龍?jiān)俸?馬中春 陳小青

(寧波出入境檢驗(yàn)檢疫局 浙江寧波 315012)

1 前言

對外源化合物風(fēng)險(xiǎn)評定的重要目的是獲得化合物的無顯著健康危害的人體暴露水平?；衔镲L(fēng)險(xiǎn)評定方法取決于化合物的毒性效應(yīng)，而毒性效應(yīng)有非閾值效應(yīng)和閾值效應(yīng)。前者主要是通過劑量－反應(yīng)關(guān)系，結(jié)合低劑量外推來定量評估暴露水平的人體健康危險(xiǎn);后者則是依據(jù)動(dòng)物或人體試驗(yàn)中獲得閾值(不出現(xiàn)健康危害的劑量)，然后除以不確定/安全系數(shù)(UF)得到安全限量值。

2 不確定系數(shù)

最早引入U(xiǎn)F概念的是美國FDA，它最初被用于確定食品添加劑和環(huán)境污染物的法定限量。Lehman和Fitzhugh(1954)最早提出UF概念，并建議將100倍作為缺省UF。一般認(rèn)為不確定性主要來源有：從動(dòng)物外推到人類之間物種間差異;人群內(nèi)部的個(gè)體間差異。100倍UF可分為2個(gè)獨(dú)立的10倍系數(shù)，分別用于表示物種間變異和個(gè)體間變異程度。每個(gè)10倍系數(shù)又可進(jìn)一步細(xì)分為毒代學(xué)和毒效學(xué)變異，100.6(4)和 100.4(2.5)值分別代表物種間毒代學(xué)和毒效學(xué)差異，2個(gè)相同100.5(3.16)值代表個(gè)體間毒代學(xué)和毒效學(xué)上差異［1］。除了缺省系數(shù)外，UF還有通路相關(guān)不確定系數(shù)(PRUF)和化學(xué)特異性調(diào)節(jié)因子(CSAF)［2］。使用CSAF時(shí)需要化合物詳盡的化學(xué)特異性毒代學(xué)和毒效學(xué)數(shù)據(jù)，但這類數(shù)據(jù)很少;但如果知道化合物的代謝通路時(shí)，則可使用PRUF作為缺省系數(shù)和CSAF間中間選擇。

3 外源化合物的代謝通路

外源化合物體內(nèi)代謝和消除過程包括I相反應(yīng)、II相反應(yīng)和腎臟排泄。I相反應(yīng)包括氧化、還原和水解反應(yīng)。II相反應(yīng)主要是結(jié)合反應(yīng)，包括葡糖醛酸結(jié)合、硫酸結(jié)合、甘氨酸結(jié)合、N－乙?；?NAT)、甲基化?；衔锎x主要通過代謝酶來實(shí)現(xiàn)，其中參與 I相反應(yīng)代謝酶主要有 CYP1A2、CYP2A6、CYP2C9、CYP2C19、CYP2D6、CYP2E1、CYP3A4、ADH 和 Hydrolysis。研究認(rèn)為 CYP1A2、CYP2A6、CYP2E1、CYP3A4、乙醇脫氫酶、水解、葡萄糖醛酸結(jié)合、硫酸結(jié)合和甘氨酸結(jié)合等代謝消除途徑被認(rèn)為是單態(tài)性通路;而 CYP2C9、CYP2C19、CYP2D6和NAT被認(rèn)為是多態(tài)性通路。代謝酶遺傳多態(tài)性差異會(huì)使攜帶該酶多態(tài)性基因的個(gè)體由于酶表達(dá)數(shù)量、功能改變，從而導(dǎo)致人群中有少部分個(gè)體或表現(xiàn)出對外源化合物的代謝能力速率減慢，被稱為慢代謝型(Poor Metabolizer，PM);或表現(xiàn)出代謝能力速率提高，被稱為快代謝型(Extensive Metabolizer，EM)。

根據(jù)Renwick等對藥物代謝數(shù)據(jù)的研究認(rèn)為：缺省代謝系數(shù)(3.16)不能覆蓋多態(tài)性通路的人體變異以及健康成年人和新生兒之間的差異。Dorne［1，3］等依據(jù)外源化合物在人體內(nèi)代謝通路的類型，制定出覆蓋不同人群/人群百分位的不確定系數(shù)，即 PRUF。

4 單態(tài)性代謝通路

健康成人單態(tài)性代謝通路研究表明，除了CYP3A4變異范圍為46%，其他單態(tài)性代謝通路包括 CYP1A2、CYP2E1、ADH、水解、葡糖醛酸結(jié)合、甘氨酸結(jié)合、磺酸結(jié)合以及腎臟排泄個(gè)體間代謝變異范圍為21% －32%［4－12］。根據(jù)健康成人單態(tài)性代謝通路的變異程度計(jì)算出相應(yīng)代謝通路PRUF(見表1)均低于 3.16，其中除了 CYP3A4 為 2.7，其他單態(tài)性代謝通路 PRUF為1.6－2.2(本文中PRUF均為覆蓋所在人群第99百分位)。這表明當(dāng)健康成人暴露化合物屬于單態(tài)性代謝時(shí)，缺省代謝系數(shù)在確保安全性方面是非常保守。

