乙醛脫氫酶2 基因多態(tài)性與穩(wěn)定型心絞痛患者硝酸甘油療效的相關(guān)性研究進展

高必貞 余將麗 董 曉

湖北醫(yī)藥學(xué)院附屬醫(yī)院 十堰市太和醫(yī)院心血管疾病診療中心，湖北十堰 442000

隨著人口老齡化及城鎮(zhèn)化進程的加速，我國心血管疾病的發(fā)病人數(shù)持續(xù)增加，據(jù)統(tǒng)計，中國心血管疾病仍高居我國疾病死亡構(gòu)成的首位，其中冠心病穩(wěn)定型心絞痛更是影響我國國民健康的最普遍疾病之一[1]。硝酸甘油作為主要的硝酸酯類藥物代表，適用于治療和預(yù)防心絞痛發(fā)作，并用于高血壓和心力衰竭的治療。然而，硝酸甘油極易出現(xiàn)耐受性，減弱其療效。有研究顯示，硝酸甘油耐藥性的發(fā)生可能與乙醛脫氫酶2（aldehyde dehydrogenase 2，ALDH2）有關(guān)。ALDH2 是一種線粒體酶，可解毒體內(nèi)乙醛和內(nèi)源性脂質(zhì)醛。研究表明，ALDH2 單核苷酸多態(tài)性與心血管疾病發(fā)病率增加相關(guān)[2]。雖然，目前認(rèn)為ALDH2 基因多態(tài)性與硝酸甘油治療心絞痛過程中發(fā)生藥物耐受相關(guān)，但其導(dǎo)致硝酸甘油產(chǎn)生藥物耐受的具體機制仍不清楚，本文現(xiàn)針對ALDH2 基因多態(tài)性與冠心病穩(wěn)定型心絞痛患者硝酸甘油療效相關(guān)性的研究作一綜述，以期闡明ALDH2 與硝酸甘油療效之間的關(guān)系，為冠心病的藥物治療提供新思路。

1 ALDH2 及其基因多態(tài)性

醛脫氫酶（aldehyde dehydrogenase，ALDH）是一種解毒酶超家族，含19 種同工酶，他們在體內(nèi)參與了廣泛的生物代謝過程，ALDH2 是其中最活躍的一個酶[3-4]。ALDH2 基因位于12q 24.2，編碼43 099 個堿基對，含有13 個外顯子。

第12 個外顯子上有1 個主要的單核苷酸多態(tài)性位點rs671，當(dāng)該位點堿基由G 變?yōu)锳 時將導(dǎo)致第504個氨基酸由谷氨酸變?yōu)橘嚢彼?，酶活性也隨之發(fā)生變化[5-6]。研究顯示，rs671 是亞洲最常見的變體，在中國漢族人群中突變率為20%～30%，印度為30%，日本高達34.1%[7-8]。而在歐洲人群中幾乎沒有（＜5%）rs671 的突變，常見突變?yōu)閞s3184504、rs4766578、rs10774625等位點[9]。由于ALDH2 酶具有解毒、抗氧化等功能，這種基因多態(tài)性在不同人種中的突變率差異可能通過影響酶活性而導(dǎo)致不同人種在酒精代謝、藥物反應(yīng)、疾病發(fā)生等方面的多樣性。rs671 可分為GG 型（ALDH2*1/*1，野生純合型）、GA 型（ALDH2*1/*2，突變雜合型）和AA 型（ALDH2*2/*2，突變純合型）。GA型酶活性僅為正常活性的30%～40%，AA 型的酶活性幾乎無法檢測到。研究表明，ALDH2*2 可能與心血管疾病、肝臟疾病、腎臟疾病、阿爾茨海默病、糖尿病、癌癥及衰老等相關(guān)[7-14]。因此，ALDH2 酶活性變化是如何參與這些疾病發(fā)生發(fā)展是將來研究的重點。

