CYP2C9基因多态性及药物相互作用对甲氧苄啶代谢的影响

《Biochemical Pharmacology》：Effects of CYP2C9 genetic polymorphism and drug-drug interactions on trimethoprim metabolism

研究CYP2C9基因多态性及精神类药物相互作用对甲氧苄啶代谢的影响，通过体外酶活性和体内药代动力学实验，发现CYP2C9.42催化活性最低（28.19%），氟西汀抑制效果最强（RLM IC50 7.12μM，HLM 50.61μM），联合用药使甲氧苄啶AUC增加1.97-2.23倍，机制为竞争性抑制（RLM）与非竞争性抑制（HLM）组合。

　　

夏海仑|吴俊|胡英英|王佩琪|曹璐|李瑞斌|傅浩鑫|徐仁爱|谢赛丽

中国浙江省温州市温州医科大学第一附属医院

摘要

本研究旨在探讨CYP2C9基因多态性以及与精神药物的相互作用如何影响三甲氧嘧啶的代谢。我们使用大鼠肝微粒体（RLM）、人肝微粒体（HLM）和重组人CYP2C9变体进行了体外酶促孵育实验，并使用Sprague-Dawley大鼠进行了体内药代动力学实验。分析采用了超高效液相色谱串联质谱（UPLC-MS/MS）技术。以三甲氧嘧啶为底物，测定了12种CYP2C9变体的动力学参数。结果显示，与CYP2C9.1相比，CYP2C9.3、CYP2C9.16、CYP2C9.42和CYP2C9.48的催化活性显著降低。其中，CYP2C9.42的催化活性最低，仅为CYP2C9.1的28.19%。在所研究的17种精神药物中，氟西汀对三甲氧嘧啶代谢的抑制作用最强，其在RLM中的半数抑制浓度（IC50）为7.12 μM，在HLM中为50.61 μM。三甲氧嘧啶与氟西汀联合使用时，三甲氧嘧啶的AUC0-∞和AUC0-t分别增加了1.97倍和2.23倍。机制研究表明，氟西汀在RLM中表现为竞争性抑制，在HLM中则同时表现出竞争性和非竞争性抑制作用。我们的发现强调了CYP2C9基因多态性和氟西汀对三甲氧嘧啶代谢的显著影响，为精准用药提供了依据。

引言

自20世纪60年代问世以来，三甲氧嘧啶（图1A）被广泛用于单药治疗或与磺胺类药物（如复方磺胺甲噁唑）联合使用，成为全球使用最广泛的抗生素之一[1,2]。到2015年，这种组合已成为全球抗生素消耗的重要组成部分[3]。三甲氧嘧啶作为细菌二氢叶酸还原酶的抑制剂，通过抑制该酶将二氢叶酸转化为四氢叶酸，从而有效阻止细菌增殖和复制[4]。其对多种需氧革兰氏阳性和革兰氏阴性细菌（尤其是尿路感染）的有效性值得关注[5]。尽管常用于治疗感染，但三甲氧嘧啶也可能引起不良反应，如皮疹、过敏反应、肝损伤、肾功能恶化及神经系统反应，尤其是在易感人群中[6,7]。大约20%的三甲氧嘧啶在肝脏中代谢，由CYP450酶转化为1-NO-三甲氧嘧啶、3-NO-三甲氧嘧啶、3-脱甲基三甲氧嘧啶（图1B）、4-脱甲基三甲氧嘧啶（图1C）、Cα-OH-三甲氧嘧啶和Cα-NAC-三甲氧嘧啶。其中，3-脱甲基三甲氧嘧啶和4-脱甲基三甲氧嘧啶是主要代谢物，分别占总量的65%和25%。CYP2C9和CYP3A4是主要的代谢酶，CYP2C9主要参与3-脱甲基三甲氧嘧啶的生成，而CYP3A4参与4-脱甲基三甲氧嘧啶的生成[8,9]。在人肝微粒体（HLM）中，3-脱甲基三甲氧嘧啶占总代谢物的比例更高[10]。CYP2C9在3-脱甲基三甲氧嘧啶生成中的关键作用进一步得到证实[9,10]。

