风湿病遗传药理学及其药物

药物是治疗风湿性疾病的重要手段，而部分患者在治疗开始或期间就对药物不敏感，除了疾病自身的特点外，个体遗传因素也是一个重要的影响因素。近年来，随着药物基因组学的进展，人们逐渐认识到编码药物代谢酶、转运体和作用靶点基因序列的变异是引起药物个体疗效差异的主要原因。

除疗效外，风湿病治疗药物同样伴有许多不良反应，限制了其使用。一般而言，有些药物长期使用耐受性差，如肌内注射金制剂和D-青霉胺的使用常因皮疹和蛋白尿的不良反应受到限制。Pincus等在一个5年的随访研究中发现，采用甲氨蝶呤治疗（60%）和D-青霉胺或金制剂治疗（＜30%）的患者常因药物的无效或毒性作用而频繁停药。Morgan等也报道了类似的现象，发现抗疟药因无效经常被迫停药，54%的患者因毒性作用而停止使用金制剂，DMARDS因无效导致停药所占的比例各不相同，研究中也发现个别药物的无效率在个体间亦有显著不同，35%的无效率是由个体差异所产生。遗传变异不但影响了药物的吸收和处置，同样也影响了药物的疗效或毒性。本研究考虑了抗风湿治疗中药物独用及遗传变异对其疗效和安全的影响。

一、非甾体类抗炎药

非甾体类抗炎药（NSAIDs）用于多种风湿病的治疗，包括RA。有镇痛和抗炎的功能，并能减轻炎症症状和征兆，如关节僵硬、肿胀和压痛，但不能从根本上改变疾病如RA发生的进程。除了风湿病，它们在其他方面的应用也很广泛。如用于痛经、肾绞痛、和术后疼痛。当前可用的NSAIDs大多为酸性化合物的衍生物，比如水杨酸、醋酸和丙酸。NSAIDs主要通过抑制环氧化酶系统发挥抗炎作用，近年来发现两种不同形式的环氧化酶（COX）。COX-1是构酶，有维护胃酸性屏障，控制肾脏血流和钠分泌的功能；COX-2是可诱导酶，能被前炎症细胞因子如IL-1和TNF-α及其产物上调表达，NSAIDs能特异性地抑制COX-2发挥抗炎作用（图10-1）。

图10-1　前列腺素合成途径和COX酶的作用

二、非甾体抗炎药的遗传药理学

【遗传药理学】

遗传变异可影响NSAIDs代谢的途径而影响其作用，细胞色素CYP2C9基因多态性可对布洛芬的代谢产生影响，研究发现CYP2C9*1、*2、*3不同基因型组合的个体中，携带*3突变的个体中，右旋S-布洛芬代谢显著性地降低；*3突变纯合子个体中，S-布洛芬的清除降低了将近50%。而其他几种NSAIDs包括双氯芬酸和塞来昔布，虽然是CYP2C9的底物，但CYP2C9的基因型对其药动学不产生影响。

使用阿司匹林或NSAIDs可诱发哮喘不良反应的发生，其机制可能是改变类花生烯酸的代谢所致，尤其是改变由COX-1产生的前列腺素E2（PG2），PG2能对抗前炎症原白三烯尤其是半胱氨酸白三烯的作用。阿司匹林或其他抑制COX-1 NSAIDs的参与，能迅速清除PG2的作用，使哮喘和鼻炎症状加重。与健康对照组或对阿司匹林不敏感哮喘患者相比，敏感组患者支气管黏膜上白三烯C合成酶A444C突变表达常较高。

（一）甲氨蝶呤

【药理作用机制】

甲氨蝶呤（MTX）是目前药物治疗RA的基础用药，自19世纪60年代以来，就应用到RA和银屑病关节炎的治疗，口服或皮下注射，口服用药有较大的个体差异，高剂量常伴随显著的毒性反应，因此MTX常采用低剂量2.5～7.5mg/周治疗。临床上，MTX能显著地降低关节炎症和延缓疾病的进展，并渐渐作为DMARDS的首选用药。甲氨蝶呤的作用机制是通过抑制叶酸代谢而发挥作用，但并不是其唯一作用机制。MTX还可抑制一系列重要的酶，如胸苷合成酶、二氢叶酸还原酶及氨基咪唑甲酰胺核糖核苷酸甲基转移酶（AICAR），引发腺苷释放，而腺苷可抑制白细胞迁移并作用于A2α和A3受体，发挥抗炎作用（图10-2）。

