药物基因组学指导下的个体化抗栓治疗

郭志福，陈少萍（第二军医大学长海医院心血管内科，上海200433）

［本文编辑］阳凌燕

目前，全世界范围内心脑血管疾病已成为人类死亡的头号杀手，抗血小板和抗凝治疗作为预防血栓形成的一线药物被广泛应用，临床中如何安全且有效地应用这些药物一直是倍受关注的问题。近年来基因型检测指导下的个体化抗栓治疗是一种新的理念，从而在一定程度上改变了传统的治疗观念［1］。

1 药物基因组学

药物基因组学（pharmacogenomics）是在药物遗传学的基础上发展起来的、以功能基因组学与分子药理学为基础的一门科学［2］。它应用基因组学对药物反应的个体差异进行研究，从分子水平证明和阐述药物疗效以及药物作用的靶位、作用模式和毒副作用。遗传多态性（polymorphism）是药物基因组学的基础，药物遗传多态性可表现为药物代谢酶的多态性、药物转运蛋白（影响药物的吸收、分布和排泄）的多态性，以及药物作用受体或靶位的多态性等。这些多态性的存在可能导致了许多药物治疗中药效和不良反应的个体差异。药物基因组学通过对特定药物具敏感性或抵抗性的患病人群的单核苷酸多态性（single nucleotide polymorphism，SNP）差异检测，指导制定适合每个个体的治疗方案，使病人既能获得最佳治疗效果，又能避免药物不良反应，达到用药个体化的目的。

2 个体化抗栓药物应用与基因检测

2.1 抗血小板药物 目前，临床常用抗血小板药物主要有三大类［3］：（1）血栓素 A2（TXA2）抑制剂，主要是阿司匹林；（2）二磷酸腺苷（ADP）受体P2Y12拮抗剂，代表药物是氯吡格雷，还有近年上市的普拉格雷（prasugrel）和替格瑞洛（ticagrelor）；（3）血小板糖蛋白（GP）Ⅱb／Ⅲa受体拮抗剂，主要有阿昔单抗、依替巴肽（eptifibatide）和替罗非班（tirofiban）等。血小板反应多样性（variability of platelet response，VPR）是指不同个体对抗血小板药物治疗反应存在差异，低反应性可能存在高血栓风险。有证据提示，血小板对抗血小板药物的低反应性与主要心脏不良事件相关。血小板反应多样性涉及多方面因素，其中从药物基因组学的角度可以揭示部分原因。

2.1.1 TXA2抑制剂 阿司匹林通过对环氧酶（COX）－l的作用直接抑制TXA2合成，抑制血小板的黏附及聚集等。目前研究显示［2，4］，血小板活化路径中各个环节的基因多态性都会影响阿司匹林的抗血小板效果，包括COX、TXA2受体、ADP受体、GP受体、凝血因子Ⅷ等的基因多态性。人类COX－1基因包含11个外显子和10个内含子，COX－1基因单核苷酸多态性可引起碱基替换及启动子连接部位的变化，显著影响内含子或外显子的功能，改变COX－1蛋白质的构象，使阿司匹林对COX－1的敏感性不均一，从而影响阿司匹林的抗血小板聚集作用。血管内皮细胞中的COX－2可以将花生四烯酸转化成前列腺素（PG）H2，PGH2转运到血小板内，可增加TXA2生成，诱导血小板聚集。小剂量阿司匹林不能完全抑制COX－2诱导TXA2的生成。有研究提示，COX－1基因rs1236913、rs10306114和rs3842787的SNP，以及COX－2基因启动子区的rs20417的基因多态性均可能与阿司匹林的抗血小板效果低下有关。TXA2受体SNP有关的位点包括rs4523和rs1131882。与ADP受体P2Y1有关的位点为rs1065776和rs701265；与ADP受体P2Y12有关的位点包括rs10935838、rs2046934、rs5853517和rs6809699，与PGH2单倍型有关，携带有2个H2等位基因的纯合子（H2／H2）病人的血小板聚集率明显升高［4］。另外，也有较多关于GP受体的基因多态性对阿司匹林效果影响的研究，包括GPⅠa（胶原受体）、GPⅠba（血管性假血友病因子受体）、GPⅢa（纤维蛋白原受体）、GPⅥ（胶原受体）等。

