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阿尔茨海默病(Alzheimer’s disease,AD)是痴呆(dementia)中最常见的一种,患者人数占痴呆患者的一半以上,是一种进行性发展的神经系统退行性疾病。AD患者脑组织中典型的神经病理学形态改变是淀粉样肽(Aβ)沉积形成的老年斑(Senile plaques,SP)和高度磷酸化Tau蛋白聚集构成的神经元纤维缠结(Neurofibrillary tangles,NTFs),但其发病机制未明。由于AD是神经系统退行性疾病,所以AD的早期预防、诊断及治疗十分重要。多奈哌齐(donepezil,DNP)是一种胆碱酯酶抑制剂,是临床上治疗轻中度AD的一线用药。DNP在临床使用中存在的问题是临床疗效个体差异大,约20%-60%的病人对其有疗效;且临床上一般要经过长达3-6个月的给药周期后,才能通过给药前后的简易精神状态检查(Mini Mental State Examnation,MMSE)等评分表来评定多奈哌齐对患者的疗效。因此,开发出简便、有效、特异、准确评价DNP疗效的的血液生物标志物十分有必要。临床上DNP采用消旋体给药。然而,DNP的手性结构使得它存在一对手性对映体:S-多奈哌齐(S-DNP)和R-多奈哌齐(R-DNP)。体内和体外实验研究表明,这一对手性对映体和AChE的结合能力是不同的:S-DNP与AChE的结合能力是R-DNP与AChE的结合能力的2.2倍,因此,S-DNP被认为是DNP的优势异构单体。本课题组前期研究发现DNP在病人血浆中分布存在立体选择性。然而其经肝代谢的立体选择性代谢机制尚无研究,因此我们推测:优势对映体S-DNP的血药浓度及其主要代谢酶基因可能影响DNP临床疗效,在此阐明DNP立体选择性代谢机制十分必要。此外,基于AD的各种发病机制假说,我们推测:脂质代谢和氧化应激在AD的发病及治疗中都有着重要意义,因而脂质代谢相关基因和氧化应激相关代谢物可能为潜在的评价DNP疗效的药效学生物标志物,其相关基因多态性可能是DNP临床疗效个体差异大的主要原因之一。因此,为探索DNP治疗AD的药动学/药效学生物标志物,本研究主要包含四个部分:首先,探索DNP药动学生物标志物。通过混合人肝微粒体酶和重组酶体外孵育试验研究DNP及其手性对映体的经肝代谢动力学规律,首次阐明了多奈哌齐的经肝立体选择性代谢机制:CYP2D6,CYP3A4,和CYP2C9参与了DNP体内最主要生物转化方式O-脱甲基途径的过程,CYP3A5未参与此过程。其中,CYP2D6是DNP经肝代谢的主导酶,对DNP代谢产生的Clint最高。DNP的手性对映体R-/S-DNP的代谢存在立体选择性。在DNP的人肝微粒体立体选择性代谢中,CYP2D6,CYP3A,和CYP2C9都有所参与。其中,CYP2D6*1,CYP2D6*10对多奈哌齐手性对映体的代谢行为不同。在纳入的85例规律服用3个月以上DNP的中国汉族AD患者中,参与DNP经肝代谢的主导酶基因CYP2D6基因多态性影响了患者血浆中优势对映体S-DNP的Css/dose,同时CYP2D6基因多态性和对映体S-DNP的Css/dose均影响DNP对AD患者的临床疗效:CYP2D6*10/*10基因型病人疗效最好且血浆中S-DNP的Css/dose最高;CYP2D6*1/*10基因型病人疗效最差且血浆中S-DNP的Css/dose最低。因此,CYP2D6基因型及S-DNP的Css/dose可作为临床上DNP治疗AD的药物疗效的药动学候选标志物;同时,在病人样本中验证DNP体内转运相关转运体:ABCA1、ABCB1基因多态性与DNP临床疗效的关系:ABCA1(rs2230806)基因影响DNP对AD的临床疗效:DNP对GG基因型患者疗效最好。ABCB1的三个变异位点:1236C>T(rs1128503),2677G>T/A(rs2032582),和3435>T(rs1045642)与DNP治疗中国汉族AD患者疗效并无显著关联。表明ABCB1基因多态性对DNP治疗中国汉族AD患者疗效无显著影响。同时,ABCA1(rs2230808)变异位点DNP治疗中国汉族AD患者疗效无显著影响。以上说明,ABCA1(rs2230806)基因可作为临床上DNP治疗AD的疗效药动学候选标志物。其次,探索DNP药效学生物标志物。我们在目前AD和DNP研究的基础上,在纳入的85例患者中,采取基因测序手段和关联性分析,选取多奈哌齐治疗阿尔茨海默病的药效学相关的基因:载脂蛋白E基因(APOE)、胆固醇24羟化酶(CYP46)、胆固醇酯转移蛋白(CETP)、丁基胆碱酯酶(BCHE)、SIGMA-1受体(σ受体)的变异位点进行基因测序,并对DNP治疗疗效进行临床评价,统计学分析探讨关联性:相比于携带APOE E3基因者,未携带APOE E3的AD患者对DNP有更好的临床疗效。APOE E3等位基因可作为临床上DNP治疗AD的药物疗效的药效学候选标志物。而未观察到中国汉族人群的CYP46、SIGMA-1receptor、BCHE-K、CETP基因多态性影响DNP对AD的临床疗效。再次,对DNP疗效代谢物生物标志物进行了初步探索。我们选取与AD发病机制:氧化应激学说相关的小分子内源性代谢物胆红素为研究目标,以液质联用手段进行定量分析,探索其在对照组、服药组(有效组、无效组)、未服药组的人体内含量差异,验证其是否可作为DNP药效生物标志物。结果显示AD疾病状态并不影响人血浆中天然抗氧化剂胆红素含量;DNP的摄入可能影响了人体内胆红素的含量,提示胆红素可能与DNP作用机制相关;而未发现人血浆胆红素的含量与DNP对AD治疗效果有关联。人血浆胆红素是否为DNP疗效的代谢物标志物还需要进一步研究。最后,对DNP临床个体化用药进行了初步研究。本研究在收集样本的过程中,基于本课题已有研究结果,在上海交通大学附属第六人民医院建立神经内科-临床药学咨询AD专题联合门诊,对AD病人进行相关基因测序、血药浓度测定等个体化用药指导初步探索:相比于其他基因型的患者:未携带APOE E3,携带CYP2D6*10/*10的病人对DNP有最好的临床响应。临床上建议此类AD患者选择多奈哌齐治疗方案。综上,DNP代谢主导酶编码基因CYP2D6基因型、S-DNP的Css/dose、转运体ABCA1(rs2230806)位点可作为临床上DNP治疗AD的药物疗效的药动学候选标志物;APOE E3等位基因可作为临床上DNP治疗AD的药物疗效的药效学候选标志物。而未观察到ABCB1(1236C>T(rs1128503),2677G>T/A(rs2032582),和3435>T(rs1045642))、ABCA1(rs2230808)、CYP46、SIGMA-1receptor、BCHE-K、CETP基因多态性影响DNP对AD的临床疗效。未观察到人血浆胆红素的含量与DNP对AD的治疗效果有关联,其是否为DNP对AD疗效的生物标志物还需下一步研究。