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环孢素(cyclosporine A, CsA)是肾移植术后三联免疫抑制方案中的基础用药之一。环孢素个体差异大、治疗窗窄,静脉给药虽能更快达到目标浓度,但也更容易使血药浓度偏离治疗窗。研究表明,环孢素血药浓度的个体间差异受患者生理、病理、遗传等因素的影响[1],尤其是与其体内过程相关的基因多态性,如CYP3A4*18B、CYP3A5*3、ABCB1(C1236T、G2677T/A、C3435T)、POR*28、PXR(C5705T、C39823T)和NFKB1-94 ins/del ATTG等。然而,目前如何根据基因型调整用药尚不明确,且针对环孢素注射液基因多态性的研究尚未见报道。因此,探究基因多态性对环孢素注射液血药浓度的影响,尝试建立以基因多态性为基础的个体化给药方案对优化临床用药具有一定的意义。
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回顾性收集了某三甲医院泌尿外科收住的行肾移植术的患者144例。纳入标准:①患者年龄≥18岁;②住院期间使用环孢素注射液联合霉酚酸类药物和糖皮质激素。排除标准:①严重肝功能不全者(ALT或AST值≥3倍正常上限);②无法获取病案资料的患者;③同时服用显著影响环孢素血药浓度的药物,如氟康唑、伏立康唑、伊曲康唑及地尔硫䓬。
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环孢素注射液连续多次给药后应用酶增强免疫分析法(EMIT)测定全血谷浓度,取稳态时的浓度作为最终的谷浓度(C0)。将剂量以体表面积进行校正,计算剂量校正谷浓度(C0/D′),即环孢素血药谷浓度/剂量×体表面积。
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采用离心柱型全血DNA快速提取试剂盒提取全血样本中的基因组DNA,获得DNA样本浓度为10~60 ng/ml。基因分型采用Sequenom Mass ARRAY®SNP检测系统进行检测,由上海吉凯基因化学技术公司完成。
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采用SPSS 24.0软件进行统计分析。计量资料以(
$\bar x \pm s$ )或Me(IQR)表示。采用独立样本t检验,比较单独使用环孢素注射液和联合使用环孢素注射液及糖皮质激素冲击治疗患者的C0及降低幅度的差异;采用χ2检验对各基因型分布进行Hardy-Weinberg平衡(HWE)检验;采用在线软件SHEsis(http://analysis.bio-x.cn/myAnalysis.php)分析各SNP位点间连锁不平衡(linkage disequilibrium,LD)状况;采用方差分析来计算各位点不同基因型患者间C0/D′的差异;采用Spearman相关性分析及多重线性回归分析建立基于基因多态性的个体化给药模型。 -
入组患者共144例,其中男性109例,女性35例,患者基本信息见表1。
表 1 研究对象的一般临床资料(n=144)
指标 统计描述 百分率(%) 年龄(岁) 37.5(15) 性别(男/女,例) 109/35 75.7/24.3 体重(kg) 59.46±10.47 体表面积(m2) 1.65(0.28) BMI(kg/ m2) 21.21±3.14 血红蛋白(g/L) 101.56±24.05 血细胞比容(%) 30.84±7.16 供体类型(尸体/亲属,例) 122/22 84.7/15.3 环孢素使用天数(d) 11(7) 是否激素冲击(是/否,例) 80/64 55.6/44.4 血肌酐是否降低(是/否,例) 112/32 77.7/22.3 注:数据以($\bar x \pm s$)或Me(IQR)表示 对患者环孢素注射液C0及用药后的血肌酐降低幅度进行统计分析。结果显示,单独使用环孢素注射液(单独用药组)后肌酐降低的患者比例为68.8%;联合使用环孢素注射液和糖皮质激素冲击治疗(联合用药组)后肌酐降低的患者比例为85.0%。单独用药组比联合用药组具有更高的C0〔(189.50±38.56)ng/ml vs(172.87±44.27)ng/ml〕,经独立样本T检验,两组患者C0的差异具有统计学意义(P<0.05)。然而,对两组患者的肌酐降低幅度进行Mann-Whitney U检验发现,单独用药组患者的肌酐降低幅度显著低于联合用药组〔19.27(22.84)% vs 45.25(50.38)%;P<0.01〕(见表2)。
表 2 单独用药与联合用药方案的血肌酐降低幅度差异
用药方案 例数及比例(N/%) 肌酐降低例数及比例(N/%) C0(ng/ml) 肌酐降低幅度(%) 环孢素注射液 64(44.4) 44(68.8) 189.50±38.56 19.27(22.84) 环孢素注射液+糖皮质激素 80(55.6) 68(85.0) 172.87±44.27* 45.25(50.38)** 注:*P<0.05,**P<0.01,与单用环孢素注射液比较 -
入组患者的CYP3A4*18B、CYP3A5*3、ABCB1 C1236T、ABCB1 G2677T/A、ABCB1 C3435T、PXR C5705T、PXR C25385T、NFKB1 -94 ins /del ATTG及POR*28(仅64例患者)等9个SNPs的基因型频率分布及HWE遗传平衡吻合度计算见表3。9个SNPs均符合HWE(P>0.05),说明研究对象来自同一孟德尔群体,具有良好的群体代表性。
表 3 肾移植患者中9个SNPs基因分型以及等位基因频率(n=144)
SNP(ID) 基因型频率(%) 等位基因频率(%) χ2 P 野生/野生 野生/突变 突变/突变 野生 突变 CYP3A4*18B GG(*1*1) GA(*1*18B) AA(*18B*18B) G A 0.046 0.830 rs2242480 80(55.6%) 54(37.5%) 10(6.9%) 74.3% 25.7% CYP3A5*3 AA(*1*1) AG(*1*3) GG(*3*3) A G 0.005 0.945 rs776746 11(7.6%) 57(39.6%) 76(52.8%) 27.4% 72.6% ABCB1 C1236T CC CT TT C T 0.985 0.321 rs1128503 14(9.7%) 70(48.6%) 60(41.7%) 34.0% 66.0% ABCB1G 2677T/A GG GT+GA TT+TA+AA G T+A 0.070 0.791 rs2032582 23(16.0%) 71(49.3%) 50(34.7%) 