甲氨蝶呤治疗寻常性银屑病的药物基因组学研究进展

杨帆 张苑菁 陈菁菁 张艳 范星

230022合肥，安徽医科大学第一附属医院皮肤科

银屑病是一种由遗传、环境及免疫等多种因素参与的慢性炎症性疾病，其发病原因尚未完全明确，主要受遗传因素和环境因素的影响［1］。甲氨蝶呤（MTX）自1971年开始应用于银屑病的治疗，是中重度寻常性银屑病的主要治疗手段之一。MTX是一种叶酸代谢拮抗剂，能抑制淋巴细胞或上皮细胞的增殖，具有免疫抑制活性。临床长期应用于中重度寻常性银屑病的治疗［2］，也适用于关节病性、红皮病性等其他特殊类型银屑病的治疗，有着疗效持久、具有一定安全性和低成本的优点。但临床应用MTX治疗中，有许多相关的药物不良反应，轻度反应有黏膜炎和胃肠道不耐受；重度反应有骨髓抑制、肝毒性和肺毒性［3］。在因不良反应停用MTX的患者中，约有30%发生了肝毒性［3⁃4］。目前尚无法对MTX治疗后的疗效和可能发生的不良反应进行准确的预测。

近年来研究发现，遗传因素可解释人群中20%～95%的药物作用差异［5］。药物基因组学是从遗传学角度，研究影响药物吸收、转运、代谢、消除等各个环节的基因多态性与个体间用药差异相关性的一门科学［6］。现阶段已有一些关于MTX治疗中重度寻常性银屑病的药物基因组学研究。

虽然在治疗银屑病中，MTX的作用机制尚不完全清楚，但研究已表明，MTX主要通过抑制DNA/RNA的甲基化来治疗银屑病，与MTX作用机制相关的基因变异，经腺苷受体进行抗炎作用的调节，可影响药物的效力和毒性。MTX通过还原叶酸载体（RFC）转运进入细胞内，经ATP-结合盒转运体ABCC1和ABCG2主动转运出细胞。在细胞内，通过γ谷氨酰水解酶和叶酰聚谷氨酸合成酶在MTX与MTX⁃PGs之间互相转化，而MTX⁃PGs可直接或间接抑制胸苷合成酶（TYMS）、亚甲基四氢叶酸还原酶（MTHFR）和腺苷途径中的氨基咪唑氨甲酰转移酶（ATIC），达到抑制DNA/RNA甲基化的作用，从而抑制淋巴细胞或上皮细胞的增殖，对银屑病起到治疗作用。因此认为，MTX的疗效和毒性与药物在体内代谢时利用的转运酶（如RFC⁃1和ATP-结合盒）以及细胞内代谢酶（如TYMS，MTHFR和ATIC）相关。这些基因编码的受体和酶的多态性改变了MTX的药物效应动力学和药物代谢动力学，引起在个体中用药产生有效性和毒性作用的差异［7］。

一、转运药物基因组学

1.RFC⁃1运输酶——将MTX转运进细胞内：RFC⁃1在胞内运输叶酸和MTX的研究表明，SLC19A1基因内的一个变异（rs1051266，80G＞A，R27H）可影响MTX在寻常性银屑病患者治疗中的毒性作用，但对其疗效方面无明显影响。SLC19A1中rs1051266 GG和GA基因型与使用MTX的不良反应风险增加有关［8］；并且SLC19A1中rs1051266 GG或GA基因型与MTX毒性有弱相关［9］。据报道，因不良反应终止MTX治疗的患者中，大多存在SLC19A1 80A等位基因（P=0.048），变异纯合子和杂合子基因型的频率显著高于野生基因型的频率，SLC19A1 80aa可提高疗效，SLC19A1 80A则增加毒性，进一步强调了多态性与MTX毒性的重要关系。此外，所有SLC19A1的变异基因型均与MTX治疗时发生不良反应的风险显著增加相关（P=0.01）［10］。除MTX治疗寻常性银屑病的药物基因组研究，MTX在类风湿性关节炎（RA）治疗中的药物基因组学研究比较多，在治疗RA的研究结果中，也发现有GA/AA基因型的患者与MTX毒性风险增加相关（P=0.039），这些结果与寻常性银屑病研究的结果相一致［9，11］。

