李志強 胡春燕

CYP2C9和VKORC1基因多態(tài)性對華法林抗凝治療的影響

李志強 胡春燕

作者單位：201399 上海市，復旦大學附屬浦東醫(yī)院心內(nèi)科

CYP2C9； VKORC1； 基因多態(tài)性； 華法林； 抗凝治療

自從1954年被批準以來，華法林已被廣泛用作預防和治療靜脈血栓、與房顫相關(guān)的并發(fā)癥及心臟瓣膜置換的處方用藥[1]。即使新的口服抗凝藥物如利伐沙班、阿哌沙班、達比加群酯等顯示抗凝作用不劣于華法林，但華法林仍然是最常用的口服抗凝藥[2-4]。但華法林的治療窗相當窄，達到抗凝治療的劑量在不同種族和個體間差異較大，甚至可相差20倍[5,6]。許多臨床和環(huán)境因素包括年齡、性別、種族、體重、合并疾病和合并用藥以及基因突變等影響華法林需要劑量[7]。細胞色素氧化酶P450 2C9（CYP2C9）和維生素K環(huán)氧化酶復合物亞單位1（VKORC1）基因多態(tài)性成為近年來研究的重點。研究認為，CYP2C9和VKORC1基因多態(tài)性很大程度上與華法林劑量個體間差異相關(guān)，是對華法林起作用的抗凝藥物重要決定因子，共同可解釋華法林劑量全部個體差異的10%～45%[4,8]。

1 華法林的藥理作用機制及代謝

華法林是一種雙香豆素衍生物，主要通過抑制維生素K環(huán)氧化酶復合物（VKORC），抑制維生素K及其2，3-環(huán)氧化物在體內(nèi)轉(zhuǎn)變?yōu)闅漉问剑ㄟ€原型）的過程，進而影響依賴于維生素K的凝血因子Ⅱ、Ⅶ、Ⅸ、Ⅹ的羧化作用，使凝血因子Ⅱ、Ⅶ、Ⅸ、Ⅹ的活性喪失，從而達到抗凝目的（圖1）[9]。華法林是兩種不同活性的消旋異構(gòu)體R和S型異構(gòu)體的混合物（圖1），S-華法林起主要的抗凝作用。在肝臟中兩種異構(gòu)體通過不同途徑代謝，更具生物活性的S-華法林由CYP2C9代謝成S-7-羥基華法林及S-6-羥基華法林，而R-華法林由CYP3A4、CYP2C19和CYP1A2代謝成R-8-羥基華法林[10]。

圖1 華法林的作用機制及代謝酶

2 CYP2C9基因多態(tài)性對華法林劑量的影響

2.1 CYP2C9結(jié)構(gòu)和基因多態(tài)性 CYP2C9位于染色體10q24，長度約55 kb，包含9個外顯子和8個內(nèi)含子，可讀框長度為1472 bp[11]。參考首先在北歐確定的主要等位基因CYP2C9*1、野生型或伴有氨基酸序列 （Arg144/Tyr356/Ile359/Gly417）[12]，CYP2C9命名協(xié)定是用*（數(shù)字）來表示突變的等位基因。CYP2C9*1為野生型等位基因，具有正常酶代謝的高度活性。與野生型相比，突變型的純合子或雜合子編碼的酶代謝活性都有不同程度的降低。被克隆的CYP2C9 CDNA序列多樣性表明，CYP2C9基因有高度的多態(tài)性，其多態(tài)性主要取決于編碼區(qū)的單核苷酸多態(tài)性（SNPs）。目前已經(jīng)命名58種SNPs，分別以 CYP2C9*1~CYP2C9*58 命名[13]。

