二氫吡啶類鈣拮抗劑藥物基因組學(xué)的研究進(jìn)展

魏加莉，周靜，李寧，趙娣，陳西敬

(中國(guó)藥科大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)與臨床藥學(xué)學(xué)院臨床藥代動(dòng)力學(xué)研究室，江蘇 南京 211198)

二氫吡啶鈣拮抗劑(dihydropyridine calcium antagonist,DHP)臨床上主要用來治療高血壓和心絞痛。其作用機(jī)制為特異性地阻斷平滑肌中的L型鈣通道，抑制鈣離子內(nèi)流，從而誘導(dǎo)血管舒張和降低血壓[1]。20世紀(jì)中期，Bossert合成第一代二氫吡啶類鈣拮抗劑-硝苯地平，因其作用快療效可靠被廣泛使用，已被開發(fā)為多種劑型。第二代DHP在硝苯地平結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上進(jìn)行改造，具有更好的血管選擇性，心肌細(xì)胞保護(hù)作用，以及更寬的臨床功效和作用。主要包括尼群地平、非洛地平、尼莫地平、伊拉地平等[2]。第三代DHP功效更強(qiáng)，持續(xù)作用時(shí)間長(zhǎng)，涉及氨氯地平、樂卡地平、拉西地平等[3-4]。

在藥物治療過程中，大部分患者在藥物反應(yīng)和藥物毒性方面會(huì)產(chǎn)生較大的個(gè)體差異。一般而言，遺傳因素占藥物代謝和反應(yīng)個(gè)體間差異的15%～30%。1956年，Vogel提出了藥物遺傳學(xué)這一術(shù)語來描述藥物反應(yīng)的遺傳差異。藥物遺傳學(xué)以遺傳表型為基礎(chǔ)，研究與代謝相關(guān)的典型基因變化。而藥物基因組學(xué)(Pharmacogenomics,PGx)拓寬了候選基因的研究方式，在全基因組范圍內(nèi)研究遺傳標(biāo)志物與藥物反應(yīng)之間的關(guān)聯(lián)[5]。近年來，由于基因測(cè)序技術(shù)、生物信息學(xué)技術(shù)以及計(jì)算機(jī)技術(shù)的突飛猛進(jìn)，藥物基因組學(xué)得到了較快發(fā)展。藥物基因組學(xué)概念的提出是以基因遺傳多態(tài)性為基礎(chǔ)的。藥物遺傳多態(tài)性可大致劃分為三類，包括藥物代謝酶的多態(tài)性、藥物轉(zhuǎn)運(yùn)體的多態(tài)性和藥物受體的多態(tài)性[6]。二氫吡啶類鈣拮抗劑大都是經(jīng)CYP3A(細(xì)胞色素P450,family 3,subfamily A)酶代謝，是P-糖蛋白(P-gp)的底物，主要作用和結(jié)合位點(diǎn)為L(zhǎng)型受體電壓依賴性鈣通道。而藥物的體內(nèi)處置過程，藥效的發(fā)揮多是與藥物代謝酶、轉(zhuǎn)運(yùn)體和受體結(jié)合相關(guān)。代謝酶、轉(zhuǎn)運(yùn)體和受體的基因多態(tài)性，是造成藥物個(gè)體化差異的主要原因。因此本文就這三方面對(duì)二氫吡啶類鈣拮抗劑藥動(dòng)和藥效的影響研究進(jìn)展進(jìn)行了綜述。

1 二氫吡啶類鈣拮抗劑基因組學(xué)