40.6% 59.4% ABCB1 C3435T CC CT TT C T 1.249 0.264 rs1045642 54(37.5%) 63(43.8%) 27(18.7%) 59.4% 40.6% PXR C5705T CC CT TT C T 2.918 0.088 rs3814055 87(60.4%) 45(31.3%) 12(8.3%) 76.0% 24.0% PXR C39823T CC CT TT C T 2.250 0.134 rs2276707 40(27.8%) 80(55.6%) 24(16.6%) 55.6% 44.4% NFKB1-94 ins /delATTG II ① ID ② DD ③ I D 0.036 0.849 rs28362491 45(31.3%) 72(50.0%) 27(18.7%) 56.3% 43.7% POR*28 CC CT TT C T 2.193 0.139 rs1057868 26(40.6%) 25(39.1%) 13(20.3%) 60.2% 39.8% 注:①. 指插入突变纯合子;②. 指插入突变杂合子;③. 指缺失突变纯合子。 -
各位点不同基因型患者之间使用环孢素注射液的C0/D′的差异见表4。在9个SNPs中,CYP3A4*18B基因多态性与环孢素注射液的C0/D′具有显著相关性,*1/*1基因型患者的C0/D′显著高于*18B/*18B基因型患者(P<0.05);CYP3A5*3、ABCB1 C1236T、ABCB1 G2677T/A、ABCB1 C3435T、PXR C5705T、PXR C39823T、NFKB1-94 ins/del ATTG及POR*28基因多态性均与肾移植患者环孢素注射液的C0/D′无显著相关性(P>0.05)。
表 4 各位点不同基因型对环孢素C0/D′的影响
位点(ID) 基因型 例数/占比[n,(%)] C0/D′[(ng/ml)/(mg/kg)] P CYP3A4*18B
rs2242480*1/*1 80(55.6) 1.52±0.42 0.044 *1/*18B 54(37.5) 1.42±0.42 *18B/*18B 10(6.9) 1.19±0.26* CYP3A5*3
rs776746*1/*1 11(7.6) 1.36±0.46 0.647 *1/*3 57(39.6) 1.45±0.37 *3/*3 76(52.8) 1.48±0.45 ABCB1 C1236T
rs1128503CC 14(9.70) 1.43±0.48 0.486 CT 70(48.6) 1.50±0.41 TT 60(41.7) 1.41±0.42 ABCB1 G2677T/A
rs2032582GG 23(16.0) 1.40±0.41 0.674 GA+GT 71(49.3) 1.49±0.40 AA+AT+TT 50(34.7) 1.44±0.46 ABCB1 C3435T
rs1045642CC 54(37.5) 1.46±0.41 0.596 CT 63(43.8) 1.43±0.43 TT 27(18.7) 1.53±0.43 PXR C5705T
rs3814055CC 87(60.4) 1.43±0.41 0.442 CT 45(31.3) 1.48±0.45 TT 12(8.30) 1.58±0.36 PXR C39823T
rs2276707CC 40(27.8) 1.55±0.49 0.262 CT 80(55.6) 1.43±0.40 TT 24(16.6) 1.38±0.35 NFKB1(-94 ins/del ATTG)
rs28362491II 45(31.3) 1.49±0.46 0.300 ID 72(50.0) 1.41±0.41 DD 27(19.7) 1.54±0.39 POR*28
rs1057868*1/*1 26(40.6) 1.63±0.45 0.491 *1/*28 25(39.1) 1.48±0.43 *28/*28 13(20.3) 1.54±0.38 注:*P<0.05,与*1/*1型比较。 -
参考单因素和多因素分析方法,将3个人口统计学指标(性别、年龄、体重)、3个临床指标(血红蛋白、血细胞比容、供体类型)和上述9个SNPs基因多态性定义为自变量,与环孢素注射液的C0/D′进行单因素相关分析。结果显示,在以上指标中,血红蛋白、血细胞比容和CYP3A4*18B基因多态性与环孢素注射液的C0/D′呈正相关,CYP3A4*18B与环孢素注射液的C0/D′呈负相关。其他12个指标与环孢素注射液C0/D′均没有显著相关性,详见表5。
表 5 各观察指标与环孢素注射液C0/D′的相关性
指标 相关系数(r) 决定系数(R2) P 年龄 0.114 0.013 0.175 性别 −0.071 0.005 0.400 体重 0.140 0.020 0.094 血红蛋白 0.463 0.214 0.000* 血细胞比容 0.454 0.206 0.000* 供体类型 0.112 0.013 0.180 CYP3A4*18B −0.176 0.031 0.035 CYP3A5*3 0.043 0.002 0.610 ABCB1 C1236T −0.056 0.003 0.504 ABCB1 G2677T/A 0.006 0.000 0.943 ABCB1 C3435T 0.022 0.000 0.798 PXR C5705T 0.100 0.010 0.235 PXR C39823T −0.136 0.018 0.103 NFKB1(-94 ins/del ATTG) 0.003 0.000 0.971 POR*28 −0.130 0.017 0.305 对上述3个相关因素与环孢素注射液C0/D′进行的初步多重逐步回归分析,排除存在共线性问题的因素,得到最佳模型。在最佳回归模型中,血红蛋白和CYP3A4*18B基因多态性对环孢素注射液C0/D′均有统计学意义(P值分别为0.000和0.024)。根据最佳回归模型得到的回归方程即环孢素注射液C0/D′的预测算法,方程式如下:
Y=0.695+0.008X1−0.112X2,
式中因变量Y为环孢素注射液C0/D′,因此,应用环孢素注射液的肾移植患者环孢素注射液维持剂量预测模型为:
D′(mg/m2)=C/(0.695+0.008X1−0.112X2)
公式中:X1代表用药前患者的血红蛋白含量,X2代表CYP3A4*18B基因多态性;CYP3A4 *1/*1型患者X2=0,CYP3A4*1/*18B型患者X2=1,CYP3A4*18B/*18B型患者X2=2;C为临床TDM目标谷浓度值。
