他克莫司转运蛋白基因多态性在器官移植中的研究进展

张函舒 宋沧桑 张阳 李兴德

器官移植是目前治疗终末期器官衰竭最为理想的手段，但排斥反应仍然是影响器官移植受者长期存活的重要危险因素[1-2]。他克莫司（tacrolimus，Tac）是预防器官移植术后排斥反应的常用一线免疫抑制剂，但由于其治疗窗窄、个体体内代谢差异大等，接受相同Tac给药方案的器官移植受者的疗效或不良反应存在较大差异，是其临床使用的一大难点[3-5]。临床上常监测Tac血药浓度以对其进行剂量调整，但血药浓度监测存在局限性，无法确定最初给药剂量。部分器官移植受者即使增加给药剂量，血药浓度也难以达到有效范围，其临床症状及相关生化指标也难以改善；部分受者即使血药浓度处于正常范围内，但移植物排斥反应发生率仍较高，且受者生存率下降[6]。Tac药代动力学受多种因素影响，其中基因多态性是主要影响因素之一。目前国内外大多数关于基因多态性的研究主要集中于细胞色素P450（cytochrome P450，CYP），已有相关指南推荐检测CYP3A5基因多态性以指导调整Tac给药剂量[7-8]。但CYP3A5基因多态性尚不足以解释所有Tac药代动力学的个体差异，药物转运蛋白基因多态性成为了新的研究热点。有研究报道，Tac药代动力学除与药物代谢酶密切相关外，转运蛋白同样是重要的影响因素[9]。但目前关于Tac转运蛋白基因多态性的研究结论不一，缺乏系统性。鉴此，笔者查阅近年来与转运蛋白基因多态性在Tac药代动力学方面的研究进展，归纳总结转运蛋白基因多态性与Tac血药浓度相关性的研究，更新对药物转运蛋白基因多态性的理解，以期为Tac个体化用药的进一步研究和应用提供参考。

1 药物转运蛋白的定义

转运蛋白是内源性物质和药物摄入或排出细胞的重要转运途径，分布于肠上皮细胞、肝细胞或肾小管的膜中，参与药物在细胞内外的转运，可调节药物的吸收、分布和消除过程，在药物药代动力学方面起着至关重要的作用[10-13]。转运蛋白的功能可受到外部因素的调节，如药物之间的相互作用等，亦可受到内部因素的影响，如遗传因素、病理生理条件等[14]。其中遗传因素较为重要，转运蛋白编码基因的单核苷酸多态性位点突变可能会导致转运蛋白的表达方式和转运效率发生改变，直接干预药物在体内的分布和代谢过程，或影响药物在作用靶器官中的浓度。研究显示转运蛋白基因多态性与药物的血药浓度、治疗效果和不良反应存在相关性，是导致个体差异的一个重要因素[15]。Tac在体内的药代动力学可能高度依赖于转运机制，转运蛋白能使Tac迅速进入血液循环中，然后在肝脏进行代谢，代谢后的Tac依赖于转运蛋白以有效血药浓度分布到靶器官中。因此，转运蛋白基因多态性可影响Tac在靶器官中的有效血药浓度，从而影响其治疗效果。目前与Tac体内代谢密切相关的转运蛋白主要分为三磷酸腺苷结合盒式（adenosine triphosphate -binding cassette，ABC）转运蛋白超家族和溶质载体（solute carrier，SLC）转运蛋白超家族。

2 ABC转运蛋白的基因多态性

ABC转运蛋白由运输三磷酸腺苷（adenosine triphosphate，ATP）酶驱动的外排泵组成，其利用ATP水解产生的能量将底物转运至细胞膜，排出细胞。ABC转运蛋白在许多组织中广泛表达，如肠道、肝脏、肾脏、血脑屏障、血睾丸屏障、胎盘和外周血细胞等，特别是淋巴细胞。ABC转运蛋白有8个家族，人体基因组编码了48个ABC转运蛋白的基因，其中影响Tac疗效和安全性的基因主要包括ABCB1和ABCC2。

