华法林药物基因组学研究进展

1、华法林药物基因组学研究进展华法林(warfarin 是一种香豆素类口服抗凝血药,是治疗许多心血管疾病(如深静脉 血栓、心房纤颤、心脏瓣膜置换及肺栓塞等的一线药物,在全世界被广泛应用。临床常以 凝血酶原时间(PT 及国际标准化比率(INR 作为其抗凝监测指标。但华法林在临床使用 过程中, 临床疗效和不良反应个体差异很大, 剂量很难掌握, 即使很小的剂量也可能会导致 血栓或出血。 1990-2000年,美国 FDA 的不良事件报告系统中,华法林是引起严重不良事 件最多的 10种药物之一。近年来随着分子生物学的快速发展,研究发现药动学和药效学多 个相关基因的多态性造成了个体差异, 影响了华法林的使用

2、剂量。 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基因多态性与华法林的关系细胞色素 P450 2C9(CYP2C9是人类肝脏中一种重要药物代谢酶系统,代谢多种临床 上常用药物。 CYP2C9基因具有高度多态性,已命名 34个等位基因,最常见的等位基因型 是 CYP2C9*1型(野生型 、 CYP2C9*2(C430T , Arg144Cys 型和 CYP2C9*3(A1075C , Ile359Leu 型。 在白种人中 CYP2C9*2型发生率在 10%以上, 亚洲人中这种变异非常稀少。 CYP

3、2C9*3型突变在白种人中发生率在 7.5%-10%之间,亚洲人中约 3%左右。 CYP2C9*2型和 CYP2C9*3型由于基因突变导致 CYP2C9酶活性降低, 影响其底物药物在体内的代谢, 造成药物疗效和毒性的个体差异。研究发现 CYP2C9*2和 CYP2C9*3突变型与野生型相比 对华法林的内源性清除率(Vmax/Km分别要降低 5和 25倍。有报道 CYP2C9*3突变型会 减慢 S-华法林的代谢,突变的病人容易出现出血等并发症,故突变的病人应减小华法林的 使用剂量。美国的一项回顾性研究 1对 200名长期接受华法林治疗的患者进行随访,研究了 CYP2C19*2和 CYP2C9*3

4、型突变与华法林治疗中的过度抗凝及出血事件的相关性。结果表 明, 与野生型患者相比, 携带任何突变型的个体在治疗初始阶段需要的维持剂量较低, 且到 达稳态剂量所需时间更长(P=0.004 。同时,这些突变型携带者更容易发生抗凝过量 (INR>4.0且发生危及生命的出血事件的风险度显著升高(HR: 2.39; 95% CI: 1.18 4.86 。 研究提示,在用药前检测 CYP2C9基因型有助于华法林用药剂量的调整并减少药物不良反 应的发生。Aitha 等 2随机选取了 52名需要抗凝治疗的患者和 100名健康的英国人,研究发现 CYP2C9*2和 CYP2C9*3这两个多态性等位基因在华

5、法林低剂量需求人群中的发生率明显 增加, 为正常人群的 6.21倍, 且低剂量患者发生主要出血并发症的风险为正常对照组的 3.68倍。这表明 CYF2C9基因型与华法林的敏感性之间存在着很强的关联性。中国人华法林代谢主要与 CYP2C9*1和 CYP2C9*3有关。郑策等 3针对 123名服用华 法林的汉族患者研究了 CYP2C9遗传多态性对华法林剂量和抗凝效果的影响。研究发现, CYP2C9*l纯合体组和 CYP2C9*3杂合体组华法林稳态剂量(P<0.01 ,治疗初始阶段抗凝过量的发生率(P<0.01 ,达稳定剂量 -效应关系的时间(P<0.01均有显著差异。研究指出,

6、对 CYP2C9突变的筛选可以帮助临床调整华法林剂量,减少不良反应的发生。VKORC1基因多态性与华法林的关系研究表明,含有了 -谷氨酸残基的维生素 K 依赖性凝血因子、 、 、 X ,以及 蛋白 c 和 s ,必须经过维生素 K 依赖性羧化酶(-谷氨酸基羧化酶的羧化作用才能成为 有活性的凝血因子。在羧化过程中,耦联氢醌型维生素 K 被氧化成环氧型维生素 K 。华法 林作为维生素 K 拮抗剂通过阻断维生素 K 还原,使得含有谷氨酸残基的凝血因子、 、 、 X ,以及蛋白 C 和蛋白 s 停留在没有抗凝血生物活性的前体阶段。这类蛋白与氧化失 活的维生素 K 结合,进一步阻碍维生素 K 环氧化物由

