糖皮質激素治療支氣管哮喘的藥物基因組學研究進展▲

洪菲萍 楊一民

(1 福建中醫藥大學第二臨床醫學院，福州市 350122，電子郵箱：136897915@qq.com；2 北京中醫藥大學廈門醫院，福建省廈門市 361009)

【提要】 糖皮質激素是治療和控制支氣管哮喘(哮喘)的首選藥物，但其療效欠佳。為了提高糖皮質激素治療哮喘的有效率，學者們開展了關于糖皮質激素治療哮喘的藥物基因組學研究。隨著研究的深入，學者們發現一些影響糖皮質激素治療哮喘效果的基因位點，這為哮喘患者個體化治療提供了依據。本文就近年來關于糖皮質激素治療哮喘的藥物基因組學相關研究進行綜述，以期為糖皮質激素個體化治療哮喘患者提供證據支持。

支氣管哮喘(以下簡稱“哮喘”)是最常見的慢性呼吸道疾病之一，在2015年傷殘調整期望壽命年評估中，哮喘在疾病負擔中居第23位[1]。而吸入性糖皮質激素(inhaled corticosteroids，ICS)作為治療和控制哮喘的首選藥物，仍存在一定不足。研究表明，在接受ICS治療8～12周后，35%～40%的患者肺功能未顯著改善，10%的患者仍存在哮喘發作的高風險[2-3]，而導致療效較差的原因除了患者對藥物的依從性差、環境污染加重、誤診為其他疾病外，遺傳因素也是主要原因[4]。

為提高ICS治療哮喘的效果，實現個體化治療，減少治療費用，很多學者對糖皮質激素治療哮喘的藥物基因組學進行大量研究：(1)通過無假設的全基因組關聯研究(genome-wide association studies，GWAS)對數百萬個單核苷酸多態性(single-nucleotide polymorphism，SNP)進行基因分型或推算研究，以確定其與疾病的關系；(2)通過候選基因研究法，對已知與目標基因內的遺傳變異與疾病基因型之間的關系進行探討；(3)結合大規模分子譜分析特征與遺傳變異的多組學[5]，重復驗證基因位點對藥物療效的影響。到目前為止，已經有一些基因的SNP被證實與ICS治療哮喘的效果有關，可能在哮喘炎癥進程及皮質類固醇抗炎作用中起了直接或間接的作用[6]。本文對近年來關于糖皮質激素治療哮喘的相關基因組學研究進展做一綜述，以期為糖皮質激素治療哮喘的臨床研究提供依據。

1 影響糖皮質激素合成的基因

1.1 糖皮質激素誘導轉錄因子1基因的基因多態性 糖皮質激素誘導轉錄因子1基因(glucocorticoid-induced transcript 1 gene，GLCCI1)位于染色體7q21.3上，是一種蛋白質編碼基因，在哮喘患兒使用ICS治療后，該基因表達增加[7]。研究表明，哮喘易感性及糖皮質激素療效均與該基因有關，同時該基因可能是糖皮質激素誘導的細胞凋亡過程中的早期標志物[8]。而糖皮質激素可以促進機體免疫細胞如嗜酸性粒細胞和淋巴細胞的凋亡，從而發揮治療作用，GLCCI1表達的降低可能使這些細胞的凋亡減少，從而導致ICS的療效下降[4]。

研究表明，GLCCI1基因的rs37972、rs37973位點可影響ICS治療后哮喘患者肺功能的改善效果，其作用機制可能與rs37972、rs37973位點可以降低GLCCI1的表達有關，其中rs37872位點可以引起次要變異等位基因轉染的細胞中基因轉錄減少[5]。Hu等[9]發現，與健康兒童相比，哮喘兒童GLCCI1 mRNA表達減少，而在使用ICS治療12周后GLCCI1 mRNA表達增加；在rs37973位點上，與野生純合子(AA)相比，攜帶變異純合子(GG)的哮喘患兒對糖皮質激素應答較弱，攜帶GA基因型哮喘患兒對糖皮質激素應答居中。Xu等[10]也得出了類似結論。Tantisira等[7]研究發現，攜帶GLCCI1基因rs37973位點AA基因型的哮喘患者在使用ICS治療后1 s用力呼氣容積(forced expiratory volume in one second,FEV1)的改善率只有攜帶GG基因型患者的1/3。然而,Hosking等[11]在非西班牙裔白種成年人和兒童中的追蹤調查中卻發現，該基因rs37973位點的變異與ICS治療后的FEV1、病情惡化等無相關性。

