心力衰竭藥物基因組學(xué)的研究進(jìn)展

劉博武，彭曉武，曲亞榮

心衰(heartfailure,HF)作為一種難治性心臟疾病，需要長時(shí)間藥物治療，預(yù)后差，死亡率高，嚴(yán)重危害患者的生活質(zhì)量和生命健康。而心力衰竭相關(guān)疾病的藥物治療在不同的個(gè)體中效果不一，通常與個(gè)體基因差異相關(guān)。藥物基因組學(xué)這一概念便是基于藥物反應(yīng)的遺傳多態(tài)性提出來的，目的解決不同的病人對同一種藥物有不同反應(yīng)的難題[1]。許多治療心衰藥物，個(gè)體有效治療劑量存在相當(dāng)大的差異，藥物反應(yīng)的遺傳多態(tài)性是產(chǎn)生這些差異的主要原因之一。

1β受體阻滯劑

交感神經(jīng)系統(tǒng)腎上腺素信號激活被認(rèn)為是心衰發(fā)生發(fā)展惡性循環(huán)的起點(diǎn)。腎上腺素和去甲腎上腺素激活受體后，導(dǎo)致心功能衰竭更加嚴(yán)重，刺激腎上腺素系統(tǒng)釋放更多的腎上腺素[2]。而β受體阻滯劑可阻斷此循環(huán)，顯著提高了患者的生存率[3]，但研究發(fā)現(xiàn)，β受體阻滯劑在治療不同基因型的患者中死亡率有所差異[4]，原因就是存在于β1受體,β2受體,α2C受體G蛋白受體中的單核苷酸多態(tài)性(SNPs)導(dǎo)致了療效的差異。

1.1β1受體 藥物基因組的臨床目標(biāo)是給予患者最佳治療方案。國際指南推薦收縮性心力衰竭的病人使用β受體阻滯劑治療。然而，標(biāo)準(zhǔn)化的藥物治療的臨床結(jié)果具有顯著的差別[5,6]。

一項(xiàng)全球針對單核苷酸多態(tài)性的心衰研究顯示，通過對心衰病人使用β阻滯劑觀察個(gè)體間差異的基礎(chǔ)上，對β腎上腺素受體的基因變異的研究顯示出主要的β腎上腺受體亞型在心衰中為β1受體[7]。在β1受體中相關(guān)的位點(diǎn)是Arg389Gly突變[8]。有證據(jù)顯示Arg389Gly多態(tài)性能夠影響卡維洛爾，比索洛爾以及美托洛爾對左心射血分?jǐn)?shù)的提高。更重要的是，在一項(xiàng)心衰應(yīng)用β受體阻滯劑的大型臨床研究中，發(fā)現(xiàn)了β受體阻滯劑布新洛爾在Arg389白人群體中能夠顯著降低死亡率，但是對于Gly389白人群體以及黑人群體的死亡率卻沒有明顯效果[9]。這種死亡率的差異可能是使用布新洛爾后，Gly389白人群體以及黑人群體中兒茶酚胺水平大幅度低于正常水平，其顯著降低心肌收縮力的效果抵消了β受體阻滯劑的治療作用[10]。但是也有臨床研究并沒有發(fā)現(xiàn)不同種族之間使用卡維地洛后治療效果存在差異[11]，說明Arg389基因并不能充分的解釋應(yīng)用布新洛爾治療中的差異[12,13]。有研究認(rèn)為β1腎上腺受體Arg389Gly多態(tài)性可能是β1受體激動劑和阻滯劑的反應(yīng)性的預(yù)測因子：個(gè)體的多態(tài)性中，Arg389的純合子可能對藥物反應(yīng)良好，而Gly389的純合子則對藥物反應(yīng)較差或者沒有反應(yīng)[14]。

