前普遍认为CYP3A7只存在于胎儿肝脏，目前发现它在高达54%～88%的成人肝脏中也有表达，但与在儿童中观察到的相比，它的代谢能力有所下降[28-29]。且CYP3A7在成人肝脏和肠道CYP3A底物生物转化中的作用尚不清楚。虽然在携带CYP3A7*1C等位基因的人群中观察到，CYP3A7在成人肝脏和肠道中的表达增加，但这个等位基因的频率很低(3%)，且均发生在白种人和非裔美国人中。因此，他克莫司虽然被认为是CYP3A7酶的底物，但CYP3A7代谢对他克莫司药动学的影响还需进一步研究，尤其是在儿童患者中。

2.2MDR1基因多态性 MDR1在许多器官和组织(如肝、肾、血脑屏障、血睾屏障、胎盘母侧、肾上腺和小肠)中编码跨膜转运蛋白P-gp(ABCB-1)外排泵，并有多态性表达，目前已知至少50个SNP。在整个身体中，跨膜转运蛋白P-gp的重要作用是以能量依赖的方式将胞嘧啶和底物的其他底物转运到细胞膜上。细胞内药物浓度降低，导致身体对药物产生抗药性。MDR1基因多态性由于其对P-gp的多态性表达，通过影响P-gp的活性和功能，从而影响其基质药物(他克莫司)的临床效果。目前，MDR1第12号外显子C1236T(rs1128503)、第21号外显子G2677 T/A(rs2032582)和第26号外显子C3435T(rs1045642)是研究重点，中国肾移植患者外显子26的突变频率为45.3%[30]。由于C3435T基因多态性，十二指肠中P-gp的表达发生改变，从而影响了P-gp底物的肠道吸收。且G2677T/A与C3435T之间，存在显著的连锁不平衡关联[31]，或许对P-gp的表达及活性影响最大[32]。外显子21中的G突变为T/A，其导致基因产物的氨基酸从丙氨酸转变为丝氨酸或苏氨酸，故可能导致P-gp功能降低。可见，P-gp的表达和功能的变化可影响他克莫司的功效。

虽然MDR1的3种常见遗传多态性对他克莫司的疗效均有影响，但它们与他克莫司代谢之间的关系尚不确定。胡楠等[33]纳入200例肾移植患者，采用聚合酶链反应-限制性片段长度多态性和测序检测CYP3A5*3和MDR1(C1236T、G2677T/A、C3435T)基因型，通过比较肾移植后28 d内不同基因型之间他克莫司C、D和C/D比值的差异得出，MDR1 1236基因多态性对CYP3A5表达患者的他克莫司C、D和C/D比值无显著影响；对于CYP3A5非表达组，MDR1 1236 CT和TT患者在他克莫司D和C/D比值方面有显著差异；对于CYP3A5表达组，他克莫司C和D在MDR1 3435 TT患者中明显低于CC和CT患者；在CYP3A5非表达组中，他克莫司D在MDR1 3435 TT患者中明显低于CT患者。然而，朱琳等[34]对227名肾移植受者进行CYP3A4*18B、CYP3A5*3及MDR1 C1236T、G2677T/A、C3435T基因多态性与他克莫司血药浓度关联的研究发现，除CYP3A5*3等位基因外，CYP3A4*18B和MDR1基因多态性不影响他克莫司血浆浓度。上述发现的不一致是由于CYP3A4、CYP3A5及MDR1之间的联系，且三者对他克莫司药动学的影响十分复杂，不能通过单一的基因突变来确定。此外，他克莫司是CYP3A5酶和P-gp的共同底物，CYP3A5酶对他克莫司的代谢可以被胃肠道中的活性P-gp调节。故应选择不表达CYP3A5的患者，即具有CYP3A5*3/*3基因型的患者，以获得MDR1/ABCB1的独立功效。有研究检测了MDR1的3种SNP单倍型，排除了CYP3A5*3基因型的影响[35]：在CYP3A5*3/*3组患者中，与MDR1非TTT/TTT患者相比，MDR1 TTT/TTT患者有更高的他克莫司C/D比值。然而，尚未发现MDR1基因单倍型与他克莫司的剂量存在相关性[36]，主要因为样本量小或没有排除CYP3A5的影响。

