具体传染性疾病药理研究成果

几个世纪之前人们就观察到对于抗传染药的反应存在个体遗传差异。实际上，药物处置遗传多态性的重要性最先是在抗传染病药物治疗中发现的：用异烟肼治疗结核病人时发现N-乙酰转移酶（NAT2）多态性是遗传药理学影响人群中药物生物转化的第一个例子。很多抗生素和化疗药物是含有多态的Ⅰ、Ⅱ相代谢通路和转运体的底物。然而目前临床上的相关基因变异数据有限。下面，我们将讨论和HIV、结核、疟疾、脓毒症、病毒性肝炎这5种主要传染性疾病治疗相关的遗传药理学知识。

一、获得性免疫缺陷综合征（HIV）

自1995年来，利用有效的抗反转录病毒治疗已经显著改变了HIV的预后。目前使用5大类药物：核苷类似物（NRTI）、核苷酸类似物（NtRTI）、非核苷HIV逆转录酶抑制药（NNRTI）、HIV蛋白酶抑制药（PI）、病毒细胞融合过程的肽抑制药。PIs是各种CYP450酶亚型的中度到强度的抑制药，而NNRTI是数种CYP450酶亚型的诱导药。此外，PIs是多种药物转运体P糖蛋白的底物。在血浆药物水平、有效性、不良反应的易感性存在着巨大的个体差异（表9-2）。抗反转录酶抑制药，特别是NNRTI和PI在与治疗AIDS机会疾病的药物（如抗分枝杆菌药物）同时使用时，容易发生明显的相互作用。除此之外，疾病本身可以影响酶的活性。例如，急性感染的AIDS病人将改变酶代谢药物的形式。用咖啡因作为NAT2代谢活性的探药，发现与作为对照的健康人和HIV无症状病人相比，急性感染的AIDS病人中慢乙酰化表型者数量增多。氧化代谢的形式也改变了（减少了去甲基化，增加了8-羟基化）。这种现象可能与这些病人药物治疗不良反应的发生率增加有关，结核治疗中有相似的现象。

不考虑疾病状态的影响因素，编码药物代谢酶、转运体、载体蛋白的基因多态性将影响血浆中结合型和游离型抗反转录病毒药物水平以及细胞内和间隔内的有效水平。下面讨论这3种多态对HIV治疗的影响。

（一）CYP450代谢

与NRTIs不同，PIs 和NNRTIs主要由在肝脏和肠壁内的CYP450酶代谢，过去认为其中主要是由CYP3A代谢，其他如CYP2C9、CYP2C19、CYP2D6、CYP2B6也有参与。但近来发现，虽然CYP2B6在人CYP450酶系统中所占比例较低但它与临床许多重要药物尤其是NNRTIs代谢相关。其中CYP2B6 516G>T是研究较多的功能多态，有文献报道它与HIV患者的血药浓度和中枢反应有关。T/T型明显降低了依法韦仑的药物清除率，增加了血药浓度。在感染HIV病毒的儿童中证实516T/T降低依法韦仑的口服清除率，并且认为由于使药物长期暴露在最适剂量以下，增加了发生耐药的危险。另一篇文章也证实了T/T作用但没有发现多态与CD4细胞计数增加有关。进一步研究多个代谢酶和转运体多态与依法韦仑关系时发现，在白种人中CYP2B6 516G>T和ABCB1 2267两个位点和黑种人中CYP2B6 516G>T一个位点与其代谢相关。新发现的无功能突变CYP2B6*27 593T>C，CYP2B6*28 1132C>T分别使酶活性降低85%和生成截断的蛋白质，并使依法韦仑的血药浓度上升。萘维拉平在HIV感染治疗中的优势是在防止母婴传播，但仍会发生肝毒性等严重的不良反应。一项在东非国家莫桑比克病人中，萘维拉平诱导的肝毒性的病例对照研究中发现，CYP2B6，CYP3A5基因中的4个SNP与转氨酶水平相关，特别是CYP2B6 983T>C SNP中TT、TC丙氨酸转氨酶的水平显著升高。大部分PIs是CYP3A抑制药，抑制能力最高的是利托那韦，沙奎那韦最低。由于PIs类药物是这些代谢酶的诱导药和（或）抑制药而NNRTI是诱导药，因此在联合使用一类药物中的不同制剂或这两类药物时，药动学的情况是复杂的。此外，如前所述，疾病状态也会影响CYP450酶的活性。一项关于这个问题的研究调查61名HIV感染者和艾滋病病人CYP2D6的表型和基因型。作者发现表型发生了明显的变化，从快代谢型EM，变成了弱代谢型PM，作者总结，HIV阳性病人中可能发生了代谢酶表型的改变，如病人CYP2D6具有快代谢基因型但它们的活性接近弱代谢型。

