二氫吡啶類鈣拮抗劑藥物基因組學(xué)的研究進展

魏加莉，周靜，李寧，趙娣，陳西敬

(中國藥科大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)與臨床藥學(xué)學(xué)院臨床藥代動力學(xué)研究室，江蘇 南京 211198)

二氫吡啶鈣拮抗劑(dihydropyridine calcium antagonist,DHP)臨床上主要用來治療高血壓和心絞痛。其作用機制為特異性地阻斷平滑肌中的L型鈣通道，抑制鈣離子內(nèi)流，從而誘導(dǎo)血管舒張和降低血壓[1]。20世紀(jì)中期，Bossert合成第一代二氫吡啶類鈣拮抗劑-硝苯地平，因其作用快療效可靠被廣泛使用，已被開發(fā)為多種劑型。第二代DHP在硝苯地平結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上進行改造，具有更好的血管選擇性，心肌細胞保護作用，以及更寬的臨床功效和作用。主要包括尼群地平、非洛地平、尼莫地平、伊拉地平等[2]。第三代DHP功效更強，持續(xù)作用時間長，涉及氨氯地平、樂卡地平、拉西地平等[3-4]。

在藥物治療過程中，大部分患者在藥物反應(yīng)和藥物毒性方面會產(chǎn)生較大的個體差異。一般而言，遺傳因素占藥物代謝和反應(yīng)個體間差異的15%～30%。1956年，Vogel提出了藥物遺傳學(xué)這一術(shù)語來描述藥物反應(yīng)的遺傳差異。藥物遺傳學(xué)以遺傳表型為基礎(chǔ)，研究與代謝相關(guān)的典型基因變化。而藥物基因組學(xué)(Pharmacogenomics,PGx)拓寬了候選基因的研究方式，在全基因組范圍內(nèi)研究遺傳標(biāo)志物與藥物反應(yīng)之間的關(guān)聯(lián)[5]。近年來，由于基因測序技術(shù)、生物信息學(xué)技術(shù)以及計算機技術(shù)的突飛猛進，藥物基因組學(xué)得到了較快發(fā)展。藥物基因組學(xué)概念的提出是以基因遺傳多態(tài)性為基礎(chǔ)的。藥物遺傳多態(tài)性可大致劃分為三類，包括藥物代謝酶的多態(tài)性、藥物轉(zhuǎn)運體的多態(tài)性和藥物受體的多態(tài)性[6]。二氫吡啶類鈣拮抗劑大都是經(jīng)CYP3A(細胞色素P450,family 3,subfamily A)酶代謝，是P-糖蛋白(P-gp)的底物，主要作用和結(jié)合位點為L型受體電壓依賴性鈣通道。而藥物的體內(nèi)處置過程，藥效的發(fā)揮多是與藥物代謝酶、轉(zhuǎn)運體和受體結(jié)合相關(guān)。代謝酶、轉(zhuǎn)運體和受體的基因多態(tài)性，是造成藥物個體化差異的主要原因。因此本文就這三方面對二氫吡啶類鈣拮抗劑藥動和藥效的影響研究進展進行了綜述。

1 二氫吡啶類鈣拮抗劑基因組學(xué)

1.1 藥物代謝酶基因多態(tài)性 人類細胞色素P450 (CYP) 3家族僅包含一個亞家族CYP3A，該亞家族位于染色體7q22.1上，大小為231 kb。在臨床使用藥物中，CYP3A亞家族酶參與了近30%藥物的代謝。CYP3A4和CYP3A5為CYP3A家族中兩個重要的代謝酶亞型。CYP3A同工酶(CYP3A4和CYP3A5共享> 85%一級氨基酸序列同一性)之間的序列高度相似性導(dǎo)致同種型之間相似的底物選擇性[7]。CYP3A4在肝臟組織中大量表達，與大多數(shù)口服藥物的首過代謝相關(guān)，但是其個體變異性非常高。CYP3A5在肝臟中的表達是多態(tài)性的，種族差異性較大。其在非洲人或非洲裔美國人的表達占60%左右，而在高加索人中約占5%至10%。對于CYP3A4低表達的個體，CYP3A5對藥物的代謝占主要作用。

