藥物基因組學(xué)在心血管疾病治療中的研究進(jìn)展

王群，林文華

心血管疾病（CVD）指的是心臟和循環(huán)系統(tǒng)的所有疾病。其是由基因和環(huán)境因素的復(fù)雜關(guān)系引起的，被認(rèn)為是一種無(wú)聲的慢性疾病，只有在出現(xiàn)嚴(yán)重癥狀的時(shí)候才被發(fā)現(xiàn)，心血管病有許多危險(xiǎn)因素包括異常膽固醇，高血壓，糖尿?。―M），吸煙，不健康飲食、過量飲酒、腹部肥胖、壓力和久坐不動(dòng)的生活方式。治療通常包括改善生活方式、藥物和手術(shù)。心血管疾病的治療正在進(jìn)入個(gè)體化醫(yī)療的時(shí)代。藥物基因組學(xué)作為個(gè)體化醫(yī)療的一種工具，它的主要目標(biāo)是根據(jù)個(gè)體患者的基因組決定最優(yōu)的藥物治療。而且通過研究藥物基因組學(xué)也可增強(qiáng)我們對(duì)CVD機(jī)制的理解，揭示新的藥物靶點(diǎn)和確定藥物耐藥性的機(jī)制。本文將重點(diǎn)討論不同的基因多態(tài)性型是如何影響一些不同抗心血管疾病藥物的臨床效用。

1 他汀類藥物

他汀類藥物是心血管疾病一級(jí)和二級(jí)預(yù)防的基石。通過競(jìng)爭(zhēng)性抑制膽固醇合成限速酶HMG-CoA還原酶，使膽固醇合成減少，血清和組織細(xì)胞內(nèi)膽固醇濃度均降低，促進(jìn)濃度依賴的低密度脂蛋白（LDL）受體活性提高，加速LDL的分解代謝，并能減少極低密度脂蛋白（VLDL）的生成，使VLDL轉(zhuǎn)化成LDL減少，從而進(jìn)一步降低LDL-C（低密度脂蛋白-膽固醇）水平。目前有7種他汀類藥物經(jīng)食品和藥物管理局（FDA）批準(zhǔn)，用于治療心血管疾病，由于他汀治療心血管疾病的成功，其處方適應(yīng)癥和目標(biāo)人群繼續(xù)擴(kuò)大，盡管他汀類藥物取得巨大成功，但很大一部分目標(biāo)人群藥物反應(yīng)性差，同時(shí)不良反應(yīng)較多。他汀誘導(dǎo)肌毒性（SIM）包括肌病，肌炎和其他相關(guān)肌肉癥狀，SIM是他汀治療中最常見的副作用，SIM常導(dǎo)致藥物依從性差或不能長(zhǎng)期堅(jiān)持他汀治療[1,2]，肝毒性是另一種與他汀類藥物相關(guān)的副作用，然而，一個(gè)應(yīng)用他汀類藥物治療高脂血癥進(jìn)行的隨機(jī)對(duì)照試驗(yàn)的薈萃分析發(fā)現(xiàn)使用他汀類藥物治療組和安慰劑組之間肝毒性無(wú)顯著差異[3]。很有爭(zhēng)議的是，他汀類藥物也與中樞神經(jīng)系統(tǒng)毒性有關(guān)[4]，在過去的二十年中，通過研究數(shù)百個(gè)不同基因位點(diǎn)的基因變異對(duì)他汀類藥物藥代動(dòng)力學(xué)的影響去嘗試?yán)斫馀c避免藥物毒性及無(wú)反應(yīng)者。等位基因與他汀類藥物反應(yīng)有著密切的聯(lián)系（表1）。

