临床药理学10第十章遗传药理学与临床合理用药.ppt
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- 临床 药理学 10 第十 遗传 合理 用药
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1、临床药理学PPT10第十章-遗传药理学与临床合理用药主主 编编 李李 俊俊第十章 遗传药理学与临床合理用药312345目 录遗传药理学概述药物代谢酶的基因多态性药物转运体基因多态性遗传药理学和临床合理用药4药物受体的基因多态性这一不良反应与葡萄糖-6-磷酸脱氢酶(G-6-PD)缺乏导致红细胞内谷胱甘肽浓度降低有关。为什么“伯氨喹溶血症”在非洲黑人中较白种人更常见?药物在部分人中安全性问题5现在可以将其归因于乙酰化酶缺陷者对诸如异烟肼等氧化性药物的不良反应。为什么许多病人口服异烟肼发生外周神经炎?为什么发生对肌松药琥珀胆碱的异常反应(呼吸肌麻痹甚至死亡)?是由于某些病人血浆胆碱酯酶灭活减慢,作用
2、增强并延长的缘故。药物在部分人中安全性问题6恶性肿瘤老年滞呆粪尿失禁丙型肝炎骨质疏松症偏头痛(慢性)风湿性关节炎偏头痛(急性)糖尿病哮喘心律失常精神病抑郁症(SSRI)镇痛(Cox2)Data from Felix W.Frueh,Office of Clinical Pharmacology CDER/FDA,32nd International Meeting Louisville,KY May 22,2006有效率(%)80706050403020100药物在部分人中有效性问题7年龄老年,儿童,新生儿 性别体重/身高 合并症病程决定药物反应的因素器官功能肝脏,肾脏,心脏基因型环境因素食物
3、/吸烟/合并用药药物反应8遗传药理学(Pharmacogenetics)又称药理遗传学,它研究机体遗传因素对药效学和药动学影响的学科,通过研究影响遗传性药物反应的基因差异(多态性),指导个体化药物治疗。第1节 遗传药理学概述9遗传药理学研究通常着力于编码药物代谢酶,药物靶点,受体,转运体基因的多态性与药物效应及安全性之间的关系。第1节 遗传药理学概述101957年Mostusky首先提出不同个体,对某药物的特异质反应与遗传缺陷有关。1959年Friedrich Vogel首先应用“遗传药理学”一词。1962年Kalow发表了遗传药理学的专著。1973年世界卫生组织(WHO)发表了“遗传药理学”
4、专题技术报告。遗传药理学的发展史11 近年来,作为临床药理学的分支遗传药理学发展非常迅速。细胞色素P450酶的分离纯化,其基因多态性的深入研究。单核苷多态性(SNPs)是产生药物代谢和反应个体差异的遗传基础。20世纪90年代人类基因组计划(HGP)的实施。12遗传药理学的目的和任务遗传药理学的任务是阐明遗传在机体对药 物或外源性物质反应(治疗效应和不良反 应)个体变异中的作用,特别是着重运用 基因组顺序和顺序变异的信息来阐明药物 反应个体差异的发生机制。13遗传药理学的研究内容阐明遗传因素在药物代谢和反应差异中的作用及其机制阐明引起药物不良反应的遗传变异(生物标志物)查找药物新基因阐明基因组中
5、与药物相关的蛋白及其功能以及编码基因14遗传药理学的研究内容 阐明人类基因组计划发现的SNP中与药物作用有关的SNP及其对药物作用的意义。对家系、病人、人群进行遗传学的和分子生物学方面的流行病学研究。阐明药物反应蛋白和相关基因在疾病发生等方面的作用。阐明在药物作用中遗传和环境的相互作用及其机制。15建立遗传-环境-个人多变量综合影响的个体化用药预测。数学模型,实现对药物作用的定量评估。证实个体化治疗手段相对于常规治疗手段的优越性,并为临床医生提供先进的个体化治疗技术。阐明基因多态性(或其他生物标志物)对新药开发中药物安全性和有效性的作用,实时引导新药开发的药物临床试验方案。16遗传药理学的研究
6、方法双生子法系谱研究群体研究组织与细胞水平研究分子生物学研究17第2节 药物代谢酶的基因多态性 18药物反应差异的生物学基础:单核苷酸多态性(SNP)最常见的遗传变异基因突变发生频率超过1%A 腺嘌呤T 胸嘧啶G 鸟嘌呤C 胞嘧啶染色 体基因碱基DNA分子C A G C G C A A C T53第430bpCYP2C9*1CYP2C9*2T正常酶活性低酶活性-占人类遗传变异的 90%细胞细胞核19.C C A T T G A C.C C A T T G A C.G G T A A C T G.G G T A A C T G.C C A T T G A C.C C G T T G A C.G
7、G T A A C T G.G G C A A C T G.C C G T T G A C.C C G T T G A C.G G C A A C T G.G G C A A C T G.wt/wt野生型纯合子SNPs的基因型XXXwt/mut野生型杂合子mut/mut突变纯合子20基因环境0%10%20%30%40%50%60%70%80%90%100%II糖尿病乳腺癌男性心肌梗死原发性高血压病冠心病I糖尿病苯妥英锂水扬酸异戊巴比妥双香豆素阿司匹林安替匹林保泰松遗传在药物代谢中的作用Data from Trevor Nicholls,Oxagen report,200021遗传变异在药物作用
