遗传药理学与支气管哮喘药物疗效相关

尽管哮喘的发病机制尚未完全明了，但近年来在哮喘的药物治疗方面取得了较大的成功。治疗哮喘的三大常规药物是β2受体激动药、糖皮质激素和免疫因子调节药。然而，这三大常规药物在治疗哮喘时，疗效上都存在较大的个体差异，这种差异的50%～85%源于药物作用靶点的遗传多态性。

1.β2受体多态性　β2肾上腺受体基因是研究遗传变异、生物相关性和基因多态性临床后果的理想的候选基因。该受体在大多数细胞中均有表达，其激动药和拮抗药也在治疗多种疾病中得以应用，如在哮喘、慢性阻塞性肺病、高血压、心力衰竭、早产、青光眼以及偏头痛中均有应用广泛。另一方面，这些疾病均为受多因素尤其是相当重要的环境因素影响的复杂疾病。因此β2肾上腺受体变异对疾病本身的影响、对某些特异疗法（如β受体激动药）及其与其他治疗药物的相互作用（例如皮质类固醇）以及遗传因素与环境因素的相互作用均应予以关注。

β2受体激动药是目前用于治疗哮喘最重要的支气管扩张药物。该类药物活化呼吸道平滑肌细胞上的β2受体，通过G蛋白耦联机制，激活腺甘酸环化酶，增加平滑肌细胞内cAMP的浓度，从而使平滑肌松弛；同时，β2受体激动药还可直接作用于呼吸道平滑肌上的Ca2+活化的K+通道，从而产生非cAMP依赖的平滑肌松弛。但长期应用本品可导致受体脱敏和受体下调。除了影响哮喘的严重程度以外，β2受体多态性还可影响β2受体激动药的疗效。单次应用β2受体激动药时，Arg16纯合子患者的反应较大而迅速；而在长期应用该类药物后，携带Arg16型β2受体的患者容易产生药物耐受性。连续应用β2受体激动药后Arg16纯合子患者疗效下降，表现为呼吸流速峰值下降，而Gly16型β2受体携带者无此现象。

2.糖皮质激素和治疗反应　糖皮质激素仍然是最主要的用于治疗哮喘及其他非传染性肺病（包括多种形式的间质性肺炎和中度和重度的COPD患者）的药物。显然，所有的这些疾病的反应都是多变的，有的病人对吸入或口服皮质类固醇及其他治疗方法几乎没有反应。有一组实验曾经尝试区分与治疗相关的基因型，开始关注糖皮质激素受体本身，更进一步的研究则扩展到其他可能调节治疗反应的潜在基因。总的来说，这些研究的进行是相当困难的，主要是因为找到对糖皮质激素治疗效应的好的评价方法既困难又费时。例如，在特定情况下，疾病治疗效应的好坏往往要几周或者几个月的时间才逐渐表现出来，且需要用高分辨率CT扫描或者活组织检查来确定疾病的亚型，并且并不是所有的病人都用类固醇来治疗，对病人的随访情况也不同，所有以上情况都使药物疗效的评价很困难。再加上，已经对哮喘做研究的大部分人都已经意识到，存在的类固醇拮抗的哮喘易感人群子群又增加了研究病例的困难使之更加费时。

糖皮质激素与胞质的糖皮质激素受体结合，激素与受体复合物移行于细胞核中并激活糖皮质反应元件（GRE）中的类固醇反应基因。该受体至少存在两种剪接变异体。糖皮质激素受体基因已经研究出多种多态性，它们各自产生一定的功能。例如，Val164Asp多态型影响该受体对地塞米松的亲和力，Val729Ile多态性则使受体对地塞米松的活性降低1/4，Asn363Ser的多态性使受体对地塞米松更为敏感，2314insA和S651F变型在重组系统中抑制GR mRNA和蛋白水平。但这些多态性很少且在临床水平的功能还不明确。接着，有实验报道，在216例英国高加索病人的抑制性测验时，找到了一种与地塞米松低反应性相关的易感单倍型。

最近，发现三类哮喘人群对治疗反应性的提高与促肾上腺皮质激素释放素受体基因（CRHR1）有关（n=1117，为期8周进行吸入类固醇药物治疗后，只有极少部分人的FEV1有改变），CRHR1被看作是内源性的调节皮脂类固醇水平的因素，同时也可能影响外源性给予皮质类药物的反应性。这项研究仅仅研究了一类人群对类固醇药物反应性的遗传药理学机制，分析了14种基因中的131个SNPs，但比之前的研究大有进步。