2.ATP-结合盒转运蛋白——将MTX转运出细胞外：ATP-结合盒转运蛋白是跨膜蛋白，利用ATP水解的能量进行一定的生物学过程，包括各种底物的跨膜转运和非传输的相关进程，如RNA和DNA修复翻译，ATP-结合盒主要包括ABCC1和ABCG2［12］。在ABCC1基因中，rs35592（内含子9，c.1219⁃176T＞C）、rs2238476（内含子23，c.3391⁃1960gG ＞ A）和rs28364006（外显子28，c.4009aA＞G）与寻常性银屑病患者中 MTX的疗效增加相关；rs3784864、rs3967120、rs11075291与 MTX 毒 性 相 关 ；rs246240、rs3784862、rs2238476的等位基因1也与毒性增加相关［9］；在ABCG2基因中rs17731538多态性（内含子2，c.204⁃1592cC ＞T）和rs13120400（内含子9，c.1194+928aA ＞T）与MTX治疗寻常性银屑病患者的疗效相关（分别P=0.007，P=0.03）［13］。

虽然尚需更多大型的前瞻性研究来明确ATP-结合盒转运蛋白基因对MTX治疗寻常性银屑病患者的影响，但这些初步的研究对于阐明遗传变异影响MTX治疗的药效学有很大的重要性。

二、细胞药物基因组学

1.TYMS——是嘧啶生物合成的关键酶：参与胸腺肽的合成，这是细胞增殖的必要条件［14］。TYMS的启动子增强子区域具有多态性，该区域包含2个或3个串联重复序列。用MTX治疗的寻常性银屑病患者由于3′⁃UTR 6bp的缺失突变，使得TYMS mRNA表达减弱，从而导致不良反应增加［15］。有学者［16］在MTX治疗寻常性银屑病的研究中，发现位于TYMS 5′⁃UTR上rs34743033基因型在治疗的患者中疗效差异的统计学意义；TYMS 5′⁃UTR 3R上的rs34743033可使MTX毒性作用增加；在无叶酸补充时，毒性作用增加更加明显。有证据表明，位于TYMS 3′⁃UTR上的多态性基因（rs34489327）可能影响MTX毒性［15］。TYMS 3′⁃UTR 6⁃bp多态性的缺失对MTX疗效无影响，对MTX发生毒性反应有一定的影响（P=0.025）：在缺乏补充叶酸的情况下，药物不良反应的风险增加8倍［8］。

目前的研究已着重在接受MTX治疗的寻常性银屑病人群中去研究基因多态性与疗效及毒副作用的相关性。

2.MTHFR——是叶酸代谢途径中的关键调节酶：与MTHFR多态性相关的甲硫氨酸生成障碍将导致使用MTX后出现严重的毒性作用，发生严重的肝脏毒性［17⁃18］。研究表明，MTHFR基因中的2个非同义单核苷酸多态性rs1801133（677C＞T，A222V）和rs1801131（1298a＞C，G429A）与MTX的疗效和毒性相关，MTHFR 677C＞T纯合突变和杂合突变分别可降低酶活性的40%～70%［19］。MTHFR的活性下降导致5，10-亚甲基四氢叶酸的累积也许会中和MTX诱导消耗的四氢叶酸，从而防止不良反应的发生，MTHFR基因C677C/T多态性与银屑病的发病和MTX疗效无关，但与MTX治疗后的不良反应和肝毒性有关，T突变基因是不良反应的高危因素［16］。Campalani等［8］研究表明，基因C677T多态性与毒性增加相关（P＜0.001），A1298C多态性与毒性增加无关（P=0.626），特别是与肝毒性无关。除MTX在寻常性银屑病的药物基因组学研究，MTX在急性淋巴细胞性白血病等疾病中也有一些可供参考的结果，如MTHFR基因C677T和A1298C多态性与MTX致血液系统发生不良反应相关，应用MTX治疗，携带MTHFR基因C677T突变型的急性淋巴细胞性白血病患者更易发生骨髓抑制，携带MTHFR基因A1298C野生型的患者更易发生白细胞减少［20］。更多的研究表明，MTHFR 1298AA和MTHFR 677CC与MTX临床疗效相关，MTHFR 1298C等位基因则与MTX毒性相关［15］。MTHFR基因677T基因型及SHMT1 1420CC基因型与中枢神经系统的不良反应有关；ATIC 347GG与胃肠道的不良反应相关；TSER*2/*2和SHMT1 1420CC与脱发反应有关［21］。虽然这些结果在寻常性银屑病治疗中尚未证实，但可供以后的研究参考。

