遗传药理学1 PPT课件

❖ CYP450、N-乙酰基转移酶、磺基转移酶 UDP-葡萄醛酸基转移酶、p-gp、 有机阴离 子和阳离子的转运、 ❖5-羟色胺受体、-受体、DA受体 ❖ 脂氧化酶、磷酸二酯酶、GTP-结合蛋白 ❖ 其它可能有关的蛋白质和相关基因
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遗传药理学的研究方法
1. 临床观察 全身麻醉药引起体温升高
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药物生物转化的差异
乙酰化作用：50%的美国人肝脏N-乙 酰转移酶活性低(慢乙酰化者)，乙酰化反应 需要的时间长，因而这些药物更易引起不 良反应(如异烟肼引起周围神经炎，肼屈嗪 和普鲁卡因胺引起红斑样狼疮)
在其他人群中，乙酰化反应是快的， 需要用较大的剂量或较多的给药次数，以 获得所期望的治疗效应；同时乙酰化产物 在体内积聚，更易发生肝脏毒性
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水解作用
血浆假性胆碱酯酶缺乏的人(约1:1500) 对琥珀胆碱灭活能力减弱
当应用常规剂量时，可以引起呼吸肌 长时间麻痹、持久的呼吸暂停，需要进行 机械通气，直到该药物能被其他代谢途径 消除为止
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氧化作用
❖ 5%~10%的白种人对异喹胍转化能力弱， 服用异喹胍治疗高血压时会增加中毒危险 (如直立性低血压)
操控基因
当操控基因“开动”时，由它控制的 结构基因就开始转录、翻译和合成蛋白质； 当“关闭”时，结构基因就停止转录
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受体的遗传多态性
❖ 结构基因外显子的突变引起受体蛋白质 多态性
❖ 调节基因突变引起受体蛋白质表达量的 异常
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药物靶蛋白分子的基因多态性
2－adrenergic receptor基因存在多态性

③X性联隐性性状：G6PD缺陷，吡多醇反应性贫 血、血管加压素耐受症。
④线粒体性状：氨基糖苷类诱发耳聋。
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2．多基因变异
多基因性状是由两个或两个以上的非等位基因，以 其相似或相互补的累积效应决定的一种性状。
多基因性状通常为一些可定量的特征身高，智商， 肾上腺素引起的心率加快，安替比林消除半衰期等。
①研究人体的遗传变异对药物反应的影响；
②研究基因控制药物代谢和药物反应的分子学 原理；
③研究用简单的方法预测药物有无异常反应以 及预防方法（防止过敏、特异质反应）；
④研究药物对基因的影响和遗传性疾病的治疗。
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二、遗传是药物体内代谢和产生 效应的决定因素
遗传是药物在人体内的处置（disposition）过程和 产生效应的决定因素，是药物代谢与反应个体差异的重 要原因。药物代谢或反应的遗传差异常常可由单基因变 异或多基因变异引起。
环境因素对多基因性状可产生影响。只要不是单基 因变异，就包含遗传和环境两种因素。此时，遗传因素被 称为遗传率。例如，甲苯磺丁脲和苯妥英钠，保泰松等药 物的血浆半衰期，清除率，稳态血药浓度的遗传率一般为 50%而安替比林可高达98%。
但是，遗传药理学的遗传率并不具生物学普遍性，
只限于被研究的群体。例如，在同一种族和相似饮食习慣
的人群中的非吸烟者之间的安替比林代谢变异，则受到包 括营养，生活方式，疾病在内的许多因互的影响。
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3．产生药物代谢酶变异的原因
个体之间药物代谢酶的差异主要由遗传因素和环境因 素引起。一般来说，遗传因素引起药物代谢酶结构变异导 致代谢功能改变，环境因素则不改变酶的结构，只调节代 谢酶的活性。遗传因素及环境因素都能引起体内药物代谢 酶量的改变。

