華法林藥物基因組學(xué)研究進(jìn)展

1、華法林藥物基因組學(xué)研究進(jìn)展華法林(warfarin 是一種香豆素類口服抗凝血藥,是治療許多心血管疾病(如深靜脈 血栓、心房纖顫、心臟瓣膜置換及肺栓塞等的一線藥物,在全世界被廣泛應(yīng)用。臨床常以 凝血酶原時(shí)間(PT 及國際標(biāo)準(zhǔn)化比率(INR 作為其抗凝監(jiān)測指標(biāo)。但華法林在臨床使用 過程中, 臨床療效和不良反應(yīng)個體差異很大, 劑量很難掌握, 即使很小的劑量也可能會導(dǎo)致 血栓或出血。 1990-2000年,美國 FDA 的不良事件報(bào)告系統(tǒng)中,華法林是引起嚴(yán)重不良事 件最多的 10種藥物之一。近年來隨著分子生物學(xué)的快速發(fā)展,研究發(fā)現(xiàn)藥動學(xué)和藥效學(xué)多 個相關(guān)基因的多態(tài)性造成了個體差異, 影響了華法林的使用

2、劑量。 其中最重要的是 CYP2C9基因 *1, *2, *3等位基因型,和 VKORC1基因 G-1639A 、 C1173T 基因型。CYP2C9基因多態(tài)性與華法林的關(guān)系細(xì)胞色素 P450 2C9(CYP2C9是人類肝臟中一種重要藥物代謝酶系統(tǒng),代謝多種臨床 上常用藥物。 CYP2C9基因具有高度多態(tài)性,已命名 34個等位基因,最常見的等位基因型 是 CYP2C9*1型(野生型 、 CYP2C9*2(C430T , Arg144Cys 型和 CYP2C9*3(A1075C , Ile359Leu 型。 在白種人中 CYP2C9*2型發(fā)生率在 10%以上, 亞洲人中這種變異非常稀少。 CYP

3、2C9*3型突變在白種人中發(fā)生率在 7.5%-10%之間,亞洲人中約 3%左右。 CYP2C9*2型和 CYP2C9*3型由于基因突變導(dǎo)致 CYP2C9酶活性降低, 影響其底物藥物在體內(nèi)的代謝, 造成藥物療效和毒性的個體差異。研究發(fā)現(xiàn) CYP2C9*2和 CYP2C9*3突變型與野生型相比 對華法林的內(nèi)源性清除率(Vmax/Km分別要降低 5和 25倍。有報(bào)道 CYP2C9*3突變型會 減慢 S-華法林的代謝,突變的病人容易出現(xiàn)出血等并發(fā)癥,故突變的病人應(yīng)減小華法林的 使用劑量。美國的一項(xiàng)回顧性研究 1對 200名長期接受華法林治療的患者進(jìn)行隨訪,研究了 CYP2C19*2和 CYP2C9*3

4、型突變與華法林治療中的過度抗凝及出血事件的相關(guān)性。結(jié)果表 明, 與野生型患者相比, 攜帶任何突變型的個體在治療初始階段需要的維持劑量較低, 且到 達(dá)穩(wěn)態(tài)劑量所需時(shí)間更長(P=0.004 。同時(shí),這些突變型攜帶者更容易發(fā)生抗凝過量 (INR>4.0且發(fā)生危及生命的出血事件的風(fēng)險(xiǎn)度顯著升高(HR: 2.39; 95% CI: 1.18 4.86 。 研究提示,在用藥前檢測 CYP2C9基因型有助于華法林用藥劑量的調(diào)整并減少藥物不良反 應(yīng)的發(fā)生。Aitha 等 2隨機(jī)選取了 52名需要抗凝治療的患者和 100名健康的英國人,研究發(fā)現(xiàn) CYP2C9*2和 CYP2C9*3這兩個多態(tài)性等位基因在華