3.白三烯受体途径的多态性　半胱氨酸白三烯，包括LTC4，LTD4 和LTE4，是介导哮喘过程中呼吸道炎症和支气管收缩的重要的炎症介质，其收缩支气管的作用是组氨或甲基胆碱的1 000～10 000倍，是目前所认识的最强烈的支气管收缩剂之一。白三烯的生物学特性与其合成和降解有关。细胞膜的磷脂经磷脂酶的作用产生花生四烯酸（AA），进而经5-脂氧化酶（5-lipoxydation，5-LOX）的代谢途径生成5-羟过氧化花生四烯酸（5-HPETE），后者再经5-LOX代谢生成LTA4。LTA4在LTC4合成酶的作用下生成ITC4，后者可继续代谢生成LTD4和LTE4。可见，5-LOX和LTC4合成酶在半胱氨酸白三烯的生成中起着关键的作用，这两种酶的活性可在一定的程度上影响呼吸道中白三烯的含量。因此，5-脂氧化酶和LTC4合成酶的抑制药物以及LT受体阻断药物的开发和应用成为近年来哮喘药物治疗的重大进展。

（1）5-脂氧化酶5-LOX的遗传多态性：　5-LOX基因定位于人类第10号染色体，基因全长85Kb，包括14个外显子。该基因的5′端有启动子，但缺乏TATA和CCAAT盒，并包含多种转录因子可识别的序列，这些转录因子有Sp1、Sp3、Egr1、Egr2、GATA、My和AP家族成员。研究表明，在5-LOX基因的5′端区存在多个可上调或下调报道基因转录的序列。在该基因的转录因子结合区，存在一个有5个可被转录因子Sp1或Egr1识别并结合的序列串联而成的结合模块，Sp1或Egr1与该模块结合后可增加该基因的转录（图6-3）。5-LOX基因是目前所发现的在人类基因序列中所能找到的唯一的一个含5个串联的Sp1/Egr1结合模块的基因。目前已发现了5-LOX基因的Sp1/Egr1结合模块区发生的3种突变，这些突变导致Sp1/Egr1结合模块数目的减少或增加，突变等位基因分别含有3个，4个和6个Sp1/Egr1结合模块。这种突变在人群中的发生频率为35%。突变等位基因与转录因子Sp1或Egr1的结合减少，从而导致该基因的启动子活性下降，一般比野生型等位基因下降25%～30%。临床研究结果表明，不同个体对5-LOX抑制药的反应与5-LOX基因型有关。该类药物只对野生型纯合子和杂合子有效，而对突变的纯合子无效。

图6-3　5-脂氧化酶基因转录因子结合区基因多态性分布图 注.核苷酸编号以起始密码子ATG的A为+1位，仅适于野生型等位基因。SpI结合模块GGGCGG用交叉的单双线标明。1-5标出了5个联锁的Egr-1结合位点。#1为野生型等位基因串联的SpI结合模块序列，#2有12个碱基缺失，#3有6个碱基缺失，#4有6个碱基插入。 （引自Silverman，1998）

（2）半胱氨酸的体遗传多态性：　人类目前已经克隆了2个半胱氨酸的受体，即CysLT1和CysLT2，这两个受体都是G蛋白耦联受体，且两者的氨基酸同源性在38%以上。其中人类CysLT1基因定位于第10号染色体上，编码含337个氨基酸的蛋白质；CysLT2基因定位于第13号染色体上，编码346个氨基酸的蛋白质。目前用于治疗哮喘的LT受体拮抗药都选择性作用于CysLT1受体。该受体的突变可能出现两种效应。一方面可通过影响内源性LT的结合而影响哮喘的表型；另一方面可通改变LT1受体拮抗药与受体的亲和力或影响信号传导通路，从而改变药物的疗效。

4.茶碱的遗传药理学　β2受体激动药通过增加cAMP含量而起作用，组织磷酸二酯酶则控制cAMP的分解。茶碱用于治疗哮喘和COPD已经有至少70年的历史了。茶碱兼有治疗支气管扩张和抗炎的作用。目前认为，支气管扩张药物的成分对气道平滑肌细胞的扩张作用至少有一部分是由磷酸二酯酶抑制药所介导的，PDE导致cAMP水平增加，从而使平滑肌舒张。PDE的4D亚型被认为是磷酸二酯酶家族中最为关键的，它参与气道平滑肌的cAMP的水解，很有可能是茶碱的主要作用靶点。PDE4D基因的多态性可以潜在地影响茶碱的治疗效应，但是至今没有发现影响茶碱对治疗哮喘的效能或副作用的特异性基因多态型。随着治疗COPD的选择性PDE4抑制药的研制将吸引更多这方面的研究。(www.xing528.com)

从上述遗传药理学研究数据中可知，对于气道疾病特别是COPD和哮喘病。对不同人群的遗传因素的逐渐了解，有助于指导我们更好地运用现有的药物，并且通过遗传药理学途径对不同的病人的具体情况进行不同的治疗。

（刘　洁　李　智）

参 考 文 献

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