CYP2C9和VKORC1基因多态性与华人华法林用药量的关联*

彭齐，黄淑君，余亚军，周欣

(武汉亚洲心脏病医院心外科，武汉 430022)

·药学进展·

CYP2C9和VKORC1基因多态性与华人华法林用药量的关联*

彭齐，黄淑君，余亚军，周欣

(武汉亚洲心脏病医院心外科，武汉 430022)

华法林是一种临床上广泛使用的香豆素类抗凝药。其治疗窗窄，用药剂量个体差异大，且容易发生溶血或血栓塞。华人所需要的华法林剂量远低于高加索人，这其中的差异与CYP2C9和VKORC1两个基因的多态性相关。其中，VKORC1基因是影响华法林需求剂量种族差异和个体差异的主要因素。目前，国内外学者已构建了基于不同种族和人群的华法林剂量预测模型，这为华法林的临床个体化用药提供依据和保障。该文从CYP2C9和VKORC1基因多态性与华人华法林用药量关联，以及基于华裔人群构建的华法林剂量预测模型两方面综述最新研究进展，以期为华法林的个体化治疗提供参考和理论依据。

华法林；基因多态性；CYP2C9； VKORC1；剂量预测模型

华法林(warfarin)是目前临床上最常用的口服抗凝药物，但其剂量在不同种族间及个体间存在较大差异，甚至可相差10～20倍[1]。影响华法林剂量的因素主要有遗传因素以及身高、体质量、年龄、性别、种族、药物相互作用等[2]。华法林国际遗传药理学联盟(international warfarin pharmacogenetics consortium，IWPC)研究显示，加入药物基因组学的预测模型(包括基因型)比临床预测模型(不包括基因型)准确性提高80%[3]。所以个体的遗传特征对于华法林的剂量影响很大。目前研究发现与华法林药效学和药动学相关的基因达30多种[4]。两项大样本的全基因组关联研究(Genome-Wide Association Study，GWAS)[5- 6]以及大量候选基因临床研究表明，VKORC1和CYP2C9基因起主要作用。2010年，美国食品药品管理局(FDA)继2007年之后再次更新华法林用药说明书，介绍VKORC1和CYP2C9基因型对剂量的影响并建议在用药之前做基因检测。

1 华法林的作用机制及代谢途径

华法林是香豆素类抗凝药，因其具有抗凝和溶栓双重调节作用、疗效显著、作用持续时间长、服用方便、价格低廉而被广泛用于治疗心房颤动、深静脉血栓、肺栓塞、人工瓣膜移植等。华法林制剂是一种消旋混合物，由R-华法林和S-华法林等比例构成，其中S-华法林的抗凝活性是R-华法林的3～5倍，提供华法林制剂70%的抗凝活性，起主要的抗凝作用[7-8]。

华法林在体内主要由细胞色素氧化酶(Cytochrome P450，CYP)家族成员代谢，但具有构象选择性。研究表明，R-华法林主要由CYP1A2、CYP3A4和CYP2C19代谢，而抗凝作用更强的S-华法林85%以上经由CYP2C9代谢转化为无活性的6-和7-羟化产物[1]。含有谷氨酸残基的维生素K依赖性凝血因子Ⅱ，Ⅶ，Ⅸ和Ⅹ必须经过维生素K依赖性羧化酶(γ-谷氨酸基羧化酶)的羧化作用才能成为有活性的凝血因子。羧化过程需要还原型维生素K(氢醌型维生素K)的参与。华法林作为维生素K拮抗剂作用于维生素环氧化物还原酶复合体(VKORC)，阻断体内环氧型维生素K被还原为氢醌型维生素K，干扰维生素K依赖性凝血因子Ⅱ，Ⅶ，Ⅸ和Ⅹ的羧化，使这些凝血因子无法活化，仅停留在没有凝血生物活性的前体阶段，从而达到抗凝目的。VKORC是维生素K依赖性凝血因子生成的限速酶，是华法林的作用底物[1，9]。

2 CYP2C9基因多态性与华人华法林用量的关联

细胞色素氧化酶P450是人类肝脏中一种重要的由CYP超基因家族编码的药物代谢酶系统。CYP2C9是CYP2C亚家族中的一种同功酶，约占肝微粒体中CYP总量20%，并代谢S-华法林。CYP2C9基因位于染色体10q24.2，全长55 kp，含有9个外显子和8个内含子。CYP2C9基因变异会导致该酶活性下降，从而影响个体华法林用药剂量[10]。