8、中的作用环节环境因素 药物毒性药物相互作用遗传变异靶点代谢细胞转运体药物药物22CYP450是一类亚铁血红素-硫醇盐蛋白的超家族,是参与内源性物质和包括药物、环境化合物在内的外源性物质氧化代谢的主要酶系。在人类有功能意义的同工酶有约50种。其中有三种酶系作用最强:P450 1,2和3系,即CYP1,CYP2和 CYP3系。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。23CYP450超家族中个基因的多态性2425CYPlA2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、普萘洛尔等的代谢。此外还参与内源活物质17-
9、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。细胞色素P4501A2(CYP1A2)26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。27CYPlA2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有关。28经CYP2C9代谢的药物有华法林、苯妥因、洛沙坦、依贝沙坦
10、、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。细胞色素P4502C9(CYP2C9)29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2.14.5。30Shon 2002,Lee 2002,Kirchheiner 2002Niemi 2002Kirchheiner 2002Kidd 1999Kirchheiner 2004Niemi 20020204
11、06080100甲苯磺丁脲甲苯磺丁脲 格列本脲格列本脲格列甲嗪格列甲嗪格列美脲格列美脲那格列奈那格列奈CYP2C9*3/*3CYP2C9*1/*3CYP2C9*1/*1百分率比较 磺脲类降糖药的清除率与CYP2C9*331细胞色素P4502C19(CYP2C19)CYP2C19亦是多态性表达的P450酶。为代谢S-美芬妥英的氧化酶,也称S-美芬妥英4-羟化酶。CYP2C19基因定位在10号染色体(10q241-10q24.3),至少存在14种突变基因。32人群中常见的突变等位基因为CYP2C19*2 与CYP2C19*3。CYP2C19*2等位基因在亚裔人(25%)的出现频率大于白种人(13%
12、)。而CYP2C19*3频率亚裔人为8%白种人小于1%。33Hours after 40 mg omeprazole applicationMean95%confidence limits of omeprazole(mg/lL)CYP2C19*2/*2CYP2C19*1/*2CYP2C19*1/*1XXX三种基因型的表型和突变等位基因拷贝数线性相 关 基 因 剂 量 效 应34细胞色素P4502D6(CYP2D6)酶仅占肝脏中总CYP的1%2%,但已知经其催化代谢的药物却多达80余种。包括受体阻滞剂、抗心律失常药、抗精神病药等。异喹胍经CYP2D6 氧化代谢生成4-羟异喹胍经尿排泄。异喹胍的
13、氧化代谢在人群呈现二态分布,其表型表现为强代谢者(EM)和弱代谢者(PM)。35迄今已发现与CYP2D6 有关的50多处突变和70多个等位基因。其中许多可导致慢代谢表型(PM)的出现。不同CYP2D6 等位基因的频率存在着种族差异。例如白种人PM发生率为5%10%而中国人仅为1%左右;相反中国人却存在着约36%酶活性下降的中速代谢者(IM),其分子机制为存在着催化活性下降的CYP2D6*10 等位基因频率在中国人中间高达58%。36普罗帕酮血浆浓度和CYP2D6基因多态性的关系02004006008001000120014001600血浆普罗帕酮(血浆普罗帕酮(ng/mng/ml l)EMEM
14、野生/野生EMEM野生/突变IMIM低活性突变/低活性突变PMPM无活性突变/无活性突变剂量:剂量:3 x 150 mg/day3 x 150 mg/day房颤:房颤:安慰剂:安慰剂:33%33%普罗帕酮:普罗帕酮:16%16%331276951080-阻滞CNS副反应18%Afib15%Afib37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。38中国人CYP2
15、D6*10 的高频率导致其底物代谢 显著低于白人39细胞色素P4503A(CYP3A)CYP3A基因定位于人类7号染色体q21.322.1,其cDNA克隆有13个外显子,主要调控其转录及表达的结构区位于5端。CYP3A包括4个主要成员:YP3A4,CYP3A5,CYP3A7和CYP3A43,均存在多种基因多态性。40细胞色素P4503A(CYP3A)41 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,在已知代谢途径由CYP超家族代谢的临床常用药物中,有50是有CYP3A介导的,它还参与一些内源性物质的代谢和前致癌物质的激活。CYP3A4 是肝微粒体
16、中含量丰富且底物范围广的一种CYP450酶。有研究表明,CYP3A4 野生型比突变型的个体对于化疗药物(表鬼臼毒素等)所致的白血病有更高的发生率。认为与野生型增加导致DNA损伤的反应中间物的产生有关。42尿苷二磷酸葡萄糖醛酸基转移酶(UGT)广泛分布于机体的各种组织:肾脏、脑、皮肤、肠、脾、胸腺、心脏等。在肝脏中酶活性最高。以尿苷5二磷酸葡萄糖酸为糖基供体。与底物-OH、-SH、-COOH、-NH2等基团进行结合葡萄糖醛酸化反应。43尿苷二磷酸葡萄糖醛酸基转移酶(UGT)参与酚和胆红素代谢UGT1家族:UGT1A1/2/4/6/9/10 参与类固醇代谢的UGT2家族:UGT2B1/4/7/8/
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