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1、第一节 概 述,三环类抗抑郁药 20-50 受体阻断药 15-35 血管紧张素转换酶抑制药 10-30 5-HT再摄取抑制药（SSRI） 10-25 5-HT受体激动药 20-45 3羟-3甲戊二酰辅酶A还原酶抑制药 10-30 干扰素 30-70 抗癌药 20-70,无效率（%）,药 物,药物反应个体差异在临床极为普遍,药物反应个体差异的主要原因是遗传变异,种族差异 个体差异,我国，药物剂量基本上是根据国外剂量标准使用，由于个体差异和种族差异(基因序列不同)的原因常常导致相当比例的病人药物疗效差。,在日本发生的Arava（爱若华， 来氟米特）事件。 法国安万特(Arentis)公司 生产的治
2、疗风湿性关节炎新药 Arava（爱若华）。1998年被美国FDA批准在美国上市。2003年在日本上市4个月，应用该药3412名患者，先后有5人死于间质性肺炎，还有11名患上了间质性肺炎不得不接受治疗。原因是药物剂量存在着种族差异，我国减半量应用上万例患者，无1例发生间质性肺炎。,遗传药理学PHARMACOGENETICS 研究遗传因素在药物反应个体变异中的作用。 编码药物作用靶点（受体）、药物转运体和药物代谢酶的基因个体变异引起的药物反应异常的学科。,药物基因组学 PHARMACOGENOMICS 决定药物行为和敏感性的全基因谱。 比遗传药理学研究的范围要广 。,人类基因组计划 促进了遗传药理
3、学的发展 1990年10月美国正式启动人类基因组计划(Human Genome Project，HGP) 大多数药物代谢酶系统的特征是基因和基因产物的多重性 CYP450超家族由13个家族和许多亚家族组成 人类基因组计划将最终提供所有P450序列、解释基因的复杂性,相 关 概 念,DNA:是细胞核染色体上遗传的主要物质基础，是携带遗传基因，传递遗传信息最基本的物质。 染色体:是细胞内具有遗传性质的物体，易被碱性染料染成深色，所以叫染色体（染色质)。 基因:储有遗传信息的DNA片段称为基因。 等位基因:位于同源染色体的相对应位置，控制一个单位性状的基因。 复等位基因：对群体而言，同一位点上存在三
4、个以上基因则称为复等位基因,基因多态性:在正常人群中，由于同一基因位点上多个不同等位基因作用而出现两种或两种以上遗传决定的基因型，如果每种基因型的发生频率超过 1% 。 单核苷酸多态性:在基因组水平上由单个核苷酸的变异所引起的DNA序列多态性。 表型:个体在一定环境条件下表现的性状。 基因型:形成表型这种性状有关的遗传结构。,常染色体显性遗传:变异基因是显性基因， 纯合子、杂合子都表现出相应的性状。 常染色体隐性遗传:变异基因为隐性基因，只有 纯合子表现出相应的性状，杂合子则不表现。 X连锁显性遗传:X染色体所携带的显性基因遗传 X连锁隐性遗传：位于X染色体的隐性基因遗传 Y连锁遗传：位于Y染
5、色体的基因遗传,单基因遗传：某种性状的遗传主要受一对等位 基因的控制 多基因遗传：性状的表达受许多基因控制，每 一个基因对表型的效应都很小。,基因频率：是指给定群体中某一基因的数量。经典意义上的基因频率是指群体中某一基因座上突变基因的频率。 基因频率计算：Hardy-Weinberg遗传平衡定律，公式：P2+2pq+q2=1 ,p+q=1 p2相当于基因型AA的频率，2pq相当于杂合子Aa的频率，q2相当于纯合子aa的频率。,遗传药理学的研究模式,顺式研究模式： 临床观察-药效药代-基因 反式研究模式： 基因-药效药代-临床 双向研究模式：顺式和反式同时进行,遗传药理学的研究方法,（一）传统研
6、究方法（遗传学方法) 双生子法(twin method) 单卵双生(monozygotic twin,MZ) 二卵双生(dizygotic twin,DZ),双生子研究,同卵双生子(monozygotic twin, MZ)具有相同的基因组，差异由母体宫内或出生后的环境因素所致，该差异可作为环境对表型变异影响的量度 异卵双生子(dizygotic twin, DZ) 遗传特征不尽相同，但因有相同的出生顺序，出生时母亲的年龄相同，在环境方面比非双生子有更多的相似性，为评价基因的影响程度提供了量度,17,应用双生子研究三环类抗抑郁药去甲替林的血药浓度表 明，同卵双生子间的药物浓度相差极微，而异卵双
7、生子之间的血药浓度可相差甚大。同样，安替比林和双香豆素的血浆半衰期在同卵双生子之间相差甚微，而异卵双生子之间可相差数倍。,双生子安替比林半衰期与合子特性的关系 共同生活 分开生活 合子特性 安替比林t1/2 合子特性 安替比林t1/2 MZ 13.3 13.8 MZ 9.6 9.0 MZ 11.9 11.2 MZ 13.5 13.8 MZ 11.5 10.8 MZ 14.7 12.4 MZ 11.3 11.2 MZ 11.0 12.3 MZ 9.2 11.2 DZ 10.5 11.1 MZ 13.5 11.2 DZ 15.7 13.5 DZ 9.7 17.1 DZ 14.7 12.2 DZ 9