二氫吡啶類鈣拮抗劑在體內(nèi)代謝基本一致，在CYP3A4和CYP3A5的催化下氧化生成無活性的代謝物[8]。CYP3A4和CYP3A5的多態(tài)性與CYP3A蛋白表達的變化相關(guān)。CYP3A5*3(rs776746，內(nèi)含子3 A> G)導(dǎo)致mRNA剪接和非功能蛋白的改變[9-10]。在一項中國健康受試者單次服用90 mg硝苯地平研究中，CYP3A5突變純合子(即CYP3A5 *3 / *3)基因型較CYP3A5*1/ *1和CYP3A5*1/ *3，突變純合子在體內(nèi)暴露量 AUC0～48 h與AUC0～∞有顯著增加，而對其他的藥代動力學(xué)參數(shù)無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)。這可能是由于CYP3A5突變型個體的CYP3A5酶活性降低，代謝能力下降[11]。Haas等[12]發(fā)現(xiàn)和CYP3A5基因型影響孕婦硝苯地平口服表觀清除率。僅表達CYP3A4*1B(rs2740574，啟動子 -392A>G)基因型的孕婦較野生型的表觀清除率顯著增加(P=0.000 4)。在同時表達CYP3A4*1B和CYP3A5*1基因型的孕婦研究中，硝苯地平濃度較CYP3A5*3、*6或*7/CYP3A4*1表達者低得多，并且硝苯地平的表觀清除率增加明顯，有統(tǒng)計學(xué)差異(P=0.000 5)。Lee等[13]發(fā)現(xiàn)與野生型CYP3A4*1相比，重組CYP3A4 *17(F189S)在硝苯地平體外代謝中缺陷顯著，表現(xiàn)出最大反應(yīng)速率(Vmax)和最大清除率(CLmax)降低99%左右。而攜帶CYP3A4*18 (L293P)、CYP3A4*3 (M445T)和CYP3A4*19 (P467S)的個體對硝苯地平的代謝較野生型相比無顯著差異。攜帶CYP3A4*17/CYP3A5*3(純合子或雜合子)的高加索人較單獨攜帶一種基因型的個體，對CYP3A底物的代謝能力更差。

在患有早期高血壓性腎病的非洲裔美國男性和女性中，給予氨氯地平，血壓變化與CYP3A4基因型相關(guān)。攜帶CYP3A4*1B(rs2740574，啟動子 -392A>G)基因型的女性患者中，具有AG/AA等位基因的女性更可能對氨氯地平較GG基因型平均動脈壓更高，這表明GG等位基因攜帶者是氨氯地平的更快速代謝者。攜帶CYP3A4 T16090C(rs2246709，外顯子7)的男性和女性患者中，CC/TC等位基因較TT等位基因?qū)Π甭鹊仄降拇x更慢。CYP3A5*3C(rs776746，內(nèi)含子3 A>G)基因型與血壓變化沒有相關(guān)性[14]。在韓國健康受試者中，攜帶(CYP3A5*1/*1或*1/*3)基因型和攜帶CYP3A5*3 / *3相比，血漿氨氯地平峰濃度值(Cmax，P=0.037)和AUC0～∞(P=0.029)都有一定程度的降低，清除率(Cl/F)無明顯統(tǒng)計學(xué)變化。CYP3A5基因多態(tài)性影響氨氯地平在體內(nèi)的代謝，而對其消除過程的影響甚微[15]。Xiang 等[16]發(fā)現(xiàn)攜帶CYP3A5*3/*3基因型的中國健康受試者的非洛地平暴露量(AUC0～72 h)平均值高于CYP3A5*1/*3 (36.7±21.5 vs 21.9±7.67，P=0.035)。CYP3A4*1/*18B基因攜帶者較CYP3A4*1/*1的AUC0～72 h有所增加，但是統(tǒng)計學(xué)上無意義(P=0.38)。

此外，Zhao等[17]的研究發(fā)現(xiàn)CYP3A5(A6986G)基因多態(tài)性對尼莫地平的藥動學(xué)產(chǎn)生了影響。突變純合子CYP3A5(*3 / *3)與尼莫地平暴露顯著增加有關(guān)。與CYP3A5 *1等位基因攜帶者相比，CYP3A5純合子變體的攜帶者顯示出更低的尼莫地平口服清除率。這一結(jié)論與先前論述的CYP3A5對硝苯地平和氨氯地平的暴露量的影響一致，即CYP3A5基因多態(tài)性可能導(dǎo)致地平類藥物血藥濃度的增加。

1.2 藥物轉(zhuǎn)運體基因多態(tài)性 藥物轉(zhuǎn)運蛋白存在于各種組織(肝、腸、腎等)的質(zhì)膜上，其功能是控制細胞內(nèi)外物質(zhì)的交流。由于這一特性，藥物轉(zhuǎn)運蛋白對藥物的吸收、消除、生物利用度、組織靶向等藥動學(xué)性質(zhì)起到了決定性影響。在這些轉(zhuǎn)運蛋白中，研究較多的是P-糖蛋白(P-gp)。環(huán)境和生理因素能影響P-gp的表達和功能，此外，編碼轉(zhuǎn)運蛋白P-gp的ATP結(jié)合盒B1(ABCB1)/多重耐藥1(MDR1)基因的遺傳多態(tài)性也造成了其表達或功能的改變。在已鑒定的多種MDR1的單核苷酸多態(tài)性(SNP)中，位置2677和3435處，即外顯子21(G2677T)和外顯子26(C3435T)的突變對MDR1表達和/或功能的差異的相關(guān)尤為顯著[18]。

