陳敏 劉東方

[摘要]二甲雙胍作為治療2型糖尿病的一線用藥，廣泛受到各臨床治療指南的推薦。但是，二甲雙胍的臨床治療效果及不良反應(yīng)存在著顯著的個體差異。有機(jī)陽離子轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白與二甲雙胍在體內(nèi)的轉(zhuǎn)運(yùn)和代謝密切相關(guān)，研究表明，有機(jī)陽離子轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的基因多態(tài)性是影響二甲雙胍療效的重要因素。本文通過總結(jié)分析相關(guān)文獻(xiàn)，綜述二甲雙胍療效與有機(jī)陽離子轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因多態(tài)性關(guān)系的研究進(jìn)展，為二甲雙胍在臨床中的個體化使用提供參考。

[關(guān)鍵詞]二甲雙胍;有機(jī)陽離子轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白;基因多態(tài)性;2型糖尿病

[中圖分類號] R977 ? ? ? ? ?[文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A ? ? ? ? ?[文章編號] 1674-4721（2019）12（c）-0021-04

[Abstract] As a first-line drug for the treatment of type 2 diabetes， Metformin is widely recommended by various clinical treatment guidelines. However， there are significant individual differences in the clinical efficacy and adverse reactions of Metformin. Organic cation transporters are closely related to the transport and metabolism of Metformin in the body. Studies have shown that the gene polymorphism of organic cation transporters is an important factor influencing the efficacy of Metformin. The article will summarize the research progress on the relationship between efficacy of Metformin and the polymorphism of organic cation transporter by analyzing the latest literatures， so as to provide a reference for the individualized use of Metformin.

[Key words] Metformin; Organic cation transporter; Gene polymorphisms; Type 2 diabetes

二甲雙胍因不增加體重、單獨(dú)使用低血糖發(fā)生率低、潛在的心血管獲益、價格相對較低等多種優(yōu)點(diǎn)廣泛應(yīng)用于2型糖尿病的治療中，其作用機(jī)制尚未完全明確，可能主要通過改善胰島素的敏感性、抑制糖異生、增加骨骼肌對葡萄糖的利用、減少胃腸道對葡萄糖的吸收來改善高血糖[1-2]。二甲雙胍已被證明可以預(yù)防或延遲糖尿病前期患者的2型糖尿病發(fā)病，也可用于多囊卵巢綜合征、高胰島素血癥等代謝性疾病的治療[3]。此外，二甲雙胍還具有多種藥理作用，包括降低脂肪肝、降低血管并發(fā)癥、降低癌癥發(fā)生率和癌癥相關(guān)死亡率等[4-5]。

二甲雙胍口服后從近端小腸緩慢吸收，主要分布于肝、腎，約90%未經(jīng)顯著的生物轉(zhuǎn)化從尿液排出。二甲雙胍的療效個體差異較大，偶有嚴(yán)重不良反應(yīng)，最常見的副作用是胃腸道反應(yīng)，50%以上的患者能夠耐受每日最大劑量，5%的患者無法耐受任何劑量[6]。荷蘭的一項(xiàng)研究觀察了2490例首次使用二甲雙胍的患者，發(fā)現(xiàn)11.4%的患者用藥后1年內(nèi)停藥，34.5%的患者發(fā)生至少一種可能與二甲雙胍有關(guān)的藥物不良反應(yīng)[7]。二甲雙胍的生物利用度也存在較大個體差異，一項(xiàng)以二甲雙胍為單藥起始治療的研究，隨訪了1799例2型糖尿病患者，隨訪時間為2～5年，發(fā)現(xiàn)42%的患者出現(xiàn)了繼發(fā)性失效，平均每年的失效率達(dá)17%[8]。藥物基因組學(xué)的興起和發(fā)展為藥物精準(zhǔn)化和個體化治療提供了可能，也為二甲雙胍在臨床中的個體化應(yīng)用提供了研究方向。研究發(fā)現(xiàn)基因多態(tài)性與二甲雙胍治療的個體效應(yīng)之間存在密切關(guān)系，本文通過查閱文獻(xiàn)，對二甲雙胍療效與有機(jī)陽離子轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因多態(tài)性關(guān)系的研究進(jìn)展進(jìn)行總結(jié)。