1.1 藥物代謝酶基因多態(tài)性 人類細(xì)胞色素P450 (CYP) 3家族僅包含一個(gè)亞家族CYP3A，該亞家族位于染色體7q22.1上，大小為231 kb。在臨床使用藥物中，CYP3A亞家族酶參與了近30%藥物的代謝。CYP3A4和CYP3A5為CYP3A家族中兩個(gè)重要的代謝酶亞型。CYP3A同工酶(CYP3A4和CYP3A5共享> 85%一級(jí)氨基酸序列同一性)之間的序列高度相似性導(dǎo)致同種型之間相似的底物選擇性[7]。CYP3A4在肝臟組織中大量表達(dá)，與大多數(shù)口服藥物的首過代謝相關(guān)，但是其個(gè)體變異性非常高。CYP3A5在肝臟中的表達(dá)是多態(tài)性的，種族差異性較大。其在非洲人或非洲裔美國(guó)人的表達(dá)占60%左右，而在高加索人中約占5%至10%。對(duì)于CYP3A4低表達(dá)的個(gè)體，CYP3A5對(duì)藥物的代謝占主要作用。

二氫吡啶類鈣拮抗劑在體內(nèi)代謝基本一致，在CYP3A4和CYP3A5的催化下氧化生成無活性的代謝物[8]。CYP3A4和CYP3A5的多態(tài)性與CYP3A蛋白表達(dá)的變化相關(guān)。CYP3A5*3(rs776746，內(nèi)含子3 A> G)導(dǎo)致mRNA剪接和非功能蛋白的改變[9-10]。在一項(xiàng)中國(guó)健康受試者單次服用90 mg硝苯地平研究中，CYP3A5突變純合子(即CYP3A5 *3 / *3)基因型較CYP3A5*1/ *1和CYP3A5*1/ *3，突變純合子在體內(nèi)暴露量 AUC0～48 h與AUC0～∞有顯著增加，而對(duì)其他的藥代動(dòng)力學(xué)參數(shù)無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。這可能是由于CYP3A5突變型個(gè)體的CYP3A5酶活性降低，代謝能力下降[11]。Haas等[12]發(fā)現(xiàn)和CYP3A5基因型影響孕婦硝苯地平口服表觀清除率。僅表達(dá)CYP3A4*1B(rs2740574，啟動(dòng)子 -392A>G)基因型的孕婦較野生型的表觀清除率顯著增加(P=0.000 4)。在同時(shí)表達(dá)CYP3A4*1B和CYP3A5*1基因型的孕婦研究中，硝苯地平濃度較CYP3A5*3、*6或*7/CYP3A4*1表達(dá)者低得多，并且硝苯地平的表觀清除率增加明顯，有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P=0.000 5)。Lee等[13]發(fā)現(xiàn)與野生型CYP3A4*1相比，重組CYP3A4 *17(F189S)在硝苯地平體外代謝中缺陷顯著，表現(xiàn)出最大反應(yīng)速率(Vmax)和最大清除率(CLmax)降低99%左右。而攜帶CYP3A4*18 (L293P)、CYP3A4*3 (M445T)和CYP3A4*19 (P467S)的個(gè)體對(duì)硝苯地平的代謝較野生型相比無顯著差異。攜帶CYP3A4*17/CYP3A5*3(純合子或雜合子)的高加索人較單獨(dú)攜帶一種基因型的個(gè)體，對(duì)CYP3A底物的代謝能力更差。

在患有早期高血壓性腎病的非洲裔美國(guó)男性和女性中，給予氨氯地平，血壓變化與CYP3A4基因型相關(guān)。攜帶CYP3A4*1B(rs2740574，啟動(dòng)子 -392A>G)基因型的女性患者中，具有AG/AA等位基因的女性更可能對(duì)氨氯地平較GG基因型平均動(dòng)脈壓更高，這表明GG等位基因攜帶者是氨氯地平的更快速代謝者。攜帶CYP3A4 T16090C(rs2246709，外顯子7)的男性和女性患者中，CC/TC等位基因較TT等位基因?qū)Π甭鹊仄降拇x更慢。CYP3A5*3C(rs776746，內(nèi)含子3 A>G)基因型與血壓變化沒有相關(guān)性[14]。在韓國(guó)健康受試者中，攜帶(CYP3A5*1/*1或*1/*3)基因型和攜帶CYP3A5*3 / *3相比，血漿氨氯地平峰濃度值(Cmax，P=0.037)和AUC0～∞(P=0.029)都有一定程度的降低，清除率(Cl/F)無明顯統(tǒng)計(jì)學(xué)變化。CYP3A5基因多態(tài)性影響氨氯地平在體內(nèi)的代謝，而對(duì)其消除過程的影響甚微[15]。Xiang 等[16]發(fā)現(xiàn)攜帶CYP3A5*3/*3基因型的中國(guó)健康受試者的非洛地平暴露量(AUC0～72 h)平均值高于CYP3A5*1/*3 (36.7±21.5 vs 21.9±7.67，P=0.035)。CYP3A4*1/*18B基因攜帶者較CYP3A4*1/*1的AUC0～72 h有所增加，但是統(tǒng)計(jì)學(xué)上無意義(P=0.38)。