• 遗传变异对药物反应的影响 • 基因调节大分子（包括药物代谢酶）对药代动力学和
药效动力学的影响 • 对药物有无遗传性异常反应的预测 • 药物对基因的影响，包括致癌致畸作用的遗传学基础 • 遗传病的药物和基因治疗
遗传药理学的应用
• 遗传药理学最终的目的就是要根据病人药物作用相关蛋白 的基因型来选择合适的药物及合适的剂量，从而最大程度 的提高药物的治疗效应，减少药物的毒副作用。
• 在应用某种药物时，如果代谢这种药物的酶基因或转运这 种药物的转运体基因发生变异时，不同个体可能产生显著 不同的血浆药物浓度，引起浓度依赖性效应差异。
• 如果药物相关代谢酶或转运体基因不具有多态性特征，但 药物作用位点基因发生变异，则不同作用位点基因型个体 即使面对同一药物血浆浓度也会发生作用位点基YP3A的基因多态性与疾病的易感性有关
✓ CYP3A催化代谢睾酮生成羟化睾酮，雄激素与前列腺癌 发病机制有关，CYP3A的基因型可能有助于前列腺癌的 诊断及疾病发展的预测。
✓ CYP3A的活性降低与P53蛋白的突变或过度表达相关，与 多种癌症如肝癌、乳腺癌、膀胱癌、白血病等有关。
CYP2C9
✓ 可以作为CYP3A代谢活性测试的药物有硝苯地平、咪达 唑仑、芬太尼等，其中咪达唑仑是最理想的测试CYP3A 活性的药物。
CYP3A
• CYP3A的临床意义：
✓ 代谢临床上约60%的药物，包括：免疫抑制剂、降脂药、 钙通道阻滞剂、大环内酯类抗生素、抗肿瘤药、抗抑郁药 等。
✓ CYP3A的诱导或抑制可明显影响其与底物的相互作用。 抗癫痫药和利福平可诱导CYP3A，红霉素及酮康唑是抑 制剂。
遗传药理学的概念
遗传 环境 食物 机体状态
药物代谢动力学 药物效应动力学

CYP2D6*10B
人类基因组片断 CYP2D6基因
CYP2D6基因片断 *10B突变酶切位点
二. 药物代谢酶的遗传多态性
许多药物代谢酶具有遗传性变异(表)， 其中大多数表现为遗传药理学多态性。
表 遗传性药物代谢酶变异
丁酰胆碱酯酶（BChE）
乙醛脱氢酶（ALDH）
血清脱羧酶和芳香酯酶
二氢吡啶脱氢酶
DNA序列改变(SNP)致编码氨基酸和蛋白结构和功能改变
GCA A者的基因 丙氨酸
1
… 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
2
3
4
5
B者的基因 G C G 编码改变但不 丙氨酸 改变氨基酸序列 1
… 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
表型分型的优缺点：
结果直接反应受试者代谢能力大小
探针有限、伦理限制、药酶诱导或抑制
120名中国人右美沙芬代谢比值(log MR)频数分布图
遗传药理学的方法学-基因分型
直接分析基因变异，可以快速、准确地诊断 出有药物代谢或受体活性异常的个体。
常用的方法有聚合酶链反应(PCR)和限制性 片断长度多态性分析(RFLP) 及基因测序。
1. 药物氧化代谢多态性
药物代谢与细胞色素P450酶
细胞色素P450(cytochrome P450，CYP)是 体内与药物代谢相关的重要酶系
CYP 3A4
individual: 1、2、3 …
family: 114 subfamily: A、B、C …
异喹胍羟化代谢多态性--CYP2D6
2
3

药物治疗学：研究药物对疾病的治 疗效果和副作用
药物代谢动力学：研究药物在体内 的吸收、分布、代谢和排泄过程
药物基因组学：研究基因与药物反 应之间的关系
基本原则
01
安全有效：药物使用应保证患者的安全，避免不良反应
02
经济合理：药物使用应考虑患者的经济承受能力，避免过度治疗
03
针对性强：药物使用应针对患者的具体病情，避免盲目用药
04
患者参与：药物使用应尊重患者的意愿，鼓励患者参与治疗决策
药物选择
根据患者的病情和身体状况 选择合适的药物
考虑药物的副作用和相互作 用，避免不良反应
遵循药物的适应症和禁忌症， 确保用药安全
结合患者的经济状况和医保 政策，选择性价比高的药物
剂量调整
根据患者的年龄、体重、性别、 疾病状况等因素调整药物剂量
遵循药物说明书的推荐剂量， 并根据患者实际情况进行调整
定期监测患者的药物浓度，根 据药物浓度调整剂量
避免药物过量或过少，确保药 物疗效和安全性
遗传药理学在合理用药中的应用
01
遗传药理学可 以预测药物反
应和疗效
02
遗传药理学可 以帮助医生制 定个性化的用
药方案
03
遗传药理学可 以减少药 临床合理用药 03. 遗传药理学与临床合理用药的关系
基本概念
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4
遗传药理学：研究 药物与遗传因素相
互作用的学科
遗传因素：包括基 因、表观遗传、蛋
白质等
临床合理用药：根据 患者的遗传因素制定
个性化的用药方案
药物作用：药物对 遗传因素的影响和
作用机制
研究方法
04
遗传药理学可 以提高药物治 疗的有效性和

