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目前研究結果表明,治療急性淋巴細胞白血病(ALL)的抗嘌呤代謝藥物——6-巰基嘌呤(6-MP)和6-巰代鳥嘌呤(6-TG)均是無內在生物活性的藥物,必須通過體內一系列代謝后才能發(fā)揮抗白血病效應。而人體一種被稱為巰基嘌呤甲基轉移酶(TPMT)的代謝酶在此類藥物代謝和抗白血病作用中起關鍵作用。此酶是存在于哺乳動物和禽類細胞中的一種細胞內酶,非金屬依賴性,能利用S-腺苷-L-甲硫氨酸(SAM)作為甲基的供體和底物結合,特異地催化雜環(huán)類和芳香類化合物苯環(huán)6-位硫原子的甲基化,其內在底物和主要的生物學功能仍然未完全清楚［1，2］，而其DNA編碼順序上某個核苷酸堿基點突變,是造成嘌呤類藥物不同強度的細胞毒作用的基礎［3］。所以,對于TPMT酶學特點、其遺傳多態(tài)性的分子生物學機制以及6-MP、6-TG臨床關系的研究成為當前研究藥代動力學的熱點之一。
1 6-MP和6-TG的代謝［4，5］ 6-MP的代謝途徑：①由次黃嘌呤磷酸核糖轉移酶(HPRT)催化先形成硫基次黃嘌呤單磷酸鹽(TIMP),硫基黃嘌呤單磷酸鹽(TXMP),硫基鳥嘌呤單磷酸鹽(TGMP),后者經磷酸化后分別形成二磷酸鹽和三磷酸鹽。后三種物質統(tǒng)稱為TGNs,它整合到腫瘤細胞中影響DNA的復制及RNA的表達,發(fā)揮抗腫瘤作用。②6-MP,TIMP,TGMP均可由TPMT催化生成甲基化的衍生物6-meMP,6-meTGMP,6-meTIMP,這些甲基化的化合物屬于“無活性”的物質,它們能夠抑制磷酸核糖焦磷酸化氨基轉移酶(PRPP-AT)的活性,后者是細胞重新合成嘌呤步驟中的關鍵酶,因此,抑制PRPP-AT的活性就阻斷了腫瘤細胞遺傳信息的表達,從而達到抗白血病的作用。③由黃嘌呤氧化酶催化形成6-硫基黃嘌呤后再形成尿酸也可生成尿酸排出。
6-TG的代謝途徑：①由HPRT催化直接形成硫基鳥嘌呤磷酸化合物(TGNs)發(fā)揮抗白血病作用。②也可由TPMP催化生成甲基化的產物如6-meTG,或me-TGMP,達到抗腫瘤的作用。但組織中TPMP對6-TG的催化效力遠比6-MP低(約為1/12)［4］，故此過程并非6-TG的主要代謝途徑。③6-TG由鳥嘌呤脫氫酶催化生成6-硫基黃嘌呤再由黃嘌呤氧化酶催化生成尿酸排出。
2 TPMT的酶學特點
2.1 TPMT的組成結構：由兩個具有相同的催化功能單體組成,說明TPMT的結構并非引起遺傳多態(tài)性的原因。TPMT的分子量大約為30000。通過提取和分析人腎臟組織中的TPMT,發(fā)現(xiàn)它由245個氨基酸殘基組成。另有人還發(fā)現(xiàn)幾乎每個依賴SAM的甲基轉移酶均含有3個結構保守的序列(motifⅠ，Ⅱ，Ⅲ)，分別含24-，12-，12-三個單體結構,估計這些序列為酶結合底物的結構域［6～8］。
2.2 TPMT的組織分布：人類TPMT首先在肝臟、腎臟中被發(fā)現(xiàn),隨后陸續(xù)地在胃腸道、肺、腦、血液、胎兒、胎盤等組織中發(fā)現(xiàn)。成年人肝細胞的TPMT濃度和血液組織中幾乎呈直線相關。第3個月的胎兒即有TPMT的存在,其中第6個月的濃度及活性和新生兒類似,說明TPMT的濃度及活性在人體各組織內，甚至腫瘤組織中均存在密切相關性,測定紅細胞中的TPMT濃度即可大致估計其它組織的酶活性［9,10］。
