糖皮质激素治疗支气管哮喘的药物基因组学研究进展▲

洪菲萍 杨一民

(1 福建中医药大学第二临床医学院，福州市 350122，电子邮箱：136897915@qq.com；2 北京中医药大学厦门医院，福建省厦门市 361009)

【提要】 糖皮质激素是治疗和控制支气管哮喘(哮喘)的首选药物，但其疗效欠佳。为了提高糖皮质激素治疗哮喘的有效率，学者们开展了关于糖皮质激素治疗哮喘的药物基因组学研究。随着研究的深入，学者们发现一些影响糖皮质激素治疗哮喘效果的基因位点，这为哮喘患者个体化治疗提供了依据。本文就近年来关于糖皮质激素治疗哮喘的药物基因组学相关研究进行综述，以期为糖皮质激素个体化治疗哮喘患者提供证据支持。

支气管哮喘(以下简称“哮喘”)是最常见的慢性呼吸道疾病之一，在2015年伤残调整期望寿命年评估中，哮喘在疾病负担中居第23位[1]。而吸入性糖皮质激素(inhaled corticosteroids，ICS)作为治疗和控制哮喘的首选药物，仍存在一定不足。研究表明，在接受ICS治疗8～12周后，35%～40%的患者肺功能未显著改善，10%的患者仍存在哮喘发作的高风险[2-3]，而导致疗效较差的原因除了患者对药物的依从性差、环境污染加重、误诊为其他疾病外，遗传因素也是主要原因[4]。

为提高ICS治疗哮喘的效果，实现个体化治疗，减少治疗费用，很多学者对糖皮质激素治疗哮喘的药物基因组学进行大量研究：(1)通过无假设的全基因组关联研究(genome-wide association studies，GWAS)对数百万个单核苷酸多态性(single-nucleotide polymorphism，SNP)进行基因分型或推算研究，以确定其与疾病的关系；(2)通过候选基因研究法，对已知与目标基因内的遗传变异与疾病基因型之间的关系进行探讨；(3)结合大规模分子谱分析特征与遗传变异的多组学[5]，重复验证基因位点对药物疗效的影响。到目前为止，已经有一些基因的SNP被证实与ICS治疗哮喘的效果有关，可能在哮喘炎症进程及皮质类固醇抗炎作用中起了直接或间接的作用[6]。本文对近年来关于糖皮质激素治疗哮喘的相关基因组学研究进展做一综述，以期为糖皮质激素治疗哮喘的临床研究提供依据。

1 影响糖皮质激素合成的基因

1.1 糖皮质激素诱导转录因子1基因的基因多态性 糖皮质激素诱导转录因子1基因(glucocorticoid-induced transcript 1 gene，GLCCI1)位于染色体7q21.3上，是一种蛋白质编码基因，在哮喘患儿使用ICS治疗后，该基因表达增加[7]。研究表明，哮喘易感性及糖皮质激素疗效均与该基因有关，同时该基因可能是糖皮质激素诱导的细胞凋亡过程中的早期标志物[8]。而糖皮质激素可以促进机体免疫细胞如嗜酸性粒细胞和淋巴细胞的凋亡，从而发挥治疗作用，GLCCI1表达的降低可能使这些细胞的凋亡减少，从而导致ICS的疗效下降[4]。

研究表明，GLCCI1基因的rs37972、rs37973位点可影响ICS治疗后哮喘患者肺功能的改善效果，其作用机制可能与rs37972、rs37973位点可以降低GLCCI1的表达有关，其中rs37872位点可以引起次要变异等位基因转染的细胞中基因转录减少[5]。Hu等[9]发现，与健康儿童相比，哮喘儿童GLCCI1 mRNA表达减少，而在使用ICS治疗12周后GLCCI1 mRNA表达增加；在rs37973位点上，与野生纯合子(AA)相比，携带变异纯合子(GG)的哮喘患儿对糖皮质激素应答较弱，携带GA基因型哮喘患儿对糖皮质激素应答居中。Xu等[10]也得出了类似结论。Tantisira等[7]研究发现，携带GLCCI1基因rs37973位点AA基因型的哮喘患者在使用ICS治疗后1 s用力呼气容积(forced expiratory volume in one second,FEV1)的改善率只有携带GG基因型患者的1/3。然而,Hosking等[11]在非西班牙裔白种成年人和儿童中的追踪调查中却发现，该基因rs37973位点的变异与ICS治疗后的FEV1、病情恶化等无相关性。