表9-2　抗传染药物在代谢转运处置和毒性的遗传差异

（续　　表）

（二）P-gp

由MDR1基因编码的P-gp属于ABC转运体家族，PIs是这些转运体的底物（也是抑制药和诱导药）。Jones等研究PIs在细胞内的聚集和主动转运，最近，随着改变转运功能的MDR1基因多态性的确立，学术界大量研究都围绕MDR1，这同样包含在HIV领域（表9-3）。Kim最近就此领域里最前沿的研究结果发表了综述，然而这一领域显得相当令人困惑并有争议。Hoffmeyer等在一组高加索人群中鉴定MDR1的基因特征。他们报道指出MDR1外显子26位3435T等位基因纯合子明显降低了小肠P-gp表达，同时增加了口服地高辛血药浓度。相反Sakaeda等指出携带3435T等位基因的日本人中地高辛血药浓度较低。Nakanuma也发现虽然TT受试者MDR1表达增高但地高辛血药浓度较低。Kim等报道3435T/T 携带者与体外MDR1高表达和非索那定血药浓度降低有关，非索那定是P-gp转运体的经典底物。在一项MDR1组织表达的研究中，Goto等报道3435C/T多态性没有改变小肠上皮细胞MDR1表达与他克莫司血药浓度/剂量比也不相关。在对一列HIV感染病人的研究中发现与3435C/C基因型相比，3435T/T基因型与外周血单核细胞中MDR1mRNA水平、P-gp蛋白水平有关，并降低奈非那韦和依法韦仑的血药浓度。3435T同义突变与外显子21位2677G/T（丙氨酸893丝氨酸）非同义突变相关。因此可能存在这样的一个事实，文献中观察到的由于3435C/T突变引起的P-gp功能不同报道可能是由于外显子21位多态性和它对转运体功能的影响。很多研究比较了2677G/T SNP对P-gp活性的影响，然而目前为止我们得到的数据是冲突的，因此最近的研究已经转为对MDR1单倍型对蛋白质功能活性影响的研究。

许多被P-gp转运的药物同时也由CYP450酶尤其是CYP3A代谢，很可能由于P-gp能影响细胞内CYP底物的浓度以及CYP3A对这些底物的可利用度从而改变它们的代谢程度。P-gp在改变CYP3A中起重要调节作用，并且可能使对于P-gp和CYP3A双重底物的药物相互作用的预测变得复杂。据报道3435T等位基因携带者降低小肠内CYP3A4 mRNA表达水平，然而为什么一个MDR1的同义突变SNP能够改变CYP3A4的表达还不清楚。其他转运体的意义将在后续章节中做进一步介绍。

其他转运体蛋白也在药物的不良反应方面也发挥重要作用。富马酸泰诺福韦酯是核苷酸类似物，由于其高效低毒一天只需服用一次使其成为重要的抗HIV感染药。多项研究围绕转运体在其肾毒性中发挥的作用。最早的研究发现ABCC2编码的MRP2是肾小管细胞外排蛋白其-24、1249、3536、3972位点的单体型“CATA”与肾小管病的高风险有关。

（三）Alpha1酸性糖蛋白

药物与血浆蛋白的结合能影响该药的药动学，大量药物包括PIs与血浆中的Alpha1酸性糖蛋白（AAG）紧密结合，与 PIs中沙奎那韦、利法那韦结合达到95%和印地那韦达到60%。有证据表明在AAG过表达的转基因老鼠中上升的AAG表达减少了沙奎那韦的表观分布容积和系统清除率。游离药物不仅代表了可以发生药理学效应的那部分药物，并且影响该药物的组织和细胞渗透性，因为只有血浆游离药物可以与细胞内药物水平平衡。这与蛋白酶抑制药特别相关，PIs的功能很可能发生在细胞内新的病毒成熟粒子的组装和出芽阶段。在一些体外实验表明AAG的生理浓度可以影响多种PIs的抗病毒活性。AAG浓度的上升可以减少对许多PIs如沙奎那韦、奈非那韦和依法那韦等的摄取并降低它们在细胞内抗病毒功能。

