治疗药物检测和药物基因检测对结核病精准治疗的作用

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尽管自国际推荐的结核病控制策略（directly observed treatment ＋short course chemotherapy， DOTS）广泛实施以来，全球结核病防治取得了重大进展。

但由于上述相关药物的代谢及转运酶的基因存在多态性，由此所导致的INH的毒性反应以及抗结核药物的多药耐药现象依然广泛存在，进而导致治疗药效的失败和不良反应的发生。

因此，寻找并建立基于药物基因多态性的抗结核药物治疗策略，对于结核病的精准药物治疗具有重要的学术意义和社会价值。

1 药物基因多态性分析及治疗药物监测是实现疾病精准药物治疗的有效途径
2015年1月20日，美国前总统奥巴马在国情咨文中提出“精准医学计划”，希望精准医学可以引领一个医学新时代。

同年2月26日，美国国立卫生研究院主任弗朗西斯·柯林斯在N Engl J Med发表了《精准医疗时代的兴起》，详细阐述了精准医疗内涵[1]。

精准药物治疗也称个体化治疗，是指医生根据患者的基因型和表型的个体化差异（多态性）而完成的诊断和药物治疗过程。

其中，医生根据药物基因测试或/和治疗药物监测（therapeutic drug monitoring， TDM）结果而做出的诊断，是为个体化差异的患者选择最佳治疗方案和最合适的药物种类及剂量的关键[2]，也是实现精准医疗的有效途径之一。

自Koch-Weser首次提出药物的疗效取决于个体患者血液中的药物浓度而不是给药剂量以来，药物在患者体内的暴露量已成为医生在疾病药物治疗过程中的关注核心[3]。

药物在人体内的暴露量及治疗效果与不良反应不仅仅受环境、饮食、胃肠组
治疗药物检测和药物基因检测对结核病精准治疗的作用
刘占中1，闫家微2，王亮3，谢士宁1，王春颖4＊
（1 徐州医科大学附属徐州传染病医院药剂科，江苏徐州221004；
2 徐州医科大学附属徐州传染病医院检验科，江苏徐州221004；
3 徐州医科大学医学信息学院，江苏徐州221004；4徐州医科大学附属徐州传染病医院院办，江苏徐州221004）
【摘要】据WHO推荐的标准治疗方案，初治结核病患者2个月的强化期采用利福平（rifampin， RIF）＋异烟肼（isoniazid， INH）＋吡嗪酰胺（pyrazinamide， PZA）＋乙胺丁醇（ethambutol， EMB）的四联法则进行治疗。

治疗药物监测（therapeutic drug monitoring， TDM）和药物代谢酶基因多态性检测可减少药物不良反应，提高患者依从性。

本文对TDM和药物基因检测在“四联”抗结核药物的临床治疗中的作用予以综述，优化治疗、增加疗效，降低药物不良反应。

【关键词】抗结核药物；治疗药物检测；药物代谢酶基因多态性检测；精准治疗
The effect of therapeutic drug testing and drug gene testing on the precise treatment of tuberculosis LIU Zhan-zhong＊，YAN Jia-wei，WANG Liang，et al.＊Department of Pharmacy，Xuzhou Infectious Diseases Hospital Affiliated to Xuzhou Medical University，Xuzhou Jiangsu 221004，China.
【Abstract】According to the standard treatment scheme recommended by WHO， the quadruple rule of rifampin （RIF）＋ isoniazid （INH）＋ pyrazinamide （PZA）＋ ethambutol （EMB） was used to treat the tuberculosis patients in the intensive period of two months. Therapeutic drug monitoring （TDM） and drug metabolic enzyme gene polymorphism can reduce adverse drug reactions and improve patients' compliance. In this paper， the role of TDM and drug gene detection in the clinical treatment of "quadruple" antituberculosis drugs is reviewed， so as to optimize the treatment， increase the curative effect and reduce the adverse drug reactions.
【Key words】Anti-tuberculosis drugs；Therapeutic drug monitoring；Detection of drug metabolizing enzyme gene polymorphism；Precision therapy
基金项目： 徐州市科技计划项目（KC18165）；
江苏省第五期“333高层次人才培养
工程”科研项目（BRA2018277）；
江苏省预防医学科研课题项目
（Y2018019）
＊通信作者：王春颖，Email：*****************
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中国处方药 第19卷 第2期
·综述·
织、共服药物等因素的影响，同时决定于药物代谢酶、转运体、靶向受体等基因的多态性[4]。

