心血管药物个体化用药指导的基因检测及临床意义
摘 要
临床常见的心血管疾病治疗药物包括阿司匹林、氯吡格雷、华法林、硝酸甘油和他汀等。由于个体差异的存在，不同的患者服用相同药物所获得的治疗效果不尽相同，越来越多的研究发现遗传因素是造成药效个体差异的重要原因之一。COX－1、GPⅡb/Ⅲa、CYP2C19、CYP2C9、VKORC1、ALDH2等与药物吸收、分布、代谢和排泄相关的重要基因的单核苷酸多态性(SNP)被陆续发现。临床开展基因检测，根据基因检测结果实施个体化给药治疗，将大幅提高药物治疗效果，在此基础上开展精准治疗，具有重要的临床价值。
心血管系统疾病主要包括高血压、动脉粥样硬化、冠心病、脑卒中等，是严重威胁人类健康和导致死亡的重要原因。目前临床上常规使用的抗凝药、抗血小板药、降脂药、血管扩张药等普遍存在个体差异。随着药物基因组学研究的深入，开展与药物疗效相关的基因多态性检测，可以为临床选择合适的药物种类及药物剂量提供遗传证据，能极大地提高心血管药物使用的安全有效性。
1阿司匹林
虽然阿司匹林被广泛应用于抗血小板治疗，但是部分患者在服用常规剂量的阿司匹林后不能达到预期临床效果，这种现象被称为阿司匹林抵抗(Aspirin Resistance, AR)。
1．COX－1基因多态性：
阿司匹林是非选择性的COX酶抑制剂，突变COX－1单体型CGCGCC显著增加了阿司匹林抵抗的发病风险[1]。但是Kranzhofer等[2]通过研究认为阿司匹林抵抗与COX1/2基因多态性无关。
2．血小板糖蛋白(GPⅡb/Ⅲa)基因多态性：
血小板膜糖蛋白Ⅱb/Ⅲa复合体(GPⅡb/Ⅲa)是纤维蛋白原的受体，PLA2等位基因可以增加急性冠状动脉综合征(acute coronary syndrome ACS)的风险，并且携带该等位基因的患者对于阿司匹林疗效不佳，存在阿司匹林抵抗现象[3]。
2氯吡格雷
大量的研究和长期的临床实践表明氯吡格雷联合阿司匹林在ACS尤其是行PCI术患者中具有显著的抗栓治疗作用[4]。
1．CYP2C19基因多态性：
CYP2C19基因的突变位点有很多，已经发现36个。东方人突变携带者中，99%以上是属于*2、*3类型[5]。根据CYP2C19基因型的不同可将人群分为快代谢(*1/*1)，中等代谢(*1/*2，*1/*3)，慢代谢(*2/*2，*2/*3，*3/*3)，他们在中国人中的频率分别为42.4%、43.4%和14.2%[6]。
2．CYP2C19基因多态性在氯吡格雷治疗中的影响：
Sibbing等[7]对2 485例冠状动脉支架置入的患者研究发现：至少携带一个*2等位基因的患者发生支架内血栓的概率明显高于野生型(1.5% vs. 0.4%, HR＝3.81, 95%CI 1.45～10.02，P＝0.006)，同时发现CYP2C19* 2 /* 2慢代谢型发生支架内血栓的概率最高(2.1%, P＝0.002)。携带一个以上CYP2C19*2等位基因的患者与不良临床预后有相关性，更容易出现氯吡格雷抵抗[8]。Spokoyny等[9]通过研究后发现，慢代谢和中间代谢心脑血管疾病患者在服用氯吡格雷时有复发心脑血管事件的风险。
3．CYP2C19基因型检测对临床用药的指导意义：
(1) CYP2C19*2和CYP2C19*3携带者需要增加氯吡格雷剂量，以增强抗血小板效果；(2)换用其他新型抗血小板药物，如替格瑞洛；(3)选择在双联抗血小板治疗基础上加用西洛他唑。
3华法林
随着遗传药理学和药物基因组学的发展，人们逐渐认识到遗传因素是导致华法林个体剂量差异主要的原因。目前已知与华法林药动学和药效学相关基因达30余种[9]，其中维生素K环氧化物还原酶复合体亚单位1(Vitamin K epoxide reductase complex subunit 1，VKORC1)和细胞色素P450 2C9(Cytochrome P450 2C9，CYP2C9)基因多态性是华法林个体剂量差异的主要影响因素，分别解释约37%和6%的剂量差异[10,11]。
1．CYP2C9基因多态性：
CYP2C9基因存在野生型CYP2C9*1和突变型CYP2C9*2～CYP2C9*13[12]，其中与华法林代谢最密切的突变型为CYP2C9*2和CYP2C9*3，这2个位点的突变导致CYP2C9活性降低。常规剂量(5 mg/d)给药会造成华法林血药浓度长时间维持在较高水平，导致患者出血风险增加。
2．VKORC1基因多态性：
华法林通过特异性抑制VKORC1，阻断凝血因子的活化而发挥抗凝作用。VKORC1在其启动子区存在－1639G>A位点多态性。Yang等[13]研究发现携带VKORC1－1639G等位基因患者华法林日均剂量增加61%。
3．基于CYP2C9和VKORC1基因型的华法林给药模型：
研究显示，基于CYP2C9和VKORC1以及一些非遗传因素构建的药物基因组学模型，可解释约40%～60%华法林剂量差异[14]，大大优化了华法林抗凝治疗方案。国际华法林药物基因组联合会(International warfarin pharmaeogenetics consortium，IWPC)收集了5 700例来自4大洲9个国家的21个研究机构使用华法林达到稳定临床疗效的患者信息，并建立数据库。
