氯吡格雷吸收和代謝通路相關基因變異與臨床個體化用藥實踐

張麗娜 王浩然 丁虎 汪道文

氯吡格雷（clopidogrel）是一種新型噻吩吡啶類抗血小板藥物，聯合應用氯吡格雷和阿司匹林已經成為急性冠脈綜合征（acute coronary syndromes，ACS）及經皮冠狀動脈介入術（percutaneous coronary intervention，PCI）后患者的標準治療方案，可顯著地降低死亡或心血管事件的發生率[1]。在缺血性事件風險評估中，與阿司匹林相比，氯吡格雷能更有效地降低心肌梗死以及缺血性腦卒中的風險[2]。隨著氯吡格雷臨床應用經驗的積累，醫師發現患者對該藥臨床反應性存在顯著的個體差異性。部分患者在長期服用氯吡格雷后，血小板活性未得到有效控制導致嚴重支架內血栓形成、再發心肌梗死等不良心血管事件發生，臨床上稱這種現象為氯吡格雷低反應、無應答或抵抗（clopidogrel resistance，CR）。據報道[3]，大約有5%～30%患者，對氯吡格雷治療無反應。氯吡格雷抵抗尚無統一的定義，目前最常用的是LTA法，使用5μmol/L ADP作為激動劑，以百分比計算血小板聚集，評論基線值與使用氯吡格雷后最大血小板聚集的差值，若小于或等于10%為氯吡格雷抵抗。氯吡格雷抵抗的發生機制尚未完全闡明，目前所知的包括遺傳和非遺傳因素兩種。本文就影響氯吡格雷抗血小板活性個體差異的遺傳學因素尤其是與氯吡格雷吸收和代謝相關基因多態性作一評述，旨在提高對氯吡格雷抵抗的認識，為氯吡格雷臨床個體化用藥提供一定的參考依據。

1 氯吡格雷的吸收代謝及作用機制

氯吡格雷是一種新型噻吩吡啶類衍生物，在體外為無活性的前體藥物，口服后，經十二指腸部位吸收， 多重耐藥基因MDR1（mutidurgre-sistance）或三磷酸腺苷結合盒蛋白B家族成員1（ATP-bingding cassette sub-family B member 1，ABCB1）編碼的 P-糖蛋白（P-gp）是氯吡格雷吸收過程中的主要屏障[4]。氯吡格雷吸收進入體循環后在肝臟內迅速代謝，約85%通過酯酶水解為無活性羧酸衍生物，余下的大約15%在細胞色素P450（CYP450）的催化作用下，通過兩步氧化反應轉變成有活性的代謝產物。第一步，通過CYP1A2、CYP2B6以及CYP2C19的催化作用，氯吡格雷前體藥物被氧化為硫內酯衍生物（2-氧-氯吡格雷），上述三種酶所發揮的作用大小比例分別是35.8%、19.4%和44.9%。第二步，2-氧-氯吡格雷在CYP2B6、CYP2C9、CYP2C19 以及 CYP3A4 的作用下γ-硫代丁內酯環被水解，轉化為有活性的硫醇衍生物，此反應中四種酶的作用大小比例分別是32.9%、6.8%、20.6% 以及39.8%[5]。氯吡格雷在轉化為有活性代謝產物后可選擇性不可逆地與血小板膜表面的ADP受體（P2Y12）結合，減少ADP結合位點，阻斷ADP對腺苷酸環化酶的抑制作用，從而促進環磷腺苷（cAMP）依賴的舒血管物質磷酸蛋白（VASP）的磷酸化，抑制纖維蛋白原與血小板糖蛋白（glycoprotein，GP）IIb/IIIa受體結合及繼發的ADP介導的糖蛋白GPIIb/IIIa復合物的活化，進而抑制血小板的聚集[6～7]（圖1）。

圖1 氯吡格雷代謝通路Figure1 Metabolic pathway of clopidogrel

2 基因多態性影響氯吡格雷的臨床反應性

基因多態性是引起氯吡格雷抵抗的最重要的因素。藥物在體內的藥代動力學過程包括藥物的吸收、分布、代謝和排泄，如果參與編碼上述過程各種蛋白的基因發生遺傳變異，可能會導致活性藥物濃度差異，從而影響藥物療效，導致個體差異。研究發現，與氯吡格雷吸收代謝相關的基因主要包括MDR1、細胞色素P450基因、PON1以及編碼氯吡格雷受體的基因P2Y12。