2.1.2 ADP受体P2Y12拮抗剂 临床中已很少使用噻氯匹定。氯吡格雷是近年来临床应用以及研究较多的药物。氯吡格雷是前体药物，经肠道内P糖蛋白（ABCB1基因编码）介导吸收，再经肝脏细胞色素P450酶代谢生成活性代谢物，与P2Y12受体不可逆结合发挥作用，其中每个步骤的异常均可能影响氯吡格雷的效果［2，5］。在FAST－MI注册研究中发现ABCB1基因C3435T（TT、CT、CC）的 TT型较CC型病人1年的心血管事件发生率明显升高，TRITON－TIMI 38研究中也有相似结果，但PLATO 研究却得出了相反的结论［6－8］。

细胞色素P450对氯吡格雷代谢及其抗血小板作用的影响是近年来大家关注较多的问题，且结论较为一致，其中CYP2C19亚型的基因多态性最为重要。CYP2C19至少存在14种突变基因和18种等位基因突变，CYP2C19等位基因主要是＊1、＊2、＊3……＊17。编码正常酶活性的基因是CYP2C19＊1（快代谢型）。CYP2C19＊2、CYP2C19＊3等位基因编码的酶无活性（慢代谢型），这两个等位基因占东方人慢代谢型的99%以上。CYP2C19＊2等位基因在外显子5第681位发生G／A突变，使得转录时丢失40个碱基对，使阅读框架发生移动，提前产生1个终止密码，使蛋白质合成过早被终止，蛋白质丧失了催化活性。CYP2C19＊3等位基因是在外显子4第636位发生G／A突变，提前产生了终止密码，蛋白质合成终止。有研究结果显示，亚洲人群中慢代谢者的比例为10%，非洲裔美国人为3.5%，白种人为2%。CYP2C19＊17等位基因变异者表现为强代谢型，可能会增加对氯吡格雷的反应，进而出血风险增加。因此，美国FDA曾建议通过检测CYP2C19的基因型来了解病人对氯吡格雷的代谢能力，以更好地指导病人的治疗。对氧磷酶1（paraoxonase－1，PON1）也参与了氯吡格雷的代谢，理论上其基因多态性也会影响到氯吡格雷的作用，但目前相关研究较少且结论不一［9］。同理，有研究提示ADP受体P2Y12的基因多态性及编码GPⅡb／Ⅲa受体β单位的ITGB3基因的变异，也可能与氯吡格雷的作用异常有关，但结论仍不一致［10］。

与氯吡格雷相似，普拉格雷也是噻吩吡啶类前体药物，需在肝脏代谢转变为活性产物发挥抗血小板作用，但其抗血小板作用较氯吡格雷更快更强。替格瑞洛为新近进入临床应用的P2Y12受体拮抗剂，属于非噻吩吡啶类药物，本身是一种活性药物，无需体内代谢转化，可直接并且可逆性抑制P2Y12，因此与氯吡格雷相比，它具有更快和更完全的抗血小板作用，且影响因素更少。目前关于它们的药物基因组学研究相对较少［2］。

2.1.3 GPⅡb／Ⅲa受体拮抗剂 血小板的GPⅡb／Ⅲa受体拮抗剂通过阻断血小板聚集的最终共同通路而发挥强大的抗血小板作用，目前临床应用的主要有阿昔单抗、依替巴肽和替罗非班。曾有研究提示编码GPⅡb／Ⅲa受体β单位（PlA）的ITGB3基因的变异T1565C（rs5918）可能会影响阿司匹林的抗血小板作用，但其对GPⅡb／Ⅲa受体拮抗剂的作用是否有影响，目前研究不多［11］。

2.2 抗凝药物 抗凝药物通过干扰凝血因子的生成或活化以阻止血栓形成，在动脉及静脉系统血栓栓塞性疾病的防治中具有重要作用。目前心血管疾病防治中常用的抗凝药物主要有三大类：普通肝素和低分子肝素；维生素K拮抗剂华法林；新型抗凝药物凝血因子Ⅱa抑制剂和凝血因子Ⅹa抑制剂［2，12，13］。近年来相关研究主要集中于华法林的个体化治疗。