表1 單態(tài)性代謝通路的PRUF

在老年人單態(tài)性代謝通路中，除了CYP3A4和腎臟排泄分別為 4.9 和 4.2 外［8，10，11］，其他大多數(shù)單態(tài)性代謝通路PRUF都低于3.16。造成老年人與成年人在單態(tài)性代謝上變異原因主要是由于年齡因素影響肝臟和腎臟功能。

在種族/民族單態(tài)性代謝通路中，大多數(shù)單態(tài)性代謝通路的 PRUF均低于3.16，但代謝途徑CYP3A4 和水解除外［8，10］，其中 CYP3A4 在非洲人(3.8)、南亞人(4.8)和墨西哥人(7.5);水解途徑在亞洲人的PRUF為3.9。

新生兒雖然占人群比例不高，但新生兒階段是每個(gè)人必經(jīng)生命階段，因此了解其代謝通路是非常重要。但新生兒化合物的代謝數(shù)據(jù)非常少，目前只對單態(tài)性通路CYP1A2、CYP3A4、葡糖醛酸結(jié)合、甘氨酸結(jié)合和腎臟排泄的不確定系數(shù)進(jìn)行研究。研究表明這5種代謝通路新生兒PRUF都超過了3.16，分別為 14、12、12、28 和 3.4。推測認(rèn)為新生兒PRUF系數(shù)高原因是因?yàn)樾律鷥后w內(nèi)代謝酶多數(shù)未成熟，導(dǎo)致代謝功能缺陷［5，6，8，10，11］。

5 多態(tài)性代謝通路

健康成人4種多態(tài)性代謝通路 CYP2D6、CYP2C9、CYP2C19和NA個(gè)體間變異性與UF關(guān)系研究表明：多態(tài)性通路PRUF(見表2)多數(shù)都大于3.16，這說明缺省代謝系數(shù)不能充分確保暴露于多態(tài)性通路代謝化合物的健康成人的安全。

表2 多態(tài)性代謝通路的PRUF

多態(tài)性代謝通路會(huì)導(dǎo)致人群對同一種化合物的代謝能力發(fā)生較大變異，出現(xiàn)少數(shù)代謝能力/速率增強(qiáng)個(gè)體(稱為EM或FA)或減弱個(gè)體(稱為PM或SA)。因此，如果要覆蓋PM(代謝通路CYP2D6和CYP2C19)和SA(代謝通路NAT)人群，則代謝通路CYP2D6、CYP2C19和 NAT PRUF分別為 26、52和5.2。研究發(fā)現(xiàn)EM人群通過通路 CYP2D6或CYP2C19對化合物的代謝程度與代謝通路PRUF之間存在指數(shù)關(guān)系，因此如果缺省代謝系數(shù)3.16要確保暴露于通過CYP2D6或CYP2C19代謝的化合物的PM人群安全性，則化合物在EM個(gè)體中被CYP2D6或CYP2C19代謝程度不超過25%。在代謝通路CYP2C9中，只有PM中CYP2C9*3/*3表型的 PFUF(6.5)超過 3.16［7，9，10］，這與人群中代謝酶表型頻率差異相關(guān)。

不同人群中代謝酶表型分布有明顯的種族或地域差異，這是缺省代謝系數(shù)3.16不能覆蓋多態(tài)性代謝通路大多數(shù)種族間代謝差異的主要原因。對于代謝通路CYP2D6，亞洲健康成人EM個(gè)體清除率高于一般健康成人EM個(gè)體，PM個(gè)體清除率與一般健康成人非表型個(gè)體(NP)之間無差異，因此對于代謝通路CYP2D6，亞洲EM和PM個(gè)體PRUF都低于3.16［7］。與 CYP2D6 代謝相反，對于代謝通路CYP2C19，亞洲健康成人EM個(gè)體高于一般健康成人EM個(gè)體，亞洲人出現(xiàn)PM頻率(14% －21%)高于白種人(3%)，并且一般健康成人EM和PM之間內(nèi)劑量差異高于亞洲人，因此一般健康成人PM個(gè)體PRUF高于亞洲成人PM。在亞洲健康成年人也發(fā)現(xiàn)：EM個(gè)體通過代謝通路CYP2C19對化合物的代謝程度與UF之間有指數(shù)關(guān)系［9］。依據(jù)上述關(guān)系，假設(shè)缺省代謝系數(shù)3.16能覆蓋亞洲PM個(gè)體，則PM個(gè)體暴露化合物應(yīng)具備被EM個(gè)體通過CYP2C19代謝程度為15% －20%的特性。對于能被EM個(gè)體通過CYP2C19代謝比超過60%或以上的化合物，亞洲PM個(gè)體相應(yīng)代謝通路PRUF為28，低于一般健康成人PM的PRUF(52)。