此外，Zhao等[17]的研究發(fā)現(xiàn)CYP3A5(A6986G)基因多態(tài)性對(duì)尼莫地平的藥動(dòng)學(xué)產(chǎn)生了影響。突變純合子CYP3A5(*3 / *3)與尼莫地平暴露顯著增加有關(guān)。與CYP3A5 *1等位基因攜帶者相比，CYP3A5純合子變體的攜帶者顯示出更低的尼莫地平口服清除率。這一結(jié)論與先前論述的CYP3A5對(duì)硝苯地平和氨氯地平的暴露量的影響一致，即CYP3A5基因多態(tài)性可能導(dǎo)致地平類藥物血藥濃度的增加。

1.2 藥物轉(zhuǎn)運(yùn)體基因多態(tài)性 藥物轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白存在于各種組織(肝、腸、腎等)的質(zhì)膜上，其功能是控制細(xì)胞內(nèi)外物質(zhì)的交流。由于這一特性，藥物轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白對(duì)藥物的吸收、消除、生物利用度、組織靶向等藥動(dòng)學(xué)性質(zhì)起到了決定性影響。在這些轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白中，研究較多的是P-糖蛋白(P-gp)。環(huán)境和生理因素能影響P-gp的表達(dá)和功能，此外，編碼轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白P-gp的ATP結(jié)合盒B1(ABCB1)/多重耐藥1(MDR1)基因的遺傳多態(tài)性也造成了其表達(dá)或功能的改變。在已鑒定的多種MDR1的單核苷酸多態(tài)性(SNP)中，位置2677和3435處，即外顯子21(G2677T)和外顯子26(C3435T)的突變對(duì)MDR1表達(dá)和/或功能的差異的相關(guān)尤為顯著[18]。

據(jù)報(bào)道二氫吡啶類鈣拮抗劑為P-糖蛋白的底物和抑制劑[17]。有研究者對(duì)60例服用四周外消旋氨氯地平的中國(guó)原發(fā)性高血壓患者調(diào)查后發(fā)現(xiàn)，MDR1外顯子26(C3435T)的多態(tài)性與蛋白質(zhì)表達(dá)和功能下降有關(guān)，并影響MDR1底物的吸收和組織濃度。攜帶ABCB1 3435TT基因型的患者較CC或CT基因型攜帶者，其清除率(CL/F)更高。女性患者較男性患者，血壓下降趨勢(shì)更明顯，清除率更低但暴露量較高。性別和ABCB1基因多態(tài)性共同影響了氨氯地平降壓的療效[19]。MDR1(C3435T)基因多態(tài)性對(duì)中國(guó)健康受試者體內(nèi)硝苯地平的藥動(dòng)學(xué)沒有影響。CC、CT、TT 3個(gè)基因型之間的半衰期(t1/2)、達(dá)峰時(shí)間(Tmax)、AUC0～48 h均無顯著性差異(P>0.05)[20]。