CYP2C9基因存在很多多态位点，其中野生型CYP2C9*1广泛存在于各个种族人群中，约80%高加索人和95%华人携带此基因型[11-12]。而研究较多的也最常见的突变位点是CYP2C9*2和CYP2C9*3。CYP2C9*2突变主要发生在第430位核苷酸上，由C突变为T，导致相应精氨酸置换为半胱氨酸，该突变破坏CYP2C9 蛋白的一个α螺旋，引起酶活性下降30%[1，13]。CYP2C9*3主要是第359位的氨基酸由异亮氨酸变成亮氨酸，导致底物识别位点的一个β折叠破坏，改变酶的结构，使酶的催化能力降低80%[1，13]。因此，CYP2C9*2和CYP2C9*3突变携带者华法林剂量需求较野生型患者低(与野生型纯合子*1/*1相比，突变型*1/*2个体的华法林所需剂量降低19.6%；突变型*1/*3个体华法林所需剂量降低33.7%；突变型*2/*2个体华法林所需剂量降低36.0%；突变型*2/*3个体华法林所需剂量降低56.7%；突变型*3/*3个体华法林所需剂量降低78.1%)[14]。CYP2C9*2和CYP2C9*3在不同种族中呈异质分布见表1。CYP2C9*2存在于约13%高加索人中，但在华裔人群中的分布频率几乎为0。在华裔人群中CYP2C9*3相对更多，分布频率为0%～4%[11，15]。

不同种族间华法林剂量存在明显差异，黑种人平均稳定剂量为5.7 mg·d-1，白种人为4.5 mg·d-1，黄种人为3.0 mg·d-1[16]。华裔人群华法林所需剂量远低于白种人，但国人CYP2C9*2和CYP2C9*3突变频率较低[17]。YE等[18]对华裔汉族人华法林用药量研究发现，CYP2C9*3的突变频率在华人中为2.5%。YOU等[19]对80例香港人华法林代谢研究发现CYP2C9*3的突变频率约为2.3%，明显低于高加索人的频率。这说明CYP2C9基因变异并不能解释种族之间华法林维持剂量的差异。

3 VKORC1基因多态性与华人华法林用药量的关联

VKORC1基因位于16号染色体(16pl1.2)，cDNA全长约11 kb，含3个外显子，编码含163个氨基酸的18kDa内质网跨膜蛋白[20]。VKORC1基因编码的蛋白质为组成维生素K环氧化物还原酶复合体(VKORC)亚单位之一，主导维生素K依赖性凝血因子的生成，是华法林的作用靶点。近年来，不同学者先后发现VKORCl基因上的核苷酸多态性位点(single nucleotide polymorphism，SNPs)是影响华法林需求剂量种族差异和个体差异的主要因素[10，12，21-23]。

YUAN等[10]报道位于VKORCl基因启动子区域的一个多态性位点(-1639G>A)影响个体对华法林的敏感性。在所有对华法林敏感(≤1.5 mg·d-1)的受试者中发现-1639AA纯合子的基因型，在对华法林抵抗的受试者中发现-1639GG和GA的基因型。这是因为VKORC1-1639位G/A多态性导致其启动子活性不同，G等位基因比A等位基因可使启动子增加44%活性，引起VKORCl mRNA表达量增加，VKORCl蛋白量增加，从而导致VKORC活性增高，凝血因子生成较多，引发对华法林的抵抗性。因此，在104例随机选择的接受华法林治疗的华裔患者中，携带-1639AA基因型患者需要华法林治疗剂量远低于携带-1639GG或者GA患者。此外，AA、AG、GG 3种基因型在不同人群中的分布频率不同，华裔患者分别是79.7%，17.6%和2.7%；健康对照者分别为82%，18%和0%；白种人群分别为14%，47%和39%。

LIMDI等[16]对亚洲黄种人(n=1 103，含有华裔人群)、黑种人(n=670)和白种人(n=3 113)VKORC1基因上的6个SNPs分析发现，VKORC1-1639G>A和-1173C>T均为影响华法林剂量种族差异最主要的VKORC1单核苷酸突变，且这两个SNP在白种人、黄种人和黑种人都高度连锁。对华法林敏感的-1639AA基因型同时也是-1173TT纯合子的基因型，对华法林抵抗的-1639AG同时也是-1173TC基因型，-1639GG也与-1173CC连锁。因此，VKORC1-1639GG基因型或-1173CC基因型患者所需要的华法林剂量明显高于VKORC1-1639AA基因型或-1173TT基因型患者。该研究以亚洲黄种人、黑种人和白种人三大人种为研究对象，虽然未专门针对中国人群进行研究，但是具有一定的参考价值。

YANG等[24]对包括亚洲人、高加索人和黑种人在内的19个研究进行荟萃分析发现，与突变的纯合子型患者比较，-1639G、-1173C等位基因日平均华法林剂量分别增加61%和63%。且VKORC1-1639 A的突变频率在亚洲人、高加索人和黑种人分别为：91.17%，38.79%和10.81%。这是首篇针对VKORC1基因多态性与不同人种华法林用药剂量相关性的Meta分析，对研究华裔人群华法林用药剂量与VKORC1多态性的相关性具有重要指导意义。

