乙醛脱氢酶2 基因多态性与稳定型心绞痛患者硝酸甘油疗效的相关性研究进展

高必贞 余将丽 董 晓

湖北医药学院附属医院 十堰市太和医院心血管疾病诊疗中心，湖北十堰 442000

随着人口老龄化及城镇化进程的加速，我国心血管疾病的发病人数持续增加，据统计，中国心血管疾病仍高居我国疾病死亡构成的首位，其中冠心病稳定型心绞痛更是影响我国国民健康的最普遍疾病之一[1]。硝酸甘油作为主要的硝酸酯类药物代表，适用于治疗和预防心绞痛发作，并用于高血压和心力衰竭的治疗。然而，硝酸甘油极易出现耐受性，减弱其疗效。有研究显示，硝酸甘油耐药性的发生可能与乙醛脱氢酶2（aldehyde dehydrogenase 2，ALDH2）有关。ALDH2 是一种线粒体酶，可解毒体内乙醛和内源性脂质醛。研究表明，ALDH2 单核苷酸多态性与心血管疾病发病率增加相关[2]。虽然，目前认为ALDH2 基因多态性与硝酸甘油治疗心绞痛过程中发生药物耐受相关，但其导致硝酸甘油产生药物耐受的具体机制仍不清楚，本文现针对ALDH2 基因多态性与冠心病稳定型心绞痛患者硝酸甘油疗效相关性的研究作一综述，以期阐明ALDH2 与硝酸甘油疗效之间的关系，为冠心病的药物治疗提供新思路。

1 ALDH2 及其基因多态性

醛脱氢酶（aldehyde dehydrogenase，ALDH）是一种解毒酶超家族，含19 种同工酶，他们在体内参与了广泛的生物代谢过程，ALDH2 是其中最活跃的一个酶[3-4]。ALDH2 基因位于12q 24.2，编码43 099 个碱基对，含有13 个外显子。

第12 个外显子上有1 个主要的单核苷酸多态性位点rs671，当该位点碱基由G 变为A 时将导致第504个氨基酸由谷氨酸变为赖氨酸，酶活性也随之发生变化[5-6]。研究显示，rs671 是亚洲最常见的变体，在中国汉族人群中突变率为20%～30%，印度为30%，日本高达34.1%[7-8]。而在欧洲人群中几乎没有（＜5%）rs671 的突变，常见突变为rs3184504、rs4766578、rs10774625等位点[9]。由于ALDH2 酶具有解毒、抗氧化等功能，这种基因多态性在不同人种中的突变率差异可能通过影响酶活性而导致不同人种在酒精代谢、药物反应、疾病发生等方面的多样性。rs671 可分为GG 型（ALDH2*1/*1，野生纯合型）、GA 型（ALDH2*1/*2，突变杂合型）和AA 型（ALDH2*2/*2，突变纯合型）。GA型酶活性仅为正常活性的30%～40%，AA 型的酶活性几乎无法检测到。研究表明，ALDH2*2 可能与心血管疾病、肝脏疾病、肾脏疾病、阿尔茨海默病、糖尿病、癌症及衰老等相关[7-14]。因此，ALDH2 酶活性变化是如何参与这些疾病发生发展是将来研究的重点。

2 ALDH2 基因多态性与冠心病的关系

稳定型心绞痛是冠心病最常见的类型，与平均每年3%～4%的心肌梗死或死亡风险相关[15-16]。研究显示，ALDH2 酶对冠心病患者具有保护作用，ALDH2基因多态性可能影响冠心病的发生发展过程。研究显示，ALDH2 基因突变型个体罹患冠心病的风险比野生型个体高48%[17]。另一项临床研究也认为突变型ALDH2 基因型是冠心病的独立危险因素，其基因分型可用于筛查冠心病[15]。这些研究揭示了ALDH2 基因突变导致的酶功能变化可能参与冠心病的发病，并可能成为冠心病早期检测指标。后续有研究发现，ALDH2 基因型多态性与早发冠心病患者的Gensini评分和支架植入数量密切相关，突变型患者冠状动脉狭窄程度较对照者更重[16]。然而这一结果尚存在争议，有研究显示，ALDH2 基因多态性与海南地区汉族老年人群冠心病发病风险相关，但与疾病严重程度无关[18]。这些研究结果差异可能来源于研究人群的不同，也可能由冠心病其他危险因素混杂所致。尽管目前认为ALDH2 基因多态性与冠心病存在相关性，但还需要更多的临床试验进一步探索ALDH2 与冠心病严重程度的关系，以明确其在冠状动脉病变进展中的作用。

3 ALDH2 基因型多态性与硝酸甘油耐受的相关性

自20 世纪80 年代硝酸甘油被用于治疗心绞痛以后，硝酸甘油耐受便成为治疗中最大的难题。硝酸甘油耐受是一种复杂现象，目前已知的机制有可溶性鸟苷酸环化酶活性抑制、一氧化氮合酶功能障碍、磷酸二酯酶活性增加、血管硫醇耗竭、血管氧化应激反应和ALDH2 酶活性下降等。其中ALDH2 酶活性与硝酸甘油耐受的相关性是当下研究的热点[19-21]。有研究显示，不可逆的ALDH2 酶失活是血管对硝酸甘油耐受性产生的根本原因[21-24]。硝酸甘油在代谢过程中产生具有血管舒张作用的一氧化氮，这一过程需要ALDH2 酶的参与。ALDH2 酶功能失活将影响硝酸甘油对心绞痛的治疗作用，但是ALDH2 基因型是否能影响心绞痛患者服用硝酸甘油过程中产生药物耐受和耐受程度的严重性并没有得到完全的解释。