4硝酸甘油
硝酸甘油是治疗心绞痛的急用药物，其能够进入血管平滑肌细胞，在膜上或膜附近经过线粒体ALDH2的代谢，形成一氧化氮(NO)，NO通过鸟苷酸环化酶促使钙离子进入肌浆网和细胞外，造成血管平滑肌扩张，从而缓解心脏缺血症状。
乙醛脱氢酶2(acetaldehyde dehydrogenase 2, ALDH2)是19种ALDH同工酶之一，可以保护心脏免受氧化压力的破坏。过表达ALDH2基因消除醛类的毒性对人体是有利的，急性与慢性心血管疾病的发生均减少[15]。流行病学研究也证实，携带ALDH2基因点突变(ALDH2*2)的个体对心脏疾病更易感[16]。
值得一提的是，近几年研究显示ALDH2能够改善心力衰竭的预后[17]、保护心肌缺血再灌注损伤[18]，基因突变后造成酶活性下降，增加冠心病(CAD)和心肌梗死(MI)的风险(CAD：OR＝1.28, 95% CI: 1.10～1.48，P＝0.001; MI：OR＝1.58, 95% CI: 1.15～2.19，P＝0.005)[19]。
5他汀类降脂药
他汀类药物是3－羟基－3－甲基戊二酸单酰辅酶A(HMG－CoA)还原酶抑制剂，主要对胆固醇生物合成过程中的限速酶HMG－CoA起到抑制作用，减少细胞内游离胆固醇，降低血清中总胆固醇和低密度脂蛋白水平，广泛应用于心血管疾病的治疗。
1. 载脂蛋白E(ApoE)
载脂蛋白E(Apolipoprotein E，ApoE)在脂质代谢中发挥重要作用。编码ApoE的基因有3个等位基因，分别为E2、E3和E4，并由此产生6种基因型：3种纯合子(ApoE2/2，ApoE3/3，ApoE4/4)和3种杂合子(ApoE2/3，ApoE2/4，ApoE3/4)。基因型为ApoE3/E3的高血脂症患者在服用氟伐他汀治疗后TC(总胆固醇)、LDL－C(低密度脂蛋白胆固醇)分别降低20.4%和28.7%；而ApoE3/E4及ApoE4/E4患者TC、LDL－C分别降低15.4%和22.7%[20]。
2. 有机阴离子转运体1B1(SLCO1B1)
有机阴离子转运多肽(organic anion－transporting polypeptides，OATPs)是重要的膜转运蛋白家族，主要功能是对多种内源性和外源性物质进行跨膜转运，OATP1B1是其中一种重要的肝特异性转运体，由SLCO1B1基因编码。SLCO1B1基因存在许多SNP位点，其中388A>G(Asn>Asp)和521T>C(Val>Ala)能够对蛋白功能产生较大的影响。
Ghatak等[21]认为SLCO1B1基因、细胞色素P450酶系统相关的基因会影响他汀类药物的吸收、代谢，导致不同个体间药物浓度存在较大的差别，因此支持他汀类药物致横纹肌溶解毒性肌病的基因影响理论。
6药物基因的临床检测方法
目前，临床可用于药物基因多态性检测的技术，主要有3种：DNA测序技术、实时荧光PCR技术和基因芯片技术。这3种技术初期处理DNA样本方式相同，后续判读检测结果方式有较大差异，适用的检测对象也因此大不相同。
当前，经过CFDA批准的基因检测技术以基因芯片法和荧光定量PCR法居多，这2种检测方法已经成为药物基因检测的主流技术。
【参考文献】
[1] Sarecka-HujarB, KopytaI, Pienczk-ReclawowiczK, et al. The TT genotype of methylenetetrahydrofolate reductase 677C>T polymorphism increases the susceptibility to pediatric ischemic stroke: meta-analysis of the 822 cases and 1, 552 controls[J]. Mol Biol Rep, 2012, 39(8): 7957-7963.
[2] KranzhoferR, RuefJ. Aspirin resistance in coronary artery disease is correlated to elevated markers for oxidative stress but not to the expression of cyclooxygenase (COX) 1/2, a novel COX-1 polymorphism or the PlA(1/2) polymorphism[J]. Platelets, 2006, 17(3): 163-169.
[3] PappE, HavasiV, BeneJ, et al. Glycoprotein IIIA gene (PlA) polymorphism and aspirin resistance: is there any correlation?[J]. Ann Pharmacother, 2005, 39(6): 1013-1018.