另外，有研究發(fā)現(xiàn)密碼子49發(fā)生突變可以導(dǎo)致心衰病人治療中產(chǎn)生不同的藥物反應(yīng)和臨床副作用。在特發(fā)擴(kuò)心病患者中，一般來說攜帶Ser49的患者相比較于攜帶Gly49的患者預(yù)后更差。而經(jīng)過β受體阻滯劑治療后，攜帶Gly49的患者依然比攜帶Ser49的患者療效好[15]。 隨后的體外實(shí)驗(yàn)中在更進(jìn)一步解釋了這一現(xiàn)象。轉(zhuǎn)染了Gly49的細(xì)胞對美托洛爾的藥物敏感性更高，以及使β1受體對兒茶酚胺的敏感性進(jìn)一步降低，起到了對心衰患者的保護(hù)作用[16]。而另一項(xiàng)臨床隨訪研究確認(rèn)了攜帶Gly49的患者相比較于攜帶Ser49的患者生存率更高[17]。這些研究提示可能在攜帶Ser49患者的心衰治療中加大β受體阻滯劑劑量才能達(dá)到希望的治療效果。

而在臨床上通過檢測CYP2D6*10結(jié)果為突變型或檢測ADRB1(C1165G)結(jié)果為野生型的患者，其對β受體阻滯劑類藥物敏感，降壓效果以及降低心率效果顯著，通過減少藥物常規(guī)用量，可以防止低血壓、竇性心動過緩等副作用出現(xiàn)。已有國內(nèi)研究顯示，通過分型患有室上性心律失常的患者攜帶基因分為不同的藥物代謝型(CYP2D6*10基因型，快代謝CC；中間代謝CT；慢代謝TT)和不同的藥物敏感型(ADRB1基因型，不敏感型GG;中間敏感型GC，敏感型CC)，應(yīng)用不同劑量美托洛爾治療后，結(jié)果顯示，攜帶有CC/GG基因型的患者基本無效，CT/CC，TT/CC，TT/GC基因型患者的有效率分別為(75%，70%和60%)，證明了基因?qū)蛑委熢谂R床合理化用藥的指導(dǎo)意義。

1.2β2受體 臨床試驗(yàn)和體外實(shí)驗(yàn)都同時(shí)證明了β2受體阻滯劑對于心衰患者的治療作用。而在接受卡維地洛治療的心衰患者中，Glu27攜帶者比Gln27純合子的患者的左心射血分?jǐn)?shù)明顯提高[18]。在接下來的規(guī)模更大人群的臨床試驗(yàn)中證實(shí)了這個(gè)結(jié)論[19]。有研究顯示，81%進(jìn)行規(guī)范治療的重度心衰患者都使用了β受體阻滯劑，而攜帶有Arg16-Gln27單倍型患者療效更差，死亡率更高或者需要進(jìn)行心臟移植的比例更高[20]。

1.3α2受體α2C腎上腺素受體可以通過負(fù)反饋機(jī)制限制去甲腎上腺素的釋放。小鼠α2受體基因敲除后可以導(dǎo)致去甲腎上腺素水平升高甚至心肌顯著肥大[21]。相似的是，α2C腎上腺素受體322-325片段缺失在黑人群體中可以增加罹患心衰的風(fēng)險(xiǎn)[22]。而在BESTDNA試驗(yàn)中，使用布新洛爾后，基因片段缺失的患者去甲腎上腺素降低程度明顯提高了，但是生存率卻下降了，結(jié)果只有α2C322-325野生型純合子患者生存率得到了提高[23]。

1.4G蛋白受體激酶5(GRK5)GRK5可以在因持續(xù)升高的兒茶酚胺類物質(zhì)慢性激活β-腎上腺受體信號通路所引起心衰的情況下調(diào)整對腎上腺素的反應(yīng)，從而降低對β-腎上腺受體的敏感性[24]。研究顯示Leu41基因遺傳的心臟比高表達(dá)Gln41的心臟在異丙腎上腺素受激的心臟收縮力方面表現(xiàn)出加速脫敏作用。研究數(shù)據(jù)顯示出GRK5Leu41和β-阻滯劑都可以減少β-腎上腺素受體信號并在慢性收縮應(yīng)激情況下具有心肌保護(hù)作用[25-26]。同β1-腎上腺素受體Arg389Gly多態(tài)性一樣，一項(xiàng)病例對照分析同樣顯示出，在沒有接受β受體阻滯劑的研究入選病人中，攜帶1到2個(gè)GRK5Leu41等位基因的病人比較Gln41純合子病人具有顯著較長的生存時(shí)間。在調(diào)整年齡和性別之后建立的風(fēng)險(xiǎn)模型顯示出GRK5Leu41具有同β受體阻滯劑同樣的保護(hù)作用[27]。值得注意的是，在Takotsubo心肌病，即心尖球形綜合征中并沒有發(fā)現(xiàn)其與GRK5或者β腎上腺素受體多態(tài)性存在相關(guān)性，這也從另外一個(gè)側(cè)面證實(shí)了，Takotsubo心肌病雖然可以引起心衰癥狀，但其致病機(jī)理同特發(fā)型心肌病存在一定的區(qū)別[28]。

