治疗药物监测在炎症性肠病巯嘌呤类药物治疗中的研究进展*

吴莎莎 张 丽 王 迪 张红杰

南京医科大学第一附属医院消化科(210029)

炎症性肠病(inflammatory bowel disease, IBD)是一种与环境、免疫、遗传、肠道微生物等多种因素相互作用有关的肠道慢性非特异性炎症性疾病，主要包括溃疡性结肠炎(ulcerative colitis, UC)和克罗恩病(Crohn’s disease, CD)，其病程具有急性发作和缓解交替出现的特点。巯嘌呤类药物主要包括硫唑嘌呤(azathioprine, AZA)和6-巯基嘌呤(6-mercaptopurine, 6-MP)，用于维持撤离激素的缓解，尤其是激素依赖、激素抵抗的IBD[1-2]。然而，15%～30%的IBD患者因巯嘌呤的不良反应而停药。因此，国内外指南与共识均推荐在IBD患者使用巯嘌呤类药物治疗的过程中进行治疗药物监测(therapeutic drug monitoring, TDM)，在避免毒性的同时最大限度提高疗效[3]。本文就巯嘌呤治疗前进行遗传标志物的检测以及治疗过程中代谢产物监测方面的研究进展作一综述。

一、巯嘌呤类药物概述

1. 巯嘌呤类药物的代谢与作用机制：AZA在体内通过非酶作用和谷胱甘肽转移酶(GST)转化为6-MP和巯基咪唑[4-5]。6-MP在体内主要有3种代谢途径：①通过黄嘌呤氧化酶(XO)转化为非活性产物6-硫尿酸(6-TU)；②在巯嘌呤甲基转移酶(TPMT)作用下转化为非活性代谢产物6-甲基化巯基次黄嘌呤核苷磷酸盐(6-MMPN)；③在次黄嘌呤鸟嘌呤磷酸核糖转移酶(HPRT)的作用下转化为6-巯基次黄嘌呤单磷酸盐(6-TIMP)，然后经次黄嘌呤核苷酸脱氢酶(IMPDH)和单磷酸鸟苷酸合成酶(GMPS)转化为活性代谢产物6-硫鸟苷酸(6-TGN)，包括6-硫鸟嘌呤(脱氧)核苷单/二/三磷酸[6-T(d)GMP/T(d)GDP/T(d)GTP]。随后，6-TdGTP和6-TGTP分别被整合至DNA和RNA，抑制核苷酸和蛋白质的合成，从而抑制淋巴细胞增殖[4-5]。6-TGTP还可通过阻断Vav-Rac信号通路诱导T细胞凋亡，抑制依赖T细胞的致病性免疫应答[6]。此外，6-甲基化巯基次黄嘌呤核苷单磷酸(6-meTIMP)亦可抑制嘌呤重新合成而发挥作用[4-5]。

2. 巯嘌呤类药物在IBD中的应用：巯嘌呤类药物目前仍是IBD患者维持长期缓解的一线药物，但起效缓慢，需持续使用12～17周才能显效[2]，因此常与激素、抗肿瘤坏死因子-α(TNF-α)制剂联用以快速诱导缓解。巯嘌呤类药物与抗TNF-α制剂联用可促进黏膜愈合，减少抗药抗体的产生，显著提高疗效[7]。巯嘌呤类药物还可用于预防CD患者肠切除术后的复发[2]。巯嘌呤类药物存在量效关系，剂量不足会影响疗效，过量则会增加不良反应的发生率[4]。目前指南推荐AZA的目标剂量为1.5～2.5 mg·kg-1·d-1，6-MP的目标剂量为0.75～1.5 mg·kg-1·d-1[3]，我国共识认为1.0～1.5 mg·kg-1·d-1AZA对IBD患者有效，但治疗过程中应根据疗效、全血细胞计数和6-TGN浓度来调整剂量[8]。