[4] KingSB 3rd, SmithSC, HirshfeldJW, et al. 2007 Focused Update of the ACC/AHA/SCAI 2005 Guideline Update for Percutaneous Coronary Intervention: a report of the American College of Cardiology/American Heart Association Task Force on Practice Guidelines: 2007 Writing Group to Review New Evidence and Update the ACC/AHA/SCAI 2005 Guideline Update for Percutaneous Coronary Intervention, Writing on Behalf of the 2005 Writing Committee[J]. Circulation, 2008, 117(2): 261-295.
[5] HolmesDR, DehmerGJ, KaulS, et al. ACCF/AHA clopidogrel clinical alert: approaches to the FDA"boxed warning": a report of the American College of Cardiology Foundation Task Force on clinical expert consensus documents and the American Heart Association endorsed by the Society for Cardiovascular Angiography and Interventions and the Society of Thoracic Surgeons[J]. J Am Coll Cardiol, 2010, 56(4): 321-341.
[6] 周健，吕虹，康熙雄．中国汉族人群不同性别、年龄、体重指数之间细胞色素氧化酶CYP2C19基因多态性的检测[J]．中国临床药理学与治疗学，2007，12(2)：208-213.
[7] SibbingD, StegherrJ, LatzW, et al. Cytochrome P450 2C19 loss-of-function polymorphism and stent thrombosis following percutaneous coronary intervention[J]. Eur Heart J, 2009, 30(8): 916-922.
[8] TrenkD, HochholzerW, FrommMF, et al. Cytochrome P450 2C19 681G>A polymorphism and high on-clopidogrel platelet reactivity associated with adverse 1-year clinical outcome of elective percutaneous coronary intervention with drug-eluting or bare-metal stents[J]. J Am Coll Cardiol, 2008, 51(20): 1925-1934.
[9] SpokoynyI, BarazangiN, JaramilloV, et al. Reduced clopidogrel metabolism in a multiethnic population: prevalence and rates of recurrent cerebrovascular events[J]. J Stroke Cerebrovasc Dis, 2014, 23(4): 694-698.
[10] 张魁，董然．中国人群瓣膜置换术后患者华法林个体化治疗最新研究进展[J]．心肺血管病杂志，2012，31(2)：217-219.
[11] BodinL, VerstuyftC, TregouetDA, et al. Cytochrome P450 2C9 (CYP2C9) and vitamin K epoxide reductase (VKORC1) genotypes as determinants of acenocoumarol sensitivity[J]. Blood, 2005, 106(1): 135-140.
[12] RiederMJ, ReinerAP, GageBF, et al. Effect of VKORC1 haplotypes on transcriptional regulation and warfarin dose[J]. N Engl J Med, 2005, 352(22): 2285-2293.
[13] 娄莹，李一石．华法林的药物基因组学及其合理应用[J]．药物不良反应杂志，2011，31(1)：32-37.
[14] YangL, GeW, YuF, et al. Impact of VKORC1 gene polymorphism on interindividual and interethnic warfarin dosage requirement--a systematic review and meta analysis[J]. Thromb Res, 2010, 125(4): e159-e166.
[15] 谭胜蓝，彭娟，周新民，等．验证并比较华法林稳定剂量预测模型对中国心脏瓣膜置换术后患者预测准确性[J]．中国临床药理学与治疗学，2012，17(9)：1026-1033.
[16] ZhangY, BabcockSA, HuN, et al. Mitochondrial aldehyde dehydrogenase (ALDH2) protects against streptozotocin-induced diabetic cardiomyopathy: role of GSK3beta and mitochondrial function[J]. BMC Med, 2012, 10: 40.
[17] ChangYC, ChiuYF, LeeIT, et al. Common ALDH2 genetic variants predict development of hypertension in the SAPPHIRe prospective cohort: gene-environmental interaction with alcohol consumption[J]. BMC Cardiovasc Disord, 2012, 12: 58.
[18] GomesKM, CamposJC, BecharaLR, et al. Aldehyde dehydrogenase 2 activation in heart failure restores mitochondrial function and improves ventricular function and remodelling[J]. Cardiovasc Res, 2014, 103(4): 498-508.
[19] MaH, GuoR, YuL, et al. Aldehyde dehydrogenase 2 (ALDH2) rescues myocardial ischaemia/reperfusion injury: role of autophagy paradox and toxic aldehyde[J]. Eur Heart J, 2011, 32(8): 1025-1038.
[20] GuJY, LiLW. ALDH2 Glu504Lys polymorphism and susceptibility to coronary artery disease and myocardial infarction in East Asians: a meta-analysis[J]. Arch Med Res, 2014, 45(1): 76-83.
[21] FuYH, LvRJ, JinLR, et al. Association of apolipoprotein E polymorphisms with temporal lobe epilepsy in a Chinese Han population[J]. Epilepsy Res, 2010, 91(2-3): 253-259.
[22] GhatakA, FaheemO, ThompsonPD. The genetics of statin-induced myopathy[J]. Atherosclerosis, 2010, 210(2): 337-343.
文章转自：《中华检验医学杂志》