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糖皮质激素冲击治疗是肾移植术后发生急性排斥反应的一线治疗方案。然而,由于糖皮质激素冲击治疗不良反应多且发生率高,对于临床上仅发生或疑似发生亚临床或临界排斥反应的患者可能并不是最佳用药。蔡治涛等[2]收录在《2012年中国器官移植大会论文汇编》中的研究指出以静脉环孢素为基础的免疫抑制治疗方案是一种安全、有效的治疗手段。为探究环孢素注射液在临床上的疗效,本研究对两种治疗方案(环孢素注射液单药vs环孢素注射液和糖皮质激素联合用药)对肾移植术后发生亚临床或临界排斥反应的临床疗效进行研究,结果发现,环孢素注射液单药组在降低患者肌酐水平方面的疗效不及环孢素注射液和糖皮质激素联合用药组〔肌酐降低比例:68.8% vs 85.0%;肌酐降低幅度:19.27(22.84)% vs 45.25(50.38)%;P<0.01〕,但单药组具有更高的稳态谷浓度C0〔(189.50±38.56)ng/ml vs (172.87±44.27)ng/ml〕。该研究结果表明对于肾移植术后发生亚临床或临界排斥反应的患者,单用环孢素注射液仍然具有较好的临床疗效,且血药浓度处于比较安全的剂量范围,可能是比较适合该类患者的治疗方案。
大量研究表明,遗传因素如编码药物转运体、代谢酶、作用靶点和核受体的基因多态性[3]是引起药物在人体内的处置和药物反应的个体性差异的主要原因,其中CYP3A4*18B、CYP3A5*3、ABCB1(C1236T、G2677T/A、C3435T)、POR*28、PXR(C5705T、C39823T)以及NFKB1-94 ins/del ATTG对环孢素药动学的影响较为重要。
CYP3A4和CYP3A5是环孢素的主要代谢酶,其编码基因的多态性可能影响酶的表达,进而影响环孢素的药动学。研究表明,CYP3A4*18B(或称CYP3A4*1G,82266G>A;rs2242480),是与环孢素的体内代谢相关的SNPs之一,在中国人群中突变频率为29.5%[4],该位点的突变可能会提高CYP3A4的活性[5],增加环孢素的代谢从而降低其血药浓度。Li等[6]研究发现,携带CYP3A4*18B/*18B基因型患者的环孢素血药浓度显著低于*1/*1及*1/*18B基因型患者,但*1/*1与*1/*18B基因型患者间差异无统计学意义。本研究结果显示,*1/*1基因型患者的环孢素注射液的C0/D′显著高于*18B/* 18B基因型患者(P<0.05),但*1/*1与*1/*18B基因型患者间差异无统计学意义。该结果与文献报道一致。CYP3A5*3(6986A>G;rs776746)是另一个与环孢素的体内代谢相关的SNP,在中国人群中的突变频率高达75.4%[7]。当*1突变为*3时可导致mRNA剪接发生改变和蛋白质截断,使CYP3A5酶活性降低或消失,减少环孢素经CYP3A5酶的代谢,从而使环孢素血药浓度升高。目前该位点基因多态性与环孢素血药浓度相关性的研究结论尚不统一[8-11]。本研究结果显示,CYP3A5*3基因多态性均与环孢素注射液的C0/D′无相关性。出现这一结果可能主要是环孢素由CYP3A酶系中的CYP3A4代谢,其对环孢素的清除率是CYP3A5的2.3倍[12]所导致。
P糖蛋白(P-gp)在环孢素的转运中发挥着重要作用,静脉给药可被肝脏P-gp将药物转移至胆道使药物胆汁排泄增加,从而使血药浓度降低。P-gp是多重耐药基因ABCB1编码的产物,因此ABCB1基因多态性可影响P-gp的表达从而影响环孢素的血药浓度。本研究结果显示,ABCB1 C1236T、ABCB1 C3435T和ABCB1 G2677T/A基因多态性与环孢素注射液的C0/D′无相关性,分析原因可能是由于P-gp主要位于小肠黏膜成熟上皮细胞的刷状缘上,只有小部分分布于肝细胞,因此,由ABCB1基因多态性导致的P-gp表达和活性的改变对环孢素注射液血药浓度的影响较小。
孕烷X受体(PXR)编码基因多态性很可能会影响PXR表达或功能,进而影响CYP3A酶及P-gp的表达,从而影响环孢素的药动学。研究报道[13-14],C5705T(rs3814055)、C39823T(rs2276707)与CYP3A4表型、活性和含量有关,且二者在中国人群中的突变频率分别是38.06%和78.95%[15]。但截至目前,PXR基因多态性是否与环孢素药动学具有相关性尚存在争议。本研究结果显示,PXR C5705T及C39823T基因多态性与环孢素注射液血药浓度无相关性。
NFKB1-94 ins/del ATTG中ATTG 4个碱基的缺失(deletion)引起启动子活性的降低,进而降低NF-κB的表达和功能,较少炎症反应的发生,从而减少对环孢素代谢的影响。Zhang等[10]研究发现,NFKB1 -94ATTG插入突变的纯合子个体(-94ATTG ins/ins)环孢素的C0/D'显著高于缺失突变(-94ATTG del/del)的个体〔(75.9±32.9)vs.(55.1±15.1)ng/ml per mg/kg,P=0.026〕。然而,本研究却发现缺失突变纯合子患者的C0/D′高于插入突变纯合子患者,但差异无统计学意义(P>0.05)。出现此结果的原因可能是该基因对环孢素的血药浓度的影响主要是通过受NF-κB的炎症反应而实现的,属于间接作用,所以可能对环孢素注射液的C0/D′影响较小,在其他主要影响因素的作用下导致缺失突变纯合子患者的C0/D′高于插入突变纯合子患者。
POR*28在中国人群中突变率为29.6%[16]。有研究报道,POR*28能够增加CYP3A的活性,从而增加环孢素经CYP3A的代谢使得其血药浓度降低。Elens等[17]分析了174例肾移植患者的POR*28的基因型及环孢素的部分药动学参数,结果发现,POR*28/*28患者的C0/D'较POR*1/*28和*1/*1患者低15.1%(CI 95%=224.8~24.2%;P=0.03),但POR*1/*28型和POR*1/*1型间无显著性差异。然而,本研究结果显示,POR*28/*28基因型患者环孢素的C0/D′与POR*1/*28和*1/*1基因型患者间并无显著性差异。
本研究所建立的给药剂量模型,只纳入血红蛋白和CYP3A4*18B基因多态性两个因素,经检验模型是有意义的(F=23.85,P<0.001),但该模型只能解释25.3%(R2=0.253)的个体差异,可能存在其他的对环孢素注射液C0/D′具有显著影响的因素,如药物相互作用(保肝药物、胃黏膜保护药物以及活血药物等)、患者术后内环境变化等,这些都可能影响环孢素注射液的体内药动学过程。这也是本研究存在的不足之处。
综上所述,本研究首次研究了基因多态性与环孢素注射液血药浓度的相关性并发现只有CYP3A4*18B基因多态性与环孢素注射液C0/D′呈显著相关,而其他8个SNPs基因多态性对环孢素注射液C0/D′无影响。但由于目前国内外关于环孢素注射液的相关研究几乎空白,现有参考资料较少,本研究作为初探,其结果仍需进一步进行大样本量的临床验证,对模型进行优化。