溶質(zhì)載體有機(jī)陰離子轉(zhuǎn)運(yùn)體成員1B1（SLCO1B1）基因編碼有機(jī)陰離子轉(zhuǎn)運(yùn)多肽（OATP1B1）蛋白質(zhì)，被證明可以調(diào)節(jié)肝細(xì)胞對(duì)他汀的吸收[5]，其特異性分布在肝細(xì)胞膜基底部外側(cè)，負(fù)責(zé)底物從門靜脈系統(tǒng)到肝細(xì)胞的主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)，其功能的變化將影響轉(zhuǎn)運(yùn)藥物的肝臟攝取和消除，這降低他汀類藥物進(jìn)入肝細(xì)胞的能力，由于他汀類藥物的系統(tǒng)性積累，減弱降低血脂效果和增加SIM風(fēng)險(xiǎn)。近200種常見的SLCO1B1變異，但521C或SLC01B1 5（rs4149056）等位基因與臨床最相關(guān)，一項(xiàng)研究表明[6]，某些特定SLCO1B1基因變種與他汀類藥物治療時(shí)的高風(fēng)險(xiǎn)性相關(guān)，SLCO1B1基因521C可明顯降低轉(zhuǎn)運(yùn)阿托伐他汀的能力，減弱降脂療效，同時(shí)還顯著增加SIM風(fēng)險(xiǎn)，藥代動(dòng)力學(xué)分析顯示他汀類藥物在血液中的濃度對(duì)于一個(gè)有521C等位基因的人來(lái)說大約是兩倍，對(duì)于有兩份拷貝的人幾乎是三倍。此外，一項(xiàng)對(duì)9個(gè)臨床試驗(yàn)的薈萃分析顯示[7]：11 246個(gè)他汀的使用者，擁有521C等位基因發(fā)生SIM的概率是正常2.09倍，該研究還顯示521C等位基因攜帶者在使用辛伐他汀時(shí)較其他他汀類藥物風(fēng)險(xiǎn)更大。另一方面，這個(gè)基因中的某些基因多態(tài)性也有有益的影響，一項(xiàng)研究顯示[8]，SLCO1B1基因388G（rs2306283）SNP可能從他汀治療獲益，這項(xiàng)研究對(duì)SLCO1B1基因中的不同SNP進(jìn)行試驗(yàn)，包括521C，證明攜帶388G SNP的患者接受阿托伐他汀藥物治療，可以提高高密度脂蛋白（HDL）濃度，在此基礎(chǔ)上，另一項(xiàng)研究證明攜帶388G SNP的患者，在他汀類藥物治療期間，其SIM發(fā)生率更低。

表1 影響他汀類藥物反應(yīng)的基因多態(tài)性

另一個(gè)重要的基因A T B結(jié)合盒B亞家族成員（ABCB1），編碼多耐藥蛋白質(zhì)（MDR1），這種蛋白質(zhì)幫助多種藥物及基質(zhì)跨過細(xì)胞膜，它是在腸道、腎臟和肝臟的細(xì)胞中表達(dá)，在這個(gè)基因中有三種基因多態(tài)性證明影響他汀的藥代動(dòng)力學(xué)，1236T（rs1128503），2677T（rs2032582）和3435T（rs1045642），這三種SNP被證明顯著影響他汀類藥物的代謝。3435T SNP攜帶者在辛伐他汀治療期間[9]，其降脂療效減弱，肌痛風(fēng)險(xiǎn)增加，然而沒有證據(jù)表明，在服用阿托伐他汀期間，3435T與肌痛風(fēng)險(xiǎn)相關(guān)[10]。盡管有上述發(fā)現(xiàn)，ABCB1并未建議用于常規(guī)預(yù)測(cè)肌毒性。

細(xì)胞色素P450 3A同工酶（CYP3A）是一組單加氧酶，其在膽固醇，類固醇和其他脂類的合成中及藥物的代謝扮演重要角色。CYP3A4扮演最重要的角色，代謝所有藥物的45%～60%，辛伐他汀，阿托伐他汀，洛伐他汀和西伐他汀主要是由CYP3A4酶進(jìn)行代謝，而氟伐他汀主要是通過CYP2C9進(jìn)行代謝，研究顯示CYP3A4 22攜帶者與非攜帶者相比只需要常規(guī)他汀劑量的20%～60%，就可達(dá)到最佳降脂效果。CYP3A5也被證明在他汀代謝中發(fā)揮了作用，證實(shí)CYP3A5攜帶者較非攜帶者降低總膽固醇效果更佳。這些研究發(fā)現(xiàn)，可以更好的幫助臨床大夫選擇合適的他汀類藥物及劑量。

