CYP2C19基因型在肺癌發(fā)病機制及診療中的研究進展

沈湘，肖花，熊彬

(西南醫(yī)科大學(xué)附屬醫(yī)院呼吸內(nèi)二科，四川 瀘州 646000)

由于吸煙、大氣污染等原因，肺癌已成為中國最常見的腫瘤類型，占腫瘤相關(guān)死亡原因的30%[1]?；罱M織病理檢查是肺癌診斷的金標準，但有些患者因不能耐受有創(chuàng)操作、取材部位困難、檢查花費高，而未行病理組織活檢，限制了其進一步診療。大多數(shù)肺癌發(fā)現(xiàn)時已是Ⅲ～Ⅳ期，無手術(shù)機會，且化療效果有限，Ⅳ期肺癌患者的5年生存率只有4%[2]。因此，提高早期確診率、改善患者預(yù)后是目前肺癌診療的重要任務(wù)。隨著基因檢測水平的提高，對精準化、個體化診療的要求逐漸受到重視，基因多態(tài)性在臨床醫(yī)學(xué)和科學(xué)研究中的應(yīng)用逐漸增多。CYP2C19(細胞色素P450)酶是人體的藥物代謝酶，如質(zhì)子泵抑制劑、抗血小板聚集藥物等，參與機體物質(zhì)代謝，包括激活前致癌物為最終致癌物[3]，參與肺癌的發(fā)病過程，而不同種族、人群的酶活性具有差異性，臨床上個體對底物的反應(yīng)結(jié)局不同，患癌風(fēng)險亦不同，主要與基因多態(tài)性有關(guān)。通過檢測CYP2C19基因型，可篩查肺癌易感人群，并有助于肺癌的早期確診。多項研究發(fā)現(xiàn)，CYP2C19基因型不僅與肺癌的發(fā)生發(fā)展有關(guān)，還與化療及靶向藥物的清除有關(guān)，根據(jù)代謝類型進行個體化治療、指導(dǎo)用藥及評估預(yù)后，對腫瘤的防治具有重要作用[4-6]。現(xiàn)就CYP2C19基因型在肺癌發(fā)病機制、診斷、治療及預(yù)后中的研究進展予以綜述。

1 CYP2C19酶與CYP2C19基因型

CYP2C19酶是CYP450酶第二亞家族的重要成員，由人第10號染色體編碼，在肝臟中表達含有血紅素的蛋白質(zhì)，是人體重要的藥物代謝酶，可催化多種不同化學(xué)結(jié)構(gòu)物質(zhì)的氧化代謝，如奧美拉唑、氯吡格雷、地西泮、普萘洛爾、紫杉醇、環(huán)磷酰胺、他克莫司等藥物以及煙草等物質(zhì)在體內(nèi)的主要代謝過程[7]。CYP2C19酶具有遺傳多態(tài)性，酶活性存在明顯的個體差異，存在50多個等位基因，其中大多數(shù)等位基因編碼無活性的蛋白質(zhì)，其酶活性減弱或缺失，影響物質(zhì)代謝[8]。CYP2C19*1是野生型等位基因，編碼的酶活性正常，決定了藥物的正常代謝。CYP2C19*2和CYP2C19*3均是變異型等位基因，CYP2C19*2是第5個外顯子上第681位堿基發(fā)生G→A突變，轉(zhuǎn)錄過程初始段丟失一個片段，轉(zhuǎn)錄發(fā)生錯誤，使酶喪失活性；CYP2C19*3是第4個外顯子上第636位堿基發(fā)生G→A突變，將色氨酸密碼子轉(zhuǎn)變?yōu)榻K止密碼子，使蛋白合成終止過早，結(jié)構(gòu)功能不完整，不能競爭血紅蛋白和底物的結(jié)合區(qū)，導(dǎo)致酶活性減低，這解釋了絕大部分中國人群CYP2C19酶對藥物代謝能力弱的原因[9]。

