CYP3A和MDR1基因多态性与他克莫司血药浓度的相关性

徐亚飞，董瑞华，马静洁，曲恒燕，刘泽源（. 军事医学科学院附属医院临床药理学研究室，北京 0007；.延边大学药学院，吉林 延吉 33000）

·药学进展·

CYP3A和MDR1基因多态性与他克莫司血药浓度的相关性

徐亚飞1,2，董瑞华1，马静洁2，曲恒燕1，刘泽源1（1. 军事医学科学院附属医院临床药理学研究室，北京 100071；2.延边大学药学院，吉林 延吉 133000）

他克莫司（FK506）是一种新型免疫抑制剂，广泛应用于器官移植后排斥反应的预防，主要由细胞色素P450（CYP450）3A酶代谢，P-糖蛋白（P-gp）转运，CYP3A和多药耐药基因1（MDR1）的多态性可能会影响CYP3A酶及P-gp的表达水平和生物活性，进而影响FK506的药代动力学过程，最终可能影响其血药浓度。本文就CYP3A和MDR1基因多态性与FK506血药浓度的相关性进行综述，以期指导临床个体化合理用药。

他克莫司；血药浓度；基因多态性；CYP3A；多药耐药基因1

他克莫司（tacrolimus，FK506）属钙调磷酸酶抑制剂，广泛用于器官移植后排斥反应的预防，因其治疗窗狭窄，药代动力学个体差异大，为达到目标血药浓度，临床应用时需进行治疗药物监测，及时调整给药剂量，以减少无效作用和毒副反应。

FK506主要经细胞色素P450（cytochrome P450，CYP450）3A酶代谢，P-糖蛋白（P-glycoprotein，P-gp）转运，相关编码基因的高度多态性可能会影响CYP3A和P-gp的表达水平与生物活性， 进而影响FK506的药代动力学过程，最终可能影响其血药浓度。目前，所涉及的基因主要有CYP3A4、CYP3A5、CYP3AP1和多药耐药基因1（multi-drug resistance gene1，MDR1），除与CYP3A5基因多态性密切相关外，FK506血药浓度与其他基因多态性间的关系仍存在一定争议。本文就CYP3A（CYP3A4、CYP3A5、CYP3AP1）和MDR1基因多态性与FK506血药浓度的相关性进行综述，以期指导临床个体化合理用药。

1 CYP3A

CYP3A是CYP450最重要的亚家族，其可促进药物、生物异源性和内源性物质的代谢。CYP3A包含CYP3A4、CYP3A5、CYP3A7和CYP3A43四种同工酶。FK506主要由CYP3A4和CYP3A5代谢，因而编码这两种酶的相关基因多态性可能影响FK506血药浓度。

1.1 CYP3A4

CYP3A4基因位于染色体7q21.1-22.1，包含13个外显子和12个内含子，编码502个氨基酸，长约27 kb，其与FK506血药浓度相关的单核苷酸多态性（single nucleotide polymorphisms，SNPs）位点主要有CYP3A4*1B（392A ＞ G ； rs2740574）、CYP3A4*18B（20070T ＞ C；rs2242480）和CYP3A4*22（15389C ＞ T；rs35599367）。

CYP3A4*1B位于CYP3A4基因的5'-端侧翼区，可能增强CYP3A4酶的表 达[1]。 该等位基因分布频率具有明显的种族间差异，中国汉族人近乎为0%[2]，这种低频性突显出给予突变基因携带者最适剂量FK506指导其个体化用药的意义。Hesselink等[3]对64例肾移植患者进行研究发现，相较于*1*/1型患者，CYP3A4*1B等位基因携带者具有更低的剂量调整浓度，为达到目标血药浓度，需服用更高剂量的FK506；而 Singh等[4]却未发现肾移植术后CYP3A4*1B多态性与患者FK506剂量调整浓度、剂量要求之间存在显著相关性。此外，CYP3A4*1BCYP3A5*1单倍型携带者FK506剂量调整浓度显著低于CYP3A4*1-CYP3A5*3单倍型携带者[5]。由此可见，因CYP3A4*1B与CYP3A5*3之间存在强烈的连锁不平衡关系[6]，两者同时突变产生协同作用，共同影响FK506血药浓度，分析单一位点可能产生不一致结果。

CYP3A4*18B位于CYP3A4基因的第10号内含子，是目前所知的在中国人群中突变频率最高的CYP3A4 SNPs位点，该突变可能提高CYP3A4的酶活性[7]。李丹滢等[7]研究发现，肾移植术后1个月内，CYP3A4*18B等位基因携带者的FK506血药浓度/剂量（C/D）比值显著低于*1/*1型患者。朱琳等[8]对227例肾移植患者进行的研究显示，达到目标血药浓度时，CYP3A4*18B等位基因携带者具有较高的FK506维持剂量和较低的血药浓度/剂量×体表面积（C/D'）值，但当消除CYP3A5*3的影响后，CYP3A4*18B各基因型间FK506血药浓度和C/D'值没有显著差异。Shi等[9]在中国健康受试者中开展的群体药代动力学试验也发现，与单独分析CYP3A4*18B或CYP3A5*3相比，CYP3A4*1/*1-CYP3A5*3/*3单倍型与FK506清除率的关联性更加显著，达到目标血药浓度时其所需的FK506剂量较低。可见，CYP3A4*18B与FK506血药浓度间具有一定的相关性，且可能与CYP3A5*3间存在连锁不平衡关系，临床使用FK506时应当对其突变加以重视。

