糖尿病与基因课件.pptx
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1、1,国家卫生部 全国合理用药监测系统 孙忠实 2011,6,13,长沙,Pharmacogenomics and Personalized Medicine for Diabetes,药物基因组学与糖尿病个体化给药,2,WHO:控制糖尿病,刻不容缓,糖尿病(T2D)是四大非传染病之一,是仅次于心脑血管疾病和癌症的第三位死亡原因;全球每9秒钟就有1人死于糖尿病,每年约死亡400万人,失明约1500万人;使心脏病与脑卒中增加34倍(US,CDC 2007);仅2010年全球为此支出3,780亿美元,占全球支出的12%!钱荣立 中国糖尿病杂志2010;18:881882,2010联合国糖尿病日;中国
2、蓝光行动,3,糖尿病严重威胁人类健康,Source:WHO and IDF,流行性日益加剧,2000,2030,死亡 3+million,截肢 1+million,肾衰 500,000+,失明 300,000+,医疗开支 USD 156+billion,糖尿病每年给全球带来的巨大损失,全球糖尿病患者(百万),4,中国糖尿病患者居全球之首,“Prevalence of Diabetes among Men and Women in China”中国成年人中糖尿病发病率为9.7%(远高于全球平均患病率6.4%),现有患者9,240万例,约占全球糖尿病患者1/3,居全球之首,第二位为印度,5080万
3、例;Wenying Yang etal.N Engl J Med 2010;362:1090-1101CDS与IDF联合调研结果指出:我国糖尿病治疗费用每年高达1,734亿元(约250亿美元),是非糖尿病人的34倍;占全国医疗总支出的13%!2010,11,14第4个联合国糖尿病日IDF主席Mbanya报告,5,全球现有十一大类抗糖尿病药,1,胰岛素及其衍生物;2,磺脲类;3,双胍类;4,噻唑烷二酮类;5,-糖苷酶抑制剂;6,格列奈类胰岛素促泌剂(Meglitinides);7,胰岛淀粉样肽(Amylin analogues);普兰林肽注射液 8,肠促胰岛素激素拟似药(Incretin hor
4、mone mimetics);艾塞那肽注射液9,二肽基肽酶抑制剂(DPP4-I);西他列汀10,胰高血糖素样肽受体激动剂(GLP-1);利拉鲁肽11,钠-葡萄糖共同转运体抑制剂(Sodium-Glucose Co-Transport Inhibitors;SGLTs-I)。,注:黄色标记药物系目前认为与基因多态性密切相关者,6,当前T2D的控制率仅约40%,而T2D 却占全部糖尿病患者的90%95%!,Presented byTrudy N.Griffith BSc.Pharm(Hons)13 August 2010,7,服用降糖药的患者40%未能达标尤其是单一药物!,过去的10年,约40%T
5、2D患者的糖化血红蛋白(glycosylated hemoglobin,HbA1c)未能达到 7%!尤其是服用单一药物不能控制血糖在最佳水平!Pharmaceuticals 2010,3,2610-2646,8,为什么药物的有效率不尽人意?,镇痛剂(COX-2)80%抑郁症62%哮喘60%心律失常60%糖尿病57%偏头痛(急性)52%偏头痛(预防)50%丙型肝炎47%尿失禁40%阿茨海默病30%肿瘤25%,9,国人服用降糖药77%未达标,中华医学会糖尿病学分会2011年2月11日在“诺和诺德糖尿病论坛”上公布的一项糖尿病患者调查结果显示:糖化血红蛋白(HbA1C)以为标准,有的受访者不达标;如
6、以,为标准,则有77的受访者血糖控制不达标。这项调查启动于年,全国共有家医院、143,123名患者参与。中华医学会糖尿病学分会主任委员纪立农介绍说,这是国际上迄今规模最大的型糖尿病患者调查,也突破了国内以往局限于大城市大医院的调查范围,受访患者来自全国各地各级医院。,10,抗糖尿病药长期服用(5年)的无效率知多少?,Kahn et al 报告长期服用(5年)的无效率:罗格列酮 15%二甲双胍 21%格列苯脲 34%N.Engl.J.Med.2006,355,2427-2443.,11,59%药物的不良反应与基因变异相关,据报告,在美国不良反应发生率最高的27种药物中,有16种(59%)的发生原
7、因是其代谢时至少有一种药酶存在基因多态性,主要是慢代谢型(PM)患者;而一般常见药物代谢酶的基因变异发生率为7%to 22%!之间,其范围有极显著差异.(P=.006-P.001).,JAMA 2001;286:2270-2279,12,T2DM是多基因/多因素疾病,Nature.2009 October 8;461(7265):747753.,13,PGx使T2D的药物治疗迈向个体化 Pharmacogenomics in type II diabetes mellitus management:Steps toward personalized medicine,迄今,经全基因组扫描(ge