2 CYP2C19基因型與肺癌

2.1CYP2C19基因型與肺癌的發(fā)生及診斷 惡性腫瘤的發(fā)生可能由遺傳、環(huán)境因素誘導(dǎo)或因DNA復(fù)制錯誤引起，在肺癌致病因素中，基因復(fù)制隨機錯誤占1/3，環(huán)境因素占2/3左右[17]。與骨腫瘤、睪丸癌相比，環(huán)境因素在肺癌發(fā)生中的作用更重要，特別是煙草、職業(yè)致癌因子、空氣污染等常見致癌物的作用，而代謝酶基因型不僅影響基因功能，還可以控制進入身體的環(huán)境污染物的致癌力[18]。CYP2C19是肝臟Ⅰ相代謝酶中的重要一員，將底物中的花生四烯酸代謝為具有生物活性的環(huán)氧基烯酸，對環(huán)境致癌物(苯并芘和亞硝胺等活性DNA結(jié)合代謝物)的生物活化起著至關(guān)重要的作用。CYP2C19參與某一種腫瘤前致癌物的活化或另一種腫瘤致癌物的代謝滅活，與腫瘤的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)。絕大多數(shù)環(huán)境致癌物為前致癌物，主要經(jīng)CYP2C19轉(zhuǎn)化后將無活性的前致癌物轉(zhuǎn)變?yōu)橛谢钚缘慕K致癌物，與腫瘤形成的最初發(fā)生過程有關(guān)。

個體CYP2C19酶的致癌物代謝能力不同，其基因多態(tài)性與某些癌癥易感性個體差異有關(guān)，是個體腫瘤遺傳易感性的重要基礎(chǔ)。一方面，當(dāng)CYP2C19酶活性減弱或喪失時，致癌物的體內(nèi)代謝減慢，導(dǎo)致其在體內(nèi)堆積，增加了致癌物在體內(nèi)的暴露量及作用時間，影響了腫瘤細胞的增殖、侵襲，導(dǎo)致癌變的發(fā)生可能增加，腫瘤的侵襲性增強[4,19]。另一方面，肺癌的發(fā)生不僅與致癌物的代謝減慢有關(guān)，還與CYP2C19慢代謝基因型對環(huán)境污染物(如煙草、煙霧中的污染物)的解毒能力較低有關(guān)[20-21]。其中，CYP2C19慢代謝型與吸煙對肺癌有顯著的相互作用，CYP2C19慢代謝型使煙草內(nèi)的焦油、尼古丁在體內(nèi)的蓄積時間延長，降低了體內(nèi)的解毒作用，同時煙草還可影響治療藥物在體內(nèi)的吸收、分布、清除和排泄，進一步影響了肺癌的治療及預(yù)后。Yan等[22]研究發(fā)現(xiàn)，調(diào)整吸煙、飲酒、年齡和家族史等混雜因素后，CYP2C19慢代謝型仍是肺癌的一個獨立危險因素。由此可見，CYP2C19基因型檢測對肺癌診斷具有臨床價值。

除煙草等致癌物外，抗真菌藥伏立康唑也有致癌風(fēng)險，其機制也與藥物代謝酶相關(guān)[23]。伏立康唑是廣譜抗真菌藥，常用于治療侵襲性肺曲霉病，在體內(nèi)主要通過細胞色素P450酶類代謝，其基因多態(tài)性影響血漿伏立康唑和伏立康唑N-氧化物的循環(huán)水平，與伏立康唑的療效及其藥物相關(guān)不良反應(yīng)有關(guān)[24]。Williams和Arron[25]研究發(fā)現(xiàn)，在使用伏立康唑抗真菌治療的肺移植患者中，CYP2C19慢代謝者的血漿伏立康唑水平更高，伏立康唑與伏立康唑N-氧化物的比值更大，氟康唑相關(guān)肺鱗癌的發(fā)生率更高，表明CYP2C19慢代謝型通過提高血漿藥物水平及增加藥物作用時間使患癌風(fēng)險增大，在肺癌發(fā)生發(fā)展中起重要作用。Wang等[26]對11 554份肺癌等惡性腫瘤病例和16 592名健康對照人群的相關(guān)數(shù)據(jù)進行Meta分析顯示，在CYP2C19各代謝型中，亞洲人群的CYP2C19慢代謝型最有可能導(dǎo)致癌癥易感性?？赏ㄟ^檢測CYP2C19基因型，輔助診斷肺癌，減少有創(chuàng)操作風(fēng)險，節(jié)約住院費用。由于亞洲CYP2C19慢代謝者的頻率較歐洲高，故在前致癌物或致癌物作用下，亞洲人群肺癌的患病危險性更高，檢測CYP2C19基因型的臨床意義更大。

