心血管相關(guān)藥物遺傳藥理學(xué)研究進(jìn)展

朱路 李華榮 楊遠(yuǎn)榮

早期研究顯示單核苷酸多態(tài)性(SNP)會(huì)增強(qiáng)或減弱某些藥物的療效，為臨床用藥提供了指導(dǎo)建議。檢測(cè)相關(guān)位點(diǎn)SNP，根據(jù)不同的亞型，給予不同的劑量和治療方案。隨著基因組學(xué)的不斷研究發(fā)展，我們步入精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)時(shí)代。我們認(rèn)識(shí)到藥物的臨床效果和不良反應(yīng)很大程度上被人體基因組序列差異所影響，包括藥物的吸收、分布和代謝等。通過(guò)基因與藥物相關(guān)性研究，根據(jù)每個(gè)人獨(dú)一無(wú)二的基因組序列，針對(duì)性使用更有效的藥物，避免毒副作用，從而實(shí)現(xiàn)個(gè)體化用藥。基因檢測(cè)技術(shù)不斷成熟，檢測(cè)成本不再昂貴，檢測(cè)標(biāo)本也不僅限于血樣，口腔細(xì)胞(口腔拭子)也可用于檢測(cè)。作為藥物基因組學(xué)主要內(nèi)容，遺傳藥理學(xué)在臨床的應(yīng)用會(huì)減少醫(yī)療成本，節(jié)約有限的公共衛(wèi)生資源[1]。

心血管疾病是心臟和血管疾病引起的循環(huán)系統(tǒng)疾病，致殘致死率高，嚴(yán)重威脅健康。根據(jù)遺傳基因多態(tài)性來(lái)指導(dǎo)心血管相關(guān)藥物使用變得越來(lái)越重要。比如基于基因分型結(jié)果使用華法林，可提高患者依從性，減少患者的再入院率。對(duì)于常用的抗血栓藥物氯吡格雷，美國(guó)FDA已經(jīng)發(fā)布黑框警告：如果患者基因型為慢代謝型，抗血栓效果會(huì)降低，并且相比正常基因患者，攜帶功能缺失的CYP2C19等位基因患者發(fā)生心血管不良反應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)要更高一些。比如經(jīng)皮冠狀動(dòng)脈介入治療時(shí)，ACS患者的風(fēng)險(xiǎn)會(huì)更高[2]。在治療前獲知患者等位基因型，有助于提供用藥方案和治療策略及替代方案。

一、β受體拮抗劑

β受體在體內(nèi)廣泛分布，介導(dǎo)許多生理生化效應(yīng)。β受體拮抗劑通過(guò)與心臟β受體高效可逆的結(jié)合，發(fā)揮抗高血壓和心力衰竭作用，G蛋白偶聯(lián)受體激酶(GRK)由GRK5基因編碼，是一類蘇氨酸蛋白家族, 通過(guò)與G蛋白偶聯(lián)受體結(jié)合，產(chǎn)生負(fù)向調(diào)節(jié)細(xì)胞信號(hào)，脫敏β受體[3]。更為重要的是，GRK對(duì)高血壓的發(fā)展和調(diào)節(jié)至關(guān)重要，特別是GRK5是心臟功能和發(fā)育的重要調(diào)節(jié)因子[4]。通過(guò)競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合G蛋白偶聯(lián)受體，GRK脫敏G蛋白偶聯(lián)受體(比如β受體)，減少細(xì)胞信號(hào)傳導(dǎo)，引起血管舒張減弱，隨之導(dǎo)致血壓升高。許多研究已經(jīng)發(fā)現(xiàn)β受體介導(dǎo)血管舒張不良引起的高血壓病，與GRK緊密相關(guān)[5]。

GRK5基因存在單核苷酸多態(tài)性(GRK5 leu41 T>A)，無(wú)論是T/T還是A/T型，均會(huì)提高拮抗心肌細(xì)胞中β受體的作用，增強(qiáng)β受體拮抗劑降心率和血壓的作用。對(duì)于A/A型，β受體拮抗劑藥效會(huì)差很多。對(duì)于這類患者，建議換用伊伐布雷定，一種竇房結(jié)電流選擇特異性抑制劑，常用于減慢心率，治療心絞痛[6]。