近20年来，基于药物代谢酶、转运酶、靶向受体的药物基因组学以及指导临床给药方案及剂量调整的TDM ，已在个体化给药方面取得巨大进展。

在精准药物治疗中，前者是选择药物种类的依据，后者综合反映了药物基因组和其他因素对血药浓度的影响，并能够获得个体患者体内更准确的有效浓度，是选择药物剂量的依据。

两者互为补充，能够有效实现精准药物治疗[5]。

2药物代谢酶基因多态性与“四联”抗结核药物的疗效与毒性密切相关异烟肼（INH ）自问世以来一直作为抗结核病的一线药物使用。

INH 分子尺寸小、渗透力强，能透入病变组织中及细胞内，对细胞内外的结核菌均有很强的杀菌作用。

其主要作用机制是抑制结核杆菌DNA 合成，特别是对生长代谢旺盛繁殖菌的杀菌作用更强，故称为“全能杀菌药”[6]。

INH 在体内经在N-乙酰基转移酶2（N-acetyltransferase 2， NAT2）作用下代谢为乙酰异烟肼（acetylisoniazid ，
AcINH ），AcINH 在酰胺酶（amidase ）作用下可进一步水解为乙酰肼（acetylhydrazine ， AcHz ）和异烟酸
（isonicotinic acid ， INA ），AcHz 在酰胺酶和CYP2E1作用下分别代谢为二乙酰肼（diacetylhydrazine ， DiAcHz ）及AcHz 的氧化产物；INH 也可直接在NAT2和酰胺酶作用下依次代谢为肼（hydrazine ， Hz ）和AcHz [7]。

这些代谢产物具有肝毒性[8]和破坏细胞间的蛋白作用[9]。

AcHz 在CYP2E1作用下生成的毒性活性代谢产物（reactive metabolite ，R.M.）可在在谷胱甘肽S-转移酶（glutathione S-transferase ，
GST ）作用下，形成有利于排出体外的含巯基代谢产物[10]
，
其详细的代谢路径见图1。

图1：异烟肼的体内代谢途径
NAT2具有高的基因多态性，该基因单核苷酸多态性影响
其对INH 和其相关代谢产物的乙酰化能力；CYP2E1的基因多态性影响了INH 相关代谢产物的毒性活性产物的生成。

因此，这两种酶的基因多态性影响了INH 的体内代谢，与其临
床治疗效果及代谢产物的肝毒性密切相关[11-13]。

GST 基因家族GSTM1 和GSTT1的基因多态性可影响GST 活性，进而导致INH 毒性代谢产物的体内蓄积，从而增加了INH 的毒性和不良
反应的发生[14]。

利福平（RIF ）对细胞内外代谢旺盛和偶尔繁殖的结核杆菌均有杀菌作用，常与 INH 联合应用。

RIF 进入机体后主
要通过羧酸酯酶2（carboxylesterase ， CES2）代谢[15-16]，
水解C-25酯键，释放乙酰基，形成25-去乙酰利福平（25-desacetyl
rifampicin ， DRIF ）。

