遗传药理学

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贝沙坦、洛沙坦
CYP2C1 S-美芬妥因、地西泮、西酞普兰、氯米帕明、R-华法林、喷他脒、普萘洛尔、奥
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美拉唑、潘托拉唑、兰索拉唑、萘普生、环磷酰胺、吲哚美辛
右美沙芬、可待因、地昔帕明、氯米帕明、丙咪嗪、氟西汀、帕罗西汀、氟哌啶 CYP2D6 醇、去甲替林、奋乃静、硫利达嗪、氟卡尼、异喹胍、美托洛尔、丁呋洛尔、噻
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2007年成功绘制“DNA之父”Watson的一个完整DNA蓝图。
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药物反应种族差异
N
B: 毒性率Ç
治疗窗
B
A
A: 无效率Ç
16%
2%
Rate of Clearance
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Drug Concentration
5
药物反应个体差异
药物 三环类抗抑郁药 β阻滞药 ACEI 5-HT1 抑制药 干扰素 抗恶性肿瘤药
赖氨酸 天冬氨酸 天冬酰胺 半胱氨酸
蛋白18质
第二节 遗传因素与临床用药(P86)
基因组 基因
基因多态性
药物代谢酶
药物转运体
药物靶点
药物代谢动力学
药物效应动力学
药物效应和毒性差异
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一、药物代谢酶遗传变异
1. 药物在体内生物转化过程:I相、II相 2. I相药物氧化代谢酶:
细胞色素CYP450酶(肝药酶) 3. II相药物代谢转移酶:
A者的基因 丙氨酸 精氨酸 天冬氨酸 天冬酰胺 半胱氨酸
B者的基因 G C G
编码改变但不 丙氨酸
改变氨基酸序列
… A G A G A T A A T T G T
精氨酸 天冬氨酸 天冬酰胺 半胱氨酸
C者的基因 G C A 编码改变使氨 丙氨酸
基酸序列改变
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… A A A G A T A A T T G T
z 基因变异的一个重要的标志是SNP,占人类可遗传变异的90%
z201人3-5-1基6 因组31亿碱基对中每1000-3000bp有1个SNP(0.1%),2个无关个体间有30160 万SNPs.
结构基因决定蛋白质的分子结构
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SNP改变编码氨基酸
… G C A A G A G A T A A T T G T
前体药物不能生成有效代 临床治疗失败 谢产物
内环境中致癌物消除减慢 某些肿瘤的发生
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药物代谢酶遗传多态性的临床意义
※ 引起作为其底物的药物,其药理学作用 增强或减弱。
※ 发生药物不良反应的频率、强度增加。 ※ 不能使前体药物代谢生成活性产物,降低
药理作用。 ※ 药物经其他代谢途径的代谢率代偿性增高。
成对同源染色体(性染色体除外)占据 相同座位控制相对性状的一对基因,称为等 位基因。
如果这对等位基因均没有发生碱基对突变
或缺失,该个体称为这一对等位基因的野生
型纯合子;如果个体有一个等位基因发生突
变,称为杂合子;两个均发生突变,称为突
变等位基因纯合子。
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X
单核苷酸多态性形成三种基因型
多卡因、胺碘酮、地尔硫卓、地高辛、奥美拉唑、华法林、对乙酰氨基酚、特非
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那定、氯苯那敏、醋竹桃霉素
药物代谢酶的变异
z 酶结构的变异——遗传性 z 酶活性调控机制的变异——环境性 z 酶含量的变异——遗传性或环境性
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代谢酶的表型
※携带一对正常型等位基因(纯合子)或一个正 常型等位基因(杂合子)的个体,其药物代谢 酶活性正常,被称为“快代谢者”(EMs)或中 速代谢者(IMs)
基因多态性碱基顺序终生不变,并 按孟德尔规律世代相传。
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单核苷酸多态性(Single Nucleotide
Polymorphisms ,SNPs)
基因组水平上由单个核苷酸变异所引 起的DNA序列多态性,它是人类可遗传变 异中最常见的一种。能充分反映个体间遗 传差异;也是个体表型差异、疾病易感性 和药物反应的遗传基础之一。
z内源性活性物质 17β-雌二醇、雄烯二 酮代谢
增高是结肠癌、膀胱 癌、肺癌的危险因素。
细胞色素氧化酶的底物、诱导剂、抑制剂

底物
诱导剂
抑制剂
CYP1A2 CYP3A4 CYP2C9 CYP2C19
咖啡因、非那西丁、茶碱、 吸烟、奥美拉唑、 环丙沙星、氟西汀
他克林、抗精神病药
苯巴比妥、多环芳
香烃
内源性可的松、胺碘酮、 卡马西平、特非那定、环 孢素、抗肿瘤药
...C C G T T G A C... …G G C A A C T G...