β受體拮抗劑常見(jiàn)的不良反應(yīng)有中樞神經(jīng)系統(tǒng)(頭暈)、內(nèi)分泌系統(tǒng)(糖耐量降低)和皮膚系統(tǒng)(紅斑，瘙癢)等。對(duì)于哮喘和COPD患者，也不適合給予β受體拮抗劑治療，因?yàn)槠鋾?huì)加重呼吸系統(tǒng)的損傷[7]。β受體拮抗劑的使用應(yīng)根據(jù)作用靶點(diǎn)、選擇性、受體特異性以及耐受性區(qū)別對(duì)待。

1.β受體拮抗劑+ LVEF

LVEF指左心室每收縮一次能將充盈其中的血液射向主動(dòng)脈的百分比,正常情況下的LVEF>50%，如果LVEF<50%，則稱之為心功能不全。作為一種臨床廣泛使用的心力衰竭指標(biāo)，可以用來(lái)判斷使用β受體拮抗劑后的療效。

腎上腺素受體是G蛋白偶聯(lián)受體的一員，主要分布在中樞神經(jīng)系統(tǒng)、心臟、腎臟和肌細(xì)胞中，與腎上腺素或者去甲腎上腺素結(jié)合后，心率加快。腎上腺素受體有多種亞型，其中β1受體是許多β受體拮抗劑的靶向受體，其編碼基因ADRB1也成為β受體拮抗劑的靶點(diǎn)。ADRB1基因多態(tài)性可以正向或者負(fù)向調(diào)節(jié)β受體拮抗劑的拮抗作用，可以將心血管疾病發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)提高2倍以上。當(dāng)同時(shí)接受多巴酚丁胺治療時(shí)，相比Gly-389基因型,Arg-389突變純合子基因型患者的血壓下降幅度更大。大量的研究還發(fā)現(xiàn)，當(dāng)使用兒茶酚胺和β受體拮抗劑的時(shí)候，攜帶Arg-389等位基因的患者在心臟收縮和血壓方面有更明顯的減少和下降，心率方面沒(méi)有明顯區(qū)別[8]。相比Gly-389等位基因攜帶者，東亞人群中攜帶Arg-389等位基因意味著增強(qiáng)的β受體拮抗劑療效和更佳的左室射血分?jǐn)?shù)[9]。

2.美托洛爾

美托洛爾，選擇性β1受體拮抗劑，通過(guò)與β1受體結(jié)合，降低血壓和心輸出量，可用于治療心絞痛、心律不齊、心力衰竭和高血壓病。因?yàn)橛H脂性，會(huì)透過(guò)血腦屏障，產(chǎn)生失眠、噩夢(mèng)等不良反應(yīng)。

作為CYP酶系大家族的一員，CYP2D6負(fù)責(zé)大約60%～80%美托洛爾體內(nèi)代謝和滅活,CYP2D6編碼基因的多態(tài)性會(huì)影響美托洛爾的代謝效率[10]。當(dāng)攜帶2個(gè)功能缺失的CYP2D6等位基因時(shí)，患者的酶代謝功能會(huì)異常，定義為慢代謝型。這類患者不能使用標(biāo)準(zhǔn)劑量的美托洛爾，因?yàn)樗幬镌隗w內(nèi)停留時(shí)間更長(zhǎng)，不良反應(yīng)會(huì)加重。當(dāng)攜帶2個(gè)功能減弱的等位基因時(shí)，患者的酶代謝功能屬于中間代謝型。攜帶2個(gè)功能正常的等位基因的患者屬于快代謝型，可以按標(biāo)準(zhǔn)劑量服用藥物。基因分型可以幫助醫(yī)師決定是否使用美托洛爾以及達(dá)到預(yù)期治療目的所需劑量[11]。

二、華法林

作為抗凝劑和維生素K拮抗劑，華法林可以預(yù)防靜脈血栓。華法林對(duì)凝血因子Ⅱ、Ⅶ、Ⅸ、Ⅹ以及抗凝蛋白C和S都有抑制作用。細(xì)胞色素P- 450(CYP)2C9和 維生素K氧化還原復(fù)合物1蛋白(VKOCR1)基因多態(tài)性會(huì)影響個(gè)體對(duì)華法林的敏感程度，應(yīng)針對(duì)不同影響調(diào)節(jié)用藥劑量。

CYP2C9酶由它的同名基因CYP2C9編碼，負(fù)責(zé)代謝體內(nèi)華法林。CYP2C9基因存在著遺傳多態(tài)性，不同亞型(CYP2C9*1，CYP2C9*2和CYP2C9*3)會(huì)不同程度影響CYP2C9酶代謝的效果，會(huì)減少藥物的清除，增加半衰期，延長(zhǎng)華法林在血液中的時(shí)間，增加出血風(fēng)險(xiǎn)。當(dāng)對(duì)華法林敏感度提高，INR值升高時(shí)，需要降低劑量使用[12]。