2.3 TPMT的酶學動力學特征：酶活性隨孵育時間、底物濃度、pH值和離子濃度、底物濃度(紅細胞濃度)的變化而變化［11］。TPMT最佳孵育時間為60分鐘［10］,其它參數(shù)符合Michaelis-menten曲線。同時,Krynetski等［11］發(fā)現(xiàn)在一般組織中(肝、腎等)酶作用最佳pH值為7.5,而血液中為6.7。
2.4 TPMT的底物及抑制物：Krynetski等做了18種6-MP和6-TG衍生物的酶學實驗,包括它們的核苷酸和核糖核酸,描述了它們的反應特性：大多數(shù)的衍生物均可作為TPMT的底物,它們的酶促動力學特性均符合Michaelis-menten曲線,發(fā)現(xiàn)6-MP比6-TG與酶結合的能力強。在所有前體藥物(6-MP,6-TG)和衍生物中,8-羥基-6-MP和6-TG分別是兩個藥物家系中活性最大者,而它們的核苷酸鹽類則是這些化合物中活性最低的,其原因可能是它們較易被水解。Mcleod等［10］發(fā)現(xiàn)當化合物中7,9位被烷基化后,其與酶結合的能力有所加強。同時發(fā)現(xiàn)前體藥物的Km、Vm和Km/Vm值均比其衍生物低,說明6- MP和6-TG并非TPMT的自然底物。另外,6-硒基嘌呤(Selenopurine)及其衍生物也可以作為TPMT的底物,但是它們的Km和Vm值均顯著比硫基嘌呤及其衍生物低。黃嘌呤8位上有-OH基者是底物，而2位上有-OH則為抑制物［12］。除2-OH-黃嘌呤外,S-腺苷-L-半胱氨酸、Sinefungin、6-甲基硫基嘌呤、3，4-雙甲氧-5-對羥基苯甲酸為TPMT的抑制物［2］。
3 TPMT的遺傳多態(tài)性 從人類T84結腸癌患者細胞中提取分析DNA及cDNA寡核苷酸探針篩查文庫,發(fā)現(xiàn)TPMT基因總長為3.4kb,編碼序列總長2.7kb,開放閱讀框架含735個堿基。國外多個文獻調查顯示,大約有89%的人TPMT酶活性＞6U/ml pRBC,屬于高活性,而11%的人酶活性為1～5U/ml pRBC,屬于中度活性。而大約1/300的人活性低于1U/ml pRBC或其活性無法測出。造成這種結果的原因是編碼TPMT的核苷酸堿基順序發(fā)生點突變,而是否有染色體易位或丟失尚無文獻報道。美國和英國學者已在白種人中發(fā)現(xiàn)和克隆出兩個點突變位點,分別命名為TPMT*2和TPMT*3。其中前者是核苷酸序列中第238位的鳥嘌呤(G)→胞嘧啶(C),使得氨基酸序列第80位的Ala(丙氨酸)→Pro(脯氨酸),后者是第460位的鳥嘌呤(G)→腺嘌呤(A),第719位的腺嘌呤(A)→鳥嘌呤(G),結果是氨基酸序列第154位的Ala→Thr(蘇氨酸),第240位的Tyr(酪氨酸)→Cys(半胱氨酸),這樣就造成了酶活性的減低或喪失，從而導致在使用6-MP時形成高濃度的TGNs,引起明顯的造血組織細胞毒性,產生嚴重后果,甚至引起死亡。兩種突變類型中,TPMT*3出現(xiàn)的頻率占兩種類型的70%，而TPMT*2占30%［13,14］。
4 影響TPMT活性的因素
4.1 種族特異性：美國弗羅里達州黑種人平均TPMT酶活性為8.64±3.47U/ml pRBC,未發(fā)現(xiàn)缺陷患者。而白種人平均為12.3±3.88U/ml pRBC,酶活性的分布比例與前述類似［15］。Mcleod等［16］發(fā)現(xiàn)白種人的酶活性平均值為16.8U/ml pRBC,黑種人則為14.4U/ml pRBC(P＜0.001)。法國人平均15.4±7.0U/ml pRBC,其TPMT遺傳多態(tài)性的分布和美國人相同［1］。新加坡的調查顯示,健康華人中TPMT的多態(tài)性結論和美國人相似,而實際的數(shù)值卻大大超過了國外報道的結果［17］。挪威Saami人的平均值為17.0±3.3U/ml pRBC,白種人為13.1±2.9U/ml pRBC(P＜0.001),而酶活性的分布比例與前面結果相似［18］。同時,他們與韓國合作檢測韓國人群的酶活性,其結果也類似［19］。