8、nome-wide association scans)和侯选基因*(candidate gene)的研究表明,糖尿病药物治疗的个体差异,目前认为至少与四类降糖药相关.*候選基因:一個位于被怀疑与某疾病有关的染色体区域中的一段基因,由转录出來的蛋白质推測為造成疾病的基因.,Pharmacogenomics and Personalized Medicine 2009:2 7991,14,Pharmacogenetics:研究单个基因与个体药物反应差异的相关性,Pharmacogenomics:研究多个基因或整个基因组与个体药物反应差异的相关性目前已将二者统一称为PGx.,什么是药物基因学与药物
9、基因组学?,15,基因是影响药物作用的关键因素,16,PGx是影响药物PK/PD的重要因素,药代动力学:Absorption(吸收)Distribution(分布)Metabolism(代谢)Excretion(排泄)药效动力学:受体离子通道酶信息通路免疫系统,ADME,17,基因多态性表现在何处?,药物代谢酶:如影响药物代谢的细胞色素450等的多态性;药物转运蛋白:如影响药物吸收、分布和排泄的-糖蛋白的多态性;受体或靶位:如肾上腺素能受体的多态性;离子通道:如钙离子通道的多态性;信息通路的靶点:如酪氨酸激酶等;这些都是生物标记物(Biomarkers),它们的多态性导致了药物治疗中的药效和不
10、良反应的多样性。,18,关于药酶的基因多态性,P450的基因多态型(Genetic polymorphism)使药物代谢存在着种族和个体差异,尤其是CYP2C19和2D6。目前分为4种表型:正常代谢型 EM,又称快代谢型(Extensive Metabolizer,占75-85%);缺乏代谢型 PM,又称慢代谢型(Poor Metabolizer,占5-10%);超速代谢型 UM(Ultrarapid Metabolizer,占1-10%);中间代谢型 IM(Intermediate Metabolizer,占10-15%)(此型介于EM与PM之间)。,19,Transporters expr
11、essed in the human hepatocyte,20,涉及降糖药的PGx,21,为什么有些人应用二甲双胍无效?,FDA;1995,22,二甲双胍是治疗T2D的一线药物,减少肝糖的输出增加胰岛素敏感降低LDL和TG降低C反应蛋白减轻体重或保持不引发低血糖风险可引发恶心痉挛及腹泻罕见乳酸中毒禁忌证:CHF,肾功不良,80岁老人!,23,在服用二甲双胍的患者中,有35-40%禁食血糖水平未达标!,Diabet.Care 1994,17,1100-1109Diabet.Med.1994,11,953-960,Metformin is not without adverse events s
12、uch as diarrhea and nausea that occur in about 30%of patients;or a more serious but very rare side effect,lactic acidosis.Despite an exceptional efficacy and safety profile,several T2Ds(about 38%)still fail to reach glycemic goals in metformin therapy.Pharmacogenomics and Personalized Medicine 2009:
13、2 7991,24,临床证明单用二甲双胍易出现继发性失效Secondary Failure of Metformin Monotherapy in Clinical Practice,作者报告,在20042006年间,用二甲双胍共治疗T2D患者1,799例,以7%!注:继发性失效定义 1,需加用或换用第二种降糖药;2,随后的HbA1C7.5%。Diabetes Care 2010;33:501506,25,二甲双胍在体内的转运,二甲双胍为一亲水性有机阳离子(pKa 12.4),是有机阳离子转运体(organic cation transporters;OCTs)包括OCT1,OCT2的底物,O
14、CT1主要在肝细胞表达,OCT2则在肾细胞中表达,二者分別将二甲双胍转运至肝细胞内和肾脏上皮细胞内.Pharmaceuticals 2010;3:2610-2646,26,二甲双胍的摄取及其作用机制,LKB,alias of serine-threonine kinase 11(STK11);PGC-1,peroxisome proliferator activated receptor coactivator 1;TORC2,target of rapamycin complex 2.,J.Clin.Invest 2007:17:1422-1431,27,涉及二甲双胍的PGx转运体基因多态性
