CYP2C19基因多態(tài)性對(duì)氯吡格雷代謝的影響

劉欣 吉維忠

缺血性心臟病、腦卒中、下呼吸道感染、慢性阻塞性肺病是世界范圍內(nèi)的主要健康問(wèn)題。據(jù)世界衛(wèi)生組織(WHO)2015統(tǒng)計(jì)，全球約有1750萬(wàn)人死于心血管疾病，占總死亡人數(shù)的31%。氯吡格雷作為抗血小板聚集藥物已廣泛應(yīng)用于臨床心血管疾病患者的二級(jí)預(yù)防及治療。研究發(fā)現(xiàn)CYP2C19基因具有遺傳多態(tài)現(xiàn)象，其不同表型對(duì)氯吡格雷藥物代謝具有重要影響，甚至發(fā)生氯吡格雷抵抗，從而增加患者再發(fā)心血管事件的概率。本研究對(duì)CYP2C19基因多態(tài)性及CYP2C19主要多態(tài)性位點(diǎn)對(duì)氯吡格雷代謝的影響作一綜述。

1 CYP2C19基因多態(tài)性

1.1 CYP2C19基因

CYP2C19基因位于10號(hào)染色體(10q24.1-q24.3)，包括9個(gè)外顯子和8個(gè)內(nèi)含子，cDNA全長(zhǎng)1.94 kb，其中編碼區(qū)1.473 kb,共編碼490個(gè)氨基酸。NCBI數(shù)據(jù)庫(kù)中CYP2C19 Gene ID為1557，該基因只有1個(gè)轉(zhuǎn)錄本，對(duì)應(yīng)的mRNA序列登陸號(hào)分別為NM_00769.2。目前NCBI dbSNP數(shù)據(jù)庫(kù)中收錄人類該基因cSNP位點(diǎn)數(shù)為444個(gè)。CYP2C19被認(rèn)為是CYP450(cytochrome P450)基因家族中最具有遺傳多態(tài)性特點(diǎn)的基因之一[1]，目前有超過(guò)34個(gè)CYP2C19等位基因被發(fā)現(xiàn)，主要包括CYP2C19*2、*3、*6、*7、*8、*9、*17、*18、*23、*24等。Chaudhry等[2]通過(guò)對(duì)攜帶cyp2c19*2等位基因的黑人進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組測(cè)序分析(RNA-seq)發(fā)現(xiàn)了1個(gè)新等位基因CYP2C19*35，該突變發(fā)生在基因位點(diǎn)的2號(hào)內(nèi)含子區(qū)，并改變了隨后的mRNA閱讀框架，提前產(chǎn)生終止密碼子，生成1個(gè)截?cái)嗟臒o(wú)功能蛋白質(zhì)。

1.2 CYP2C19主要SNP位點(diǎn)

CYP2C19*1為野生基因型(wild type,wt), CYP2C19*2、*3、*17為最常見(jiàn)的突變等位基因，占所有已發(fā)現(xiàn)CYP2C19變異的98%。其中CYP2C19*2、*3為功能降低或缺失的等位基因， CYP2C19*2，681G>A(rs4244285)，又稱m1突變，表現(xiàn)為CYP2C19 cDNA第5外顯子發(fā)生堿基突變，形成1個(gè)異常拼接位點(diǎn)，造成轉(zhuǎn)錄時(shí)外顯子5’端的前40bp堿基片段(643～682bp)發(fā)生缺失，使蛋白質(zhì)的合成過(guò)早終止，合成了1個(gè)含234個(gè)氨基酸，缺失血紅素結(jié)合位點(diǎn)的無(wú)功能蛋白質(zhì)。CYP2C19 *3等位基因,636G>A(rs4986893)，稱m2突變，由cDNA第4外顯子發(fā)生堿基突變，色氨酸密碼子變成終止密碼子導(dǎo)致蛋白質(zhì)合成提前終止，合成了含前4個(gè)外顯子編碼，由211個(gè)氨基酸組成無(wú)催化活性的蛋白質(zhì)。CYP2C19*17為目前僅發(fā)現(xiàn)的功能增強(qiáng)型等位基因，CYP2C19*17等位基因, -806C>T(rs12248560)，是位于CYP2C19基因 5’啟動(dòng)子區(qū)的單核苷酸位點(diǎn)突變。研究表明，由于堿基C突變可使 CYP2C19基因的轉(zhuǎn)錄速率加快，CYP2C19酶產(chǎn)物增多，導(dǎo)致該酶作用底物代謝加速[3]。其它CYP2C19等位基因如*6、*7、*8、*9、*15、*18只在中國(guó)人、哥倫比亞人、阿拉伯人、韓國(guó)人等的研究中被發(fā)現(xiàn)，其頻率分布明顯較低[4]。