临床上华法林主要用于预防和治疗静脉血栓栓塞症，包括心脏瓣膜病、心房颤动、深静脉血栓形成及肺栓塞，但在临床使用过程中，其治疗窗口窄，且临床疗效和不良反应个体差异很大的特点，一直是困扰其临床应用的难题。因此更好地实现华法林的个体化治疗以及寻求替代华法林的有效药物是多年来医学界追寻的两大方向。凝血因子Ⅱ、Ⅶ、Ⅸ、Ⅹ需经过γ－羧化后才具有生物活性，这一过程需要维生素K（Vit K）参与，华法林通过抑制Vit K的氧化还原反应而发挥抗凝作用。因此主要有三个方面影响华法林的抗凝疗效：将华法林代谢为无活性产物的CYP2C9、阻断Vit K还原的Vit K环氧化物还原酶复合体亚单位1（VKORC1），以及介导Vit K代谢的CYP4F2，这3个基因中几个位点的多态性通过不同的机制显著地影响着华法林的代谢和作用。与氯吡格雷相似，CYP2C19＊2和CYP2C19＊3等位基因可以减慢华法林的代谢，延长其半衰期，与10%左右的个体差异有关。VKORC1基因－1639位点的G／A（rs9923231）突变将导致其启动子区结合位点的异常，－1639A携带者酶表达减少，华法林需要量较小。相反，VKORC1基因的非同义突变将导致华法林抵抗，华法林需求量增加。CYP4F2可将Vit K氧化为羟基Vit K，减少活性Vit K。其1297位点G／A突变将减少CYP4F2生成，Vit K活性增加，华法林需求量增加。但与VKORC1和CYP2C9相比，其对华法林作用的个体差异性影响较小。目前，国内外已有相关基因突变的商品化检测方法，主要是针对VKORC1和CYP2C9。美国FDA也于2008年对华法林的说明书进行了更新，建议可通过基因多态性检测来帮助进行初始剂量的选择，但是近期关于其实际临床应用的意义又有不同观点。在COAG研究中［14］，955名接受华法林治疗的病人（其中27%为黑人），一组利用基因型指导华法林治疗；另一组根据临床治疗效果调整华法林剂量。经过4周治疗之后，两组INR位于治疗范围内的平均时间百分比没有显著差异（基因型指导组45.2%vs临床变量指导组45.4%），而且两组之间达到目标INR的时间、第一次达到INR的时间、出血、血栓以及其他不良事件之间没有显著差异。但是同期发表的EU－PACT研究［15］却表明，基因型指导的华法林治疗优于临床变量指导。这项研究中，研究开始的1～3d内使用负荷剂量，在第5天开始个体化治疗，经过12周随访，基因型指导组达到目标INR的平均时间百分比为67.4%，对照组为60.3%（P＜0.001）。INR达标时间在基因型指导组为21d，短于对照组的29d（P＜0.001）。且在基因型指导组出现INR≥4的情况较少，两组之间出血事件的发生率没有显著差异。但与COAG研究不同的是，EU－PACT研究的纳入人群年龄较大且98.5%为白人，临床实际应用究竟何去何从还有待进一步研究。

针对华法林的缺陷，新型口服抗凝药物（novel oral anticoagulants，NOAC）研发是近年来相关领域的一大进展［12，16］，目前进入临床应用的主要有直接凝血因子Ⅹa抑制剂利伐沙班、阿哌沙班和依度沙班，直接凝血酶抑制剂达比加群酯。NOAC起效快，半衰期短，药物相互作用少，尤其是无需进行常规凝血监测，且疗效至少不劣于华法林，而严重出血性并发症发生率低于华法林，具有广阔的临床应用前景。目前关于NOAC的药物基因组学研究较少，达比加群酯在体内吸收后需要代谢为达比加群活性形式，但已有证据显示CYP不影响其药物浓度，但ABCB1基因的多态性可能会影响其吸收进而影响其作用，另外凝血酶结合位点的异常也可能会影响其作用发挥。除了ABCB1基因的多态性可能会影响利伐沙班的吸收外，CYP3A4／5和CYP2J2参与了其代谢，理论上也会影响利伐沙班的抗凝效果。另外，NOAC临床应用时间有限，除了价格昂贵，还需要更多的证据支持。此外，目前尚无针对NOAC的拮抗药物，用药过量或发生出血时处理较为困难。

3 展 望

尽管有证据显示药物基因组学指导下的个体化抗栓治疗有一定的临床意义，且美国FDA已经在华法林及氯吡格雷药品说明书上建议对病人进行基因检测，但是还应看到除了基因差异，个体化用药的含义还包括更广泛的内容。就目前而言，每个病人的具体情况，包括性别、年龄、体重、生理及病理特征以及合并用药，甚至经济状况、知识文化水平等都是临床工作中要仔细斟酌的方面。因此，目前欧美国家以及我国指南均认为，现有证据尚不足以推荐临床常规进行基因型检测或血小板功能检测作为抗栓治疗依据［17－19］。但是，对于某些特定病人，基因检测可帮助了解其特定基因型，更好地选择药物和调整剂量。另外，新型抗凝和抗血小板药物的开发也是一个重要方向。

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