还有学者发现，使用ICS(布地奈德/丙酸氟替卡松)治疗4～8周后，在GLCCI1基因rs37972位点存在C>T变异的哮喘患者中，CC基因型携带者FEV1占预计值百分比提高约12%，而TT基因型携带者只提高4%[7]。而与GLCCI1基因rs1876828位点CT基因型携带者相比，携带TT基因型哮喘患儿在接受布地奈德或丙酸氟替卡松治疗后，出现延迟皮质醇应激反应[12]；而相比于该位点的C等位基因，携带有T等位基因的哮喘患者对ICS的反应更好[13]。

1.2 T基因的基因多态性 T基因位于6q27上，是编码T基因座的蛋白质基序之一，而T基因所编码的DNA结合活性产物在所有脊椎动物的发育中起重要作用[14]。T基因可影响中胚层发育，参与皮质类固醇的调节，并影响哮喘患者的易感性和治疗反应[15]，其相关机制尚未明确，但有学者发现，T基因与糖皮质激素受体基因NR3C1的表达有关[16]。

Tantisira等[16]通过对444 088个SNP位点进行初始GASW分析后，将T基因定为哮喘ICS反应的药物遗传基因座之一。在T基因的rs1134481、rs2305089、rs3099266位点上，基因型表现为变异纯合型的患者在接受ICS(氟替卡松)治疗6～8周后，FEV1占预计值百分比改变是野生纯合型患者的2～3倍，其中rs1134481位点对疗效影响最大。

2 影响糖皮质激素结合的基因

2.1 NR3C1的基因多态性 NR3C1是目前已知的唯一参与编码糖皮质激素受体(glucocorticoid receptor,GR)的基因，位于细胞诱导带5q31.3，可影响ICS治疗后哮喘患者肺功能的改善，但相关机制尚未明确[5]。有研究显示糖皮质激素抵抗可能与NR3C1突变或多态性有关[17]，其突变可导致基因转录活性以及蛋白表达产物活性的降低或丧失，从而导致GR数量的降低，或影响GR对ICS的敏感性，最终引起激素抵抗[18]。有研究表明，中重度哮喘患儿在接受高剂量的丙酸氟替卡松治疗后4 h后，携带NR3C1基因rs41423247位点野生纯合子GG型的患儿FEV1、氧饱和度改善较携带CC型、CG型的患儿更明显，哮喘人群中G等位基因的分布频率高于正常人群[19]。此外NR3C1基因上的其他4个SNP位点，Tth111I、BclI、 ER22/23EK和N363S也影响GR的敏感性[20]，但相关研究较少。

2.2 促肾上腺皮质激素释放激素受体基因1的多态性 促肾上腺皮质激素释放激素受体基因1(corticotropin releasing hormone receptor 1，CRHR1)基因位于染色体7p21.3上，是介导促肾上腺皮质激素释放激素(corticotropin releasing hormone，CRH)刺激促肾上腺皮质激素(adreno-cortico-tropichormone，ATCH)分泌的主要受体。当机体受到炎症刺激时，CRH通过CRHR1刺激ATCH的分泌，从而增加皮质醇分泌水平，上调机体内源性抗炎潜能。CRHR1基因变异可导致该基因功能降低，并通过减少ACTH分泌以抑制机体受炎症刺激而增加皮质醇分泌的潜能，使内源性皮质醇水平降低[21]。CRHR1基因变异型rs1876828能够增强ICS治疗哮喘患者的效果，而变异型rs242941、rs242939则减弱ICS的疗效[22]。携带CRHR1基因rs242941位点GT和TT基因型哮喘患儿气道高反应性高于携带GG基因型者，基因型为变异纯合子TT的哮喘患者对ICS的治疗反应弱于基因型为杂合子GT和野生纯合子GG者[5]，这可能是因为CRHR1基因变异导致其功能下降，从而使ACTH分泌减少，皮质醇分泌被抑制，导致哮喘患者气道炎症增加。

2.3 IgE-Fc片段受体2的基因的多态性 IgE-Fc片段受体2(Fc-fragment of IgE receptor Ⅱ，FCER2)基因负责编码低亲和力IgE受体(CD23)，在哮喘的IgE调节中起重要作用[23],而ICS会影响FCER2的表达和CD23的受体功能[24]。Koster等[25]研究发现，FCER2基因的rs28364072位点(T>C)与哮喘患儿使用ICS治疗后的肺功能改变、症状、恶化率及每日ICS的使用量有关，携带CC基因型患儿的疾病恶化风险是携带TT/TC型患儿的2倍，且发生喘息、瞌睡、睡眠障碍的风险增加。此外，一项关于越南哮喘儿童的研究同样证实了，该基因rs28364072位点变异与每日ICS剂量增加有关，且还发现纯合变异体(CC)的哮喘患者呼出气一氧化氮水平高于野生纯合型(TT)和杂合子(TC)变异体患者[26]。

