教案首页 第 2 次课 授课时间 2005.5.30 教案完成时间：2005.5.24 课程名称 临床药理学 年 级 2001 专业、层次 本科  授课教师 胡成穆 专业技术职 务 讲师 授课方式 （大、小班） 大班 学时 2  授课题目（章，节） 第11章 遗传药理学与临床合理用药  基本教材或主要参考书 临床药理学（第3版） 徐叔云主编 基础与临床药理学 姚明辉主编 遗传药理学 周宏璥主编  教学目的与要求： 1、掌握遗传药理学的研究内容 2、掌握药物应用出现个体差与群体差异的原因 3、药物反应和代谢的种族差异  大体内容与时间安排，教学方法： 1、药物代谢酶遗传变异及其对药物代谢的影响 5分钟 2、药物代谢酶多态性 15分钟 3、药物转运体基因多态及对药物转运的影响 10分钟 4、药物受体基因多态及对药物效应的影响 10 分钟 5、特殊遗传药理学性疾病与异常 15 分钟 6、药物反应和代谢的种族差异 15分钟 7、总结 10 分钟  教研室审阅意见： （教研室主任签名） 年 月 日   （教案续页） 基 本 内 容 辅助手段和时间分配  第l节 药物代谢酶遗传变异及其对药物代谢的影响 遗传是药物在人体内的处置(disposition)过程和产生效应的决定因素，是药物代谢反应个体差异的重要原因。药物代谢或反应的遗传异常可由单基因变异和多基因变异引起。 一、单基因变异 由一对等位基因控制所引起的变异称单基因变异(monogenic variance)。遗传药理学单基因变异可表现为某一特定药物代谢酶缺损，使药物代谢发生障碍。它主要由编码药物代谢酶的基因的DNA序列发生变化所致，即由于这一酶的特异性基因的等位基因发生了变化而引起基因产物酶的缺失或变异。 (二)单基因性状遗传的基本类型 1. 常染色体显性性状 醛脱氢酶代谢、香豆素抗凝血作用耐受症等 2. 常染色体隐性性状 乙酰化多态性、乙醇敏感性增高等 3．X性联隐性性状 G6PD缺陷、吡哆醇反应性贫血、血管加压素耐受症。 4．线粒体性状 氨基糖苷类诱发性耳聋。 二、多基因变异 多基因形状是由两个或两个以上的非等位基因，以其相似或互补的累积效应决定的一种性状。多基因性状通常为一些可定量的特征，如身高、智商、肾上腺素引起的心率加快等。环境因素对多基因性状可产生影响。因此只要不是单基因变异，就包含遗传和环境两种因素。在这种情况下，遗传因素易于测定，并被称为遗传率。 遗传率的数值是通过对单卵双生子和双卵双生子的比较研究得出的。 5分钟 讲解单基因变异的定义及类型  （教案续页） 基 本 内 容 辅助手段和时间分配  三、产生药物代谢酶变异的原因 个体之间药物代谢酶的差异主要由遗传因素和环境因素引起。一般来说，遗传因素引起药物代谢酶结构变异，从而导致代谢功能改变。而环境因素不改变酶的结构，只是调节代谢酶的活性。遗传因素和环境因素都能引起体内药物代谢酶量的改变。 四、药物代谢酶的遗传药理学多态性：表型和基因型 许多药物代谢酶具有遗传性变异，其中大多数表现为遗传药理学多态性。遗传多态性是一种单基因性状，由同一正常人群中的同一基因座上具有多个等位基因引起，并由此导致药物和机体的相互反应出现多种表型。这多个等位基因中的任何一对等位基因决定的表型的发生频率应在1％以上。如果发生率低于1％，则称为罕见性状，由自发性突变引起。   （教案续页） 基 本 内 容 辅助手段和时间分配  第2节 药物代谢酶多态性 一、药物氧化代谢酶基因多态性 药物代谢酶-细胞色素P450酶系 细胞色素P450酶系（CYP）是一组含亚铁血红素的酶，存在于细胞内质网膜上，因它于一氧化碳的结合物在450nm附近有特征吸收而得名。P450是代谢外来物（药物，环境致癌物，化学毒物）的主要酶系。在人体中已鉴别出至少12种CYP酶系亚型，其中有三种酶系作用最强：P450 1，2和3系，即CYP1，CYP2和 CYP3系。P450酶系由3部分组成：血红素蛋白（P450），黄素蛋白（NADPH-细胞色素C还原酶）和磷脂（磷脂酰胆碱）。P450系统组成复杂，由基因多样性控制，称作P450基因超家族。许多P450具有遗传多态性，是引起个体间和种族间对同一底物代谢能力不同的原因之一。 根据Nelson于1993年最新命名规则，凡P450基因表达的P450酶系的氨基酸同源性大于40%的称为同一族，表示为CYP后标一阿拉伯数字，如CYP2；氨基酸同源性至少大于55%以上者为同一亚族，表示为后加一大写字母，如CYP2D；每一亚族中的单个P450酶（individual）则是在表达式后再加上一阿拉伯数字，如CYP2D6。在此基础上，Daly等[2]提议将编码CYP2D6的所有等位基因（包括野生型和突变型）表示为CYP2D6之后以“*”隔开后再加上一罗马字母和阿拉伯数字的复合体，如CYP2D6*6A。 药物代谢酶在人群中广泛存在着遗传多态性现象，所谓遗传多态性（Genetic polymorphism）是指一个或多个等位基因发生突变而产生遗传变异，在人群中呈不连续多峰分布。