載脂蛋白E基因多態(tài)性與他汀類藥物降脂療效的關(guān)系

寧昕，邱齡

他汀類藥物是羥甲基戊二?；o酶A （HMG-CoA）還原酶（膽固醇合成過程的限速酶）的抑制劑，通過降低膽固醇生物合成和激活低密度脂蛋白受體（LDLr）降低膽固醇，是心血管疾病一級(jí)和二級(jí)預(yù)防的重要藥物。然而，他汀類藥物治療效果差異很大[1]，許多患者不論如何增加他汀類藥物劑量，仍無法達(dá)到血漿膽固醇目標(biāo)水平。除了飲食運(yùn)動(dòng)、個(gè)體依從性、副作用等因素，個(gè)體之間的遺傳差異是很重要的原因。

研究發(fā)現(xiàn)，APOE的3種共顯性等位基因ε2，ε3和ε4對(duì)他汀類藥物的降脂療效具有最強(qiáng)的關(guān)聯(lián)而且此類研究經(jīng)常重復(fù)驗(yàn)證。APOE是血漿脂蛋白中具有運(yùn)輸脂類功能的一種蛋白質(zhì)，它主要存在于乳糜微粒（CM）、極低密度脂蛋白（VLDL）和部分高密度脂蛋白（HDL）中[2]。近年來，涌現(xiàn)了許多關(guān)于APOE對(duì)他汀類藥物降脂療效的大型藥物基因組學(xué)研究，可能因?yàn)槿巳?、飲食、運(yùn)動(dòng)、性別分布、年齡分布、他汀藥物種類和劑量等的差異，結(jié)論并不完全一致。本綜述將對(duì)APOE的研究歷史和生理功能進(jìn)行簡(jiǎn)要描述，解釋產(chǎn)生APOE基因多態(tài)性的分子生物學(xué)基礎(chǔ)和對(duì)血脂的影響，最后綜述和討論近年來APOE基因多態(tài)性對(duì)他汀類藥物降脂療效的不同影響的研究證據(jù)。

1 APOE

1.1 APOE的結(jié)構(gòu)和功能1973年Shore等通過凝膠電泳方法研究VLDL異質(zhì)性時(shí)首次發(fā)現(xiàn)一種富含精氨酸的蛋白質(zhì)，也就是APOE。Rall等發(fā)現(xiàn)APOE是一個(gè)包含299個(gè)氨基酸，分子量為34kDa的糖基化蛋白，主要由肝細(xì)胞合成和分泌。隨后的研究發(fā)現(xiàn)，APOE的重要生理功能是作為脂蛋白的配體參與脂質(zhì)重新分配[2,3]，它可以介導(dǎo)部分脂蛋白（即CM、VLDL和部分HDL）與LDLr的高親和性結(jié)合，引起脂蛋白的吸收和降解；同時(shí)，APOE還介導(dǎo)脂蛋白殘粒與另一種肝內(nèi)受體（殘粒受體或APOE受體或LDL受體相關(guān)蛋白LRP）的結(jié)合[4]。另外，APOE在脂蛋白表面的富集可以減慢三酰甘油被脂肪酶脂解的速率，由此引起APOE不同亞型脂質(zhì)代謝的區(qū)別[2,3]。

1.2 APOE基因多態(tài)性1975年Utermann等用等電聚焦的方法發(fā)現(xiàn)了APOE基因表型存在多態(tài)性。1981年Zannis等用二維凝膠電泳法揭示了APOE的3種共顯性等位基因（ε2、ε3、ε4）和由3種純合表型（E4/4，E3/3和E2/2）及3種雜合表型（E4/3，E3/2和E4/2）組成的6種表型。

APOE基因位于人類第19號(hào)染色體上，長(zhǎng)度為3.6 kb，有4個(gè)外顯子和3個(gè)內(nèi)含子，編碼317個(gè)氨基酸[2,3]。在所有異構(gòu)體中，ε3最常見，因此被認(rèn)為是野生型，ε2和ε4被認(rèn)為是變體[3]。ε3的頻率范圍從50%至90%，ε4的頻率范圍約為5%～35%，ε2約1%～15%[2]，這種區(qū)別可能跟地理和種族有關(guān)。基因多態(tài)性表現(xiàn)為APOE亞型對(duì)LDLr的親和力差異，E4的體外受體結(jié)合活性與E3相似，但E2只有E3的2%或者更少的親和力。

