华法林药物基因组学和个体化用药

彭 娟，谭胜蓝，周宏灏，李 智

(中南大学临床药理研究所，湖南长沙 410078)

华法林是香豆素类口服抗凝药，其治疗窗窄，剂量个体差异大，容易发生出血或栓塞等不良反应。华法林代谢、转运、维生素K作用靶点与循环再利用通路等相关基因多态性与华法林个体差异具有重要关系。体内未活化的凝血因子Ⅱ、Ⅶ、Ⅸ、Ⅹ和蛋白 C 、S、Z必须经 γ -谷氨酰基羧化酶(GGCX)进行γ-羧化后才具有活性，进而发生级联反应引起血液凝固。还原型维生素K是GGCX必需的辅助因子，因此体内还原型维生素K含量直接影响GGCX作用。维生素K环氧化物还原酶亚基1(VKORC1)将氧化型维生素K还原为还原型维生素K，华法林通过抑制VKORC1，抑制还原型维生素K生成，从而发挥抗凝作用。目前临床使用的华法林均为S-华法林和R-华法林的消旋体混合物，其中S-华法林是R-华法林抗凝强度的3至5倍，主要经CYP2C9代谢。本文结合国内外各种华法林稳定剂量预测模型研究，阐述参与华法林代谢、转运、维生素K循环再利用通路等基因多态性对华法林影响的最新研究进展，并对基于遗传药理学的华法林个体化用药进行综述。

1 影响华法林剂量差异的主要基因

以下3个基因的遗传多态性在两个大样本的全基因组关联研究(GWAS)［1－2］和大量临床研究中均表明可影响华法林的稳定剂量。

1.1 CYP2C9 华法林在肝脏经细胞色素P450(CYP450)代谢，其中S－华法林主要由CYP2C9代谢，CYP2C9基因变异导致该酶的活性下降，因此CYP2C9基因多态性可影响华法林稳定剂量。CYP2C9最常见的SNP(单核苷酸多态性)为CYP2C9*2和CYP2C9*3，突变后该酶活性分别比野生型下降20%和80%。因此携带CYP2C9突变基因的患者所需华法林剂量比野生型个体明显减少［3］。CYP2C9*2和CYP2C9*3等位基因频率在不同种族间不同。在高加索人中，CYP2C9*2和CYP2C9*3等位基因频率分别为8% ～20%和 6% ～10%［4，5］。亚洲人群最主要的 SNP为*3，中国人群中*3 分布频率约为 4%［6－7］，但*2 频率极低。Xiong等［8］对400例中国大陆健康汉族人基因扫描发现中国人群CYP2C9*2分布频率为0.6%。不同种族间华法林剂量差异明显，黄种人平均稳定剂量约3.0 mg/d，白人约为4.5 mg/d，黑人约为5.7 mg/d［9］。亚洲人群华法林稳定剂量低于高加索人群，而亚洲人群CYP2C9*2和*3的总突变频率低于高加索人群，因此CYP2C9基因多态性并不能解释不同种族间华法林剂量个体差异性。

CYP2C9对华法林剂量的影响在不同的研究中比重有差异。总体而言，CYP2C9基因多态性可解释约12%(范围4% ～20%)华法林剂量差异［4］。在中国人中，Cen等研究显示CYP2C9*3可解释约20%的华法林剂量差异［7］，而Lee等研究表明CYP2C9*3只解释3.07%剂量个体差异［10］。CYP2C酶家族其他基因，如CYP2C18、CYP2C19也会影响华法林剂量，其中 CYP2C18可解释0.4%剂量个体差异［10－11］。

1.2 VKORC1 VKORC1是华法林的作用靶点，遗传变异(主要为单核苷酸多态性)可影响 VKORC1的转录水平［12－13］，进而影响华法林药效动力学过程，是导致华法林剂量差异最主要的原因。VKORC1基因多态性与华法林稳定剂量个体差异具有统计学相关性［12，14］。总体而言，VKORC1基因多态性可解释约27%(范围15% ～40%)华法林剂量差异［4，15］。Limdi等通过对4886名患者7个 VKORC1的 SNP分析，发现VKORC1-1639G＞A和1173C＞T两个SNP均为影响华法林剂量差异最主要的VKORC1单核苷酸突变，并且这两个SNP在白种人、黄种人和黑种人都高度连锁。携带VKORC1-1639GG或1173CC患者需要的华法林剂量明显高于 VKORC1-1639AA 或 1173TT 型患者［9］。Yang 等［16］进行的荟萃分析显示VKORC1基因多态性与华法林剂量有关，与突变纯合子型患者相比，－1639G、1173C等位基因患者日平均华法林剂量分别增加61%和63%。VKORC1-1639G＞A突变基因分布频率存在明显的种族差异，在亚洲人、高加索人和黑种人群中VKORC1-1639 A突变频率分别为91.17%、38.79%和10.81%［9］。由此可见，不同种族间VKORC1-1639G＞A突变基因分布频率与不同种族间华法林剂量差异性具有很好的相关性。VKORC1-1639 A或1173T等位基因频率在中国人群中都高达90%［6－7］，这是导致中国人群华法林平均稳定剂量低于白种人的主要原因。