2 氯吡格雷

氯吡格雷作為急性冠脈綜合征經(jīng)皮冠狀動(dòng)脈介入術(shù)（PCI）術(shù)后患者的常用藥，其本身是一種前體藥物，需要經(jīng)過肝臟細(xì)胞色素P450系列酶代謝才能發(fā)揮抗血小板作用。CYP2C19是氯吡格雷代謝通路上的關(guān)鍵酶，該酶的活性受CYP2C19基因多態(tài)性的影響。由于遺傳變異引起的耐藥性通常發(fā)生在藥物的吸收、代謝激活或生物活性階段。不同的基因與對(duì)氯吡格雷治療的不同反應(yīng)有聯(lián)系，CYP2C19 2（rs4244285）和CYP2C19 3（rs4986893）與剩余的血小板聚集率和氯吡格雷抵抗有關(guān)[11]。CYP2C1917等位基因?qū)е铝怂幬锏目焖俅x，這類患者在氯吡格雷治療期間，由于氯吡格雷快速轉(zhuǎn)化為活性代謝物，其出血風(fēng)險(xiǎn)大大提高。通過對(duì)CYP2C19基因單體檢測(cè)，氯吡格雷反應(yīng)，剩余血小板聚集和不良出血事件可以更好地預(yù)測(cè)。CYP2C19基因多態(tài)性與主要不良心血管病事件（MACE），包括支架內(nèi)急性及亞急性血栓相關(guān)。Mega等[12]對(duì)162例健康受試者進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)攜帶CYP2C19等位基因與未攜帶CYP2C19等位基因人群相比，氯吡格雷活性代謝產(chǎn)物的濃度水平較低，以致血小板抑制率更低，因此攜帶CYP2C19等位基因人群，其發(fā)生MACE及支架內(nèi)血栓的風(fēng)險(xiǎn)更高。同時(shí)對(duì)TRION-TIMI38試驗(yàn)中1477例接受氯吡格雷治療的受試者基因變異和心血管疾病預(yù)后之間的關(guān)系進(jìn)行深入研究發(fā)現(xiàn)：攜帶CYP2C19等位基因受試者較未攜帶者，其腦卒中、急性心肌梗死、心血管死亡風(fēng)險(xiǎn)相對(duì)增加53%（12.1% vs. 8%，P=0.01），而支架內(nèi)血栓的風(fēng)險(xiǎn)增加了3倍（2.6% vs. 0.8%，P=0.02）。Sawada等[13]也發(fā)現(xiàn)支架內(nèi)血栓與CYP2C19*2基因多態(tài)性有關(guān)，并且認(rèn)為CYP2C19*2基因多態(tài)性是支架內(nèi)血栓唯一的獨(dú)立預(yù)測(cè)因子。Yamamoto等[14]認(rèn)為殘留血小板的高反應(yīng)性與MACE的高發(fā)生率可能與CYP2C19基因多態(tài)性有關(guān)。氯吡格雷對(duì)血小板抑制率與CYP2C19基因多態(tài)性關(guān)系已成定論，因此對(duì)需要接受氯吡格雷治療的患者，應(yīng)早期檢測(cè)基因型，明確氯吡格雷抵抗、低反應(yīng)或者是高反應(yīng)、針對(duì)每個(gè)患者，制定個(gè)體化抗血小板方案，有助于減少心血管疾病患者M(jìn)ACE及出血事件的發(fā)生及PCI后支架內(nèi)血栓的形成，改善患者臨床結(jié)局（表2）。

