CYP3A4*1G、OPRM1 A118G基因多態性與腹腔鏡結腸腫瘤根治術患者圍術期芬太尼用量和VAS評分的關系分析*

曹 蕾,周 琰,黃 劍,高姚怡,李懿皞,王蓓麗,潘柏申,郭 瑋

復旦大學附屬中山醫院:1.藥劑科;2.檢驗科;3.麻醉科,上海 200032

外科手術期間提供有效的疼痛管理對于提高手術效果、促進患者恢復和提升患者滿意度非常重要。選擇合適的麻醉藥物是疼痛管理的重要環節之一[1]。芬太尼因其鎮痛作用強,見效時間較短,被廣泛用于術中麻醉和患者自控鎮痛[2]。然而,由于個體間對芬太尼的敏感性存在明顯差異,基于患者身高、體質量和麻醉實施者臨床經驗的傳統麻醉用量估算方法,容易發生麻醉不完全或者過量的現象[3-4]。

多項研究表明芬太尼應答的個體差異與人類遺傳學密切相關,它的藥物作用靶點以及代謝通路中關鍵酶的基因多態性均會對手術期間麻醉效果產生影響[5-6]。本文旨在通過篩選CYP3A4*1G、CYP3A5*3、COMT Val158Met和OPRM1 A118G基因多態性與芬太尼藥物用量和圍術期視覺模擬評分法(VAS)評分之間的關系,助力圍術期精準麻醉管理,提高阿片類藥物使用的安全性和有效性。

1 資料與方法

1.1一般資料 選擇2018年7月至2020年12月在本院擇期進行腹腔鏡結腸腫瘤根治術的101例患者為研究對象,其中男58例、女43例,平均年齡(59.75±5.74)歲,平均體質量(62.41±9.03) kg,平均身高(164.63±7.66)cm。所有患者均簽署知情同意書,本研究方案經本院醫學倫理委員會批準(B2018-054R)。納入標準:(1)年齡45～70歲;(2)美國麻醉醫師協會(ASA)評分Ⅰ～Ⅱ級。排除標準:(1)病態肥胖[體質量指數(BMI)>30 kg/m2或極度消瘦(BMI<20 kg/m2)];(2)肝腎功能不全;(3)慢性疼痛;(4)1個月內服用過影響CYP3A4酶活性的酶誘導劑或酶抑制劑者。中途退出標準:(1)受試者要求撤回知情同意書;(2)術中改變手術方式;(3)術中出血量超過500 mL。

1.2方法

1.2.1標本采集及DNA提取 收集患者術前乙二胺四乙酸二鉀(EDTA-K2)抗凝血2 mL。使用Lab-Aid 820核酸抽提Midi試劑(廈門致善生物科技股份有限公司),嚴格按照說明書要求抽提基因組DNA,并保存于-20 ℃低溫冰箱直至檢測。

1.2.2引物設計及合成 采用Oligo7軟件設計PCR引物,待測引物序列詳見表1,引物由生工生物工程(上海)股份有限公司合成。

表1 待測基因引物序列

1.2.3PCR擴增和Sanger測序 將熱啟動Taq酶-PCR反應體系 10 μL[Premix Taq@Hot Start Version,寶生物工程(大連)有限公司]、正向/反向引物各1 μL、DNA模板4 μL和去離子水4 μL,依次加入0.2 mL PCR反應管中,PCR反應總體積為20 μL,振蕩混勻后瞬時離心備用。PCR反應條件:94 ℃ 5 min;94 ℃ 30 s、56 ℃ 30 s、72 ℃ 30 s,45個循環;72 ℃ 5 min;4 ℃保溫,Applided Biosystems 7500 Fast Realtime PCR System[賽默飛世爾科技(中國)有限公司]擴增。PCR擴增產物純化后,在ABI3130測序儀(美國 ABI 公司)上進行雙相Sanger測序,測序試劑購于賽默飛世爾科技(中國)有限公司,測序結果用Chromas軟件進行分析。