CYP2C9基因突變類型及其突變頻率在不同種族間存在明顯差異。CYP2C9*2（R144C，rs1799853）和 CYP2C9*3（I359L，rs1057910）等位基因在歐洲人群是主要的等位基因，發(fā)生率分別為12.5%和8.5%，但在非洲裔美國人中少有普遍性，CYP2C9*2等位基因在亞洲人中很少出現(xiàn)。亞洲人群發(fā)現(xiàn)的主要是CYP2C9*3等位基因突變體，發(fā)生率為1%~4%，高加索人CYP2C9*3等位基因突變體發(fā)生率為6%~10%，非洲裔美國人群占1%~2%。主要見于非洲人群的功能多態(tài)性主要為CYP2C9*5（D360E、rs28371686）、CYP2C9*6、CYP2C9*8 （R150H、rs7900194） 和 CYP2C9*11（R335W、rs28371685）。CYP2C9*2首先在日本人群中報道。CYP2C9*2和CYP2C9*3是最常見的也是目前研究最廣泛的等位基因突變體，與華法林代謝密切相關(guān)。

2.2 CYP2C9基因多態(tài)性對華法林劑量的影響 與野生型 CYP2C9*1相比，CYP2C9*2和 CYP2C9*3所編碼的酶活性分別減少30%和80%[14]，華法林需要劑量分別減少14%~20%和21%~47%[12]。對于中國漢族受試者，與野生型純合子CYP2C9*1/*1相比，突變的雜合子CYP2C9*1/*3和純合子CYP2C9*3/*3攜帶者華法林平均每日劑量減少28%和72%，CYP2C9*3（CYP2C9*1/*3和 CYP2C9*3/*3）攜帶者比CYP2C9*1/*1攜帶者華法林平均每日劑量減少26%[7]。在高加索，CYP2C9*3/*3和*1/*3患者，華法林維持劑量比CYP2C9*1/*1分別低78.1%和 35.1%[15]。

CYP2C9*2和CYP2C9*3增加了過度抗凝和出血事件的風險。出血風險在華法林開始治療前3～6個月最高，長期治療時持續(xù)增加[4]。CYP2C9*3單核苷酸多態(tài)性等位基因片段增加出血的風險，突變型相當于野生型比值比為1.18[8]。

綜上所述，CYP2C9基因突變個體在抗凝治療中所需的華法林維持劑量小、達標時間長、出血風險高。

3 VKORC1基因多態(tài)性對華法林劑量的影響

VKORC1是維生素K依賴性凝血因子生成的限速酶。VKORC1不但主導維生素K依賴性凝血因子的生成，而且是華法林等香豆素類抗凝藥物的作用靶點。

3.1 VKORC1結(jié)構(gòu)和基因多態(tài)性 通過位置和siRNA敲除方法確定VKORC1位于16號染色體短臂（16P11.2），全長 4100 bp，由 5125 個堿基對組成，包含3個外顯子，編碼含163個氨基酸的18 kDa內(nèi)質(zhì)網(wǎng)跨膜蛋白[11]。Lee等[16]的研究表明，VKORC1基因序列上存在命名為H1~H9的單倍體基因突變模型，H1突變與華法林劑量減少有關(guān)，而H7、H8、H9突變與華法林劑量增加有關(guān)。H1突變在中國人、馬來西亞人中分別占87%和65%，在印度人中占12%；H7、H8、H9突變在中國人、馬來西亞人中分別占9%和30%，而在印度人中占82%。

在VKORC1編碼區(qū)和非編碼區(qū)存在大量的多態(tài)性位點，其中對華法林劑量有影響的單核苷酸多態(tài)性位點主要有啟動子區(qū)1639位置G>A，第一個內(nèi)含子1173位置C>T。VKORC1-1639GG和VKORC1-1173CC被稱為野生基因型。VKORC1-1639GA和VKORC1-1173CT是雜合突變基因型，與野生基因型相比，攜帶雜合突變基因型的患者需要華法林劑量是相對較低的；VKORC1-1639AA和VKORC1-1173TT是純合子突變基因型，攜帶純合子突變基因型的患者需要的華法林劑量更低一些[17]。VKORC1-1639G/A等位基因頻率在不同種族人群分布不同，AA純合子基因型亞洲人頻率最高，非洲裔美國人頻率最低，歐洲人居中。研究表明，日本人AA純合子基因型占絕大多數(shù)（83%），與中國人（82%）相一致；而高加索人AA純合子基因型僅占14%。