CYP2C9是肝脏中CYP2C家族中最常见的成员[11]。它参与多种临床重要药物的代谢和生物活化，如抗糖尿病药物、非甾体抗炎药、血管紧张素受体阻滞剂等[12]。CYP2C9的基因多态性对这些药物的代谢有显著影响，尤其是对于治疗指数狭窄的药物（如华法林和苯妥英）[13,14]。人类CYP等位基因命名委员会网站（https://www.pharmvar.org/gene/CYP2C9）已鉴定出超过80种CYP2C9等位基因。然而，不同CYP2C9基因变体对三甲氧嘧啶代谢的影响尚未得到充分研究。

由于三甲氧嘧啶是一种常用的抗生素，它常与其他药物联合使用，因此可能存在药物相互作用，从而影响其代谢。虽然已有大量关于其与口服降糖药（如甲磺丁脲和瑞格列奈）、抗生素（如恩诺沙星）及抗心律失常药（如普鲁卡因胺）相互作用的研究，但对其与精神药物相互作用的研究较少[15,16]。因此，我们系统地筛选了可能与三甲氧嘧啶同时使用的精神药物，评估它们对三甲氧嘧啶代谢的影响。随后，我们重点研究了选择性5-羟色胺再摄取抑制剂（SSRIs）中的氟西汀，使用大鼠肝微粒体（RLM）和HLM进行了体外抑制实验，并探讨了氟西汀对大鼠体内三甲氧嘧啶药代动力学的影响。

本研究通过考虑CYP2C9基因多态性和药物相互作用来探讨三甲氧嘧啶的代谢。采用超高效液相色谱串联质谱（UPLC-MS/MS）方法测定三甲氧嘧啶及其代谢物3-脱甲基三甲氧嘧啶和4-脱甲基三甲氧嘧啶的浓度，以地西泮作为内标（图1D）。本研究中鉴定出的大多数CYP2C9变体均为新等位基因，其代谢影响尚不明确，因此选择这些等位基因进行进一步研究以阐明其功能作用。这些数据不仅有助于更好地理解三甲氧嘧啶的代谢机制，还为基于三甲氧嘧啶的个性化医疗提供了科学依据。

试剂和材料

三甲氧嘧啶、其代谢物3-脱甲基三甲氧嘧啶和4-脱甲基三甲氧嘧啶、地西泮、氟西汀、达泊西汀、氟伏沙明、度洛西汀、舍曲林、阿米替林、伊米帕明、帕罗西汀、维拉佐酮、喹硫平、阿托莫西汀、鲁拉西酮、西酞普兰、伊洛哌酮、文拉法辛和卡利哌嗪由上海Canspec Scientific Instruments有限公司（中国上海）提供。所有参考标准的纯度均≥99%。烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（NADPH）

CYP2C9基因多态性对三甲氧嘧啶代谢的影响

在UPLC-MS/MS检测中，3-脱甲基三甲氧嘧啶的浓度较高，因此被选为实验指标。我们使用Michaelis-Menten图（图2）评估了CYP2C9.1及其11种变体的催化活性，并将相关动力学参数总结在表1中。CYP2C9.1对三甲氧嘧啶代谢的Km、Vmax和CLint值分别为37.17 ± 19.21 μM、91.41 ± 19.23 pmol/min/nmol和2.73 ± 0.79 nL/min/pmol。

讨论

三甲氧嘧啶作为二氢叶酸还原酶的抑制剂，具有广谱抗菌作用。在复方磺胺甲噁唑中，它与磺胺类药物具有协同效应[18,19]。截至2010年，其在中国的使用量达到1亿标准单位[20]。然而，它也可能导致某些患者出现皮疹、过敏、肝损伤和肾功能损伤等副作用[15]。

作者贡献声明

夏海仑：正式分析、初稿撰写。吴俊：数据整理、初稿撰写。胡英英：数据整理、概念构思。王佩琪：实验设计、正式分析。曹璐：方法学研究、实验实施。李瑞斌：软件操作、项目管理。傅浩鑫：监督、验证。徐仁爱：撰写、审稿与编辑、概念构思。谢赛丽：撰写、审稿与编辑、数据可视化。

资助

本研究未获得公共部门、商业机构或非营利组织的任何特定资助。

利益冲突声明

作者声明不存在可能影响本文研究结果的已知财务利益或个人关系。