VKOCR1由VKOCR1基因編碼，是維生素K體內(nèi)循環(huán)的關(guān)鍵酶，也參與凝血因子合成。VKOCR1基因多態(tài)性會(huì)干擾或改變基因結(jié)合位點(diǎn)，影響基因表達(dá)，減少體內(nèi)凝血因子的產(chǎn)生[13]。相比正常的野生型，突變型VKOCR1基因表達(dá)會(huì)減少44%，因而攜帶突變型基因的患者體內(nèi)凝血因子減少，對(duì)華法林的抗凝效果更敏感，需要減少用藥劑量(P<0.001)[12]。

通過(guò)檢測(cè)CYP2C9和VKORC1的SNP位點(diǎn)可為代謝藥物的安全給藥劑量估算提供參考：通過(guò)判斷對(duì)華法林是敏感、正常還是不敏感，相應(yīng)給出推薦劑量5～7 mg/dl、3～4 mg/dl、0.5～2 mg/dl。

三、氯吡格雷

作為抗血栓藥物，氯吡格雷不可逆地與血小板膜受體P2RY12結(jié)合，阻斷二磷酸腺苷介導(dǎo)的血小板激活和聚集，減少血栓形成，用于治療心血管疾病和降低中風(fēng)風(fēng)險(xiǎn)。氯吡格雷在體內(nèi)需經(jīng)CYP2C19酶代謝生成活性成分。

CYP2C19酶是位于肝臟內(nèi)的CYP家族的一員，負(fù)責(zé)代謝氯吡格雷，因個(gè)體遺傳差異導(dǎo)致功能增強(qiáng)或者缺失。CYP2C19基因多態(tài)性將不同的亞型分為快代謝型、超快代謝型、中間代謝型和慢代謝型。快代謝型、超快代謝型推薦服用標(biāo)準(zhǔn)劑量，而中間代謝型和慢代謝型用藥劑量需要調(diào)整。相比正常基因(CYP2C19*1)，攜帶功能減少基因(比如CYP2C19*2，CYP2C19*3)的患者，因藥物代謝減弱，藥效降低，并且在血液循環(huán)中停留時(shí)間更長(zhǎng)，發(fā)生心血管不良反應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)也更高[14]。比如接受經(jīng)皮冠狀動(dòng)脈介入治療時(shí)急性冠狀動(dòng)脈綜合征患者風(fēng)險(xiǎn)會(huì)更高。

血小板膜糖蛋白2b(GPⅡb)受體在血小板激活過(guò)程中起到很重要作用，是許多GPⅡb受體拮抗劑的作用靶點(diǎn)，比如阿昔單抗、欣維寧和依替巴肽。它們常與氯吡格雷合用治療心血管疾病[15]。PIA2基因的遺傳多態(tài)性會(huì)影響GPⅡb/Ⅲa，基因突變會(huì)降低其對(duì)受體拮抗劑的親和力，降低抗血栓效果，最終增加心血管不良事件發(fā)生幾率。另外PIA2基因多態(tài)性是缺血性中風(fēng)的遺傳危險(xiǎn)因素，尤其對(duì)于高危的高血壓病人群[16]。

四、雌激素

婦女常使用雌激素避孕或荷爾蒙療法補(bǔ)充雌激素，含雌激素的藥物會(huì)增加凝血障礙和血栓的風(fēng)險(xiǎn)。

凝血酶原在凝血因子V的幫助下被激活為凝血酶，凝血酶再將纖維蛋白原轉(zhuǎn)化為纖維蛋白起到凝血的作用。凝血酶原編碼基因F2的遺傳多態(tài)性會(huì)導(dǎo)致凝血機(jī)制出現(xiàn)異常, 比如低凝血酶原血癥—一種罕見(jiàn)的凝血因子遺傳性缺陷，大量的凝血酶原被堆積在血液中，血栓風(fēng)險(xiǎn)增大(P=0.0015)[17-18]。F2基因多態(tài)性位點(diǎn)為A的人群應(yīng)避免使用口服避孕藥。

凝血因子V由Factor V基因編碼，在體內(nèi)被蛋白C滅活起到抗凝，協(xié)同保持體系中凝血和纖溶之間的平衡[19]。Factor V基因的遺傳多態(tài)性會(huì)引起凝血因子V對(duì)蛋白C產(chǎn)生抵抗，未被滅活持續(xù)作用產(chǎn)生高凝狀態(tài)，破壞凝血系統(tǒng)平衡，增加了血栓形成的風(fēng)險(xiǎn)。這種突變被稱為第五凝血因子雷登突變[18]。當(dāng)患者處于手術(shù)、懷孕、激素依賴性腫瘤等狀況下，或者遺傳因素比如雷登突變、凝血酶原異常、蛋白C抵抗時(shí)不推薦使用雌激素。