3. 巯嘌呤类药物的不良反应：巯嘌呤类药物的不良反应最常见于用药后1年内，尤其是1个月内。最常见的不良反应为骨髓毒性，主要包括白细胞减少和中性粒细胞减少，是导致患者停止使用巯嘌呤类药物的最主要原因[9]。其余不良反应包括肝毒性、胃肠道不适、流感样症状、皮疹、脱发、关节痛、肌痛以及急性胰腺炎等，均可导致巯嘌呤治疗失败。骨髓毒性和肝毒性通常为剂量依赖性不良反应，与巯嘌呤的复杂代谢通路有关，而皮疹、流感样症状、关节炎、胰腺炎以及肝炎为特异质反应，与剂量无关[10]。

二、遗传标志物检测在预测巯嘌呤不良反应中的作用

1. TPMT：TPMT可将巯嘌呤代谢通路中的多种产物甲基化从而产生6-MMP(R)，减少有效代谢产物6-TGN的累积，降低骨髓毒性发生率[11]。最常见的引起TPMT酶活性缺陷的等位基因为TPMT*2、*3A、*3B和*3C，高加索人、亚洲西南人群以及中国人中TPMT等位基因突变率分别为10.1%、2.0%和4.7%，最常见的突变等位基因分别为TPMT*3A和TPMT*3C[12]。TPMT活性受多种因素调控，其表型与基因型之间的相关性为65%～89%，因此相对于基因型，检测表型对预测骨髓毒性更有价值[13]。美国胃肠病学会(AGA)推荐，在开始巯嘌呤治疗前应常规检测TPMT基因型或表型，并根据相应结果调整[3]。2018年临床药物基因组学实施联盟(CPIC)指南建议：正常酶活性/基因型的患者使用标准剂量治疗，中等酶活性/基因型杂合突变的患者按照标准剂量30%～80%进行治疗，低或无酶活性/基因型纯合突变的患者给予标准剂量的10%，每周3次的治疗方案或转换治疗[14]。TPMT多态性预测亚洲IBD患者发生巯嘌呤诱导的白细胞减少的敏感性较低[15-16]，因此其在亚洲人群中的检测价值有限。

2. NUDT15基因：NUDT15基因编码嘌呤特异性Nudix水解酶，发挥水解核苷二磷酸的作用。有体外研究[17]发现NUDT15基因敲除的细胞株中加入巯嘌呤复合物后，TGTP水平、TGTP/TGMP比例、TGTP在6-TGN中的比例显著升高，从而增加了细胞毒性。NUDT15基因突变率在东亚人群中约为9.8%，在欧洲人群中约为0.2%，在非洲人群中几乎缺如[18]。Yang等[15]的研究通过全基因组关联测序首次发现了NUDT15 c.415 C>T与韩国IBD患者发生巯嘌呤诱导的白细胞减少密切相关，预测白细胞减少的敏感性为89.4%，特异性为93.2%，而与TPMT基因突变无关。随后在日本、中国、印度等IBD患者中亦证实了这种关联[19]。有研究[20]还发现NUDT15 c.415 C>T纯合突变者不仅发生早期重度白细胞减少，而且还发生了严重的脱发。上述研究表明NUDT15基因型检测在亚洲IBD患者中具有应用前景。

Moriyama等[17]在危地马拉、新加坡和日本的270例急性淋巴细胞白血病(ALL)儿童中发现了NUDT15的4种变异体，以及6种单倍型和相应的双倍型。根据酶活性不同。可分为正常酶活性组(*1/*1)、中等酶活性组(*1/*2、*1/*3、*1/*4、*1/*5)以及低酶活性组(*2/*3、*3/*3、*3/*5)。NUDT15纯合突变者几乎无法耐受巯嘌呤药物治疗，仅能耐受6-MP标准剂量的10%。Chao等[16]的多中心研究发现中国IBD患者NUDT15 c.415 C>T、C.36_37insGGAGTC和C.52G>A与巯嘌呤诱导的白细胞减少显著相关。*1/*1型患者耐受剂量显著高于*1/*2和*1/*3型患者，但与*1/*5、*1/*6型患者耐受剂量无明显差异。该项研究初步展示了NUDT15双倍型检测在预测不良反应以及评估耐受剂量方面的应用价值。Walker等[21]的多中心大样本研究发现新的变异体NUDT15(p.Gly17_Val18del)与欧洲IBD患者发生巯嘌呤诱导的骨髓抑制密切相关，提示NUDT15基因分型的检测价值不仅局限于亚洲人群。韩国与我国共识均推荐在巯嘌呤类药物使用前对患者进行NUDT15基因检测并根据结果调整剂量[8,22]，但剂量减少的范围目前仍未达成共识。