2.2CYP2C19基因型與肺癌的治療 化療是晚期肺癌的主要治療方式，其中鉑類是肺癌化療方案的基礎(chǔ)，常與紫杉醇、依托泊苷等藥物聯(lián)合使用。盡管如此，有些患者經(jīng)標準化化療方案治療后的療效較差，無進展生存期較低。除與自身腫瘤負荷、腫瘤本身生物學(xué)特性有關(guān)外，抗腫瘤過程中個體治療療效的差異還與不同個體之間的藥動學(xué)水平有關(guān)，并導(dǎo)致藥物不良反應(yīng)的發(fā)生。有研究表明，CYP2C19基因多態(tài)性與接受化療的乳腺癌腫瘤患者生存率存在相關(guān)性[27-28]。腫瘤細胞中表達的一些CYP酶可使細胞內(nèi)活性形式抗癌藥物的水平低于其細胞毒性水平，從而影響療效，并導(dǎo)致耐藥的發(fā)生。至于代謝酶以何種活性形式影響抗癌療效，何興端等[29]比較紫杉醇與順鉑聯(lián)合化療的快代謝組與慢代謝組非小細胞肺癌患者的化療療效和不良反應(yīng)的差異時發(fā)現(xiàn)，CYP2C19基因多態(tài)性影響了該化療方案的治療不良反應(yīng)，慢代謝者惡心嘔吐、肌肉或關(guān)節(jié)疼痛的發(fā)生率較高，嚴重影響了患者對后續(xù)化療的治療依從性，遠期療效尚不明確。因此，了解CYP2C19遺傳變異對藥物療效、安全性或藥物相互作用的影響，將有助于選擇治療方案和藥物最佳劑量，減輕藥物相互作用的影響，避免治療失敗[30]。

腫瘤血管新生是腫瘤發(fā)生發(fā)展、遷移中必不可少的環(huán)節(jié)。大量新生血管形成增加了腫瘤細胞進入血液循環(huán)的機會，此外，由于新生血管基膜不完整，腫瘤細胞更易穿透血管發(fā)生遠處轉(zhuǎn)移。沙利度胺是一種抗腫瘤血管藥，通過抑制堿性成纖維因子表達減少血管生成[31]，其在人體的代謝主要通過CYP2C19酶介導(dǎo)。在不同肺癌患者中，沙利度胺的抗腫瘤效果及不良反應(yīng)存在很大差異，而CYP2C9基因多態(tài)性可能是主要原因。李兵等[32]通過檢測77例(慢代謝型13例、快代謝型64例)接受沙利度胺治療肺癌患者的CYP2C19基因型發(fā)現(xiàn)，其中沙利度胺治療快代謝型和慢代謝型肺癌的有效率分別為39.1%(25/64)、30.8%(4/13)，1年生存率分別為62.5%(40/64)、46.2%(6/13)。因此，與CYP2C19快代謝型患者相比，慢代謝型患者使用沙利度胺的抗癌有效率相對較低，可能與其導(dǎo)致沙利度胺抗血管生成作用減弱有關(guān)。使用CYP2C19特異性抑制劑后，沙利度胺抑制腫瘤細胞增殖活力、誘導(dǎo)腫瘤細胞凋亡、逆轉(zhuǎn)抗血管形成的作用減弱。CYP2C19快代謝型患者體內(nèi)沙利度胺代謝產(chǎn)物的極性增加、血腦屏障通過能力減弱、對中樞系統(tǒng)的影響降低，惡心、嘔吐、腹瀉、眩暈等藥物不良反應(yīng)的發(fā)生率降低。而CYP2C19慢代謝型患者由于體內(nèi)藥物代謝減慢，血藥濃度升高，通過血腦屏障的藥物增多，不良反應(yīng)發(fā)生率也高，故慢代謝型患者的沙利度胺服用劑量應(yīng)從小劑量開始。因此，需要接受抗血管生成藥治療肺癌患者，可通過檢測CYP2C19基因型評估療效，并預(yù)測可能發(fā)生的不良反應(yīng)。