乳腺癌耐藥蛋白(BCRP)在胃腸道、乳腺組織、肝臟等都高度地表達(dá)，參與了多種藥物的吸收，處置和排泄過程。有學(xué)者對(duì)BCRP C421A多態(tài)性影響中國(guó)健康受試者體內(nèi)非洛地平的藥動(dòng)學(xué)性質(zhì)進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)攜帶BCRP 421AA基因型的受試者中，非洛地平的體內(nèi)暴露量AUC0～72 h顯著高于攜帶BCRP 421 CC或CA基因型的受試者(P=0.034)。BCRP C421A多態(tài)性對(duì)藥物的藥動(dòng)學(xué)性質(zhì)產(chǎn)生顯著的影響[16]。這可能是由于BCRP C421A(rs2231142，外顯子5)的多態(tài)性，致其編碼的多肽141位谷氨酰胺(Gin)變?yōu)橘嚢彼?Lys)，導(dǎo)致BCRP蛋白活性減弱，轉(zhuǎn)運(yùn)活性降低。

1.3 藥物受體基因多態(tài)性 L型電壓依賴性鈣通道(L-VDDC)受體是鈣通道阻滯劑的主要作用和結(jié)合位點(diǎn)，由5個(gè)亞單位組成，分別為α1、α2、β、γ和δ，其中α1亞單位是L-VDDC的主要功能單位。CACNA1C(α1c)位于12p13.3，由44個(gè)外顯子和6個(gè)可選擇性的外顯子組成，對(duì)血管功能有重要的調(diào)控作用[21]。CACNA1C多態(tài)性被廣泛認(rèn)為是鈣通道阻滯劑響應(yīng)的最關(guān)鍵遺傳因子。

在一項(xiàng)103例原發(fā)性高血壓患者(EH)服用6周硝苯地平緩釋片的研究中，對(duì)CACNA1C的5種單核苷酸多態(tài)性(rs216008、rs1051375、rs2299661、rs10848683、rs215976)與降壓療效影響進(jìn)行了評(píng)估。結(jié)果表明攜帶rs2299661 CC基因型的患者舒張壓的下降幅度顯著高于攜帶CG型和GG型的患者(P<0.05)，3個(gè)分型(CC/CG/GG)之間的舒張壓下降幅度相比有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P<0.05)。rs216008的3個(gè)分型(CC/CT/TT)之間收縮壓下降幅度相比具有顯著差異(P<0.05)，攜帶CC基因型的EH患者收縮壓下降幅度顯著高于攜帶CT基因型的患者，但是攜帶CC基因型的患者收縮壓下降幅度與TT基因型沒有明顯統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。rs1051375、rs2299661、rs10848683的各基因型之間收縮壓和舒張壓的下降幅度無顯著差異[22]。

景林德等[23]對(duì)CACNA1C基因多態(tài)性與氨氯地平降壓療效相關(guān)性研究發(fā)現(xiàn)，攜帶rs2238032GG基因型的EH患者較攜帶TT和GT基因型的患者，收縮壓(P=0.02)和舒張壓(P=0.01)的降幅有明顯統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。rs1051375、rs7311382、rs2239050、rs2239127、rs2239128和 rs2239129的各基因型顯示出對(duì)氨氯地平降壓療效有影響，但差異沒有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。劉彤崴等[24]發(fā)現(xiàn)rs2238032位點(diǎn)和體質(zhì)量指數(shù)(BMI)影響了小劑量氨氯地平的降壓療效。rs2238032 GG基因型攜帶者較GT型和TT型患者，血壓下降幅度明顯且有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P<0.05)。降壓效果差的組BMI顯著高于降壓效果中等和高效的組。多因素分析，rs2238032基因多態(tài)性和BMI協(xié)同作用對(duì)小劑量氨氯地平的降壓療效產(chǎn)生影響，這一結(jié)論與景林德等人的研究結(jié)果相一致。

