糖皮質(zhì)激素治療支氣管哮喘的藥物基因組學(xué)研究進(jìn)展▲

洪菲萍 楊一民

(1 福建中醫(yī)藥大學(xué)第二臨床醫(yī)學(xué)院，福州市 350122，電子郵箱：136897915@qq.com；2 北京中醫(yī)藥大學(xué)廈門(mén)醫(yī)院，福建省廈門(mén)市 361009)

【提要】 糖皮質(zhì)激素是治療和控制支氣管哮喘(哮喘)的首選藥物，但其療效欠佳。為了提高糖皮質(zhì)激素治療哮喘的有效率，學(xué)者們開(kāi)展了關(guān)于糖皮質(zhì)激素治療哮喘的藥物基因組學(xué)研究。隨著研究的深入，學(xué)者們發(fā)現(xiàn)一些影響糖皮質(zhì)激素治療哮喘效果的基因位點(diǎn)，這為哮喘患者個(gè)體化治療提供了依據(jù)。本文就近年來(lái)關(guān)于糖皮質(zhì)激素治療哮喘的藥物基因組學(xué)相關(guān)研究進(jìn)行綜述，以期為糖皮質(zhì)激素個(gè)體化治療哮喘患者提供證據(jù)支持。

支氣管哮喘(以下簡(jiǎn)稱“哮喘”)是最常見(jiàn)的慢性呼吸道疾病之一，在2015年傷殘調(diào)整期望壽命年評(píng)估中，哮喘在疾病負(fù)擔(dān)中居第23位[1]。而吸入性糖皮質(zhì)激素(inhaled corticosteroids，ICS)作為治療和控制哮喘的首選藥物，仍存在一定不足。研究表明，在接受ICS治療8～12周后，35%～40%的患者肺功能未顯著改善，10%的患者仍存在哮喘發(fā)作的高風(fēng)險(xiǎn)[2-3]，而導(dǎo)致療效較差的原因除了患者對(duì)藥物的依從性差、環(huán)境污染加重、誤診為其他疾病外，遺傳因素也是主要原因[4]。

為提高ICS治療哮喘的效果，實(shí)現(xiàn)個(gè)體化治療，減少治療費(fèi)用，很多學(xué)者對(duì)糖皮質(zhì)激素治療哮喘的藥物基因組學(xué)進(jìn)行大量研究：(1)通過(guò)無(wú)假設(shè)的全基因組關(guān)聯(lián)研究(genome-wide association studies，GWAS)對(duì)數(shù)百萬(wàn)個(gè)單核苷酸多態(tài)性(single-nucleotide polymorphism，SNP)進(jìn)行基因分型或推算研究，以確定其與疾病的關(guān)系；(2)通過(guò)候選基因研究法，對(duì)已知與目標(biāo)基因內(nèi)的遺傳變異與疾病基因型之間的關(guān)系進(jìn)行探討；(3)結(jié)合大規(guī)模分子譜分析特征與遺傳變異的多組學(xué)[5]，重復(fù)驗(yàn)證基因位點(diǎn)對(duì)藥物療效的影響。到目前為止，已經(jīng)有一些基因的SNP被證實(shí)與ICS治療哮喘的效果有關(guān)，可能在哮喘炎癥進(jìn)程及皮質(zhì)類固醇抗炎作用中起了直接或間接的作用[6]。本文對(duì)近年來(lái)關(guān)于糖皮質(zhì)激素治療哮喘的相關(guān)基因組學(xué)研究進(jìn)展做一綜述，以期為糖皮質(zhì)激素治療哮喘的臨床研究提供依據(jù)。

1 影響糖皮質(zhì)激素合成的基因

1.1 糖皮質(zhì)激素誘導(dǎo)轉(zhuǎn)錄因子1基因的基因多態(tài)性 糖皮質(zhì)激素誘導(dǎo)轉(zhuǎn)錄因子1基因(glucocorticoid-induced transcript 1 gene，GLCCI1)位于染色體7q21.3上，是一種蛋白質(zhì)編碼基因，在哮喘患兒使用ICS治療后，該基因表達(dá)增加[7]。研究表明，哮喘易感性及糖皮質(zhì)激素療效均與該基因有關(guān)，同時(shí)該基因可能是糖皮質(zhì)激素誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡過(guò)程中的早期標(biāo)志物[8]。而糖皮質(zhì)激素可以促進(jìn)機(jī)體免疫細(xì)胞如嗜酸性粒細(xì)胞和淋巴細(xì)胞的凋亡，從而發(fā)揮治療作用，GLCCI1表達(dá)的降低可能使這些細(xì)胞的凋亡減少，從而導(dǎo)致ICS的療效下降[4]。

