基因遺傳多態(tài)性在藥物動(dòng)力學(xué)研究中的意義課件

1、基因遺傳多態(tài)性在藥物動(dòng)力學(xué)研究中的意義李 金 恒 南京軍區(qū)總醫(yī)院臨床藥理科 南京 2100027/21/20221 隨著醫(yī)學(xué)生物技術(shù)的發(fā)展日新月異，新的藥物層出不窮，但人類在與疾病作斗爭(zhēng)的過程中仍然面臨著許多重大難題，如藥物療效個(gè)體差異大，總有效率捉摸不定；或藥物的不良反應(yīng)嚴(yán)重，導(dǎo)致巨大的精神和經(jīng)濟(jì)損失。 臨床用藥中?？梢姷酵N疾病的患者對(duì)相同的藥物可以產(chǎn)生不同的反應(yīng)。有人表現(xiàn)出高度敏感性，或容易產(chǎn)生不良反應(yīng)；有的卻表現(xiàn)為耐受性，即為藥物反應(yīng)的個(gè)體差異。7/21/20222 生命演化過程中基因的趨異進(jìn)化和遺傳多態(tài)性增加了臨床用藥的復(fù)雜性。1. 小分子藥物在體內(nèi)作用的靶分子不可能具有絕對(duì)專一性，

2、如G蛋白偶聯(lián)受體超家族約有2 000個(gè)，很難避免它們與某種藥物不發(fā)生交叉作用。2. 不同個(gè)體內(nèi)所含結(jié)合藥物的轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白、藥物代謝酶存在著差異，使機(jī)體對(duì)藥物的處置有所不同。 7/21/20223藥物體內(nèi)過程的個(gè)體差異 雖然引起藥物反應(yīng)個(gè)體差異的原因很多，但遺傳因素起相當(dāng)重要的作用。 Science：藥物代謝酶、轉(zhuǎn)運(yùn)藥物的蛋白質(zhì)、受體和其它藥物靶體的遺傳多態(tài)性與藥物效應(yīng)和毒性的個(gè)體差異密切相關(guān)。 藥物的體內(nèi)過程：吸收、分布、代謝、排泄 * 遺傳多態(tài)性與藥物分布 * 遺傳多態(tài)性與藥物代謝7/21/20224第一部分與藥物分布有關(guān)的遺傳多態(tài)性7/21/20225遺傳多態(tài)性與藥物分布藥物-血漿蛋白結(jié)合弱酸

3、：白蛋白弱堿：類粘蛋白(ORM，1-AGP) 藥物的血漿蛋白結(jié)合率-個(gè)體差異原因：不明確后果：藥效，ADRs7/21/20226類粘蛋白(orosomucoid,ORM)ORM(1-AGP)：急性反應(yīng)相蛋白合 成：肝臟分子量：4041 kD含 量：0.51.2 g/L一級(jí)結(jié)構(gòu)：183個(gè)氨基酸2個(gè)二硫鍵(第5位、147位)5條糖側(cè)鏈(第15、38、54、75、86位) -末端為唾液酸7/21/20227ORM遺傳多態(tài)性O(shè)RM基因定位： 9q3134.1(外顯子6，內(nèi)含子5) ORM受控于兩個(gè)基因座： ORM1、ORM2（共顯性復(fù)等位基因） ORM1座位：高度多態(tài)常見等位基因：ORM1*F1, O

4、RM1*F2, ORM1*S ORM2座位：?jiǎn)螒B(tài)“一個(gè)基因一個(gè)多態(tài)鏈” 個(gè)體的遺傳性質(zhì)可表現(xiàn)在蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)、數(shù)量、構(gòu)型上 ORM1的基因遺傳多態(tài)性決定了編碼合成的各種表型的ORM1蛋白質(zhì)具有不同的結(jié)構(gòu)和功能。7/21/20228研究目的 中國漢族人群ORM1遺傳多態(tài)性的分布、ORM1表型、基因頻率； 不同ORM1表型對(duì)弱堿性藥物奎尼丁、阿米替林血漿蛋白結(jié)合率和游離藥物的影響；7/21/20229中國南京地區(qū)漢族人ORM遺傳多態(tài)性7/21/202210樣 品 南京地區(qū)220名無血緣關(guān)系的健康男性受試者 采血后2小時(shí)內(nèi)分離血清，-20OC保存?zhèn)溆?ORM表現(xiàn)型參考血清由Thymann M博士提供血

