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3.基因多态性与疼痛张卫王中玉郑州大学第一附属医院麻醉科450052疼痛治疗是临床麻醉的一个重要方面。临床实践中很早就发现癌性疼痛、慢性疼痛和手术后疼痛个体间存在巨大差异，以及个体间阿片类药物需要量的差异，促使人们对这种差异原因产生强烈的探索愿望。随着对基因研究深度的逐渐增加，更多基因位点的多态性现象被发现与疼痛相关。特别是从2003年人类基因组计划完成后，有关治疗药物与相应疾病的遗传标记和表型变异性研究被广泛开展。人类基因组计划揭开了几乎全部的人类基因序列，这也为疼痛的基因研究创造了可能性。人们可以据此在不同层面上研究影响疼痛感知、疼痛敏感性和疼痛状态的基因基础，也能据此开拓和发展新的基因治疗方法和药物。以往，在药物作用机理尚未完全阐明之前，药物就已经被应用于临床治疗疾病。基于家族性遗传病的研究方法，把疾病的病理状态与特殊的基因联系起来的试验方法为药物研究提供了一个崭新的思路。对于一系列基因易感性疾病而言，高选择性的药物有可能被制成[1]。这些高选择性的药物可以根据患者的遗传基因学特征而被修饰，从而提高其治疗效果[2]。术前进行基因多态性序列测定仍然是一项昂贵的工程。对其性价比和是否确定能够预测并改善患者的治疗过程仍难以最后确定[3]。尽管大量的研究曾揭示基因多态性与麻醉和疼痛关系密切，而且这类研究的数量越来越多。但是，仍然有很多因素限制了这些信息被广泛传播和应用实施[1,3]。基因多态性是影响疼痛敏感性的基础，候选基因如COMT基因、OPRM1基因等。从不同角度和不同方面进行的大量的研究，如受体基因多态性、转运蛋白的基因多态性、代谢酶的基因多态性以及特殊治疗药物和伤害性感受系统靶点的基因研究等。鉴于严重疼痛和慢性疼痛患者个体间的巨大差异，患者的基因背景可能为我们提供重要的信息，并极大地促进新的疼痛治疗策略的建立。本文选择被大家广泛认可的与疼痛相关基因包括离子通道基因、μ阿片受体基因（MOR）、COMT基因、转运蛋白基因、代谢酶CYP基因、炎症细胞因子类基因和ATP相关基因等，以及其多态性与疼痛的关系作以概述。1.离子通道基因Cox等[4]在分析研究一个巴基斯坦无痛家族时发现了位于常染色体2q24.3编码钠离子通道α亚基[Na(v)1.7]的SCN9A基因突变。该基因位点的多态性突变导致Na(v)1.7通道完全失去功能，从而导致携带该突变基因的个体先天性疼痛感知障碍。这是离子通道基因多态性与疼痛之间关系的最有力证据。对类似病人的进一步研究发现，位于SCN9A基因末端的终止密码子突变是导致这种痛觉感知障碍的根本原因[5]。另外还有CACNL1A4（电压门控性钙通道）和SCN1A等编码基因的多态性也参与了疼痛感知以及疼痛相关疾病的形成[6,7]。离子通道基因多态性与疼痛的相关研究正在逐步深入进行，这些研究可望能给人们提供一系列疼痛研究和疼痛治疗的新方法和新思路。2.阿片类受体基因阿片类药物是治疗急、慢性疼痛的主要药物。因此，阿片类药物作用受体的相关基因很有可能参与疼痛感知的调节。包括影响信使RNA稳定性的交替剪切、变异和翻译效率等转录后事件，都能通过转录因子调节这些阿片类受体相关基因的表达。阿片类受体有三个主要的G蛋白偶联受体亚型μ、δ和κ。本质地决定了机体内阿片类药物的镇痛特性[8,9]。μ阿片受体（MOR）是主要的阿片类受体，其编码区位于阿片类受体μ1基因，即OPRM1，位于第6号染色体上。OPRM1等位基因的变异会明显影响外源性阿片类药物的需要量[10]。μ阿片类受体在机体疼痛生理性防御系统中介导内啡肽样作用。并且μ阿片类受体也是阿片类镇痛药物的主要作用靶点。就当前已知μ阿片类受体的基因突变位点有多个。最早报道的突变位点是S268P，使阿片类受体立体结构发生改变以及与G蛋白耦联能力降低，导致β-内啡肽和吗啡的作用效能大为降低。但是该基因位点突变频率较低(低于百分之一)，临床意义有限。