其代谢药物的能力明显不同，可分为快代谢型（extensive metabolizer，EM）和慢代谢型（poor metabolizer，PM），后者不良反应通常较高。遗传多态性是人类长期进化过程中为适应环境，通过突变改造药物代谢酶类基因，以产生相应的酶蛋白来对付环境中外来化合物，基因上的变化可通过遗传保留 15分钟 讲解药物代谢酶的种类及其对药物代谢的影响   （教案续页） 基 本 内 容 辅助手段和时间分配  给后代，渐渐地形成了人类药物代谢酶类的多态性。 1．CYPlA2 CYPlA2是CYP450超家族中一个重要药物氧化代谢酶，它催化体内药物如咖啡因、华法林、醋氨酚、茶碱、普萘洛尔、美西律、维拉帕米、硝苯地乎、他克林、氯氮乎、丙米嗪、氯米帕明、阿米替林、氟伏沙明、氯氮平等的代谢。此外还参与内源活物质17β-雌二醇、雄烯二酮代谢和许多前致癌物或前毒性物质在体内的激活。 编码人类CYPlA2的基因位于15号染色体上，全长7.8kb，包括7个外显子和6个内含子。CYPlA2基因具有遗传多态性。现已发现15种突变等位基因，其中四种具有功能意义，其中CYPlA2*1F可引起CYPlA2诱导性增强，其发生率在中国人群中约为0.67。其他均导致CYPlA2活性降低。 CYPlA2活性增强可能是结肠癌、膀胱癌和肺癌的危险因素。CYPlA2的C734A基因多态性可能与抗精神病药物所导致的迟发性运动功能障碍(tardive dyskinesia，TD)有关。 2.CYP2C9 经CYP2C9代谢的药物有华法林、苯妥因、洛沙坦、依贝沙坦、甲苯磺丁脲、格列口比嗪、氟伐他汀、托塞咪、三甲双酮及各种非甾体类抗炎药如双氯芬酸和布洛芬。它还参与一些前药如环磷酰胺和异环磷酰胺以及前致癌物质的激活。部分激素和内源性物质也是CYP2C9的底物，如孕酮、睾酮、花生四烯酸和亚油酸等等。 编码人类CYP2C9蛋白的基因定位于10号染色体。CYP2C9*3是中国人中已知的主要突变等位基因，其频率2.1％~4.5％。 CYP2C9底物的体内代谢与其基因型相关。CYP2C93的杂合子病人所需华法林的平均剂量为野生型CYP2C9*1纯合子的60％，而CYP2C9*3的纯合子病人的剂量仅为野生型CYP2C9*1纯合子的10％，分别为0.4mg／d和4~8mg／d。CYP2C9*1同样存在类似现象，   （教案续页） 基 本 内 容 辅助手段和时间分配  所用剂量在杂合子和突变纯合子中分别较野生型纯合子降低15-20％和40%。而且，携带CYP2C9*2和*3的病人应用华法林时发生出血并发症等不良反应的概率显著高于野生性纯合子。CYP2C9*2和*3杂合子个体服用苯妥因后12h血药浓度比野生型纯合子高30%, 而有*3纯合子个体的苯妥因体内口服清除率降低79%。CYP2C9*3纯合子个体对甲苯磺丁脲和格列吡嗪的体内口服清除率较野生型纯合子低80％，或者其半衰期延长3~4倍。 3．CYP2C19 CYP2C19为代谢S-美芬妥英的氧化酶，也称S-美芬妥英4’- 羟化酶。CYP2C19的底物还有奥美拉唑，普萘洛尔，地西泮，氯胍，丙米嗪，黄体酮，巴比妥类等。另外，去甲西泮、阿米替林、氯米帕明、西酞普兰和吗氯贝胺等药物氧化代谢也经由CYP2C19介导。 根据CYP2C19酶活性大小，人群有强代谢者(EMs)和弱代谢者(PMs)之分，PMs的CYP2C19缺损。CYP2C19多态性直接影响这些药物在体内的代谢，从而导致药效及毒副作用的个体及种族差异。PM发生率在东方人中PM的发生率高达13％~23％。中国有56个民族，所具有的不同遗传背景、饮食、环境因素等均可能影响药物代谢酶蛋白的含量和活性。 CYP2C19基因定位在10号染色体(10q24．1—10q24.3)，至少存在14种突变基因。 CYP2C19基因多态性对酶活性的影响显示基因剂量效应，表现为野生型纯合子高于野生型杂合子，更高于突变等位基因纯合子，美拉唑合用阿莫西林等抗生素治疗幽门螺旋杆菌感染性消化道溃疡患者与CYP2C19遗传多态性有关，PM和EM杂合子愈合率明显高于EM纯合子。CYP2C19酶缺陷会加重药物的毒副反应，如突变等位基因CYP2C19*2可导致特罗地林严重心脏副反应。   （教案续页） 基 本 内 容 辅助手段和时间分配  4．CYP2D6 CYP2D6仅占肝脏中CYP总量的1%~2％，但经其催化代谢的药物却多达80余种，如阿普洛尔、普萘洛尔等；抗心率失常药奎尼丁、司巴丁、普罗帕酮；降压药异喹胍、吲哚拉明；抗心绞痛药哌克昔林、特罗地林；镇痛药曲马多；抗精神病药奋乃静、氟哌利多、利螺环酮、硫利达嗪、珠氯噻醇；止咳平喘药可待因、右美沙芬、甲氧苯丙胺；降血糖药苯乙双胍；三环类抗抑郁药阿米替林、丙米嗪、氯米帕明、去甲丙米嗪、去甲替林；其他抗抑郁药阿米夫胺、溴法罗明、马普替林、帕罗西汀、托莫西汀；5—HT拮抗药托比色创等。 