Study on correlation between plasma concentration of cyclosporine injection and gene polymorphism in renal transplant patients
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摘要:
目的 观察环孢素注射液在肾移植患者亚临床或临界排斥反应治疗中的临床疗效,研究与环孢素药动学相关的9个单核苷酸多态性(SNPs)和环孢素注射液剂量校正谷浓度(C0/D′)的相关性,建立环孢素注射液的个体化给药模型。 方法 收集并记录144例使用环孢素注射液的成年肾移植患者的血液样本及临床资料,对患者的CYP3A4*18B、CYP3A5*3、ABCB1(C1236T、G2677T/A、C3435T)、POR*28、PXR(C5705T、C39823T)以及NFKB1-94 ins/del ATTG等9个SNPs进行基因分型,比较不同基因型患者之间C0/D′的差异,并应用多重回归分析方法建立基于基因多态性的个体化给药方案。 结果 环孢素注射液可使68.8%发生亚临床或临界排斥反应的肾移植患者血肌酐水平得到改善,稳态血药浓度为(189.50±38.56)ng/ml。CYP3A4*18B基因多态性与环孢素注射液的C0/D′具有显著相关性,*1/*1基因型患者的C0/D′显著高于*18B/*18B基因型患者;CYP3A5*3、ABCB1 (C1236T、G2677T/A、C3435T)、PXR(C5705T、C39823T)、NFKB1-94 ins/del ATTG及POR*28基因多态性均与环孢素注射液的C0/D′无显著相关性。在最终回归模型中,血红蛋白和CYP3A4*18B基因多态性与环孢素注射液C0/D′显著相关。 结论 环孢素注射液可有效改善发生亚临床或临界排斥反应的肾移植患者的血肌酐水平;CYP3A4*18B基因多态性与环孢素注射液的C0/D′显著相关。 Abstract:Objective To investigate the clinical efficacy of cyclosporine injection in subclinical or critical treatment of renal transplant patients, and to establish an individualized dosage regimen of cyclosporine injection by studying the effects of nine single nucleotide polymorphisms related to the pharmacokinetics of cyclosporine on the dose-adjusted trough concentration (C0/D′) of cyclosporine injection. Methods Blood samples and clinical data of 144 adult renal transplant patients who used cyclosporine injection were collected and recorded, then, their genotypes of CYP3A4*18B, CYP3A5*3, ABCB1 (C1236T, G2677T/A, C3435T), POR*28, PXR (C5705T, C39823T) and NFKB1-94 ins/del ATTG were determined by Sequenom MassARRAY® SNP methods. Then, the discrepancies of cyclosporine injection’s C0/D′ among the patients with different genotypes was compared and an individualized dosage regimen based on gene polymorphism of cyclosporine injection was established by using multivariate regression analysis. Results Cyclosporine injection improved serum creatinine level by 68.8% in renal transplant patients with subclinical or critical rejection, and the steady-state plasma concentration was (189.50±38.56) ng/ml. The CYP3A4*18B gene polymorphism was significantly correlated to C0/D' of cyclosporine injection, and the C0/D' of patients with *1/*1 genotype was significantly higher than patients of *18B/*18B genotype; but CYP3A5*3, ABCB1(C1236T, G2677T/A, C3435T), PXR C5705T, PXR C39823T, NFKB1-94 ins/del ATTG and POR*28 gene polymorphisms were not significantly correlated to C0/D' of cyclosporine injection. In the final regression model, hemoglobin and CYP3A4*18B gene polymorphisms were significantly correlated to C0/D' of cyclosporine injection. Conclusion Cyclosporine injection can effectively improve the serum creatinine level in patients with subclinical or critical rejection; CYP3A4*18B gene polymorphism is significantly correlated to C0/D' of cyclosporine injection. -
