刘萌陈永荣
（安徽省六安市中医院药剂科安徽六安237006）
【摘要】近几年有关苯妥英钠治疗剂量引起不良反应的报道屡见不鲜，个体化给药对于安全有效使用苯妥英钠具有重要意义。随着分子生物学技术手段的广泛应用，目前对于苯妥英钠个体化用药方法的研究也逐渐从传统的药物治疗监测向药物基因组学发展，同时，群体药物代谢动力学方法中，非线性混合效应模型（nonlinearmixedeffectsmodeling，NONMEM）工具在以基因为导向的个体化给药方案设计研究中发挥着重要作用，本文将对药物基因组学和非线性混合效应模型在苯妥英钠个体化给药方案设计中的应用进展作一综述。
【关键词】苯妥英钠；个体化给药；药物基因组学；群体药动学；非线性混合效应模型
【中图分类号】R97【文献标识码】A【文章编号】1007-8231（2016）04-0001-03
1.前言
苯妥英钠又名大仑丁，系二苯乙内酰脲类钠盐，是抗癫痫大发作的首选药物。随着苯妥英钠在临床上广泛应用，该药除应用于抗癫痫和抗心律失常外，近几年其新的药理作用不断被发现，如治疗急性脑梗死、动脉粥样硬化、促进伤口愈合、烧伤、呃逆等，取得较好的治疗效果，具有广泛的应用前景，但其饱和代谢和非线性动力学特性，以及治疗窗范围窄，个体差异大的特点，容易引起中枢神经系统及造血系统等各种不良反应。Ramasamy[1]等在一份病例报告中报道了一例服用常规剂量苯妥英钠(200～300mg/d)预防原发性癫痫的女性患者却出现了眼球震颤、共济失调等严重中枢神经系统不良反应，苯妥英钠血药浓度检查为33.2mg/L，确诊为苯妥英钠中毒。另外有关苯妥英钠与其他药物相互作用引起不良反应的发生也相继增多[2-3]。目前，类似于上述病例中由常规剂量或药物相互作用引起的苯妥英钠中毒的报道屡见不鲜，这些病例报告说明传统的“千人一药，千人一量”的用药模式可能会导致严重的不良反应，苯妥英钠个体化用药势在必行，而以基因为导向，采用非线性混合效应模型（nonlinearmixedeffectsmodeling，NONMEM）软件为制定适宜的苯妥英钠个体化给药方案带来新的突破点。
2.药物基因组学与个体化给药的概念
药物基因组学（pharmacogenomics）发展于90年代末，是基于功能基因组学和分子药理学，研究基因序列多态性与药物反应多样性之间关系，即基因本身及其突变体与药物效应相互关系的一门新兴学科[4]。药物基因组学不断发展，为个体化给药注入新的血液。
个体化用药概念最初出现于二十世纪90年代，近几年随着药物基因组学的发展和人类基因组计划的完成，个体化用药方案的制定已从依靠患者的整体症状和体征跨越到分子水平[5]，打破了“千人一药，千人一量”的传统用药模式。至今，国内外学者一致认为个体化用药就是充分考虑每个病人的遗传因素（包括药物代谢基因类型、药物的靶点以及转运体的基因多态性）同时结合患者的性别、年龄、体重、生理病理特征以及正在服用的其它药物等综合情况的基础上制定安全、合理、有效、经济的药物治疗方案[6-8]。
苯妥英钠具有非线性药物代谢动力学特点，在体内的代谢受到编码其代谢酶基因多态性等综合因素的影响，虽然在临床中已使用了半个多世纪，但我们对其的用法并不成熟。国内外关于苯妥英钠不良反应的报道屡见不鲜。如何通过药物基因组学手段实现苯妥英钠个体化给药，提高药物疗效，减少不良反应事件的发生是我们必须要面对的问题。
3.群体药物代谢动力学在苯妥英钠个体化用药中的应用
以往有学者通过监测苯妥英钠血药浓度，根据米曼氏方程调整用药剂量，但这种做法频繁监测血药浓度，结合患者发作控制症状浓度高时药物减量，低时药物加量，具有滞后性，且国外学者[9]认为这种调整药量的方法使药物浓度波动较大，易导致血药浓度过高引起中枢神经系统不良反应。近年来，以NONMEM程序软件分析苯妥英钠群体药物代谢动力学参数制定个体化给药方案成为苯妥英钠个体化给药研究的热点。
NONMEM作为群体药物代谢动力学的一种重要方法，把病人的原始药时数据集合在一起，同时考虑各病理、生理因素的影响，将经典的药动学模型和统计学模型结合起来，一步估算群体药动学参数以及参数的个体间和个体内差异，可为临床给药方案设计提供依据。目前已证实采用米-曼氏方程利用NONMEM软件估算最大消除速率（Vmax）和米氏常数(Km)比其他方法更精确、更准确[10]。国外多数学者多采用这种方法分析影响苯妥英钠药动参数的生理病理因素，并根据NONMEM分析结果制定苯妥英钠的个体化给药方案，但是各研究间差异较大。