據(jù)報道二氫吡啶類鈣拮抗劑為P-糖蛋白的底物和抑制劑[17]。有研究者對60例服用四周外消旋氨氯地平的中國原發(fā)性高血壓患者調(diào)查后發(fā)現(xiàn)，MDR1外顯子26(C3435T)的多態(tài)性與蛋白質(zhì)表達和功能下降有關(guān)，并影響MDR1底物的吸收和組織濃度。攜帶ABCB1 3435TT基因型的患者較CC或CT基因型攜帶者，其清除率(CL/F)更高。女性患者較男性患者，血壓下降趨勢更明顯，清除率更低但暴露量較高。性別和ABCB1基因多態(tài)性共同影響了氨氯地平降壓的療效[19]。MDR1(C3435T)基因多態(tài)性對中國健康受試者體內(nèi)硝苯地平的藥動學(xué)沒有影響。CC、CT、TT 3個基因型之間的半衰期(t1/2)、達峰時間(Tmax)、AUC0～48 h均無顯著性差異(P>0.05)[20]。

乳腺癌耐藥蛋白(BCRP)在胃腸道、乳腺組織、肝臟等都高度地表達，參與了多種藥物的吸收，處置和排泄過程。有學(xué)者對BCRP C421A多態(tài)性影響中國健康受試者體內(nèi)非洛地平的藥動學(xué)性質(zhì)進行了研究，發(fā)現(xiàn)攜帶BCRP 421AA基因型的受試者中，非洛地平的體內(nèi)暴露量AUC0～72 h顯著高于攜帶BCRP 421 CC或CA基因型的受試者(P=0.034)。BCRP C421A多態(tài)性對藥物的藥動學(xué)性質(zhì)產(chǎn)生顯著的影響[16]。這可能是由于BCRP C421A(rs2231142，外顯子5)的多態(tài)性，致其編碼的多肽141位谷氨酰胺(Gin)變?yōu)橘嚢彼?Lys)，導(dǎo)致BCRP蛋白活性減弱，轉(zhuǎn)運活性降低。

1.3 藥物受體基因多態(tài)性 L型電壓依賴性鈣通道(L-VDDC)受體是鈣通道阻滯劑的主要作用和結(jié)合位點，由5個亞單位組成，分別為α1、α2、β、γ和δ，其中α1亞單位是L-VDDC的主要功能單位。CACNA1C(α1c)位于12p13.3，由44個外顯子和6個可選擇性的外顯子組成，對血管功能有重要的調(diào)控作用[21]。CACNA1C多態(tài)性被廣泛認為是鈣通道阻滯劑響應(yīng)的最關(guān)鍵遺傳因子。

在一項103例原發(fā)性高血壓患者(EH)服用6周硝苯地平緩釋片的研究中，對CACNA1C的5種單核苷酸多態(tài)性(rs216008、rs1051375、rs2299661、rs10848683、rs215976)與降壓療效影響進行了評估。結(jié)果表明攜帶rs2299661 CC基因型的患者舒張壓的下降幅度顯著高于攜帶CG型和GG型的患者(P<0.05)，3個分型(CC/CG/GG)之間的舒張壓下降幅度相比有統(tǒng)計學(xué)差異(P<0.05)。rs216008的3個分型(CC/CT/TT)之間收縮壓下降幅度相比具有顯著差異(P<0.05)，攜帶CC基因型的EH患者收縮壓下降幅度顯著高于攜帶CT基因型的患者，但是攜帶CC基因型的患者收縮壓下降幅度與TT基因型沒有明顯統(tǒng)計學(xué)差異。rs1051375、rs2299661、rs10848683的各基因型之間收縮壓和舒張壓的下降幅度無顯著差異[22]。