Key words:
- renal transplant /
- cyclosporine injection /
- gene polymorphisms /
- CYP3A4 /
- individualized medication
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高脂血症是指血液中脂质水平异常,通常表现为总胆固醇(TC)和/或甘油三酯(TG)升高,高密度脂蛋白胆固醇(HDL-C)降低[1]。高脂血症是心脑血管疾病的重要危险因素,可诱发动脉粥样硬化,导致冠心病、脑卒中、心肌梗死,增加心脑血管疾病的发病率和病死率。因此,预防和控制高脂血症具有重要意义[2]。国内外研究和临床实践证明,血脂异常是可以预防和控制的。胆固醇水平降低可显著减少心肌梗死、缺血性卒中事件、心血管死亡,提高心血管病患者的生活质量,有效减轻疾病带来的负担[3]。据统计全球每年约有3000万人死于高脂血症等脂代谢紊乱疾病,且呈逐年增长趋势[4]。
姜黄素是从姜科植物姜黄的干燥根茎中提取的一种多酚类物质[5]。它被认为是姜黄中最重要一类活性成分,具有一系列药理活性,如抗氧化、抗癌、抗炎、细胞保护和降低血脂等[6]。有研究表明,姜黄素对氧化应激、抑制癌症和炎症的进展有显著疗效[7]。此外,姜黄素的降脂作用也被广泛研究。综上所述,姜黄素可作为一种潜在的候选药物用于控制高脂血症所诱导的疾病,如动脉粥样硬化。众所周知,他汀类药物是一种临床常用的治疗高胆固醇血症和相关动脉粥样硬化疾病的处方药,而目前姜黄素已被证明在降低血浆总胆固醇和甘油三酯方面与他汀类药物疗效相当。然而姜黄素存在溶解度低和渗透差的问题,从而导致其口服给药时药物生物利用度低,对于高脂血、动脉粥样硬化等需要达到一定血药浓度为疗效前提的病症来说,姜黄素的传统剂型与市售剂型均无法达到理想的治疗效果。
本研究前期成功构建了姜黄素纳米乳口服给药系统,改善了姜黄素水溶性差的特性。基于此,本文继续探究了姜黄素纳米乳在大鼠体内的药动学特性,观察其对高脂血症模型大鼠的治疗作用,为姜黄素的临床应用提供更多的理论依据。
1. 仪器与试药
1.1 仪器
101A-2型干燥箱(上海实验仪器总厂);AG285十万分之一电子分析天平(瑞士MettlerToledo公司);SB100D超声波清洗器(宁波新芝生物科技股份有限公司);Agilent 1100高效液相色谱仪(美国安捷伦科技有限公司);EPPENDORF5804R 高速冷冻离心机(德国Eppendorf有限公司);DF-101S 集热式恒温加热磁力搅拌器(巩义市英峪予华仪器厂);Agilent 6410 Triple Quad LC/MS(美国Agilent科技有限公司);全自动生化分析仪Chemray 240 (深圳雷杜生命科技有限公司);微型旋涡混合器(上海沪西分析仪器厂有限公司)。
1.2 药品与试剂
姜黄素原料药(批号XC20190521,西安小草植物科技有限公司);姜黄素对照品(批号1108135-201412,纯度>99.8 %,中国食品药品检定研究院);1,2-丙二醇(批号20190418,上海凌峰化学试剂有限公司);Tween-80(批号2018161,上海凌峰化学试剂有限公司);丙二醇单辛酸酯(Capryol 90,批号18139,上海嘉法狮贸易有限公司);高脂饲料(批号20036219,常州鼠一鼠二生物科技有限公司);姜黄素片(批号20190925,美国自然之宝®股份有限公司);辛伐他汀片(SV,批号J20190011,舒降之®杭州默沙东制药公司);TG试剂盒(批号2020012)、TC试剂盒(批号2020006)、HDL-c试剂盒(批号2020003)、LDL-c试剂盒(批号2020010,长春汇力生物技术有限公司);SOD试剂盒(批号20200617);MDA试剂盒(批号20200720);肝脏匀浆TG试剂盒(批号20200810);肝脏匀浆TC试剂盒(批号20200411,南京建成有限公司);乌来糖(国药集团化学试剂有限公司);甲醇、乙腈(色谱纯,美国 TEDIA 有限公司);水为重蒸水。
1.3 实验动物
雄性SD大鼠,SPF级,体重(180±20)g,海军军医大学实验动物中心提供,动物合格证号:SCXK(沪)2019-0004。温度:20~25 ℃;相对湿度:40 %~70 %;饮用水:高压灭菌,符合SPF级动物饮用水标准;光照条件:人工光线,12 h照射,12 h黑暗。
2. 方法与结果
2.1 姜黄素纳米乳的制备
姜黄素纳米乳的处方如下:油相Capryol 90在体系中占比为33.10 %,表面活性剂Tween-80为 34.16 %,助表面活性剂1,2-丙二醇为17.21 %,水相占比为15.52 %。制备方法为:精密称取处方量油相Capryol 90、表面活性剂Tween-80和助表面活性剂1,2-丙二醇,混合置于锥形瓶中,于45 ℃ 恒温搅拌至全溶,称取适量姜黄素原料药,搅拌至原料药完全溶解于上述体系中,冷却至室温后向体系中缓慢滴加蒸馏水至体系变为透明均匀的液体,即得姜黄素纳米乳,测得载药量为0.919 mg/g。对姜黄素纳米乳进行特性表征,结果表明所制备的纳米乳粒径分布范围窄且呈正态分布,平均粒径为(123.5±1.2)nm,PDI为(0.204±0.07),表明该制剂的粒径分布及均匀性均符合纳米乳制剂要求。最优处方制备的纳米乳的透射电镜如图1所示。结果表明,纳米乳呈圆整均一的球体或类球体,具明显层状结构,粒径大小约为123.5 nm。
2.2 血浆中姜黄素的LC/MS含量测定方法的建立
2.2.1 色谱质谱条件[8]
色谱条件:色谱柱:Dikma Inspire C18柱(2.1 mm×100 mm,3 μm);流动相:乙腈-0.1 %(V/V)甲酸水溶液(70∶30);流速:0.3 ml/min;进样量:5 μl;柱温:35 ℃。
质谱条件:ESI离子源,正离子化模式,扫描方式为多反应监测(MRM模式),干燥气温度:350 ℃,干燥气流速:10 L/min,雾化压力:35 psi,裂解电压145eV,碰撞能量30 eV,定量离子对为m/z=369.3→286.4和m/z=369.3→177.0。
2.2.2 方法学考察
取7份大鼠空白血浆,每份600 μl,分别加入各浓度姜黄素标准品溶液 600 μl,涡旋震荡2 min,再加入1 000 μl甲醇及2 000 μl乙腈沉淀蛋白,涡旋震荡5 min,于4 ℃ 12 000 r/min离心15 min。上清液用氮气吹干,1 000 μl甲醇复溶,过0.22 μm针式微孔滤膜,所得滤液即加药血浆样品。同法处理空白血浆。按2.2.1项下条件进样测定,记录色谱图及峰面积。方法学考察表明,血浆中姜黄素在2.00~500.00 ng/ml浓度范围内线性关系良好,回归方程为:Y = 411.32 X+2071.88(r= 0.999 9)。专属性考察结果表明,血浆内源物质对姜黄素的含量测定没有干扰,方法专属性良好(结果如图2)。低、中、高3个浓度的姜黄素-血浆溶液的日内精密度分别为0.54 %、1.21 %、0.93 %,日间精密度分别为0.91 %、0.76 %、0.42 %。3个浓度血浆中的姜黄素提取回收率分别为72.9.2%、78.3%、80.2%,表明该方法可用于血浆中姜黄素的含量测定。