Odani[11]等对116名癫痫患者的531个苯妥英钠稳态血药浓度点进行NONMEM分析，考察体重，合并用药（唑尼沙胺、卡马西平、丙戊酸钠及苯巴比妥）对苯妥英钠Vmax和Km的影响，结果得出二者的群体典型值分别为9.8mg?kg-1?day-1和9.19mg?L-1，同时，体重和合并服用唑尼沙胺分别对Vmax和Km有显著性影响，但该研究未给出具体的个体化给药方案。Aarons[12]等亦采用同样的方法对29例服用苯妥英钠的癫痫患者63个血药浓度数据进行回顾性分析设计苯妥英钠个体化给药方案，在排除肝肾疾病、合并其他对苯妥英钠代谢影响的因素后，分析年龄、性别及体重对参数Km和Vmax的影响，结果得出Vmax为9.1mg?kg-1?day-1，Km为7.3mg?L-1并认为Vmax和Km与体重、年龄及性别并无显著性关系，根据以上参数，若要达到治疗游离浓度1.5mg?L-1可按6.1mg?kg-1?day-1给药。与以上研究不同的是，当采用静脉给药方式时，Tanaka[13]通过NONMEM对数据进行拟合发现，健康成年人需以22.5mg?kg-1的剂量维持3mg?kg-1?min-1的给药方案才可达到10～20μg?mL-1的预期血药浓度，但该研究仅仅是以健康成年人作为研究对象，其与癫痫患者特别是颅脑术后用以预防癫痫发生患者的疾病状态如术后的应激反应、血脑屏障破坏等存在较大差异，亦未分析可能对苯妥英钠体内处置发生影响的潜在因素。
4.以基因为导向采用非线性混合效应模型设计苯妥英钠给药方案的研究
上述研究结果尽管有所差异，但其共同缺陷是没有将苯妥英钠代谢酶基因多态性做为一个影响群体药动学参数的重要因素进行考察。20世纪90年代末，随着药物基因组学的不断发展，为个体化用药注入了新的血液。目前，根据编码代谢酶的不同基因分型寻求合适的苯妥英钠治疗方案，已成为近几年国内外研究的热点，而群体药物代谢动力学又为实现个体化给药提供了得力工具，通过分析患者遗传因素，同时结合生理病理情况对群体药动学参数的影响，设计苯妥英钠安全有效的剂量，为其个体化用药方案的设计带来革命性的改变。
研究证明[14-15]，苯妥英钠在人体内代谢主要受到CYP2C9和CYP2C19基因型所编码的酶代谢，而苯妥英钠中枢系统的不良反应与这两种基因突变密切相关，特别是编码CYP2C9代谢酶的基因突变。据研究，CYP2C9代谢酶基因除野生型CYP2C9*1/*1以外，其他两个最常见的等位基因是CYP2C9*1/*2和CYP2C9*1/*3，它们编码的酶活性是野生型的70%及3%～5%，在亚洲人群中CYP2C9*1/*2几乎不存在，CYP2C9*1/*3发生频率为1.1%～6.8%[16]，CYP2C19也具有遗传多态性，等位基因的突变可使活性降低，除野生型CYP2C19*1/*1以外，至今已发现八个等位基因CYP2C19*1/*2-CYP2C19*1/*8，其中以CYP2C19*1/*2和*1/*3最为常见[17]。
国内学者任夏洋[18]等对82例服用苯妥英钠的癫痫患者进行了回顾性研究，发现患者基因型根据其编码酶活性的不同可分为强中弱三组，分别为：①CYP2C9*1/*1合并CYP2C19*1/*1；②CYP2C9*1/*3或CYP2C19*1/*2或CYP2C19*1/*3；③CYP2C19*2/*2或CYP2C19*1/*2合并CTP2C9*1/*3，经测定强、中、弱代谢组的血药浓度分别为（16.62±11.26）?g?mL-1、（11.85±8.62）?g?mL-1、（4.96±3.32）?g?mL-1，3组间具有统计学差异（P＜0.01），结果认为基因突变是导致苯妥英钠血药浓度升高的主要原因，对含有基因突变的患者应减少苯妥英钠用量。