人群中可区分为超快代谢者(ultra-rapidmetabolizer，UM)、强代谢者(EM)、中代谢者(1M) 和弱代谢者(PM)。比较汉、白、侗、傣及苗等不同民族EM中CYP2D6活性，有显著差异。 编码CYP2D6酶的基因位于22号常染色体上，最常见的是CYP2D6*3A，CYP2D6*4A和*4B，CYP2D6*5和CYP2D6*6A。这些突变基因使酶的活性消失，并因此决定为PM表型。中国人PM主要是CYP2D6基因缺失。 CYP2D6基因多态性影响其底物的体内代谢和效应。 5．CYP3A CYP3A主要存在于肝脏和小肠，约占肝脏CYP总量的30％，为肝脏和体内含量最为丰富的代谢酶，在已知CYP450参与代谢的药物中有50％是CYP3A介导的，包括阿普唑伦，芬太尼，洛伐他汀，阿司咪唑，卡马西平，克拉红霉素，环孢素，地西泮，环磷酰胺，雌二醇，奎尼丁，尼莫地平，利托那韦酮康唑，依曲康唑，维拉帕米，他克莫司，他莫昔芬，曲格列酮，长春新碱，奥美拉唑，对乙酰氨基酚，胺碘酮，氢化可的松，醋竹桃霉素，黄体酮，睾酮等，此外它还参与一些内源性物质的代谢和前致癌物质的激活。    （教案续页） 基 本 内 容 辅助手段和时间分配  CYP3A的表型存在显著的个体差异，个体间肝CYP3A酶蛋白的表达量差异可达100。 CYP3A基因定位于人类7号染色体，CYP3A包括4个主要成员：CYP3A4，CYP3A5，CYP3A7和CYP3A43，均存在多种基因多态性。 已经发现CYP3A4基因有30多种多态性。CYP3A4*lB是最常见的突变，它不会导致CYP3A4底物代谢的改变，但是可能和前列腺癌、继发型白血病和青春期提前有关。有学者认为，CYP3A4*lB和CYP3A5*1之间的连锁不平衡是造成CYP3A表型多态性的主要因素。 CYP3A5作为唯一表达于肝外的CYP3A，它的多态性表达可能与某些组织，如肺、肾、前列腺、乳腺、白细胞的疾病易感性以及类固醇和外源性物质在这些组织的代谢有关。 CYP3A7是胚胎期肝内CYP3A的主要表现形式，出生后便显著降低。 CYP3A的基因多态性影响药物的疗效，与CYP3A5*l等位基因携带者比较,CYP3A5*3／*3基因型个体须较小量的tacrolimus以产生用药前靶浓度，而和CYP3A4*5纯合子比较，CYP3A4*51B携带者需较大剂量达到靶谷浓度。 二、药物代谢转移酶NAT2基因多态性 药物乙酰化代谢受肝内胞浆酶N-乙酰基转移酶(N-acetyltransferase，NAT)控制，经由 NAT代谢的药物及物质有异烟肼、咖啡因、氨苯砜、嗪肼苯哒、普鲁卡因胺、氨力农、苯乙肼、醋丁洛尔、硝西泮、磺胺嘧啶、格鲁米特、磺胺甲基嘧啶、甲基硫氧嘧啶、联苯胺、β萘胺、2-氨基芴等。 人类乙酰基转移酶基因有NAT1、NAT2和假基因NATP。NAT2基因决定人类NAT2，其在人类肝脏中的含量随乙酰化表型而异。NATl基因编码电泳和动力学特征均不同的NATl蛋白，与底物对氨基水   （教案续页） 基 本 内 容 辅助手段和时间分配  杨酸和对氨基苯甲酸等有很高亲和力，呈单态分布。 1．NAT2 NAT2野生型等位基为NAT2*4。有9种最为常见突变等位基因。不同的NAT2等位基因构成不同的表型而有快、中、慢乙酰化代谢者之分。快型乙酰化代谢者的基因型为NAT2*4的纯合子或杂合子，慢型乙酰化代谢者为各种突变等位基因的组合，而中间型则NAT2*4和其他突变等位基因构成的杂合子。某些非遗传因素也可以增强或减弱乙酰化反应，例如饮酒、大量摄取葡萄糖、激素治疗、肾功能衰竭、肝脏疾病等，环境因素只能改变NTA2的活性，并不能改变NTAz的结构，因而影响远没有遗传因素的影响显著。 快、慢乙酰化者的发生率有很大的种族差异，白种人的快乙酰化者占30％~50％，中国人为70％~80％，加拿大爱斯基摩人则可高达95%以上。通过查明快、慢乙酰化表型的分布率，有助于对经乙酰化代谢的药物的治疗效应或毒性作用的控制。 在使用常规剂量时，经乙酰化代谢的药物在慢乙酰化者中容易发生不良反应。如应用肼屈嗪后，慢乙酰化者较多产生抗核抗体和系统性红斑狼疮样反应，其降压作用也明显增强。应用普鲁卡因酰胺后，慢乙酰化者易出现抗核抗体阳性，比快乙酰化者较早发生狼疮，而且发生率也较高。柳氮磺胺吡啶的副作用如溶血等在慢代谢者中常见。以异烟肼治疗结核时，慢乙酰化者易发生外周神经病，可因异烟肼蓄积引起肝细胞混合功能氧化酶抑制。肼屈嗪和普鲁卡因铵在慢乙酰化者中可引起系统性红斑狼疮，可能与自然界产生的胺和肼化合物代谢不全引起。快乙酰化糖尿病病人多发生氯磺丙脲—酒精性潮红，而在慢乙酰化糖尿病人中多无此反应。 乙酰化代谢多态性影响结核病治疗。一般来说，快乙酰化患者异烟肼血浆浓度较低，因而痰菌消失慢，且易出现耐异烟肼菌株。如果异烟肼每日一次，则无甚影响，若每周一次，则快乙酰化者较难治愈，而   （教案续页） 基 本 内 容 辅助手段和时间分配  且复发率较高。