膽固醇通過受體（肝細(xì)胞膜上的LDLr、殘粒受體）介導(dǎo)的內(nèi)吞作用進(jìn)入細(xì)胞，引起LDLr和HMG-CoA還原酶的下調(diào)，由于E2對(duì)LDLr的結(jié)合缺陷，含有APOE2的脂蛋白膽固醇延遲分解，引起LDLr的上調(diào)，從而提高了低密度脂蛋白（LDL）的攝取，降低了血漿LDL水平。另外，這種延遲分解抑制了中間密度脂蛋白（IDL）向LDL的轉(zhuǎn)化，也降低了LDL水平。E4則正好相反[5]。其次，因?yàn)榘被岷椭鞍捉Y(jié)合域的相互作用，APOE4優(yōu)先結(jié)合較大的富含三酰甘油的VLDL，而APOE3和APOE2沒有這種相互作用，所以結(jié)合較小的、更多磷脂富集的HDL[6]。有一些證據(jù)表明，膽固醇在小腸的吸收速率似乎也受APOE基因多態(tài)性影響，攜帶ε4等位基因的人可以更有效的吸收膽固醇和減少膽固醇的合成。再加上APOE在細(xì)胞表面富集的影響，總的結(jié)果是，相對(duì)于ε3等位基因，ε2等位基因往往與APOE和TG水平升高、載脂蛋白B（APOB）和總膽固醇（TC）水平下降有關(guān)；相反，ε4等位基因與APOE和TG水平下降、APOB和TC水平升高有關(guān)[2]。

隨著人類基因組測(cè)序工程的發(fā)展，APOE基因上的一些重要的單核苷酸多態(tài)性（SNP）被發(fā)現(xiàn)與三種異構(gòu)體有關(guān)。ε2/ε3/ε4由SNP rs429358（“C”等位基因）和SNP rs7412（“T”等位基因）定義，由于這兩個(gè)SNP不在人類基因組單體型圖譜II（HapMap Ⅱ）中而且和其他SNP存在強(qiáng)連鎖不平衡（LD），通常分別由SNP rs4420638（“G”等位基因）和SNP rs445925（“A”等位基因）定義ε2和ε4變體[7]，分別與更好的和更差的他汀藥物降脂療效有關(guān)。

2 APOE基因與他汀類藥物

2.1 APOE基因與他汀類藥物降脂療效的候選基因關(guān)聯(lián)研究通過APOE生理功能推斷APOE對(duì)他汀類藥物作用機(jī)制可能是以下兩個(gè)方面：第一，含APOE4的脂蛋白膽固醇迅速代謝進(jìn)入細(xì)胞，引起HMG-CoA還原酶的下調(diào)；第二，ε4等位基因?qū)е聝?nèi)源性膽固醇合成減少，由于HMG-CoA還原酶是膽固醇合成過程的限速酶，HMG-CoA還原酶的作用被削弱，兩方面因素共同抑制了他汀類藥物的作用。所以，從機(jī)制上來說，ε4等位基因攜帶者表現(xiàn)為膽固醇和三酰甘油的升高、HDL的降低。但實(shí)際情況要復(fù)雜的多。

有將近60個(gè)研究致力于明確APOE基因和他汀類藥物降脂療效的關(guān)系，但是由于研究設(shè)計(jì)或者人群、地理位置的原因，每個(gè)研究的特征都不相同。早先的研究大都是始于北歐的家族性高膽固醇血癥（FH）患者的小樣本研究，因?yàn)閺腁POE基因的地理分布上來說，ε4等位基因頻率在北半球由北向南呈現(xiàn)遞減趨勢(shì)。荷蘭一個(gè)包含120名白種人FH雜合子患者的研究發(fā)現(xiàn)，使用辛伐他汀時(shí)E3/4或E4/4的血脂變化最小，但沒有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。對(duì)此，O'Malley解釋為FH患者的LDLr被抑制，APOE已經(jīng)產(chǎn)生不了影響。顯然，由于FH患者的LDLr缺陷，這類患者已經(jīng)不適合用于評(píng)估APOE基因的作用[8]。美國(guó)的一項(xiàng)隨機(jī)對(duì)照研究分析了基因-性別相互作用[9]，試驗(yàn)包含328個(gè)樣本，藥物是阿托伐他汀10 mg，隨訪1年后發(fā)現(xiàn)男性APOE基因型之間廣泛的血脂譜變化的差異，而女性則沒有這種差異，攜帶ε2等位基因的男性對(duì)降脂治療更敏感。由Carmena發(fā)表的研究與此類似，APOE似乎不影響女性對(duì)他汀類藥物的降脂療效，男性群體更容易得出陽性結(jié)論[10]。但是這一基因-性別作用的機(jī)制尚不明確，可能是由性激素調(diào)節(jié)LDLr等重要脂代謝途徑引起。