還有學者發現，使用ICS(布地奈德/丙酸氟替卡松)治療4～8周后，在GLCCI1基因rs37972位點存在C>T變異的哮喘患者中，CC基因型攜帶者FEV1占預計值百分比提高約12%，而TT基因型攜帶者只提高4%[7]。而與GLCCI1基因rs1876828位點CT基因型攜帶者相比，攜帶TT基因型哮喘患兒在接受布地奈德或丙酸氟替卡松治療后，出現延遲皮質醇應激反應[12]；而相比于該位點的C等位基因，攜帶有T等位基因的哮喘患者對ICS的反應更好[13]。

1.2 T基因的基因多態性 T基因位于6q27上，是編碼T基因座的蛋白質基序之一，而T基因所編碼的DNA結合活性產物在所有脊椎動物的發育中起重要作用[14]。T基因可影響中胚層發育，參與皮質類固醇的調節，并影響哮喘患者的易感性和治療反應[15]，其相關機制尚未明確，但有學者發現，T基因與糖皮質激素受體基因NR3C1的表達有關[16]。

Tantisira等[16]通過對444 088個SNP位點進行初始GASW分析后，將T基因定為哮喘ICS反應的藥物遺傳基因座之一。在T基因的rs1134481、rs2305089、rs3099266位點上，基因型表現為變異純合型的患者在接受ICS(氟替卡松)治療6～8周后，FEV1占預計值百分比改變是野生純合型患者的2～3倍，其中rs1134481位點對療效影響最大。

2 影響糖皮質激素結合的基因

2.1 NR3C1的基因多態性 NR3C1是目前已知的唯一參與編碼糖皮質激素受體(glucocorticoid receptor,GR)的基因，位于細胞誘導帶5q31.3，可影響ICS治療后哮喘患者肺功能的改善，但相關機制尚未明確[5]。有研究顯示糖皮質激素抵抗可能與NR3C1突變或多態性有關[17]，其突變可導致基因轉錄活性以及蛋白表達產物活性的降低或喪失，從而導致GR數量的降低，或影響GR對ICS的敏感性，最終引起激素抵抗[18]。有研究表明，中重度哮喘患兒在接受高劑量的丙酸氟替卡松治療后4 h后，攜帶NR3C1基因rs41423247位點野生純合子GG型的患兒FEV1、氧飽和度改善較攜帶CC型、CG型的患兒更明顯，哮喘人群中G等位基因的分布頻率高于正常人群[19]。此外NR3C1基因上的其他4個SNP位點，Tth111I、BclI、 ER22/23EK和N363S也影響GR的敏感性[20]，但相關研究較少。

2.2 促腎上腺皮質激素釋放激素受體基因1的多態性 促腎上腺皮質激素釋放激素受體基因1(corticotropin releasing hormone receptor 1，CRHR1)基因位于染色體7p21.3上，是介導促腎上腺皮質激素釋放激素(corticotropin releasing hormone，CRH)刺激促腎上腺皮質激素(adreno-cortico-tropichormone，ATCH)分泌的主要受體。當機體受到炎癥刺激時，CRH通過CRHR1刺激ATCH的分泌，從而增加皮質醇分泌水平，上調機體內源性抗炎潛能。CRHR1基因變異可導致該基因功能降低，并通過減少ACTH分泌以抑制機體受炎癥刺激而增加皮質醇分泌的潛能，使內源性皮質醇水平降低[21]。CRHR1基因變異型rs1876828能夠增強ICS治療哮喘患者的效果，而變異型rs242941、rs242939則減弱ICS的療效[22]。攜帶CRHR1基因rs242941位點GT和TT基因型哮喘患兒氣道高反應性高于攜帶GG基因型者，基因型為變異純合子TT的哮喘患者對ICS的治療反應弱于基因型為雜合子GT和野生純合子GG者[5]，這可能是因為CRHR1基因變異導致其功能下降，從而使ACTH分泌減少，皮質醇分泌被抑制，導致哮喘患者氣道炎癥增加。

2.3 IgE-Fc片段受體2的基因的多態性 IgE-Fc片段受體2(Fc-fragment of IgE receptor Ⅱ，FCER2)基因負責編碼低親和力IgE受體(CD23)，在哮喘的IgE調節中起重要作用[23],而ICS會影響FCER2的表達和CD23的受體功能[24]。Koster等[25]研究發現，FCER2基因的rs28364072位點(T>C)與哮喘患兒使用ICS治療后的肺功能改變、癥狀、惡化率及每日ICS的使用量有關，攜帶CC基因型患兒的疾病惡化風險是攜帶TT/TC型患兒的2倍，且發生喘息、瞌睡、睡眠障礙的風險增加。此外，一項關于越南哮喘兒童的研究同樣證實了，該基因rs28364072位點變異與每日ICS劑量增加有關，且還發現純合變異體(CC)的哮喘患者呼出氣一氧化氮水平高于野生純合型(TT)和雜合子(TC)變異體患者[26]。