3 阿司匹林

阿司匹林是另一種常見的抗血小板藥物，用于冠心病一級(jí)與二級(jí)預(yù)防，可有效降低心血管事件發(fā)生率，但有一部分存在阿司匹林抵抗的患者有著再發(fā)生血栓栓塞事件的風(fēng)險(xiǎn)，其作用機(jī)制為直接并且不可逆地抑制環(huán)氧化酶1和2（COX-1和COX-2），導(dǎo)致COX永久失活，血小板生成血栓素A2（TXA2）受到抑制，從而抑制血小板聚集，發(fā)揮抗血小板的作用。前列腺素內(nèi)過氧化物合酶1、2（PTGS1、PTGS2）基因分別編碼的COX-1和COX-2，據(jù)報(bào)道，-842 G（rs10306114）和50T（rs3842787）與阿司匹林抵抗有關(guān)，在一項(xiàng)對(duì)431例中國(guó)患者的研究中[15]，-1676G（rs1330344）被認(rèn)為與阿司匹林抵抗有關(guān)，攜帶-1676G等位基因的患者其阿司匹林抵抗約為正常的1.77倍，在另一組接受阿司匹林治療的缺血性中風(fēng)患者中CC純合子，顯示出更高的血管事件風(fēng)險(xiǎn)，風(fēng)險(xiǎn)比為1.958。PTGS2與動(dòng)脈粥樣硬化、中風(fēng)和其他血管事件的發(fā)病機(jī)制有關(guān)，-765G（rs20417）與動(dòng)脈粥樣硬化、心肌梗死、缺血性中風(fēng)有關(guān)，然而也有研究發(fā)現(xiàn)-765G攜帶者在阿司匹林治療期間與心血管事件發(fā)生率不相關(guān)?；蚨鄳B(tài)性對(duì)心血管疾病的發(fā)展重要，但他們對(duì)阿司匹林的反應(yīng)的影響似乎是最小且不一致的。GPⅡb/Ⅲa 是血小板表面的受體蛋白，它與vWF和纖維蛋白原均可引發(fā)血小板的聚集，是血小板激活的最后環(huán)節(jié)。其中，GPⅢa 是一種多型蛋白，其最常見的等位基因亞型是PLA1 和PLA2[16]。PLA2 位點(diǎn)的外顯子2位置的T突變?yōu)镃，從而導(dǎo)致GPⅢa 蛋白的第33 個(gè)位點(diǎn)從脯氨酸變成了亮氨酸。體外研究表明，PLA2 基因突變可增加血小板表面的GPⅡb/Ⅲa 對(duì)纖維蛋白原的反應(yīng)，從而增加血小板聚集。這是導(dǎo)致阿司匹林抵抗的主要基因。

表2 主要基因多態(tài)性影響氯吡格雷、β受體阻滯劑、阿司匹林和華法林藥物反應(yīng)

4 β受體阻滯劑

β受體阻滯劑已被證實(shí)減少心衰患者病死率，同時(shí)改善心臟功能，ADRB1編碼β-1腎上腺素受體蛋白，與β受體阻滯劑反應(yīng)性密切相關(guān)，1165G（rs1801253）和145G（rs1801252）顯示了最值得注意的結(jié)果，一個(gè)關(guān)于86 000多例的薈萃分析顯示[17]，1165G與高血壓增加風(fēng)險(xiǎn)有關(guān)，許多研究也報(bào)告了1165G和145G與β受體阻滯劑的反應(yīng)減弱密切相關(guān)，一個(gè)研究小組發(fā)現(xiàn)，1165G和145G都是β受體阻滯劑反應(yīng)性減弱很好的預(yù)測(cè)因子，沒有1165G等位基因的患者在白天的舒張壓顯著降低，多數(shù)情況下，非1165G等位基因攜帶者應(yīng)用β受體阻滯劑在多種心血管疾病的治療包括心房纖維性顫動(dòng)，室性心律失常和心臟衰竭顯示了良好的臨床結(jié)果。例如，BEST試驗(yàn)顯示[18]在1040例沒有1165G等位基因心臟衰竭患者中，對(duì)比安慰劑應(yīng)用布新洛爾可減少有38%的死亡率，對(duì)于1165G的攜帶者，應(yīng)用布新洛爾與服用安慰劑的人相比沒有減少死亡率。然而也有一些研究證實(shí)1165G和145G在應(yīng)用β受體治療期間和心血管事件不相關(guān)。盡管支持ADRB1基因的遺傳變異在β受體阻滯劑應(yīng)用中起潛在作用的數(shù)據(jù)非常吸引人，但需更多研究來(lái)證實(shí)。