靶向治療通過特異性結(jié)合、精準針對腫瘤靶點抑制腫瘤細胞生成或誘導(dǎo)凋亡，具有簡便、不良反應(yīng)小等優(yōu)點，如Gefitinib、Icotinib等靶向藥物。Icotinib主要由CYP2C19酶代謝，人血漿、尿液和糞便中的代謝物多為氧化代謝物，占給藥量的80%左右[33]。Brennan等[34]研究表明，CYP2C19代謝的靶向藥物的血漿濃度變化可能是影響抗癌治療效果和引起不良事件的主要因素。Ruan等[35]對12例接受Icotinib健康志愿者的觀察發(fā)現(xiàn)，與中代謝型者相比，快代謝型者的血藥濃度-時間曲線下面積以及峰濃度(Cmax)分別高1.56倍和1.41倍，快代謝型者的藥物清除率(CL/f)較中代謝型者高1.55倍。與快代謝型者相比，慢代謝型者的Icotinib清除率更緩慢。Icotinib血漿水平升高，不僅增加了患者的無進展生存期和總生存期，還減少了腫瘤的轉(zhuǎn)移可能[36]。Tivantinib(ARQ 197)是一種口服間質(zhì)上皮轉(zhuǎn)化因子抑制劑，抑制表達間質(zhì)上皮轉(zhuǎn)化因子肺癌細胞的生長并誘導(dǎo)其凋亡[37]；在高表達間質(zhì)上皮轉(zhuǎn)化因子的肺癌患者中，Tivantinib具有良好的耐受性和抗腫瘤活性[38]。CYP2C19酶也是清除tivantinib的關(guān)鍵代謝酶，其藥物代謝動力學(xué)隨CYP2C19表型的變化而變化[39]。在CYP2C19快代謝型患者中，Tivantinib血漿濃度以劑量依賴性的方式增加，最大劑量為300～360 mg；相反，慢代謝型的需要量只需240 mg，所需劑量明顯減少。CYP2C19*2和CYP2C19*3這種等位基因突變使靶向藥物消除率呈線性降低，顯著增加中性粒細胞嚴重減少的風(fēng)險，可能需要減少藥物攝入劑量才能使這種風(fēng)險正?；Ｒ虼?，CYP2C19遺傳變異關(guān)系到靶向藥物的藥動學(xué)和臨床療效，對指導(dǎo)評估藥物劑量需求是必要的[6,40]。在藥物治療中科學(xué)運用基因組學(xué)可能有助于藥物的選擇和使用，并減少藥物不良反應(yīng)的發(fā)生[41]。通過檢測CYP2C19基因型，了解抗癌藥物在人體內(nèi)的代謝過程，從而指導(dǎo)治療方案及劑量的選擇。

CYP2C19酶不僅可以影響藥物的代謝，還可以被化療及靶向藥物影響，因此藥物之間的相互作用非常復(fù)雜。許多酪氨酸激酶抑制劑可改變CYP2C19同工酶的活性或修飾P-糖蛋白介導(dǎo)的跨膜轉(zhuǎn)運，參與臨床意義重大的藥物-藥物相互作用[42]。一般來說，CYP2C19慢代謝型對質(zhì)子泵抑制劑的抑制作用較CYP2C19快代謝型強得多[43]，CYP2C19 慢代謝型患者可能更易受Gefitinib與質(zhì)子泵抑制劑之間藥物相互作用的影響，但需更大樣本量的臨床試驗評估[44]。Tachibana等[45]通過采用雞尾酒探針法研究在28例晚期癌癥患者中Tivantinib對CYP2C19(奧美拉唑)的藥動學(xué)的影響，在存在/不存在Tivantinib的情況下，奧美拉唑的濃度-時間曲線下面積(90%置信區(qū)間)的比值為0.89(0.60～1.31)，表明Tivantinib與CYP2C19底物之間有相互作用。張霞等[46]和Masek等[47]分別通過體外肝微粒體代謝系統(tǒng)，觀察到紫杉醇、鉑類化合物可能與CYP2C19代謝的藥物發(fā)生潛在的相互作用。其他輔助抗腫瘤藥物中，輔助抗腫瘤藥物消癌平、人參皂苷元混合物對CYP2C19有抑制作用，從而引起顯著的藥物相互作用[48-49]。在決定治療方案時，綜合考慮CYP2C19基因型對抗癌藥物的影響及藥物之間的相互作用，可爭取最大療效，減少毒副作用。但其相關(guān)作用機制還需進一步研究探索。