3. 其他遗传标志物：对于ITPA 94C>A[23-25]、GST基因突变[26-27]与IBD患者使用巯嘌呤后出现不良反应是否相关存在争议。研究表明XO可将6-MMP转化为6-TU从而减少巯嘌呤的生物利用度，但6-MP氧化受膳食嘌呤摄入量、代谢等多种因素的影响，因此无法基于XO基因型或表型检测来预测巯嘌呤的毒性[4]。有研究[28]提出MRP4 G2269A突变造成6-TGN蓄积，进而引起巯嘌呤诱导的白细胞减少。然而MRP4与NUDT15存在相互作用[29]，仅MRP4变异不能解释亚洲IBD患者使用巯嘌呤后的骨髓毒性。有研究表明HPRT高活性[30]和FTO p.A134T[31]使IBD患者更易发生巯嘌呤诱导的白细胞减少，但结论仍需进一步证实。

三、巯嘌呤代谢产物监测与治疗方案优化

1. 6-TGN测定：6-TGN是巯嘌呤类药物发挥作用的主要活性代谢产物[4]。由于缺乏明确证据表明基于代谢产物的剂量调整优于传统的基于体质量的剂量调整，AGA指南并不推荐常规检测巯嘌呤代谢物，仅推荐在巯嘌呤治疗后仍处于活动期或出现不良反应时进行测定，并据此调整治疗方案[3]。我国共识推荐在巯嘌呤剂量稳定后1个月，或治疗足够疗程后(通常认为是17周)仍处于活动期，或出现可能与之相关的不良反应时测定6-TGN浓度[8]。行巯嘌呤单药治疗时，6-TGN的最佳浓度为230～450 pmol/8×108RBC，但基于检测方法、研究设计和人群的不同，数值略有差异[3]。有研究[32]认为，180～355 pmol/8×108RBC 6-TGN可维持中国IBD患者的缓解。有研究[33]发现，当巯嘌呤与英夫利西单抗(infliximab, IFX)联用时，6-TGN≥125 pmol/8×108RBC即可获得满意疗效，黏膜愈合率更高，产生抗药抗体的可能性更低，但联合治疗时的6-TGN最佳浓度尚不明确。目前认为当6-TGN浓度<230 pmol/8×108RBC时，需优化用药剂量，6-TGN浓度>450 pmol/8×108RBC时，应转换其他药物进行治疗[3,8]。

2. 6-TGN与6-MMP联合测定

近来研究表明联合测定6-TGN和6-MMP水平并作出相应调整可显著提高AZA疗效并减少不良反应[34]。6-MMP浓度>5 700 pmol/8×108RBC时与肝毒性的发生密切相关，但6-MMP水平低并不能排除肝毒性的发生[4]。因此，测量6-TGN和6-MMP水平并不能取代对肝酶和血细胞计数的监测。有研究提出在巯嘌呤初始治疗后4～8周测定6-TGN、6-MMP浓度，并据此调整用药剂量[4,35]。