2 ALDH2 基因多態(tài)性與冠心病的關(guān)系

穩(wěn)定型心絞痛是冠心病最常見的類型，與平均每年3%～4%的心肌梗死或死亡風(fēng)險相關(guān)[15-16]。研究顯示，ALDH2 酶對冠心病患者具有保護作用，ALDH2基因多態(tài)性可能影響冠心病的發(fā)生發(fā)展過程。研究顯示，ALDH2 基因突變型個體罹患冠心病的風(fēng)險比野生型個體高48%[17]。另一項臨床研究也認(rèn)為突變型ALDH2 基因型是冠心病的獨立危險因素，其基因分型可用于篩查冠心病[15]。這些研究揭示了ALDH2 基因突變導(dǎo)致的酶功能變化可能參與冠心病的發(fā)病，并可能成為冠心病早期檢測指標(biāo)。后續(xù)有研究發(fā)現(xiàn)，ALDH2 基因型多態(tài)性與早發(fā)冠心病患者的Gensini評分和支架植入數(shù)量密切相關(guān)，突變型患者冠狀動脈狹窄程度較對照者更重[16]。然而這一結(jié)果尚存在爭議，有研究顯示，ALDH2 基因多態(tài)性與海南地區(qū)漢族老年人群冠心病發(fā)病風(fēng)險相關(guān)，但與疾病嚴(yán)重程度無關(guān)[18]。這些研究結(jié)果差異可能來源于研究人群的不同，也可能由冠心病其他危險因素混雜所致。盡管目前認(rèn)為ALDH2 基因多態(tài)性與冠心病存在相關(guān)性，但還需要更多的臨床試驗進一步探索ALDH2 與冠心病嚴(yán)重程度的關(guān)系，以明確其在冠狀動脈病變進展中的作用。

3 ALDH2 基因型多態(tài)性與硝酸甘油耐受的相關(guān)性

自20 世紀(jì)80 年代硝酸甘油被用于治療心絞痛以后，硝酸甘油耐受便成為治療中最大的難題。硝酸甘油耐受是一種復(fù)雜現(xiàn)象，目前已知的機制有可溶性鳥苷酸環(huán)化酶活性抑制、一氧化氮合酶功能障礙、磷酸二酯酶活性增加、血管硫醇耗竭、血管氧化應(yīng)激反應(yīng)和ALDH2 酶活性下降等。其中ALDH2 酶活性與硝酸甘油耐受的相關(guān)性是當(dāng)下研究的熱點[19-21]。有研究顯示，不可逆的ALDH2 酶失活是血管對硝酸甘油耐受性產(chǎn)生的根本原因[21-24]。硝酸甘油在代謝過程中產(chǎn)生具有血管舒張作用的一氧化氮，這一過程需要ALDH2 酶的參與。ALDH2 酶功能失活將影響硝酸甘油對心絞痛的治療作用，但是ALDH2 基因型是否能影響心絞痛患者服用硝酸甘油過程中產(chǎn)生藥物耐受和耐受程度的嚴(yán)重性并沒有得到完全的解釋。

為闡明ALDH2 酶活性變化導(dǎo)致硝酸甘油耐受的機制，近幾年的研究探索了ALDH2 酶活性與其基因多態(tài)性之間的關(guān)系。有研究檢測了肝細(xì)胞癌患者的纖維化肝臟樣本，結(jié)果顯示，rs671 突變顯著降低了ALDH2 的酶活性[25]。其他研究表明，與野生型ALDH2比較，突變型ALDH2 的酶活性降低至少40%，使硝酸甘油無效率上升14.9%～42.4%[26]。因此，ALDH2 基因多態(tài)性尤其rs671 突變是導(dǎo)致ALDH2 酶活性降低的主要原因之一。rs671 位點的突變使ALDH2 蛋白每個亞單位二聚體界面附近的α 螺旋正常形成被抑制，這些結(jié)構(gòu)變化導(dǎo)致ALDH2 單個亞單位的催化和輔酶結(jié)合域旋轉(zhuǎn)離開界面，破壞了NAD+結(jié)合位點，嚴(yán)重影響酶的催化活性。ALDH2 基因多態(tài)性通過改變酶的結(jié)構(gòu)、影響酶活性從而使硝酸甘油代謝過程發(fā)生異常，可能是硝酸甘油耐受產(chǎn)生的原因。