位于X染色体长臂变异
☆ 意义： 药物性溶血
☆表12-5
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第3节 药物-受体反应异常
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一、纤维性囊肿病
特点： 慢性呼吸道阻塞，绿脓杆菌性肺炎，外分泌性胰 生 殖 道 外 分 泌 上 皮 细 胞 水电解质转运异常)
1．常染色体显性性状: 醛脱氢酶代谢等 2．常染色体隐性性状：乙酰化多态性等 3 ．X性联隐性性状： G-6PD缺陷等 4．线粒体性状：氨基糖苷性聋
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二、多基因变异
两个以上的非等位基因变异
特征：定量(身高、智商、肾上腺素引起的 心率加快、安替比林的t1/2等)，易测量
环境因素对多基因有影响 遗传率：比较单卵双生子和双卵双生子的数 值。如香豆素遗传率一般为50%，安替比林 则达98%
生物t1/2 ↑，或无需Vit K凝血因子生成 ③受体亲和力↓ 图12-1
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五、加压素耐受症
1.特点:遗传性尿崩症,大量加压素无效
男孩：多尿、发热、脱水、厌食、呕吐、生长 发育停滞，精神发育不全或死亡
女孩：多尿
2.肾小管V2受体 (水重吸收)异常
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六、氨基糖苷类抗生素致聋
首过效应差别大→ 药浓度和效应差异 美托洛尔、丁呋洛 尔和噻吗心安等与 CYP2D6无关
美托洛尔:3~4次
／日。 PM者Qd
普萘洛尔作用
白种人
血 浓度
高
降压 心率↓
1
2
中国人 低 4.5~10
黑人
1
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三、可待因和吗啡
氮位去甲基代谢 (代谢物包括吗啡、去甲吗啡、 6-葡萄糖醛 酸吗啡) CYP2D6有关， PM不能发生去甲基— 不能生产吗啡，无明显镇咳作用。

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展望与未来研究方向
未来研究方向
深入研究药物代谢酶基因多态 性与药物疗效及安全性的关系， 提高个体化用药水平。
探索新型药物代谢酶检测技术 和方法，提高检测的灵敏度和 特异性。
开展药物代谢酶基因多态性与 疾病易感性及预后的研究，为 疾病的预防和治疗提供新的思 路和手段。
潜在的应用前景
在新药研发中，预测新药在不同个体内的效果和安全性，提高新药研发的成功率和 有效性。
不连续。
染色体上DNA片段的重 新排列或位置交换。
基因片段的重复或增加。
药物代谢酶基因变异对药效的影响
酶活性降低
基因变异导致酶蛋白结构改变， 酶活性降低，药物代谢速度减慢， 血药浓度升高，可能引发药物过
量的不良反应。
酶活性增强
基因变异导致酶活性增强，药物 代谢速度加快，血药浓度降低，
可能影响药物疗效。
目前药物代谢酶基因检测技术成本较高， 限制了其在临床的广泛应用。
由于药物代谢酶相关基因多态性复杂，检 测结果解读难度较大，需要专业人员进行 分析和解释。
数据积累不足
伦理和隐私考虑
目前关于药物代谢酶基因与药物疗效和不 良反应的关联研究数据还不够充足，影响 了检测结果的可靠性。
药物代谢酶基因检测涉及个体隐私和伦理 问题，需要在应用过程中严格遵守相关法 规和伦理准则。
基因芯片技术
高通量检测多个药物代谢酶基 因的多个突变位点。
表型关联分析
通过比较具有特定表型的人群 与正常人群的药物代谢酶基因 序列差异，寻找与表型相关的
突变位点。
药物代谢酶基因检测的临床意义
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指导个体化用药
根据个体药物代谢酶基因型， 预测患者对药物的代谢能力和 反应，制定个体化用药方案。

遗传药理学的里程碑工作
1956 ， Carson 等发现对伯氨喹敏感 者G6PD缺乏
1957，Kalow证实对琥珀胆碱反应异 常是胆碱酯酶的亲和力异常所致 1960，Evans等发现了异烟肼代谢率 的遗传差异
2000，人类基因组项目完成
人类基因组计划 促进了遗传药理学的发展
1990年 10月美国正式启动人类基因组计 划(Human Genome Project，HGP) 大多数药物代谢酶系统的特征是基因和 基因产物的多重性 CYP450 超家族由 13 个家族和许多亚家 族组成 人类基因组计划将最终提供所有 P450系 列、解释基因的复杂性
第三节 药物氧化代谢酶的遗传变异与 临床药物代谢动力学
一、CYP2D6遗传变异与临床药物代谢动力学 CYP2D6是第一个被发现具有遗传多态性的P450酶。 仅占肝脏中CYP总量的1％－2％
CYP2D6的功能 参与了多种抗心律失常药、β受 体阻断药、抗高血压药和三环抗抑 郁药等的代谢。催化代谢的药物达 80余种
三、遗传药理学的目的和任务
目的：认识和阐明药物反应个体和群体间差 异的产生机制，从而提高药物治疗效果、改 善人们生活质量。 任务：阐明遗传在机体对药物和外源性物质 反应（治疗效应和不良反应）个体变异中的 作用。 手段：采用基因组顺序和顺序变异的信息

