CYP2C19基因多態性對氯吡格雷代謝的影響

劉欣 吉維忠

缺血性心臟病、腦卒中、下呼吸道感染、慢性阻塞性肺病是世界范圍內的主要健康問題。據世界衛生組織(WHO)2015統計，全球約有1750萬人死于心血管疾病，占總死亡人數的31%。氯吡格雷作為抗血小板聚集藥物已廣泛應用于臨床心血管疾病患者的二級預防及治療。研究發現CYP2C19基因具有遺傳多態現象，其不同表型對氯吡格雷藥物代謝具有重要影響，甚至發生氯吡格雷抵抗，從而增加患者再發心血管事件的概率。本研究對CYP2C19基因多態性及CYP2C19主要多態性位點對氯吡格雷代謝的影響作一綜述。

1 CYP2C19基因多態性

1.1 CYP2C19基因

CYP2C19基因位于10號染色體(10q24.1-q24.3)，包括9個外顯子和8個內含子，cDNA全長1.94 kb，其中編碼區1.473 kb,共編碼490個氨基酸。NCBI數據庫中CYP2C19 Gene ID為1557，該基因只有1個轉錄本，對應的mRNA序列登陸號分別為NM_00769.2。目前NCBI dbSNP數據庫中收錄人類該基因cSNP位點數為444個。CYP2C19被認為是CYP450(cytochrome P450)基因家族中最具有遺傳多態性特點的基因之一[1]，目前有超過34個CYP2C19等位基因被發現，主要包括CYP2C19*2、*3、*6、*7、*8、*9、*17、*18、*23、*24等。Chaudhry等[2]通過對攜帶cyp2c19*2等位基因的黑人進行轉錄組測序分析(RNA-seq)發現了1個新等位基因CYP2C19*35，該突變發生在基因位點的2號內含子區，并改變了隨后的mRNA閱讀框架，提前產生終止密碼子，生成1個截斷的無功能蛋白質。

1.2 CYP2C19主要SNP位點

CYP2C19*1為野生基因型(wild type,wt), CYP2C19*2、*3、*17為最常見的突變等位基因，占所有已發現CYP2C19變異的98%。其中CYP2C19*2、*3為功能降低或缺失的等位基因， CYP2C19*2，681G>A(rs4244285)，又稱m1突變，表現為CYP2C19 cDNA第5外顯子發生堿基突變，形成1個異常拼接位點，造成轉錄時外顯子5’端的前40bp堿基片段(643～682bp)發生缺失，使蛋白質的合成過早終止，合成了1個含234個氨基酸，缺失血紅素結合位點的無功能蛋白質。CYP2C19 *3等位基因,636G>A(rs4986893)，稱m2突變，由cDNA第4外顯子發生堿基突變，色氨酸密碼子變成終止密碼子導致蛋白質合成提前終止，合成了含前4個外顯子編碼，由211個氨基酸組成無催化活性的蛋白質。CYP2C19*17為目前僅發現的功能增強型等位基因，CYP2C19*17等位基因, -806C>T(rs12248560)，是位于CYP2C19基因 5’啟動子區的單核苷酸位點突變。研究表明，由于堿基C突變可使 CYP2C19基因的轉錄速率加快，CYP2C19酶產物增多，導致該酶作用底物代謝加速[3]。其它CYP2C19等位基因如*6、*7、*8、*9、*15、*18只在中國人、哥倫比亞人、阿拉伯人、韓國人等的研究中被發現，其頻率分布明顯較低[4]。