1有機(jī)陽離子轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白（organic cation transporter，OCT）的概述

溶質(zhì)載體家族22A（SLC22A）中的轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白在藥物的吸收和排泄中起著關(guān)鍵作用，有機(jī)陽離子轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白作為SLC22A家族的成員，是一種多特異性轉(zhuǎn)運(yùn)體，在肝臟和腎臟中表達(dá)最為顯著，對藥物的吸收和代謝有重要影響。二甲雙胍具有親水化學(xué)性質(zhì)，因此在細(xì)胞膜上的被動擴(kuò)散率較低，但二甲雙胍是多種有機(jī)陽離子轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的底物，在人體內(nèi)的口服吸收、肝臟攝取和腎臟排泄中主要由有機(jī)陽離子轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白介導(dǎo)。有機(jī)陽離子轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白主要有OCT1、OCT2、OCT3 3個亞型，其編碼基因分別為SLC22A1-3，定位于染色體6q25-26。OCT1主要表達(dá)于腸上皮細(xì)胞的基底外側(cè)膜和胞質(zhì)、肝細(xì)胞基底外側(cè)膜，參與二甲雙胍在腸道和肝臟的攝取[9];OCT2主要表達(dá)于腎小管細(xì)胞基底外側(cè)膜，參與二甲雙胍在腎臟的轉(zhuǎn)運(yùn)和排泄[10];OCT3廣泛分布于人體各組織，表達(dá)于腸上皮細(xì)胞的刷狀緣及肝細(xì)胞基底外側(cè)膜，可能介導(dǎo)二甲雙胍在腸道的轉(zhuǎn)運(yùn)和肝臟的攝取[11]，但當(dāng)pH值較低時，OCT3的轉(zhuǎn)運(yùn)活性顯著降低，腸道的酸性環(huán)境可能限制了OCT3對藥物的吸收[12-13]。

2二甲雙胍療效與有機(jī)陽離子轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的基因多態(tài)性

2.1 OCT1基因多態(tài)性與二甲雙胍的藥物效應(yīng)

OCT1基因多態(tài)性是導(dǎo)致二甲雙胍藥物效應(yīng)出現(xiàn)個體差異的重要原因。Dujic等[14]比較了251例不耐受二甲雙胍和1915例完全耐受二甲雙胍的T2DM患者的表型及OCT1突變類型，發(fā)現(xiàn)女性和老年人可能更易對二甲雙胍不耐受，低活性的OCT1基因型及OCT1抑制劑均與二甲雙胍不耐受相關(guān)，結(jié)果表明攜帶兩個OCT1低活性等位基因的個體，同時使用OCT1抑制劑治療，發(fā)生二甲雙胍不耐受的可能性增加4倍以上。Christensen等[15]同樣發(fā)現(xiàn)二甲雙胍的血漿濃度與OCT1低活性等位基因的數(shù)量有關(guān)，證實(shí)OCT1的基因多態(tài)性影響二甲雙胍藥代動力學(xué)及治療效果。Tarasova等[16]的研究表明OCT1 rs628031（1222A>G）、rs36056065（G160560908delinsGTAAGTTG）突變與二甲雙胍的副作用有關(guān)。研究發(fā)現(xiàn)OCT1 rs622342（A>C）突變與二甲雙胍的降糖效果相關(guān)，攜帶該內(nèi)含子變異的患者對二甲雙胍抗高血糖的反應(yīng)降低[9]，且該位點(diǎn)與MATE1 rs2289669（G>A）之間存在相互作用，當(dāng)兩個位點(diǎn)基因型均為突變純合子時，糖化血紅蛋白降低最為明顯[17]。Zhou等[18]研究了OCT1 rs1867351、rs4709400、rs628031、rs22973744等4個單核苷酸基因多態(tài)性對二甲雙胍療效的影響，發(fā)現(xiàn)這4種基因多態(tài)性對二甲雙胍治療后的血糖及糖化血紅蛋白產(chǎn)生影響，且存在地區(qū)差異。Shu等[19]以20名健康志愿者為研究對象，結(jié)果提示攜帶低活性等位基因R61C、G401S、M420del、G465R的個體，血漿濃度-時間曲線（AUC）下面積更大，最大血漿濃度（Cmax）更高，口服分布容積（V/F）更低，同時Shu等[19]進(jìn)行了動物實(shí)驗(yàn)，分別測定了二甲雙胍在OCT1基因敲除小鼠和攜帶OCT1基因小鼠體內(nèi)的藥代動力學(xué)，發(fā)現(xiàn)敲除OCT1基因的小鼠肝臟對二甲雙胍的吸收顯著減少，表明OCT1是小鼠體內(nèi)二甲雙胍的主要轉(zhuǎn)運(yùn)體。細(xì)胞學(xué)研究方面，Chen等[20]報(bào)道與OCT1野生型相比，OCT1 289C>A、350C>T、616C>T突變型的細(xì)胞對二甲雙胍的攝取顯著降低。因此，OCT1的基因多態(tài)性與二甲雙胍在體內(nèi)的藥代動力學(xué)和藥效學(xué)有關(guān)，是影響二甲雙胍藥物效應(yīng)的重要原因之一。