1.3 CYP2C19等位基因頻率分布

家系研究表明，CYP2C19等位基因均為常染色體隱形遺傳，且該等位基因在不同人群分布頻率上具有明顯差異。既往研究表明CYP2C19*2在亞洲人發(fā)生頻率為30%～35%，高于非洲黑人的17%～20%和白種人的13%～18%；CYP2C19*3在亞洲人發(fā)生頻率為5%～10%，高于非洲黑人的1%和白種人1%；CYP2C19*17在白種人、非洲人發(fā)生頻率為18%，顯著高于亞洲人的2%[5]。Fricke等[4]納入138份原始文獻(xiàn)52181例健康志愿者，對(duì)CYP2C19等位基因頻率分布合并分析得出相似結(jié)論，即CYP2C19*2等位基因分布頻率主要在大洋洲人(61.30%)，其次是亞洲人(30.30%)，相比較非洲黑人(15.48%)、歐洲白種人(13.07%)和美洲白種人(13.01%)高；CYP2C19*3分布頻率同樣在大洋洲人(14.42%)、亞洲人(6.89%)較高；CYP2C19*17分布頻率在歐洲白人(26.48%)和中東人(24.87%)較非洲黑人(17.71%)、亞洲人(0.96%)高，并分析大洋洲國(guó)家(澳大利亞、新西蘭等)人群 CYP2C19*2、3等位基因頻率分布較高可能是由于遺傳漂變導(dǎo)致的。

2 CYP2C19對(duì)代謝的影響

2.1 CYP2C19在體內(nèi)的作用

CYP2C19又稱S-美芬妥英羥化酶，最早是Wrighton等在肝臟中分離出來(lái)，是CYP450第二亞家族(CYP2C)酶系中重要的藥物代謝酶。CYP450是一種以血紅素為輔基的B族細(xì)胞色素超家族蛋白酶，主要存在于肝臟，少量分布于腎、腦、肺、胃腸道、胎盤等組織中，該酶被連二亞硫酸鈉還原后可與一氧化碳結(jié)合，形成的復(fù)合物在450 nm處有最大吸收峰，故命名為細(xì)胞色素P450，并主要參與內(nèi)源性(甾體激素、膽固醇、脂肪酸等)、外源性(藥物、環(huán)境致癌物等)化合物在體內(nèi)的I相代謝反應(yīng)[6]。 CYP2C19作為該超家族重要成員之一，主要代謝作用是減少某些外源性化合物的毒性，但也可將某些化合物代謝為毒性更強(qiáng)的化合物，可導(dǎo)致腫瘤等不良反應(yīng)。該酶不僅參與S-美芬妥英的羥化，同時(shí)很多臨床藥物都可作為它的底物。有研究表明CYP2C19參與了10%臨床藥物的代謝[7]。