5、法林低劑量需求人群中的發(fā)生率明顯 增加, 為正常人群的 6.21倍, 且低劑量患者發(fā)生主要出血并發(fā)癥的風(fēng)險(xiǎn)為正常對照組的 3.68倍。這表明 CYF2C9基因型與華法林的敏感性之間存在著很強(qiáng)的關(guān)聯(lián)性。中國人華法林代謝主要與 CYP2C9*1和 CYP2C9*3有關(guān)。鄭策等 3針對 123名服用華 法林的漢族患者研究了 CYP2C9遺傳多態(tài)性對華法林劑量和抗凝效果的影響。研究發(fā)現(xiàn), CYP2C9*l純合體組和 CYP2C9*3雜合體組華法林穩(wěn)態(tài)劑量(P<0.01 ,治療初始階段抗凝過量的發(fā)生率(P<0.01 ,達(dá)穩(wěn)定劑量 -效應(yīng)關(guān)系的時(shí)間(P<0.01均有顯著差異。研究指出,

6、對 CYP2C9突變的篩選可以幫助臨床調(diào)整華法林劑量,減少不良反應(yīng)的發(fā)生。VKORC1基因多態(tài)性與華法林的關(guān)系研究表明,含有了 -谷氨酸殘基的維生素 K 依賴性凝血因子、 、 、 X ,以及 蛋白 c 和 s ,必須經(jīng)過維生素 K 依賴性羧化酶(-谷氨酸基羧化酶的羧化作用才能成為 有活性的凝血因子。在羧化過程中,耦聯(lián)氫醌型維生素 K 被氧化成環(huán)氧型維生素 K 。華法 林作為維生素 K 拮抗劑通過阻斷維生素 K 還原,使得含有谷氨酸殘基的凝血因子、 、 、 X ,以及蛋白 C 和蛋白 s 停留在沒有抗凝血生物活性的前體階段。這類蛋白與氧化失 活的維生素 K 結(jié)合,進(jìn)一步阻礙維生素 K 環(huán)氧化物由

7、環(huán)氧型向氫醌型轉(zhuǎn)變。氫醌型維生素 K 必須通過環(huán)氧型維生素 K 被還原才能使維生素 K 依賴性凝血因子前體被持續(xù)羧化成有活 性的凝血因子。體內(nèi)環(huán)氧型維生素 K 被還原為氫醌型維生素 K 由維生素環(huán)氧化物還原酶復(fù) 合體(VKORC 完成,華法林主要是抑制該酶而產(chǎn)生作用。維生素環(huán)氧化物還原酶復(fù)合體 的編碼基因 VKORC1的基因多態(tài)性是影響個體之間、民族之間劑量差異的一個重要因素。 VKORCl 主要有 4種單倍體:VKORCl*1(野生型 、 *2(6853G>C 、 *3(9041G>A 和 *4(6009 C>T 。 VKORCl*2為亞洲人中的主要單倍體,其中 2個常見的

8、基因多態(tài)性為內(nèi) 含子 1173C>T和 5 上游區(qū)的 -1639G>A。許多研究證明 -1639G>A多態(tài)性和 1173C>T多態(tài)性 與華法林抗凝療效密切相關(guān), 不同基因型患者所需華法林劑量差異明顯。 VKORC1-1639G>A或 1173C>T和 CYP2C9基因多態(tài)性解釋了 50%華法林的個體劑量, 因此測定這兩個基因可 以指導(dǎo)臨床用藥。Y uan 等 4發(fā)現(xiàn) VKORC1啟動子的多態(tài)性(-1639G>A ,在 11例華法林敏感的病人中 ( 1.5 mg ·d -1全為 AA 基因型,而在華法林抵抗的 5個病人中為 AG 型或 GG 型