...C C G T T G A C... …G G C A A C T G...
wt/wt
野生型纯合子
wt/m
野生型杂合子
m/m
突变纯合子
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基因多态性
正常人群中,同一个基因位点上多 个不同等位基因作用出现两种或两种 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%,称为基因多 态性。
※超快代谢者(UMs)则携带有两个或两个以上 活性酶基因的拷贝
※慢代谢者(PMs)携带两个活性降低或无功能 酶等位基因
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PM对药代动力学和药效的影响
药动学
药效学
首过消除↓,峰浓度、F↑ 体内消除能力↓,AUC ↑
增强疗效,但可能体内蓄 积,不良反应率增高;
药物经其他途径的代谢代偿 增加,增加药物相互作用
有效率 50-80 % 65-85 % 70-90 % 55-80 % 30-70 % 30-80 %
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影响药物反应个体差异的因素
身高、体重
性别
年龄 老年、儿童
、新生儿
基遗因传型
环境因素 食物/ 吸烟 /
合并用药
病程
器官功能
合并症
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遗传和非遗传因素对药物作用和疾病影响
卡马西平、苯妥因、酮康唑、红霉素 利福平
华法林、双氯芬酸、甲磺 苯丁脲
利福平、卡马西平、氯霉素、磺胺、双
苯巴比妥
香豆素、保泰松、
唑类抗真菌药等
美芬妥因、地西泮、奥美 利福平 拉唑、抗精神病药
反苯环丙胺(MAOI)
CYP2D6
异喹胍、可待因、美托洛 尔、抗精神病药、抗肿瘤 药
奎尼丁、氟西汀
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遗传药理学双生子研究方法
安替比林 双香豆素 在同卵双生子和 异卵双生子体内的 消除半衰期。
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双生子安替比林半衰期与环境的关系
共同生活
合子特性 MZ MZ MZ MZ MZ MZ DZ DZ DZ DZ
安替比林t1/2 13.3 13.8 11.9 11.2 11.5 10.8 11.3 11.2 9.2 11.2 13.5 11.2 9.7 17.1 9.1 8.3 11.0 11.3 14.4 16.7
有功能意义, 林、普萘洛尔、美西 奥美拉唑
CYP1A2*1F (C164A)酶活
律、维拉帕米、TCAs、 氯氮平、奥氮平等;
抑制剂:5-HT再摄取
性增强,中国 z有害物质解毒;
0.67。
z前致癌物或毒物在体
CYP1A2*1C、1K、 内激活;
抑制剂(氟西汀、氟 伏沙明)和喹诺酮 肿瘤易感性:酶活性
7均活性降低。 存在种族和民 族差异。
吗洛尔、卡维地洛、司巴丁、美西律、普罗帕酮
CYP2E1 氯唑沙宗、对乙酰氨基酚、咖啡因、乙醇、氟烷、甲氧氟烷、恩氟烷、茶碱
睾酮、黄体酮、孕二烯酮、炔雌醇、他莫西芬、氢化可的松、红霉素、克拉霉素、
氨苯砜、环孢素、英地那韦、利托那韦、可待因、地西泮、咪达唑仑、阿普唑仑、
CYP3A4 洛伐他汀、卡马西平、非洛地平、硝苯地平、尼群地平、维拉帕米、奎尼丁、利
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基本概念
z 基因型(genotype)
在基因水平上与形成某种性状有关的遗传结构。
z 遗传表型(phenotype)
由基因型和环境共同作用导致生物体的可见性 状。(对遗传药理学而言,表型反映个体间药 物反应差异的最终结果,而基因型则是差异的 根本原因。)
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基本概念
z 等位基因(allele)
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Single Nucleotide Polymorphism, SNP
Gene 1
Gene 2
Chromosome
DNA
A:腺嘌呤 CGTTCTCTATTAACA…… T:胸嘧啶 GCAAGAGATAATTGT……
G:鸟嘌呤 CGTGCTCTATTAACA……
C:胞嘧啶 GCACGAGATAATTGT……
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CYP450代谢底物与肿瘤易感性
酶 CYP1A2
CYP3A4
CYP2C9
代谢物质
肿瘤易感性
前致癌物在体内激活;
EM者结肠癌、膀胱癌、肺癌
内源性甾体激素、多环芳香烃
内源性睾酮、黄曲霉素、雌激 EM前列腺癌、乳腺癌; PM
素、睾酮
肝癌
多环芳烃、环磷酰胺
肺癌、鼻咽癌
CYP2C19 CYP2D6
不明
4-甲基亚硝胺1-(3-吡啶)1-丁酮