2.2 OCT2基因多態(tài)性與二甲雙胍的藥物效應(yīng)

據(jù)報(bào)道，與對照組比較，編碼OCT2的SLC22A2的兩個非同義單核苷酸多態(tài)性M165I（493A>G）、R400C（1198C>T）與轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的活性降低有關(guān)[21]。細(xì)胞學(xué)研究表明，T199I（596C>T）、T201M（602C>T）、A270S（808G>T）的遺傳變異與OCT2轉(zhuǎn)運(yùn)功能的改變有關(guān)，而在韓國人群中的研究也證實(shí)這三個基因位點(diǎn)的多態(tài)性可影響OCT2對二甲雙胍的轉(zhuǎn)運(yùn)[22]。Song等[23]的研究也表明，SLC22A2的遺傳變異596 C>T、620C>T、808G>T導(dǎo)致二甲雙胍藥代動力學(xué)出現(xiàn)顯著差異，具有這些變異的受試者二甲雙胍腎清除率降低，血漿二甲雙胍濃度增加。OCT2 808G>T是一種較常見的單核苷酸突變，在不同人群中等位基因的頻率為7%～16%[21]。Yoon等[24]的研究表明OCT2 808 G>T基因多態(tài)性對二甲雙胍的藥代動力學(xué)有顯著影響，攜帶突變基因的個體在血清時間-濃度曲線下產(chǎn)生更高的峰值濃度和更大的曲線下面積。Hou等[25]研究也認(rèn)為，OCT2 808G>T基因多態(tài)性與腎臟對二甲雙胍的清除降低有關(guān)，突變型個體可對二甲雙胍表現(xiàn)出更好的療效響應(yīng)。OCT2 808G>T突變型的個體口服二甲雙胍后，高乳酸血癥的發(fā)生率較野生型升高[26]。在中國人群中的研究也表明，OCT2 808G>T的基因多態(tài)性影響二甲雙胍的排泄，808GT、808TT基因型的受試者二甲雙胍排泄量較808GG明顯下降[27]。