9、;在 隨后的 104個隨機(jī)選擇的病人中 AA (n=83 基因型所需的劑量也低于 AG 或 GG 基因 (n=21 (P<0.0001 。另外報(bào)道指出, AA 基因型頻率在華人和高加索人之間的分布不同。華人中, AA 純合子基因型占絕大多數(shù) (82.1% , 而高加索人 AA 純合子基因型頻率卻很低 (14.2% , 從基因型頻率在兩族之間的差異與臨床上發(fā)現(xiàn)的華法林維持劑量差異相一致 ,因此 VKORC1基因多態(tài)性可能是導(dǎo)致人群差異的原因。D Andrea 等 5發(fā)現(xiàn)了 VKORC1的兩個單核甘酸多態(tài)性, 1173C>T和 3730G>A(3 非翻譯區(qū) 。 研究發(fā)現(xiàn) 1173

10、CC 基因型患者的平均華法林劑量 (6.2 rng 較 CT 型患者 (4.8mg , P=0.002 和 TT 型患者 (3.5mg , P<0.001 顯著增高。 另外, 報(bào)道指出, VKORC1和 CYP2C9解釋了 1/3的華法林劑量的個體差異。Xie 等 6在健康中國青年志愿者(n=24中,研究 VKORCl 不同基因型對華法林反應(yīng) 的差異。將志愿者隨機(jī)分為華法林 3mg ·d -1組和 6mg ·d -1組,結(jié)果發(fā)現(xiàn)用藥第 3天,攜帶 -1639AG 和 1173TC 基因型者較 -1639AA 和 1173TT 攜帶者的 INR 顯著降低(P=0.01

11、,且 在 3mg 組中,基因型的差別導(dǎo)致 INR 值的差別更加明顯(P<0.005 。說明 VKORC1基因多 態(tài)性能夠影響患者在治療初始階段對華法林的反應(yīng)。楊劍等 7收集了臨床使用華法林的患者 191例,并檢測 CYP2C9和 VKORC1基因型,結(jié)果發(fā)現(xiàn), VKORC1l (-1639G>A GA+GG組,華法林平均劑量明顯高于 AA 組(3.36mg/d vs 1.75mg/d, P<0. 01 。 CYP2C9*1*1型患者華法林平均劑量高于雜合子 *1*3型患者 (2.06mg/d vs 1.55±mg/d, P<0.05 。多元線性回歸分析指出,年

12、齡、體重以及 VKORC1基 因型分別解釋了約 9.3%、 7.4%、 51.9%的個體間劑量差異,包括年齡、體重、 VKORC1和 CYP2C9基因型的多變量模型能解釋 64.1%的個體間劑量差異。藥物基因組學(xué)指導(dǎo)華法林劑量華法林的合適劑量很難確定,不恰當(dāng)?shù)膭┝繉?dǎo)致較高的不良反應(yīng)發(fā)生率。人口統(tǒng)計(jì)學(xué)、 CYP2C9和 VKORCl 基因的變異與華法林的需要量之間有顯著相關(guān)性。國際華法林藥物基 因組學(xué)聯(lián)合會(The International Warfarin Pharmaeogenetics Consortium通過大量數(shù)據(jù),制 訂了華法林的劑量運(yùn)算法,它明顯優(yōu)于傳統(tǒng)的固定劑量方案 8。聯(lián)合會

13、由 4大洲 9個國家 的 21個研究組組成,共 4043名以華法林治療患者的臨床和基因?qū)W資料,分析 CYP2C9*2、 CYP2C9*3和 7個 VKORCl 基因的 SNPs 。實(shí)驗(yàn)分別對 3組不同劑量的患者進(jìn)行測試,小劑 量組(每周 2l mg, n=324 、中劑量組(每周 2149 mg, n=560和大劑量組(每周 49 mg , n=125 。藥物基因組學(xué)運(yùn)算法比臨床運(yùn)算法或固定劑量法(每周 35 mg 能更好預(yù)測 小劑量組患者的需要劑量:根據(jù)藥物基因組學(xué)運(yùn)算法,有 35%患者的預(yù)測劑量在實(shí)際劑量 的 20%范圍內(nèi);而臨床運(yùn)算法為 24%;固定劑量法為 0%(P<0.001