2.3 姜黄素纳米乳的药动学研究
2.3.1 给药方案
18只大鼠随机分为3组(姜黄素原料药组、姜黄素片剂组、姜黄素纳米乳组),每组6只,适应性饲养3 d后,禁食不禁水12 h。3组大鼠分别给予姜黄素原料药混悬液(62.8 mg/kg,以姜黄素含量计算)、姜黄素片剂粉末混悬液(62.8 mg/kg,以姜黄素含量计算)各1 ml,姜黄素纳米乳(31.4 mg/kg,以姜黄素含量计算)2 ml。于灌胃给药后的0、1、2、4、8、12、16、24、30、36 h时眼球后静脉丛取血1 ml,置预肝素化离心管中,上下颠倒混匀后3 000 r/min离心15 min,上清液即为含药血浆样品。吸取含药血浆样品600 μl,照“2.2.2”项下方法处理,上清液照“2.2.1”项下色谱条件进样测定。
2.3.2 药动学参数计算
药动学参数计算通过软件Kinetica 5.0对数据进行分析处理得到,计算结果如图3及表1所示。结果表明,与原料药相比,片剂的相对生物利用度为112.10 %,纳米乳的相对生物利用度为313.47 %。与纳米乳组相比,原料药组的cmax为201.48 %,片剂组的cmax为193.02 %,且平均滞留时间(MRT)比原料药组及片剂组更高(为原料药组的183.52 %,是片剂组的154.21 %),表明纳米乳组具有延缓药物吸收的效果,从而在更大程度上发挥稳定血药浓度,提高药物生物利用度的作用。
表 1 各给药组姜黄素的药动学参数($\bar x $ ±s,n=6)原料药组 片剂组 纳米乳组 cmax (ng/ml) 116.18±11.33 121.27±12.12 234.08±17.55 Tmax (t/h) 2.00±0.00 2.00±0.00 4.00±0.00 AUC0→36(ng·h/ml) 1151.12±125.77 1341.34±103.59 2914.42±323.15 AUC0→∞(ng·h/ml) 1202.71±115.28 1348.77±131.39 3770.15±333.28 t1/2 (t/h) 6.66±0.33 7.52±0.51 12.17±0.35 MRT(t/h) 9.89±0.59 11.77±0.31 18.15±0.38 2.4 药效学研究
2.4.1 动物分组、造模及给药
取SD大鼠56只,进行为期一周的适应性饲养后随机分为空白对照组(n=8)和模型组(n=48),空白组饲喂正常饲料,模型组饲喂定制高脂饲料(饲料含2-硫氧嘧啶0.2 %,可可脂17.18 %,胆固醇1.25%,蔗糖12.5 %,胆盐0.22 %)。整个造模周期为16 d,造模期间每日观察各组大鼠的精神、活动、食量、排便量变化等。结束造模后,所有大鼠禁食不禁水12 h,于眼球后静脉丛取血1 ml,室温静置30 min,3 000 r/min离心20 min,取上层血清检测各项生化指标(TC、TG、HDL-c、LDL-c)[9,10]。
造模成功后将上述模型组大鼠再随机分为模型组、姜黄素片剂组、阳性药(SV)组和姜黄素纳米乳低、中、高剂量组,每组8只。空白组(A组)及模型组(B组)给予生理盐水5 ml/ (kg·d);阳性药组(C组)给与辛伐他汀20 mg/ (kg·d)(以辛伐他汀含量计);姜黄素片剂组(D组)给与姜黄素片 62.8 mg/ (kg·d)(以姜黄素的含量计);姜黄素纳米乳低(E组)、中(F组)、高(G组)3组给药剂量分别为15、30、60 mg/ (kg·d)(以姜黄素的含量计),连续21天灌胃给药。第21天给药结束后,各组大鼠禁食不禁水12 h,于第22天眼球后静脉丛取血1 ml离心取血清待测。
2.4.2 统计学处理
实验所得数据采用SPSS Statistics 22.0统计软件进行处理,方差齐性检验后,采用单因素方差分析,其中组间比较采用LSD法,两两比较采用独立样本t检验;若方差不齐,采用非参数检验。实验结果均以(
$\bar x $ ±s)表示,P<0.01表示具极显著性差异,P<0.05表示具显著性差异。采用 GraphPad Prism 6 绘制图表。2.4.3 肝脏指数
大鼠颈椎脱臼处死,称定体重后解剖取肝脏,冰PBS洗净血迹,称定肝脏湿重并记录,计算肝脏指数;肝脏指数=肝脏湿重/体重×100 %。
图4为给药前后各组大鼠的体重变化。结果表明,给药3周后,与空白组相比,各组均存在极显著性差异(P<0.001)。给药的前2周纳米乳组的体重均表现出正向增长趋势,而模型组、阳性药组以及姜黄素片剂组体重则呈现负增长情况;给药第3周时,仅姜黄素纳米乳高剂量组的体重出现正向增长,阳性药组以及姜黄素纳米乳低、中剂量组大鼠体重降低幅度略有缩小但仍呈下降趋势。
实验结束后剖取大鼠肝脏,肉眼观察到空白组大鼠的肝脏呈现出鲜红色且有光泽,边缘清晰锐利,质地软,与周围组织无明显黏连;模型组大鼠的肝脏肥大,色泽偏黄,边缘圆钝,质地稍硬,且表面的白色沉积明显,与周围组织黏连明显。各给药组大鼠的肝脏比空白组略大,颜色呈不同程度的泛黄白带红,其中以姜黄素纳米乳中剂量组肝脏的颜色与空白组最为接近。
肝脏湿重:如图5所示,除空白组外,各给药组与模型组间均无显著差异,但各给药组肝脏湿重与空白组均具极显著性差异(P<0.001);
肝脏指数:如图5所示,除姜黄素纳米乳低剂量组外,其他各给药组与模型组之间均存在显著性差异,表明肝脏指数的降低与药物剂量间存在依赖性。阳性药组和片剂组肝脏指数尚未恢复到正常水平,推测原因可能是阳性药和片剂的给药周期还不能完全抵消造模导致的肝脏增重所致。
2.4.4 HE染色、油红O染色及病理切片
取肝脏左、右外叶上端分别于多聚甲醛中固定,脱水,切片,染色后置于光镜下观察。图6为肝脏的HE染色切片。其中A组肝细胞排列整齐,呈索状,内壁边界清晰,无中性粒细胞浸润,仅有零星小泡性脂肪病变;B组视野内可见明显的弥漫性大泡性脂肪病变,肝细胞肿胀,胞浆基质疏松,淡染,存在严重的气球样病变,可见Mallory小体,肝小叶边界不清,汇管区肿大,呈现中性粒细胞浸润,存在重度的肝细胞脂变率;C组和D组以中轻度脂肪病变为主,脂肪细胞占比显著减少;E组汇管区细胞排列比C、D两组更为整齐,肝细胞整体肿胀程度减轻,大泡性脂肪病变仅存在于Ⅲ带,炎性浸润程度减轻,水样病变减轻;F组和G组以小泡性脂变为主,少见大泡性脂变。