2.1 多重耐藥基因MDR1（ABCB1）多態性

Taubert等[4]研究發現，氯吡格雷為腸道轉運體P-糖蛋白（P-gp）的底物。P-gp是由MDR1編碼的一種ATP依賴性跨膜蛋白，其主要功能是能量依賴性地將作用底物由細胞膜內轉運至細胞膜外，在腸道可主動將口服藥物泵出細胞外，抑制藥物的吸收，使藥物生物利用度降低，在調節氯吡格雷吸收、分布和排泄過程中起重要的作用。在已發現的MDR1基因50個單核苷酸多態性（Single Nucleotide Polymorphisms，SNPs）中，第 26外顯子 C3435T基因多態性，具有重要的功能意義。Taubert等[4]的結果表明，MDR13435T/T型患者氯吡格雷及其代謝產物的曲線下面積（AUC）和最大血漿濃度（Cmax）均低于3435C/T 和3435C/C基因型患者。可見，氯吡格雷的吸收和活性代謝物可被P-gp減少，并受MDR1 C3435T基因的影響。許多研究發現，與CC和CT攜帶者相比，MDR1 TT攜帶者更容易發生心血管不良事件[8～9]。但是，部分研究者發現MDR1基因多態性與氯吡格雷的療效無關[10～11]。目前，單一C3435T位點多態性對P-gp的影響還存在分歧，其在氯吡格雷抵抗中所發揮的作用需進一步研究。

2.2 細胞色素P450基因多態性

2.2.1 CYP2C19基因多態性

氯吡格雷本身無抗血小板作用，需在肝臟經CYP450酶氧化生成活性代謝產物才能發揮抗血小板作用，CYP450是超家族基因編碼的同工酶，參與了許多藥物的代謝。研究發現，在氯吡格雷的代謝過程中CYP2C19發揮至關重要的作用，它對氯吡格雷藥效學及藥代動力學的影響已被證明。CYP2C19基因位于10號染色體，目前已經發現，在CYP2C19中的25個突變等位基因中，至少有10個造成了酶活性改變。其中慢代謝型以CYP2C19*2和CYP2C19*3變異為主，分別導致了酶失去催化活性和活性降低。CYP2C19*17突變顯著升高了2C19的轉錄活性，是一種超快速代謝的基因表型[12]。

目前許多科學工作主要集中在研究CYP2C19*2等位基因與對氯吡格雷反應的關系。Shuldiner等[13]在阿米什人進行的基因組研究發現，CYP2C19*2基因型可以解釋大約12%的對氯吡格雷的反應變異。然而，Fontana等[14]報道，上述多態性僅可以解釋4.5%的對氯吡格雷的反應變異。Collet等[15]研究發現，與野生型個體相比，攜帶CYP2C19*2的個體氯吡格雷活性代謝產物減少。另外，有許多證據證明，攜帶有CYP2C19*2等位基因的正常人和病人，服用氯吡格雷后，對血小板的抑制力降低，更容易發生心血管并發癥，如急性心肌梗死、中風甚至死亡[15～19]。在CYP2C19*3攜帶者中，也發現氯吡格雷的抗血小板作用下降[10～17]。在白種人和亞洲人群中，*2（681G＞A）和*3（636G＞A）在慢代謝型等位基因中占主要部分（大約分別為85%和99%）。此外，在亞洲，尤其是日本人，慢代謝型人群的比例明顯高于白種人或非洲人。因此，在這些人群中，測定慢代謝型等位基因對氯吡格雷效力的影響是至關重要的。

與*2和*3作用相反，CYP2C19*17 基因型與酶活性升高有關，可以預期攜帶此基因型的人群能增強氯吡格雷的抗血小板作用。研究表明，此基因型攜帶患者服用氯吡格雷后，表現出最好的氯吡格雷抗血小板作用，因此，CYP2C19*17等位基因使酶的活性增加，促進氯吡格雷的代謝，加強抗血小板作用[20]。Tiroch[21]發現，CYP2C19*17等位基因對接受介入治療的急性心肌梗死患者具有保護作用，可以減少臨床事件的發生。另一方面，由于CYP2C19*17引起的氯吡格雷高度活化可能導致出血風險的增加[22]。

大量CYP2C19基因型與氯吡格雷抗血小板作用以及服用氯吡格雷患者臨床不良事件之間的聯系的研究結果，充分證明了CYP2C19基因型檢測對臨床控制氯吡格雷抵抗所造成的心血管不良事件有一定的指導意義。FDA已經發出警告，稱抗血小板聚集藥氯吡格雷（波立維）對代謝不佳人群，效果有限，因此必須在藥品標簽上，添加黑框警告并著重強調：2C19基因型對氯吡格雷藥代動力學和藥效學以及臨床反應 的 影 響（http://www.fda.gov/Drugs/DrugSafety/Po stmarketDrugSafetyInformationforPatientsandProvide rs/ucm203888.htm）。

