華法林藥物基因組學和個體化用藥

彭 娟，譚勝藍，周宏灝，李 智

(中南大學臨床藥理研究所，湖南長沙 410078)

華法林是香豆素類口服抗凝藥，其治療窗窄，劑量個體差異大，容易發(fā)生出血或栓塞等不良反應。華法林代謝、轉運、維生素K作用靶點與循環(huán)再利用通路等相關基因多態(tài)性與華法林個體差異具有重要關系。體內未活化的凝血因子Ⅱ、Ⅶ、Ⅸ、Ⅹ和蛋白 C 、S、Z必須經 γ -谷氨酰基羧化酶(GGCX)進行γ-羧化后才具有活性，進而發(fā)生級聯(lián)反應引起血液凝固。還原型維生素K是GGCX必需的輔助因子，因此體內還原型維生素K含量直接影響GGCX作用。維生素K環(huán)氧化物還原酶亞基1(VKORC1)將氧化型維生素K還原為還原型維生素K，華法林通過抑制VKORC1，抑制還原型維生素K生成，從而發(fā)揮抗凝作用。目前臨床使用的華法林均為S-華法林和R-華法林的消旋體混合物，其中S-華法林是R-華法林抗凝強度的3至5倍，主要經CYP2C9代謝。本文結合國內外各種華法林穩(wěn)定劑量預測模型研究，闡述參與華法林代謝、轉運、維生素K循環(huán)再利用通路等基因多態(tài)性對華法林影響的最新研究進展，并對基于遺傳藥理學的華法林個體化用藥進行綜述。

1 影響華法林劑量差異的主要基因

以下3個基因的遺傳多態(tài)性在兩個大樣本的全基因組關聯(lián)研究(GWAS)［1－2］和大量臨床研究中均表明可影響華法林的穩(wěn)定劑量。

1.1 CYP2C9 華法林在肝臟經細胞色素P450(CYP450)代謝，其中S－華法林主要由CYP2C9代謝，CYP2C9基因變異導致該酶的活性下降，因此CYP2C9基因多態(tài)性可影響華法林穩(wěn)定劑量。CYP2C9最常見的SNP(單核苷酸多態(tài)性)為CYP2C9*2和CYP2C9*3，突變后該酶活性分別比野生型下降20%和80%。因此攜帶CYP2C9突變基因的患者所需華法林劑量比野生型個體明顯減少［3］。CYP2C9*2和CYP2C9*3等位基因頻率在不同種族間不同。在高加索人中，CYP2C9*2和CYP2C9*3等位基因頻率分別為8% ～20%和 6% ～10%［4，5］。亞洲人群最主要的 SNP為*3，中國人群中*3 分布頻率約為 4%［6－7］，但*2 頻率極低。Xiong等［8］對400例中國大陸健康漢族人基因掃描發(fā)現(xiàn)中國人群CYP2C9*2分布頻率為0.6%。不同種族間華法林劑量差異明顯，黃種人平均穩(wěn)定劑量約3.0 mg/d，白人約為4.5 mg/d，黑人約為5.7 mg/d［9］。亞洲人群華法林穩(wěn)定劑量低于高加索人群，而亞洲人群CYP2C9*2和*3的總突變頻率低于高加索人群，因此CYP2C9基因多態(tài)性并不能解釋不同種族間華法林劑量個體差異性。

CYP2C9對華法林劑量的影響在不同的研究中比重有差異?？傮w而言，CYP2C9基因多態(tài)性可解釋約12%(范圍4% ～20%)華法林劑量差異［4］。在中國人中，Cen等研究顯示CYP2C9*3可解釋約20%的華法林劑量差異［7］，而Lee等研究表明CYP2C9*3只解釋3.07%劑量個體差異［10］。CYP2C酶家族其他基因，如CYP2C18、CYP2C19也會影響華法林劑量，其中 CYP2C18可解釋0.4%劑量個體差異［10－11］。