表9-3　MDR1外显子26和21多态性的功能结果

（续　　表）

ORM（编码AAG）的基因多态性有两个相关位点被报道。第一个位点有两个主要的突变ORM1 S和ORM1 F1，然而第二个位点是单一形态（ORM2 M 最早称为ORM2 A）。这些突变产生3种人群中主要的AAG表型，ORM1 F1S/ORM2 M，ORM1 F1/ORM2 M，ORM1 S/ORM2 M。这两个基因有32个核苷酸置换，从而产生21个氨基酸置换。3种常见的ORM1等位基因导致密码子A到G的突变即外显子1和5也就是第20和156位氨基酸位点突变。

转录和转录后两个水平都能控制AAG表达。一项研究表明ORM2基因的表达有3倍改变，代表从总AAG突变的17%到48%，而ORM1 S 和ORM1 F1分别代表从0到65%和从0到89%。在不同种族人群中发现了AAG基因的重要差别，在非裔美国人中有14%的人没有表达ORM2 A等位基因，而该基因在全部高加索人中都有表达。另一方面，在日本人中，ORM多拷贝的发生频率高达20%。至今没有研究评价这些多态与临床HIV治疗的关系。(www.xing528.com)

二、结　核　病

每年大约有2 000 000人死于结核病（TB）。据估计，如果不进一步加强对于结核的控制从2002—2020年，将有大约1 000 000 000人新感染TB，超过150 000 000人发病，36 000 000将死于TB。结核病的治疗需要联合用药经过6～9个月的治疗，通常要使用的药物有异烟肼、利福平、乙胺丁醇、吡嗪酰胺。治疗的成败取决于用药的坚持，毒性，严重的毒性反应包括致死及合用异烟肼、利福平、吡嗪酰胺导致的肝损伤。很遗憾除了乙酰化多态性和异烟肼的神经毒性外，我们并不知道毒性反应的基因预测标志。

异烟肼在TB的治疗中一直扮演重要的角色。在肝内以两种代谢途径发生代谢：通过CYP450酶进行Ⅰ相氧化代谢，和NAT进行Ⅱ相N-乙酰化代谢。N-乙酰化是许多药物重要的生物转化方式，如异烟肼、磺胺类药物和氨苯砜。人类乙酰化遗传学特征影响药物反应是首个被发现的遗传药理学现象。异烟肼治疗后有的病人有手指脚趾麻木和错位的反应。进一步的研究表明慢乙酰化病人生成较少的酰化异烟肼更倾向于发生神经毒性。

现在已知快和慢乙酰化人群比例在不同种族中有很大差别。慢乙酰化者在埃及人中最多（80%），而高加索人和非裔美国人分别为40%～60%，而日本人和加拿大爱斯基摩人仅有10%～20%。除个别例子外，慢乙酰化者更容易发生不良反应，而快乙酰化者对于常规剂量的乙酰化药物往往治疗效果不佳。慢乙酰化者在使用磺胺类药物和氨苯砜等药物，特别是在HIV感染的病人中有发生超敏反应的风险。此外，最近的研究表明慢乙酰化者比快乙酰化者更容易发生异烟肼诱导的肝毒性（26.4% ∶11.1%）。在慢乙酰化者中，肝中NAT量减少，快乙酰化者NAT的功能水平是慢乙酰化者至少2倍。

早期的研究提示，乙酰化能力是一种可遗传常染色体性状，慢乙酰化者携带慢乙酰化基因的纯合子而快乙酰化者携带快乙酰化基因的纯合子或杂合子。在人类发现了3种NAT基因，只有NAT1和NAT2的基因被表达。NAT1显示出单形态底物的动力选择性，如p-氨基甲苯酸、p-氨基水杨酸，而NAT2对于临床用药异烟肼、磺胺二甲基嘧啶更为重要。

NAT2乙酰化多态性是人群中最早被了解的多态性之一。NAT2*4与快乙酰表型相关，现已鉴定25种NAT2等位基因占高加索人、西班牙人、亚洲人和非裔美国人的95%甚至更多。这些等位基因包含NAT2编码区的11种不同的单核苷酸多态（SNPs）。最近一项报道研究11种SNPs对NAT2 催化活性，蛋白质表达和稳定性的影响。这项研究发现，当NAT2携带G191A（R64Q），T341C（I114T），A434C（E145P），G590A（R197Q），A845C（K282T）或G857A（G286T）突变时对磺胺二甲基嘧啶N-乙酰化活性的催化活性降低。同时发现携带T341C，A434C，或G857A者，NAT2免疫反应蛋白表达减低。在G191A，A845C，G857A和G590A等位基因突变的携带者中NAT2的蛋白表达稳定性明显降低。在NAT2等位基因突变中，没有发现与mRNA表达和转化效率有关。研究者得出结论，稳定性和催化活性是产生慢乙酰化表型的机制。有发生不良反应的高危患者中，评价乙酰化状态对于确保最大反应和个体化用药有很大帮助。

