嘌呤类药物作用及巯基嘌呤甲基转移酶遗传多态性的研究进展
更新日期： 06-09  目前研究结果表明，急性淋巴细胞白血病(ALL)的抗嘌呤代谢药物——6-巯基嘌呤(6-MP)和6-巯代鸟嘌呤(6-TG)均是无内在生物活性的药物，必须通过体内一系列代谢后才能发挥抗白血病效应。而人体一种被称为巯基嘌呤甲基转移酶(TPMT)的代谢酶在此类药物代谢和抗白血病作用中起关键作用。此酶是存在于哺乳动物和禽类细胞中的一种细胞内酶，非金属依赖性，能利用S-腺苷-L-甲硫氨酸(SAM)作为甲基的供体和底物结合，特异地催化杂环类和芳香类化合物苯环6-位硫原子的甲基化，其内在底物和主要的生物学功能仍然未完全清楚［1，2］，而其DNA编码顺序上某个核苷酸碱基点突变，是造成嘌呤类药物不同强度的细胞毒作用的基础［3］。所以，对于TPMT酶学特点、其遗传多态性的分子生物学机制以及6-MP、6-TG临床关系的研究成为当前研究药代动力学的热点之一。
  1　6-MP和6-TG的代谢［4，5］　6-MP的代谢途径：①由次黄嘌呤磷酸核糖转移酶(HPRT)催化先形成硫基次黄嘌呤单磷酸盐(TIMP)，硫基黄嘌呤单磷酸盐(TXMP)，硫基鸟嘌呤单磷酸盐(TGMP)，后者经磷酸化后分别形成二磷酸盐和三磷酸盐。后三种物质统称为TGNs，它整合到肿瘤细胞中影响DNA的复制及RNA的表达，发挥抗肿瘤作用。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，这些甲基化的化合物属于“无活性”的物质，它们能够抑制磷酸核糖焦磷酸化氨基转移酶(PRPP-AT)的活性，后者是细胞重新合成嘌呤步骤中的关键酶，因此，抑制PRPP-AT的活性就阻断了肿瘤细胞遗传信息的表达，从而达到抗白血病的作用。③由黄嘌呤氧化酶催化形成6-硫基黄嘌呤后再形成
尿酸也可生成尿酸排出。
  6-TG的代谢途径：①由HPRT催化直接形成硫基鸟嘌呤磷酸化合物(TGNs)发挥抗白血病作用。②也可由TPMP催化生成甲基化的产物如6-meTG，或me-TGMP，达到抗肿瘤的作用。但组织中TPMP对6-TG的催化效力远比6-MP低(约为1/12)［4］，故此过程并非6-TG的主要代谢途径。③6-TG由鸟嘌呤脱氢酶催化生成6-硫基黄嘌呤再由黄嘌呤氧化酶催化生成尿酸排出。
  2　TPMT的酶学特点
  2.1　TPMT的组成结构：由两个具有相同的催化功能单体组成，说明TPMT的结构并非引起遗传多态性的原因。TPMT的分子量大约为30000。通过提取和分析人肾脏组织中的TPMT，发现它由245个氨基酸残基组成。另有人还发现几乎每个依赖SAM的甲基转移酶均含有3个结构保守的序列(motifⅠ，Ⅱ，Ⅲ)，分别含24-，12-，12-三个单体结构，估计这些序列为酶结合底物的结构域［6～8］。
  2.2　TPMT的组织分布
：人类TPMT首先在肝脏、肾脏中被发现，随后陆续地在胃肠道、肺、脑、血液、胎儿、胎盘等组织中发现。成年人肝细胞的TPMT浓度和血液组织中几乎呈直线相关。第3个月的胎儿即有TPMT的存在，其中第6个月的浓度及活性和新生儿类似，说明TPMT的浓度及活性在人体各组织内，甚至肿瘤组织中均存在密切相关性，测定红细胞中的TPMT浓度即可大致估计其它组织的酶活性［9,10］。
  2.3　TPMT的酶学动力学特征：酶活性随孵育时间、底物浓度、pH值和离子浓度、底物浓度(红细胞浓度)的变化而变化［11］。TPMT最佳孵育时间为60分钟［10］，其它参数符合Michaelis-menten曲线。同时,Krynetski等［11］发现在一般组织中(肝、肾等)酶作用最佳pH值为7.5，而血液中为6.7。