5、清ORM表型分型 去唾液酸血清ORM等電聚焦電泳、免疫印跡方法按Thymann等命名法判定ORM表型，并計(jì)算ORM基因頻率數(shù)據(jù)處理：用2檢驗(yàn)對(duì)有關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析7/21/202211結(jié) 果7/21/202212ORM1座位 檢出了由ORM1F1、ORM1F2和ORM1S 3個(gè)復(fù)等位基因控制的5種表現(xiàn)型：F1，S，F(xiàn)1F2，F(xiàn)1S、F2S； 純合子F1、S：分別為近陽極側(cè)或近陰極側(cè)的一組蛋白帶； 雜合子F1S，F(xiàn)1F2、F2S：相應(yīng)具有F1、F2、S蛋白帶特征；ORM2座位 全部檢出了由ORM2A基因控制的ORM2 A型，其較為淺色的蛋白帶位于ORM1 S帶的近陰極側(cè)。7/21/202213O

6、RM1 F1ORM1 F21 2 3 45 6 7 8 9ORM1 SORM2 A等電聚焦電泳-免疫印跡圖Lane 1: ORM1 F1 F2 Lanes 2, 6: ORM1 F1 Lanes 3, 9: ORM1 SLanes 4, 5, 7: ORM1 F1S Lane 8: ORM1 F2S7/21/202214ORM1表型-基因頻率 ORM1座位： F1：47.27% S： 5.46% F1F2：3.18% F1S：43.64% F2S： 0.45% ORM1基因頻率： ORM1F1：0.7068 ORM1F2：0.0182 ORM1S ： 0.27507/21/202215表1 中

7、國南京地區(qū)漢族人ORM1表型及基因頻率 表 型 觀察值 期望值 基 因 頻 率 (n) (n)ORM1 F1 104 109.91 ORM1F1=0.7068ORM1 F2 0 0.07 ORM1F2=0.0182ORM1 S 12 16.64 ORM1S =0.2750ORM1 F1F2 7 5.66 2 = 1.5074ORM1 F1S 96 85.52 df = 3ORM1 F2S 1 2.20 P 0.05Total 220 220.00 7/21/202216ORM1遺傳表型 理論上：ORM1座位的3個(gè)復(fù)等位基因控制著ORM1的6種表現(xiàn)型 本文結(jié)果：5種ORM1表型，即F1，S，F(xiàn)1

8、F2，F(xiàn)1S和F2S，未發(fā)現(xiàn) ORM1 F2純合子 文獻(xiàn)結(jié)果：印度和東南亞地區(qū)的人群中極少有檢出純合子 F2的報(bào)道 7/21/202217不同人群ORM1基因頻率的比較 ORM1座位的基因頻率與人群所在的地理位置(經(jīng)度)有顯著關(guān)系地理傾群 (geographical cline) ORM1*F1：西東 逐漸上升 (r=0.80, P0.01) ORM1*S：西東 逐漸降低 (r=0.84, P0.05.7/21/202224Fig. Serum total quinidine concentration-time curve after a single oral dose of 200 mg

9、 quinidine sulfate in the healthy subjects with the three ORM1 phenotypes. xs. : ORM1 F1(n=10)，: ORM1 S(n=8)，: ORM1 F1S(n=10)7/21/202225Fig. Unbound quinidine serum concentration-curve after a single oral dose of 200 mg quinidine sulfate in the healthy subjects with the three ORM1 phenotypes. xs. :

10、ORM1 F1(n=10)，: ORM1 S(n=8)，: ORM1 F1S(n=10)7/21/202226Fig. Percentage for unbound serum quinidine after a single oral dose of 200 mg quinidine sulfate in the healthy subjects with the three ORM1 phenotypes. xs. : ORM1 F1(n=10)， : ORM1 S(n=8)， : ORM1 F1S(n=10) * P0.01 vs ORM1 F1 phenotype.*7/21/2022

11、27Tab. Pharmacokinetics parameters of total quinidine after a single oral dose of 200 mg quinidine sulfate in the healthy male subjects with the three ORM1 phenotypes.xs.ORM1 n ke l Cmax tmax t1/2 Cl/F Vd AUCPhenotypes h-1 gL-1 h h Lh-1 Lkg1 ghL-1 F1 10 0.124 1015.5 2.2 5.65 23.60 3.09 8845.3 0.012

12、220.5 0.3 0.55 5.16 0.57 1916.2 S 8 0.113 1055.9 1.8 6.22 23.06 3.45 8857.2 0.015 232.5 0.5 0.90 3.96 0.61 1257.3F1S 10 0.120 988.6 1.9 6.06 24.62 3.23 8543.6 0.029 145.7 0.4 1.39 5.68 0.58 2047.97/21/202228Tab. Protein binding percentage(%) of serum quinidine after a single oral dose of 200 mg quin