图10-2　甲氨蝶呤（MTX）对类风湿关节炎及其相关紊乱症状抗炎作用机制的概况

【遗传药理学】

亚甲基四氢叶酸还原酶（MTHFR）C677T和A1298C突变与药物不良反应相关，C677T是常见的突变，该突变导致了丙氨酸到缬氨酸的改变，致使酶活性降低约30%。Van Ede等（2001）筛查236名RA患者时发现，48%的患者至少携带一个T突变等位基因，C677CT或C677TT基因型个体中，肝转氨酶水平明显升高，因MTX不良反应停药风险性明显增加。Urano等（2002）在106名日本RA患者中研究了MTHFR基因突变C677T和A1298C与MTX疗效和毒性反应的关系，发现携带C677T突变的个体比未携带T突变的个体发生MTX毒性反应的频率要高，但疗效与基因多态性相关性不明显；A1298C突变导致谷氨酸到丙氨酸的改变，导致酶活性降低。携带C突变基因的患者需MTX的治疗量远低于不携带突变的个体，并且携带C突变基因的患者治疗效果有升高的趋势，可改善患者血沉和C反应蛋白等指标。然在C/C纯合子组中，却有较高的血沉基础水平，但没有观测到A1298C基因多态性与药物毒性的关系，认为是C677T的原因导致药物毒性的增加，而A1298C基因改善了MTX的治疗效果。然而Kumagai等（2003）在另一个日本人群的研究中，却未发现MTHFR C677T和A1298C基因型与MTX治疗效果的关系。

二氢叶酸还原酶、胸苷合成酶及叶酰聚谷氨酸合成酶可影响MTX的疗效和毒性，有研究观测了胸苷合成酶基因（TYMS）多态性与MTX疗效的关系，发现TYMS启动区三重叠纯合子突变较双重叠突变的患者所需MTX治疗量高；虽然患者采用低剂量MTX治疗，TYMS 3′非编码区缺失突变的纯合子个体改善效果高于未发生基因变异的个体。当然，以上这些研究需要进一步地验证，但是检测参与MTX代谢酶的基因突变可以预测MTX的疗效和毒性。

（二）柳氮磺胺吡啶

【药理作用机制】

柳氮磺胺吡啶包括磺胺吡啶和5-氨基水杨酸，两者均有抗炎的功能。柳氮磺胺吡啶蛋白结合率高，经过肝脏N-乙酰化作用后再由肾脏排泄。其作用机制不明确，可能作用于B淋巴细胞、滑膜细胞及内皮细胞增值期，其他作用机制包括减少细胞因子，比如IL-1β和TNF-α。

【遗传药理学】

以前研究主要关注于N-乙酰转移酶基因（NAT2）多态性对柳氮磺胺吡啶毒性和疗效的影响，至今在NAT2编码区域至少发现19种单核苷酸突变。Kitas（1992）等报道乙酰化状态不影响柳氮磺胺吡啶的毒性和疗效。Pullar（1985）等发现慢乙酰化个体恶心和呕吐现象增加，但是严重毒性反应率无差异。Sabbagh（1997）等发现慢乙酰化代谢盘状红斑狼疮患者使用柳氮磺胺吡啶有较高的不良反应发生率。而Ricart（2002）等研究指出溃疡性结肠炎患者NAT2基因多态性与柳氮磺胺吡啶毒性发生不相关，因此这些观点需要进一步地研究验证。

（三）D-青霉胺

【药理作用机制】(www.xing528.com)

D-青霉胺（D-Pa）是一种有巯基侧链的氨基酸。血浆半衰期2～4h，在长期治疗的患者中可增加到4～6d。与食物同服可显著降低其生物利用度，其作用机制尚不明确，可能机制是抑制白细胞髓过氧化物酶和T-细胞的增殖，另外可能的机制是巯基侧链像金属螯合剂样作用于细胞表面受体产生后续的作用。尽管治疗RA有效，但常因不良反应和毒性作用而被其他的DMARDS取代。

