药物代谢酶和转运体介导卡培他滨致手足综合征的毒性物质基础及机理研究

Hand-foot syndrome (HFS) is the most commonly reported adverse effect and occurs in a large percentage of capecitabine-treated patients. By far, it still has no effective means of prevention and treatment of HFS due to its unclear mechanism. Our previous results corroborate the findings from other research groups suggesting that formation of toxic metabolites and its distribution and accumulation in skin were responsible for the development of HFS in human. Toxic substance was regarded as the breakthrough point of our study. UPLC-QTOF, chemical synthesis and toxicity evaluation technology were applied to clarify the toxic metabolites. The various in vivo and in vitro models consisting of in vitro liver model, 2D, 3D skin model, the recombinant enzyme, transporter overexpressing cells, gene knocked-out mice, HFS mice, and HFS patients were used in our study. The aim of the present study was to clarify interrelationship among the liver, skin and toxic metabolites. In addition, drug metabolizing enzymes and drug transporters involved in the toxic metabolites form and distribution were also investigated. Overall, our results would contribute to form a scientific basis for mechanism of HFS caused by CAP and also provide new knowledge and new treatments for HFS.

手足综合征(HFS)是卡培他滨（CAP）用药后发生率极高的主要不良反应。由于HFS的发生机制尚不完全清楚，到目前为止没有确切有效的防治手段。我们的前期研究结果结合国际最新报道提示CAP所致HFS与毒性代谢产物的生成并在皮肤的分布和蓄积直接相关。本项目以卡培他滨致HFS的毒性物质基础作为研究切入点，应用UPLC-QTOF、化学合成结合毒性评价技术，阐明相关毒性代谢产物结构；通过药物代谢技术在细胞（肝脏模型、2D, 3D皮肤模型、重组酶等代谢模型及已构建的转运蛋白过表达细胞模型）、整体动物（基因敲除小鼠、HFS小鼠）、患者（临床HFS患者）等体内外不同层次的研究，揭示肝脏、皮肤与毒性代谢产物产生的内在关系，明确参与毒性代谢产物形成的药物代谢酶，发现参与毒性代谢产物在皮肤分布与积聚的药物转运体及作用机理，为阐明卡培他滨致HFS的发病机理提供部分依据，也为卡培他滨致HFS的防治提供新思路和新方法。

手足综合征是卡培他滨的主要不良反应，发生率达到45-68%。由于手足综合征的发生机制尚不完全清楚，到目前为止没有一种方法能够确实有效的控制手足综合征，国内外临床治疗中也无标准的预防治疗手段。在国家基金面上项目的资助下，课题组顺利完成了课题中合同规定的主要指标和相关的技术指标，取得了预期的成果。本项目以卡培他滨致手足综合征的毒性物质基础作为研究切入点，应用UPLC-QTOF MS、化学合成结合毒性评价技术对临床患者的血液、尿液进行分析，从手足综合征阳性组患者中鉴定11种代谢产物，其中4个I相代谢产物和5个II相代谢产物，未在文献中报道，通过质谱法和核磁共振法阐明相关毒性代谢产物结构；研究结果说明卡培他滨主要是通过乙酰化，羟基化，降解和甲基化等途径代谢，并采用体外代谢模型明确参与毒性代谢产物形成的药物代谢酶。并且通过细胞毒性实验阐明了卡培他滨及代谢产物在皮肤细胞中的毒性作用，通过对COX-2相关炎症通路的研究，探讨了卡培他滨及代谢产物毒性作用机制，结果表明卡培他滨及代谢产物可能通过诱导COX-2上调发挥毒性作用，而COX-2的上调与MAPK和NF-κB信号通路有关。通过转运体相互作用研究，发现卡培他滨及代谢产物可能与MDR1和MRPs类外排转运体存在相互作用，提示代谢产物可能的分布与吸收途径。为临床提供参考价值和指导意义，为后续研究提供思考方向。本项目在国家基金面上项目（NO. 81573502）的资助下，共发表论文四篇，其中SCI论文2篇，申请专利3项，目前均已授权。参加国内外学术交流4次。培养研究生2名，其中一名获浙江大学优秀毕业生称号。