7、环氧型向氢醌型转变。氢醌型维生素 K 必须通过环氧型维生素 K 被还原才能使维生素 K 依赖性凝血因子前体被持续羧化成有活 性的凝血因子。体内环氧型维生素 K 被还原为氢醌型维生素 K 由维生素环氧化物还原酶复 合体(VKORC 完成,华法林主要是抑制该酶而产生作用。维生素环氧化物还原酶复合体 的编码基因 VKORC1的基因多态性是影响个体之间、民族之间剂量差异的一个重要因素。 VKORCl 主要有 4种单倍体:VKORCl*1(野生型 、 *2(6853G>C 、 *3(9041G>A 和 *4(6009 C>T 。 VKORCl*2为亚洲人中的主要单倍体,其中 2个常见的

8、基因多态性为内 含子 1173C>T和 5 上游区的 -1639G>A。许多研究证明 -1639G>A多态性和 1173C>T多态性 与华法林抗凝疗效密切相关, 不同基因型患者所需华法林剂量差异明显。 VKORC1-1639G>A或 1173C>T和 CYP2C9基因多态性解释了 50%华法林的个体剂量, 因此测定这两个基因可 以指导临床用药。Y uan 等 4发现 VKORC1启动子的多态性(-1639G>A ,在 11例华法林敏感的病人中 ( 1.5 mg ·d -1全为 AA 基因型,而在华法林抵抗的 5个病人中为 AG 型或 GG 型

9、;在 随后的 104个随机选择的病人中 AA (n=83 基因型所需的剂量也低于 AG 或 GG 基因 (n=21 (P<0.0001 。另外报道指出, AA 基因型频率在华人和高加索人之间的分布不同。华人中, AA 纯合子基因型占绝大多数 (82.1% , 而高加索人 AA 纯合子基因型频率却很低 (14.2% , 从基因型频率在两族之间的差异与临床上发现的华法林维持剂量差异相一致 ,因此 VKORC1基因多态性可能是导致人群差异的原因。D Andrea 等 5发现了 VKORC1的两个单核甘酸多态性, 1173C>T和 3730G>A(3 非翻译区 。 研究发现 1173

10、CC 基因型患者的平均华法林剂量 (6.2 rng 较 CT 型患者 (4.8mg , P=0.002 和 TT 型患者 (3.5mg , P<0.001 显著增高。 另外, 报道指出, VKORC1和 CYP2C9解释了 1/3的华法林剂量的个体差异。Xie 等 6在健康中国青年志愿者(n=24中,研究 VKORCl 不同基因型对华法林反应 的差异。将志愿者随机分为华法林 3mg ·d -1组和 6mg ·d -1组,结果发现用药第 3天,携带 -1639AG 和 1173TC 基因型者较 -1639AA 和 1173TT 携带者的 INR 显著降低(P=0.01

11、,且 在 3mg 组中,基因型的差别导致 INR 值的差别更加明显(P<0.005 。说明 VKORC1基因多 态性能够影响患者在治疗初始阶段对华法林的反应。杨剑等 7收集了临床使用华法林的患者 191例,并检测 CYP2C9和 VKORC1基因型,结果发现, VKORC1l (-1639G>A GA+GG组,华法林平均剂量明显高于 AA 组(3.36mg/d vs 1.75mg/d, P<0. 01 。 CYP2C9*1*1型患者华法林平均剂量高于杂合子 *1*3型患者 (2.06mg/d vs 1.55±mg/d, P<0.05 。多元线性回归分析指出,年

