二氢吡啶类钙拮抗剂药物基因组学的研究进展

魏加莉，周静，李宁，赵娣，陈西敬

(中国药科大学基础医学与临床药学学院临床药代动力学研究室，江苏 南京 211198)

二氢吡啶钙拮抗剂(dihydropyridine calcium antagonist,DHP)临床上主要用来治疗高血压和心绞痛。其作用机制为特异性地阻断平滑肌中的L型钙通道，抑制钙离子内流，从而诱导血管舒张和降低血压[1]。20世纪中期，Bossert合成第一代二氢吡啶类钙拮抗剂-硝苯地平，因其作用快疗效可靠被广泛使用，已被开发为多种剂型。第二代DHP在硝苯地平结构基础上进行改造，具有更好的血管选择性，心肌细胞保护作用，以及更宽的临床功效和作用。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功效更强，持续作用时间长，涉及氨氯地平、乐卡地平、拉西地平等[3-4]。

在药物治疗过程中，大部分患者在药物反应和药物毒性方面会产生较大的个体差异。一般而言，遗传因素占药物代谢和反应个体间差异的15%～30%。1956年，Vogel提出了药物遗传学这一术语来描述药物反应的遗传差异。药物遗传学以遗传表型为基础，研究与代谢相关的典型基因变化。而药物基因组学(Pharmacogenomics,PGx)拓宽了候选基因的研究方式，在全基因组范围内研究遗传标志物与药物反应之间的关联[5]。近年来，由于基因测序技术、生物信息学技术以及计算机技术的突飞猛进，药物基因组学得到了较快发展。药物基因组学概念的提出是以基因遗传多态性为基础的。药物遗传多态性可大致划分为三类，包括药物代谢酶的多态性、药物转运体的多态性和药物受体的多态性[6]。二氢吡啶类钙拮抗剂大都是经CYP3A(细胞色素P450,family 3,subfamily A)酶代谢，是P-糖蛋白(P-gp)的底物，主要作用和结合位点为L型受体电压依赖性钙通道。而药物的体内处置过程，药效的发挥多是与药物代谢酶、转运体和受体结合相关。代谢酶、转运体和受体的基因多态性，是造成药物个体化差异的主要原因。因此本文就这三方面对二氢吡啶类钙拮抗剂药动和药效的影响研究进展进行了综述。

1 二氢吡啶类钙拮抗剂基因组学

1.1 药物代谢酶基因多态性 人类细胞色素P450 (CYP) 3家族仅包含一个亚家族CYP3A，该亚家族位于染色体7q22.1上，大小为231 kb。在临床使用药物中，CYP3A亚家族酶参与了近30%药物的代谢。CYP3A4和CYP3A5为CYP3A家族中两个重要的代谢酶亚型。CYP3A同工酶(CYP3A4和CYP3A5共享> 85%一级氨基酸序列同一性)之间的序列高度相似性导致同种型之间相似的底物选择性[7]。CYP3A4在肝脏组织中大量表达，与大多数口服药物的首过代谢相关，但是其个体变异性非常高。CYP3A5在肝脏中的表达是多态性的，种族差异性较大。其在非洲人或非洲裔美国人的表达占60%左右，而在高加索人中约占5%至10%。对于CYP3A4低表达的个体，CYP3A5对药物的代谢占主要作用。

二氢吡啶类钙拮抗剂在体内代谢基本一致，在CYP3A4和CYP3A5的催化下氧化生成无活性的代谢物[8]。CYP3A4和CYP3A5的多态性与CYP3A蛋白表达的变化相关。CYP3A5*3(rs776746，内含子3 A> G)导致mRNA剪接和非功能蛋白的改变[9-10]。在一项中国健康受试者单次服用90 mg硝苯地平研究中，CYP3A5突变纯合子(即CYP3A5 *3 / *3)基因型较CYP3A5*1/ *1和CYP3A5*1/ *3，突变纯合子在体内暴露量 AUC0～48 h与AUC0～∞有显著增加，而对其他的药代动力学参数无统计学意义(P>0.05)。这可能是由于CYP3A5突变型个体的CYP3A5酶活性降低，代谢能力下降[11]。Haas等[12]发现和CYP3A5基因型影响孕妇硝苯地平口服表观清除率。仅表达CYP3A4*1B(rs2740574，启动子 -392A>G)基因型的孕妇较野生型的表观清除率显著增加(P=0.000 4)。在同时表达CYP3A4*1B和CYP3A5*1基因型的孕妇研究中，硝苯地平浓度较CYP3A5*3、*6或*7/CYP3A4*1表达者低得多，并且硝苯地平的表观清除率增加明显，有统计学差异(P=0.000 5)。Lee等[13]发现与野生型CYP3A4*1相比，重组CYP3A4 *17(F189S)在硝苯地平体外代谢中缺陷显著，表现出最大反应速率(Vmax)和最大清除率(CLmax)降低99%左右。而携带CYP3A4*18 (L293P)、CYP3A4*3 (M445T)和CYP3A4*19 (P467S)的个体对硝苯地平的代谢较野生型相比无显著差异。携带CYP3A4*17/CYP3A5*3(纯合子或杂合子)的高加索人较单独携带一种基因型的个体，对CYP3A底物的代谢能力更差。