①6-TGN与6-MMP水平均低，需检查患者的依从性，若依从性良好，则考虑药物剂量不足，应适当增加剂量；②6-TGN水平低，6-MMP水平高(通常为6-MMP/6-TGN>20)，应考虑巯嘌呤药物抵抗，AZA/6-MP优先向6-MMP代谢通路进行分流，肝毒性发生风险增加。目前报道的解决方案主要有：a. 加用别嘌醇：研究发现别嘌醇50～100 mg联合25%～50%的巯嘌呤起始剂量使用2～4周后，可有效增加6-TGN浓度并降低6-MMP浓度，使AZA/6-MP代谢向6-TGN通路分流从而提高疗效[36]。且巯嘌呤相关的不良反应如胃肠道不适、流感样症状、肌痛、肝毒性的发生率降低。除上述分流机制外，其作用机制可能与加用别嘌醇可增加6-巯基黄嘌呤(6-TX)水平并抑制TPMT活性有关[37]。但有研究[38]表明IBD患者给予巯嘌呤联合别嘌醇治疗后HPRT活性明显上升，TPMT活性无明显变化，提示别嘌醇可能通过某种途径影响HPRT活性进而影响6-TGN水平。b. 分次给药：Shih等[39]发现AZA/6-MP分次给药可显著降低6-MMP水平但不并影响6-TGN水平，最终减少肝毒性并提高巯嘌呤的疗效，维持无激素缓解。c. 合用5-氨基水杨酸(5-ASA)：de Boer等[40]对服用AZA的IBD患者的研究发现，连续4周服用2 g/d 5-ASA后连续4周服用4 g/d 5-ASA可使6-TGN水平明显升高，增加疗效，但骨髓毒性风险随之增加，因此合用5-ASA时建议减少25%的AZA/6-MP剂量；③6-TGN水平正常，6-MMP水平高，若应答良好，可继续当前治疗并密切监测肝功能；若无应答，则考虑可能对巯嘌呤药物耐受，建议转换治疗；④6-TGN水平高，6-MMP水平低，药物甲基化水平低，易发生骨髓毒性，应减量；⑤6-TGN水平高，6-MMP水平高，应考虑药物过量或对巯嘌呤耐受，发生骨髓毒性和肝毒性的风险大，若应答良好建议减量，若无应答则建议转换治疗。

3. DNA-TG测定：6-T(d)GTP是6-TGN中发挥生物活性的主要形式。在CD患者中，6-TGTP水平>100 pmol/8×108RBC时对巯嘌呤的应答率更高，而当6-TGDP所占比例升高(6-TGDP/6-TGN>15%)，患者对药物的反应降低[41]。日本的研究[42]发现IBD患者中NUDT15 R139C引起的巯嘌呤相关白细胞减少与6-TGN浓度无明显相关，提示NUDT15 R139C引起骨髓毒性的作用机制可能并不依赖于6-TGN。Moriyama等[17]对儿童ALL患者的研究表明，巯嘌呤剂量与6-T(d)GTP、DNA-TG水平呈正相关。NUDT15基因突变导致6-T(d)GTP、DNA-TG水平过高，从而增加骨髓毒性的发生率，但总6-TGN水平可能不变。既往的检测方法虽能有效区分6-T(d)GMP、6-T(d)GDP和6-T(d)GTP，但因其步骤繁琐且准确性偏低，导致应用受限[43]。因此，测定DNA-TG水平可能对预测IBD患者巯嘌呤疗效以及相关骨髓毒性更有价值。

四、结语与展望

关于IBD患者巯嘌呤治疗的TDM仍有不少问题亟待解决。目前已知的遗传标志物检测在预测巯嘌呤不良反应中发挥重要作用，但仍有相当一部分不良反应无法通过现有的研究结果进行解释。此外，目前尚缺乏巯嘌呤代谢产物监测的共识，包括在维持缓解阶段采用不同联合治疗方案的有效6-TGN浓度是否有差异；不同的疾病类型、活动性、治疗目标(如临床缓解和内镜下缓解)对要求的6-TGN浓度是否均不同；监测DNA-TG水平是否较监测6-TGN水平对指导治疗的价值更高，以及达到疗效的最佳DNA-TG范围仍尚未可知。NUDT15基因检测在东亚IBD患者中的应用前景广阔，未来需行大样本多中心研究来指导IBD患者巯嘌呤治疗的个体化方案。