2ACEI (angiotensin-converting enzyme inhibitors)

在心衰過程中，神經(jīng)激素活動起了重要推動作用，基因多態(tài)性所影響的調(diào)節(jié)水平和信號轉(zhuǎn)導(dǎo)對腎素-血管緊張素和交感神經(jīng)系統(tǒng)激活具有關(guān)鍵作用[29]。臨床研究顯示這些神經(jīng)激素的多態(tài)性影響到了心衰的臨床預(yù)后及藥物療效[30]。

在多個(gè)大型隨機(jī)、對照的前瞻性臨床試驗(yàn)中均顯示出，ACEI能降低左心室功能不全的死亡率，甚至是對無癥狀者也有所改善。同時(shí)還觀察到，猝死率和致死心肌梗死的發(fā)生率也出現(xiàn)了下降。但是在治療中，如果病人ACEI基因的第16位內(nèi)含子出現(xiàn)缺失(D)突變后，其轉(zhuǎn)化活性就比插入(I)突變明顯加強(qiáng)[31]。另一研究表明，如果病人攜帶I等位基因，使用依那普利治療6個(gè)月，療效較好；而有D等位基因的雜合子，則對該藥幾乎不起反應(yīng)[32]。

而在一項(xiàng)隨訪10年的舒張型心衰患者使用ACEI治療的臨床試驗(yàn)中，ACEI的應(yīng)用顯著的降低了長期全因死亡率和心血管事件發(fā)生率。對照組中的血管緊張素I/D基因D等位基因攜帶患者相比較于I等位基因攜帶患者具有更高的全因死亡率。而使用ACEI藥物治療組中的患者死亡率沒有明顯差別，說明了調(diào)整ACEI用藥劑量可以消除血管緊張素D基因的不利后果[33]。甚至有研究顯示，血管緊張素高活性DD基因型的患者相比較于低活性II/ID基因型患者的乳腺癌風(fēng)險(xiǎn)更高，DD基因型攜帶者長期較大劑量使用ACEI藥物后可以使患癌幾率降低，而短期大劑量使用ACEI藥物的II/ID基因型患者有罹患直腸癌的風(fēng)險(xiǎn)[34]。這在另一個(gè)學(xué)科佐證了藥物基因組學(xué)在臨床應(yīng)用當(dāng)中的重要性。

臨床上通過檢測ACE(I/D)結(jié)果為缺失型的患者其對ACEI類藥物敏感，降壓效果顯著，則低劑量使用，避免出現(xiàn)低血壓等副作用，指導(dǎo)臨床藥物合理化和安全化應(yīng)用。