Bremer等[25]對(duì)各鈣通道拮抗劑(硝苯地平、尼群地平、氨氯地平、非洛地平等)與CACNA1C基因多態(tài)性的關(guān)系進(jìn)行了研究，試驗(yàn)涉及120位高加索高血壓患者，其中每名患者僅服用一種拮抗劑。結(jié)果表明攜帶rs2239050 GG基因型的患者治療效果明顯高于CC和CG基因型的患者。且在氨氯地平和非洛地平治療組，攜帶GG基因型的患者的降壓效果優(yōu)于其他藥物治療組。攜帶rs2239128 CC基因型的較CT或TT基因型的高血壓患者服用氨氯地平或非洛地平后降壓效果更為明顯，CC、CT、TT 3組間降壓效果差異明顯(P<0.05)。rs2238032 TT基因型攜帶者的降壓效果最為顯著，而G等位基因攜帶者對(duì)鈣拮抗劑最為不敏感，無明顯降壓效應(yīng)。

Zhao等[17]對(duì)CACNA1C的3個(gè)SNPs(rs2239128、rs2239050、rs2238032)與中國(guó)健康受試者服用尼莫地平后的血壓變化進(jìn)行了評(píng)估。結(jié)果表明這3個(gè)SNPs不同基因型對(duì)舒張壓并無影響。攜帶rs2239128 CC基因型的受試者較CT基因型收縮壓下降明顯(P=0.038)，攜帶rs2239050 CG基因型受試者較CC基因型收縮壓下降有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P=0.049)。而rs2238032基因型(TT和TG)之間收縮壓變化不明顯，出現(xiàn)上述結(jié)果可能與納入的受試者過少有關(guān)。

二氫吡啶類鈣通道拮抗劑降壓除了與受體結(jié)合作用外，機(jī)制還包括通過促進(jìn)一氧化氮(NO)的產(chǎn)生，上調(diào)大腦中內(nèi)皮型一氧化氮合酶(eNOS)的表達(dá)進(jìn)一步降低血壓[26-27]。一些研究還提到，eNOS G894T的多態(tài)性與EH的復(fù)雜發(fā)病機(jī)制和NO生成缺乏有關(guān)，并且在抵抗常規(guī)降壓治療中也起著重要作用。在一項(xiàng)納入107名未經(jīng)治療的EH患者服用阿折地平或尼群地平作為單藥治療的研究中，發(fā)現(xiàn)eNOS G894T (rs1799983)多態(tài)性與阿折地平降壓效果存在相關(guān)性，與尼群地平降壓效果無關(guān)。攜帶eNOS 894GG基因型攜帶者的舒張壓和平均動(dòng)脈壓的下降幅度明顯高于894GT/TT基因型攜帶者(P<0.05)。即eNOS 894GG基因型攜帶者對(duì)阿折地平的治療更為敏感[28]。

2 結(jié)語

CYP3A酶、MDR1以及 BCRP轉(zhuǎn)運(yùn)體的基因多態(tài)性影響二氫吡啶類鈣拮抗劑體內(nèi)的藥動(dòng)學(xué)過程，造成暴露量，清除率等的變化。而CACNA1C受體和eNOS的基因多態(tài)性則與DHP的療效有明顯相關(guān)性，且表現(xiàn)出個(gè)體差異性。根據(jù)不同的基因型適當(dāng)調(diào)整用藥劑量，從而達(dá)到最佳治療效果。目前，文獻(xiàn)集中研究單一位點(diǎn)對(duì)DHP的影響，對(duì)于基因或位點(diǎn)間的交互影響研究較少。同時(shí)，由于臨床研究開展的局限性，大都在健康受試者體內(nèi)對(duì)藥代參數(shù)影響因素進(jìn)行考察，酶和轉(zhuǎn)運(yùn)體基因多態(tài)性對(duì)高血壓患者藥動(dòng)學(xué)研究較少。且樣本量少和種族分布單一化等都會(huì)影響研究結(jié)果的準(zhǔn)確性。未來需要擴(kuò)大樣本量，納入更多種族，全面地考察酶、轉(zhuǎn)運(yùn)體和受體基因多態(tài)性對(duì)二氫吡啶類鈣拮抗劑藥動(dòng)學(xué)和藥效學(xué)的影響。將藥物基因組學(xué)運(yùn)用到臨床研究中，實(shí)現(xiàn)個(gè)體化治療，推動(dòng)精準(zhǔn)醫(yī)療的發(fā)展。