图7为油红O染色切片。A组大鼠肝细胞结构完整,细胞核颜色明显;B组肝细胞存在大片鲜艳脂滴,细胞核萎缩、色浅,存在重度脂肪病变;C组和D组仍存在大片连续脂滴,但汇管区附近脂滴颜色明显变淡;E组Ⅲ带脂滴色浅且小;F组和G组视野内所见均为浅色小脂滴,细胞核体积趋向空白组细胞核体积。
2.4.5 血清中TC、TG、HDL-c、LDL-c的表达水平
第21天给药结束后,所有大鼠禁食不禁水12 h,于第22天眼球后静脉丛取血1ml,室温静置2 h后3 000 r/min离心15 min取血清,按试剂盒操作说明检测血清中TC、TG、HDL-c、LDL-c的表达水平。
给药3周后,大鼠血清中各生化指标变化如表2所示。与模型组相比,姜黄素纳米乳低、中、高3个剂量组对TC降低效果均有统计学意义(P<0.001),其中,以中剂量组为佳,低剂量组对LDL-c的改善效果更为明显。对于血清中TG、TC的改善情况,与阳性药组相比,纳米乳低、中、高3个剂量组之间差异无统计学意义(P<0.05);中、高剂量组TC与HDL比值的降低具有统计学意义(P<0.05),表明血脂比存在纳米乳剂量依赖性。
表 2 大鼠血清中TG、TC、HDL-c、LDL-c的表达水平及TC/HDL-C的变化趋势($\bar x $ ±s,n=8)组别 TG(mmol/L) TC(mmol/L) HDL-c(mmol/L) LDL-c(mmol/L) TC/HDL 空白组 1.34±0.09 2.90±0.44 0.31±0.10 1.88±0.17 9.35±0.41 模型组 2.88±0.51 12.45±0.13 1.84±0.10 3.56±0.66 6.77±1.14 阳性药组 1.41±0.25## 10.81±0.36## 3.03±0.53# 2.87±0.20## 3.57±0.47 姜黄素片剂组 1.79±0.22## 11.24±1.21 3.42±0.42# 4.08±0.32 3.29±0.89 姜黄素纳米乳低剂量组 1.29±0.20## 8.88±0.73## 2.39±0.62## 2.85±0.33# 3.72±0.57# 姜黄素纳米乳中剂量组 1.44±0.04## 7.68±0.34## 1.94±0.78## 2.57±0.82 3.96±0.36# 姜黄素纳米乳高剂量组 1.38±0.28## 8.89±0.64## 1.83±0.34## 2.85±0.67 4.86±0.49## *P<0.05, **P<0.001,与空白组比较;#P<0.05,##P<0.001,与模型组比较 2.4.6 肝脏中TC、TG、MDA、SOD的表达水平
将肝脏分为4份,一份置于−80 ℃冷冻保存,一份按如下步骤处理后待测:冰PBS冲洗肝组织表面血迹→研磨后制成10 %匀浆→离心→取上清液→测定各生化指标。
给药3周后大鼠肝脏匀浆中各生化指标表达水平如表3所示。结果表明,模型组肝脏匀浆中TG、TC表达水平的增幅与空白组相比具有统计学意义(P<0.001);给药3周后,阳性药组和纳米乳低、中剂量组的TG、TC表达水平与模型组相比均有统计学差异(P<0.001),姜黄素纳米乳低、中、高3个剂量对大鼠肝脏中TG、TC表达水平的降低均具有统计学意义(P<0.05),其中,低剂量组效果最佳,这也与血清中TC水平变化趋势相一致。
表 3 大鼠肝脏匀浆中TG、TC、SOD以及MDA的变化趋势($\bar x $ ±s,n=8)组别 TG(mmol/L) TC(mmol/L) SOD(U/mgprot) MDA(nmol/mgprot) 空白组 0.42±0.16 0.11±0.03 956.31±142.64 0.47±0.06 模型组 0.69±0.05** 0.09±0.02** 769.26±141.64**## 1.98±0.26** 阳性药组 0.50±0.11*## 0.7±0.01*## 988.25±168.90## 0.64±0.15*## 姜黄素片剂组 0.66±0.10**# 0.04±0.01*## 933.99±103.39# 0.79±0.11** 姜黄素纳米乳低剂量组 0.64±0.07**## 0.06±0.02*## 972.23±142.10## 0.80±0.03**# 姜黄素纳米乳中剂量组 0.58±0.05**## 0.07±0.02**## 916.55±117.32# 0.59±0.09## 姜黄素纳米乳高剂量组 0.54±0.13## 0.10±0.03** 799.81±121.85** 0.70±0.23*## *P<0.05, **P<0.001,与空白组比较;#P<0.05,##P<0.001,与模型组比较 超氧化物歧化酶(SOD)是机体内重要的抗氧化酶,能催化自由基清除反应,保护细胞免受自由基的攻击,明显改善肝肾等组织的氧化损伤,能直观的反映体内抗氧化酶的活性[11]。MDA是脂质过氧化反应的产物,反映了自由基的活跃程度,可用于评价机体内脂质过氧化的程度[12]。因此,选择SOD和MDA作为评价高脂血症大鼠肝功能损伤程度的指标。
给药3周后,与模型组相比,阳性药组及姜黄素纳米乳低剂量组均能够上调大鼠肝脏中SOD的表达水平(P<0.001),姜黄素纳米乳中剂量组对其表达水平也有正向影响(P<0.05);此外,实验中发现,与姜黄素纳米乳低、中剂量组相比,高剂量组对体内SOD的表达呈现出抑制,推测此现象与姜黄素的双向调节机制有关;对于MDA的表达水平,与模型组相比,阳性药组和姜黄素纳米乳各剂量组对其表达的抑制作用均具有统计学意义(P<0.001),但效果仍以中剂量组为佳。
3. 讨论
姜黄素是一种被广泛研究的中药多酚类物质,具有抗氧化、抗炎和降血脂的药理活性。已有报道将他汀类与姜黄素对于改善血脂的功效进行了比较。他汀类药物是治疗高胆固醇血症和高脂血症的一线药物。研究表明,姜黄素在降低甘油三酯(TG)方面最有效,而他汀类药物在降低低密度脂蛋白胆固醇(LDL-C)方面最有效。姜黄素影响血浆脂质改变的途径与他汀类药物相似[13]。几乎所有胆固醇运输的途径都会受到药物制剂的影响,包括胃肠道对膳食中胆固醇的吸收、肝细胞对血浆胆固醇的清除、胆固醇逆向运输的介质以及从外周组织中清除胆固醇。此外,姜黄素的活性氧(ROS)清除能力降低了脂质过氧化的风险,而脂质过氧化会引发炎症反应,导致心血管疾病(CVD)和动脉粥样硬化[14]。综上所述,姜黄素或可作为一种安全且耐受性良好的他汀类药物辅助药物,更有效控制高脂血症。
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表 1 研究对象的一般临床资料(n=144)