CYP3A4*22位于CYP3A4基因的第6号内含子，突变可降低CYP3A4的酶活性，由于其与转录和RNA加工早期的缺陷相关联，可能影响单链DNA或新生DNA的折叠，进而影响调节蛋白的结合[10]。CYP3A4*22等位基因分布频率具有明显的种族间差异，亚洲人群呈现低频性[11]。Elens等[11]研究发现，肾移植术后 10天至1个月，CYP3A4*22等位基因携带者FK506剂量调整浓度高于*1/*1型患者，术后10天至6个月，CYP3A4*22等位基因携带者FK506剂量要求显著低于*1/*1型患者。类似结果见于 Gijsen等[12]对60例心脏移植患儿进行的研究。Kurzawski等[13]也发现，治疗首周，CYP3A4*1/*1型患者中有45% FK506血药浓度高于15 ng·mL-1，而CYP3A4*22等位基因携带者中有71%，术后3个月和6个月，CYP3A4*22等位基因携带者FK506剂量调整浓度显著高于*1/*1型患者。此外，还有研究[11]显示，相较于单独分析CYP3A4*22或CYP3A5*3基因型对FK506血药浓度的影响，合并分析显示出更强的相关性，同时检测两位点对指导临床合理使用FK506具有重要意义。

1.2 CYP3A5

CYP3A5基因位于染色体7q21.1-22.1，编码区含13个外显子，长约31.8 kb，其最常见的SNPs位点是第3号内含子上的CYP3A5*3（6986A ＞ G； rs776746）。

Lee等[2]分析288例健康受试者的CYP3A5基因型发现，中国汉族人、韩国人、日本人的CYP3A5*3等位基因频率分别为34.4%、25.5%、26.0%，高于欧裔美国人的8.5%。CYP3A5*3突变可产生一个剪切位点，导致mRNA可变性剪切，产生一个终止密码子，使翻译提前终止，形成一个截断蛋白质，从而导致CYP3A5酶活性严重降低或缺失[14]。

Kurzawski等[13]研究CYP3A5基因多态性对241例肾移植患者FK506浓度影响的结果显示，术后12个月内，CYP3A5*1/*3型患者的剂量调整浓度显著低于*3/*3型患者，尤其是治疗首周，CYP3A5*1/*3型患者中有40% FK506浓度低于10 ng·mL-1，而*3/*3型患者中有49%高于15 ng·mL-1。Díaz-Molina等[15]研究也发现，心脏移植术后6个月和12个月，CYP3A5*1/*3型患者相比于*3/*3型患者具有更低的FK506剂量调整浓度，为达到目标血药浓度，需要服用更高剂量的FK506。与此同时，Shi等[16]研究显示，携带CYP3A5*3等位基因的肝移植患者具有 更高的FK506 C/D值。由此可见，CYP3A5*3基因多态性是影响FK506血药浓度的重要因素，可依据其基因分型结果指导FK506临床个体化合理用药。

1.3 CYP3AP1

CYP3AP1是CYP3A5基因的假基因，位于CYP3A5和CYP3A7之间，其突变主要是发生在启动子区域 的CYP3AP1*3（44G ＞ A；rs2177180）。Zhu等[17]研究中国汉族人群CYP3AP1基因型与CYP3A活性的关系时发现，CYP3AP1*1/*1型的CYP3A酶活性最高，其次是*1/*3型，最后为*3/*3型。

Wu等[18]对63例肾移植患 者进行的研究结果显示，CYP3AP1*3等位基因携带者FK506剂量调整浓度较高，为达到目标血药浓度，所需服用的FK506剂量较低。Jun等[19]也发现，携带CYP3AP1*3等位基因的肾移植患者具有较高的剂量调整浓度。与此同时，Jun等[19]还发现，CYP3AP1*3与CYP3A5*3间存在连锁不平衡关系，因而需综合考虑这两个位点，用于分析与FK506血药浓度间的关系，指导临床合理用药。

2 MDR1

P-gp属于 ATP结合转运蛋白，其在小肠上皮细胞、近曲小管表面细胞和胆汁微管细胞中均有表达。由ATP水解提供能量，P-gp将与其结合的药物由细胞膜内转运至细胞膜外，降低细胞内药物浓度，从而使机体产生耐药性。

MDR1基因编码P-gp，其位于染色体7q21.12，包含28个外显子，编码1280个氨基酸，长约209 kb。目前，所研究的MDR1 SNPs位点主要有第12号外显子 1236C ＞T （rs1128503），第21号外显子2677G ＞ T/A（rs2032582）以及第26号外显子 3435C ＞ T（rs1045642）。