研究表明，GLCCI1基因的rs37972、rs37973位點(diǎn)可影響ICS治療后哮喘患者肺功能的改善效果，其作用機(jī)制可能與rs37972、rs37973位點(diǎn)可以降低GLCCI1的表達(dá)有關(guān)，其中rs37872位點(diǎn)可以引起次要變異等位基因轉(zhuǎn)染的細(xì)胞中基因轉(zhuǎn)錄減少[5]。Hu等[9]發(fā)現(xiàn)，與健康兒童相比，哮喘兒童GLCCI1 mRNA表達(dá)減少，而在使用ICS治療12周后GLCCI1 mRNA表達(dá)增加；在rs37973位點(diǎn)上，與野生純合子(AA)相比，攜帶變異純合子(GG)的哮喘患兒對(duì)糖皮質(zhì)激素應(yīng)答較弱，攜帶GA基因型哮喘患兒對(duì)糖皮質(zhì)激素應(yīng)答居中。Xu等[10]也得出了類似結(jié)論。Tantisira等[7]研究發(fā)現(xiàn)，攜帶GLCCI1基因rs37973位點(diǎn)AA基因型的哮喘患者在使用ICS治療后1 s用力呼氣容積(forced expiratory volume in one second,FEV1)的改善率只有攜帶GG基因型患者的1/3。然而,Hosking等[11]在非西班牙裔白種成年人和兒童中的追蹤調(diào)查中卻發(fā)現(xiàn)，該基因rs37973位點(diǎn)的變異與ICS治療后的FEV1、病情惡化等無(wú)相關(guān)性。

還有學(xué)者發(fā)現(xiàn)，使用ICS(布地奈德/丙酸氟替卡松)治療4～8周后，在GLCCI1基因rs37972位點(diǎn)存在C>T變異的哮喘患者中，CC基因型攜帶者FEV1占預(yù)計(jì)值百分比提高約12%，而TT基因型攜帶者只提高4%[7]。而與GLCCI1基因rs1876828位點(diǎn)CT基因型攜帶者相比，攜帶TT基因型哮喘患兒在接受布地奈德或丙酸氟替卡松治療后，出現(xiàn)延遲皮質(zhì)醇應(yīng)激反應(yīng)[12]；而相比于該位點(diǎn)的C等位基因，攜帶有T等位基因的哮喘患者對(duì)ICS的反應(yīng)更好[13]。

1.2 T基因的基因多態(tài)性 T基因位于6q27上，是編碼T基因座的蛋白質(zhì)基序之一，而T基因所編碼的DNA結(jié)合活性產(chǎn)物在所有脊椎動(dòng)物的發(fā)育中起重要作用[14]。T基因可影響中胚層發(fā)育，參與皮質(zhì)類固醇的調(diào)節(jié)，并影響哮喘患者的易感性和治療反應(yīng)[15]，其相關(guān)機(jī)制尚未明確，但有學(xué)者發(fā)現(xiàn)，T基因與糖皮質(zhì)激素受體基因NR3C1的表達(dá)有關(guān)[16]。

Tantisira等[16]通過(guò)對(duì)444 088個(gè)SNP位點(diǎn)進(jìn)行初始GASW分析后，將T基因定為哮喘ICS反應(yīng)的藥物遺傳基因座之一。在T基因的rs1134481、rs2305089、rs3099266位點(diǎn)上，基因型表現(xiàn)為變異純合型的患者在接受ICS(氟替卡松)治療6～8周后，F(xiàn)EV1占預(yù)計(jì)值百分比改變是野生純合型患者的2～3倍，其中rs1134481位點(diǎn)對(duì)療效影響最大。

2 影響糖皮質(zhì)激素結(jié)合的基因

2.1 NR3C1的基因多態(tài)性 NR3C1是目前已知的唯一參與編碼糖皮質(zhì)激素受體(glucocorticoid receptor,GR)的基因，位于細(xì)胞誘導(dǎo)帶5q31.3，可影響ICS治療后哮喘患者肺功能的改善，但相關(guān)機(jī)制尚未明確[5]。有研究顯示糖皮質(zhì)激素抵抗可能與NR3C1突變或多態(tài)性有關(guān)[17]，其突變可導(dǎo)致基因轉(zhuǎn)錄活性以及蛋白表達(dá)產(chǎn)物活性的降低或喪失，從而導(dǎo)致GR數(shù)量的降低，或影響GR對(duì)ICS的敏感性，最終引起激素抵抗[18]。有研究表明，中重度哮喘患兒在接受高劑量的丙酸氟替卡松治療后4 h后，攜帶NR3C1基因rs41423247位點(diǎn)野生純合子GG型的患兒FEV1、氧飽和度改善較攜帶CC型、CG型的患兒更明顯，哮喘人群中G等位基因的分布頻率高于正常人群[19]。此外NR3C1基因上的其他4個(gè)SNP位點(diǎn)，Tth111I、BclI、 ER22/23EK和N363S也影響GR的敏感性[20]，但相關(guān)研究較少。