三、疟　 疾

每年会有至少300 000 000疟疾急性发病的案例，并成为青少年致死的主要原因。在世界主要流行地区，孕妇是主要的成年危险组。疟疾是腐蚀世界上最贫穷国家发展资源的主要公共健康问题。每年非洲国家在应对疟疾上的花费超过12 000 000 000。由于抗疟存在潜在毒性，使其需要特殊的监管程序。像抗结核药物一样，除了伯氨奎外，我们对药物毒性和治疗有效性的分子机制和基因标记知之甚少。

伯氨奎大约50年前被引入，它长期被用于治疗疟疾的慢性肝病阶段。二次大战时，在服用了抗疟药8-氨基喹啉后立即发生溶血反应的黑种人士兵身上首次发现伯氨奎的过敏性。现已知伯氨奎引起过敏的原因主要是缺乏葡萄糖-6-磷酸脱氢酶（G6PD）在易感病人服用一定食物或氨基喹啉等氧化剂后发生溶血性贫血。

G6PD存在于大部分组织和细胞中，负责葡萄糖-6-磷酸到6-磷酸葡萄糖酸的氧化作用。此反应必须产生NADPH作为谷胱甘肽还原反应的质子供体。还原型谷胱甘肽保护巯基依赖酶和其他细胞内蛋白质避免氧化。伯氨奎诱导溶血作用进一步减少红细胞内还原型谷胱甘肽的水平，事实上这种谷胱甘肽NADPH再生已减少。在谷胱甘肽缺陷状态下见到的溶血导致增加红细胞断裂的易感性。

编码G6PD的基因位于染色体Xq28长臂跨越大约20kb编码序列有1548bp。采用生化技术检测出大约400个变异，但是只有大约30个多态性被鉴定，它们几乎全部位于编码区。在非洲人群中经常发现两种突变：G6PD A 和G6PDA-。第一种能产生正常的红细胞活性，第二种不稳定只能产生10%的正常活性。G6PD A-在密码子68位发生置换Val变成Met（G202A）。在非洲另一个变异叫做Santamaria（A542T）也引起G6PD功能缺陷，这一突变在密码子181引起Asp到Val。在地中海人中，一个C563T的突变引起密码子188Ser到Phe的突变。亚洲人中突变Canton比较普遍，是密码子459位Arg到Leu突变。

四、脓毒症

脓毒症最好的定义是经常伴随菌血症的系统感染，常需入院治疗。虽然现今的医疗技术日新月异，各种广谱抗菌药不断问世但是脓毒症还是有较高的死亡率，并且这一疾病发生院内感染。脓毒症最严重的表现是——中毒性休克，是不同表现的最终结果。这使得对致病菌的诊断和治疗变得复杂困难。因此，宿主基因的遗传学应该首先重新定义脓毒综合征可以引导更加合理的临床实验。至今，与脓毒症相关的宿主基因多态性已经包含了病原识别，感染和凝结级联反应。

这一项研究需要鉴定更多新的与严重脓毒症，中毒性休克和脓毒性死亡易感相关的基因单核苷酸多态。

围绕使用抗细胞因子的免疫干扰治疗脓毒症的激烈争论阐明了这点。TNF-α是脓毒症的主要调质，因此有很多研究围绕抗TNF-α抗体来治疗脓毒症。遗憾的是，由于以前对于脓毒血症的复杂分类限制了抗TNF-α抗体在脓毒血症中使用的前途。最基本的原因是个体表达的TNF-α有很大区别，60%的原因是来源于遗传因素。对于脓毒血症的正确分类有助于鉴别出最可能从抗TNF-α的抗体治疗中获益的人。

除了SNPs分析，运用芯片进行基因表达的大规模分析将有助于对于病原导向性分类的预测和治疗结果的性质描述。最后，鉴定药物代谢、转运和受体的多态性将减少不良反应的发生。