12、龄、体重以及 VKORC1基 因型分别解释了约 9.3%、 7.4%、 51.9%的个体间剂量差异,包括年龄、体重、 VKORC1和 CYP2C9基因型的多变量模型能解释 64.1%的个体间剂量差异。药物基因组学指导华法林剂量华法林的合适剂量很难确定,不恰当的剂量导致较高的不良反应发生率。人口统计学、 CYP2C9和 VKORCl 基因的变异与华法林的需要量之间有显著相关性。国际华法林药物基 因组学联合会(The International Warfarin Pharmaeogenetics Consortium通过大量数据,制 订了华法林的剂量运算法,它明显优于传统的固定剂量方案 8。联合会

13、由 4大洲 9个国家 的 21个研究组组成,共 4043名以华法林治疗患者的临床和基因学资料,分析 CYP2C9*2、 CYP2C9*3和 7个 VKORCl 基因的 SNPs 。实验分别对 3组不同剂量的患者进行测试,小剂 量组(每周 2l mg, n=324 、中剂量组(每周 2149 mg, n=560和大剂量组(每周 49 mg , n=125 。药物基因组学运算法比临床运算法或固定剂量法(每周 35 mg 能更好预测 小剂量组患者的需要剂量:根据药物基因组学运算法,有 35%患者的预测剂量在实际剂量 的 20%范围内;而临床运算法为 24%;固定剂量法为 0%(P<0.001

14、。对于小剂量组华法 林达理想剂量的患者百分率,药物基因组学运算法明显高于临床运算法和固定剂量法 (P<0.001 ;高估剂量的患者百分率也明显低于临床运算法和固定剂量法(P<0.001 。而对 于大剂量组华法林达理想剂量的患者率, 药物基因组学运算法明显高于临床运算法和固定剂 量法(P<0.001 ,低估剂量的患者百分率也明显低于临床运算法和固定剂量法(P<0.001 。 研究指出, 药物基因组学指导的华法林剂量调整对大剂量和小剂量需求患者的准确用药大有 裨益。Anderson 等 9进行了药物基因组学指导华法林剂量调整的随机双盲研究,受试者被随 机分配为药物基因组 (

15、n=101 和标准剂量组 (n=99 , 药物基因组检测 CYP2C9*2、 CYP2C9*3和 VKORCl C1173 T的基因型, 根据上述 3种变异基因及患者的年龄、 性别和体质量调整华 法林剂量, 并常规监测 INR 。 药物基因组的平均初始剂量与标准剂量组之间无显著差异 (每 周 35. 5 mg vs 35mg ,前者个体间剂量差异可达(756 mg ,而后者所有患者均为 1个 剂量。 研究发现, 药物基因组学能较准确预测需大剂量的野生型基因和需小剂量的变异基因 携带者的华法林剂量。 在其指导下, 能更精确预测稳态剂量, 因此很少需要调整剂量或调整 的幅度更小。 2组超出 INR

16、 比例无显著差异; 但野生型基因携带者与多种变异基因携带者之 间,超出 INR 比例存在显著差异 (药物基因组:29%;标准剂量组:39% 。 因此研究认为, 药物基因组学结合临床部分因素,可以明显提高华法林初始剂量预测的准确性和有效性。 另外, Wen 等 10对 108名中国汉族人的 CYP2C9和 VKORCl 的多态性进行了前瞻性 研究。利用基因型剂量方法, 83%患者在第 2周, INR 达稳定的治疗范围,且未发生出血和 血栓形成事件。 10%患者 INR>4, 未发生出血。 第 12周 时。 69%患者维持剂量与预测一致。 包括年龄、体表面积和 VKORC1、 CYP2C9基

17、因型的剂量算法能解释 62%的个体差异。研究表明,以药物基因组学指导的给药能提高 INR 稳定性,减少不良反应,并达到用药的高 灵敏度和有效性。研究 CYP2C9和 VKORC1基因多态性与华法林效应多样性之间关系,对华法林给药剂 量计算的应用前景非常广阔, 它可以确立最佳给药方案, 提高药物的安全性, 弥补了常规用 药中通过出现不良反应再调整剂量的不足,为临床个体化给药开辟了一个新的途径。参考文献1. Mitchell K. Higashi, etc. JAMA, 20022. Guruprasad P Aithal, etc. Lancet, 19993. 政策等,中国药学杂志, 20084. Hsiang-Yu Yuan, etc. Human