3.2 VKORC1基因多態(tài)性對華法林劑量的影響 在包含高加索、非洲和亞洲人群的研究表明，具有VKORC1-1173CT和1173CC的患者比1173TT攜帶者華法林平均每日劑量高44%和97%，VKORC1-1639GA和1639GG比1639AA攜帶者華法林平均每日劑量高52%和102%[7,18]。在中國漢族人，VKORC1-1173TC和CC攜帶者比TT攜帶者華法林平均每日劑量高49%和98%，VKORC1-1173C攜帶者（TC或CC）比TT攜帶者華法林平均每日劑量高56%[7]。與VKORC1-1639AA攜帶者相比，VKORC1-1639GA和GG攜帶者華法林平均每日劑量高40%和101%，VKORC1-1639G攜帶者（GA或GG）華法林平均每日劑量增加38%[7]。

4 藥物遺傳學在華法林臨床治療中的作用

多個候選基因研究一致證明，VKORC1和CYP2C9基因型影響患者間華法林需要劑量的差異，共同可解釋全部差異的10%～45%[4,8]，這被一些全基因組關(guān)聯(lián)研究（GWAS）所證實[19]。對確定華法林需要劑量的重要遺傳決定因子已經(jīng)做了許多重要研究，產(chǎn)生了結(jié)合遺傳和臨床信息的劑量算法。在已經(jīng)證實的藥物遺傳學與華法林劑量之間關(guān)聯(lián)的大量證據(jù)基礎(chǔ)上，2007年美國FDA考慮到基因類型對修訂華法林標簽充分有效益處的證據(jù)，推薦攜帶CYP2C9*2或*3或VKORC1-1639G＞A等位基因的患者采用較低的起始劑量，2010年，在VKORC1和CYP2C9基因型基礎(chǔ)上，F(xiàn)DA批準添加提供劑量推薦華法林標簽表。迄今為止，已經(jīng)發(fā)表了超過12個結(jié)合臨床和人口統(tǒng)計信息的藥物遺傳學指導的華法林劑量算法，許多依賴研究對象和人群各種修訂已經(jīng)得到驗證[11,20]，著名的例子包括國際華法林藥物遺傳學協(xié)會（IWPC）、瑞典華法林遺傳學研究（WARRG）、CoumaGen研究、采用藥物遺傳學指導起始劑量華法林計劃（WRAPID）和Newcastl算法等。用一個藥物遺傳學指導的劑量算法組成回歸方程來計算華法林起始劑量，回歸方程包括下列變量：患者人口統(tǒng)計數(shù)據(jù)（例如年齡、身高、體重）、臨床信息（例如藥物相互作用、合并癥）和遺傳信息。

IWPC提出的華法林預測模型研究共納入來自多個種族的4043例患者，是目前為止樣本量最大的關(guān)于華法林預測模型研究。研究證實，根據(jù)藥物遺傳學指導的華法林劑量較傳統(tǒng)的經(jīng)驗性標準劑量更加安全。由Anderson對206例患者進行了第一個前瞻性隨機對照試驗（CoumaGen），研究發(fā)現(xiàn)，與華法林標準經(jīng)驗性劑量相比，藥物遺傳學指南推薦的華法林起始劑量更精確、更有效接近穩(wěn)定劑量，主要終點INR不在治療范圍時間百分比（%OOR）在野生型和多種突變攜帶者兩組間有顯著統(tǒng)計學差異。比較有效的試驗為COUMAGEN-Ⅱ，在2012年發(fā)表，是當時最大的華法林藥物遺傳學研究。COUMAGEN-Ⅱ[14]測試了2個劑量算法，改良的IWPC算法和IWPC劑量修正算法。兩個劑量算法方式?jīng)]有差異。他們發(fā)現(xiàn)，在第1個月和第3個月藥物遺傳學指導劑量導致INR%OOR顯著降低，在同一時期內(nèi)INR在治療范圍時間百分比（%TTR）顯著增加。藥物遺傳學指導劑量也導致更少的低 INR（＜1.5）和高 INR（＞4.0）。90 d醫(yī)療記錄的嚴重不良事件也有明顯差別，藥物遺傳學組為4.5%，而對照組為9.4%?？偟膩碚f，這些資料表明藥物遺傳學指導的華法林劑量有可能的預示作用。