最近Lagos等的研究結(jié)果與預(yù)期相同，他發(fā)現(xiàn)美洲印第安人中E3/4與E3/3相比膽固醇降低的更少，[低密度脂蛋白膽固醇（LDL-C）的降低分別是-18%和-29%，P≤0.001]，而且在TC、三酰甘油的降低和HDL-C的升高上，E3/3均表現(xiàn)出更高的敏感性且有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義[11]。但是這個(gè)研究排除了E2攜帶者。Cerda等研究了巴西人群應(yīng)用阿托伐他汀的療效差異，發(fā)現(xiàn)APOE各基因型人群治療前后血脂變化在基因型之間無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異[12]。而Baptista等對(duì)血脂異?；颊唠S訪（應(yīng)用多種他汀類藥物）后發(fā)現(xiàn)與ε4等位基因攜帶者相比，非ε4等位基因攜帶者總膽固醇顯著降低（P=0.003）[13]。2005年Thompson等發(fā)表了最大的他汀類藥物療效的隨機(jī)開放研究，包含近4000個(gè)樣本，多種他汀類藥物及43個(gè)SNP，證實(shí)了ε2（rs7412）雜合子和LDL-C降低產(chǎn)生最強(qiáng)的相關(guān)性（降低了39.9%）[14]。

以心血管事件為終點(diǎn)的辛伐他汀生存研究（4S）包含966例北歐心肌梗死患者，中位隨訪時(shí)間為5.5年，安慰劑組攜帶ε4等位基因的患者比非E4攜帶者的死亡風(fēng)險(xiǎn)高1.8倍（95%CI：1.1～3.1），辛伐他汀組E4攜帶者和非E4攜帶者生存曲線一致，說明對(duì)E4攜帶者來說，辛伐他汀治療獲益更多，但是LDL-C的降低在E4和非E4攜帶者中沒有區(qū)別，ε4等位基因的致死作用可能不只由血脂變化引起[15]。之后一個(gè)類似的更大的普伐他汀生存研究納入了3304例意大利心肌梗死患者，隨訪中位時(shí)間為24.3個(gè)月，同樣觀察到E4攜帶者經(jīng)普伐他汀治療后死亡率的顯著降低，但是沒有提供血脂變化的數(shù)據(jù)[16]。兩個(gè)研究最大的不同在于地理位置和飲食等因素造成的ε4等位基因頻率和死亡率的不同，但仍獲得了關(guān)于死亡率改善的一致的結(jié)論。然而，荷蘭的一項(xiàng)研究（包括7983名受試者）[17]發(fā)現(xiàn)，他汀類藥物對(duì)心肌梗死和中風(fēng)的保護(hù)作用以及治療對(duì)總死亡率的改善與APOE基因型無關(guān)，可能是由于該研究?jī)H納入55歲以上人群，增加了一些未知的混雜因素。后來該作者發(fā)表了REGRESS研究（一項(xiàng)雙盲安慰劑對(duì)照多中心研究，包括815例男性高膽固醇血癥患者）的子研究，證實(shí)了普伐他汀對(duì)E2攜帶者更好的治療效果[18]。

關(guān)于瑞舒伐他汀僅有1項(xiàng)研究，沒有發(fā)現(xiàn)APOE基因多態(tài)性與他汀類藥物降脂療效有統(tǒng)計(jì)學(xué)關(guān)聯(lián)[19]。近期，張宇等對(duì)962例中國(guó)高膽固醇血癥患者進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)相對(duì)于E3/4，E3/3型患者對(duì)阿托伐他汀更敏感[20]。每種類型的藥物研究均發(fā)表了結(jié)果符合預(yù)期（E2高反應(yīng)性和E4低反應(yīng)性）和關(guān)聯(lián)無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義的情況，說明他汀類藥物種類和劑量對(duì)APOE各基因型的他汀類藥物降脂療效并無太大預(yù)測(cè)價(jià)值。所以對(duì)于基因檢測(cè)為E4的人群，換用其他他汀類藥物效果不大。