1.2 VKORC1 VKORC1是華法林的作用靶點，遺傳變異(主要為單核苷酸多態(tài)性)可影響 VKORC1的轉錄水平［12－13］，進而影響華法林藥效動力學過程，是導致華法林劑量差異最主要的原因。VKORC1基因多態(tài)性與華法林穩(wěn)定劑量個體差異具有統(tǒng)計學相關性［12，14］?？傮w而言，VKORC1基因多態(tài)性可解釋約27%(范圍15% ～40%)華法林劑量差異［4，15］。Limdi等通過對4886名患者7個 VKORC1的 SNP分析，發(fā)現(xiàn)VKORC1-1639G＞A和1173C＞T兩個SNP均為影響華法林劑量差異最主要的VKORC1單核苷酸突變，并且這兩個SNP在白種人、黃種人和黑種人都高度連鎖。攜帶VKORC1-1639GG或1173CC患者需要的華法林劑量明顯高于 VKORC1-1639AA 或 1173TT 型患者［9］。Yang 等［16］進行的薈萃分析顯示VKORC1基因多態(tài)性與華法林劑量有關，與突變純合子型患者相比，－1639G、1173C等位基因患者日平均華法林劑量分別增加61%和63%。VKORC1-1639G＞A突變基因分布頻率存在明顯的種族差異，在亞洲人、高加索人和黑種人群中VKORC1-1639 A突變頻率分別為91.17%、38.79%和10.81%［9］。由此可見，不同種族間VKORC1-1639G＞A突變基因分布頻率與不同種族間華法林劑量差異性具有很好的相關性。VKORC1-1639 A或1173T等位基因頻率在中國人群中都高達90%［6－7］，這是導致中國人群華法林平均穩(wěn)定劑量低于白種人的主要原因。

1.3 CYP4F2 McDonald 等［17］研究表明 CYP4F2 是維生素K氧化酶，通過羥基化維生素K苯基側鏈導致體內還原型維生素K濃度下降。CYP4F2 rs2108622 C＞T突變后導致該酶活性下降，氧化還原型維生素K能力降低，使體內還原型維生素K濃度升高，因此CYP4F2突變型患者所需華法林劑量高于野生型。Singh等［18］研究發(fā)現(xiàn)在亞洲人、非裔美國人和高加索人群中，CYP4F2 rs2108622分布頻率有明顯的種族差異，CYP4F2 rs2108622三種基因型(CC、CT、TT)在這3個種族中的分布頻率分別為66.9%、31.5%、1.6%;84%、16%、0%;46%、42%、12%。中國人群中CYP4F2 rs2108622突變頻率約 32.9 ～48%［6，7，19］。

Borgiani等［20］在意大利人群中研究發(fā)現(xiàn)CYP4F2突變可解釋7%的華法林劑量差異。Wei等［6］對中國非瓣膜心衰患者的研究表明CYP4F2基因多態(tài)性可解釋4.8%個體差異。Cen在中國心臟瓣膜病人中研究也發(fā)現(xiàn)CYP4F2基因多態(tài)性可解釋4%華法林劑量個體差異［7］。

2 影響華法林劑量差異的次要基因

以下基因的遺傳多態(tài)性對華法林劑量影響較小，在部分研究中顯示與華法林劑量呈統(tǒng)計學相關性，但在部分研究中表明無關，需要進一步探討研究。

2.1 華法林代謝相關基因-POR 細胞色素P450氧化還原酶(POR)是CYP450酶的專電子供體，POR表達或活性差異會影響CYP450酶的活性，從而影響CYP450介導的藥物代謝［21］。Zhang 等［22］研究表明 POR rs2868177、rs72553971 和rs12537282 3個SNP與華法林劑量明顯相關，這3個SNPs和CYP4F2 rs2108622一起可解釋6.2%華法林劑量差異，其中POR rs2868177與華法林劑量呈負相關，POR rs72553971和rs12537282與華法林劑量呈正相關。