1.2.4鎮痛方法及評價 患者入手術室前無任何術前用藥。誘導前使用麻醉面罩充分給氧去氮,直至自主呼吸時呼氣末氧濃度超過80%。使用芬太尼(3.0 μg/kg)、異丙酚(2.0 mg/kg)和順式阿曲庫銨(0.2 mg/kg)聯用的靜脈誘導方案;術中使用七氟醚和順式阿曲庫銨至關腹時停用。患者恢復意識后,送入麻醉后復蘇觀察室(PACU),使用鎮痛泵自控靜脈鎮痛(PCIA)。

1.2.5評估指標及方法 記錄芬太尼用量,包括術中用量、PACU用量、手術室用量、術后第1天PCIA用量(簡稱術后第1天用量)、術后第2天PCIA用量(簡稱術后第2天用量)和圍術期用量。手術室用量是術中用量和PACU用量的總和;圍術期用量是指從手術開始至術后48 h的時間內芬太尼用量總和。記錄出PACU、術后24 h和術后48 h VAS評分。

主要終點指標為拔除氣管導管前患者自主呼吸頻率穩定在≤10次/分;次要終點指標為患者出PACU時VAS評分<4分。

2 結 果

2.1待選基因多態性分布情況 待選基因在101例入組患者中的分布情況:CYP3A4*1G GG野生型50例(49.50%)、GA雜合子38例(37.62%)、AA純合子13例(12.88%);CYP3A5*3 AA野生型12例(11.88%)、AG雜合子44例(43.56%)、GG純合子45例(44.56%);OPRM1 A118G AA野生型2例(1.98%)、GA雜合子14例(13.86%)、GG純合子85例(84.16%);COMT Val158Met GG野生型53例(52.48%)、GA雜合子43 例(42.57%)、AA純合子5例(4.95%)。

2.2等位基因頻率和Hardy-Weinberg平衡檢驗 在入組患者中分析CYP3A4*1G、CYP3A5*3、OPRM1 A118G和COMT Val158Met等位基因頻率,抽樣樣本符合Hardy-Weinberg平衡定律(P>0.05),見表2。

表2 101例患者的等位基因頻率(%)

2.3CYP3A4*1G、CYP3A5*3、COMT Val158Met和OPRM1 A118G不同基因型患者芬太尼用量比較 在101例入組患者中,分析CYP3A4*1G、CYP3A5*3、COMT Val158Met和OPRM1 A118G不同基因型患者在術中、PACU、手術室、術后第1天、術后第2天、圍術期的芬太尼用量差異。結果顯示:(1)CYP3A4*1G不同基因型患者PACU芬太尼用量差異有統計學意義(P<0.05),組間兩兩比較顯示GG基因型PACU芬太尼用量高于AA基因型和GA基因型(P<0.05),見表3。(2)OPRM1 A118G AA +GA基因型與GG基因型患者術后第2天芬太尼用量差異有統計學意義(P<0.05),AA+GA基因型患者術中、PACU、手術室、術后第1天、圍術期的芬太尼用量高于GG基因型患者,但差異均無統計學意義(P>0.05),見表4。(3)CYP3A5*3不同基因型患者PACU芬太尼用量差異有統計學意義(P=0.035),組間兩兩比較發現GG基因型和GA基因型患者PACU芬太尼用量差異有統計學意義(P<0.05),見表5。(4)COMT Val158Met不同基因型患者在術中、PACU、手術室、術后第1天、術后第2天、圍術期芬太尼用量差異均無統計學意義(P>0.05),見表6。

表3 不同時間CYP3A4*1G不同基因型患者芬太尼用量比較[M(P25,P75),μg]

表4 不同時間OPRM1 A118G不同基因型患者芬太尼用量比較[M(P25,P75),μg]

表5 不同時間CYP3A5*3不同基因型患者芬太尼用量比較[M(P25,P75),μg]

表6 不同時間COMT Val158Met不同基因型患者芬太尼用量比較[M(P25,P75),μg]

2.4出PACU時不同VAS評分患者的一般資料、芬太尼用量及不同基因分型比較 出PACU時VAS評分<4分92例,≥4分9例。術中、PACU、手術室的芬太尼用量在出PACU時VAS評分<4分與≥4分患者間比較,差異均有統計學意義(P<0.05),OPRM1 A118G GG基因型與AA+GA基因型比例在出PACU時VAS評分<4分和≥4分患者間比較,差異有統計學意義(P<0.05)。見表7。