2.2 促腎上腺皮質(zhì)激素釋放激素受體基因1的多態(tài)性 促腎上腺皮質(zhì)激素釋放激素受體基因1(corticotropin releasing hormone receptor 1，CRHR1)基因位于染色體7p21.3上，是介導(dǎo)促腎上腺皮質(zhì)激素釋放激素(corticotropin releasing hormone，CRH)刺激促腎上腺皮質(zhì)激素(adreno-cortico-tropichormone，ATCH)分泌的主要受體。當(dāng)機(jī)體受到炎癥刺激時(shí)，CRH通過(guò)CRHR1刺激ATCH的分泌，從而增加皮質(zhì)醇分泌水平，上調(diào)機(jī)體內(nèi)源性抗炎潛能。CRHR1基因變異可導(dǎo)致該基因功能降低，并通過(guò)減少ACTH分泌以抑制機(jī)體受炎癥刺激而增加皮質(zhì)醇分泌的潛能，使內(nèi)源性皮質(zhì)醇水平降低[21]。CRHR1基因變異型rs1876828能夠增強(qiáng)ICS治療哮喘患者的效果，而變異型rs242941、rs242939則減弱ICS的療效[22]。攜帶CRHR1基因rs242941位點(diǎn)GT和TT基因型哮喘患兒氣道高反應(yīng)性高于攜帶GG基因型者，基因型為變異純合子TT的哮喘患者對(duì)ICS的治療反應(yīng)弱于基因型為雜合子GT和野生純合子GG者[5]，這可能是因?yàn)镃RHR1基因變異導(dǎo)致其功能下降，從而使ACTH分泌減少，皮質(zhì)醇分泌被抑制，導(dǎo)致哮喘患者氣道炎癥增加。

2.3 IgE-Fc片段受體2的基因的多態(tài)性 IgE-Fc片段受體2(Fc-fragment of IgE receptor Ⅱ，F(xiàn)CER2)基因負(fù)責(zé)編碼低親和力IgE受體(CD23)，在哮喘的IgE調(diào)節(jié)中起重要作用[23],而ICS會(huì)影響FCER2的表達(dá)和CD23的受體功能[24]。Koster等[25]研究發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)CER2基因的rs28364072位點(diǎn)(T>C)與哮喘患兒使用ICS治療后的肺功能改變、癥狀、惡化率及每日ICS的使用量有關(guān)，攜帶CC基因型患兒的疾病惡化風(fēng)險(xiǎn)是攜帶TT/TC型患兒的2倍，且發(fā)生喘息、瞌睡、睡眠障礙的風(fēng)險(xiǎn)增加。此外，一項(xiàng)關(guān)于越南哮喘兒童的研究同樣證實(shí)了，該基因rs28364072位點(diǎn)變異與每日ICS劑量增加有關(guān)，且還發(fā)現(xiàn)純合變異體(CC)的哮喘患者呼出氣一氧化氮水平高于野生純合型(TT)和雜合子(TC)變異體患者[26]。

2.4 應(yīng)激誘導(dǎo)磷酸化蛋白1基因的多態(tài)性 應(yīng)激誘導(dǎo)磷酸化蛋白1(stress-induced phosphoprotein 1，STIP1)是一種協(xié)調(diào)GR受體伴侶蛋白。研究發(fā)現(xiàn)，STIP1基因變異可能參與了伴有肺功能障礙的嚴(yán)重哮喘患者的皮質(zhì)醇調(diào)節(jié)，STIP1基因的rs4980524、rs2236647位點(diǎn)可能是調(diào)節(jié)STIP1表達(dá)的關(guān)鍵因素，兩個(gè)位點(diǎn)都影響哮喘患者的基礎(chǔ)肺功能和ICS治療后對(duì)FEV1占預(yù)計(jì)值百分比的改善作用，其中變異純合子的基礎(chǔ)肺功能最差，F(xiàn)EV1占預(yù)計(jì)值百分比的改善最明顯[27]。