8、.1 8.3 DZ 13.3 14.3 DZ 11.0 11.3 DZ 13.3 10.6 DZ 14.4 16.7 DZ 9.0 14.2,MZ间几乎没有药代动力学的差异，而在DZ间差异却显著，表明遗传因素是代谢个体差异的主要决定因素。,系谱研究 经双生子法研究发现遗传因素可能在表型变异中起重要作用后，可进行系谱研究查明遗传方式。,频数分布曲线 频数分布曲线是药理学研究多态分布的常用方法。 （1）多基因遗传变异用连续单态分布曲线（正态分布曲线） （2）单基因遗传变异用不连续多态分布曲线（二态或三态分布） 要求： （1）确定表型的方法精确性和敏感性高 （2）受试者例数足够大,（二）现代研究方法
9、（分子生物学） Southern印迹杂交 是常用的核酸分子杂交技术。 （1）印迹 将待测DNA分子转移并结合到一定的固相支持物（硝酸纤维素膜或尼龙膜）上。 （2）杂交 与相对应结构的已标记的探针进行杂交反应，用放射性自显影来鉴定待测DNA分子。 主要用于基因组DNA的定性和定量分析、克隆基因的酶切图谱分析、基因突变分析及限制性片段长度多态性(RFLP)等。,限制性片段长度多态性 (restriction fragment length polymorphism,RFLP ) 利用限制性内切酶能识别DNA分子的特异序列，并在特定序列处切开DNA分子，即产生限制性片段的特性。由于不同个体的等位基因
10、之间碱基的替换、重排、缺失等变化导致限制内切酶识别和酶切发生改变从而造成基因型间限制性片段长度的差异。,等位基因特异性扩增 （allele specific amplication,ASA) 一对引物之一的3，端设计一个碱基与突变碱基配对，这样经过PCR扩增时，正常DNA不能扩增，而扩增突变的DNA,将正常和突变DNA分开。,单链构象多态性分析 （Single Strand Comformation Polymorphism, SSCP） 是一种简便快速的检测DNA突变的技术。 单链DNA分子具有空间结构，即构象。由于这种空间构象与分子内碱基顺序密切相关。因此相同长度的单链DNA分子可因其碱基
11、顺序的不同，甚至单个碱基的不同而形成不同的构象，这种现象叫做单链构象多态性。不同构象的DNA在聚丙烯酰胺凝胶电泳中的泳动速率不同，形成的带型则不同，故能反映出单链DNA片段的多态性。,变性梯度凝胶电泳 （denaturing gradient gel electrophoresis, DGGE） 根据DNA片段的熔解性质，利用梯度变性胶来分离DNA片段。 当一双链DNA片段通过一变性剂浓度呈梯度增加的凝胶时，一旦DNA移动到某一点，达到该DNA变性浓度位置时， DNA双链开始分开，从而降低了DNA的迁移速率。由于不同的DNA片段的变性条件产生差异，在凝胶上形成不同的条带，达到分离的效果。 一种
12、分离相似大小DNA片段的电泳方法。,直接测序法（direct sequencing,DS) 应用各种突变检测技术检测到的基因突变，最后都需用序列分析才能确定突变类型及突变位置，其效率可以达到100。,第二节 药物代谢酶的基因多态性,药物代谢酶 (drug metabolism enzyme),药物的生物转化 相代谢反应 相代谢反应 药物代谢酶 细胞色素P450酶；N-乙酰基转移酶；N- 甲基转移酶等,一.细胞色素P450酶系基因多态性,CYP450分子构象,细胞色素P450酶系 (cytochrome p450, CYP450) 基因超家族编码的酶蛋白 酶蛋白结构与血红蛋白相似 以 Fe2+为
13、中心的血红素 血红素与CO结合后在 450 nm有最大吸收,30,细胞色素P450酶系,共同特征： * 均含一个非共价结合的血红素 * 是一群结合在细胞内膜的内膜蛋白 * 氧化底物需求氧分子、 NADPH,CYP450超家族分为家族、亚家族和酶个体3级 酶蛋白一级结构中氨基酸顺序的同源程度55%者划入同一亚家族，用大写英文字母表示，如CYP1A 根据同一亚家族各个酶被鉴定的先后顺序再用阿拉伯数字编序，如CYP1A1;再以*1表示野生型，*2以后表示变异型，如CYP1A1*2,32,细胞色素P450酶系,命名： CYP1A1 酶系 家族 亚家族 酶个体 基因：CYP1A1,人体P450家族及其亚
14、族 家族 亚族 分子种类 CYP1 1A 1A1 1A2 CYP2 2A 2A1 2B 2B1 2B6 2C 2C8 2C9 2C18 2C19 2D 2D6 2E 2E1 CYP3 3A 3A4 3A5 3A7 CYP4 4B 4B1,在药物代谢中起重要作用的CYP CYP3A4亚族，参与全部药物的50%代谢 CYP2D6约为30% CYP2C9约占10% CYP1A2约占4% CYP2A6和CYP2C19分别占2%,细胞色素P450酶特点： 选择性低 变异性大 被诱导或抑制,人类许多药物代谢CYP450s酶具有遗传变异,大量研究表明：CYP1A1、CYP1A2、CYP2A6、CYP2C9、
15、CYP2C19、CYP2D6和CYP2E1酶活性的人群分布特征呈遗传多态性。,CYP450超家族中各酶的基因多态性,CYP2D6,代谢的临床常用药物: 抗心律失常药 受体阻断药 抗高血压药 三环抗抑郁药,Fux et al., CPT 2006,0,10,20,30,40,50,60,70,80,90,100,UM,EM,EM/het.,IM,PM,Metoprolol plasma con. (ng/ml),1.3,3.9,14.2,50.8,80.5,Dose mg,100,100,100,78,74,浓度相差： 60 倍,美托洛尔血浆药物浓度与CYP2D6基因多态性的关系,1 产妇，因外阴切开术止痛而给予可待因60mg/q12h，产后10天喂养不佳改用母乳泵喂养，出生