2.2 全基因組關(guān)聯(lián)研究（GWAS）和系統(tǒng)評(píng)價(jià)候選基因關(guān)聯(lián)研究往往受樣本量大小、地域等因素的影響，可重復(fù)性差，僅關(guān)注候選基因的遺傳標(biāo)記，而且所選擇的基因在多大程度上受到LD的影響不得而知；而GWAS的研究方法較一致（常測(cè)試上百萬位點(diǎn)上的SNP數(shù)據(jù)）且樣本量高，其研究結(jié)果比候選基因關(guān)聯(lián)研究更一致和有意義。

第一個(gè)他汀類藥物降脂療效的GWAS是TNT研究（也包含候選基因分析）[21]，在候選基因分析中發(fā)現(xiàn)APOE的SNP rs7412與LDL-C變化最相關(guān)（P=6×10-30），但是由于其低最小等位基因頻率（MAF）和低LD在GWAS中被遺漏，沒有發(fā)現(xiàn)其它有意義的SNP，年齡和性別結(jié)合起來對(duì)預(yù)測(cè)阿托伐他汀降脂療效甚至更佳。HPS研究同樣沒有在全基因組中發(fā)現(xiàn)有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義的遺傳關(guān)聯(lián)，而在候選基因關(guān)聯(lián)研究中發(fā)現(xiàn)了包括APOE在內(nèi)的5個(gè)基因和LDL-C變化有關(guān)[22]。JUPITER試驗(yàn)證實(shí)了ABCG2（ABCG2）（rs2199936）、LPA（apolipoprotein a gene）（rs10455872）和APOE（rs7412）對(duì)瑞舒伐他汀誘導(dǎo)的LDL-C降低最相關(guān)[23]。CARDS/ASCOT研究中發(fā)現(xiàn)LPA的rs10455872和APOE的rs445925、rs4420638與阿托伐他汀降脂療效有顯著關(guān)聯(lián)[7]。終點(diǎn)為心血管事件的研究沒有發(fā)現(xiàn)有關(guān)聯(lián)意義的位點(diǎn)[24]。此外，還有一些小樣本量的他汀類藥物降脂療效的GWAS未發(fā)現(xiàn)有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義的APOE基因位點(diǎn)。

常見變異可以通過GWAS發(fā)現(xiàn)復(fù)雜性狀遺傳關(guān)聯(lián)，但是未檢測(cè)出的罕見變異或許更有意義，隨著全基因組SNP芯片費(fèi)用的下降和高通量測(cè)序技術(shù)的發(fā)展，可以檢測(cè)出更全面的SNP位點(diǎn)，或許能夠強(qiáng)調(diào)我們的猜想或者發(fā)現(xiàn)從未被懷疑過的新的基因位點(diǎn)。

1995年的第一個(gè)meta分析包含625例受試者，證實(shí)與E3/3相比，E2攜帶者和更多的LDL-C降低有關(guān)（P＜0.05），E4攜帶者和更少的LDL-C降低有關(guān)（P＜0.05）[25]。Zintzaras等的meta分析納入了24個(gè)研究，證明APOE基因型與他汀類藥物導(dǎo)致的降血脂作用的關(guān)系沒有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義[26]。CAP/PRINCE/TNT的綜合分析包括3932個(gè)對(duì)象，證實(shí)了CLMN（rs8014194）和總膽固醇降低的強(qiáng)烈關(guān)聯(lián)，APOC1和APOE附近的rs4420638與LDL-C變化的中度關(guān)聯(lián)[27]。Postmus等綜合了19個(gè)他汀類藥物降脂療效的研究（包括隨機(jī)對(duì)照試驗(yàn)和觀察性研究，40000多個(gè)樣本），發(fā)表了迄今為止最大的GWAS的meta分析，證實(shí)APOE和LPA對(duì)他汀類藥物導(dǎo)致的LDL-C的降低具有顯著關(guān)聯(lián)（rs445925和rs10455872）[28]。