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P12 表2-1 重要的CYP酶的代谢药物

代谢药物
CYP1A2
咖啡因、对乙酰氨基酚、非那西丁、安替比林、他克林、茶碱、他莫西芬、R-华 法林、维拉帕米、普罗帕酮、昂丹司琼、阿米替林、氯氮平、氯米帕明
CYP2A6 香豆素、烟碱
甲苯磺丁脲、格列吡嗪、海索比妥、苯妥英、美芬妥因、三甲双酮、S-华法林、 CYP2C9 双氯芬酸、布洛芬、氟比洛芬、吡罗昔康、替尼酸、托拉塞米、磺胺异噁唑、依
第五章
遗传药理学与临床合理用药
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《遗传药理学》
研究遗传因素对药动学和药效学 影响的学科 ,是药理学与遗传学、 生物化学、分子生物学等多学科相 结合发展起来的边缘学科。
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遗传药理学研究内容
①遗传变异对药物反应的影响; ②基因调节大分子(包括药物代谢酶、受体、
转运体)对药代和药效的影响; ③预测药物可能发生的遗传性异常反应; ④药物致癌致畸作用的遗传学基础; ⑤遗传病的药物和基因治疗。
N-乙酰转移酶、葡萄糖醛酸转移酶、 谷胱甘肽转移酶等
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药物氧化代谢酶功能
z 代谢药物 z 参与内源性物质的代谢 z 酶促作用,导致前致癌物活化
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细胞色素P450单氧化酶系命名
*1野生型,*2变异型, 如CYP1A2*2,编码基因cyp1a2
CYP1A2
家族 亚家族 同工酶
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X
X
...C C A T T G A C... …G G T A A C T G...
...C C A T T G A C... …G G T A A C T G...
...C C A T T G A C... …G G T A A C T G...
X
...C C G T T G A C... …G G C A A C T G...
•保泰松 •安替匹林 •阿司匹林 •双香豆素 •异戊巴比妥
•水扬酸 •锂
•苯妥英 •I糖尿病 •冠心病 •原发性高血压病 •男性心肌梗死 •乳腺癌 •II糖尿病
Genes Environment
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•0% •10% •20% •30% •40% •50% •60% •70% •80% •90% •100%
分开生活
合子特性 MZ MZ MZ MZ DZ DZ DZ DZ DZ DZ
安替比林t1/2 9.6 9.0 13.5 13.8 14.7 12.4 11.0 12.3 10.5 11.1 15.7 13.5 14.7 12.2 13.3 14.3 13.3 10.6 9.0 14.2
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PM者鳞状细胞肺癌、肝癌、 急性白血病
EM与肺癌、肝癌、膀胱癌相 关;PM者易发生PD 、红斑 狼疮
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※ CYP3A4参与60%药物代谢 ※ CYP2D6约为30% ※ CYP2C9约占12% ※ CYP1A2约占4% ※ CYP2C19约占2%
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药物被I相和II相酶代谢的比例
硫嘌呤甲基转移酶 N-乙酰转移酶
谷胱甘肽S-转移酶
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磺基转移酶 UDP-葡萄糖醛酸转移酶
增强药物相互作用。
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影响药物效应的I相代谢酶基因多态性
代谢酶 多态性
底物(药物)
临床意义
CYP1A2
代谢4%药 物,15号 染色体, 全长 7.8kb,7 个外显子 和6个内 含子。
15种突变等位 z咖啡因、华法令、非 诱导剂:吸烟、苯巴
基因。其中4种 那西丁、茶碱、他克 比妥、多环芳香烃、
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人体主要CYP450家族及其亚族
家族 亚家族
同工酶
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
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在药物代谢中起重要作Hale Waihona Puke Baidu的CYP
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