我国台湾学者Hung[19]等根据CYP2C9和CYP2C19的变异，将169名癫痫患者分为5组，分别为：G1，CYP2C9*1/*1合并CYP2C19*1/*1；G2，CYP2C9*1/*1合并CYP2C19*1/*2或CYP2C19*1/*3；G3，CYP2C9*1/*1合并CYP2C19*2/*2或CYP2C19*2/*3；G4，CYP2C9*1/*3合并CYP2C19*1/*1或CYP2C19*1/*2或CYP2C19*1/*3；G5，CYP2C9*1/*3合并CYP2C19*2/*3，分组后将各组稳态血药浓度进行比较发现，G1和G2组之间无显著性差异，而G3组和G1、G2组相比，G3组血药浓度显著性下降（P＜0.05），G4组与G1、G2相比，血药浓度也出现显著性下降（P＜0.05），由于G5组仅一名患者，因此作者未对其进行统计学分析，此结果与作者所做的群体药物代谢动力学分析相一致，通过NONMEM分析得出，与G1组相比，G3和G4组患者Vmax分别下降8.29%和36.96%，而G5组下降45.75%，表明对于代谢酶基因突变的患者苯妥英钠在体内的消除速度明显减慢，该研究根据NONMEM分析结果建议对G1、G2、G3、G4、G5患者分别给予苯妥英钠剂量为5.5～7mg?kg-1?day-1，5～7mg?kg-1?day-1，5～6mg?kg-1?day-1，3～4mg?kg-1?day-1和2～3mg?kg-1?day-1。日本学者Mamiya等[20]将134癫痫患者分为4组，即G1，CYP2C9*1/*1合并CYP2C19*1/*1；G2，CYP2C9*1/*1合并CYP2C19*1/*2或CYP2C19*1/*3；G3，CYP2C9*1/*1合并CYP2C19*2/*2或CYP2C19*2/*3或CYP2C19*3/*3；G4，CYP2C9*1/*3合并CYP2C19*1/*1或CYP2C19*1/*2或CYP2C19*1/*3，通过NONMEN程序进行群体药物代谢动力学分析也得出相似结论。而雷兆锦等[21]通过对颅内肿瘤切除术后口服苯妥英钠以预防术后癫痫发作的112例病人272个苯妥英钠血药浓度点和CYP2C9、CYP2C19基因分型、体重、肝肾功能及合并用药等相关临床数据进行拟合分析后，通过NOMEM对数据进行拟合，具体分析不同基因分型、体重、合并用药等因素对苯妥英钠体内药动学参数Vmax和Km的影响，最终得出该类群体的个体化用药方案应为：当患者基因型为CYP2C9*1/*1合并CYP2C19*1/*1或*1/*2或*1/*3时,Vmax=23.8×（WT/66.07）0.856×1.16（mg?h-1），Km=5.84×0.731（mg?L-1）；当患者基因型为CYP2C9*1/*1合并CYP2C19*2/*2或*2/*3或*3/*3时，Vmax=23.8×(WT/66.07)0.856×0.874（mg?h-1），Km=5.84×0.659（mg?L-1）；当患者基因型为CYP2C9*1/*3合并CYP2C19*1/*1或*1/*2或*1/*3或*2/*2或*2/*3或*3/*3时，Vmax=23.8×（WT/66.07）0.856×0.796（mg?h-1），Km=5.84×0.291（mg?L-1）。
5.结语
以基因为导向采用非线性混合效应模型方法进行苯妥英钠的治疗方案的设计和研究，已成为目前和将来苯妥英钠临床治疗的趋势。然而药物基因组学和群体药物代谢动力学研究在发挥个体化用药方面巨大作用的同时，有一些问题有待克服：（1）在服用苯妥英钠前必须检测其代谢酶CYP2C9和CYP2C19的基因突变情况，而目前临床应用非常少，此检查手段还有待推广，个体化用药基因检测的临床模式有待完善；（2）目前所用基因分型方法的灵敏度与特异性还有待于进一步提高，而检测的成本需要进一步降低；（3）现在研究热点依然集中于苯妥英钠的代谢酶的编码基因上，关于其转运体和作用靶点是否也存在基因多态性未见报道；（4）非线性混合模型软件有待进一步学习和推广；（5）患者对苯妥英钠的药品不良反应机制比较复杂，有待完全阐明。
21世纪是分子生物医学的时代，药物基因组学在苯妥英钠个体化用药的应用尽管还处于成长阶段，困难重重，但以药物基因组学为导向的苯妥因钠个体化用药将是必然趋势。
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