2.1 ABCB1

ABCB1是一类在肠道中大量表达的外排转运蛋白，可影响药物的体内代谢过程，位于人类7号染色体q21.1上，编码P糖蛋白（P-glycoprotein，P-gp）。Tac是P-gp的底物，P-gp可将药物泵回肠腔，ABCB1基因多态性会造成P-gp的表达水平和功能存在差异，从而影响Tac的临床疗效。目前对于ABCB1基因多态性的研究主要集中于C3435T、C1236T、G2677T/A，三者之间存在连锁不平衡性，表明这3个基因存在一定的相关性。ABCB1 C3435T是第26外显子上第3 435位的C突变为T，可影响信使核糖核酸（messenger ribonucleic acid，mRNA）的稳定性及P-gp在膜中的插入和折叠，降低P-gp在十二指肠中的表达和功能，影响Tac的生物利用度[16]。ABCB1 C1236T是第12外显子上第 1 236位的C突变为T，ABCB1 G2677T/A是第21外显子上第2 677位的G突变为T/A，C1236T、G2677T/A突变可改变P-gp的外排功能，影响Tac的药代动力学[17]。基于药代动力学机制，ABCB1基因多态性可成为Tac药代动力学的有效生物标志物，但ABCB1基因多态性与Tac药代动力学的相关性研究数据不一致，且不同种族不同地区人群基因多态性存在差异，亚洲人群C3435T、C1236T突变率分别为61.8%、37.4%，欧洲人群C3435T、C1236T突变率分别为48.1%、57.2%。G2677T/A中T等位基因在白种人群中的突变率为40%～50%，在非洲人群中的突变率为1%～13%，A等位基因在白种人群中的突变率为1%～4%，在中国人群和日本人群中的突变率分别为6%和20%，ABCB1 C3435T、C1236T、G2677T/A基因突变对中国人群可能产生影响[18]。探讨不同地区人群ABCB1基因多态性对器官移植受者Tac剂量调整具有重要的临床意义。

目前，关于ABCB1基因多态性对Tac血药浓度影响的研究结果不一。Genvigir等[19]在对西班牙151例肾移植术后1个月受者的研究中发现，ABCB1 1236TT-3435TT-2677TT+TA携带者Tac调整血药浓度（dose-adjusted trough concentration，C0/D）显著高于非携带者。Prasad等[20]对肾移植受者的研究发现，ABCB1 G2677T/A基因多态性与Tac血药浓度呈显著相关，纯合突变所需的剂量要高于杂合突变和野生基因型，而ABCB1 C3435T和C1236T基因多态性与Tac血药浓度无相关性。胡楠等[21]在对中国肾移植术后早期受者的研究中发现，在CYP3A5*3低表达者（CYP3A5*3/*3）中，ABCB1 C1236T对Tac的C0/D有影响，而ABCB1 G2677T/A 和 C3435T对Tac的C0/D均无影响。在CYP3A5*3 表达者（CYP3A5*1*1和 CYP3A5*1*3）中，ABCB1 3435TT 型 Tac的 C0/D显著低于CC型和CT型。但Riegersperger等[22]对澳大利亚稳定期肾移植受者的研究并未发现ABCB1 C3435T、C1236T及G2677T/A基因多态性与Tac C0/D之间的相关性。因此，有研究者针对现有研究进行了Meta分析，但研究的基因主要集中于ABCB1 C3435T[23]。刘璐等[24]的Meta分析发现肾移植术后不同时期受者ABCB1 C3435T基因多态性与Tac C0/D存在相关性，且携带者（CT+CC型）Tac血药浓度要高于非携带者（CC型），非携带者可能需要更高的给药剂量才能达到目标浓度。该研究团队提出，在肾移植术后1年内可借助基因检测的方法制定Tac初始给药方案，以在短时间内达到Tac目标浓度。Peng等[25]的 Meta分析显示，ABCB1 C3435T基因多态性对Tac的药代动力学有影响，尤其是在白种人群和印第安人群中，ABCB1 C3435T基因突变CT+TT型者Tac的C0/D高于CC型者。因此，在调整成人肾移植受者Tac的维持剂量时，可能需要考虑ABCB1 C3435T基因多态性。而在肝移植的研究中，Naushad等[26]的Meta分析纳入了6项研究，共计431例肝移植受者，该研究结果表明在肝移植术后1个月内，ABCB1 C3435T基因多态性与Tac C0/D无相关性。此外，有研究者提出ABCB1基因多态性对细胞尤其是外周血单个核细胞（peripheral blood mononuclear cell，PBMC）内 Tac浓度的影响更大。Capron等[27]在一项对96例儿童肾移植受者的研究中发现，ABCB1 G1199A、C3435T和G2677T/A基因突变可降低P-gp的活性，从而使PBMC内Tac的浓度升高，但不影响Tac在全血中的浓度，ABCB1基因分型可能有助于Tac在肾移植受者中的个体化免疫抑制治疗。而Han等[28]在对213例稳定期肾移植受者的研究中却未发现PBMC内Tac浓度与ABCB1 3435C ＞T、2677G ＞T/A、1236C ＞T 基因多态性之间存在任何相关性。ABCB1基因多态性可解释个体间药代动力学的差异，但研究结果不一致，导致其不能有效指导临床的个体化用药，能否结合ABCB1基因多态性制定给药方案，值得深入探讨。