LIANG等[25]研究VKORC1-1639遗传多态性对华裔汉族人华法林维持剂量的影响发现，VKORC1-1639 AG基因型患者所需维持剂量(4.06±0.21)mg·d-1高于AA基因型患者维持剂量(2.95±0.11)mg·d-1。YE等[18]研究VKORC1-1639G>A多态性与华人华法林用药剂量关系时发现，AA基因型患者的华法林用药剂量(2.40±0.70) mg·d-1显著低于AG型患者所需用药剂量(4.83±0.70) mg·d-1。

研究表明，华人CYP2C9基因变异频率比高加索人低(表1)，但华法林维持剂量却比高加索人低，说明CYP2C9基因变异并不能解释种族之间华法林维持剂量的差异。而VKORCl-1639 A等位基因频率在华裔人群中高达83.70%，这是导致华裔人群华法林平均稳定剂量低于白种人的主要原因[10，18]。

4 华法林用药剂量预测模型

目前临床上华法林的给药方案通常是首先给予一定标准剂量，然后临床医生根据每例患者国际标准化比率值(international normalized ratio，INR)的情况，调整剂量直至INR达到靶标。但是调整剂量的周期较长，且患者发生血栓或出血的可能性较高。因此，国内外越来越多学者开始建立华法林用药剂量预测模型。这些模型并不能取代INR的监控作用，但是能够极大提高华法林用药剂量的准确性。

IWPC联合9个国家的21个研究小组，提供用华法林治疗超过4 000例患者(亚洲人种1 200余例)的临床和遗传学数据，并据此建立华法林剂量预测模型，该模型中纳入遗传因素以及临床因素[3]。结果表明：对于需要低剂量(每周≤21 mg)或高剂量(每周≥49 mg)治疗的患者，纳入遗传因素的华法林剂量模型预测结果显著优于临床模型预测。GAGE等[26]基于1 015例样本(混合种族)也建立剂量预测模型，其中纳入最全面的非遗传因素。这两个模型是目前最权威的两个华法林剂量预测模型。

但IWPC的研究表明，亚洲人IWPC预测模型效果没有白种人好，虽然仍比临床预测模型优越。在这些模型中，目标INR值设定为2.0～3.0，而实际上华人目标INR有所不同，且华人与华法林剂量相关的基因突变频率与高加索人差异较大。因此，很多学者开始建立针对中国人的华法林剂量预测模型(表2)。从表2中可以看出，遗传因素的纳入使模型对华法林剂量个体差异的解释达到74.3%。值得一提的是，与针对高加索人的华法林剂量预测模型不同的是，华人剂量预测模型纳入的多数是CYP2C9*3，而不是CYP2C9*2，这是因为CYP2C9*2在华裔人群中的分布频率极低(表1)。

谭胜蓝等[27]将国内外总共12个模型(包括IWPC[3]、GAGE等[26]和ANDERSON等[28]基于混合种族建立的2个模型，WEN等[29]、MIAO等[11]、HUANG等[30]基于华人建立的4个模型，OHNO等[31]基于日本人建立的1个模型，CHO等[32]基于韩国人建立的1个模型，以及ZHU等[33]、SCONCE等[34]和WADELIUS等[35]基于白人建立的3个模型)在804例华裔患者中进行外部验证，采用绝对误差均值(mean absolute error，MAE)和预测百分比两个指标评价并比较各模型预测准确性。其中MAE最低的3个模型分别为GAGE、WEN、OHNO；理想预测百分比最高的3个模型分别为WEN、HUANG、GAGE。

R2：表示模型可解释华法林剂量个体差异百分比；BSA：表示体表面积(body surface area)

5 结束语

综上所述，导致华法林用药剂量个体差异分遗传因素和非遗传因素，其中遗传因素占主要地位。近年来，随着研究的深入，针对华人华法林剂量构建的预测模型已越来越多，且纳入遗传因素，可解释40%～74%的个体剂量差异。但是，目前基于华裔人群构建的剂量预测模型，存在样本量较小、纳入的影响因素少以及缺少外部验证这些弊端。因此，需要更大样本量的研究，对已构建的模型进行验证或者构建新模型。也需要纳入更多的遗传和非遗传因素，以期提高对华法林个体差异的解释百分比。此外，目前构建的模型多为稳定剂量预测模型，而对起始剂量预测模型和稳定剂量的精确模型研究较少[42]。因此，在以稳定剂量预测模型为基础的前提下，进一步丰富起始剂量模型和稳定剂量的精确模型的构建，以期真正的、更好地应用于临床[43-44]。

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DOI 10.3870/yydb.2015.06.021

2014-06-20

2014-08-15

*武汉市卫生局科研项目(WX13B28)

彭齐(1972-)，男，湖北武汉人，主治医师，学士，研究方向：基因多态性与华法林剂量相关性研究。电话：(0)18963980962，E-mail：pq_0511@163.com。

R973.2

A

1004-0781(2015)06-0775-05