老年人與一般健康成人在多態(tài)性代謝通路的毒代學(xué)差異主要是年齡因素導(dǎo)致的肝功能降低。對于老年人，代謝通路 CYP2D6(NP)、CYP2C19(NP)和 NAT(SA)的 PRUF 分別為 8.4、4.3 和7.6［7，9］。目前還沒有老年 PM 個(gè)體數(shù)據(jù)，但是考慮到老年人細(xì)胞色素P450酶活性降低，預(yù)計(jì)老年P(guān)M個(gè)體比一般健康成年P(guān)M的清除率低。

關(guān)于新生兒多態(tài)性代謝通路，目前只有代謝通路CYP2D6研究，而且只有2個(gè)新生兒PM個(gè)體代謝數(shù)據(jù)：新生兒表現(xiàn)出很高的內(nèi)劑量(分別為成年人19和33倍)［7］。因此如果暴露于通過CYP2D6代謝的化合物，新生兒將是最敏感的人群。

兒童的多態(tài)性代謝通路研究表明：代謝通路CYP2D6和 CYP2C19的 PRUF都大于 3.16，通路NAT的PRUF小于3.16。與成人比較，兒童在通路CYP2D6毒代學(xué)上表現(xiàn)出非常高的內(nèi)劑量和變異性(4倍和140%)，因此兒童通路CYP2D6的PRUF需要 45 才能確保安全［7，9］。

6 應(yīng)用PRUF時(shí)應(yīng)注意的問題

(1)要知道化合物的體內(nèi)主要代謝通路包括體內(nèi)代謝數(shù)據(jù)和代謝酶/特異性同工酶。前者可在低劑量或痕量暴露水平下通過人體試驗(yàn)獲得;后者可通過體外試驗(yàn)如肝微粒體酶、異源性表達(dá)酶和/或酶抑制劑來獲得。也可以使用體外數(shù)據(jù)結(jié)合人體生理數(shù)據(jù)通過生理藥物代謝動(dòng)力學(xué)(PBPK)模型來預(yù)測［13－16］。

(2)要明確化合物具體代謝通路和代謝的毒理學(xué)后果。不同代謝通路所對應(yīng)的不確定系數(shù)不同。對于單態(tài)性通路，缺省代謝系數(shù)3.16足夠保守，能覆蓋一般健康成人;但對于多態(tài)性通路(CYP2D6、CYP2C19和NAT)，缺省代謝系數(shù)3.16不能充分覆蓋一般健康成人。同時(shí)明確代謝毒理學(xué)意義非常重要，風(fēng)險(xiǎn)人群取決于代謝毒理學(xué)后果。如果母體化合物是近似毒物，則PM和SA個(gè)體則是高風(fēng)險(xiǎn)人群;相反，如果代謝產(chǎn)物是近似毒物，則EM和FA則是高風(fēng)險(xiǎn)人群。

(3)要確定被評估化合物所覆蓋的人群類別(一般健康成人、老年人、兒童、新生兒或不同種族)。代謝通路在不同人群中PRUF不同，尤其要注意單態(tài)性通路 CYP3A4和多態(tài)性通路 CYP2D6、CYP2C19，這些代謝通路在多個(gè)人群/種族中PRUF大于3.16。此外要特別關(guān)注新生兒群體，它可能是所有人群中對外源化合物最敏感的群體。

(4)PRUF有不同人群百分位值(95th、97.5th和99th)，風(fēng)險(xiǎn)評估者應(yīng)根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行選擇，確保能既能充分但又合理保護(hù)暴露人群［17－18］。例如，對于多態(tài)性代謝的化合物，如果我們要求選擇的PRUF覆蓋PM第99百分位，并且PM占全部人口的1%，則風(fēng)險(xiǎn)評估覆蓋了全部人口的99.99%，這樣會(huì)導(dǎo)致過于苛刻的風(fēng)險(xiǎn)管理;但如果選擇UF覆蓋全部人口第99百分位，則剩下1%是PM，但PM個(gè)體需要限量值與第99百分位估計(jì)限量值可相差到一個(gè)數(shù)量級。

7 小結(jié)

在對化學(xué)品進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評估時(shí)，如果事先明確化合物代謝通路的類型，使用PRUF能減少化學(xué)品風(fēng)險(xiǎn)評定中不確定性，不僅能充分確保暴露人群的安全性，還能為風(fēng)險(xiǎn)評估者提供針對不同人群類別和人群百分比的相對精確UF。

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