2.2 CYP2C19不同表型對(duì)代謝的影響

目前主要采用美芬妥因、奧美拉唑作為探針?biāo)幬颷8]，并根據(jù)CYP2C19對(duì)底物代謝能力不同可分為超強(qiáng)代謝型(ultrarapid metabolizer，UM)、強(qiáng)代謝型(extensive metabolism，EM)、中間代謝型(Intermediate metabolizers，IM)、弱代謝型(poor metabolizer，PM)4種表型。超強(qiáng)代謝者(UMs)為攜帶*17等位基因的純合子或雜合子(*17/*17、wt/*17)，強(qiáng)代謝者(EMs)為攜帶可編碼正常代謝酶活性*1的純合子(wt/wt)， 中代謝者(IMs)為攜帶1個(gè)野生型基因和1個(gè)弱代謝等位基因(wt/*2、wt/*3),弱代謝者(PMs)為攜帶2個(gè)弱代謝等位基因的純合子或雜合子(*2/*2、*3/*3、*2/*3)[1]。有研究表明，CYP2C19的遺傳多態(tài)性是引起同一藥物在不同人群表現(xiàn)出不同藥物效應(yīng)差異的主要原因之一，如發(fā)現(xiàn)PMs服用抗抑郁藥阿米替林后副作用發(fā)生率明顯增加[9]，服用抗癲癇藥苯妥英鈉后的PMs可出現(xiàn)神經(jīng)毒性，UMs對(duì)華法林對(duì)映異構(gòu)體的清除率高，并影響該抗凝藥的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化比值(INR)[10]，有報(bào)道稱氯吡格雷和鈣通道阻滯劑對(duì)PMs的降壓效果具有協(xié)同作用，這可能是由于CYP2C19*2等位基因表現(xiàn)出的弱代謝影響了醛固酮的對(duì)這兩種藥物間代謝的調(diào)節(jié)作用[11]。有研究表明CYP2C19在血管內(nèi)皮細(xì)胞中表達(dá)，可將花生四烯酸(AA)代謝為具有生物活性的環(huán)氧二十碳三烯酸(EETs)，從而在調(diào)節(jié)血管張力方面發(fā)揮作用[12]。目前研究發(fā)現(xiàn)參與AA代謝的環(huán)氧化酶系包括CYP2C8、CYP2C9、CYP2C19、CYP2C19等，EETs具有擴(kuò)張血管、抑制炎癥反應(yīng)、防止血管內(nèi)皮損傷等作用[13]，而CYP2C19基因*2、*3的突變可導(dǎo)致EETs的生成減少，有研究表明這可能會(huì)增加血管發(fā)生動(dòng)脈粥樣硬化的風(fēng)險(xiǎn)[14-15]。另有報(bào)道稱UMs可更多幾率表現(xiàn)出抑郁[16]，并在最近的一項(xiàng)轉(zhuǎn)基因小鼠模型中得到證實(shí)，即UM可影響大腦的發(fā)育和情感行為[17]；Penas-Lledo等[18]同樣證實(shí)了同時(shí)攜帶CYP2D6與CYP2C19超強(qiáng)代謝型突變基因的人群更易表現(xiàn)出自殺企圖。由此可見(jiàn)，CYP2C19基因多態(tài)性不僅影響外源性藥物代謝，同樣會(huì)影響內(nèi)源性化合物代謝的平衡。

3 CYP2C19對(duì)氯吡格雷代謝的影響

3.1 氯吡格雷在體內(nèi)作用機(jī)制

氯吡格雷是第二代噻吩并吡啶類藥物，需經(jīng)過(guò)生物轉(zhuǎn)化成活性代謝產(chǎn)物發(fā)揮抗血小板聚集作用[19]。氯吡格雷經(jīng)小腸吸收，受質(zhì)子泵P-糖蛋白(ABCB1基因調(diào)控)影響。約85%氯吡格雷前體在肝臟經(jīng)羧酸酯酶(CES1基因調(diào)控)催化成無(wú)活性的代謝產(chǎn)物，15%經(jīng)CYP450酶系(CYP1A2、CYP2B6、CYP3A4/5、CYP2C19，PON1等基因調(diào)控)不同比例催化，經(jīng)兩步代謝轉(zhuǎn)化成一種具有抗血小板聚集活性的硫醇衍生物，該活性產(chǎn)物的吩環(huán)被裂解形成羧基和疏基，疏基與二磷酸腺苷(ADP)競(jìng)爭(zhēng)結(jié)合，阻斷ADP結(jié)合血小板表面受體P2Y12；同時(shí)也可阻斷ADP對(duì)腺苷酸環(huán)化酶(AC)的抑制作用，促進(jìn)環(huán)磷酸腺苷(cAMP)依賴舒血管物質(zhì)刺激磷酸蛋白(VASP)的磷酸化，通過(guò)以上過(guò)程抑制了纖維蛋白原受體GPⅡb/Ⅲa復(fù)合物的活化，從而抑制血小板的活化和聚集。此外，氯吡格雷還可以通過(guò)修飾血小板受體，降低血小板壽命和抑制其它激動(dòng)劑誘導(dǎo)血小板聚集，進(jìn)一步發(fā)揮抗凝作用。藥物代謝動(dòng)力學(xué)研究表明，氯吡格雷75 mg維持劑量3～7 d或300 mg負(fù)荷劑量24 h即可達(dá)穩(wěn)態(tài)血藥濃度，此時(shí)血小板抑制率為40%～60%。

