字词 | 药物遗传学 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
类别 | 中英文字词句释义及详细解析 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
释义 | 药物遗传学pharmacogenetics又称药理遗传学。药理学和遗传学相结合的一门边缘学科。1959年由福格尔(F.Vogel)正式取名。20世纪60年代才发展成为生化遗传学的一个分支。主要研究遗传因素控制药物代谢和对药物反应的机理。研究内容包括:人类和实验动物的遗传变异对药物反应的影响;基因决定个体对药物的吸收、代谢和排出等在体内过程的分子基础;对药物反应异常个体的预测等。对临床医疗实践有重要指导意义。 药物遗传学pharmacogenetics系研究药物与遗传间关系的一门科学。过去只研究几种先天性代谢疾病与某些药物反应特别敏感的罕见的等位基因。近些年证实个体间对药物的耐受差异及药物在体内的分布、代谢等均受基因和环境之间复杂因素的相互作用。故药物遗传学重点研究控制药物代谢率的那些基因和许多环境因子这两者之间复杂的、变化的相互作用,从而完全禁止或减少投予这些病人所敏感的药物,以预防由于药物而引起的多种药物性遗传性疾病的发生。 药物遗传学又称“药理遗传学”。遗传学的分支学科。研究遗传因素对药物代谢和药物反应的影响。对正确用药,掌握用药个体化原则以及防止遗传因素引起的药物反应等有指导作用。 药物遗传学即药理遗传学。 药物遗传学 药物遗传学药物遗传学又称药理遗传学,是药物学和遗传学相结合而发展起来的边缘学科。人体对药物的反应和代谢药物的能力有很大的个体差异,药物遗传学就是研究遗传因素对这类个体差异的影响的学科。 图1 双香豆素与安替比林在一卵双生子(左图)与二卵双生子(右图)的血浆半衰期比较 用双生子为对象研究保太松、苯妥英钠、氟烷、去甲替林、异烟肼、乙醇、安眠妥等药物的体内代谢特点,都得到与上述类似的结果。在同一个体,相隔1~6个月重复测定安替比林和双香豆素的半衰期,相差仅为1.5~8.5%;而在不同个体之间相差高达4~10倍。这说明同一个体因遗传因素已经固定,所以不同时间测定药物代谢比较恒定; 在不同个体因遗传因素不同,所以药物代谢相差较大。 药物吸收过程受机体内吸收环境影响,但也受遗传因素影响。一个典型的例子是幼年型恶性贫血,由于胃粘膜缺乏内因子(一种粘蛋白),于是影响了消化道对造血因子维生素B12的吸收。这类病人注射维生素B12有效,因不需经胃肠道吸收。 药物分布也受遗传因素影响。例如21三体型患者的血浆蛋白与药物结合力降低,导致水杨酸血浓度升高。在遗传性甲状腺素结合球蛋白缺乏病(X连锁遗传病),进入组织的游离甲状腺素也明显增加,其血浆半衰期增加50%。 单基因遗传与药物代谢动力学的关系 单基因遗传在人群中的分布特点一般呈2~3“峰”的不连续曲线。如图2所示:有人调查了缺少过氧化氢酶的13个家族的175人。图中横坐标为红细胞中过氧化氢酶活性,纵坐标为人数,变异的分布呈A、B、C三个峰(A峰为酶活性0者,B峰为酶活性降低者,C峰为正常者)。另调查了273个正常人,其过氧化氢酶活性呈连续的常态分布曲线,与有遗传缺陷的家族分布的C峰相合,说明这部分人的酶活性在正常范围内(表1)。 过氧化氢酶活性 A.隐性纯合无过氧化氢酶血症患者 B.不完全显性杂合体 C.显性纯合正常人。三组数据表明: 隐性纯合体、不完全显性杂合体、显性纯合体之间,界限分明; 正常过氧化氢酶活性为不完全显性; 杂合体和显性纯合体均显示个体之间酶活性大小不同 表1 常见的单基因变异所致药物代谢动力学
(续表)