1.3 CYP4F2 McDonald 等［17］研究表明 CYP4F2 是维生素K氧化酶，通过羟基化维生素K苯基侧链导致体内还原型维生素K浓度下降。CYP4F2 rs2108622 C＞T突变后导致该酶活性下降，氧化还原型维生素K能力降低，使体内还原型维生素K浓度升高，因此CYP4F2突变型患者所需华法林剂量高于野生型。Singh等［18］研究发现在亚洲人、非裔美国人和高加索人群中，CYP4F2 rs2108622分布频率有明显的种族差异，CYP4F2 rs2108622三种基因型(CC、CT、TT)在这3个种族中的分布频率分别为66.9%、31.5%、1.6%;84%、16%、0%;46%、42%、12%。中国人群中CYP4F2 rs2108622突变频率约 32.9 ～48%［6，7，19］。

Borgiani等［20］在意大利人群中研究发现CYP4F2突变可解释7%的华法林剂量差异。Wei等［6］对中国非瓣膜心衰患者的研究表明CYP4F2基因多态性可解释4.8%个体差异。Cen在中国心脏瓣膜病人中研究也发现CYP4F2基因多态性可解释4%华法林剂量个体差异［7］。

2 影响华法林剂量差异的次要基因

以下基因的遗传多态性对华法林剂量影响较小，在部分研究中显示与华法林剂量呈统计学相关性，但在部分研究中表明无关，需要进一步探讨研究。

2.1 华法林代谢相关基因-POR 细胞色素P450氧化还原酶(POR)是CYP450酶的专电子供体，POR表达或活性差异会影响CYP450酶的活性，从而影响CYP450介导的药物代谢［21］。Zhang 等［22］研究表明 POR rs2868177、rs72553971 和rs12537282 3个SNP与华法林剂量明显相关，这3个SNPs和CYP4F2 rs2108622一起可解释6.2%华法林剂量差异，其中POR rs2868177与华法林剂量呈负相关，POR rs72553971和rs12537282与华法林剂量呈正相关。

2.2 维生素K循环利用通路基因-APOE、GGCX、EPHX1

Kohnke等在高加索人群研究表明APOE(载脂蛋白E)发生ε4突变后华法林稳定剂量明显增加，可解释约6%剂量个体差异［23］。Kimura等［24］在日本人群研究发现 GGCX 突变后(8016G＞A)，患者稳定剂量明显降低，该SNP可解释4.6%的剂量差异。Huang等［25］在中国人群研究发现GGCX突变(3261G＞A)后，患者剂量明显降低，该 SNP可解释1.5%剂量差异。Gu等［26］研究显示EPHX1(微粒体环氧化物水解酶)发生691A＞G(rs4653436)突变后，患者剂量明显降低，该SNP可解释3.7%剂量差异。

2.3 华法林结合、转运基因-ORM1/ORM2、ABCB1 华法林吸收入血后与白蛋白和 α1-酸性糖蛋白高度结合(约98%)。α1-酸 性糖 蛋 白 由 ORM1/ORM2 基因 编码［27］。Wadelius等［11］在高加索人群中的研究发现 ORM1-2 rs1687390与华法林剂量相关，ORM1/ORM2可解释2.6%个体差异。华法林在肝脏中主要经 P-糖蛋白(编码基因ABCB1)排泄至胆汁［27］。ABCB1基因突变后患者需要的华法林剂量降低24%［28］。

2.4 microRNA microRNA(miRNA)是由22～28个核苷酸组成的非编码RNA，可以调节基因转录后表达。miRNA与靶mRNA的3’非编码区结合，导致翻译抑制和mRNA降解，从而调控基因表达。Rajewsky等采用生物信息学工具模拟分析推测VKORC1基因可能受miRNA调控［29］，从而可能影响华法林的剂量。

3 华法林剂量预测模型

目前已发表的华法林剂量预测模型多为基于遗传因素(主要为 VKORC1-1639G ＞A、CYP2C9*2/*3、CYP4F2)和非遗传因素(包括身高、体重、年龄、吸烟、喝酒、合并用药、合并疾病等)构建的多元线性回归方程。高加索人群的目标INR多为2.0～3.0;中国和其他亚洲人群多采用低抗凝标准，目标INR约为1.5～3.0。

国际华法林组织(International Warfarin Pharmacogenetics Consortium，IWPC))根据4043名来自不同种族和国家患者资料构建的模型为迄今构建样本量最大的模型，该组织将所有数据都上传于www.pharmgkb.org网站。Gage等人构建的剂量预测模型也来源于大样本多种族人群(n=1015)，纳入的非遗传因素是所有模型中最全面的，并且成立了一个免费预测剂量的网站www.WarfarinDosing.org。这两个华法林剂量预测模型是目前所有模型中最权威的。

Tab 1 Warfarin dosing algorithms derived from chinese patients

3.1 中国人群华法林剂量模型 基于中国人群构建的华法林剂量预测模型见Tab 1。

3.2 其他人群华法林剂量模型 基于高加索人群、混合民族人群和其他亚洲人群构建的华法林剂量预测模型见Tab 2。

Tab 2 Warfarin dosing algorithms derived from other population

3.3 华法林个体化治疗 华法林稳定剂量受多种因素影响，其中基因多态性是导致个体差异最主要的原因。目前国内外已经发表了30多个华法林剂量预测模型，可解释约50%的个体剂量差异。少数前瞻性研究发现基因导向的华法林给药方式与传统固定剂量的方案相比，可有效缩短达到稳定剂量的时间［31］，减少门诊患者因服用华法林导致出血或栓塞而需住院的风险［37］。华法林药物基因组学研究为临床更安全有效用药提供了依据。目前针对中国人群构建的预测模型，样本量较小、纳入的影响因素少，具有一定局限性。为了建立更适合中国人群的华法林剂量预测模型，及为华法林个体化治疗提供更高保障，我们需针对中国人群进行大样本、多基因、多因素的联合研究。

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