五、辛伐他汀

3-羥基-3-甲基戊二酸單酰輔酶A(HMG-CoA)還原酶是肝細(xì)胞合成膽固醇過(guò)程中的限速酶，催化生成甲羥戊酸。HMG-CoA還原酶抑制劑通過(guò)與之結(jié)合，達(dá)到干擾膽固醇合成的作用，故HMG-CoA還原酶成為他汀類降膽固醇藥物的作用靶點(diǎn)。由于增高了肌酸激酶水平，服用該類藥物常有肌肉疼痛、疲憊、痙攣等癥狀，肌酸激酶水平提高會(huì)降低肌肉中三磷酸腺苷水平，會(huì)導(dǎo)致橫紋肌溶解等肌毒性的發(fā)生。

藥物轉(zhuǎn)運(yùn)體影響著藥物體內(nèi)的轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程，轉(zhuǎn)運(yùn)體編碼基因存在遺傳多態(tài)性，通過(guò)影響藥物的體內(nèi)轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程，進(jìn)而導(dǎo)致藥物在體內(nèi)吸收、分布和代謝存在差異。SLCO1B1屬于有機(jī)陰離子轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白(OATP)家族，負(fù)責(zé)他汀類藥物的肝攝入和排泄。SLCO1B1基因的遺傳多態(tài)性會(huì)減少肝臟攝入和排泄，降低代謝和清除率，蓄積在肌肉中導(dǎo)致肌細(xì)胞損傷，發(fā)生肌纖維溶解。SLCO1B1基因第521位點(diǎn)存在T/C多態(tài)性，當(dāng)基因型為C/T型或C/C型時(shí)，服用辛伐他汀發(fā)生肌毒性的幾率分別是T/T型的4.5倍和12.9倍。

當(dāng)他汀類藥物與其他藥物，如鈣通道阻滯劑、貝特類、抗真菌藥，或水果西柚同時(shí)服用時(shí)，不良反應(yīng)會(huì)加強(qiáng)。這些聯(lián)合作用與體內(nèi)P450酶系在肝臟的Ⅰ相代謝有關(guān)。所以他汀類藥物在體內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)中的比例與其肌毒性相關(guān)[20]。

六、維拉帕米

1.維拉帕米與QTc

作為鈣通道阻滯劑，維拉帕米臨床常用于治療心絞痛、心律失常和高血壓病等。鈣離子會(huì)收縮血管，升高血壓，維拉帕米通過(guò)高度特異性阻斷位于心臟的鈣通道，可減少心肌收縮，降低血壓和心臟負(fù)荷。

QTc間期是反映心臟去極化和復(fù)極作用的指標(biāo)。維拉帕米會(huì)延長(zhǎng)QTc間期，延長(zhǎng)代表心臟復(fù)極延遲，反映心電異常，通常與心律失常敏感性增高密切相關(guān)。

一氧化氮合酶1轉(zhuǎn)接蛋白(NOS1AP)通過(guò)與神經(jīng)元型一氧化氮合酶(nNOS)相互作用來(lái)阻滯鈣通道，加速心肌復(fù)極化[21]。NOS1AP編碼基因的rs10494366位點(diǎn)存在T/G多態(tài)性，相比T/T純合型，G/G純合型QTc間期顯著延長(zhǎng)(P=0.022)[22]。攜帶這種基因的患者應(yīng)當(dāng)用其他藥物替代維拉帕米，以防止心律失常發(fā)生。

維拉帕米一般不良反應(yīng)有頭暈、頭痛和惡心，較嚴(yán)重的不良反應(yīng)有低血壓和肺水腫。藥物與藥物之間的相互作用與影響代謝和排泄有關(guān)。維拉帕米與他汀類藥物聯(lián)用時(shí)，可以增加他汀類血藥濃度，增加藥物的毒性[23]。