四、遗传药理学的主要研究内容
主要研究内容：

基因型(genotype) 与药物作用有关的基因结构为基因型。描述 明显的遗传特征。即个体所拥有的一对等位 位点的类型。基因型不同，其表型并不一定 不同。
根据机体对药物的代谢能力的强弱 可将个体分为不同的类型：
1. 弱代谢者（poor metabolizers，PM） 2. 中代谢者（Intermediate metabolizers， IM） 3. 强代谢者（Extensive metabolizers，EM） 4. 超强代谢者（Ultrarapid metabolizers， UM）

➢ 药物代谢酶的基因变异引起表达的酶蛋白功 能发生改变，导致表型多态性在代谢其作用 底物药物时引起药物体内清除率改变而产生 不同的药物浓度。
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细胞色素P450(CYP450)酶
血红素蛋 白（P450）
CYP450
黄素蛋白
（NADPH细胞色素C 还原酶）
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磷脂（磷 脂酰胆碱）
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。 葡萄糖-6-磷酸脱氢酶(Glucose 6-phosphatedehydrogenase，G6PD)缺陷是人类的一种最常见的遗传性酶异常。
➢ CYP2C9*3是中国人中已知的主要突变等位 某些非遗传因素也可以增强或减弱乙酰化反应，例如饮酒、大量摄取葡萄糖等。
2021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。
➢ 在此基础上，Daly等提议将编码CYP2D6的所有等位基因 （包括野生型和突变型）表示为CYP2D6之后以“*”隔开后 再加上一罗马字母和阿拉伯数字的复合体，如CYP2D6*6A 。
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细胞色素P4501A2 ( CYP1A2）
➢ CYPlA2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。
➢ 储有遗传信息的DNA片段称为基因。一个基因在同 源染色体的相同座位上的一种形式称为等位基因 (allele)。
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➢ 基因型(genotype)在基因水平上描述遗传特征， 例如血红蛋白S等位基因引起的镰状细胞贫血。

基因检测的应用
1 个体化药物选择
通过基因检测，可以根据个体的基因信息选择适合的药物，提高药物治疗的效果。
2 剂量个体化
基因检测可用于个体化药物剂量的确定，确保患者获得最佳治疗效果。
3 药物不良反应风险评估
通过检测患者的基因变异，可以预测潜在的药物不良反应风险，提前采取预防措施。
个体化药物治疗的理念
常见的遗传药理学变异
常见的遗传药理学变异包括单核苷酸多态性和基因拷贝数变异等。这些变异 对药物代谢和药物反应产生重要影响。
名义基因型和表型
遗传药理学研究中常常涉及名义基因型（如EM、PM等）和表型（如代谢快 慢）的关联分析，以了解基因型与表型的关系。
基因-环境相互作用
药物反应不仅受基因影响，还受环境因素干预。了解基因-环境相互作用可更好理解个体对药物的反应。
个体化治疗
遗传药理学帮助我们理解 为什么个体对药物的反应 不同，为实现个体化治疗 提供依据。
药物安全性
通过了解遗传变异的影响， 可以提前识别潜在的药物 不良反应风险，提高药物 治疗的安全性。
药物研发
遗传药理学为药物研发提 供了指导，帮助优化药物 剂量、减少药物不良反应， 提高药物疗效。
基因与药物代谢
遗传药理学与个体化药物治疗
遗传药理学为个体化药物治疗提供了依据，帮助医生根据患者的基因信息定制适合的药物治疗方案。
遗传药理学与药物安全性
通过了解遗传变异对药物代谢和药物反应的影响，可以提前评估潜在的药物 不良反应风险，提高药物治疗的安全性。
基因检测的现状
基因检测技术的不断发展，使得遗传药理学在临床实践中得到了广泛应用。目前，基因检测已逐渐成为 临床决策的重要依据之一。
《遗传药理学例》PPT课 件