表7 出PACU時不同VAS評分患者的一般資料、芬太尼用量及不同基因分型比較或n(%)或M(P25,P75)]

2.5出PACU時不同VAS評分與患者的一般資料、芬太尼用量及多個基因分型的相關性分析 患者出PACU時VAS評分與PACU、手術室的芬太尼用量及OPRM1 A118G基因型呈正相關(r=0.598、0.220、0.426,P<0.05),見表8。

表8 出PACU時不同VAS評分與患者的一般資料、芬太尼用量及基因型的相關性分析

2.6影響出PACU時VAS評分的多因素分析 從表8中選取P<0.05的指標進行影響出PACU時VAS評分的多因素分析。由表9可知,OPRM1 A118G基因型和PACU芬太尼用量是出PACU時VAS評分的獨立影響因素(P<0.05)。在沒有其他因素的影響下,攜帶OPRM1 A118G A等位基因的患者,VAS評分顯著高于突變純合子(GG型)。同時,PACU芬太尼的用量越高,VAS評分越高。

表9 影響出PACU時VAS評分的多因素分析

2.7CYP3A4*1G、CYP3A5*3、COMT Val158Met和OPRM1 A118G不同基因型與術后24 h和48 h VAS評分的相關性分析 由表10可知,CYP3A5*3 GG基因型與AA+GA基因型患者的24 h VAS評分差異有統計學意義(P<0.05)。相關性分析顯示,CYP3A4*1G、CYP3A5*3、COMT Val158Met和OPRM1 A118G不同基因型與術后24 h、48 h VAS 評分無相關性(P>0.05),見表11。

表10 CYP3A4*1G、CYP3A5*3、COMT Val158Met和OPRM1 A118G不同基因型患者術后24 h和48 h VAS評分比較[n(%)]

表11 CYP3A4*1G、CYP3A5*3、COMT Val158Met、OPRM1 A118G基因型與術后24 h和48 hVAS評分的相關性分析

3 討 論

隨著基因技術的進步和麻醉藥物的深入研究,越來越多的研究表明,基因多態性會導致同一種麻醉劑對不同人群和個體產生不同的影響[7]。不同人群和個體之間的基因多態性導致藥物轉運蛋白、靶受體和代謝酶功能的差異,從而影響麻醉藥物的效果[8]。本研究選擇了參與芬太尼作用和代謝機制的關鍵基因進行研究,從單核苷酸多態性的角度,探討了基因型對麻醉效果的影響,試圖為臨床實施精確麻醉提供依據,并根據患者不同基因組的特點合理用藥,以提高療效、降低和預防藥物不良反應。

本研究中101例患者待選基因(CYP3A4*1G、CYP3A5*3、COMT Val158Met和OPRM1 A118G)的等位基因頻率遺傳平衡吻合度檢驗P>0.05,說明抽樣樣本符合Hardy-Weinberg平衡定律,來自一個較大的、處于隨機婚配平衡狀態的群體,具有代表性。CYP3A5*3和COMT Val158Met等位基因頻率和SNPedia數據庫中的結果基本一致,OPRM1 A118G野生型等位基因A的頻率顯著高于高加索人群和非洲人群。OPRM1 A118G和CYP3A4*1G等位基因突變頻率在不同人種中差異較大,在我國漢族人群中的報道不一。

本研究采用VAS評分評估患者手術期間的疼痛程度[9]。VAS是一種簡單、有效的疼痛評估方法,可以客觀、準確地評估疼痛,減少因夸大或忽視因素而導致的偏差,從而提高疼痛評估的準確性。研究表明,OPRM1 A118G不同基因型患者術后第2天的芬太尼用量有差異,A等位基因的攜帶者需更多芬太尼才能達到相似的麻醉效果。OPRM1 A118G基因型和PACU芬太尼用量是出PACU時VAS評分≥4分的獨立影響因素,OPRM1 A118G A等位基因攜帶者VAS評分更高。本研究結果提示芬太尼用量和OPRM1 A118G基因型的相關性并不顯著,這可能是由于研究隊列的規模較小,導致結果不穩定造成的。在后續研究中,本研究團隊將通過擴大研究隊列來持續關注OPRM1基因對芬太尼用量的影響。