2.4 應激誘導磷酸化蛋白1基因的多態性 應激誘導磷酸化蛋白1(stress-induced phosphoprotein 1，STIP1)是一種協調GR受體伴侶蛋白。研究發現，STIP1基因變異可能參與了伴有肺功能障礙的嚴重哮喘患者的皮質醇調節，STIP1基因的rs4980524、rs2236647位點可能是調節STIP1表達的關鍵因素，兩個位點都影響哮喘患者的基礎肺功能和ICS治療后對FEV1占預計值百分比的改善作用，其中變異純合子的基礎肺功能最差，FEV1占預計值百分比的改善最明顯[27]。

2.5 T框蛋白21基因的多態性 T框蛋白21(T box protein 21，TBX21)基因位于17q21.32，是T-box轉錄因子中的一員，其作用是調節原始T細胞分化，以及Th1相關的細胞因子(主要是干擾素-γ)分泌[28]，導致Th1和Th2失衡，從而抑制Th2相關細胞因子白細胞介素(interleukin，IL)-4、IL-5和IL-13釋放[29]。研究表明，剔除TBX21后，小鼠同時表現出哮喘的氣道炎癥和高反應性，而4.5%的哮喘兒童攜帶TBX21變異體的雜合子[30]。TBX21基因的rs16947078(A>G) 位點與哮喘的易感性相關，攜帶該位點變異型等位基因的人群患哮喘的風險顯著增加[31]。攜帶TBX21基因rs9910408位點(A>G)AA基因型哮喘患者接受ICS治療后FEV1占預計值百分比和氣道高反應性明顯改善[29]，但彭真等[28]研究發現該位點對ICS治療哮喘的療效無明顯影響。

3 其 他

ORMDL3是位于內質網膜的跨膜蛋白質。近年來，有研究證實ORMDL3是哮喘的易感基因之一[32]。Berce等[33]研究發現，ORMDL3基因的rs2872507位點與ICS治療哮喘的效果有關，其中攜帶AA、AG、GG基因型患者的FEV1占預計值百分比改善效果依次降低；且使用ICS治療后，各表型哮喘患者的ORMDL3表達均有增加，而其中又以攜帶變異純合子AA基因型的哮喘患者最為顯著。鄒麗萍等[34]研究發現，應用過敏原和細胞因子刺激上皮細胞后ORMDL3 mRNA表達增加，哮喘組的小鼠ORMDL3 mRNA水平高于對照組，接受布地奈德霧化液治療后哮喘小鼠ORMDL3 mRNA水平降低，提示布地奈德可能通過下調ORMDL3的表達起到改善哮喘癥狀的作用。

4 小 結

近年來，學者們對哮喘的藥物基因學進行了大量的研究，但只有GLCCI1(rs37973)、CRHR1(rs242941、rs1876828)、FCER2(rs28364072)基因相關的實驗研究結果得到重復驗證[4]。目前關于哮喘藥物基因組學的研究主要存在以下4個問題：(1)療效評價指標不一致。目前，各種藥物基因組學研究中主要采用肺功能、哮喘癥狀、哮喘急性發作、支氣管高反應性等作為療效的參考指標，但以上指標不能客觀反映哮喘的控制效果，這使哮喘的藥物基因組學評估難度進一步增加；(2)成年和兒童哮喘患者遺傳表型不同，成年患者的研究結果不能直接用于兒童哮喘人群[35]；(3)目前的GWAS研究多以白種人為參考樣本，針對黃種人和黑種人的臨床研究樣本數量較少，因此需要在哮喘藥物基因組領域展開國際合作，根據群體分層研究，以評估哮喘管理遺傳標記的臨床價值；(4)既往研究多以小樣本為主，忽略了基因-基因之間的相互作用。探討特定基因型在每個劑量或不同等級的劑量下如何影響藥物作用，通過建立藥效學模型將藥物反應的生化過程與GWAS研究整合在一起是今后研究的方向[36]。

隨著哮喘藥物基因組學研究的日益完善，基因檢測將逐漸在哮喘的個體化治療及早期防控中發揮作用，從而提高患者用藥的有效性和安全性，減少不必要的副作用及醫療費用。但哮喘藥物基因組學的進一步發展仍需要各個領域專家的共同努力，運用更先進、更全面的實驗方法，尋求哮喘患者更完善的個體化治療方案。