【遗传药理学】

最初的研究主要关注于硫氧化功能与D-Pa毒性的关系。Emery（1984）等发现66名RA患者中，硫氧化功能损害与D-Pa毒性有显著的相关性。Emery同样关注了这些患者中人类白细胞抗原（HLA）与D-Pa毒性的关系，发现HLA-D3与毒性的关联并不依赖于硫氧化功能。而Madhok（1990）等在50名RA患者的研究中发现低硫氧化功能副反应的发生率超出功能正常患者的3.9倍，而D-Pa临床疗效在两组中不存在差异。Layton（1999）等研究了RA人群中谷胱甘肽-S-转移酶基因多态性对治疗效果的影响，治疗无效人群中GSTM1空等位基因频率高于有效人群，此外发现GSTM1*0/GSTM1*3A单倍型与D-Pa低疗效相关。

（四）金制剂

【药理作用机制】

金制剂可口服（金诺芬）或者肠外给药（如金硫丁或葡萄糖金）。金制剂有高白蛋白结合率。2～4h达血药峰浓度。50 mg剂量药物血浆半衰期大约为7d。金制剂和柳氮磺胺吡啶或MTX一样认为治疗RA有效。然而不良反应严重，停药率高于其他的药物如柳氮磺胺吡啶。

【遗传药理学】

早期研究了HLA基因型与金制剂毒性反应的关系，Singal（1990）等研究发现毒性反应发生率高的患者比无毒性反应的HLA-DR3表达率要高。虽然Ten Wolde（1995）和Alarcon（1986）未能重复这种关联结果，但Hakala（1986）等研究表明金制剂在肺炎患者中有高的HLA-B40表达率。Stockman（1986）等发现蛋白尿与HLA-DR3和HLA-B8相关联，血小板减少症与HLA-A1和HLA-DR4相关联。其他基因如主要组织相容性复合体（MHC）亦有研究，Clakson（1992）等研究发现采用金制剂或D-Pa治疗的C4缺失突变患者容易发不良反应。Evans（1999）等研究发现微卫星标记的TNF和金制剂耐受相关联，并且TNFa5b5和TNFa6b5单倍型个体皮肤黏膜毒性反应发生率增高。这些研究表明MHC基因突变在金制剂毒性反应作用中有重要影响，但是需要进一步地研究验证。

（五）硫唑嘌呤

【药理作用机制】

硫唑嘌呤（AZA）是一个广泛用于抗炎抗风湿疾病包括RA治疗的免疫抑制药，有很多的证据表明硫唑嘌呤抑制了疾病的进展。RA治疗的经典剂量是1mg/（kg·d），4～6周之后增加到2～3 mg/（kg·d）。硫唑嘌呤是前体药，在体内才转变为活性成分6-巯基嘌呤（6-MP），6-MP再进一步被黄嘌呤鸟嘌呤磷酸核糖转移酶（HGPRT）转换成6-鸟嘌呤核苷酸（6-TGNs），6-TGNs能整合到DNA和RNA产生细胞毒性。有两种酶与HGPRT竞争降低细胞内6-TGNs的水平，第一个为黄嘌呤氧化酶，介导生成硫尿酸，为6-MP失活的一条重要途径，所以黄嘌呤抑制药如别嘌醇可以显著地增加AZA的毒性，但黄嘌呤氧化酶个体间差异不大。第二个酶为巯嘌呤甲基转移酶（TPMT），参与6-MP的清除，TPMT能将6-MP代谢为甲基巯基嘌呤而失活。（图10-3）