2.2.2 其他CYP450基因多態性

Angiolillo等[23]研究發現，與野生型個體相比，CYP3A4基因一個內含子突變（IVS10+12G＞A）攜帶者有較好的氯吡格雷抗血小板效果。目前CYP3A5基因型對氯吡格雷的反應的影響報道不一致，暫不贅述。CYP2C9*2和*3等位基因也影響對氯吡格雷的反應，降低對血小板聚集力的抑制作用[19]。CYP2B6*6，*9和*13等位基因攜帶者對氯吡格雷的反應降低，但是與臨床事件無明顯關聯[24]。

2.3 對氧磷酶1（Paraoxonase-1，PON1）基因多態性

PON1由肝臟合成，含有354個氨基酸，在血清中借助于極端疏水的N端和載脂蛋白A1緊密結合，固定于高密度脂蛋白，催化低密度脂蛋白和高密度脂蛋白中脂類過氧化物的水解，認為與動脈粥樣硬化的形成有關。Bouman[25]發現QQ192攜帶者血漿PON1活性降低，氯吡格雷的活性代謝產物減少，血小板的抑制作用減弱，因此認為PON1基因的常見多態性Q192R影響血小板的聚集，但是上述研究結果并未被其他研究證實[26～27]。不同的研究結果表明需進一步探討PON1基因多態性在氯吡格雷抵抗中的作用。

2.4 氯吡格雷受體P2Y12基因多態性

P2Y12是P2家族中一種G蛋白偶聯的嘌呤受體，是氯吡格雷作用的靶點，刺激P2Y12引起顆粒釋放，血小板形態的改變，形成血小板聚集的過渡相，因此，在血小板聚集過程中P2Y12受體發揮關鍵作用，其遺傳變異是影響氯吡格雷抗血小板活性個體差異的一個重要因素。P2Y12基因位于第3號染色體，主要存在2種單體型（H1和H2）。H2單體型（744T＞C或52G＞T）與升高的ADP誘導的血小板聚集率相關[28]。最新研究發現另外的單體型中，H3與ADP誘導的血小板聚集密切相關[29]。但是，也存在大量研究發現上述單體型與患者對氯吡格雷的反應無關[30～31]，只有Staritz[32]發現H2單體型與氯吡格雷抵抗有關。除了P2Y12多態性，其他血小板受體基因多態性如 GPIa（807C＞T），GPVI（13254C＞T）以及GPIIIa（P1A1/P1A2）也備受關注，但是報道不一致，需要進一步研究。

3 氯吡格雷抵抗的臨床處理

氯吡格雷抵抗是一個亟待解決的臨床問題，早期認識并進行預防氯吡格雷抵抗可減少心血管事件的發生，對患者預后有重要意義，但遺憾的是由于缺少對氯吡格雷抵抗發生機制的深入認識和大規模的臨床數據，目前還沒有確實有效的治療對策。可嘗試通過以下處理措施減少氯吡格雷抵抗的發生：（1）避免藥物間的相互作用：在服用氯吡格雷期間，應盡量避免使用經CYP2C19代謝的質子泵抑制劑，增加氯吡格雷有效活性產物的生成；（2）調整氯吡格雷劑量：研究表明，高劑量的氯吡格雷對ADP誘導的血小板聚集的抑制效應更為顯著，明顯減少不良心血管事件發生率，同時也使氯吡格雷抵抗的發生率降低。因此，在慢代謝型患者可適當增加氯吡格雷的負荷量和維持量，但是對攜帶*17位點的患者用量需謹慎，預防出血事件的發生；（3）換用新型P2Y12受體拮抗劑：對氯吡格雷抵抗患者，可以換用其他噻吩吡啶類藥物或者其他種類的藥物進行替代治療，普拉格雷是一種更強效的，迅速且持久的噻吩吡啶類血小板抑制劑，且它的代謝不受 CYP2C19等位基因變異的影響，降低了個體間的反應差異，更不容易引起抵抗，但值得注意的是，普拉格雷的出血風險增加，因此，使用普拉格雷時，應當謹慎地選擇患者，對于行冠狀動脈旁路移植術或有腦血管疾病史的患者，應盡量避免使用；（4）聯合使用抗血小板的其他藥物：GPIIb/IIIa受體拮抗劑可直接阻斷血小板活化、黏附、聚集的最后通路，在氯吡格雷治療的基礎上，聯合使用GPIIb/IIIa受體拮抗劑可進一步抑制血小板的聚集作用，減少氯吡格雷抵抗的發生。