2.3 OCT3基因多態(tài)性與二甲雙胍的藥物效應(yīng)

有機(jī)陽離子轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白3（OCT3）可表達(dá)于全身各器官組織，在二甲雙胍的藥物轉(zhuǎn)運(yùn)中起著重要作用，但迄今為止，OCT3基因多態(tài)性對二甲雙胍藥物效應(yīng)影響的相關(guān)研究相對較少。Tzvetkov等[28]研究了OCT3的6個單核苷酸基因多態(tài)性：rs3120137、rs3123634、rs12194182、rs2292334、rs2504927、rs2457576，發(fā)現(xiàn)這些位點(diǎn)突變與二甲雙胍腎臟清除無明顯相關(guān)性。Hosseyni等[29]對OCT3 1233G>A基因多態(tài)性與2型糖尿病患者二甲雙胍治療后血糖反應(yīng)的關(guān)系進(jìn)行了研究，該研究納入150例T2DM患者，接受二甲雙胍治療3個月，結(jié)果顯示GA+AA基因型患者糖化血紅蛋白值的平均降低幅度高于GG基因型患者。OCT3的基因多態(tài)性對二甲雙胍的轉(zhuǎn)運(yùn)同樣會產(chǎn)生一定的影響。Chen等[30]通過定量PCR和免疫染色結(jié)果顯示，OCT3在二甲雙胍作用的靶組織骨骼肌和肝臟中高表達(dá)，為識別OCT3的遺傳變異，Chen等使用了來自1000個基因組和膜轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白藥物基因組學(xué)項(xiàng)目的數(shù)據(jù)，并進(jìn)行了相應(yīng)的功能測定，研究發(fā)現(xiàn)T400I（1199C>T）和V423F（1267G>T）的基因多態(tài)性使二甲雙胍的攝取顯著降低，而T44M（131C>T）使二甲雙胍的攝取顯著增加50%以上。此外，有研究認(rèn)為OCT3 影響二甲雙胍在唾液腺中的攝取和排泄，可能與二甲雙胍引起的味覺障礙有關(guān)[31]。Shirasaka等[32]通過OCT3基因敲除小鼠對二甲雙胍的藥代動力學(xué)進(jìn)行研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)二甲雙胍在OCT3+/+小鼠體內(nèi)的絕對生物利用度為46.8%，而在OCT3-/-小鼠體內(nèi)下降為32.6%，提示小鼠腸道對二甲雙胍的吸收至少部分是由OCT3介導(dǎo)的。Kwon等[33]以48名韓國人為研究對象，通過DNA測序確定了OCT3啟動子的遺傳變異，并通過體外實(shí)驗(yàn)首次評估了OCT3啟動子單體型變異對二甲雙胍藥代動力學(xué)的影響。OCT3啟動子變異對二甲雙胍藥代動力學(xué)個體間差異的貢獻(xiàn)還需要更多的研究來證實(shí)，對糖尿病患者進(jìn)行二甲雙胍應(yīng)答的研究對于確定該單體型變異的臨床意義是有必要的。

3總結(jié)展望

二甲雙胍作為一種經(jīng)典的口服降糖藥物，受到各大指南和專家共識的廣泛推薦，針對不同年齡、性別、種族的個體，我們長期以來啟用二甲雙胍的用法和劑量相似，但患者對二甲雙胍的應(yīng)答卻存在顯著個體差異，目前尚無有效的方法能對二甲雙胍的藥物效應(yīng)進(jìn)行預(yù)測，從而準(zhǔn)確的指導(dǎo)二甲雙胍的臨床用藥。藥物基因組學(xué)的迅速發(fā)展為藥物的精準(zhǔn)醫(yī)療和個體化治療提供了方向，目前臨床上已有部分藥物的使用可通過基因檢測進(jìn)行選擇，如通過檢測HLA-B5801基因以減少使用別嘌呤醇導(dǎo)致的嚴(yán)重剝脫性皮炎，檢測APOE基因選擇更適合的降脂藥物，從而增加藥物療效，減少不良反應(yīng)。至今，許多單核苷酸基因多態(tài)性被發(fā)現(xiàn)可影響二甲雙胍在體內(nèi)的轉(zhuǎn)運(yùn)、代謝和排泄，從而影響二甲雙胍的療效和不良反應(yīng)，但部分研究的樣本量相對較少，局限于體外研究，故尚需更多多中心、多樣本的體內(nèi)研究來證實(shí)基因多態(tài)性與二甲雙胍藥物效應(yīng)的關(guān)系。此外，基因多態(tài)性之間可能存在相互作用，需進(jìn)一步的深入研究來明確。期望將來可通過基因多態(tài)性的檢測來預(yù)測不同個體對二甲雙胍的應(yīng)答反應(yīng)，制定更適合患者的個體用藥方案，從而減少不良反應(yīng)的發(fā)生，提高藥物的療效及安全性，增加患者的依從性，真正實(shí)現(xiàn)個體化治療。