3.ATIC：嘌呤生物合成的关键酶，是嘌呤从头合成的最后一个酶，其基因多态性也与酶活性的降低有关［22］。MTX可通过抑制ATIC减少腺苷的积累起到强力抗炎作用，这可能与其对寻常性银屑病有较好疗效相关。研究发现，ATIC 347G（rs2372536）等位基因频率在因不良反应中止治疗的寻常性银屑病患者中显著增加（P=0.038），但对MTX的疗效并无影响［8］。ATIC 347C＞G基因型（rs2372536）在用MTX治疗的寻常性银屑病患者中与疗效无明显相关；在因MTX的不良反应而停止治疗（P=0.038）及不良反应的风险显著增加（如恶心、丙氨酸氨基转移酶升高、肝脏组织学异常）的寻常性银屑病患者中，ATIC 347G等位基因的基因频率显著增加了1.6倍［16］。另有研究表明，rs2372536、rs4672768与MTX的毒性相关［23］。

目前MTX治疗寻常性银屑病的药物基因组研究中，ATIC的研究仍然较少，并暂时没有基因型与可增加MTX的疗效相关的验证。

三、腺苷途径药物基因组学

MTX治疗银屑病一个关键的抗炎机制是腺苷释放，最终机制可能是通过腺苷途径中的腺苷受体，包括腺苷受体A1（ADORA1）和腺苷受体A2A（ADORA2A）介导的［24］。基因多态性已在ADORA2A基因中确定，其产物与广泛的抗炎作用相关。在寻常性银屑病患者中，虽然腺苷受体A2A基因多态性与MTX的功效性之间无关联，但肝毒性以及胃肠道毒性的发生与rs5760410（P=0.03）有着弱相关［9］。对于MTX腺苷转运，需要大型的前瞻性研究来探讨寻常性银屑病患者腺苷受体基因多态性和MTX治疗之间的关联。

除了针对MTX在治疗中重度寻常性银屑病的作用机制中药物基因组的进展，将既往发现的银屑病易感基因作为候选基因来解释药物疗效及不良反应发生的机制，也是当前疾病药物基因组研究的热门方向。

有研究表明，在MTX应答者和非应答者中，HLA⁃Cw6和FOXP3（rs3761548）的基因频率存在显著差异，说明HLA⁃Cw6不仅可增加银屑病易感性，还可作为MTX治疗银屑病反应的标志物，而FOXP3（rs3761548）可预测MTX的临床反应而不是银屑病的风险［25］。

四、结语

在寻常性银屑病患者中，针对MTX的遗传药理学和药物基因组学的研究已初步展开，虽然这些结果需要在寻常性银屑病患者的大型前瞻性队列中进一步证实，但也强调了潜在的候选基因多态性可能显著影响MTX的临床用药反应。目前，尚无法准确地预测哪些患者会出现不良反应，也无法根据个体差异预测患者最佳用药剂量。基于MTX通路的复杂性，多个基因变异作用一致来预测MTX的疗效和毒性是极有可能的［26］。在寻常性银屑病患者中，深入研究MTX的遗传药理学和药物基因组学，发现特异性生物学标记及其组合，将对MTX在寻常性银屑病患者中的个体化用药产生重大意义。