總之，在臨床工作中，提高臨床醫生對氯吡格雷抵抗的認識，早期發現并預防，可減少不良心血管事件的發生。作者相信在不久的將來，通過檢測識別基因位點的多態性，并采用可靠的方法檢測血小板功能，能正確判斷評估患者使用氯吡格雷治療的有效性，從而指導臨床醫師根據患者具體情況調整用藥方案，實現氯吡格雷的個體化使用。

[1] Kushner F G, Hand M, Smith S C Jr, et al. 2009 Focused updates: ACC/AHA guidelines for the management of patients with ST-elevation myocardial infarction(updating the 2004 guideline and 2007 focused update)and ACC/AHA/SCAI guidelines on percutaneous coronary intervention (updating the 2005 guideline and 2007 focused update): a report of the American college of cardiology foundation/American heart association task force on practice guidelines[J]. circulation, 2009, 120(22): 2271-2306.

[2] Harker L A, Boissel J P, Pilgrim A J, et al. Comparative safety and tolerability of clopidogrel and aspirin: results from CAPRIE. CAPRIE Steering Committee and Investigators.Clopidogrel versus aspirin in patients at risk of ischaemic events[J]. Drug Saf, 1999, 21(4): 325-335.

[3] Serebruany V L, Steinhubl S R, Berger P B, et al. Variability in platelet responsiveness to clopidogrel among 544 individuals[J]. J Am Coll Cardiol, 2005, 45(2): 246-251.

[4] Taubert D, von Beckerath N, Grimberg G, et al. Impact of P-glycoprotein on clopidogrel absorption[J]. Clin Pharmacol Ther, 2006, 80(5): 486-501.

[5] Kazui M, Nishiya Y, Ishizuka T, et al. Identification of the human cytochrome P450 enzymes involved in the two oxidative steps in the bioactivation of clopidogrel to its pharmacologically active metabolite[J]. Drug Metab Dispos,2010, 38(1): 92-99.

[6] Savi P, Pereillo J M, Uzabiaga M F, et al. Identification and biological activity of the active metabolite of clopidogrel[J].Thromb Haemost, 2000, 84(5): 891-896.

[7] Hollopeter G, Jantzen H M, Vincent D, et al. Identification of the platelet ADP receptor targeted by antithrombotic drugs[J]. Nature, 2001, 409(6817): 202-207.

[8] Simon T, Verstuyft C, Mary-Krause M, et al. Genetic determinants of response to clopidogrel and cardiovascular events[J]. N Engl J Med, 2009, 360(4): 363-375.

[9] Mega J L, Close S L, Wiviott S D, et al. Genetic variants in ABCB1 and CYP2C19 and cardiovascular outcomes after treatment with clopidogrel and prasugrel in the TRITONTIMI 38 trial: a pharmacogenetic analysis[J]. Lancet, 2010,376(9749): 1312-1319.

[10] Wallentin L, James S, Storey R F, et al. Effect of CYP2C19 and ABCB1 single nucleotide polymorphisms on outcomes of treatment with ticagrelor versus clopidogrel for acute coronary syndromes: a genetic substudy of the PLATO trial[J]. Lancet, 2010, 376(9749): 1320-1328.

[11] Harmsze A, van Werkum J W, Bouman H J, et al. Besides CYP2C19*2, the variant allele CYP2C9*3 is associated with higher on-clopidogrel platelet reactivity in patients on dual antiplatelet therapy undergoing elective coronary stent implantation[J]. Pharmacogenet Genomics, 2010, 20(1):18-25.

[12] Sim S C, Risinger C, Dahl M L, et al. A common novel CYP2C19 gene variant causes ultrarapid drug metabolism relevant for the drug response to proton pump inhibitors and antidepressants[J]. Clin Pharmacol Ther, 2006, 79(1):103-113.

[13] Shuldiner A R, O'Connell J R, Bliden K P, et al. Association of cytochrome P450 2C19 genotype with the antiplatelet effect and clinical efficacy of clopidogrel therapy[J]. JAMA,2009, 302(8): 849-857.

[14] Fontana P, James R, Barazer I, et al. Relationship between paraoxonase-1 activity, its Q192R genetic variant and clopidogrel responsiveness in the ADRIE study[J]. J Thromb Haemost, 2011, 9(8): 1664-1666.

[15] Collet J P, Hulot J S, Anzaha G, et al. High doses of clopidogrel to overcome genetic resistance: the randomized crossover CLOVIS-2 (Clopidogrel and Response Variability Investigation Study 2)[J]. JACC Cardiovasc Interv, 2011,4(4): 392-402.