(1) 慢乙酰化: 多种药物在体内经N-乙酰基转移酶的催化进行乙酰化,失去活性,经肾排泄。例如异烟肼在人群中乙酰化速度各有不同,但通常分为快慢两型。乙酰化快者半衰期短,约45~110分钟,慢者半衰期长,约2~4.5小时。慢乙酰化者肝中含N-乙酰基转移酶较少。研究结果证明,此酶的生成受控于一种常染色体基因。乙酰化快者是显性纯合体,慢者是隐性纯合体;有人测出中间型为杂合体,说明快乙酰化基因作用是不完全显性。不同人种慢乙酰化的发生率也不相同: 加拿大的爱斯基摩人最少(5%),埃及人最多(83%),白种人和不同地区的黑人为49~68%。有人调查东亚人的慢乙酰化型发生率从北向南有增多的趋势,朝鲜与日本分别为10.8%与11.5%,我国台湾为22%,菲律宾25%,泰国31.2%。依靠N-乙酰基转移酶进行乙酰化的药物除异烟肼外还有磺胺二甲嘧啶,苯乙肼普鲁卡因胺,硝基安定,甲基硫氧嘧啶,氨苯砜,肼苯哒嗪等。 临床观察乙酰化快、慢的结核病人对异烟肼疗效随用药方法不同而异。如果每天服异烟肼治疗,两型病人疗效无明显差异,但对每周服药两次和一次的患者则快型疗效比慢型差些,如果每周服异烟肼两次同时加用对氨水杨酸钠或链霉素时,则可提高疗效。每周给药一次即使异烟肼与利福平或链霉素同用,快型疗效也低于慢型,慢型患者的异烟肼血浓度持续较久,发生周围神经炎者占23%,比快型(3%)多。有人认为异烟肼引起肝损害与药物乙酰化快慢有关。据报告异烟肼肝炎患者中86%为乙酰化快者,高于群体分布的45%。实验研究显示异烟肼乙酰化后在肝中水解为异烟酸和乙酰肼,乙酰肼在肝微粒体内被细胞色素P450经过N-羟化反应变为强的酰化剂, 可引起肝坏死。 ![]() (2) 无过氧化氢酶: 由日本高原(1946)发现。高原观察到,正常人用双氧水消毒创面时,产生大量气泡,创面呈红色,而一例口腔坏疽症患者用同样方法处理创面,却呈黑色,无气泡,故称为“黑血病”。高原认为这是由于患者红细胞中无过氧化氢酶,不能分解过氧化氢,因而不产生气泡,而过氧化氢将血红蛋白氧化成高铁血红蛋白,故显黑色。检查患者兄弟6人中,有3人有同样表现,随后调查了13个家庭的175人,结果如图2所示。A、B、C三个峰代表3个表现型,C为正常人,基因型为RR;A为无过氧化氢酶者,基因型为rr; B为中间型杂合体,基因型为Rr。无过氧化氢酶者在日本已发现有33个家族,朝鲜1个家族,瑞士2个家族。但低活性者在我国华北0.65%,华中0.55%,华南0.23%,台湾0.29%。日本人占0.26%,朝鲜人占0.8~1.2%,瑞士人占0.7%。患者在未用双氧水时情况正常,但有半数人易患齿槽溃疡、口腔感染、齿龈萎缩和牙齿脱落。 (3) 非典型伪胆碱酯酶缺陷:又称琥珀酰胆碱敏感症。琥珀酰胆碱为外科麻醉用的肌肉松弛剂。静脉注射后迅速被血浆中的伪胆碱酯酶水解,作用只维持2~3分钟。作用期间因呼吸肌也被麻痹而致呼吸暂停。琥珀酰胆碱敏感症患者因伪胆碱酯酶(又称血清胆碱酯酶)活性降低(非含量减少),不能及时水解此药,呼吸停止可持续1小时以上,如不及时进行人工呼吸抢救,可致死亡。本病为常染色体隐性遗传,其位点有五个等位基因:Eu1(普通型,u=usual),E1(非典型,a=atypical),Ef1(氟化物耐受型,f=fluoride resistant),Es1(静止型,s=silent),和E ![]() 表2 各型伪胆碱酯酶变异比较