15、,OCTs:Organic cation transporter gene(有机阳离子转运体基因)OCT 1:由SLC22A1编码,承载肝摄取;OCT 2:由SLC22A2编码,承载肾排泄;MATE:Multidrug and toxin extrusion gene(多药与毒素外排基因)MATE1:由SLC47A1编码,承载从肝细胞转运至胆汁;MATE2:由SLC47A2编码,承载肾排泄.Acta Pharm 60;387406,28,OCTs的表达及其基因多态性,OCT1 主要在肝细胞和肠上皮细胞表达,介导二甲双胍在这些细胞的摄取;OCT2,主要在远端肾小管细胞表达,介导、促进包括二甲双胍
16、在内的许多生物异源性物质在尿中的排泄 OCT1的变异已知有12个:S14F,R61C,F160L,S189L,G220V,P341L,R342H,G401S,V408M,420del,G465R,R488M,其中标记为兰色者为功能降低的转运体。Pharmacogenomics and Personalized Medicine 2009:2 7991,29,为什么二甲双胍必需个体化给药?,应用最广泛;在美国处方量排名前15位!治疗指数窄;为多因素病;疗效差异大;有的有效,有的无效,有的甚至发生乳酸中毒!(MALA range from three to nine cases per 100,0
17、00 patient-years)once it develops,it has been associated with a 50%to 75%mortality rate.N Engl J Med.1998;338:265-6.Letter;Diabetes Care.1999;22:925-7.Ellenhorns medical toxicology:1997;728-731.在肝脏起效;转运体或肝功能影响很大主经肾排泄;转运体或肾功能影响很大,30,OCT1等位基因对二甲双胍摄取的影响,*P 0.01,J.Clin.Invest 2007:17:1422-1431,31,OCT1等位
18、基因对二甲双胍降糖作用的影响,*P=0.012,J.Clin.Invest 2007:17:1422-1431,32,OCT1基因多态性显著降低二甲双胍的疗效,人体OCT1的基因多态性很多,其中有7个S14F,R61C,S189L,G220V,G401S,420del,G465R功能是降低的,如美国白人OCT1-420del约占20%;OCT1-R61C在美国人约占7%;OCT1的基因多态性,使肝细胞不能或减少摄取二甲双胍发挥降糖作用,故疗效显著降低。OCT1的基因多态性可使葡萄糖耐量试验显著降低。J.Clin.Invest 2007:17:1422-1431,33,OCTs基因多态性显著降低
19、二甲双胍的疗效,凡携带OCTs(SLC22A1)变异型等位基因者,口服二甲双胍2h后,较携带野生型(正常人功能正常者)患者的AUC增大,血糖水平升高,尤其是携带420del者,终致二甲双胍的疗效更显著降低!Pharmaceuticals 2010;3:26102646,34,为什么20%欧洲人的二甲双胍疗效差?,研究表明,欧洲血统的患者中有20%是携带变异的OCT1基因,即使服用二甲双胍,禁食血糖水平仍难以达标.,35,OCT1基因多态性在中国和 日本人群的表达及其影响,中国和日本人群中极少数人可携带功能降低下的3个OCT1 等位基因:Q97K,P117Land R206C,则分别显著降低肝细
20、胞摄取二甲双胍作用的62 4.3%;55 6.8%和 22 1.5%,J Pharmacol Exp Ther.2010 Oct;335(1):42-50.,36,原发性磺脲类无效与继发性磺脲类无效,服用磺脲类药物的患者中有10-20%,既使服用最大推荐剂量血糖水平仍然不能达标,称为原发性磺脲类无效(“primary sulfonylurea failure”Lancet 1998,352,837-853服用磺脲类药物的患者中有5-10%开始有效,以后逐渐无效,接近正常水也难以维持平,称为继发性磺脲类无效(“secondary sulfonylurea failure”)Diabet.Med.
21、1998,15,297-303.是由于作用于KATP通道的、分别由KCNJ11 和ABCC8编码的Kir6.2 and SUR1受体以及代谢磺脲类药物的CYP2C9发生变异;,37,磺脲类的疗效差异很大,据报告,每年有57%服用磺脲类的患者发生继发性无效;一项大规模随机试验ADOPT(A Diabetes Outcome Progression Trial)表明,单用磺脲类5年失效率(禁食血糖180 mg/dl)高达34%,而罗格列酮为15%;二甲双胍为 21%;UKPDS试验表明,每年约有1%服用磺脲类的患者发生严重低血糖!.N.Engl.J.Med.2006;355(23):2427244
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