2.維拉帕米與阿替洛爾

阿替洛爾是一種β受體拮抗劑，與維拉帕米作用機(jī)制不同，但有著相似功效，可以為替代藥物或聯(lián)合使用，尤其在治療心絞痛時(shí)。

L-型鈣離子通道的α1C亞單位(CACNA1C)參與鈣離子存儲(chǔ)，關(guān)系到神經(jīng)遞質(zhì)傳遞和心臟收縮。CACNA1C編碼基因在rs1051375位點(diǎn)存在多態(tài)性會(huì)影響藥物的降壓效果。純合A/A、G/G型會(huì)分別顯著加強(qiáng)維拉帕米、阿替洛爾的降壓效果，但雜合A/G型沒(méi)有這種變化[24]。

七、培哚普利

血管緊張素轉(zhuǎn)換酶(ACE)在2個(gè)生理系統(tǒng)中起著基本作用：一是將血管緊張素Ⅰ轉(zhuǎn)化為血管緊張素Ⅱ，與血管緊張素Ⅱ受體(AGTR)結(jié)合，除收縮血管外，還刺激腎上腺皮質(zhì)球狀帶分泌醛固酮，促使水、鈉滯留，最終升高血壓；二是降解緩激肽，而緩激肽通過(guò)與相應(yīng)受體BDKRB1結(jié)合后舒張血管。

培哚普利是一種ACEI，在體內(nèi)水解為活性物質(zhì)培哚普利拉后，通過(guò)抑制ACE的生理作用，減少血管緊張素Ⅱ的生成，延緩緩激肽的降解，提高緩激肽的水平，從而達(dá)到降低血壓的作用。而AGTR和BDKRB1的基因多態(tài)性會(huì)關(guān)系到培哚普利的降壓效果。已經(jīng)建立一種評(píng)分體系來(lái)衡量這2種基因突變對(duì)藥物療效的影響，當(dāng)數(shù)值≥4時(shí)，意味著心血管不良反應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)增大[25]。培哚普利不良反應(yīng)較少，當(dāng)與利尿藥、NSAID聯(lián)用時(shí)，腎毒性會(huì)加重[26]。

八、咖啡因

咖啡因是一種嘌呤類生物堿，天然存在于咖啡、茶葉中，可以提高心血管系統(tǒng)的正性肌力和頻率，興奮中樞神經(jīng)系統(tǒng)。它會(huì)影響人的睡眠，也可以加強(qiáng)反應(yīng)力、注意力、警惕性以及轉(zhuǎn)換能力。其作用機(jī)制與代謝鈣離子、抑制磷酸二酯酶、拮抗腺苷受體有關(guān)。腺苷受體在調(diào)節(jié)心肌收縮和心率方面起著重要作用，抑制腺苷受體會(huì)引起心律不齊[27]。

95%的咖啡因在體內(nèi)被CYP家族成員之一，CYP1A2代謝為3種成分：7-二甲基黃嘌呤、可可堿和茶堿。這3種物質(zhì)分別影響脂肪代謝、血管舒張和支氣管擴(kuò)張。CYP1A2編碼基因在rs762552多態(tài)性位點(diǎn)存在胞嘧啶向腺嘌呤轉(zhuǎn)變(C>A)，純合A/A型基因型患者的酶代謝能力增強(qiáng)，咖啡因會(huì)更快被分解為代謝物。而攜帶C等位基因患者的咖啡因代謝會(huì)較緩慢，故應(yīng)減少用量，避免因體內(nèi)停留時(shí)間更長(zhǎng)，對(duì)腺苷受體抑制更久，導(dǎo)致心率不齊以及相關(guān)口干、高血糖等不良反應(yīng)[27]。

九、小 結(jié)

據(jù)WHO統(tǒng)計(jì)，因?yàn)椴涣挤磻?yīng)、醫(yī)患溝通障礙、缺少醫(yī)療衛(wèi)生知識(shí)和資源，大約50%心血管疾病患者沒(méi)有得到較好的治療。高效、不良反應(yīng)更少的藥物會(huì)提高患者的依從性，遺傳藥理學(xué)的研究平臺(tái)可以最終為臨床醫(yī)師提供有價(jià)值的參考和建議。盡管有著矚目的進(jìn)步和發(fā)現(xiàn)，未來(lái)還需進(jìn)一步將數(shù)量龐大的基因標(biāo)記物與藥物相關(guān)性研究整合入臨床實(shí)踐中。臨床遺傳藥理學(xué)實(shí)施聯(lián)盟發(fā)布的相關(guān)指南是一個(gè)有效的途徑，幫助從業(yè)人員通過(guò)基因分型為每個(gè)患者實(shí)現(xiàn)個(gè)體化醫(yī)療。隨著測(cè)序技術(shù)不斷進(jìn)步，檢測(cè)成本不斷降低，將有助于精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)在臨床實(shí)踐中實(shí)現(xiàn)。