13、idine sulfate in the healthy male subjects with the three ORM1 phenotypes.xs.ORM1 n Time after dosing (h)Phenotypes 8 12 24 F1 1093.64 2.98 91.88 4.11 80.21 6.13 S 894.38 0.89 93.18 1.82 89.31 4.83* F1S 1094.38 1.27 92.26 2.57 87.26 3.42* * P 0.05, * P 0.05)。7/21/202234表 單劑量口服鹽酸阿米替林片50mg后血漿阿米替林總濃度的藥

14、物動(dòng)力學(xué)參數(shù).xs. ORM1 n Tmax Cmax Cl/F Vd t1/2 t1/2 AUC036 AUC0 表 型 h gL-1 Lh-1 L kg1 h h ghL-1 ghL-1 F1 10 3.9 40.31 86.83 14.88 2.45 21.22 535.5 639.9 0.6 10.25 29.97 5.45 0.80 7.41 175.2 220.1 S 8 3.9 34.55 92.91 17.26 2.52 22.97 424.8 544.0 0.8 7.56 17.69 5.16 0.69 5.30 67.4 120.1 F1S 10 4.1 38.79 86.

15、00 13.97 2.48 23.37 496.8 612.2 0.6 9.08 29.17 3.98 0.97 8.61 132.3 182.27/21/202235阿米替林血漿蛋白結(jié)合率(%) ORM1 S表型： ORM1 F1表型 ORM1 F1S表型：介于上述兩者之間 ORM1 n 給藥后時(shí)間(h) 表 型 8 12 24 F1 10 90.052.42 82.774.05 79.994.39 S 8 91.35 2.24* 88.582.22* 86.762.08* F1S 10 90.71 2.36* 85.983.95* 83.434.65* 與ORM1 F1表型組比較，* P

16、0.05, * P 0.01.7/21/202236遺傳表型-蛋白結(jié)合率ORM和白蛋白是藥物在血漿中的二種主要的結(jié)合蛋白質(zhì)，其濃度水平可影響蛋白結(jié)合率。各組受試者的血漿藥物結(jié)合蛋白質(zhì)含量的一致對(duì)于維持本實(shí)驗(yàn)條件的均衡性有重要意義。作為觀察不同ORM1表型對(duì)弱堿性藥物(奎尼丁、阿米替林等)蛋白結(jié)合率影響的控制因素，本研究中三組ORM1表型受試者的血清ORM和白蛋白濃度均較為接近，組間無顯著性差異。7/21/202237遺傳表型-蛋白結(jié)合率研究發(fā)現(xiàn)，給藥后24 h即藥物的體內(nèi)分布達(dá)完全平衡時(shí)，ORM1 F1表型者的游離藥物濃度顯著高于ORM1 S表型者。但t1/2及其它藥動(dòng)學(xué)參數(shù)等不受ORM1表型

17、的影響；結(jié)果表明，ORM1表型的多態(tài)性主要影響弱堿性藥物的分布(轉(zhuǎn)運(yùn))，而對(duì)肝代謝和消除的影響不大；提示：ORM1遺傳變異引起其功能上的差別能夠解釋藥物血漿蛋白結(jié)合率的個(gè)體間差異。7/21/202238遺傳表型-蛋白結(jié)合率阿米替林、美沙酮等體外蛋白結(jié)合率實(shí)驗(yàn)：ORM1 S 蛋白與各種弱堿性藥物的親和力比ORM1 F蛋白高：ORM1 S蛋白的結(jié)合位點(diǎn)數(shù)為0.560.06，而ORM1 F蛋白僅為0.170.09。所以后者表現(xiàn)為較低的蛋白結(jié)合率、較高的游離藥物水平，而前者則反之。由此可見，各種ORM1表型個(gè)體表現(xiàn)出不同的藥物血漿蛋白結(jié)合率?？梢灶A(yù)料，對(duì)于ORM1 F1表型個(gè)體，過高的游離藥物濃度將引