在患有早期高血压性肾病的非洲裔美国男性和女性中，给予氨氯地平，血压变化与CYP3A4基因型相关。携带CYP3A4*1B(rs2740574，启动子 -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对氨氯地平较GG基因型平均动脉压更高，这表明GG等位基因携带者是氨氯地平的更快速代谢者。携带CYP3A4 T16090C(rs2246709，外显子7)的男性和女性患者中，CC/TC等位基因较TT等位基因对氨氯地平的代谢更慢。CYP3A5*3C(rs776746，内含子3 A>G)基因型与血压变化没有相关性[14]。在韩国健康受试者中，携带(CYP3A5*1/*1或*1/*3)基因型和携带CYP3A5*3 / *3相比，血浆氨氯地平峰浓度值(Cmax，P=0.037)和AUC0～∞(P=0.029)都有一定程度的降低，清除率(Cl/F)无明显统计学变化。CYP3A5基因多态性影响氨氯地平在体内的代谢，而对其消除过程的影响甚微[15]。Xiang 等[16]发现携带CYP3A5*3/*3基因型的中国健康受试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基因携带者较CYP3A4*1/*1的AUC0～72 h有所增加，但是统计学上无意义(P=0.38)。

此外，Zhao等[17]的研究发现CYP3A5(A6986G)基因多态性对尼莫地平的药动学产生了影响。突变纯合子CYP3A5(*3 / *3)与尼莫地平暴露显著增加有关。与CYP3A5 *1等位基因携带者相比，CYP3A5纯合子变体的携带者显示出更低的尼莫地平口服清除率。这一结论与先前论述的CYP3A5对硝苯地平和氨氯地平的暴露量的影响一致，即CYP3A5基因多态性可能导致地平类药物血药浓度的增加。

1.2 药物转运体基因多态性 药物转运蛋白存在于各种组织(肝、肠、肾等)的质膜上，其功能是控制细胞内外物质的交流。由于这一特性，药物转运蛋白对药物的吸收、消除、生物利用度、组织靶向等药动学性质起到了决定性影响。在这些转运蛋白中，研究较多的是P-糖蛋白(P-gp)。环境和生理因素能影响P-gp的表达和功能，此外，编码转运蛋白P-gp的ATP结合盒B1(ABCB1)/多重耐药1(MDR1)基因的遗传多态性也造成了其表达或功能的改变。在已鉴定的多种MDR1的单核苷酸多态性(SNP)中，位置2677和3435处，即外显子21(G2677T)和外显子26(C3435T)的突变对MDR1表达和/或功能的差异的相关尤为显著[18]。

据报道二氢吡啶类钙拮抗剂为P-糖蛋白的底物和抑制剂[17]。有研究者对60例服用四周外消旋氨氯地平的中国原发性高血压患者调查后发现，MDR1外显子26(C3435T)的多态性与蛋白质表达和功能下降有关，并影响MDR1底物的吸收和组织浓度。携带ABCB1 3435TT基因型的患者较CC或CT基因型携带者，其清除率(CL/F)更高。女性患者较男性患者，血压下降趋势更明显，清除率更低但暴露量较高。性别和ABCB1基因多态性共同影响了氨氯地平降压的疗效[19]。MDR1(C3435T)基因多态性对中国健康受试者体内硝苯地平的药动学没有影响。CC、CT、TT 3个基因型之间的半衰期(t1/2)、达峰时间(Tmax)、AUC0～48 h均无显著性差异(P>0.05)[20]。

乳腺癌耐药蛋白(BCRP)在胃肠道、乳腺组织、肝脏等都高度地表达，参与了多种药物的吸收，处置和排泄过程。有学者对BCRP C421A多态性影响中国健康受试者体内非洛地平的药动学性质进行了研究，发现携带BCRP 421AA基因型的受试者中，非洛地平的体内暴露量AUC0～72 h显著高于携带BCRP 421 CC或CA基因型的受试者(P=0.034)。BCRP C421A多态性对药物的药动学性质产生显著的影响[16]。这可能是由于BCRP C421A(rs2231142，外显子5)的多态性，致其编码的多肽141位谷氨酰胺(Gin)变为赖氨酸(Lys)，导致BCRP蛋白活性减弱，转运活性降低。

1.3 药物受体基因多态性 L型电压依赖性钙通道(L-VDDC)受体是钙通道阻滞剂的主要作用和结合位点，由5个亚单位组成，分别为α1、α2、β、γ和δ，其中α1亚单位是L-VDDC的主要功能单位。CACNA1C(α1c)位于12p13.3，由44个外显子和6个可选择性的外显子组成，对血管功能有重要的调控作用[21]。CACNA1C多态性被广泛认为是钙通道阻滞剂响应的最关键遗传因子。