异烟肼引起的肝损害由其代谢产物乙酰肼引起。快乙酰化者体内异烟胼生成大量乙酰肼，故发生肝坏死的机率显著高于慢乙酰化代谢者。 乙酰化表型和某些自发性疾病的发生有关。慢乙酰化者的肝脏和肠粘膜不能充分代谢致癌物芳香胺类物质，致使到达膀胱的芳香胺类物质增多，膀胱粘膜的乙酰化酶不能有效代谢芳香胺类物，较易发生膀胱癌。此外还和结肠直肠癌、喉癌、乳腺癌等的发生相关。在风湿性关节炎的发病方面，快乙酰化者中发生机率增高，而且发病年龄提前，应用柳氮磺胺吡啶治疗时，比慢乙酰化者需较大剂量，但上消化道不良反应较之少见。 2．NATl NATl和NAT2有87％的同源性，NATl主要呈单态性，代谢对氨基水杨酸和对氨基苯甲酸。NAT2则呈多态性，代谢异烟肼、磺胺二甲嘧啶和普鲁卡因胺等。 在不同人群中NAT1等位基因发生频率存在种族差异，高活性的突变等位基因NATl*10亚洲人中的发生频率明显高于白人。NAT1的快型基因NATl* 10与膀胱癌和结肠癌易感性呈正相关，而与肺癌易感性呈负相关。 三、乙醇(酒精)脱氢酶和乙醛脱氢酶 1．酒精不耐受和酒精代谢 酒精中毒为一常见的严重行为和情绪障碍。某些个体由于遗传的原因，对酒精敏感性增高而易出现酒精中毒，称为酒精不耐受。 乙醇是由乙醇脱氢酶(alcoholdehydrogenase，ADH)水解成乙醛，再由乙醛脱氢酶(aldehydedehydrogenase，ALDH)水解成乙酸。乙醇引起的面红、心率加快、皮肤温度升高等症状，这是因为乙醛促进肾上腺素和去甲肾上腺素分泌所致。   （教案续页） 基 本 内 容 辅助手段和时间分配  2．乙醇(酒精)脱氢酶(ADH) 乙醇(酒精)脱氢酶(ADH)为二聚体，由两个分子量各为 4kD的亚单位组成。胎儿的ADH无活性，直到5岁左右才逐步达到成人的活性水平。ADH活性受遗传控制，有5种结构基因编码人体ADH。根据蛋白质结构、亲电子性、酶促动力了学特征，ADH分为三类，Ⅰ类ADHs、Ⅱ类和Ⅲ类ADHs。Ⅰ类ADHs较Ⅱ类和Ⅲ类ADHs对乙醇代谢有更大的作用。 具多态性特征的ADH2基因产生一种ADH的变异体，称为非典型ADH，较典型ADH具更高的活性。非典型ADH分布率有种族差异。中国人和日本人中具非典型ADH等位基因者达90％，白种人中不到5％。急性饮酒使血内乙醛稳态浓度显著增高，可引起酒精不耐受现象。东方人比白种人对酒精敏感，但下述证据表明它不是主要的：①有90％以上的东方人具有活性高于正常好几倍的非典型ADH，而因高浓度血液乙醛引起的面部潮红的发生率仅为50％；②典型和非典型ADH携带者的乙醇代谢速率无显著差异；③面部潮红和无面部潮红者的酒精消除速率无显著差异，饮酒后的血液乙醛稳态浓度在对酒精敏感和不敏感者中是相等的。如下所述，乙醛脱氢酶(ALDH)的异常才是比非典型ADH更重要的酒精不耐受原因。 3．乙醛脱氢酶(ALDH) 乙醛可与体内一些蛋白质、磷脂、核酸等呈共价键结合。乙醛在肝脏和其他器官内的氧化由ALDH催化。ALDH为多肽四聚体，根据四元结构和其他生化特征，虽至少有7种不同基因编码ALDH，只有ALDHl和ALDH2才被认为是“真”ALDHs，为人体肝脏内的两种主要同功酶。 ALDH2表现遗传性多态性。 ALDH是氧化乙醛的酶，缺损使得血液乙醛浓度升高，儿茶酚胺释放增多，从而引起面部潮红等不良反应或酒精中毒。包括中国人、日本人、朝鲜人在内的东方人对酒精敏感，易出现面红、心动过速，主要   （教案续页） 基 本 内 容 辅助手段和时间分配  原因是因为ALDH2缺损，不能迅速代谢由乙醇代谢生成的乙醛。依据有：①东方人中的线粒体酶(ALDH2)的遗传性缺损的发生率高；②低红细胞ALDH活性与饮酒后的心率加快呈负相关；③酒精敏感和伴随ALDH2缺损的血液乙醛浓度升高呈正相关；④ALDH2缺损者比无面部潮红的正常ALDH2者有更高的血液乙醛浓度，但他们的乙醇浓度却相同。⑤因乙醛转化成醋酸的速率减慢，ALDH2缺损者乙醇转化成二氧化碳的速率减慢。 ALDH2缺损性表型在酒精性肝脏疾患病人中的发生率很低，ALD在对酒精不敏感而不易脸红者中的发生率比对酒精敏感而易脸红者中高。ALD病人中ALDH2同工酶缺损的发生率很低。 四、葡萄糖-6-磷酸脱氢酶缺陷 葡萄糖-6-磷酸脱氢酶(Glucose 6-phosphatedehydrogenase，G6PD)缺陷是人类的一种最常见的遗传性酶异常，G6PD为一性联酶，编码基因位于X染色体长臂，表现多态性。G6PD缺陷G6PD缺陷引起红细胞崩解的原因是细胞不能维持还原型谷胱甘肽(GSH)的正常浓度。红细胞内葡萄糖经磷酸戊糖通路代谢过程需G6PD参与，将6-磷酸葡萄糖转化为6-磷酸葡萄糖酸，产生NADPH，可使氧化型谷胱甘肽(GSSG)被还原为还原型谷胱甘肽(GSH)。GSH可维持蛋白质分子中的琉基(SH)处于还原状态，从而维持红细胞膜的完整性和红细胞的正常代谢。G6PD缺乏使NADPH生成减少，GSH随之减少，且稳定性下降。