[參考文獻(xiàn)]

[1]Kirpichnikov D，McFarlane SI，Sowers JR.Metformin：an update[J].Ann Intern Med，2002，137（1）：25-33.

[2]Hundal RS，Krssak M，Dufour S，et al.Mechanism by which metformin reduces glucose production in type 2 diabetes[J].Diabetes，2000，49（12）：2063-2069.

[3]Diabetes Prevention Program Research Group.Long-term safety，tolerability，and weight loss associated with metformin in the Diabetes Prevention Program Outcomes Study[J].Diabetes Care，2012，35（4）：731-737.

[4]Belda-Iniesta C，Pernía O，Simó R.Metformin：a new option in cancer treatment[J].Clin Transl Oncol，2011，13（6）：363-367.

[5]Viollet B，Guigas B，Sanz Garcia N，et al.Cellularand molecular mechanisms of metformin：an overview[J].Clin Sci （Lond），2012，122（6）：253-270.

[6]Bailey CJ，Turner RC.Metformin[J].N Engl J Med，1996，334（9）：574-579.

[7]DeJong L，H■rmark L，van Puijenbroek E.Time course，outcome and managementof adverse drug reactions associated with metformin from patient′s perspective：aprospective，observational cohort study in the Netherlands[J].Eur J Clin Pharmacol，2016，72（5）：615-622.

[8]Brown JB，Conner C，Nichols GA.Secondary failure of metformin monotherapy in clinical practice[J].Diabetes Care，2010，33（3）：501-506.

[9]Graham GG，Punt J，Arora M，et al.Clinical pharmacokinetics of metformin[J].Clin Pharmacokinet，2011，50（2）：81-98.

[10]Kimura N，Okuda M，Inui K.Metformin transport by renal basolateral organic cation transporter hOCT2[J].Pharm Res，2005，22（2）：255-259.

[11]Nies AT，Koepsell H，Winter S，et al.Expression of organic cation transporters OCT1（SLC22A1）and OCT3 （SLC22A3） is affected by genetic factors and cholestasis in human liver[J].Hepatology，2009，50（4）：1227-1240.

[12]Wright SH.Role of organic cation transporters in the renal handling of therapeutic agents and xenobiotics[J].Toxicol Appl Pharmacol，2005，204（3）：309-319.

[13]Müller J，Lips KS，Metzner L，et al.Drug specificity and intestinal membrane localization of human organic cation transporters（OCT）[J].Biochem Pharmacol，2005，70（12）：1851-1860.

[14]Dujic T，Zhou K，Donnelly LA，et al.Association of organic cation transporter 1 with intolerance to metformin in type 2 diabetes：a GoDARTS study [J].Diabetes，2015，64（5）：1786-1793.

[15]Christensen MM，Brasch-Andersen C，Green H，et al.The pharmacogenetics of metformin and its impact on plasma metformin steady-state levels and glycosylated hemoglobin A1c[J].Pharmacogenet Genomics，2011，21（12）：837-850.

[16]Tarasova L，Kalnina I，Geldnere K，et al.Association of genetic variation in the organic cation transporters OCT1，OCT2 and multidrug and toxin extrusion 1 transporter protein genes with the gastrointestinal side effects and lower BMI in metformin-treated type 2 diabetes patients[J].Pharmacogenet Genomics，2012，22（9）：659-666.

[17]Beeker ML，Visser LE，Van Schaik RH，et al.Interaction between olymorphisms in the OCT1 and MATEl transporter and metformin response[J].Pharrnacogenet Genommics，2010，20（1）：38-44.