DRIF 多数经过胆管分泌入胆汁，
排入小肠，部分进入肠肝循环。

RIF 的代谢产物无明显肝毒性，但RIF 可
通过影响肝脏主要的胆汁酸盐转运体[9]
，引起肝内胆汁淤积导致肝细胞脂肪变性引起坏死。

因此，CES2基因的多态性也与RIF 的疗效和不良反应密切相关[17]。

吡嗪酰胺（PZA ）的抗生素作用发现于1952年，具有对人型结核菌抑制和杀灭作用，为治疗人类结核病的一线药物。

其
本身是一种无抗菌活性的前药，需经结核分枝杆菌中吡嗪酰胺酶（pyrazinamidase ， PZase ）的代谢形成活性代谢物吡嗪酸（pyrazinoic acid ，
POA ）发挥作用[18]。

pncA 基因编码PZase ，其多态性可能导致药物抵抗，从而导致PZA 的治疗失败[19-20]。

乙胺丁醇（EMB ）为人工合成药，渗透性极好，易进入细胞内，对耐INH 和RIF 的结核菌有较强的抑制作用，耐药性产生缓慢，与上述抗结核药物均无交叉性耐药。

EMB 进入体内先被乙醇脱
氢酶（alcohol dehydrogenase ，
ADH ）氧化为醛类物质，然后通过醛脱氢酶（acetaldehyde dehydrogenase ， ALDH ）氧化为2，2’-（亚乙基二亚氨基）-二丁酸，随尿液排出体外。

2，2’-（亚乙基二亚氨基）-二丁酸尚能发生N-脱烷基化（N-dealkylation ）生成2-氨基丁酸（2-aminobutyric acid ）。

代谢途径详见图2。

尽管EMB 的不良反应发生率仅为为4.6%左右[21]，但其代谢酶的基因多态性对其疗效和不良反应仍然会产生影响。

如，在亚洲女性试验中发
现，ALDH2*1/*2基因型比ALDH2*1/*1、ALDH2*2/*2基因型容易引起肝毒性；ADH1B*1/*1比ADH1B*1/*2、ADH1B*2/*2更容易引起肝毒性[22]。

图2：乙胺丁醇的体内代谢途径
3 药物转运体基因多态性是影响利福平、乙胺丁醇疗效和毒性
的主要因素之一
P-糖蛋白（P-glycoprotein ， P-gp ）是一种ATP 依赖性膜转运体，可将药物分子从细胞内排至细胞外，从而保护细胞免受毒性分子的损害，但也容易导致药效的降低[23]。

有机阴离子转运多肽1B1（organic anion-transporting polypeptide 1B1，OATP1B1）是摄入型转运体中的亚家族，隶属于溶质转运体超家族（superfamily of solute carriers ， SLC ），
对于内、外源性物质，尤其是药物的吸收、分布、消除具有重要影响[24]。

RIF 和EMB 为P-gp 的底物，RIF 同时为OTAP1B1的底
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物。

ABCB1基因编码了P-gp的表达，其多态性可导致药物的抵抗[25]。

OATP1B1由SLCO1B1基因编码，其单核苷酸多态性对RIF药物反应个体差异有重要影响，其rs4149032多态性与利福平的药物抵抗密切相关[26]。

4 药物靶向酶的基因多态性可导致利福平、乙胺丁醇的耐药及治疗失败
EMB 为人工合成药，渗透性极好，易进入细胞内，对结合杆菌发挥抑制作用。

RIF 对细胞内外代谢旺盛和偶尔繁殖的结核杆菌均有杀菌作用，常与 INH 联合应用。

两者均可通过抑制结核杆菌的RNA聚合酶发挥其抑菌或杀菌的作用，EMB尚可以通过抑制结核杆菌菌体内的阿拉伯糖基转移酶从而抑制细菌细胞壁的合成。

rpoB基因编码结核杆菌的RNA聚合酶，其多态性可导致RIF及EMB的药物抵抗[27]。

embCAB 基因编码阿拉伯糖基转移酶，其多态性可导致EMB的耐药[28]。

5结语展望
综上分析可以看出，“四联”抗结核药物在治疗结核病的过程中，其疗效、不良反应与上述药物的代谢酶、转运体、靶向酶的基因多态性密切相关。

因此，为实现结核病患者的精准药物治疗，通过对抗结核药物的代谢酶、转运体及靶向酶的基因多态性进行分析，同时与其临床疗效、不良反应及血药浓度进行关联分析，探寻结核病患者基因多态性与“四联”抗结核药物之间的关系，并制定治疗策略，以实现结核病患者的精准药物治疗。

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