2.2 ABCC2

ABCC2在肠道屏障、肝细胞小管膜、肾小管细胞和PBMC质膜以及CD4+T淋巴细胞中具有较高的表达水平，其编码的多重耐药蛋白（multidrug resistance protein，MRP）2是重要的外排泵。Tac作为MRP2底物的研究较少，但有研究结果显示MRP2对Tac药代动力学的影响与多重耐药基因（multidrug resistance gene，MDR）1作 用 相 似。Noll等[29]在MRP2缺陷大鼠中发现其Tac血药浓度比正常大鼠高10倍，表明MRP2可参与Tac从肝脏和肾脏的外排过程，从而影响Tac血药浓度。ABCC2基因多态性可通过改变MRP2的功能和表达水平，影响药物的药代动力学过程，因此研究ABCC2基因多态性对Tac药代动力学影响具有重要的意义，其最常见的位点 是 C24T、G1249A、C3972T。Ogasawara等[30]在一项针对102例肾移植受者的研究中发现，ABCC2基因多态性对Tac在体内清除过程有显著影响，在小肠中，MRP2和CYP3A共同参与Tac及其代谢物向肠腔的外排，ABCC2 C3972T基因突变与Tac C0/D升高有关，在CYP3A5低表达组更显著，而ABCC2 C24T基因多态性与Tac C0/D无相关性。Genvigir等[31]的研究同样发现ABCC2 C3972T基因多态性可影响Tac C0/D，携带3972T等位基因的肾移植受者Tac C0/D显著高于非携带者。但Pulk等[32]的一项针对2 008例肾移植受者的前瞻性多中心的研究结果显示，ABCC2 C24T、G1249A、C3972T基因多态性对肾移植受者术后Tac血药浓度无影响。Genvigir等[33]认为ABCC2 G1249A 和C3972T基因多态性与肝移植受者Tac C0/D无相关性。由于目前关于ABCC2基因多态性对Tac血药浓度影响的研究主要集中在肾移植，且研究数据有限，为了更好明确ABCC2基因多态性对Tac血药浓度有否影响还需在其他器官移植中进一步论证。

3 SLC转运蛋白基因多态性

SLC转运蛋白超家族是人类细胞膜上最重要的转运蛋白家族之一，可参与细胞间的物质运输、能量传递、营养代谢、信号传导等重要生理活动，对于药物在体内尤其是肝脏的转运具有重要影响。有机阴离子 转 运 多 肽（organic anion transporting polypeptide，OATP）是SLC转运蛋白超家族中的一员，属于摄入型转运体，广泛存在于血脑屏障、肝细胞、小肠上皮细胞等人体正常组织中，介导多种内源物质及临床常用药物的吸收转运过程[34]。有研究显示，OATP功能的变化可显著影响药物在血液和组织中的暴露，进而影响药物的疗效和安全性[35]。OATP超家族由6个家族11个成员组成，其中OATP1B1和OATP1B3是最重要的成员之一，编码的基因分别为SLCO1B1和SLCO1B3[36]。Tac作为OATP的底物之一，其在体内转运及代谢极有可能会受到SLCO1B1和SLCO1B3基因多态性的影响。因此，了解SLC转运蛋白基因多态性对于Tac个体化治疗至关重要。