5 華法林

華法林普遍用于心血管疾病的治療，可防止血栓形成與發(fā)展，適用于預(yù)防和治療血栓栓塞性疾病，但有其局限性，治療窗口窄（2＜INR＜3），個(gè)體化差異明顯，藥物起效和失效慢，需要頻繁調(diào)整藥物劑量，并反復(fù)進(jìn)行凝血酶原時(shí)間（PT）和INR測(cè)定，2007年、2009年FDA連續(xù)兩次修改標(biāo)簽，強(qiáng)調(diào)基因信息對(duì)華法林適宜劑量的影響。根據(jù)藥物遺傳學(xué)算法（CYP2C9 & VKORC1基因型）確定的華法林劑量更接近患者的所需劑量，CYP2C9基因在華法林新陳代謝方面起著重要作用，CYP2C9 2（rs1799853）和CYP2C9 3（rs1057910）被證明是主要等位基因與華法林的新陳代謝降低，出血的風(fēng)險(xiǎn)更大有關(guān)[19]。華法林在體內(nèi)由CYP2C9代謝為主要活性異構(gòu)體S-華法林，CYP2C9*2和*3單核苷酸突變能減弱CYP2C9的活性，使其顯著降低華法林的代謝能力，因此抗凝達(dá)標(biāo)所需的華法林劑量也相應(yīng)減少。但這兩種突變的頻率在亞洲人群中出現(xiàn)較小，CYP2C9基因多態(tài)性僅能部分解釋個(gè)體間所需華法林劑量的差異。VKORC1是體內(nèi)維生素K依賴性凝血因子生成的限速酶, 華法林可競(jìng)爭(zhēng)性抑制此酶從而達(dá)到抗凝效果。近期有不少研究顯示VKORC1基因多態(tài)性可明顯影響華法林的使用劑量。然而確實(shí)存在其他的等位基因，包括*5，*6，*8，和*11，特別是在非洲人群，可以預(yù)測(cè)應(yīng)用更低的華法林劑量即可達(dá)到治療效果，VKORC13673G＞A（rs9923231）基因與華法林敏感性增強(qiáng)有關(guān)[20]，攜帶VKORC1 3673G＞A和CYP2C9*2和*3患者已經(jīng)被證明需要更低的劑量就可以達(dá)到治療效果同時(shí)避免出血風(fēng)險(xiǎn)，盡管如此，藥物基因?qū)W的使用仍然存在在華法林治療中引起爭(zhēng)議，主要原因是運(yùn)用基因型多態(tài)性引導(dǎo)劑量沒有改善抗凝管理。目前有研究發(fā)現(xiàn)根據(jù)CYP2C9和VKORC1基因多態(tài)性、體重、年齡等因素的多變量模型能優(yōu)化和估算華法林的劑量, 近期也有大規(guī)模的臨床試驗(yàn)數(shù)據(jù)支持上述結(jié)論。如果針對(duì)患者的新的個(gè)體化用藥方案能用于實(shí)際臨床工作，對(duì)于需要口服華法林抗凝的患者，在應(yīng)用華法林前檢測(cè)其相關(guān)基因型，可幫助醫(yī)生更好的調(diào)整華法林劑量，從而使患者獲益更多，改善臨床預(yù)后。

藥物基因組學(xué)的主要目的是通過根據(jù)基因數(shù)據(jù)找到藥物靶點(diǎn)轉(zhuǎn)化為針對(duì)患者的個(gè)體化治療，從而改善臨床結(jié)果，本文關(guān)注的是不同基因多態(tài)性如何改變他汀類藥物、氯吡格雷，阿司匹林、β受體阻滯劑，華法林用于心血管疾病的治療反應(yīng)。藥物基因組學(xué)幫助確定了預(yù)后生物標(biāo)志物并設(shè)計(jì)更好的靶向治療，還有更多的藥物使用受益于藥物基因組學(xué)方法，甚至更多的受益將會(huì)從被研究的大量基因中獲得。