2.3PXR基因多态性 PXR是一种新发现的孤儿核受体(系统名称：NR1I2)，多数表达于肝脏，少数表达于结肠和小肠，主要调控物质的吸取、代谢等过程。PXR的作用机制是机体通过配体激活PXR，引起相应靶基因表达的改变，从而影响他克莫司的代谢和转运。PXR调控的靶基因包括药物Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ期代谢酶。Ⅰ期代谢酶主要为CYP系列，如CYP3A4、CYP3A5以及其他肝酶CYP；Ⅱ期代谢酶包括尿苷二磷酸葡醛酸转移酶、谷胱甘肽转移酶；Ⅲ期代谢酶有MDR1、多药耐药相关蛋白2等。PXR可以诱导CYP3A和MDR1的基因表达[37]。因此，PXR的多态性通过改变相应靶基因表达，从而影响他克莫司的代谢。目前，国内外对NR1I2基因多态性的研究仅针对非洲裔美国人和白种人。且从目前的研究结果可知，NR1I2的突变种族差异极大。

目前，国内外关于他克莫司药动学的PXR基因多态性研究较少。Benkali等[38]发现，PXR T25835C在肾移植患者中，对他克莫司的表观清除率影响较大；Press等[39]对PXR A7635G基因多态性的研究也有类似发现。然而，Elens等[40]的研究未发现PXR A11156C和T11193C之间的相关性以及他克莫司在肝移植患者中的药动学。王金平等[41]的研究对60例肾移植术后受者进行PXR-C24381A基因分型，并监测不同PXR基因型患者的他克莫司血药浓度，结果显示肾移植受者PXR-C24381A基因多态性与他克莫司血药浓度具有相关性：若要达到相同的他克莫司血药浓度，A/A基因型患者较C/A和C/C基因型患者需要服用更大剂量的他克莫司。综上可知，PXR基因多态性在他克莫司的代谢中起重要作用。

2.4其他基因多态性 溶质载体有机阴离子转运蛋白家族成员1B1(solute carrier organic anion transporter family member 1B1，SLC01B1)基因负责表达有机阴离子转运多肽OATP1B1和OATP1B3。这些转运蛋白在多种化合物从门静脉到肝细胞的转运以及许多药物的胆汁排泄中发挥作用。Elens等[40]发现，SLC01B1基因的388 A>G和521 T>C多态性影响了150例肝移植患者第一次给药后他克莫司的血药浓度。在这项研究中，表达388多态性的患者显示他克莫司的平均血药浓度较低，而521等位基因的改变导致了他克莫司明显较高的谷浓度。他克莫司是有机阴离子转运蛋白的抑制剂，因此其也许是OATP1B1和OATP1B3的底物。

此外，白细胞介素-10是抗炎细胞因子，其通过减少促炎因子的释放，从而抑制细胞的免疫应答。目前研究表明，IL-10在不同个体之间的分泌程度差异很大，这与遗传因素有关，且IL-10可以下调CYP3A的活性，所以不同患者IL-10分泌的差异可以影响CYP3A依赖性药物的血药浓度[42]。Li等[43]的研究发现，IL-10 A1082G基因多态性与淋巴细胞产生IL-10的浓度有显著关系(AA

3 小 结

免疫抑制剂的普遍应用不仅提高了器官移植的成功率，同时也有效保证了移植器官的存活和功能。近年来，他克莫司在治疗风湿免疫疾病方面也取得了良好的效果[44]。他克莫司作为一种常用的免疫抑制剂，具有治疗窗窄和口服给药时药动学差异大的特点，所以给药时需个体化剂量。且基因分型是一个很有吸引力的选择，特别是在开始给予他克莫司时；且与表型试验不同，基因分型是一个稳定的特征，对于任何给定的基因只需要确定一次。除CYP3A外，还需要进一步阐明多态性(MDR1和PXR)对他克莫司疗效的影响。未来根据药物基因组学的研究设计出一种更适合中国人群的更合理的他克莫司给药模型非常有必要，不仅能有效控制患者血药浓度在合适的范围内，而且可以研究他克莫司对长期生存的影响，这将具有更广阔的医学前景和社会经济价值。