若服用氧化药物或食用鲜蚕豆(含蚕豆素)等时，氧化性药物在红细胞内生成H202，使还原型谷胱甘肽氧化，GSH进一步减少，二硫化的谷胱甘肽可吸附于血红蛋白，使血红蛋白氧化变性、红细胞膜受损而导致溶血。G6PD缺乏者应避免使用可能引起G6PD缺陷者发生溶血的药物，也要避免食用新鲜蚕豆和接触其花粉。   基 本 内 容 辅助手段和时间分配  第3节 药物转运体基因多态及对药物转运的影响 药物转运蛋白可分为两类，一类是转运底物进入细胞，增加细胞内底物浓度，包括有机阴离子转运多肽(organicanion-transportingpolypeptide，OATP)、有机阳离子转运体(organic cation transporter，OCT)、寡肽转运体(oligopeptide transporter，PEPT)。另一类是依赖ATP分解释放的能量，将底物逆向泵出细胞，降低底物在细胞内的聚集，如乳腺癌耐药蛋白(breast cancerresistanceprotein，BCRP)、多药耐药相关蛋白(multidrug relatedprotein，MRP)、P-糖蛋白(P-glycoprotein，P-gp)等。 P-糖蛋白是第一个被发现的参与肿瘤多药耐药(multidrugresistence，MDR)的转运蛋白。多药耐药现象为临床肿瘤化疗失败的主要原因之一。 P-gp的作用底物范围非常广泛，包括众多的抗肿瘤药、抗生素类药、心血管系统药、强心苷类、p-受体阻滞药、钙拮抗药、消化道药、抗组胺药、HIV蛋白酶抑制药、糖皮质激素、免疫抑制药等。 迄今发现编码P-gp的基因MDRI有48个单核苷酸多态性。多态性的分布存在明显的种 族差异。 C3435T的突变可以影响P-糖蛋白的表达和功能。肠道上分布的P-糖蛋白逆向将药物泵出肠道上皮细胞，减少了药物的吸收，降低了生物利用度。口服药物的血浆药物浓度受MDRl基因型的影响，并具有基因剂量效应。药物相互作用程度受基因型的影响。 分布在大脑毛细血管内皮细胞上的P-gp，作为保护屏障，可以调节内源性和外源性化合物通透血脑屏障，阻止外源性物质进入中枢神经系统。基因和环境因素都可能在Parkinson病的发病中发挥作用。P-gp表达或功能的降低，可以导致血脑屏障对外界有毒物质防御功能受损，增加Parkinson's病的易感性，导致疾病症状的更早显现 10分钟 举例说明   基 本 内 容 辅助手段和时间分配  第4节 药物受体基因多态及对药物效应的影响 大多数药物与其特异性靶蛋白相互作用而产生药理学作用，如受体、酶以及那些参与信号传递、细胞周期调控和其他细胞内过程的各种蛋白。编码这些药物作用靶蛋白的基因可具有多态性，从而改变与这些靶蛋白对其特异性药物的敏感性。 一、β1肾上腺素受体 β1肾上腺素受体β1-adrenergic receptor，β1-AR)属于G蛋白偶联受体，主要在心房肌和心室肌细胞表达，以儿茶酚胺为内源性配体。 A145G多态性导致受体第49位氨基酸发生Ser／Gly多态性，第49位氨基酸位于受体的氨基端，根据G蛋白偶联受体结构与功能的关系分析，该部位的变异可能改变受体表达与调节属性，并影响个体对疾病的易感性及药物疗效等。49Gly在各种族人群中的发生频率约为0.13—0.15，原发性扩张性心肌病患者49Gly的发生频率高于正常人，为0.18。与Ser49型受体相比，Gly49受体对激动药导致的受体减敏程度减弱。 49Gly型受体为心脏功能的保护因子，在充血性心力衰竭患者，49Ser纯合子患者发生死亡和心脏移植的相对危险度为49Gly纯合子患者的2.3倍，以死亡和心脏移植等终点指标作生存曲线，49Ser纯合子与49Gly纯合子之间存在显著性差异。而且该多态性与p受体阻断药的疗效关联，表现为使用B受体阻断药的充血性心力衰竭患者，49Gly纯合子的生存时间显著长于49Ser纯合子。 G1165C多态性导致受体蛋白Gly389Arg多态性，该部位为受体与G蛋白偶联的部位，是受体后信息传递的关键结构。389Arg等位基因的发生频率在黑人为0.58，白人及亚洲人为0．72—0．76。黑人的C等位基因频率与其他种族间存在显著性差异。整体水平的研究表明，服用不同剂量美托洛尔后，Gly389纯合子与Arg389纯合子健康受试者的心血管反应存在显著性差异，表现为Arg389纯合子静息心率、运动心率及收缩压的降低均显著高于Gly389型受试者。进一步的临 10 分钟 举例说明  基 本 内 容 辅助手段和时间分配  床试验发现，β1受体阻滞药抗高血压病的治疗效果与β1肾上腺素受体Ser49Gly及Gly389Arg多态性突变的单倍型相关，美托洛尔对携带不同单倍型的高血压患者的疗效存在基因剂量效应，提示β1受体单倍型可作为这类药物抗高血压病疗效的预测因子，临床可根据病人的单倍型调整给药剂量，以提高疗效，降低不良反应。 