14、。對于小劑量組華法 林達(dá)理想劑量的患者百分率,藥物基因組學(xué)運(yùn)算法明顯高于臨床運(yùn)算法和固定劑量法 (P<0.001 ;高估劑量的患者百分率也明顯低于臨床運(yùn)算法和固定劑量法(P<0.001 。而對 于大劑量組華法林達(dá)理想劑量的患者率, 藥物基因組學(xué)運(yùn)算法明顯高于臨床運(yùn)算法和固定劑 量法(P<0.001 ,低估劑量的患者百分率也明顯低于臨床運(yùn)算法和固定劑量法(P<0.001 。 研究指出, 藥物基因組學(xué)指導(dǎo)的華法林劑量調(diào)整對大劑量和小劑量需求患者的準(zhǔn)確用藥大有 裨益。Anderson 等 9進(jìn)行了藥物基因組學(xué)指導(dǎo)華法林劑量調(diào)整的隨機(jī)雙盲研究,受試者被隨 機(jī)分配為藥物基因組 (

15、n=101 和標(biāo)準(zhǔn)劑量組 (n=99 , 藥物基因組檢測 CYP2C9*2、 CYP2C9*3和 VKORCl C1173 T的基因型, 根據(jù)上述 3種變異基因及患者的年齡、 性別和體質(zhì)量調(diào)整華 法林劑量, 并常規(guī)監(jiān)測 INR 。 藥物基因組的平均初始劑量與標(biāo)準(zhǔn)劑量組之間無顯著差異 (每 周 35. 5 mg vs 35mg ,前者個體間劑量差異可達(dá)(756 mg ,而后者所有患者均為 1個 劑量。 研究發(fā)現(xiàn), 藥物基因組學(xué)能較準(zhǔn)確預(yù)測需大劑量的野生型基因和需小劑量的變異基因 攜帶者的華法林劑量。 在其指導(dǎo)下, 能更精確預(yù)測穩(wěn)態(tài)劑量, 因此很少需要調(diào)整劑量或調(diào)整 的幅度更小。 2組超出 INR

16、 比例無顯著差異; 但野生型基因攜帶者與多種變異基因攜帶者之 間,超出 INR 比例存在顯著差異 (藥物基因組:29%;標(biāo)準(zhǔn)劑量組:39% 。 因此研究認(rèn)為, 藥物基因組學(xué)結(jié)合臨床部分因素,可以明顯提高華法林初始劑量預(yù)測的準(zhǔn)確性和有效性。 另外, Wen 等 10對 108名中國漢族人的 CYP2C9和 VKORCl 的多態(tài)性進(jìn)行了前瞻性 研究。利用基因型劑量方法, 83%患者在第 2周, INR 達(dá)穩(wěn)定的治療范圍,且未發(fā)生出血和 血栓形成事件。 10%患者 INR>4, 未發(fā)生出血。 第 12周 時(shí)。 69%患者維持劑量與預(yù)測一致。 包括年齡、體表面積和 VKORC1、 CYP2C9基

17、因型的劑量算法能解釋 62%的個體差異。研究表明,以藥物基因組學(xué)指導(dǎo)的給藥能提高 INR 穩(wěn)定性,減少不良反應(yīng),并達(dá)到用藥的高 靈敏度和有效性。研究 CYP2C9和 VKORC1基因多態(tài)性與華法林效應(yīng)多樣性之間關(guān)系,對華法林給藥劑 量計(jì)算的應(yīng)用前景非常廣闊, 它可以確立最佳給藥方案, 提高藥物的安全性, 彌補(bǔ)了常規(guī)用 藥中通過出現(xiàn)不良反應(yīng)再調(diào)整劑量的不足,為臨床個體化給藥開辟了一個新的途徑。參考文獻(xiàn)1. Mitchell K. Higashi, etc. JAMA, 20022. Guruprasad P Aithal, etc. Lancet, 19993. 政策等,中國藥學(xué)雜志, 20084. Hsiang-Yu Yuan, etc. Human