3.2 氯吡格雷抵抗

許多文獻(xiàn)已證實(shí)氯吡格雷抵抗(clopidogrel resistance，CR)存在[20-21]，但目前國(guó)內(nèi)外尚無(wú)統(tǒng)一定義，臨床研究中多采用經(jīng)驗(yàn)性定義的標(biāo)準(zhǔn)，通常認(rèn)為患者長(zhǎng)期經(jīng)過(guò)有效劑量氯吡格雷治療仍然發(fā)生不良血管事件，這種患者對(duì)氯吡格雷表現(xiàn)為低反應(yīng)或無(wú)反應(yīng)性稱氯吡格雷抵抗。藥效學(xué)則通過(guò)實(shí)驗(yàn)室對(duì)ADP誘導(dǎo)的血小板聚集率檢測(cè)來(lái)評(píng)價(jià)氯吡格雷抗血小板聚集效果。目前血小板聚集功能檢測(cè)方法包括光比濁法(LTA)、快速血小板功能分析儀(VerifyNow)、血栓彈力圖(TEG)、流式細(xì)胞術(shù)血管擴(kuò)張刺激磷酸蛋白(VASP)測(cè)定等。其中LTA被認(rèn)為是金標(biāo)準(zhǔn)，LTA與VerifyNow檢測(cè)目前應(yīng)用最為廣泛[22]。國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)多采用Muller[23]定義，將基線值與用藥后(給予600 mg氯吡格雷負(fù)荷劑量后4 h)ADP誘導(dǎo)的血小板聚集率的絕對(duì)差值≤10%定義為氯吡格雷抵抗，10%～30%為藥物反應(yīng)不完全，>30%為反應(yīng)良好。在臨床治療中CR發(fā)生率約為25%[24]，其機(jī)制尚不明確。Nguyen等[25]認(rèn)為CR產(chǎn)生主要可能由于內(nèi)外兩方面因素，即內(nèi)因主要為遺傳差異，表現(xiàn)為基因多態(tài)性、血小板激活途徑等；外因包括患者年齡、吸煙、用藥依從性、藥物劑量、藥物吸收、藥物間相互作用等因素。近期有研究表明體重指數(shù)、糖尿病和高尿酸血癥同樣與CR的發(fā)生密切相關(guān)[26]。Shuldiner等[27]通過(guò)對(duì)429例健康白種人進(jìn)行全基因組關(guān)聯(lián)分析(GWAS)得出結(jié)論認(rèn)為，CYP2C19基因多態(tài)性與CR發(fā)生密切相關(guān)。且大量文獻(xiàn)[28-29]進(jìn)一步證實(shí)了CYP2C19基因多態(tài)性是CR的獨(dú)立預(yù)測(cè)因素。

3.3 CYP2C19主要SNP位點(diǎn)對(duì)氯吡格雷代謝影響

3.3.1 CYP2C19*2、*3對(duì)氯吡格雷代謝的影響

國(guó)內(nèi)外大量文獻(xiàn)已報(bào)道了CYP2C19*2、*3等位基因的攜帶者可降低對(duì)氯吡格雷的反應(yīng)性，可導(dǎo)致CR的發(fā)生，增大了缺血性心血管事件發(fā)生率。Tsantes等[30]通過(guò)對(duì)95例氯吡格雷治療的冠心病患者分別進(jìn)行LTA、VASP檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)CYP2C19*2攜帶者的二磷酸腺苷誘導(dǎo)的血小板聚集率較其他患者顯著增高，即CYP2C19*2多態(tài)性對(duì)氯吡格雷治療具有低反應(yīng)性；Saydam等[31]研究347例PCI術(shù)后土耳其患者口服標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量氯吡格雷治療(75 mg/d)療效，同樣發(fā)現(xiàn)攜帶CYP2C19 * 2患者表現(xiàn)出氯吡格雷的低反應(yīng)性；Chen等[28]通過(guò)對(duì)654例中國(guó)冠心病患者進(jìn)行12個(gè)月隨訪觀察發(fā)現(xiàn)，純合子CYP2C19*2/*2基因型患者發(fā)生終點(diǎn)事件的比例較非CYP2C19*2攜帶者高(12.28% vs 3.27%；HR=5.191；95%CI=1.936～13.917)，而CYP2C19*1/*2基因型患者相比非CYP2C19*2攜帶者，發(fā)生終點(diǎn)事件無(wú)明顯差異(4.12% vs 3.27%；HR=1.208；95%CI=0.517～2.822)，結(jié)論認(rèn)為純合子CYP2C19*2/*2基因型是冠心病患者雙聯(lián)抗血小板聚集治療中出現(xiàn)心血管事件的獨(dú)立預(yù)測(cè)因素。Liu等[32]通過(guò)對(duì)105例PCI患者進(jìn)行氯吡格雷負(fù)荷劑量前后血小板最大聚集率檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，CYP2C19*3攜帶者較野生基因型的血小板聚集率上升，氯吡格雷抑制血小板聚集功能下降；Wang等[33]對(duì)321例缺血性腦卒中患者的隊(duì)列研究得出相似結(jié)論，即攜帶CYP2C19*2、*3的弱代謝型患者在雙聯(lián)抗血小板聚集治療中再發(fā)心血管事件風(fēng)險(xiǎn)較高。但也有不同報(bào)道，如Nagashima等[34]認(rèn)為CYP2C19基因多態(tài)性對(duì)氯吡格雷反應(yīng)性仍具有不確定性，甚至認(rèn)為氯吡格雷藥物代謝不良反應(yīng)與是否攜帶CYP2C19突變基因無(wú)關(guān)。