二、血管紧张素Ⅱ1型受体(ATl) 肾素—血管紧张素系统是机体的重要体液调节系统，血管紧张素Ⅱ是该系统的重要体液因子，其90％以上的效应由血管紧张素Ⅱ1型受体(ATl)介导。 CC基因型患者对血管紧张素Ⅱ的反应显著高于AA／AC基因型患者。在非高血压患者中，C等位基因与较高的收缩压关联，呈现AA、AC、CC基因型个体收缩压逐渐升高的趋势。在高血压病人中，特别是有明显遗传倾向的高血压病人中，A1166C等位基因的分布具有显著性差异，A1166C等位基因的发生频率在有高血压家族史的原发性高血压病人中为0，36，明显高于对照人群的0.28的发生频率，这种差异也表现在心肌梗死与左心室肥大的患者。 A1166C多态性还可能与高血压病人心脏疾病中胶原蛋白的形成和心肌硬化相关，因为研究发现在高血压病人中，AA基因型患者的工型胶原蛋白的基础水平显著高于AC／CC基因型的患者，给予洛沙坦治疗后，Ⅰ型胶原蛋白的降低与AA基因型显著相关。    基 本 内 容 辅助手段和时间分配  第5节 特殊遗传药理学性疾病与异常 1．纤维性囊肿病(Cysticfibrosis) 纤维性囊肿病是一种儿童和成人均可发生的遗传性疾患，由呼吸道、消化道和生殖道外分泌上皮细胞的水和电解质转运异常引起。表现为外分泌性胰腺功能不全、汗内氯离子浓度增高、寿命缩短。白种人新生儿发病率为l／2500。铜绿假单胞菌引起的肺炎常为致死原因。 纤维性囊肿病为常染色体隐性遗传病，基因定位在7号染色体长臂的7q31。约70％的纤维性囊肿病的染色体在密码子508(三个碱基对)发生缺失突变(ΔF508)。突变发生率有显著的种族差异，在北欧，ΔF508发生率高达70％~90％，但在地中海地区发生率不到50％，其他人种则更少发生。 与纤维性囊肿病相关的基因座含24个外显子，它们编码表达蛋白质，称为“纤维性囊肿病跨膜调节体(cystic fibrosis transmembrane conductance regulator，CFTR)”，具有一个反复多次跨膜的部位和一个能和ATP结合的部位。在纤维性囊肿病患者，由于CFTR由有3个碱基对缺失的突变基因(ΔF508突变)表达，成为无功能蛋白，不能与ATP有效结合，使经CFTR途径的磷酸化反应不能活化，从而引起水和电质转运障碍。 可用促进cAMP产生的药物，也可用利尿药阿米洛利(amiloride)，以阻断呼吸道细胞对Na+的过量摄取。还可用DNA酶消化蓄积在肺上的厚且感染的粘膜。 2．恶性高热(malignanthyperthermia) 恶性高热为全身麻醉时的一种罕见的且常可致命 的反应。它是最早发现的由受体缺陷引起的遗传药理学现象中的一种。表现为琥珀酰胆碱的肌松作用失效，不明原因的心动过速，体温升高，并迅速上升到极点。有的病人可有部分或大部分肌肉紧张。发作时各种肌酶和蛋白释放人血浆，明显缺氧，代谢性和呼吸性酸中毒，血钾升高，早期死于心力衰竭，晚期死于肌 15分钟 举例说明  基 本 内 容 辅助手段和时间分配  红蛋白血引起的肾功能衰竭。 恶性高热是一种骨骼肌的常染色体显性遗传性异常。发生的原因是全身麻醉药如乙醚、氧化亚氮、氟烷、环丙烷等对骨骼肌的异常作用。氟烷等全身麻醉药使肌浆网过量释放Ca2+，因而肌浆网内Ca2+浓度升高，较高浓度的Ca2+通过肌动蛋白、内质网、线粒体而使ATP酶活性增高，引起肌肉收缩和代谢过旺，从而产生高热。 兰尼丁受体(ryanodinereceptor，RYRl)是Ca2+释放通道蛋白，含Ca2+通道，其功能是释放Ca2+，同时也作为骨骼肌内肌浆网和T小管的桥梁结构。RYRl受体蛋白的基因定位在19号染色体。发现有两种RYRl的基因突变。一种是在受体的615密码子的T1843C核苷酸发生了一个点突变。这种突变发生在5%的恶性高热家庭。另一突变发生在Gly248Arg。 体外挛缩试验(IVCT)可用以评价病人的敏感性。这种试验的依据是在体外测定由氟烷、兰尼丁和咖啡因引起的肌肉收缩，根据收缩情况区分病人是否对恶性高热敏感。 治疗措施包括及时确诊、立即停止手术和麻醉、冷冻处理、纠正酸中毒等。静脉输注肌松药硝苯呋海因可阻断肌浆网对Ca2+的释放，从而减少肌张力和产热，以终止发作，挽救生命。 3．胰岛素耐受症 胰岛素受体由两α亚单位和两个β亚单位经一个二硫键连接。胰岛素受体的前体为一条单链分子，含有α和β亚单位的全部序列，亚单位间由4个氨基酸残基分开。胰岛素与α亚单位结合后，激活β亚单位的酪氨酸激酶，引起一系列生物化学反应而产生胰岛素效应。 1988年首次报道胰岛素受体基因，随后发现25种以上的突变，其中大多为错义突变或终止密码提前，根据对胰岛素功能的影响，突变可分为5类：①受体合成障碍；②受体转运障碍；③胰岛素结合亲和力降低；④酪氨酸激酶活性降低；⑤加速受体降解。   基 本 内 容 辅助手段和时间分配  胰岛素耐受症是非胰岛素依赖性糖尿病的一个重要发病机制。具有胰岛素受体突变的病人，特别是具有两种突变等位基因者，对胰岛素的耐受性很高，常常需要每天数千单位的外源性胰岛素。 