CYP2C9和VKORC1基因多態性與華人華法林用藥量的關聯*

彭齊，黃淑君，余亞軍，周欣

(武漢亞洲心臟病醫院心外科，武漢 430022)

·藥學進展·

CYP2C9和VKORC1基因多態性與華人華法林用藥量的關聯*

彭齊，黃淑君，余亞軍，周欣

(武漢亞洲心臟病醫院心外科，武漢 430022)

華法林是一種臨床上廣泛使用的香豆素類抗凝藥。其治療窗窄，用藥劑量個體差異大，且容易發生溶血或血栓塞。華人所需要的華法林劑量遠低于高加索人，這其中的差異與CYP2C9和VKORC1兩個基因的多態性相關。其中，VKORC1基因是影響華法林需求劑量種族差異和個體差異的主要因素。目前，國內外學者已構建了基于不同種族和人群的華法林劑量預測模型，這為華法林的臨床個體化用藥提供依據和保障。該文從CYP2C9和VKORC1基因多態性與華人華法林用藥量關聯，以及基于華裔人群構建的華法林劑量預測模型兩方面綜述最新研究進展，以期為華法林的個體化治療提供參考和理論依據。

華法林；基因多態性；CYP2C9； VKORC1；劑量預測模型

華法林(warfarin)是目前臨床上最常用的口服抗凝藥物，但其劑量在不同種族間及個體間存在較大差異，甚至可相差10～20倍[1]。影響華法林劑量的因素主要有遺傳因素以及身高、體質量、年齡、性別、種族、藥物相互作用等[2]。華法林國際遺傳藥理學聯盟(international warfarin pharmacogenetics consortium，IWPC)研究顯示，加入藥物基因組學的預測模型(包括基因型)比臨床預測模型(不包括基因型)準確性提高80%[3]。所以個體的遺傳特征對于華法林的劑量影響很大。目前研究發現與華法林藥效學和藥動學相關的基因達30多種[4]。兩項大樣本的全基因組關聯研究(Genome-Wide Association Study，GWAS)[5- 6]以及大量候選基因臨床研究表明，VKORC1和CYP2C9基因起主要作用。2010年，美國食品藥品管理局(FDA)繼2007年之后再次更新華法林用藥說明書，介紹VKORC1和CYP2C9基因型對劑量的影響并建議在用藥之前做基因檢測。

1 華法林的作用機制及代謝途徑

華法林是香豆素類抗凝藥，因其具有抗凝和溶栓雙重調節作用、療效顯著、作用持續時間長、服用方便、價格低廉而被廣泛用于治療心房顫動、深靜脈血栓、肺栓塞、人工瓣膜移植等。華法林制劑是一種消旋混合物，由R-華法林和S-華法林等比例構成，其中S-華法林的抗凝活性是R-華法林的3～5倍，提供華法林制劑70%的抗凝活性，起主要的抗凝作用[7-8]。

華法林在體內主要由細胞色素氧化酶(Cytochrome P450，CYP)家族成員代謝，但具有構象選擇性。研究表明，R-華法林主要由CYP1A2、CYP3A4和CYP2C19代謝，而抗凝作用更強的S-華法林85%以上經由CYP2C9代謝轉化為無活性的6-和7-羥化產物[1]。含有谷氨酸殘基的維生素K依賴性凝血因子Ⅱ，Ⅶ，Ⅸ和Ⅹ必須經過維生素K依賴性羧化酶(γ-谷氨酸基羧化酶)的羧化作用才能成為有活性的凝血因子。羧化過程需要還原型維生素K(氫醌型維生素K)的參與。華法林作為維生素K拮抗劑作用于維生素環氧化物還原酶復合體(VKORC)，阻斷體內環氧型維生素K被還原為氫醌型維生素K，干擾維生素K依賴性凝血因子Ⅱ，Ⅶ，Ⅸ和Ⅹ的羧化，使這些凝血因子無法活化，僅停留在沒有凝血生物活性的前體階段，從而達到抗凝目的。VKORC是維生素K依賴性凝血因子生成的限速酶，是華法林的作用底物[1，9]。

2 CYP2C9基因多態性與華人華法林用量的關聯

細胞色素氧化酶P450是人類肝臟中一種重要的由CYP超基因家族編碼的藥物代謝酶系統。CYP2C9是CYP2C亞家族中的一種同功酶，約占肝微粒體中CYP總量20%，并代謝S-華法林。CYP2C9基因位于染色體10q24.2，全長55 kp，含有9個外顯子和8個內含子。CYP2C9基因變異會導致該酶活性下降，從而影響個體華法林用藥劑量[10]。