1.3 CYP2C19等位基因頻率分布

家系研究表明，CYP2C19等位基因均為常染色體隱形遺傳，且該等位基因在不同人群分布頻率上具有明顯差異。既往研究表明CYP2C19*2在亞洲人發生頻率為30%～35%，高于非洲黑人的17%～20%和白種人的13%～18%；CYP2C19*3在亞洲人發生頻率為5%～10%，高于非洲黑人的1%和白種人1%；CYP2C19*17在白種人、非洲人發生頻率為18%，顯著高于亞洲人的2%[5]。Fricke等[4]納入138份原始文獻52181例健康志愿者，對CYP2C19等位基因頻率分布合并分析得出相似結論，即CYP2C19*2等位基因分布頻率主要在大洋洲人(61.30%)，其次是亞洲人(30.30%)，相比較非洲黑人(15.48%)、歐洲白種人(13.07%)和美洲白種人(13.01%)高；CYP2C19*3分布頻率同樣在大洋洲人(14.42%)、亞洲人(6.89%)較高；CYP2C19*17分布頻率在歐洲白人(26.48%)和中東人(24.87%)較非洲黑人(17.71%)、亞洲人(0.96%)高，并分析大洋洲國家(澳大利亞、新西蘭等)人群 CYP2C19*2、3等位基因頻率分布較高可能是由于遺傳漂變導致的。

2 CYP2C19對代謝的影響

2.1 CYP2C19在體內的作用

CYP2C19又稱S-美芬妥英羥化酶，最早是Wrighton等在肝臟中分離出來，是CYP450第二亞家族(CYP2C)酶系中重要的藥物代謝酶。CYP450是一種以血紅素為輔基的B族細胞色素超家族蛋白酶，主要存在于肝臟，少量分布于腎、腦、肺、胃腸道、胎盤等組織中，該酶被連二亞硫酸鈉還原后可與一氧化碳結合，形成的復合物在450 nm處有最大吸收峰，故命名為細胞色素P450，并主要參與內源性(甾體激素、膽固醇、脂肪酸等)、外源性(藥物、環境致癌物等)化合物在體內的I相代謝反應[6]。 CYP2C19作為該超家族重要成員之一，主要代謝作用是減少某些外源性化合物的毒性，但也可將某些化合物代謝為毒性更強的化合物，可導致腫瘤等不良反應。該酶不僅參與S-美芬妥英的羥化，同時很多臨床藥物都可作為它的底物。有研究表明CYP2C19參與了10%臨床藥物的代謝[7]。

2.2 CYP2C19不同表型對代謝的影響

目前主要采用美芬妥因、奧美拉唑作為探針藥物[8]，并根據CYP2C19對底物代謝能力不同可分為超強代謝型(ultrarapid metabolizer，UM)、強代謝型(extensive metabolism，EM)、中間代謝型(Intermediate metabolizers，IM)、弱代謝型(poor metabolizer，PM)4種表型。超強代謝者(UMs)為攜帶*17等位基因的純合子或雜合子(*17/*17、wt/*17)，強代謝者(EMs)為攜帶可編碼正常代謝酶活性*1的純合子(wt/wt)， 中代謝者(IMs)為攜帶1個野生型基因和1個弱代謝等位基因(wt/*2、wt/*3),弱代謝者(PMs)為攜帶2個弱代謝等位基因的純合子或雜合子(*2/*2、*3/*3、*2/*3)[1]。有研究表明，CYP2C19的遺傳多態性是引起同一藥物在不同人群表現出不同藥物效應差異的主要原因之一，如發現PMs服用抗抑郁藥阿米替林后副作用發生率明顯增加[9]，服用抗癲癇藥苯妥英鈉后的PMs可出現神經毒性，UMs對華法林對映異構體的清除率高，并影響該抗凝藥的國際標準化比值(INR)[10]，有報道稱氯吡格雷和鈣通道阻滯劑對PMs的降壓效果具有協同作用，這可能是由于CYP2C19*2等位基因表現出的弱代謝影響了醛固酮的對這兩種藥物間代謝的調節作用[11]。有研究表明CYP2C19在血管內皮細胞中表達，可將花生四烯酸(AA)代謝為具有生物活性的環氧二十碳三烯酸(EETs)，從而在調節血管張力方面發揮作用[12]。目前研究發現參與AA代謝的環氧化酶系包括CYP2C8、CYP2C9、CYP2C19、CYP2C19等，EETs具有擴張血管、抑制炎癥反應、防止血管內皮損傷等作用[13]，而CYP2C19基因*2、*3的突變可導致EETs的生成減少，有研究表明這可能會增加血管發生動脈粥樣硬化的風險[14-15]。另有報道稱UMs可更多幾率表現出抑郁[16]，并在最近的一項轉基因小鼠模型中得到證實，即UM可影響大腦的發育和情感行為[17]；Penas-Lledo等[18]同樣證實了同時攜帶CYP2D6與CYP2C19超強代謝型突變基因的人群更易表現出自殺企圖。由此可見，CYP2C19基因多態性不僅影響外源性藥物代謝，同樣會影響內源性化合物代謝的平衡。