4．香豆素类抗凝作用耐受症 为遗传方式为常染色体显性遗传。香豆素类抗凝药华法林、双香豆素、新抗凝等为维生素K拮抗药。凝血因子Ⅱ、Ⅶ、Ⅸ、X的前体在其氨基末端谷氨酸残基广羧化生成活性因子的过程中需要维生素K参与，维生素K在促进这些因子活化的过程中被氧化成维生素K环氧化物，须经维生素K环氧化物还原酶还原，维生素K才能再被利用。香豆素类抗凝药的抗凝血作用是通过竞争性地抑制维生素K环氧化物还原酶从而拮抗维生素K的作用而产生的。 香豆素类抗凝作用耐受症的药理学机制：①香豆素类抗凝药的吸收减少、代谢或排泄增加，或分布容积改变；②维生素K浓度增加、依赖维生素K的凝血因子产生增多或生物半衰期延长、或出现无需维生素K参与的凝血因子生成；③受体对维生素K或抗凝药的亲和力降低。研究排除了前两种可能性。香豆素类抗凝药耐受症的发生的分子机制是某些个体维生素K环氧化物还原酶受体发生变异，对香豆素类抗凝药的亲合力降低，因而对华法林等香豆素类抗凝药耐受。和正常人比较，香豆素类抗凝作用耐受症患者的抗凝药量效曲线斜率相似，但明显右移，表明需较大剂量才能产生相同效应。 5．加压素耐受症(Vasopressin resistance) 加压素是一种环形九肽，参与体内水潴留和血容量、血管张力、血压的调节。遗传性尿崩症的特点是即使有高浓度的加压素，或是使用大剂量的加压素及其同类物，仍然不能使尿浓缩。患者主要为男孩，新生儿期即有多尿、发热、脱水、厌食、呕吐、生长发育停滞，如不及早诊断和治疗，对加压素的不反应性可引起精神发育不全或死亡。男性患者一般具有完全的症状，而女性患者可以表现为多尿，有的仅仅只是携带状态，不能和正常人区分开来。   基 本 内 容 辅助手段和时间分配  加压素的效应通过细胞表面的AVPR2加压素受体产生，其抗利尿作用受体位于肾小管 (V2受体)，其他作用如糖原分解和血小板凝聚则是由血管受体(V2)产生。V2受体兴奋腺苷酸环化酶和蛋白激酶，使细胞内cAMP产生，促进肾脏远曲小管和集合管对水的吸收。V1受体进一步分为V1a受体(血管和肝细胞)和VIβ受体(垂体前叶)。VI受体激活磷脂酶A2、C和D，导致三磷酸肌醇(IP3)和二酰甘油生成，细胞内Ca2+动员，细胞外Ca2+内流，蛋白激酶活化和蛋白磷酸化，从而引起血管收缩。患肾源性尿崩症病人的V1系统正常，V2受体及信号系统障碍，因此这类病人的V2受体的肾外作用，如血液凝固因子和纤维溶解因子的释放、以及促肾素释放等作用均出现异常。 肾源性尿崩症由有缺陷的隐性性联基因引起，基因位于X染色体的q28。 6．氨基苷类抗生素致聋 氨基苷类抗生素可在某些个体引起耳聋，它完全经母系通过线粒体基因组(mtDNA)遗传。其分子机制和遗传学特征已于近年有些了解。 耳蜗内线粒体核糖体是氨基苷类抗生素的主要靶器官，氨基苷可稳定匹配失调的核糖体的氨基酰-tRNA，使mRNA在翻译中阅读错误。mtDNA的rRNA基因，特别是12SrRNA，是mtDNA发生突变的主要部位。   基 本 内 容 辅助手段和时间分配  第6节 药物反应和代谢的种族差异 种族因素是指与一个人群的遗传和生理特征(内源性)及文化和环境(外源性)特征有关的因素。外源性种族因素是与病人生活所处的环境和文化有关的因素，主要由文化和行为决定。外源性种族因素包括区域的社会和文化方面。内源性种族因素是与个体有关的因素，如遗传、年龄、性别、身高、体重、瘦胖、器官功能障碍。种族因素对药物的体内代谢和效应有很大的影响。 1．三环类抗抑郁药和神经安定药 三环类抗抑郁药和神经安定药在人体内处置的个体差异取决于代谢这些药物的肝药酶活性。阿米替林、丙米嗪、氯米帕明等叔胺类药物均在体内去甲基生成活性代谢产物(去甲替林，去甲丙米嗪)，而后再进一步进行羟化代谢。三环类抗抑郁药的临床效应与血药浓度相关，血药浓度过高时易产生药物不良反应。因此，事先查明用药者药物代谢的遗传影响对指导本类药物合理有效用药具有重要意义。遗传因素对本类药物体内代谢有重要影响，如去甲丙米嗪与去甲替林的羟化代谢和阿米替林的去甲基代谢受CYP2D6的遗传多态性影响。一些神经安定药如奋乃静、甲硫哒嗪、氟哌利多等，体内代谢也与CYP2D6活性有关。因此，在使用本类药物时，应对用药者进行CYP2D6表型的鉴定，并根据表型决定个体用药剂量，如PM在用阿米替林时因不能有效代谢生成活性产物，最好改用去甲丙米嗪或去甲替林，并相应减少用药剂量。 地西泮的去甲基代谢经由CYP2C19酶催化代谢，也表现为药物代谢的遗传多态性。有研究表明，与西方白种人比较，地西泮在中国人体内的血浆半衰期较长。而且，由于中国人CYP2C19的PM发生率显著高于白种人，因此，我国临床应用地西泮时应特别注意它的个体差异和种族差异。 15分钟 举例说明   基 本 内 容 辅助手段和时间分配  2．β受体阻滞药 大多数β受体阻滞药，包括美托洛尔、丁呋洛尔、噻吗洛尔、普萘洛尔等具有很高的亲脂性，在体内几乎完全经代谢而被消除。