為進一步證實ALDH2 基因多態(tài)性對硝酸甘油作用的影響，研究者應(yīng)用動物模型和人體試驗探索了他們之間的關(guān)系。有研究發(fā)現(xiàn)，四甲基吡嗪能通過上調(diào)ALDH2 蛋白表達來改善離體大鼠主動脈環(huán)對硝酸甘油的耐受[27]，提示ALDH2 基因表達及其酶活性與硝酸甘油在血管壁的生物轉(zhuǎn)化直接相關(guān)。ALDH2 基因突變與治療過程中硝酸甘油使用量相關(guān)，攜帶ALDH2*2 等位基因的個體對硝酸甘油的反應(yīng)降低，使治療過程中硝酸甘油的半數(shù)效應(yīng)濃度顯著增加[28]。Mizuno 等[29]對55 例冠狀動脈痙攣性心絞痛患者進行了臨床研究，患者經(jīng)冠狀動脈造影和冠狀動脈內(nèi)注射乙酰膽堿并給予硝酸甘油治療，結(jié)果顯示持續(xù)給予硝酸甘油會使冠狀動脈痙攣性心絞痛患者產(chǎn)生內(nèi)皮功能障礙和硝酸鹽耐受性，與攜帶ALDH2*1/*1 患者比較，攜帶ALDH2*2 基因型患者由于體內(nèi)ALDH2 酶活性較低，其對硝酸甘油反應(yīng)遲鈍，硝酸甘油耐受性加劇。以上研究結(jié)果表明ALDH2 酶催化的硝酸甘油代謝障礙是血管硝酸鹽耐受性發(fā)生發(fā)展的原因之一，ALDH2 基因多態(tài)性能通過改變體內(nèi)ALDH2 酶活性從而影響患者使用硝酸甘油后的療效。具有ALDH2*2 等位基因的心絞痛患者在服用硝酸甘油過程中可能更容易發(fā)生GTN 耐受和相關(guān)的血管內(nèi)皮功能障礙。我國于2015 年發(fā)布的《藥物代謝酶和藥物作用靶點基因檢測技術(shù)指南（試行）》[30]指出，有條件可以進行ALDH2*2 基因多態(tài)性檢測，攜帶ALDH2*2 突變基因的心絞痛患者盡可能改用其他急救藥物，避免硝酸甘油舌下含服無效。

4 改善硝酸甘油耐受的藥物研究進展

Alda-1 是通過高通量篩選技術(shù)篩選出的ALDH2小分子激活劑，可通過變構(gòu)激活提高ALDH2 的酶活性，使野生型ALDH2 的活性增加2 倍，使突變型ALDH2 的活性增加11 倍[31]。X 線晶體衍射技術(shù)和計算機輔助建模技術(shù)分析顯示，Alda-1 聚集在ALDH2底物結(jié)合出口處，改變了ALDH2 催化作用的構(gòu)型而增強其酶活性[26]。利用大鼠心肌缺血再灌注模型和家兔血管刺激性模型進行的動物實驗顯示，心肌缺血前給予Alda-1 可以使心肌梗死面積減少約60%，并改善急性心肌梗死后心室功能和減輕線粒體功能障礙[32]。藥物作用機制研究顯示，Alda-1 對心肌缺血再灌注損傷的治療作用可能是通過增強大鼠梗死心肌內(nèi)線粒體的活性、促進線粒體移植從而達到的[33]。雖然目前已經(jīng)有多項研究通過動物心肌缺血再灌注模型評估了Alda-1 的臨床前效果，但仍缺乏相關(guān)臨床試驗證明Alda-1 在冠心病患者硝酸甘油耐受臨床治療中的效果，因此未來需要針對Alda-1 的臨床應(yīng)用療效進行相關(guān)研究。除了Alda-1，抗氧化劑如MnTBAP 也可能通過減少ALDH2 硝化作用改善硝酸甘油耐受[22]。由于目前硝酸甘油耐受的機制并不完全清楚，除ALDH2 之外的多個因素可能參與了硝酸甘油耐受的發(fā)生發(fā)展，將來對硝酸甘油耐受機制的深入闡明將有助于研發(fā)更多的新型治療藥物以改善冠心病患者的臨床癥狀和預(yù)后。

隨著我國心血管疾病患病人數(shù)持續(xù)增加，穩(wěn)定型心絞痛作為冠心病最常見的一種類型逐漸引起人們的重視。硝酸甘油是改善心絞痛使用最廣泛的藥物之一。因此，硝酸甘油耐受性的機制是近幾年的研究熱點。研究顯示，硝酸甘油耐受可能與NO/sGC/cGMP/PKG信號通路異常、活性氧與血管內(nèi)皮功能障礙、硫醇耗竭及ALDH2 失活等相關(guān)。雖然硝酸甘油耐受性是多因素導(dǎo)致的一種復(fù)雜藥理現(xiàn)象，但目前的研究顯示，ALDH2 基因多態(tài)性及其酶活性與硝酸甘油耐受性可能存在相關(guān)性，ALDH2 酶活性激活劑可能作為冠心病患者硝酸甘油耐受未來靶向治療的方法之一，為患者提供臨床獲益。由于ALDH2 基因多態(tài)性導(dǎo)致硝酸甘油耐受性的具體機制仍未完全闡明，因此將來需要設(shè)計研究進一步探索ALDH2 基因多態(tài)性與穩(wěn)定型心絞痛患者硝酸甘油耐受性之間的確切關(guān)系及作用機制，以設(shè)計出更多的藥物改善硝酸甘油耐受這一難題。