此外，Leusink等用簡(jiǎn)單相加遺傳風(fēng)險(xiǎn)評(píng)分（SC-GRS）評(píng)估了ABCG2、LPA、APOE中的SNP對(duì)他汀類藥物降脂療效的影響，結(jié)果證明GRS與他汀類藥物誘導(dǎo)的LDL-C降低在每個(gè)等位基因有2%的關(guān)聯(lián)[29]。然而，Ciuculete等使用加權(quán)GRS方法強(qiáng)調(diào)了rs7412（APOE）等位點(diǎn)與他汀類降膽固醇能力的高度關(guān)聯(lián)[30]。

但是近期的系統(tǒng)評(píng)價(jià)綜合分析了影響LDL-C水平的59個(gè)SNP和幾個(gè)大型他汀類藥物試驗(yàn)，證明具有高LDL-C水平遺傳傾向（APOE rs4420638、SORT1 rs629301、NPC1L1 rs2072183）的個(gè)體他汀類藥物降脂療效較差[31]。一些研究在調(diào)整了他汀類藥物種類、劑量和遺傳變異對(duì)基線LDL-C的影響后，仍能觀察到有意義的結(jié)果[7,28]。上述結(jié)果與早期的一個(gè)多因素線性回歸分析結(jié)果完全不同，該研究發(fā)現(xiàn)APOE基因多態(tài)性僅解釋了男性LDL-C水平變化個(gè)體差異的2%，而基線LDL-C水平是41%，更高的基線LDL-C水平意味著更好的反應(yīng)性[9]?？赡苁且?yàn)闃颖纠龜?shù)太少，而且除年齡和身體質(zhì)量指數(shù)（Body Mass Index，BMI）外還有一些混雜因素沒有校正。

同樣，來源于REGRESS研究的子研究還發(fā)現(xiàn)了一些基因-基因交互作用更好的預(yù)測(cè)他汀類藥物的降脂療效，比如APOE2和ACE I/D（the insertion/deletion polymorphism in the angiotensin-converting enzyme gene，ACE I/D）、TLR4Gly（the Asp299Gly polymorphism in the Toll-like receptor 4 gene，TLR4Gly）[32]。除了激素、性別，其他APOE的基因-環(huán)境交互作用可能也解釋了他汀類藥物療效差異的一部分，如飲食、運(yùn)動(dòng)、吸煙、BMI、血糖等因素。

3 小結(jié)

綜上所述，目前認(rèn)為他汀類藥物的降脂療效差異是多基因遺傳和環(huán)境等因素共同作用的累加效應(yīng)，遺傳因素中最顯著的是APOE的SNP rs7412（定義ε2變體），其與他汀誘導(dǎo)的LDL-C降低有關(guān)，多項(xiàng)研究顯示與他汀類藥物種類和劑量、基線LDL-C水平無關(guān)，男性群體這種效應(yīng)更明顯，而且在對(duì)于總死亡率的改善上也有肯定的結(jié)論。盡管已經(jīng)發(fā)現(xiàn)APOE對(duì)他汀類藥物降脂療效有影響，不論是在候選基因關(guān)聯(lián)研究還是全基因組關(guān)聯(lián)研究中，但是其在整個(gè)他汀類藥物使用者個(gè)體之間療效差異中的影響所占比例仍然存在很大分歧，是否有助于發(fā)現(xiàn)他汀類藥物療效差的個(gè)體還有賴于進(jìn)一步研究。而且由于ε2、ε4等位基因的低MAF，其在基于家系而不是人群的研究上或許更有貢獻(xiàn)。將APOE基因?qū)λ☆愃幬锝抵熜У倪@種效應(yīng)用于指導(dǎo)臨床治療的獲益程度尚未達(dá)成共識(shí)。但是，目前大型的隨機(jī)對(duì)照試驗(yàn)或者前瞻性研究大部分僅入選歐洲人群而且在罕見變異的檢測(cè)上還有不足，在其它地區(qū)進(jìn)行研究或者在更大型的GWAS中是否會(huì)出現(xiàn)更加有意義的結(jié)果或者在新藥靶點(diǎn)的研究上，都需要進(jìn)行更進(jìn)一步的努力。