4.2 性別：3篇文獻報告在白血病患者中女性的酶活性似比男性高,而健康人無明顯差別［5，8，20］。其它的文獻結果為無顯著差異［2，3，17］。
4.3 年齡：文獻提示TPMT的活性與年齡無相關性［9］。
4.4 紅細胞壽命及免疫分型：無相關性［11］。
4.5 使用6-MP前后TPMT活性：患者在進行化療時其體內TPMT的活性與用藥前相比大約要上升30%,其中以用藥前活性最低的患者上升得最快。而用藥后約3個月又逐漸回到原來水平,其中下降得最快者是用藥期間活性上升最高者［5，11］。
4.6 慢性疾�。簾o相關性［11］。
5 TGNs和TPMT的關系 TGNs和TPMT甲基化是嘌呤類藥物治療白血病的兩個重要途徑,它們之間的關系可以歸結如下：高TPMT活性的人群形成的TGNs量少,甲基化產物多；低活性的人群形成的量多,甲基化產物少。因此,低活性人群TGNs雖然能產生強烈的抗腫瘤作用,但同時也容易產生毒副作用,引起造血組織的致命損傷；而高活性的人群由于體內的TGNs量少,雖然此副作用弱,但出現(xiàn)復發(fā)的機率也大［21］。
6 6-TG和6-MP的臨床關系 由于6-TG直接衍生為TGNs,而且臨床發(fā)現(xiàn)患者在使用6-TG時較少出現(xiàn)造血組織毒副作用及具較低復發(fā)性,因此,有人建議以它 替代6-MP。但6-TG可引起門脈高壓，與別嘌呤醇合用時引發(fā)較高的毒性,而且價格昂貴、半衰期短,所以目前臨床醫(yī)生建議和6-MP按需選擇性交替使用［22］。此外,6-MP和6-TG的作用機制也稍有不同,前者作用于細胞周期的G1/S期,而后者作用于S/G2晚期,6-MP使嘌呤再合成受阻,而6-TG則使染色體“變性”,可能引起嚴重的治療后期不良反應,故當患者酶活性低時可適當降低藥物劑量,有文獻報道將劑量降低90%時所產生的療效和正常劑量無顯著差異。另有文獻報道酶活性低患者當降低6-MP劑量時如果和甲氨喋呤(MTX)聯(lián)用可產生較好的療效。其機制為抑制嘌呤合成后產生大量磷酸核糖焦磷酸鹽,后者可以整合到細胞DNA中抗腫瘤。而當患者酶缺陷時應大規(guī)模減少劑量或選擇換用其它藥物。由于大多數(shù)患者在治療前其體內TPMT活性未知,因此,在用藥時較難避免造血組織毒性,加大了治療的難度及影響療效。此外,輸血可能造成測定時的誤差,應引起注意［23］。
7 研究嘌呤類藥物和TPMT的意義 進行此項研究的意義在于：①測定6-MP原發(fā)性耐藥個體,避免患者對藥物不敏感,造成維持治療期的復發(fā),貿然加大劑量同時也易產生毒副反應。②測定TGNs濃度,避免高濃度時患者對藥物過度敏感,產生造血組織抑制和肝臟損害,被迫終止維持治療,使化療不能長期、規(guī)則、正常地進行,從而容易復發(fā)。③避免由于造血組織的毒性使得全身免疫能力下降,產生繼發(fā)感染,引發(fā)死亡或其它嚴重的反應。因此,認識中國人6-MP藥代動力學,深入研究TPMT表現(xiàn)型和基因型,了解其遺傳多態(tài)性的分布和機制,掌握藥物代謝過程中的各種數(shù)據(jù),就可針對每個患者不同酶活性和TGNs而制定相應的用藥方案,使治療個體化,提高急性白血病尤其是ALL的遠期療效乃至提高長期無病生存率。
參 考 文 獻
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