纯: 表示纯合体;杂: 表示杂合体 最近用14C标记丙氟磷(DFP)作为胆碱酯酶抑制药,观测了5种变型的人体伪胆碱酯酶,认为变型的酶的活性中心结构异常以致活性降低。由表2可见C5型酶的活力大于正常,但DN和FN正常。这种变异是常染色体显性遗传。 (4) 非那西汀脱乙基障碍:在正常人肝脏中,99%的非那西汀通过脱乙基变成对乙酰氨基酚(即扑热息痛),继以与葡萄糖醛酸结合而失活,经肾排泄。极少部分则脱乙酰基变为对氨基苯乙醚。后者羟化后能使血红蛋白变为高铁血红蛋白而表现出不良反应。在缺乏脱乙基酶的患者,前一代谢途径受阻,改为后一代谢途径,并进行羟基化以致产生大量有毒代谢物,产生高铁血红蛋白并导致溶血性贫血。给患者服苯巴比妥后再给非那西汀,则患者溶血和高铁血红蛋白不良反应加重。这可能因苯巴比妥诱生肝微粒体的羟化酶,从而产生更多的有毒代谢物所致。家族调查显示本缺陷的遗传方式是常染色体隐性遗传。 (5) 胍喹啶羟化障碍: 胍喹啶为降血压药。不同个体降压有效剂量相差40倍,原因是该药在体内主要在4位羟化失活,人群中约5%的人羟化代谢障碍,称为“不能代谢者”,对该药敏感,大部分人则是代谢正常者对药物不敏感。系谱分析说明这种障碍属常染色体隐性遗传。近年来还发现胍喹啶羟化障碍者,同时也是金雀花碱和去甲替林不能代谢者。同一剂量在不同个体血浓度可相差30~40倍。现有资料提示系同一对或毗邻的另一对等位基因发生异常,导致肝微粒体的细胞色素P450缺失或功能异常,同时影响这几种药的代谢。 多基因遗传与药物代谢动力学的关系 多基因遗传也影响药物代谢动力学。多基因遗传表现为正态曲线样分布。多基因遗传虽有家族性,但因环境因素影响较大,同胞中发病率不象单基因遗传那样高(大约只有1~10%),即过去所谓的“遗传素质”。为了区别遗传因素与环境因素的影响比值,可用“遗传力”表示遗传因素产生影响程度。根据一卵双生子的遗传相同,而二卵双生子的遗传差异较大的原理,可从下列公式求得: 遗传力越大说明遗传因素影响越大。用此法测知多种受多基因遗传影响的药物半衰期的遗传力如下: 保太松与乙醇0.99,安替比林0.98,双香豆素0.97。 不同人种和个体对乙醇代谢速度有差别。白种人代谢速度为每小时0.145g/kg(体重),爱斯基摩人与加拿大印第安人较慢,分别为每小时0.110g和0.101g/kg(体重)。这一差别与不同人种和个体对酒的敏感性不同相符合。乙醇代谢速度决定于肝中乙醇脱氢酶活性,该酶受三个不同位点的基因控制,即ADH1、ADH2、ADH3。每一位点上可发生基因突变,因而产生不同的多肽链(酶)。可能在ADH2位点产生非典型酶,导致对乙醇代谢的变异。有人测定20%的瑞士人和4%的英国人体内代谢乙醇的速度比正常人高40~50%。但乙醇也是饮料成分,有人测定每天饮酒者体内消除乙醇比不饮酒者快,说明环境因素也颇重要。 遗传因素对药物代谢的影响必然表现在药物作用强度和不良反应的差异上。例如许多化学致癌物与药物致畸胎作用的个体差异与个体遗传因素有关。因为这些物质的不良作用常需在体内转化代谢产物后产生。不同个体的药物代谢速度不同,影响不良作用的发生。例如苯妥英钠在某些妇女可致畸胎,与其在体内代谢为环氧化物有关,而使这一代谢物产生和失活的速度则决定个体发病率。 遗传因素对药理效应的影响 遗传因素在不影响药物血浓度的条件下,也可作用于机体对药物起反应的某个部位,改变药物的通常效应,常见于以下情况: ❶受体部位异常,如华法令耐受性; ❷细胞代谢障碍,如G6PD缺乏症; ❸解剖学异常,如遗传性主动脉下阻塞对洋地黄类反应异常(表3)。 (1) 葡糖-6-磷酸脱氢酶缺乏症:在红细胞的磷酸戊糖通路代谢中,C6PD可脱下葡糖6-磷酸的氢,经辅酶Ⅱ传递给谷胱甘肽,使成还原型谷胱甘肽(GSH)。GSH有保护血红蛋白免受氧化的作用。G6PD缺乏时,GSH缺少,服用伯氨喹等或其代谢产物有氧化作用的药物时,加剧了GSH减少,致使血红蛋白β链的第93个氨基酸被氧化,引起血红蛋白4个链的构型变化,暴露出内部SH基而被氧化,造成血红蛋白变性,形成Heinz小体。有Heinz小体的红细胞通过脾窦时被破坏而溶血。 