CYP2C9基因存在很多多態位點，其中野生型CYP2C9*1廣泛存在于各個種族人群中，約80%高加索人和95%華人攜帶此基因型[11-12]。而研究較多的也最常見的突變位點是CYP2C9*2和CYP2C9*3。CYP2C9*2突變主要發生在第430位核苷酸上，由C突變為T，導致相應精氨酸置換為半胱氨酸，該突變破壞CYP2C9 蛋白的一個α螺旋，引起酶活性下降30%[1，13]。CYP2C9*3主要是第359位的氨基酸由異亮氨酸變成亮氨酸，導致底物識別位點的一個β折疊破壞，改變酶的結構，使酶的催化能力降低80%[1，13]。因此，CYP2C9*2和CYP2C9*3突變攜帶者華法林劑量需求較野生型患者低(與野生型純合子*1/*1相比，突變型*1/*2個體的華法林所需劑量降低19.6%；突變型*1/*3個體華法林所需劑量降低33.7%；突變型*2/*2個體華法林所需劑量降低36.0%；突變型*2/*3個體華法林所需劑量降低56.7%；突變型*3/*3個體華法林所需劑量降低78.1%)[14]。CYP2C9*2和CYP2C9*3在不同種族中呈異質分布見表1。CYP2C9*2存在于約13%高加索人中，但在華裔人群中的分布頻率幾乎為0。在華裔人群中CYP2C9*3相對更多，分布頻率為0%～4%[11，15]。

不同種族間華法林劑量存在明顯差異，黑種人平均穩定劑量為5.7 mg·d-1，白種人為4.5 mg·d-1，黃種人為3.0 mg·d-1[16]。華裔人群華法林所需劑量遠低于白種人，但國人CYP2C9*2和CYP2C9*3突變頻率較低[17]。YE等[18]對華裔漢族人華法林用藥量研究發現，CYP2C9*3的突變頻率在華人中為2.5%。YOU等[19]對80例香港人華法林代謝研究發現CYP2C9*3的突變頻率約為2.3%，明顯低于高加索人的頻率。這說明CYP2C9基因變異并不能解釋種族之間華法林維持劑量的差異。

3 VKORC1基因多態性與華人華法林用藥量的關聯

VKORC1基因位于16號染色體(16pl1.2)，cDNA全長約11 kb，含3個外顯子，編碼含163個氨基酸的18kDa內質網跨膜蛋白[20]。VKORC1基因編碼的蛋白質為組成維生素K環氧化物還原酶復合體(VKORC)亞單位之一，主導維生素K依賴性凝血因子的生成，是華法林的作用靶點。近年來，不同學者先后發現VKORCl基因上的核苷酸多態性位點(single nucleotide polymorphism，SNPs)是影響華法林需求劑量種族差異和個體差異的主要因素[10，12，21-23]。

YUAN等[10]報道位于VKORCl基因啟動子區域的一個多態性位點(-1639G>A)影響個體對華法林的敏感性。在所有對華法林敏感(≤1.5 mg·d-1)的受試者中發現-1639AA純合子的基因型，在對華法林抵抗的受試者中發現-1639GG和GA的基因型。這是因為VKORC1-1639位G/A多態性導致其啟動子活性不同，G等位基因比A等位基因可使啟動子增加44%活性，引起VKORCl mRNA表達量增加，VKORCl蛋白量增加，從而導致VKORC活性增高，凝血因子生成較多，引發對華法林的抵抗性。因此，在104例隨機選擇的接受華法林治療的華裔患者中，攜帶-1639AA基因型患者需要華法林治療劑量遠低于攜帶-1639GG或者GA患者。此外，AA、AG、GG 3種基因型在不同人群中的分布頻率不同，華裔患者分別是79.7%，17.6%和2.7%；健康對照者分別為82%，18%和0%；白種人群分別為14%，47%和39%。

LIMDI等[16]對亞洲黃種人(n=1 103，含有華裔人群)、黑種人(n=670)和白種人(n=3 113)VKORC1基因上的6個SNPs分析發現，VKORC1-1639G>A和-1173C>T均為影響華法林劑量種族差異最主要的VKORC1單核苷酸突變，且這兩個SNP在白種人、黃種人和黑種人都高度連鎖。對華法林敏感的-1639AA基因型同時也是-1173TT純合子的基因型，對華法林抵抗的-1639AG同時也是-1173TC基因型，-1639GG也與-1173CC連鎖。因此，VKORC1-1639GG基因型或-1173CC基因型患者所需要的華法林劑量明顯高于VKORC1-1639AA基因型或-1173TT基因型患者。該研究以亞洲黃種人、黑種人和白種人三大人種為研究對象，雖然未專門針對中國人群進行研究，但是具有一定的參考價值。

YANG等[24]對包括亞洲人、高加索人和黑種人在內的19個研究進行薈萃分析發現，與突變的純合子型患者比較，-1639G、-1173C等位基因日平均華法林劑量分別增加61%和63%。且VKORC1-1639 A的突變頻率在亞洲人、高加索人和黑種人分別為：91.17%，38.79%和10.81%。這是首篇針對VKORC1基因多態性與不同人種華法林用藥劑量相關性的Meta分析，對研究華裔人群華法林用藥劑量與VKORC1多態性的相關性具有重要指導意義。