MDR1 1236C ＞ T突变使密码子由GGC转变为GGT，但其均编码甘氨酸，未改变P-gp的氨基酸序列，属于同义突变。Wu等[18]研究中国肾移植患者基因多态性时，未发现1236C ＞ T突变与FK506剂量调整浓度之间存在相关性，Yu等[20]对62例肝移植患者进行的研究，虽然也未显示1236T等位基因与FK506 C/D值之间具有关联性，但却发现当合并分析1236C ＞ T和2677G ＞ T/A突变的影响时，携带T-T单倍型且其中一个SNPs位点为TT纯合子时，患者FK506剂量要求更高。

MDR1 2677G ＞ T/A突变使893位的丝氨酸转变为丙氨酸或苏氨酸，改变了P-gp的氨基酸序列。Cho等[21]通过对70例韩国肾移植患者进行研究发现，2677 G ＞ T/A各基因型间FK506剂量调整浓度无显著差异。而Zheng等[22]却发现小儿心脏移植术后6个月和12个月，2677 G ＞ T与FK506 C/D值之间存在相关性，2677 GG型患者的FK506 C/D值低于2677T等位基因携带者。此外，有研究[20]显示，合并分析2677G ＞T/A和3435C ＞ T突变时，携带T-C单倍型的患者需要服用更高剂量的FK506以维持血药浓度。

MDR1 3435C ＞ T突变使密码子由ATC转变为ATT，但其均编码异亮氨酸，也属于同义突变。有学者[23]对50例肝移植患者进行的研究发现，携带3435T等位基因者较3435CC型患者而言，具有较低的FK506日剂量要求和较高的C/D值。而Rong等[24]的研究结果却未显示3435C ＞ T突变会对FK506血药浓度产生影响。

由此可见，上述三个MDR1 SNPs位点对FK506血药浓度有一定影响，但研究结果存在一定争议，这可能是由于三者之间存在连锁不平衡关系[9]，需要综合考虑合并分析，以提供更为准确的结果。

此外，Gervasini等[5]研究MDR1基因多态性对103例肾移植患者FK506药代动力学影响的结果显示，虽然单独分析MDR1 1236C ＞ T、2677G ＞ T/A、3435C ＞ T三个SNPs位点与FK506 C/D值或剂量要求时，未发现两者间存在显著相关性，对CGC-CGC与TTT-TTT单倍型的分析也得出一致结果，但若将研究局限于CYP3A5*3/*3型患者中，则发现携带4 ～ 6个MDR1等位基因患者相较于携带0 ～ 3个等位基因的患者，具有较低的剂量调整浓度和较高的剂量要求，产生此现象的原因可能是，FK506是CYP3A5和P-gp的共同底物，单一分析MDR1时未考虑CYP3A5基因多态性的影响。可见，如需指导临床合理用药，应综合考虑，全面分析各SNPs位点与FK506血药浓度的关联性。

3 研究现状与应用前景

综上所述，目前已有大量研究显示，FK506血药浓度与CYP3A5基因多态性密切相关，但其与CYP3A4、CYP3AP1和MDR1基因多态性的关系仍存在一定争议，这可能是由于等位基因分布存在种族间差异，SNPs位点存在连锁不平衡关系，联合用药存在药物相互作用，药物代谢酶和药物转运体存在共底物现象等。随着遗传药理学和药物基因组学的发展，基因多态性研究必将进一步完善，虽然目前争议难以消除，但器官移植前对患者进行基因型检测，依据分型结果调整FK506给药剂量，对提高药物疗效及患者用药安全性，指导临床开展个体化合理用药有重要意义。

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The correlation between genetic polymorphisms of CYP3A and MDR1 and the blood drug concentrations of tacrolimus

XU Ya-fei1,2, DONG Rui-hua1, MA Jing-jie2, QU Heng-yan1, LIU Ze-yuan1(1. Department of Clinical Pharmacology, Affi liated Hospital of Academy of Military Medical Sciences, Beijing 100071, China; 2. College of Pharmacy, Yanbian University, Yanji 133000, China)

As a novel immunosuppressant, tacrolimus (FK506) is widely applied to prevent rejections after organ transplants. FK506 is mainly metabolized by cytochrome P450 (CYP450) 3A and transported by P-glycoprotein (P-gp). Genetic polymorphisms of CYP3A and MDR1 probably infl uence the expressions and bioactivity of CYP3A and P-gp, and then affect FK506 pharmacokinetics and finally may affect the blood drug concentrations of FK506. This article summarized the correlation between genetic polymorphisms of CYP3A and MDR1 and the blood drug concentrations of FK506 to guide the rational and individualized medication in clinic.

Tacrolimus; Blood drug concentration; Gene polymorphism; CYP3A; MDR1

R979.5

A

1672 – 8157(2015)01 – 0059 – 04

2014-02-26

2014-06-05）

国家自然科学基金项目（81403002）

刘泽源，男，博士生导师，研究方向：临床药理学。E-mail：13701359937@163.com

徐亚飞，女，硕士研究生，研究方向：临床药理学。E-mail：xuyafei919@163.com