3 CYP2C19對氯吡格雷代謝的影響

3.1 氯吡格雷在體內作用機制

氯吡格雷是第二代噻吩并吡啶類藥物，需經過生物轉化成活性代謝產物發揮抗血小板聚集作用[19]。氯吡格雷經小腸吸收，受質子泵P-糖蛋白(ABCB1基因調控)影響。約85%氯吡格雷前體在肝臟經羧酸酯酶(CES1基因調控)催化成無活性的代謝產物，15%經CYP450酶系(CYP1A2、CYP2B6、CYP3A4/5、CYP2C19，PON1等基因調控)不同比例催化，經兩步代謝轉化成一種具有抗血小板聚集活性的硫醇衍生物，該活性產物的吩環被裂解形成羧基和疏基，疏基與二磷酸腺苷(ADP)競爭結合，阻斷ADP結合血小板表面受體P2Y12；同時也可阻斷ADP對腺苷酸環化酶(AC)的抑制作用，促進環磷酸腺苷(cAMP)依賴舒血管物質刺激磷酸蛋白(VASP)的磷酸化，通過以上過程抑制了纖維蛋白原受體GPⅡb/Ⅲa復合物的活化，從而抑制血小板的活化和聚集。此外，氯吡格雷還可以通過修飾血小板受體，降低血小板壽命和抑制其它激動劑誘導血小板聚集，進一步發揮抗凝作用。藥物代謝動力學研究表明，氯吡格雷75 mg維持劑量3～7 d或300 mg負荷劑量24 h即可達穩態血藥濃度，此時血小板抑制率為40%～60%。

3.2 氯吡格雷抵抗

許多文獻已證實氯吡格雷抵抗(clopidogrel resistance，CR)存在[20-21]，但目前國內外尚無統一定義，臨床研究中多采用經驗性定義的標準，通常認為患者長期經過有效劑量氯吡格雷治療仍然發生不良血管事件，這種患者對氯吡格雷表現為低反應或無反應性稱氯吡格雷抵抗。藥效學則通過實驗室對ADP誘導的血小板聚集率檢測來評價氯吡格雷抗血小板聚集效果。目前血小板聚集功能檢測方法包括光比濁法(LTA)、快速血小板功能分析儀(VerifyNow)、血栓彈力圖(TEG)、流式細胞術血管擴張刺激磷酸蛋白(VASP)測定等。其中LTA被認為是金標準，LTA與VerifyNow檢測目前應用最為廣泛[22]。國內外文獻多采用Muller[23]定義，將基線值與用藥后(給予600 mg氯吡格雷負荷劑量后4 h)ADP誘導的血小板聚集率的絕對差值≤10%定義為氯吡格雷抵抗，10%～30%為藥物反應不完全，>30%為反應良好。在臨床治療中CR發生率約為25%[24]，其機制尚不明確。Nguyen等[25]認為CR產生主要可能由于內外兩方面因素，即內因主要為遺傳差異，表現為基因多態性、血小板激活途徑等；外因包括患者年齡、吸煙、用藥依從性、藥物劑量、藥物吸收、藥物間相互作用等因素。近期有研究表明體重指數、糖尿病和高尿酸血癥同樣與CR的發生密切相關[26]。Shuldiner等[27]通過對429例健康白種人進行全基因組關聯分析(GWAS)得出結論認為，CYP2C19基因多態性與CR發生密切相關。且大量文獻[28-29]進一步證實了CYP2C19基因多態性是CR的獨立預測因素。