2.2 維生素K循環(huán)利用通路基因-APOE、GGCX、EPHX1

Kohnke等在高加索人群研究表明APOE(載脂蛋白E)發(fā)生ε4突變后華法林穩(wěn)定劑量明顯增加，可解釋約6%劑量個體差異［23］。Kimura等［24］在日本人群研究發(fā)現(xiàn) GGCX 突變后(8016G＞A)，患者穩(wěn)定劑量明顯降低，該SNP可解釋4.6%的劑量差異。Huang等［25］在中國人群研究發(fā)現(xiàn)GGCX突變(3261G＞A)后，患者劑量明顯降低，該 SNP可解釋1.5%劑量差異。Gu等［26］研究顯示EPHX1(微粒體環(huán)氧化物水解酶)發(fā)生691A＞G(rs4653436)突變后，患者劑量明顯降低，該SNP可解釋3.7%劑量差異。

2.3 華法林結合、轉運基因-ORM1/ORM2、ABCB1 華法林吸收入血后與白蛋白和 α1-酸性糖蛋白高度結合(約98%)。α1-酸 性糖 蛋 白 由 ORM1/ORM2 基因 編碼［27］。Wadelius等［11］在高加索人群中的研究發(fā)現(xiàn) ORM1-2 rs1687390與華法林劑量相關，ORM1/ORM2可解釋2.6%個體差異。華法林在肝臟中主要經 P-糖蛋白(編碼基因ABCB1)排泄至膽汁［27］。ABCB1基因突變后患者需要的華法林劑量降低24%［28］。

2.4 microRNA microRNA(miRNA)是由22～28個核苷酸組成的非編碼RNA，可以調節(jié)基因轉錄后表達。miRNA與靶mRNA的3’非編碼區(qū)結合，導致翻譯抑制和mRNA降解，從而調控基因表達。Rajewsky等采用生物信息學工具模擬分析推測VKORC1基因可能受miRNA調控［29］，從而可能影響華法林的劑量。

3 華法林劑量預測模型

目前已發(fā)表的華法林劑量預測模型多為基于遺傳因素(主要為 VKORC1-1639G ＞A、CYP2C9*2/*3、CYP4F2)和非遺傳因素(包括身高、體重、年齡、吸煙、喝酒、合并用藥、合并疾病等)構建的多元線性回歸方程。高加索人群的目標INR多為2.0～3.0;中國和其他亞洲人群多采用低抗凝標準，目標INR約為1.5～3.0。

國際華法林組織(International Warfarin Pharmacogenetics Consortium，IWPC))根據(jù)4043名來自不同種族和國家患者資料構建的模型為迄今構建樣本量最大的模型，該組織將所有數(shù)據(jù)都上傳于www.pharmgkb.org網站。Gage等人構建的劑量預測模型也來源于大樣本多種族人群(n=1015)，納入的非遺傳因素是所有模型中最全面的，并且成立了一個免費預測劑量的網站www.WarfarinDosing.org。這兩個華法林劑量預測模型是目前所有模型中最權威的。

Tab 1 Warfarin dosing algorithms derived from chinese patients

3.1 中國人群華法林劑量模型 基于中國人群構建的華法林劑量預測模型見Tab 1。

3.2 其他人群華法林劑量模型 基于高加索人群、混合民族人群和其他亞洲人群構建的華法林劑量預測模型見Tab 2。

Tab 2 Warfarin dosing algorithms derived from other population

3.3 華法林個體化治療 華法林穩(wěn)定劑量受多種因素影響，其中基因多態(tài)性是導致個體差異最主要的原因。目前國內外已經發(fā)表了30多個華法林劑量預測模型，可解釋約50%的個體劑量差異。少數(shù)前瞻性研究發(fā)現(xiàn)基因導向的華法林給藥方式與傳統(tǒng)固定劑量的方案相比，可有效縮短達到穩(wěn)定劑量的時間［31］，減少門診患者因服用華法林導致出血或栓塞而需住院的風險［37］。華法林藥物基因組學研究為臨床更安全有效用藥提供了依據(jù)。目前針對中國人群構建的預測模型，樣本量較小、納入的影響因素少，具有一定局限性。為了建立更適合中國人群的華法林劑量預測模型，及為華法林個體化治療提供更高保障，我們需針對中國人群進行大樣本、多基因、多因素的聯(lián)合研究。

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