LIANG等[25]研究VKORC1-1639遺傳多態性對華裔漢族人華法林維持劑量的影響發現，VKORC1-1639 AG基因型患者所需維持劑量(4.06±0.21)mg·d-1高于AA基因型患者維持劑量(2.95±0.11)mg·d-1。YE等[18]研究VKORC1-1639G>A多態性與華人華法林用藥劑量關系時發現，AA基因型患者的華法林用藥劑量(2.40±0.70) mg·d-1顯著低于AG型患者所需用藥劑量(4.83±0.70) mg·d-1。

研究表明，華人CYP2C9基因變異頻率比高加索人低(表1)，但華法林維持劑量卻比高加索人低，說明CYP2C9基因變異并不能解釋種族之間華法林維持劑量的差異。而VKORCl-1639 A等位基因頻率在華裔人群中高達83.70%，這是導致華裔人群華法林平均穩定劑量低于白種人的主要原因[10，18]。

4 華法林用藥劑量預測模型

目前臨床上華法林的給藥方案通常是首先給予一定標準劑量，然后臨床醫生根據每例患者國際標準化比率值(international normalized ratio，INR)的情況，調整劑量直至INR達到靶標。但是調整劑量的周期較長，且患者發生血栓或出血的可能性較高。因此，國內外越來越多學者開始建立華法林用藥劑量預測模型。這些模型并不能取代INR的監控作用，但是能夠極大提高華法林用藥劑量的準確性。

IWPC聯合9個國家的21個研究小組，提供用華法林治療超過4 000例患者(亞洲人種1 200余例)的臨床和遺傳學數據，并據此建立華法林劑量預測模型，該模型中納入遺傳因素以及臨床因素[3]。結果表明：對于需要低劑量(每周≤21 mg)或高劑量(每周≥49 mg)治療的患者，納入遺傳因素的華法林劑量模型預測結果顯著優于臨床模型預測。GAGE等[26]基于1 015例樣本(混合種族)也建立劑量預測模型，其中納入最全面的非遺傳因素。這兩個模型是目前最權威的兩個華法林劑量預測模型。

但IWPC的研究表明，亞洲人IWPC預測模型效果沒有白種人好，雖然仍比臨床預測模型優越。在這些模型中，目標INR值設定為2.0～3.0，而實際上華人目標INR有所不同，且華人與華法林劑量相關的基因突變頻率與高加索人差異較大。因此，很多學者開始建立針對中國人的華法林劑量預測模型(表2)。從表2中可以看出，遺傳因素的納入使模型對華法林劑量個體差異的解釋達到74.3%。值得一提的是，與針對高加索人的華法林劑量預測模型不同的是，華人劑量預測模型納入的多數是CYP2C9*3，而不是CYP2C9*2，這是因為CYP2C9*2在華裔人群中的分布頻率極低(表1)。

譚勝藍等[27]將國內外總共12個模型(包括IWPC[3]、GAGE等[26]和ANDERSON等[28]基于混合種族建立的2個模型，WEN等[29]、MIAO等[11]、HUANG等[30]基于華人建立的4個模型，OHNO等[31]基于日本人建立的1個模型，CHO等[32]基于韓國人建立的1個模型，以及ZHU等[33]、SCONCE等[34]和WADELIUS等[35]基于白人建立的3個模型)在804例華裔患者中進行外部驗證，采用絕對誤差均值(mean absolute error，MAE)和預測百分比兩個指標評價并比較各模型預測準確性。其中MAE最低的3個模型分別為GAGE、WEN、OHNO；理想預測百分比最高的3個模型分別為WEN、HUANG、GAGE。

R2：表示模型可解釋華法林劑量個體差異百分比；BSA：表示體表面積(body surface area)

5 結束語

綜上所述，導致華法林用藥劑量個體差異分遺傳因素和非遺傳因素，其中遺傳因素占主要地位。近年來，隨著研究的深入，針對華人華法林劑量構建的預測模型已越來越多，且納入遺傳因素，可解釋40%～74%的個體劑量差異。但是，目前基于華裔人群構建的劑量預測模型，存在樣本量較小、納入的影響因素少以及缺少外部驗證這些弊端。因此，需要更大樣本量的研究，對已構建的模型進行驗證或者構建新模型。也需要納入更多的遺傳和非遺傳因素，以期提高對華法林個體差異的解釋百分比。此外，目前構建的模型多為穩定劑量預測模型，而對起始劑量預測模型和穩定劑量的精確模型研究較少[42]。因此，在以穩定劑量預測模型為基礎的前提下，進一步豐富起始劑量模型和穩定劑量的精確模型的構建，以期真正的、更好地應用于臨床[43-44]。

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DOI 10.3870/yydb.2015.06.021

2014-06-20

2014-08-15

*武漢市衛生局科研項目(WX13B28)

彭齊(1972-)，男，湖北武漢人，主治醫師，學士，研究方向：基因多態性與華法林劑量相關性研究。電話：(0)18963980962，E-mail：pq_0511@163.com。

R973.2

A

1004-0781(2015)06-0775-05