芬太尼是臨床常用的阿片類鎮痛藥物,主要作用于 δ、κ 及 μ 3 種阿片受體。其中,μ受體是主要的阿片類受體亞型之一,是內源性和外源性阿片物質鎮痛、耐受、依賴等效應的關鍵性靶點,由 μ 受體基因(OPRM1) 編碼。A118G單核苷酸多態性是OPRM1基因最常見的突變位點。受體突變后與β-內啡肽的親和力增強,從而影響阿片類藥物的受體作用[10]。相對于突變型純合子(GG型),攜帶A等位基因的患者表現出對阿片類藥物反應降低,可能需要更多的阿片類藥物進行鎮痛。本研究中OPRM1 A118G 基因型對疼痛敏感性的影響與ZHANG等[11]的研究結果相似,A等位基因攜帶者對于疼痛更為敏感。但也有文獻報道OPRM1 A118G 基因型對疼痛敏感性幾乎沒有影響[12]。

另一個與阿片類藥物有關的指標是人體肝臟內含量豐富的細胞色素P450酶(CYP450),有研究報道CYP3A4、CYP3A5基因多態性在一些阿片類藥物的代謝方面發揮重要作用。CYP450主要存在于肝臟微粒體中,它是由一組結構和作用相似的同工酶組成的B族細胞色素酶系。CYP3A4是CYP基因家族最重要的成員之一,在芬太尼代謝中發揮了重要作用,其編碼序列發生單核苷酸多態性會改變酶的活性,從而影響芬太尼在肝臟中的烷基化過程[13]。攜帶CYP3A4*1G的受試者血藥濃度增加,麻醉效果增強,鎮痛維持時間更久。因此,CYP3A4酶活性和芬太尼代謝顯著相關,不同基因型受試者芬太尼用量存在明顯差異[14]。本研究在基因型和芬太尼用量關系的分析中也發現攜帶CYP3A4*1G野生型的患者,相比攜帶突變基因的患者疼痛敏感度升高,在PACU的疼痛管理中,需消耗更多的芬太尼才能獲得相同的麻醉效果。本研究與ZHANG等[15]的報道是一致的,攜帶CYP3A4*1G基因的患者術后芬太尼用量較少,這可能是由于CYP3A4*1G第82266位的2個等位基因堿基突變導致CYP3A4編碼蛋白的代謝活性降低,從而使芬太尼鎮痛效應增強。

有文獻報道CYP3A5酶參與芬太尼代謝,影響芬太尼通過腎臟代謝的速率[16]。CYP3A5*3是最常見的突變類型,基因突變后會導致編碼的蛋白活性發生10～40倍的差異。本研究僅發現在PACU芬太尼用量中,GG基因型患者用量高于GA基因型,可能和CYP3A5參與了芬太尼代謝有關。但是,張衛等[17]在2009年的一項研究中報道CYP3A5*3基因多態性不是芬太尼靜脈鎮痛效應個體差異的遺傳因素。目前關于CYP3A5影響芬太尼代謝的觀點仍有爭議。

本研究的局限性在于待選基因尚不全面,ABCB1 C3435T等基因多態性與芬太尼用量和麻醉耐受性有關[18]。此外,由于研究隊列的規模有限,本研究無法創建獨立的驗證集,還需在未來更大樣本量的隊列中作進一步的研究。術后并發癥也與疼痛管理密切相關[19]。BOSTR?M等[20]的研究揭示吻合口瘺是PACU患者疼痛增加的獨立影響因素。本研究僅關注短期預后,術后隨訪僅限于48 h;吻合口瘺、TNM分期、轉移和復發等長期因素未納入患者的基本特征進行分析。這些局限性在一定程度上削弱了本文的臨床價值和適用性。在未來的研究中,筆者將重點關注術后疼痛程度與更多臨床參數、并發癥以及不良反應發生率之間的相關性。

綜上所述,本研究發現,CYP3A4*1G、CYP3A5*3、OPRM1 A118G基因型與芬太尼用量存在一定關系。OPRM1 A118G基因型是出PACU時VAS評分的獨立影響因素。術后24 h和48 h VAS評分與CYP3A4*1G、CYP3A5*3、OPRM1 A118G基因型無相關性。術前檢測麻醉藥物代謝或效應相關基因型可為臨床推進精準化的麻醉管理提供實驗室支持。