3.3.2 CYP2C19*17對(duì)氯吡格雷代謝的影響

研究表明CYP2C19*17攜帶者與野生基因型相比具有氯吡格雷強(qiáng)反應(yīng)性，可降低心血管事件的發(fā)生率，但出血風(fēng)險(xiǎn)會(huì)明顯增加。Sibbing等[3]通過(guò)對(duì)1524例PCI患者研究發(fā)現(xiàn)，CYP2C19*17攜帶者較其它基因型可明顯降低ADP誘導(dǎo)的血小板聚集率，同時(shí)可增加出血風(fēng)險(xiǎn)，而對(duì)支架后血栓形成無(wú)明顯保護(hù)作用。Pedersen等[7]得出相似結(jié)論，即CYP2C19*17可增強(qiáng)氯吡格雷對(duì)血小板聚集的抑制作用，但研究發(fā)現(xiàn)氯吡格雷活性代謝物衍生物(CAMD)較其它基因型無(wú)明顯差異。謝婧等[35]以心血管事件、支架后血栓和出血性事件為觀察指標(biāo)，通過(guò)對(duì)6篇文獻(xiàn)的12116例患者M(jìn)eta分析認(rèn)為，CYP2C19*17攜帶者較其它基因型心血管事件發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)降低(OR=0.85；95%CI=0.73～0.99)，出血事件風(fēng)險(xiǎn)增加(OR=1.25；95%CI=1.05～1.50)且CYP2C19*17多態(tài)性與支架后血栓發(fā)生不相關(guān)(OR=1.07；95%CI=0.47～2.41)?？梢?jiàn)CYP2C19*17多態(tài)性在心血管疾病治療方面具有兩重性。

4 結(jié)束語(yǔ)

隨著人類基因組單體型圖計(jì)劃進(jìn)展與分子生物學(xué)診斷技術(shù)創(chuàng)新，臨床上可以從CYP2C19基因組學(xué)水平開(kāi)展SNP分析，實(shí)現(xiàn)個(gè)體化治療，提高治療效果。CYP2C19作為重要的藥物代謝酶，目前已證實(shí)CYP2C19不同等位基因與氯吡格雷治療后抗血小板聚集反應(yīng)多樣性相關(guān)，即CYP2C19*2、*3可降低氯吡格雷反應(yīng)性，CYP2C19*17可增強(qiáng)氯吡格雷反應(yīng)性，甚至增加出血風(fēng)險(xiǎn)；目前研究尚不能完全闡述氯吡格雷抵抗的發(fā)生機(jī)制，臨床也缺乏基于CYP2C19不同代謝表型指導(dǎo)氯吡格雷用藥指南；CYP2C19遺傳多態(tài)性影響人體內(nèi)源性物質(zhì)代謝需要進(jìn)一步研究論證；CYP2C19*2在亞洲人群發(fā)生頻率較高，應(yīng)用氯吡格雷抗血小板聚集治療時(shí)臨床醫(yī)生應(yīng)積極進(jìn)行該基因的檢測(cè)以指導(dǎo)用藥。另外，需要更加精確、經(jīng)濟(jì)、快速的分子診斷技術(shù)，推進(jìn)基因檢測(cè)的普及?；诰珳?zhǔn)醫(yī)療模式的現(xiàn)代分子診斷技術(shù)將是現(xiàn)代醫(yī)學(xué)發(fā)展的重要組成部分。