在2013年晚期發(fā)表的通過遺傳學闡明優(yōu)化抗凝試驗（COAG）[21]和歐洲抗凝治療藥物遺傳學試驗（EU-PACT）[22]，是多中心隨機對照試驗，設(shè)計評估基因型指導華法林劑量臨床有效性。兩個試驗都采用推薦的藥物遺傳學算法作為基因型指導劑量，EU-PACT采用一個IWPC算法修訂版本和第4～5天華法林劑量修訂算法，COAG采用Gage等算法和同樣的第4～5天劑量修訂算法。EU-PACT調(diào)查者報道，與標準劑量相比，采用基因型指導劑量在開始治療12周，主要終點INR%TTR顯著提高（67%∶60%），而且基因型指導組過度抗凝（定義為INR＞4.0）發(fā)生率明顯降低（27%∶37%），并且更快達到治療的INR值（中位數(shù)21 d∶29 d）。與EU-PACT結(jié)果相比，COAG試驗表明，對于非洲裔美國人，在治療開始的4周，與臨床算法給藥相比，基因型指導劑量與較高的INR%TTR（35.0%∶43.5%）和較低的INR＞3時間百分比（27%∶22.5%）相關(guān)。

對于中國人群，Huang等[23]和婁瑩等[24]提出了適合中國人的預測模型，表明可以準確預測60%以上的漢族患者華法林穩(wěn)定劑量。藥物遺傳學為基礎(chǔ)的劑量算法提高了達到穩(wěn)定華法林劑量的時間，幫助臨床醫(yī)生更安全有效地使用華法林。

一些Meta分析[4,11]表明，所有終點研究（INR%OOR，過度抗凝INR＞4，重要的出血、血栓栓塞事件）在藥物遺傳學指導劑量組明顯降低，達到治療INR的時間、達到穩(wěn)定INR的時間、INR%TTR明顯提高，并可以節(jié)省醫(yī)療費用和減少住院時間。基于證明華法林需要劑量藥物遺傳學標記的豐富資料和用遺傳學資料更準確預測華法林劑量的能力，2011年出版的華法林臨床藥物遺傳學實施聯(lián)盟指南指出，當基因型信息可利用時，強烈推薦基于基因型的華法林劑量。指南進一步推薦運用Gage等和IWPC算法來指導劑量。

5 未來的展望

近10年來，在華法林治療過程中CYP2C9和VKORC1藥物遺傳學實用性已在不同臨床情況和人群中驗證。然而在華法林藥物遺傳學領(lǐng)域尤其是良好進行評估臨床事件的試驗信息總量仍然非常低，各項研究存在爭議尚未達成共識。2012年出版的美國胸科醫(yī)師協(xié)會指南，反對常規(guī)遺傳學檢測來指導華法林劑量。華法林臨床藥物遺傳學實施聯(lián)盟指南沒有發(fā)表藥物遺傳學試驗分類的適應證，而是發(fā)表如果這些資料可利用的話，遺傳學資料是否應該應用于臨床實踐。此外，基因測序是非常昂貴的，在許多國家還沒有被醫(yī)療保險覆蓋，多數(shù)患者不能承受基因檢測的費用，這是一個嚴厲的現(xiàn)實。

正在進行的一些研究特別是評估臨床終點的試驗將進一步闡述基因型指導劑量臨床實用性。期待來源于比較有效的和觀察性研究的額外研究資料可以幫助如何使用目前存在的資料。全球化和信息時代已加速技術(shù)使用，直接傳遞用戶個體化基因組測試信息。在將來，遺傳學/基因組資料結(jié)合電子病歷系統(tǒng)特色將用于臨床使用。

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Effect of CYP2C9 and VKORC1 gene polymorphisms on anticoagulative treatment of Warfarin

CYP2C9； VKORC1； Genetic polymorphism； Warfarin； Anticoagulative treatment

上海市衛(wèi)生和計劃生育委員會科研項目（項目編號：201440058）；

浦東新區(qū)衛(wèi)生和計劃生育委員會領(lǐng)先人才培養(yǎng)項目（項目編號：PWRL2014-03）

胡春燕，E-mail：18918790181@189.cn

10.3969/j.issn.1672－5301.2017.10.002

R541.4

A

1672-5301（2017）10-0869-04

2017-05-02）