2.3CYP2C19基因型與肺癌的預(yù)后 CYP2C19基因型不僅與肺癌的發(fā)生發(fā)展、診斷價值及抗癌方案的選擇有關(guān)，還可預(yù)測肺癌患者的預(yù)后。Kalra等[5]研究發(fā)現(xiàn)，乳腺癌患者的CYP2C19(G681a)基因變異與疾病結(jié)局顯著相關(guān)，包括整體生存、復(fù)發(fā)和轉(zhuǎn)移，提示CYP2C19*2可作為乳腺癌患者輔助治療不良預(yù)后的一個重要生物標志物。Wang等[50]通過TCGA數(shù)據(jù)庫進行分析發(fā)現(xiàn)，CYP2C19在腫瘤組織中的低表達與較短的中位生存期有關(guān)，表明CYP2C19基因的低表達與HCC預(yù)后不良有關(guān)。而這可能與CYP2C19基因型對治療藥物的療效影響有關(guān)。由于個體差異性，不同患者對抗癌方案反應(yīng)不同?；熞鸬牟涣挤磻?yīng)(如骨髓抑制)是導(dǎo)致抗癌方案劑量減少和(或)延遲、相對劑量強度低的主要原因，并可預(yù)測抗癌反應(yīng)。蘇景偉等[51]通過多因素Cox風(fēng)險比例模型對局限性小細胞肺癌患者的療效及預(yù)后進行分析，發(fā)現(xiàn)近期療效、化療、放療等效劑量是影響患者預(yù)后的獨立因素。王劍鋒[52]也通過Cox風(fēng)險比例模型對119例局限期小細胞肺癌患者的預(yù)后進行多因素分析，發(fā)現(xiàn)一線治療療效差為小細胞肺癌的預(yù)后不良因素。因此，抗癌藥物的藥效學(xué)和藥動學(xué)所涉及的基因變異在腫瘤藥物反應(yīng)和患者存活的預(yù)測中起重要作用。根據(jù)患者的CYP2C19基因型，綜合考慮藥動學(xué)及藥物之間的相互作用，可選擇合適的治療方案及劑量，而藥物劑量個體化的潛在優(yōu)勢包括提高療效、降低毒性和抑制耐藥性的出現(xiàn)，此外在治療過程中使用較少的藥物能夠增強藥物的抗腫瘤活性，提高患者生存率，改善生存質(zhì)量[53]。

3 小 結(jié)

通過檢測中國肺癌患者的CYP2C19酶基因多態(tài)性,有助于揭示肺癌的流行病學(xué)、發(fā)病機制，從基因水平解釋個體、種族間的腫瘤遺傳易感性,從而篩選和加強易感人群的管理，對一級預(yù)防、早期發(fā)現(xiàn)肺癌具有重要意義。肺癌細胞耐藥是多基因異常表達共同的結(jié)果，CYP2C19通過增強代謝作用，從而減弱甚至失活藥物的抗癌活性，使腫瘤發(fā)生耐藥現(xiàn)象[54]。CYP2C19的基因多態(tài)性有明顯的種族、區(qū)域差異，應(yīng)根據(jù)不同區(qū)域、人種實際情況，個體化選擇診療方案。目前，有關(guān)CYP2C19基因型在肺癌中的研究仍較少，仍需進一步研究CYP2C19在肺癌中的作用及探討治療方案。