图10-3　硫唑嘌呤（6-MP）代谢失活途径 TPMT是主要的酶（灰格），基因变异可以增加硫唑嘌呤的毒性

【遗传药理学】

硫唑嘌呤个体代谢差异主要由巯嘌呤甲基转移酶活性变异导致，TPMT位于染色体6p22.3，至少有8种基因多态性与酶活性降低相关，非变异基因命名为TPMT*1，变异的基因依次命名为TPMT*2-*6。在白种人群中，常见导致酶活性降低的基因突变是*3A（点突变G460A和A719G）。719（*3）点突变是非洲人群常见导致酶活性降低的原因。白种人群中有将近89%为TPMT纯合子型，11% 为杂合子型，而只有0.3%为突变纯合子型。TPMT基因型与酶活性间存在很强的关联。RA患者人群中，任何不良反应都与低酶活性显著相关，尤其是骨髓抑制和50%的胃肠道不良反应均与低酶活性相关，而与异质反应如肝炎则不相干。Black等（1998）在风湿性疾病患者中发现骨髓毒性仅发生于突变杂合子型人群中，在野生型纯合子型人群中未发现骨髓抑制现象，其中机制不明。Naughton等（1999）发现在多数为系统性红斑狼疮的135名患者中，虽然单个突变纯合子型患者有骨髓抑制毒性，但由药物导致蛋白尿的11名患者中仅发现1名基因突变的个体，因此基因分型法可以排查出一小部分与药物毒性相关的TPMT基因突变纯合子型患者。针对这些人群，应换用其他的药物治疗。在杂合子型患者中，可用硫唑嘌呤治疗，但要注意避免骨髓和胃肠道毒性。综合考虑，仅靠基因分型方法难以判断可产生硫唑嘌呤毒性反应的患者，所以在未发现TPMT突变的患者中，药物浓度监测是有必要的。

（六）来氟米特

【药理作用机制】

来氟米特是异唑的首个衍生物，来氟米特是原药，主要在肠道黏膜、血浆和肝脏转换为活性代谢物A77 1726。A77 1726有长达将近2周的半衰期。来氟米特口服治疗首剂加倍，采用100mg/d，连续3d，并用10～20mg/d剂量维持治疗。临床上因不良反应停药率约28%，其中多数是由于腹泻、恶心、皮疹、转氨酶升高和脱发所致。至今，没有关于该药药物基因组学方面的研究报道，但人体遗传变异可对其疗效产生潜在的影响。

【遗传药理学】

A77 1726 能抑制活动性RA患者体内淋巴细胞的增殖，体外研究表明它能抑制二氢乳清酸脱氢酶（DHODH）的活性，抑制尿苷5′-单磷酸的生成，导致DNA和RNA合成所需的核糖核苷酸和脱氧核糖核苷酸水平的降低，阻断DNA的合成，导致淋巴细胞增殖受阻，来氟米特抑制RA患者免疫淋巴细胞增殖从而降低了自身免疫反应（图10-4）。当观测来氟米特抗风湿活性时，并不能确定它是否能抑制DHODH或酪氨酸激酶。Davis等（1996）证明来氟米特对DHODH或酪氨酸激酶无抑制作用，但是A77 1726对DHODH具有浓度依赖性抑制效应。虽然发现A77 1726能抑制酪氨酸激酶的活性，但是所需的浓度远远超出临床RA治疗剂量，因此抑制DHODH是A77 1726潜在的作用机制。DHODH有两个氧化还原部位，一是二氢乳清酸氧化成乳清酸，二是二氢黄素单核甘酸（FMNH2）通过泛氧化为黄素单核甘酸（FMN）。DHODH长N-末端延伸组成螺旋膜联序列，这样形成了疏水口袋，伸入FMNH2泛氧化还原部位，A77 1726结合在通道的狭小区域，彼此整合，执行同一个氧化还原反应功能。然而邻近部位的活性不同，不同残端部位与抑制药相互作用有显著性的不同，并且单个残基的改变可导致耐药发生。A77 1726同样报道有其他的活性，比如激活浓度依赖性的抑制核因子K-B和K-B依赖报道基因的表达。它同样对氧自由基、免疫球蛋白IgG及IgM的生成、白介素IL-1b和IL-2的水平有抑制作用，因此可能导致来氟米特临床应用中个体反应的差异。

（七）抗疟药

抗疟药，如氯喹和羟氯喹，常用于RA的治疗，虽然作用较MTX和柳氮磺胺吡啶弱，它们常用于轻度疾病或与其他药物合用。这些药物主要聚集在淋巴细胞、巨噬细胞和中性粒细胞酸溶酶体中，能改变蛋白酶功能和蛋白糖基化的水平。但至今无关于药物基因多态性与抗虐药疗效关系的研究。

图10-4　类风湿关节炎中来氟米特活性基团A77 1726抗炎途径 注.在药理作用浓度，抑制DHODH（灰格）可能是抑制淋巴细胞增殖和细胞周期最重要的机制。（NF-κB.核因子;DHODH.二氢旋转合酶）