3.1 SLCO1B1

SLCO1B1是SLC转运蛋白超家族中研究最广泛的基因，位于人类12号染色体p12.1上，其编码的SLCO1B1蛋白是在肝脏中特异性表达的转运蛋白，可将Tac转运进入肝细胞内并特异性聚集。Tac的口服生物利用度可能受到SLCO1B1基因多态性的影响，SLCO1B1 A388G基因突变可导致Tac血药浓度降低，而SLCO1B1 T521C基因突变可使Tac血药浓度升高[37]。但在一项纳入89例中国肾移植受者的回顾性研究中，并未发现SLCO1B1 T521C基因多态性与Tac血药浓度的相关性，仅在CYP3A5非表达组中发现肾移植受者SLCO1B1 A388G基因多态性与Tac血药浓度相关，而SLCO1B1 A388G突变率在中国人群中较高，该基因型检测将有助于指导Tac的临床个体化用药[38]。除了T521C和A388G基因外，Wu等[39]对肝移植供、受者进行基因分型并分析发现，受者SLCO1B1 C597T为潜在的肝移植术后早期Tac代谢预测标志物，进一步通过基因型与表型关联分析、多因素预测、亚组分析等多个层面研究显示，受者SLCO1B1 C597T可能是影响肝移植术后早期Tac C0/D的新遗传位点，将其与供、受者CYP3A5*3基因型相结合，有助于形成器官移植中Tac个体化用药指导体系。这些研究为SLCO1B1基因多态性预测Tac血药浓度提供了新的可能性，但由于研究数据有限，SLCO1B1基因型指导Tac个体化给药的可行性还有待深入研究。

3.2 SLCO1B3

SLCO1B3分布于肝脏基底外侧膜（窦状隙侧膜），主要负责将药物转运入肝细胞内，从而调控Tac的消除过程[40]。T334G和G699A是目前研究较多的SLCO1B3基因多态性位点，具有明显的连锁不平衡性，对OATP1B3转运活性的影响最大[41]。SLCO1B3 T344G位于第4号外显子，导致112位丝氨酸被丙氨酸替换，在亚洲人群中的突变率为64.3%。SLCO1B3 G699A位于第7号外显子的编码区，导致233位蛋氨酸被异亮氨酸替换，在亚洲人群中的突变率为61.8%。Boivin等[42]对加拿大28例肾移植受者的研究显示，在肾移植术后1周内，SLCO1B3 T344G和G699A基因多态性与Tac血药浓度密切相关，T344G和G699A基因突变受者的Tac血药浓度升高，该研究首次发现SLCO1B3基因多态性与肾移植术后早期Tac暴露有关。在对中国肾移植受者术后药物浓度及基因型分析研究中，同样发现SLCO1B3 基因多态性与Tac代谢有关，SLCO1B3 699AA纯合子突变受者术后Tac血药浓度较高，推测699AA基因型突变者达到Tac有效血药浓度范围需要的Tac剂量较小[43]。目前国内外关于SLCO1B3 T344G和G699A基因多态性与器官移植受者术后Tac血药浓度相关性的研究较少，尤其是针对T344G的研究在中国人群中鲜有报道，而Tac在体内的转运及代谢很大程度上可能受到SLCO1B3基因多态性的影响，这可能是造成相同剂量和同样病理生理状况下Tac血药浓度差异大的原因之一，因此，有必要进一步研究验证SLCO1B3基因多态性与Tac血药浓度的相关性。

4 小 结

目前大多数对Tac基因多态性的研究主要集中在其代谢酶上，但Tac转运蛋白基因多态性可能有助于更好地了解Tac药代动力学存在个体差异的原因，理论上Tac相关转运蛋白基因多态性会对Tac药代动力学产生一定的影响，进而影响Tac血药浓度。但目前药物转运蛋白对Tac药代动力学的影响尚存在较大争议，ABCB1、ABCC2、SLCO1B1、SLCO1B3基因多态性对器官移植受者Tac药代动力学的影响仍有待商榷，其基因多态性与Tac血药浓度的相关性仍需更多大样本的研究进一步验证。因此，为了明确基因多态性对Tac药代动力学的影响，除需更新治疗药物监测和药物剂量调整手段，还需对转运蛋白基因多态性进行深入研究，探讨基因多态性与Tac血药浓度的相关性，优化Tac在器官移植中的治疗策略，提高免疫抑制方案的有效性，为器官移植受者的个体化用药提供更加充足的药物基因组学依据。