为阐明ALDH2 酶活性变化导致硝酸甘油耐受的机制，近几年的研究探索了ALDH2 酶活性与其基因多态性之间的关系。有研究检测了肝细胞癌患者的纤维化肝脏样本，结果显示，rs671 突变显著降低了ALDH2 的酶活性[25]。其他研究表明，与野生型ALDH2比较，突变型ALDH2 的酶活性降低至少40%，使硝酸甘油无效率上升14.9%～42.4%[26]。因此，ALDH2 基因多态性尤其rs671 突变是导致ALDH2 酶活性降低的主要原因之一。rs671 位点的突变使ALDH2 蛋白每个亚单位二聚体界面附近的α 螺旋正常形成被抑制，这些结构变化导致ALDH2 单个亚单位的催化和辅酶结合域旋转离开界面，破坏了NAD+结合位点，严重影响酶的催化活性。ALDH2 基因多态性通过改变酶的结构、影响酶活性从而使硝酸甘油代谢过程发生异常，可能是硝酸甘油耐受产生的原因。

为进一步证实ALDH2 基因多态性对硝酸甘油作用的影响，研究者应用动物模型和人体试验探索了他们之间的关系。有研究发现，四甲基吡嗪能通过上调ALDH2 蛋白表达来改善离体大鼠主动脉环对硝酸甘油的耐受[27]，提示ALDH2 基因表达及其酶活性与硝酸甘油在血管壁的生物转化直接相关。ALDH2 基因突变与治疗过程中硝酸甘油使用量相关，携带ALDH2*2 等位基因的个体对硝酸甘油的反应降低，使治疗过程中硝酸甘油的半数效应浓度显著增加[28]。Mizuno 等[29]对55 例冠状动脉痉挛性心绞痛患者进行了临床研究，患者经冠状动脉造影和冠状动脉内注射乙酰胆碱并给予硝酸甘油治疗，结果显示持续给予硝酸甘油会使冠状动脉痉挛性心绞痛患者产生内皮功能障碍和硝酸盐耐受性，与携带ALDH2*1/*1 患者比较，携带ALDH2*2 基因型患者由于体内ALDH2 酶活性较低，其对硝酸甘油反应迟钝，硝酸甘油耐受性加剧。以上研究结果表明ALDH2 酶催化的硝酸甘油代谢障碍是血管硝酸盐耐受性发生发展的原因之一，ALDH2 基因多态性能通过改变体内ALDH2 酶活性从而影响患者使用硝酸甘油后的疗效。具有ALDH2*2 等位基因的心绞痛患者在服用硝酸甘油过程中可能更容易发生GTN 耐受和相关的血管内皮功能障碍。我国于2015 年发布的《药物代谢酶和药物作用靶点基因检测技术指南（试行）》[30]指出，有条件可以进行ALDH2*2 基因多态性检测，携带ALDH2*2 突变基因的心绞痛患者尽可能改用其他急救药物，避免硝酸甘油舌下含服无效。

4 改善硝酸甘油耐受的药物研究进展

Alda-1 是通过高通量筛选技术筛选出的ALDH2小分子激活剂，可通过变构激活提高ALDH2 的酶活性，使野生型ALDH2 的活性增加2 倍，使突变型ALDH2 的活性增加11 倍[31]。X 线晶体衍射技术和计算机辅助建模技术分析显示，Alda-1 聚集在ALDH2底物结合出口处，改变了ALDH2 催化作用的构型而增强其酶活性[26]。利用大鼠心肌缺血再灌注模型和家兔血管刺激性模型进行的动物实验显示，心肌缺血前给予Alda-1 可以使心肌梗死面积减少约60%，并改善急性心肌梗死后心室功能和减轻线粒体功能障碍[32]。药物作用机制研究显示，Alda-1 对心肌缺血再灌注损伤的治疗作用可能是通过增强大鼠梗死心肌内线粒体的活性、促进线粒体移植从而达到的[33]。虽然目前已经有多项研究通过动物心肌缺血再灌注模型评估了Alda-1 的临床前效果，但仍缺乏相关临床试验证明Alda-1 在冠心病患者硝酸甘油耐受临床治疗中的效果，因此未来需要针对Alda-1 的临床应用疗效进行相关研究。除了Alda-1，抗氧化剂如MnTBAP 也可能通过减少ALDH2 硝化作用改善硝酸甘油耐受[22]。由于目前硝酸甘油耐受的机制并不完全清楚，除ALDH2 之外的多个因素可能参与了硝酸甘油耐受的发生发展，将来对硝酸甘油耐受机制的深入阐明将有助于研发更多的新型治疗药物以改善冠心病患者的临床症状和预后。

随着我国心血管疾病患病人数持续增加，稳定型心绞痛作为冠心病最常见的一种类型逐渐引起人们的重视。硝酸甘油是改善心绞痛使用最广泛的药物之一。因此，硝酸甘油耐受性的机制是近几年的研究热点。研究显示，硝酸甘油耐受可能与NO/sGC/cGMP/PKG信号通路异常、活性氧与血管内皮功能障碍、硫醇耗竭及ALDH2 失活等相关。虽然硝酸甘油耐受性是多因素导致的一种复杂药理现象，但目前的研究显示，ALDH2 基因多态性及其酶活性与硝酸甘油耐受性可能存在相关性，ALDH2 酶活性激活剂可能作为冠心病患者硝酸甘油耐受未来靶向治疗的方法之一，为患者提供临床获益。由于ALDH2 基因多态性导致硝酸甘油耐受性的具体机制仍未完全阐明，因此将来需要设计研究进一步探索ALDH2 基因多态性与稳定型心绞痛患者硝酸甘油耐受性之间的确切关系及作用机制，以设计出更多的药物改善硝酸甘油耐受这一难题。