现在已知G6PD变异型至少有163种,大多数变异可能因为结构基因突变,以致在合成肽链时一种氨基酸被另一种氨基酸所取代。家系调查表明,G6PD缺乏引起的溶血性贫血属于X连锁不完全显性遗传,其基因在X染色体上的位置已确定(Xq28)。杂合体的G6PD活性变化较大,可低到患者水平也可高达正常水平。各地区和不同人种的G6PD缺乏发生率和严重程度相差很大。我国广东、广西等省G6PD缺乏者较多,广东东部地区G6PD缺乏者基因频率为0.0561。 (2) 不稳定血红蛋白: 血红蛋白H(HbH)、血红蛋白Zurich(Hbzurich)和血红蛋白M(HbM)等因有氨基酸被取代或结构变异,性质不稳定,遇氧化性药物易被氧化而出现溶血或形成高铁血红蛋白,故又称药物敏感性血红蛋白。例如HbM对还原酶有抗性,患者对氧化性药物(见表3)敏感,易致缺氧紫绀。 (3) 苯硫脲味盲:苯硫脲(PTC)含N—C=S基团,味苦涩。有人能尝出1:750,000浓度的苦味(基因型为TT显性纯合型);有人不能尝出苦味或只能尝出比1:24,000更浓的苦味,叫味盲(基因型为tt隐性纯合型);有人介于上两种人之间,能尝出1:50,000~1:400,000浓度的苦味(基因型为Tt杂合型),属于不完全显性遗传。PTC味盲发生率在白种人为31.5%,中国和日本人10~12%。我国新疆七个民族调查4,259人结果:味盲在汉族占9%,锡伯族20%,维吾尔族与塔塔尔族均28%,乌兹别克族30%,哈萨克族34%,柯尔克孜族42%。有资料表明味盲者易患结节性甲状腺肿。据上述调查推测,PTC味盲可能是新疆地方甲状腺肿原因之一,因为新疆不少地区有含苯硫脲的苦豆子,PTC味盲的奶牛或奶羊食入后,PTC进入乳汁中,人吃牛羊奶后因PTC抑制甲状腺功能而发病。甲基和丙基硫氧嘧啶都含有N-C=S基团,患者对其尝味能力与PTC相同。 (4) 恶性高热: 恶性高热偶见于全身吸入性麻醉药氟烷或乙醚及肌肉松弛剂琥珀酰胆碱之后,发病时突然高热(可达42℃),肌肉强直,心动过速,心律失常,换气过度,酸中毒,电解质紊乱,尿中出现肌蛋白,骨胳肌中肌酸磷酸激酶(CPK)在血清中升高。发病机理未明。有人认为由于心肌和骨胳肌的肌浆网膜与钙结合能力降低,导致大量钙释放入肌浆内,产生肌强直和代谢亢进,发作后多数病人死于心脏停搏。患者血清中CPK值常增高,可作粗略预测,但不甚可靠。准确诊断需作肌肉活检。实验提示这种缺陷不仅是常染色体显性遗传,还可能是两个基因或一个位点上的三个等位基因的产物。国外报道每六千到七万人中有一例本病患者。动物中也有类似遗传性缺陷者。(5) 华法令抗性: 文献记载有两个家族有华法令抗性。患者一次大剂量口服或静脉注射华法令后,血浆中的药物浓度与正常人无异,与蛋白质结合和分布容积及血浆半衰期均正常。但要达到抗血凝效果必须20倍于普通剂量。患者维生素K的吸收、分布、代谢和依赖维生素K的凝血因子均正常。故可排除药物代谢动力学方面的异常。现知维生素K是合成凝血酶原所必需,在合成过程中维生素K转变为环氧化物而失活。正常人肝中维生素K环氧化物还原酶能使之还原为维生素K而重新起作用。华法令等口服抗凝药可能是通过抑制此酶而起作用。在抗华法令的个体由于肝中维生素K环氧化物还原酶的受体部位变异,与抗凝剂的亲和力降低而产生抗性。家系分析表明,这种抗性属于常染色体显性遗传。用抗华法令的野鼠作实验显示: 变异型受体蛋白对维生素K及其拮抗剂华法令的亲和力都降低,但对抗凝剂的亲和力小于对维生素K的亲和力,这可解释其对抗凝剂的抗性作用。现认为这是遗传引起受体变异,从而导致病理效应改变的一个典型例子。 表3 遗传因素对药理效应的影响
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