景林德等[23]對CACNA1C基因多態(tài)性與氨氯地平降壓療效相關(guān)性研究發(fā)現(xiàn)，攜帶rs2238032GG基因型的EH患者較攜帶TT和GT基因型的患者，收縮壓(P=0.02)和舒張壓(P=0.01)的降幅有明顯統(tǒng)計學(xué)差異。rs1051375、rs7311382、rs2239050、rs2239127、rs2239128和 rs2239129的各基因型顯示出對氨氯地平降壓療效有影響，但差異沒有統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)。劉彤崴等[24]發(fā)現(xiàn)rs2238032位點和體質(zhì)量指數(shù)(BMI)影響了小劑量氨氯地平的降壓療效。rs2238032 GG基因型攜帶者較GT型和TT型患者，血壓下降幅度明顯且有統(tǒng)計學(xué)差異(P<0.05)。降壓效果差的組BMI顯著高于降壓效果中等和高效的組。多因素分析，rs2238032基因多態(tài)性和BMI協(xié)同作用對小劑量氨氯地平的降壓療效產(chǎn)生影響，這一結(jié)論與景林德等人的研究結(jié)果相一致。

Bremer等[25]對各鈣通道拮抗劑(硝苯地平、尼群地平、氨氯地平、非洛地平等)與CACNA1C基因多態(tài)性的關(guān)系進行了研究，試驗涉及120位高加索高血壓患者，其中每名患者僅服用一種拮抗劑。結(jié)果表明攜帶rs2239050 GG基因型的患者治療效果明顯高于CC和CG基因型的患者。且在氨氯地平和非洛地平治療組，攜帶GG基因型的患者的降壓效果優(yōu)于其他藥物治療組。攜帶rs2239128 CC基因型的較CT或TT基因型的高血壓患者服用氨氯地平或非洛地平后降壓效果更為明顯，CC、CT、TT 3組間降壓效果差異明顯(P<0.05)。rs2238032 TT基因型攜帶者的降壓效果最為顯著，而G等位基因攜帶者對鈣拮抗劑最為不敏感，無明顯降壓效應(yīng)。

Zhao等[17]對CACNA1C的3個SNPs(rs2239128、rs2239050、rs2238032)與中國健康受試者服用尼莫地平后的血壓變化進行了評估。結(jié)果表明這3個SNPs不同基因型對舒張壓并無影響。攜帶rs2239128 CC基因型的受試者較CT基因型收縮壓下降明顯(P=0.038)，攜帶rs2239050 CG基因型受試者較CC基因型收縮壓下降有統(tǒng)計學(xué)差異(P=0.049)。而rs2238032基因型(TT和TG)之間收縮壓變化不明顯，出現(xiàn)上述結(jié)果可能與納入的受試者過少有關(guān)。

二氫吡啶類鈣通道拮抗劑降壓除了與受體結(jié)合作用外，機制還包括通過促進一氧化氮(NO)的產(chǎn)生，上調(diào)大腦中內(nèi)皮型一氧化氮合酶(eNOS)的表達進一步降低血壓[26-27]。一些研究還提到，eNOS G894T的多態(tài)性與EH的復(fù)雜發(fā)病機制和NO生成缺乏有關(guān)，并且在抵抗常規(guī)降壓治療中也起著重要作用。在一項納入107名未經(jīng)治療的EH患者服用阿折地平或尼群地平作為單藥治療的研究中，發(fā)現(xiàn)eNOS G894T (rs1799983)多態(tài)性與阿折地平降壓效果存在相關(guān)性，與尼群地平降壓效果無關(guān)。攜帶eNOS 894GG基因型攜帶者的舒張壓和平均動脈壓的下降幅度明顯高于894GT/TT基因型攜帶者(P<0.05)。即eNOS 894GG基因型攜帶者對阿折地平的治療更為敏感[28]。

2 結(jié)語

CYP3A酶、MDR1以及 BCRP轉(zhuǎn)運體的基因多態(tài)性影響二氫吡啶類鈣拮抗劑體內(nèi)的藥動學(xué)過程，造成暴露量，清除率等的變化。而CACNA1C受體和eNOS的基因多態(tài)性則與DHP的療效有明顯相關(guān)性，且表現(xiàn)出個體差異性。根據(jù)不同的基因型適當(dāng)調(diào)整用藥劑量，從而達到最佳治療效果。目前，文獻集中研究單一位點對DHP的影響，對于基因或位點間的交互影響研究較少。同時，由于臨床研究開展的局限性，大都在健康受試者體內(nèi)對藥代參數(shù)影響因素進行考察，酶和轉(zhuǎn)運體基因多態(tài)性對高血壓患者藥動學(xué)研究較少。且樣本量少和種族分布單一化等都會影響研究結(jié)果的準(zhǔn)確性。未來需要擴大樣本量，納入更多種族，全面地考察酶、轉(zhuǎn)運體和受體基因多態(tài)性對二氫吡啶類鈣拮抗劑藥動學(xué)和藥效學(xué)的影響。將藥物基因組學(xué)運用到臨床研究中，實現(xiàn)個體化治療，推動精準(zhǔn)醫(yī)療的發(fā)展。