[18]Zhou Y，Ye W，Wang Y，et al.Genetic variants of OCTl influence glycemic response to metformin in Han Chinese patients with type-2 diabetes mellitus in Shanghai[J].Int J Clin Exp Pathol，2015，8（8）：9533-9542.

[19]Shu Y，Brown C，Castro RA，et al.Effect of genetic variation in the organic cation transporter 1，OCT1，on metformin pharmacokinetics[J].Clin Pharmacol Ther，2008，83（2）：273-280.

[20]Chen L，Takizawa M，Chen E，et al.Genetic polymorphisms in organic cation transporter 1（OCT1） in Chinese and Japanese populations exhibit altered function[J].J Pharmacol Exp Ther，2010，335（1）：42-50.

[21]Leabman MK，Huang CC，Kawamoto M，et al.Polymorphisms in a human kidney xenobiotic transporter，OCT2，exhibit altered function[J].Pharmacogenetics，2002，12（5）：395-405.

[22]Kang HJ，Song IS，Shin HJ，et al.Identification and functional characterization of genetic variants of humanorganic cation transporters in a Korean population[J].Drug Metab Dispos，2007，35（4）：667-675.

[23]Song IS，Shin HJ，Shim EJ，et al.Genetic variants of the organic cation transporter 2 influence the disposition of metformin[J].Clin Pharmacol Ther，2008，84（5）：559-562.

[24]Yoon H，Cho HY，Yoo HD，et al.Influences of organic cation transporter polymorphisms on the population pharmacokinetics of metformin in healthy subjects[J].AAPS J，2013，15（2）：571-580.

[25]Hou W，Zhang D，Lu W，et al.Polymorphism of organic cation transporter 2 improves glucose-lowering effect of metformin via influencing its pharmacokinetics in Chinese type 2 diabetic patients[J].Mol Diagn Ther，2015，19（1）：25-33.

[26]Li Q，Liu F，Zheng TS，et al.SLC22A2 gene 808 G/T variant is related to plasma lactate concentration in Chinese type 2 diabetics treated with metformin[J].Acta Pharmacol Sin，2010，31（2）：184-190.

[27]Wang ZJ，Yin OQ，Tomlinson B，et al.OCT2 polymorphisms and in-vivo renalfunctional consequence：studies with metformin and cimetidine[J].Pharmacogenet Genomics，2008，18（7）：637-645.

[28]Tzvetkov MV，Vormfelde SV，Balen D，et al.The effects of genetic polymorphisms in the organiccation transporters OCT1，OCT2，and OCT3 on the renal clearance of metformin[J].Clin Pharmacol Ther，2009，86（3）：299-306.

[29]Hosseyni-Talei SR，Mahrooz A，Hashemi-Soteh MB，et al.Association between the synonymous variant organic cation transporter 3 （OCT3）-1233G>A and the glycemic response following metformin therapy in patients with type 2 diabetes[J].Iran J Basic Med Sci，2017，20（3）：250-255.

[30]Chen L，Pawlikowski B，Schlessinger A，et al.Role of organic cation transporter 3 （SLC22A3） and its missense variants in the pharmacologic action of metformin[J].Pharmacogenet Genomics，2010，20（11）：687-699.

[31]Lee N，Duan H，Hebert M F，et al.Taste of a pill：organic cation transporter-3 （OCT3） mediates metformin accumulation and secretion in salivary glands[J].J Biol Chem，2014， 289（39）：270 55-270 64.

[32]Shirasaka Y，Lee N，Zha W，et al.Involvement of organic cationtransporter 3 （OCT3/SLC22A3） in the bioavailability and pharmacokinetics of antidiabetic metformin in mice[J].Drug Metab Pharmacokinet，2016，31（5）：385-388.

[33]Kwon EY，Chung JY，Park HJ，et al.OCT3 promoter haplotype is associated with metformin pharmacokinetics in Koreans[J].Sci Rep，2018，8（1）：16 965.

（收稿日期：2019-10-14 ?本文編輯：焦曌元）