18、起過強(qiáng)的藥理效應(yīng)；7/21/202239遺傳表型-蛋白結(jié)合率不同ORM1遺傳表型明顯影響弱堿性藥物奎尼丁、阿米替林的游離濃度和蛋白結(jié)合率；ORM1 F1表型者藥物的血漿蛋白結(jié)合率最低，而游離藥物濃度最高?？岫?、阿米替林等血漿藥物總濃度測(cè)定結(jié)果可能引起誤導(dǎo)；對(duì)于弱堿性、蛋白結(jié)合率較高的治療藥物，不同的個(gè)體血中游離藥物濃度有顯著差別；依靠總濃度獲得的藥代動(dòng)力學(xué)參數(shù)對(duì)臨床用藥的指導(dǎo)意義受到限制。7/21/202240第二部分與藥物代謝有關(guān)的遺傳多態(tài)性7/21/202241遺傳多態(tài)性與藥物代謝大多數(shù)藥物由肝臟的藥酶代謝，以利于通過腎臟或膽汁排泄。肝藥酶的遺傳多態(tài)性具有臨床意義的有三大類： 氧化代謝酶

19、：CYP2D6、CYP2C19，等 S-甲基轉(zhuǎn)移酶 N-乙酰轉(zhuǎn)移酶(NAT) 7/21/202242人類N-乙?；?人類的N-乙?；磻?yīng)：由NAT1、NAT2所介導(dǎo)。 NAT1：涉及少數(shù)藥物的代謝(對(duì)氨水揚(yáng)酸，氨苯甲酸，磺胺甲基異惡唑等) 一般認(rèn)為：?jiǎn)螒B(tài)分布，近年提示有多態(tài)性 NAT2：許多藥物的代謝酶，如肼類藥物(異煙肼，肼苯達(dá)嗪)，芳基胺類藥物(氨苯砜，普魯卡因胺，醋丁洛爾，磺胺嘧啶、磺胺二甲嘧啶、磺胺甲基嘧啶)，咖啡因，安乃近等。 具有遺傳多態(tài)性7/21/202243人類N-乙?；缚刂迫薔AT2的基因：第8號(hào)染色體若NAT2基因的外顯子密碼發(fā)生不同形式的點(diǎn)突變 M1型(NAT2*5A

20、) ：T341C M2型(NAT2*6A) ：G590A M3型(NAT2*7A) ：G857A 肝內(nèi)NAT2含量不足，相關(guān)藥物的乙?；俾蕼p慢， 相應(yīng)個(gè)體為慢乙?；硇鸵吧突騈AT2*4純合子：快乙?；硇鸵吧突螂s合子：中間乙?；硇?/21/202244人類N-乙?；杆幬镆阴；芰υ谌巳褐斜憩F(xiàn)出遺傳多態(tài)性快、慢乙?；陌l(fā)生率有明顯的種族差異 慢乙酰化的發(fā)生率(%) 埃及、中東人 8090 歐洲、北美高加索人 4070 亞洲人 10207/21/202245慢乙?；瘋€(gè)體的臨床意義 慢乙?；咭桩a(chǎn)生藥物不良反應(yīng) 結(jié)核病的流行有重新加劇之勢(shì) WHO：全球感染者近20億人，結(jié)核病人200

21、0萬，每年病死亡200萬，是世界上單一致病菌死亡率最高的疾病。 中國是全球22個(gè)結(jié)核病高負(fù)擔(dān)國家之一，僅次于印度，居世界第二。全國感染人數(shù)超過4億，結(jié)核病人200萬。 常規(guī)劑量的異煙肼，易發(fā)生外周神經(jīng)炎等不良反應(yīng)；普魯卡因胺：易發(fā)生紅斑狼瘡樣綜合征。慢乙?；咭桩a(chǎn)生藥物不良反應(yīng) 有人認(rèn)為慢乙酰化者易發(fā)生直腸癌或膀胱癌 識(shí)別慢乙酰化個(gè)體具有重要的臨床意義7/21/202246慢乙?；囊饬x 來自動(dòng)物實(shí)驗(yàn)結(jié)果的啟示： Beagle犬的氧化代謝酶遺傳多態(tài)性對(duì)COX-2抑制劑celecoxib藥代動(dòng)力學(xué)的影響。 PM and EM phenotypes within a population of b

22、eagle dogs(n=242) 強(qiáng)代謝(EM)表型 弱代謝(PM)表型 無法定型 45.0% 53.5% 1.65%7/21/202247TAB. Pharmacokinetic parameters (means) of Celecoxib in i.v.-dosed male and female dogsPopulationa Sex/n T1/2 Cl Vd AUC0- h ml/min/kg L/kg g/ml*h Male/11 1.770.9 19.27.7 2.631.37 4.951.80EM Female/8 1.660.43 16.94.2 2.320.41 5.201.23 M and F/19 1.720.79 18.26.4 2.501.07 5.051.55 Male/8 4.691.25 7