其他的与镇痛和疼痛感知相关基因位点还有R260H、R265H和N40D。基于等位基因突变频率的发生情况，只有很少的μ阿片类受体基因突变会影响到阿片类药物的治疗作用。A118G单核苷酸多态性是μ阿片类受体基因最常见的突变位点，即OPRM1A118G基因多态性。该突变位于μ阿片类受体基因外显子区第118位的核苷酸，突变导致鸟苷酸G取代腺苷酸A，这个替代致使μ阿片类受体细胞外N末端第40位氨基酸的表达由天冬氨酸替代天冬酰胺，结果导致μ阿片类受体在该区域的一个糖基化位点丢失。突变后的受体与β-内啡肽的亲和力增强，从而影响阿片类药物的受体作用。相对于野生型纯合子（AA）和杂合子（AG）个体，突变型纯合子（GG）表现出对阿片类药物反应降低，需要更多的阿片类药物进行镇痛[11-13]。OPRM1A118G基因多态性等位基因突变频率在高加索人为10-15%。中国汉族人群突变频率约为30%[14]。OPRM1A118G基因多态性显著调节伤害性刺激感知。而对非伤害性刺激和皮层活性无明显影响。因此，该基因位点的突变参与了复杂的伤害性刺激感知调节；也参与了伤害性刺激感知个体间差异的形成[15,16]。该碱基变化被发现影响到吗啡-6-葡糖苷酸的缩瞳作用，而吗啡-6-葡糖苷酸是吗啡的主要活性代谢产物[17]。携带两个118G等位基因的个体，吗啡-6-葡糖苷酸的作用明显弱于杂合子和野生型纯合子。最近的研究证实，影响左美沙酮短期效应的基因药理学因素就是OPRM1A118G基因多态性。在携带有突变118G等位基因个体，相对于野生型纯合子，其细胞有丝分裂能力降低1.74倍[18]。在临床疼痛治疗过程中，要达到相同的镇痛效果，突变型纯合子个体需要2-4倍的阿芬太尼剂量。然而，要达到同样程度的呼吸抑制，则需要10-12倍的阿芬太尼剂量。有临床研究证明，携带着l18G等位基因的患者应用阿片类药物镇痛时，镇痛作用明显降低[19]。进一步对突变纯合子的阿片类药物镇痛作用和副作用进行研究发现118G等位基因突变只减弱阿片类药物的镇痛作用，并不减轻其呼吸抑制、困倦、呕吐、恶性等副反应[20]。野生型纯合子受体患者有明显的阿片类毒性作用，尤其是中枢神经系统副作用。然而，携带118G等位基因的个体，除了阿片类药物引起的呕吐反应外，似乎对这些副作用有明显地耐受。在研究恶性肿瘤患者μ阿片受体基因多态性与阿片类药物需要量之间的关系时发现，相对于野生型纯合子和杂合子个体，要达到相同的镇痛作用，携带118G等位基因纯合子的患者需要更多的吗啡剂量。在一项对80例女性行择期开腹子宫切除术和120例接受全膝关节成形术患者的研究中，突变型纯合子GG患者相对于杂合子和野生型纯合子118AA携带者，需要更多的吗啡术后镇痛[10,21]。这些数据似乎能够证实，OPRM1GG等位基因变异个体，其受体对阿片类药物的敏感性明显弱于野生型受体。但是，为了排除样本量、疼痛种类等因素的干扰，更大量、更深入的研究有待进行。更大样本量的试验需要去实施，才有机会排除偶然事件的发现[22,23]。在对因注射化疗药物而引起的神经病理性疼痛病人进行的一项研究也发现，AA野生型纯合子对镇痛药物的反应比GG突变型纯合子要好得多。AA型患者需要更少的疼痛治疗救助。在对孕妇进行的一项镇痛研究也得出同样的结果，相对于AA型纯合子个体，GG型和AG型患者需要更大剂量的舒芬太尼进行镇痛[24]。Zhang等[25]对妇科手术患者进行的研究提示，OPRM1G118G基因型患者对电刺激痛显示出更强的敏感性，痛阈也相应较低，术后镇痛药物的需要量也更多。有研究首先区分不同的疼痛性质，然后加以分别研究，结果认为显性疼痛表达（anger-out，容易表达自己的不适）与A118G多态性相关，而隐性疼痛表达(anger-in，压抑自己的痛苦感受)与其无关[26]。值得注意的是，并不是所有的研究都认为G等位基因增加阿片类药物的需要量。也有研究提出不同的意见。Walter等[27]进行的一项大样本Meta分析，纳入677例病人进行OPRM1A118G多态性分析，结果认为G等位基因突变并不影响疼痛程度、镇痛药物需要量和副作用。