  2.4　TPMT的底物及抑制物：Krynetski等做了18种6-MP和6-TG衍生物的酶学实验，包括它们的核苷酸和核糖核酸，描述了它们的反应特性：大多数的衍生物均可作为TPMT的底物，它们的酶促动力学特性均符合Michaelis-menten曲线，发现6-MP比6-TG与酶结合的能力强。在所有前体药物(6-MP,6-TG)和衍生物中,8-羟基-6-MP和6-TG分别是两个药物家系中活性最大者，而它们的核苷酸盐类则是这些化合物中活性最低的，其原因可能是它们较易被水解。Mcleod等［10］发现当化合物中7,9位被烷基化后，其与酶结合的能力有所加强。同时发现前体药物的Km、Vm和Km/Vm值均比其衍生物低，说明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为TPMT的底物，但是它们的Km和Vm值均显著比硫基嘌呤及其衍生物低。黄嘌呤8位上有-OH基者是底物，而2位上有-OH则为抑制物［12］。除2-OH-黄嘌呤外,S-腺苷-L-半胱氨酸、Sinefungin、6-甲基硫基嘌呤、3，4-双甲氧-5-对羟基苯甲酸为TPMT的抑制物［2］。
  3　TPMT的遗传多态性　从人类T84结肠癌患者细胞中提取分析DNA及cDNA寡核苷酸探针筛查文库，发现TPMT基因总长为3.4kb，编码序列总长2.7kb，开放阅读框架含735个碱基。国外多个文献调查显示，大约有89%的人TPMT酶活性＞6U/ml pRBC，属于高活性，而11%的人酶活性为1～5U/ml pRBC，
属于中度活性。而大约1/300的人活性低于1U/ml pRBC或其活性无法测出。造成这种结果的原因是编码TPMT的核苷酸碱基顺序发生点突变，而是否有染体易位或丢失尚无文献报道。美国和英国学者已在白种人中发现和克隆出两个点突变位点，分别命名为TPMT*2和TPMT*3。其中前者是核苷酸序列中第238位的鸟嘌呤(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位的鸟嘌呤(G)→腺嘌呤(A)，第719位的腺嘌呤(A)→鸟嘌呤(G)，结果是氨基酸序列第154位的Ala→Thr(苏氨酸)，第240位的Tyr(酪氨酸)→C
ys(半胱氨酸)，这样就造成了酶活性的减低或丧失，从而导致在使用6-MP时形成高浓度的TGNs，引起明显的造血组织细胞毒性，产生严重后果，甚至引起死亡。两种突变类型中,TPMT*3出现的频率占两种类型的70%，而TPMT*2占30%［13,14］。
  4　影响TPMT活性的因素
多态性的作用  4.1　种族特异性：美国弗罗里达州黑种人平均TPMT酶活性为8.64±3.47U/ml pRBC，未发现缺陷患者。而白种人平均为12.3±3.88U/ml pRBC，酶活性的分布比例与前述类似［15］。Mcleod等［16］发现白种人的酶活性平均值为16.8U/ml pRBC，黑种人则为14.4U/ml pRBC(P＜0.001)。法国人平均15.4±7.0U/ml pRBC，其TPMT遗传多态性的分布和美国人相同［1］。新加坡的调查显示，健康华人中TPMT的多态性结论和美国人相似，而实际的数值却大大超过了国外报道的结果［17］。挪威Saami人
的平均值为17.0±3.3U/ml pRBC，白种人为13.1±2.9U/ml pRBC(P＜0.001)，而酶活性的分布比例与前面结果相似［18］。同时，他们与韩国合作检测韩国人的酶活性，其结果也类似［19］。

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