它们的代谢途径不一，但有相同的代谢特征，即大多均经第一步氮位脱烷基而使侧链氧化、芳香基或脂氧化以及仲醇葡萄糖醛酸化而被代谢。许多β受体阻滞药在不同个体的首关效应有很大的差别，从而导致血浆药物浓度和药理学效应上的明显个体差异，这些差异是由于不同的细胞色素P450酶系活性所引起的。 β受体阻滞药氧化代谢由若干基因控制，这些基因对氧化代谢的控制受环境、生理和病理因素影响。一些β阻滞药的由细胞色素P450催化的氧化代谢属单基因控制，在人群中表现遗传性多态性，其血浆药物浓度和阻断作用个体差异与药物代谢的遗传多态性相关。如美托洛尔、丁呋洛尔和噻吗洛尔等的体内过程和药物效应与CYP2D6活性相关，PM因不能有效氧化代谢药物而导致血药浓度增高，半衰期延长和药物作用增强且延长。因此，药物代谢的遗传表型可用来解释美托洛尔和噻吗洛尔在某些个体所产生的药物不良反应和临床效应差别。 应用β-受体阻滞药控制心绞痛和室性心力律失常时，药物作用应维持24h，因此常一日服3—4次美托洛尔。但由于不同表型患者具有显著不同的β阻滞作用，对弱代谢患者，可能一日仅须给药一次，而且不必授以缓释制剂。虽然β—受体阻滞药的抗高血压病效应和它们的血浆药物浓度无显著的直接关系，但由于强代谢患者在用药后24h无显著的抗高血压作用，因此对这类病人仅一日一次美托洛尔或用缓释制剂常常无效。 对β—受体阻滞药的反应有明显的种族差异。中国正常男性对普萘洛尔p阻滞作用比白种人至少敏感两倍，即要产生相同的p受体阻滞效应，白种人应有中国人两倍以上的血浆普萘洛尔浓度。中国人对普萘洛尔的降压作用也表现了较高的敏感性，和白种人比，敏感程度要高出4．5一10倍白种人对普萘洛尔减慢心率的作用比黑人敏感，其原因是黑人副交感神经活性显著增高。白种人高血压病患者对卢受体阻滞药的治疗作用应较黑人敏感，黑人中的肾素水平低于白种人是导致黑人高血压病患者对卢受体阻滞药较不敏感的一个原因。 3．可待因和吗啡 中枢性镇咳药可待因在体内主要经葡萄糖醛酸结合代谢，同时也部分经由氧位和氮位去甲基化代谢。其氮位去甲基代谢由CYP2D6酶催化，为单基因遗传控制。经由这一氧化酶代谢生成的代谢产物有吗啡、去甲吗啡和6葡萄糖醛酸吗啡，这三种代谢产物均有药理活性，因而有重要的临床意义。例如，CYP2D6表型为PM者服可待因后，常因不能发生去甲基代谢导致不能生成吗啡等活性产物，从而无明显镇咳作用。 可待因的主要代谢途径还是葡萄糖醛酸化。因为这一原因，同时还由于它在大数量人群中使用时安全，因而可待因为研究葡萄糖醛酸代谢特征的理想药。中国人和白种人对可待因的葡萄糖醛酸化代谢能力和氧位及氮位去甲基化能力有明显的差异，表现为中国人代谢可待因的能力较西方白种人为低。 吗啡在中国人和白种人中的效应有显著的差异，中国人对吗啡的胃肠道反应的敏感性增高，而对吗啡的呼吸抑制作用和心血管抑制作用(1f1压降低作用)的敏感性较白种人低。 4．苯妥因 苯妥因(二苯基海因，DPH)在体内主要经4，- 羟化代谢成4，- 羟基苯妥因(HP—PH)，苯妥英的4’羟化代谢与CYP2C19活性相关。苯妥因的羟化代谢表现了很大的个体差异，其血浆内DPH／HPPH比值或尿内HPPH／DPH比值是苯妥因体内代谢强度的反映。苯妥因代谢异常为常染色体隐性遗传，发生率大约1／500。遗传性苯妥因4，—羟化代谢缺陷者在用药后，易出现肝脏毒性反应。 5．钙通道阻滞药 硝苯地平和其他二氢吡啶类钙通道阻滞药的药代动力学有很大的个体差异。特别是口服用药时。例如在一次服用硝苯地平后，不同个体的血浆药物浓度可以相差10倍。二氢吡啶类钙通道阻滞药的氧化受单基因控制。这类药物的个体差异由很多因素引   基 本 内 容 辅助手段和时间分配  传起。虽然遗传因素是决定因素，但包括生理性因素(如年龄、食物、服药时间)、病理性因素(如肝、肾疾病)、环境因素(如吸烟)、合并用药(如口服避孕药、抗癫痫药、H2受体阻断药)、药效学(肝血流量)、给药方法(剂型、给药间隔时间、给药部位)等其他各类因素也都有影响，因为这些因素都能改变硝苯地平和其他二氢吡啶类钙通道阻滞药的体内氧化酶的活性。 人体内氧化硝苯地平氧化酶为CYP3A4，控制这一酶的基因位于第7号染色体。CYP3A4的催化活性以及mRNA和免疫蛋白水平均表现了很大的个体差异。CYP3A4的活性和它的量密切相关，这说明基因表达的调控是硝苯地平代谢个体差异的决定因素。 硝苯地平和其他二氢吡啶类钙通道阻滞药的血液动力学效应与它们的血浆药物浓度相关，因此，影响这些药物药代动力学的因素，也能引起个体间显著的药效学差异，故用药时要注意。   （教案末页） 小 结 通过本章的学习应掌握遗传药理学的研究内容、掌握药物应用出现个体差与群体差异的原因、药物反应和代谢的种族差异  复习思考题，作业题 认真复习本章内容，结合实际掌握课堂讲解的内容  实施情况及分析  教学内容充实，逻辑结构安排合理。教学深度适中，时间安排合理，理论板书和临床实例结合恰当。