当然，还有很多这方面研究，但是由于试验检验效能欠佳或者对照不充分，而很难提出有重要参考价值的信息。所以，更进一步的研究需要去验证该基因多态性与疼痛治疗的关系。迄今，大部分文献支持阿片类药物的镇痛作用减弱与μ阿片类受体基因l18G突变有关，但是对阿片药物的副作用是否减轻仍难确定。而且，有关OPRM1A118G基因突变具体是影响了受体数量的表达还是影响了受体功能的改变，仍需进一步研究证实。3.药物代谢酶基因药物的毒副作用会引起严重不良反应，甚至死亡。也是造成医疗资源浪费的重要原因。药物毒副作用或治疗失败的潜在危险因素包括：患者年龄、性别、合并疾病、多重复合用药、器官功能障碍（尤其是肝肾功能）、日常饮食以及一些生活方式的不同；例如吸烟、酗酒等。此外，基因的突变或变异也会改变药物的药代动力学和药效动力学特性。从而改变药物的治疗效果，甚至造成药物毒副作用的增加[28]。影响药物作用的基因变异可能发生在药物作用的各个环节。如药物的摄取、转运、作用靶点（如受体或离子通道）、代谢和排泄等方面。这些方面的基因变异都会影响到镇痛药物和协同镇痛药物的镇痛作用变化。3.1细胞色素P450细胞色素P450酶系包括众多酶，参与代谢绝大多数药物，同时在催化活性方面也显示出相当大的个体差异。关键性的碱基突变或缺失会导致P450mRNA和蛋白功能缺失或缺陷，结果影响到酶的代谢催化能力。仅在CYP2D6酶系就有超过80个不同的突变位点。人群中，这种基因型的不同导致了CYP2D6酶代谢活性的差异[29,30]。单核苷酸多态性位点CYP2D6*10在亚洲人群中很常见。CYP2D6*45和CYP2D6*46在非洲黑人中很常见。这些多态性位点的临床意义有待深入研究和探讨。3.1.1CYP2D6基因多态性CYP2D6是很多药物的主要代谢酶，包括阿片类药物。CYP2D6基因多态性会影响到机体对阿片类药物反应的差异[31]。CYP2D6活性可以分为四级：乏代谢者（具有两个无功能的突变等位基因，无酶活性）、中等代谢者（弱于正常酶活性水平）、泛代谢者（具有1-2个野生型功能性等位基因，个体表现出正常代谢状态）和超速代谢者（具有3个或更多功能性等位基因，酶活性增强）[12,32]。一般情况下，乏代谢者应用阿片类药物镇痛失败的风险较高。泛代谢者则具有良好的治疗效果[12]，超速代谢者发生毒副作用的风险增高[32]；术后对于吗啡等镇痛药物的需要量明显减少。具体机制尚不明确，可能与内源性阿片类物质产生有关[33]。携带两个野生型等位基因的个体表现出正常代谢状态，称之谓“泛代谢者”，相反地，“乏代谢者”则携带两个无功能的突变等位基因，显示出代谢过程羟基化作用不足，从而影响到常用经典药物的代谢，如镇痛药物、安定类药物、β受体阻滞剂、抗抑郁药物以及抗心律失常药物等。这种CYP2D6基因突变属于常染色体等位基因隐性突变。在高加索人种中，该突变的频率约为8-10%，这种突变有很重要的临床意义[34,35]。携带突变型纯合子的乏代谢者，药物毒副作用和过量的风险升高（如三环类抗抑郁药和抗心律失常药物），也有可能因无法使前体药物转化成有活性代谢物，而导致治疗失败（如可待因和曲马多等）[36,37]。另一方面，CYP2D6基因的复制或多重复制会导致底物的超速代谢。这种“超速代谢者”具有超强的代谢酶活性，使底物处于亚临床有效血浆浓度状态，而起不到治疗作用。因为这个原因，高加索人群中，大概有3-5%的人，常规药量无法达到治疗效果。但是这种CYP2D6基因多态性分布存在很大的人种差异。亚洲人种突变频率只有0.5%左右，而阿拉伯人和黑种人则高达29%。不同人种间和不同个体间的巨大差异，需要临床用药的个体化。由于该基因位点单核苷酸多态性在中国汉族人群中很少发现。所以该基因位点多态性在中国人群中的研究意义有限。3.1.2CYP3A基因多态性CYP3A酶系由仅存在于胎儿及未成年人的CYV3A7和广泛存在于人体内的CYP3A5以及CY