3地高辛

地高辛常規(guī)應(yīng)用于臨床心衰患者的治療，但是因其毒性劑量和治療劑量接近，故影響地高辛血藥濃度的因素在臨床中非常值得重視。ABCB1基因編碼的P糖蛋白在地高辛清除過程中起到了重要的角色[35]。研究發(fā)現(xiàn)，ABCB1基因中三個(gè)SNPs(在1236，2677和3435位點(diǎn)替換為胸腺嘧啶)聯(lián)合而成的TTT單體型可以增加高加索老年患者的地高辛血清濃度[36,37]。還有研究發(fā)現(xiàn)長時(shí)間服用地高辛可能會增加乳腺癌，肝癌以及肺癌的風(fēng)險(xiǎn)，而且地高辛可以促進(jìn)乳腺癌ZR-75-1細(xì)胞系的增殖[38]。而且一項(xiàng)meta分析顯示在心衰的治療中，單獨(dú)或者聯(lián)合應(yīng)用ACEI、血管緊張素受體阻滯劑(ARB)，β受體阻滯劑、鹽皮質(zhì)激素受體拮抗劑(MRA)、血管緊張素受體-腦啡肽酶抑制劑(ARNI)，除了單獨(dú)ARB組和ARB聯(lián)合ACEI組之外，均比安慰劑對照組明顯降低了全因死亡率。而ARNI聯(lián)合β受體阻滯劑及MRA組降低死亡率效果最佳[39]。這些研究從正面或側(cè)面證明了地高辛不適合常規(guī)用于心衰的治療當(dāng)中。而對于MRA以及ARNI治療心衰的藥物基因組學(xué)相關(guān)研究目前還未檢索到，未來可以在這方面開創(chuàng)研究方向。

4利尿劑

髓袢利尿劑類似于地高辛，雖然其排水排鈉能力強(qiáng)大，可以有效改善患者癥狀，但目前也未找到能夠降低心衰患者死亡率的直接證據(jù)[40,41]。臨床上通過檢測NPPA(2238T/C)結(jié)果為雜和突變型的患者其對利尿類藥物敏感，利尿效果顯著，建議低劑量使用，避免出現(xiàn)低血壓等副作用。

非裔美國人心衰研究的最初報(bào)道了醛固酮合成酶344C/T多態(tài)性在左室重構(gòu)方面，以及硝酸異山梨酯和肼苯噠嗪的療效和結(jié)果方面具有不同的影響[42]。攜帶者對藥物敏感性更好，但是預(yù)后更差，因?yàn)槠渚哂懈叩娜┕掏铣擅富钚?，?dǎo)致更嚴(yán)重的高血壓和心室重構(gòu)。對于確診的慢性收縮性心力衰竭的治療包括使用腎素-血管緊張素-醛固酮系統(tǒng)阻滯劑和交感神經(jīng)阻滯劑以阻止惡性的心室重構(gòu)，從而減輕癥狀，延長生存期。利尿劑用來達(dá)到并保持機(jī)體的水鈉平衡[43]。

5抗凝藥

長期持續(xù)存在的心律失常例如房顫等均為心力衰竭的誘發(fā)因素，而且抗凝藥在房顫的藥物治療中擔(dān)當(dāng)著防止體循環(huán)發(fā)生梗死的重要作用。同樣的，抗凝藥物華法林同樣存在著基因多態(tài)性，影響著藥物的代謝水平和療效。在CYP2C9 (細(xì)胞色素P450，家族2，亞族C，多肽9)，VKORC1 (維生素K，環(huán)氧化物還原酶復(fù)合物，亞單位1)，和CYP4F2 (細(xì)胞色素P450，家族4，亞族F，多肽2)中都確認(rèn)發(fā)現(xiàn)了影響華法林藥物療效的基因突變[44]。通過對這些基因多態(tài)性不同位點(diǎn)的量化評分可以確定調(diào)整華法林臨床中使用的劑量，使其更精確，更有效[45]。

6小 結(jié)

眾所周知，多數(shù)心力衰竭患者的病因具有很多共同點(diǎn)，但在心力衰竭的發(fā)生和發(fā)展過程中存在明顯的變化。而藥物基因組學(xué)的目標(biāo)就是有朝一日能夠?qū)π乃ゲ∪诉M(jìn)行針對性的最大化受益并且最小化風(fēng)險(xiǎn)的個(gè)體化治療，并且發(fā)現(xiàn)心衰疾病的高度相關(guān)的基因位點(diǎn)以進(jìn)行新靶點(diǎn)的基因療法藥物治療，把基因異質(zhì)性作為一項(xiàng)有價(jià)值的臨床工具[46]?，F(xiàn)在臨床上已經(jīng)應(yīng)用了高血壓個(gè)體化用藥的基因芯片，如果未來技術(shù)的發(fā)展極大降低基因檢測的經(jīng)濟(jì)成本的話，基因?qū)蛩幬飩€(gè)體化用藥將會普遍應(yīng)用于臨床，造福于人類。