在一项103例原发性高血压患者(EH)服用6周硝苯地平缓释片的研究中，对CACNA1C的5种单核苷酸多态性(rs216008、rs1051375、rs2299661、rs10848683、rs215976)与降压疗效影响进行了评估。结果表明携带rs2299661 CC基因型的患者舒张压的下降幅度显著高于携带CG型和GG型的患者(P<0.05)，3个分型(CC/CG/GG)之间的舒张压下降幅度相比有统计学差异(P<0.05)。rs216008的3个分型(CC/CT/TT)之间收缩压下降幅度相比具有显著差异(P<0.05)，携带CC基因型的EH患者收缩压下降幅度显著高于携带CT基因型的患者，但是携带CC基因型的患者收缩压下降幅度与TT基因型没有明显统计学差异。rs1051375、rs2299661、rs10848683的各基因型之间收缩压和舒张压的下降幅度无显著差异[22]。

景林德等[23]对CACNA1C基因多态性与氨氯地平降压疗效相关性研究发现，携带rs2238032GG基因型的EH患者较携带TT和GT基因型的患者，收缩压(P=0.02)和舒张压(P=0.01)的降幅有明显统计学差异。rs1051375、rs7311382、rs2239050、rs2239127、rs2239128和 rs2239129的各基因型显示出对氨氯地平降压疗效有影响，但差异没有统计学意义(P>0.05)。刘彤崴等[24]发现rs2238032位点和体质量指数(BMI)影响了小剂量氨氯地平的降压疗效。rs2238032 GG基因型携带者较GT型和TT型患者，血压下降幅度明显且有统计学差异(P<0.05)。降压效果差的组BMI显著高于降压效果中等和高效的组。多因素分析，rs2238032基因多态性和BMI协同作用对小剂量氨氯地平的降压疗效产生影响，这一结论与景林德等人的研究结果相一致。

Bremer等[25]对各钙通道拮抗剂(硝苯地平、尼群地平、氨氯地平、非洛地平等)与CACNA1C基因多态性的关系进行了研究，试验涉及120位高加索高血压患者，其中每名患者仅服用一种拮抗剂。结果表明携带rs2239050 GG基因型的患者治疗效果明显高于CC和CG基因型的患者。且在氨氯地平和非洛地平治疗组，携带GG基因型的患者的降压效果优于其他药物治疗组。携带rs2239128 CC基因型的较CT或TT基因型的高血压患者服用氨氯地平或非洛地平后降压效果更为明显，CC、CT、TT 3组间降压效果差异明显(P<0.05)。rs2238032 TT基因型携带者的降压效果最为显著，而G等位基因携带者对钙拮抗剂最为不敏感，无明显降压效应。

Zhao等[17]对CACNA1C的3个SNPs(rs2239128、rs2239050、rs2238032)与中国健康受试者服用尼莫地平后的血压变化进行了评估。结果表明这3个SNPs不同基因型对舒张压并无影响。携带rs2239128 CC基因型的受试者较CT基因型收缩压下降明显(P=0.038)，携带rs2239050 CG基因型受试者较CC基因型收缩压下降有统计学差异(P=0.049)。而rs2238032基因型(TT和TG)之间收缩压变化不明显，出现上述结果可能与纳入的受试者过少有关。

二氢吡啶类钙通道拮抗剂降压除了与受体结合作用外，机制还包括通过促进一氧化氮(NO)的产生，上调大脑中内皮型一氧化氮合酶(eNOS)的表达进一步降低血压[26-27]。一些研究还提到，eNOS G894T的多态性与EH的复杂发病机制和NO生成缺乏有关，并且在抵抗常规降压治疗中也起着重要作用。在一项纳入107名未经治疗的EH患者服用阿折地平或尼群地平作为单药治疗的研究中，发现eNOS G894T (rs1799983)多态性与阿折地平降压效果存在相关性，与尼群地平降压效果无关。携带eNOS 894GG基因型携带者的舒张压和平均动脉压的下降幅度明显高于894GT/TT基因型携带者(P<0.05)。即eNOS 894GG基因型携带者对阿折地平的治疗更为敏感[28]。

2 结语

CYP3A酶、MDR1以及 BCRP转运体的基因多态性影响二氢吡啶类钙拮抗剂体内的药动学过程，造成暴露量，清除率等的变化。而CACNA1C受体和eNOS的基因多态性则与DHP的疗效有明显相关性，且表现出个体差异性。根据不同的基因型适当调整用药剂量，从而达到最佳治疗效果。目前，文献集中研究单一位点对DHP的影响，对于基因或位点间的交互影响研究较少。同时，由于临床研究开展的局限性，大都在健康受试者体内对药代参数影响因素进行考察，酶和转运体基因多态性对高血压患者药动学研究较少。且样本量少和种族分布单一化等都会影响研究结果的准确性。未来需要扩大样本量，纳入更多种族，全面地考察酶、转运体和受体基因多态性对二氢吡啶类钙拮抗剂药动学和药效学的影响。将药物基因组学运用到临床研究中，实现个体化治疗，推动精准医疗的发展。