2.5 T框蛋白21基因的多態(tài)性 T框蛋白21(T box protein 21，TBX21)基因位于17q21.32，是T-box轉(zhuǎn)錄因子中的一員，其作用是調(diào)節(jié)原始T細(xì)胞分化，以及Th1相關(guān)的細(xì)胞因子(主要是干擾素-γ)分泌[28]，導(dǎo)致Th1和Th2失衡，從而抑制Th2相關(guān)細(xì)胞因子白細(xì)胞介素(interleukin，IL)-4、IL-5和IL-13釋放[29]。研究表明，剔除TBX21后，小鼠同時(shí)表現(xiàn)出哮喘的氣道炎癥和高反應(yīng)性，而4.5%的哮喘兒童攜帶TBX21變異體的雜合子[30]。TBX21基因的rs16947078(A>G) 位點(diǎn)與哮喘的易感性相關(guān)，攜帶該位點(diǎn)變異型等位基因的人群患哮喘的風(fēng)險(xiǎn)顯著增加[31]。攜帶TBX21基因rs9910408位點(diǎn)(A>G)AA基因型哮喘患者接受ICS治療后FEV1占預(yù)計(jì)值百分比和氣道高反應(yīng)性明顯改善[29]，但彭真等[28]研究發(fā)現(xiàn)該位點(diǎn)對(duì)ICS治療哮喘的療效無(wú)明顯影響。

3 其 他

ORMDL3是位于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜的跨膜蛋白質(zhì)。近年來(lái)，有研究證實(shí)ORMDL3是哮喘的易感基因之一[32]。Berce等[33]研究發(fā)現(xiàn)，ORMDL3基因的rs2872507位點(diǎn)與ICS治療哮喘的效果有關(guān)，其中攜帶AA、AG、GG基因型患者的FEV1占預(yù)計(jì)值百分比改善效果依次降低；且使用ICS治療后，各表型哮喘患者的ORMDL3表達(dá)均有增加，而其中又以攜帶變異純合子AA基因型的哮喘患者最為顯著。鄒麗萍等[34]研究發(fā)現(xiàn)，應(yīng)用過(guò)敏原和細(xì)胞因子刺激上皮細(xì)胞后ORMDL3 mRNA表達(dá)增加，哮喘組的小鼠ORMDL3 mRNA水平高于對(duì)照組，接受布地奈德霧化液治療后哮喘小鼠ORMDL3 mRNA水平降低，提示布地奈德可能通過(guò)下調(diào)ORMDL3的表達(dá)起到改善哮喘癥狀的作用。

4 小 結(jié)

近年來(lái)，學(xué)者們對(duì)哮喘的藥物基因?qū)W進(jìn)行了大量的研究，但只有GLCCI1(rs37973)、CRHR1(rs242941、rs1876828)、FCER2(rs28364072)基因相關(guān)的實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果得到重復(fù)驗(yàn)證[4]。目前關(guān)于哮喘藥物基因組學(xué)的研究主要存在以下4個(gè)問(wèn)題：(1)療效評(píng)價(jià)指標(biāo)不一致。目前，各種藥物基因組學(xué)研究中主要采用肺功能、哮喘癥狀、哮喘急性發(fā)作、支氣管高反應(yīng)性等作為療效的參考指標(biāo)，但以上指標(biāo)不能客觀反映哮喘的控制效果，這使哮喘的藥物基因組學(xué)評(píng)估難度進(jìn)一步增加；(2)成年和兒童哮喘患者遺傳表型不同，成年患者的研究結(jié)果不能直接用于兒童哮喘人群[35]；(3)目前的GWAS研究多以白種人為參考樣本，針對(duì)黃種人和黑種人的臨床研究樣本數(shù)量較少，因此需要在哮喘藥物基因組領(lǐng)域展開(kāi)國(guó)際合作，根據(jù)群體分層研究，以評(píng)估哮喘管理遺傳標(biāo)記的臨床價(jià)值；(4)既往研究多以小樣本為主，忽略了基因-基因之間的相互作用。探討特定基因型在每個(gè)劑量或不同等級(jí)的劑量下如何影響藥物作用，通過(guò)建立藥效學(xué)模型將藥物反應(yīng)的生化過(guò)程與GWAS研究整合在一起是今后研究的方向[36]。

隨著哮喘藥物基因組學(xué)研究的日益完善，基因檢測(cè)將逐漸在哮喘的個(gè)體化治療及早期防控中發(fā)揮作用，從而提高患者用藥的有效性和安全性，減少不必要的副作用及醫(yī)療費(fèi)用。但哮喘藥物基因組學(xué)的進(jìn)一步發(fā)展仍需要各個(gè)領(lǐng)域?qū)＜业墓餐Γ\(yùn)用更先進(jìn)、更全面的實(shí)驗(yàn)方法，尋求哮喘患者更完善的個(gè)體化治療方案。