3.3 CYP2C19主要SNP位點對氯吡格雷代謝影響

3.3.1 CYP2C19*2、*3對氯吡格雷代謝的影響

國內外大量文獻已報道了CYP2C19*2、*3等位基因的攜帶者可降低對氯吡格雷的反應性，可導致CR的發生，增大了缺血性心血管事件發生率。Tsantes等[30]通過對95例氯吡格雷治療的冠心病患者分別進行LTA、VASP檢測，發現CYP2C19*2攜帶者的二磷酸腺苷誘導的血小板聚集率較其他患者顯著增高，即CYP2C19*2多態性對氯吡格雷治療具有低反應性；Saydam等[31]研究347例PCI術后土耳其患者口服標準計量氯吡格雷治療(75 mg/d)療效，同樣發現攜帶CYP2C19 * 2患者表現出氯吡格雷的低反應性；Chen等[28]通過對654例中國冠心病患者進行12個月隨訪觀察發現，純合子CYP2C19*2/*2基因型患者發生終點事件的比例較非CYP2C19*2攜帶者高(12.28% vs 3.27%；HR=5.191；95%CI=1.936～13.917)，而CYP2C19*1/*2基因型患者相比非CYP2C19*2攜帶者，發生終點事件無明顯差異(4.12% vs 3.27%；HR=1.208；95%CI=0.517～2.822)，結論認為純合子CYP2C19*2/*2基因型是冠心病患者雙聯抗血小板聚集治療中出現心血管事件的獨立預測因素。Liu等[32]通過對105例PCI患者進行氯吡格雷負荷劑量前后血小板最大聚集率檢測發現，CYP2C19*3攜帶者較野生基因型的血小板聚集率上升，氯吡格雷抑制血小板聚集功能下降；Wang等[33]對321例缺血性腦卒中患者的隊列研究得出相似結論，即攜帶CYP2C19*2、*3的弱代謝型患者在雙聯抗血小板聚集治療中再發心血管事件風險較高。但也有不同報道，如Nagashima等[34]認為CYP2C19基因多態性對氯吡格雷反應性仍具有不確定性，甚至認為氯吡格雷藥物代謝不良反應與是否攜帶CYP2C19突變基因無關。

3.3.2 CYP2C19*17對氯吡格雷代謝的影響

研究表明CYP2C19*17攜帶者與野生基因型相比具有氯吡格雷強反應性，可降低心血管事件的發生率，但出血風險會明顯增加。Sibbing等[3]通過對1524例PCI患者研究發現，CYP2C19*17攜帶者較其它基因型可明顯降低ADP誘導的血小板聚集率，同時可增加出血風險，而對支架后血栓形成無明顯保護作用。Pedersen等[7]得出相似結論，即CYP2C19*17可增強氯吡格雷對血小板聚集的抑制作用，但研究發現氯吡格雷活性代謝物衍生物(CAMD)較其它基因型無明顯差異。謝婧等[35]以心血管事件、支架后血栓和出血性事件為觀察指標，通過對6篇文獻的12116例患者Meta分析認為，CYP2C19*17攜帶者較其它基因型心血管事件發生風險降低(OR=0.85；95%CI=0.73～0.99)，出血事件風險增加(OR=1.25；95%CI=1.05～1.50)且CYP2C19*17多態性與支架后血栓發生不相關(OR=1.07；95%CI=0.47～2.41)。可見CYP2C19*17多態性在心血管疾病治療方面具有兩重性。

4 結束語

隨著人類基因組單體型圖計劃進展與分子生物學診斷技術創新，臨床上可以從CYP2C19基因組學水平開展SNP分析，實現個體化治療，提高治療效果。CYP2C19作為重要的藥物代謝酶，目前已證實CYP2C19不同等位基因與氯吡格雷治療后抗血小板聚集反應多樣性相關，即CYP2C19*2、*3可降低氯吡格雷反應性，CYP2C19*17可增強氯吡格雷反應性，甚至增加出血風險；目前研究尚不能完全闡述氯吡格雷抵抗的發生機制，臨床也缺乏基于CYP2C19不同代謝表型指導氯吡格雷用藥指南；CYP2C19遺傳多態性影響人體內源性物質代謝需要進一步研究論證；CYP2C19*2在亞洲人群發生頻率較高，應用氯吡格雷抗血小板聚集治療時臨床醫生應積極進行該基因的檢測以指導用藥。另外，需要更加精確、經濟、快速的分子診斷技術，推進基因檢測的普及。基于精準醫療模式的現代分子診斷技術將是現代醫學發展的重要組成部分。