[16] Bonello L, Armero S, Ait Mokhtar O, et al. Clopidogrel loading dose adjustment according to platelet reactivity monitoring in patients carrying the 2C19*2 loss of function polymorphism[J]. J Am Coll Cardiol, 2010, 56(20):1630-1636.

[17] Barker C M, Murray S S, Teirstein P S, et al. Pilot study of the antiplatelet effect of increased clopidogrel maintenance dosing and its relationship to CYP2C19 genotype in patients with high on-treatment reactivity[J]. JACC Cardiovasc Interv, 2010, 3(10): 1001-1007.

[18] Bouman H J, Harmsze A M, van Werkum J W, et al.Variability in on-treatment platelet reactivity explained by CYP2C19*2 genotype is modest in clopidogrel pretreated patients undergoing coronary stenting[J]. Heart, 2011,97(15): 1239-1244.

[19] Brandt J T, Close S L, Iturria S J, et al. Common polymorphisms of CYP2C19 and CYP2C9 affect the pharmacokinetic and pharmacodynamic response to clopidogrel but not prasugrel[J]. J Thromb Haemost, 2007,5(12): 2429-2436.

[20] Frére C, Cuisset T, Gaborit B, et al. The CYP2C19*17 allele is associated with better platelet response to clopidogrel in patients admitted for non-ST acute coronary syndrome[J]. J Thromb Haemost, 2009, 7(8): 1409-1411.

[21] Tiroch K A, Sibbing D, Koch W, et al. Protective effect of the CYP2C19 *17 polymorphism with increased activation of clopidogrel on cardiovascular events[J]. Am Heart J, 2010,160(3): 506-512.

[22] Sibbing D, Koch W, Gebhard D, et al. Cytochrome 2C19*17 allelic variant, platelet aggregation, bleeding events, and stent thrombosis in clopidogrel-treated patients with coronary stent placement[J]. Circulation, 2010, 121(4): 512-518.

[23] Angiolillo D J, Fernandez-Ortiz A, Bernardo E, et al.Contribution of gene sequence variations of the hepatic cytochrome P450 3A4 enzyme to variability in individual responsiveness to clopidogrel[J]. Arterioscler Thromb Vasc Biol, 2006, 26(8): 1895-1900.

[24] Mega J L, Close S L, Wiviott S D, et al. Cytochrome p-450 polymorphisms and response to clopidogrel[J]. N Engl J Med, 2009, 360(4): 354-362.

[25] Bouman H J, Sch?mig E, van Werkum J W, et al.Paraoxonase-1 is a major determinant of clopidogrel efficacy[J]. Nat Med, 2011, 17(1): 110-116.

[26] Ohmori T, Yano Y, Sakata A, et al. Lack of association between serum paraoxonase-1 activity and residual platelet aggregation during dual anti-platelet therapy[J]. Thromb Res,2012, 129(4): e36-e40.

[27] Hulot J S, Collet J P, Cayla G, et al. CYP2C19 but not PON1 genetic variants influence clopidogrel pharmacokinetics,pharmacodynamics, and clinical efficacy in post-myocardial infarction patients[J]. Circ Cardiovasc Interv, 2011, 4(5):422-428.

[28] Fontana P, Dupont A, Gandrille S, et al. Adenosine diphosphate-induced platelet aggregation is associated with P2Y12 gene sequence variations in healthy subjects[J].Circulation, 2003, 108(8): 989-995.

[29] Lee S J, Jung I S, Jung E J, et al. Identification of P2Y12 single-nucleotide polymorphisms and their influences on the variation in ADP-induced platelet aggregation[J]. Thromb Res, 2011, 127(3): 220-227.

[30] Giusti B, Gori A M, Marcucci R, et al. Cytochrome P450 2C19 loss-of-function polymorphism, but not CYP3A4 IVS10 + 12G/A and P2Y12 T744C polymorphisms, is associated with response variability to dual antiplatelet treatment in high-risk vascular patients[J]. Pharmacogenet Genomics, 2007, 17(12): 1057-1064.

[31] von Beckerath N, von Beckerath O, Koch W, et al. P2Y12 gene H2 haplotype is not associated with increased adenosine diphosphate-induced platelet aggregation after initiation of clopidogrel therapy with a high loading dose[J]. Blood Coagul Fibrinolysis, 2005, 16(3): 199-204.

[32] Staritz P, Kurz K, Stoll M, et al. Platelet reactivity and clopidogrel resistance are associated with the H2 haplotype of the P2Y12-ADP receptor gene[J]. Int J Cardiol, 2009,133(3): 341-345.