指标 统计描述 百分率(%) 年龄(岁) 37.5(15) 性别(男/女,例) 109/35 75.7/24.3 体重(kg) 59.46±10.47 体表面积(m2) 1.65(0.28) BMI(kg/ m2) 21.21±3.14 血红蛋白(g/L) 101.56±24.05 血细胞比容(%) 30.84±7.16 供体类型(尸体/亲属,例) 122/22 84.7/15.3 环孢素使用天数(d) 11(7) 是否激素冲击(是/否,例) 80/64 55.6/44.4 血肌酐是否降低(是/否,例) 112/32 77.7/22.3 注:数据以( $\bar x \pm s$ )或Me(IQR)表示表 2 单独用药与联合用药方案的血肌酐降低幅度差异
用药方案 例数及比例(N/%) 肌酐降低例数及比例(N/%) C0(ng/ml) 肌酐降低幅度(%) 环孢素注射液 64(44.4) 44(68.8) 189.50±38.56 19.27(22.84) 环孢素注射液+糖皮质激素 80(55.6) 68(85.0) 172.87±44.27* 45.25(50.38)** 注:*P<0.05,**P<0.01,与单用环孢素注射液比较 表 3 肾移植患者中9个SNPs基因分型以及等位基因频率(n=144)
SNP(ID) 基因型频率(%) 等位基因频率(%) χ2 P 野生/野生 野生/突变 突变/突变 野生 突变 CYP3A4*18B GG(*1*1) GA(*1*18B) AA(*18B*18B) G A 0.046 0.830 rs2242480 80(55.6%) 54(37.5%) 10(6.9%) 74.3% 25.7% CYP3A5*3 AA(*1*1) AG(*1*3) GG(*3*3) A G 0.005 0.945 rs776746 11(7.6%) 57(39.6%) 76(52.8%) 27.4% 72.6% ABCB1 C1236T CC CT TT C T 0.985 0.321 rs1128503 14(9.7%) 70(48.6%) 60(41.7%) 34.0% 66.0% ABCB1G 2677T/A GG GT+GA TT+TA+AA G T+A 0.070 0.791 rs2032582 23(16.0%) 71(49.3%) 50(34.7%) 40.6% 59.4% ABCB1 C3435T CC CT TT C T 1.249 0.264 rs1045642 54(37.5%) 63(43.8%) 27(18.7%) 59.4% 40.6% PXR C5705T CC CT TT C T 2.918 0.088 rs3814055 87(60.4%) 45(31.3%) 12(8.3%) 76.0% 24.0% PXR C39823T CC CT TT C T 2.250 0.134 rs2276707 40(27.8%) 80(55.6%) 24(16.6%) 55.6% 44.4% NFKB1-94 ins /delATTG II ① ID ② DD ③ I D 0.036 0.849 rs28362491 45(31.3%) 72(50.0%) 27(18.7%) 56.3% 43.7% POR*28 CC CT TT C T 2.193 0.139 rs1057868 26(40.6%) 25(39.1%) 13(20.3%) 60.2% 39.8% 注:①. 指插入突变纯合子;②. 指插入突变杂合子;③. 指缺失突变纯合子。 表 4 各位点不同基因型对环孢素C0/D′的影响
位点(ID) 基因型 例数/占比[n,(%)] C0/D′[(ng/ml)/(mg/kg)] P CYP3A4*18B
rs2242480*1/*1 80(55.6) 1.52±0.42 0.044 *1/*18B 54(37.5) 1.42±0.42 *18B/*18B 10(6.9) 1.19±0.26* CYP3A5*3
rs776746*1/*1 11(7.6) 1.36±0.46 0.647 *1/*3 57(39.6) 1.45±0.37 *3/*3 76(52.8) 1.48±0.45 ABCB1 C1236T
rs1128503CC 14(9.70) 1.43±0.48 0.486 CT 70(48.6) 1.50±0.41 TT 60(41.7) 1.41±0.42 ABCB1 G2677T/A
rs2032582GG 23(16.0) 1.40±0.41 0.674 GA+GT 71(49.3) 1.49±0.40 AA+AT+TT 50(34.7) 1.44±0.46 ABCB1 C3435T
rs1045642CC 54(37.5) 1.46±0.41 0.596 CT 63(43.8) 1.43±0.43 TT 27(18.7) 1.53±0.43 PXR C5705T
rs3814055CC 87(60.4) 1.43±0.41 0.442 CT 45(31.3) 1.48±0.45 TT 12(8.30) 1.58±0.36 PXR C39823T
rs2276707CC 40(27.8) 1.55±0.49 0.262 CT 80(55.6) 1.43±0.40 TT 24(16.6) 1.38±0.35 NFKB1(-94 ins/del ATTG)
rs28362491II 45(31.3) 1.49±0.46 0.300 ID 72(50.0) 1.41±0.41 DD 27(19.7) 1.54±0.39 POR*28
rs1057868*1/*1 26(40.6) 1.63±0.45 0.491 *1/*28 25(39.1) 1.48±0.43 *28/*28 13(20.3) 1.54±0.38 注:*P<0.05,与*1/*1型比较。 表 5 各观察指标与环孢素注射液C0/D′的相关性
指标 相关系数(r) 决定系数(R2) P 年龄 0.114 0.013 0.175 性别 −0.071 0.005 0.400 体重 0.140 0.020 0.094 血红蛋白 0.463 0.214 0.000* 血细胞比容 0.454 0.206 0.000* 供体类型 0.112 0.013 0.180 CYP3A4*18B −0.176 0.031 0.035 CYP3A5*3 0.043 0.002 0.610 ABCB1 C1236T −0.056 0.003 0.504 ABCB1 G2677T/A 0.006 0.000 0.943 ABCB1 C3435T 0.022 0.000 0.798 PXR C5705T 0.100 0.010 0.235 PXR C39823T −0.136 0.018 0.103 NFKB1(-94 ins/del ATTG) 0.003 0.000 0.971 POR*28 −0.130 0.017 0.305 -
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