2.4 应激诱导磷酸化蛋白1基因的多态性 应激诱导磷酸化蛋白1(stress-induced phosphoprotein 1，STIP1)是一种协调GR受体伴侣蛋白。研究发现，STIP1基因变异可能参与了伴有肺功能障碍的严重哮喘患者的皮质醇调节，STIP1基因的rs4980524、rs2236647位点可能是调节STIP1表达的关键因素，两个位点都影响哮喘患者的基础肺功能和ICS治疗后对FEV1占预计值百分比的改善作用，其中变异纯合子的基础肺功能最差，FEV1占预计值百分比的改善最明显[27]。

2.5 T框蛋白21基因的多态性 T框蛋白21(T box protein 21，TBX21)基因位于17q21.32，是T-box转录因子中的一员，其作用是调节原始T细胞分化，以及Th1相关的细胞因子(主要是干扰素-γ)分泌[28]，导致Th1和Th2失衡，从而抑制Th2相关细胞因子白细胞介素(interleukin，IL)-4、IL-5和IL-13释放[29]。研究表明，剔除TBX21后，小鼠同时表现出哮喘的气道炎症和高反应性，而4.5%的哮喘儿童携带TBX21变异体的杂合子[30]。TBX21基因的rs16947078(A>G) 位点与哮喘的易感性相关，携带该位点变异型等位基因的人群患哮喘的风险显著增加[31]。携带TBX21基因rs9910408位点(A>G)AA基因型哮喘患者接受ICS治疗后FEV1占预计值百分比和气道高反应性明显改善[29]，但彭真等[28]研究发现该位点对ICS治疗哮喘的疗效无明显影响。

3 其 他

ORMDL3是位于内质网膜的跨膜蛋白质。近年来，有研究证实ORMDL3是哮喘的易感基因之一[32]。Berce等[33]研究发现，ORMDL3基因的rs2872507位点与ICS治疗哮喘的效果有关，其中携带AA、AG、GG基因型患者的FEV1占预计值百分比改善效果依次降低；且使用ICS治疗后，各表型哮喘患者的ORMDL3表达均有增加，而其中又以携带变异纯合子AA基因型的哮喘患者最为显著。邹丽萍等[34]研究发现，应用过敏原和细胞因子刺激上皮细胞后ORMDL3 mRNA表达增加，哮喘组的小鼠ORMDL3 mRNA水平高于对照组，接受布地奈德雾化液治疗后哮喘小鼠ORMDL3 mRNA水平降低，提示布地奈德可能通过下调ORMDL3的表达起到改善哮喘症状的作用。

4 小 结

近年来，学者们对哮喘的药物基因学进行了大量的研究，但只有GLCCI1(rs37973)、CRHR1(rs242941、rs1876828)、FCER2(rs28364072)基因相关的实验研究结果得到重复验证[4]。目前关于哮喘药物基因组学的研究主要存在以下4个问题：(1)疗效评价指标不一致。目前，各种药物基因组学研究中主要采用肺功能、哮喘症状、哮喘急性发作、支气管高反应性等作为疗效的参考指标，但以上指标不能客观反映哮喘的控制效果，这使哮喘的药物基因组学评估难度进一步增加；(2)成年和儿童哮喘患者遗传表型不同，成年患者的研究结果不能直接用于儿童哮喘人群[35]；(3)目前的GWAS研究多以白种人为参考样本，针对黄种人和黑种人的临床研究样本数量较少，因此需要在哮喘药物基因组领域展开国际合作，根据群体分层研究，以评估哮喘管理遗传标记的临床价值；(4)既往研究多以小样本为主，忽略了基因-基因之间的相互作用。探讨特定基因型在每个剂量或不同等级的剂量下如何影响药物作用，通过建立药效学模型将药物反应的生化过程与GWAS研究整合在一起是今后研究的方向[36]。

随着哮喘药物基因组学研究的日益完善，基因检测将逐渐在哮喘的个体化治疗及早期防控中发挥作用，从而提高患者用药的有效性和安全性，减少不必要的副作用及医疗费用。但哮喘药物基因组学的进一步发展仍需要各个领域专家的共同努力，运用更先进、更全面的实验方法，寻求哮喘患者更完善的个体化治疗方案。