高脂血症的遗传药理学研究进展

高脂血症是一种以血浆脂质含量升高为主要表现的临床疾病，主要由脂蛋白的合成与降解功能异常所致。该类疾病最严重的临床后果是引起一系列心血管系统疾病。他汀类药物作为HMG-CoA还原酶抑制药，通过直接作用于这一胆固醇合成过程中的限速酶发挥调脂疗效。他汀类药物在肝脏中通过上述途径竞争性地抑制胆固醇生物合成，减少细胞内胆固醇含量，继而引起肝细胞膜上的低密度脂蛋白（LDL）受体上调，LDL-胆固醇清除率增加，血清中LDL-胆固醇降低。该类药物的主要药理作用是降低LDL-胆固醇，但同时也可中等程度地降低三酰甘油和升高HDL-胆固醇。他汀类药物被认为是目前各类降脂药物中最为有效的一种。大样本的临床研究还发现该类药物可以有效预防原发及继发的冠心病，降低心血管类事件的发生率。

大多数患者对他汀类药物具有良好的耐受性，但也有小部分患者会出现横纹肌溶解等药物毒性反应。像横纹肌溶解这样的严重威胁患者生命安全的副反应大多发生在使用剂量过高或同时服用影响该类药物代谢的其他药物的情况下，例如西立伐他汀的退市就是由于上述机制引起的致死性的横纹肌溶解反应。另一方面，也并非所有患者使用该类药物后都能降低心血管系统疾病的发生率。大规模临床试验发现，使用他汀类药物同等程度地降低LDL-胆固醇水平后，患者的心血管事件发生率表现出不同程度的减低，这说明他汀类药物在降低心血管事件发生率方面可能还存在其他机制，比如抑制炎症反应、改善内皮细胞功能、血栓重构等。

一、与他汀类药效学相关的基因多态性

目前已发现了多个可作为冠心病遗传标记的基因位点突变，针对这些基因突变与他汀类药物疗效的关系也展开了一系列大规模的临床研究。尽管携带不同突变等位基因的患者使用他汀类药物治疗后均会产生降脂效果，但他汀类药物更倾向于改善携带高危心血管病相关基因突变患者的心血管事件发生率及死亡率。表14-4 列出了目前已发现的各种高危心血管病相关基因突变，这些分子标记均与他汀类药物的反应性存在着一定的相关性。

（一）载脂蛋白 E

载脂蛋白E（ApoE）是极低密度脂蛋白（VLDL）的组成部分，主要分布在肝脏，对脂质的转运以及分布发挥作用。载脂蛋白E有3个共同的等位基因，分别被称为ε2、ε3和ε4，可产生3种纯合性和3种杂合性基因型。许多报道均显示等位基因ε4携带者血清LDL-C高于非ε4携带者，ε4等位基因携带者的冠心病发生率比ε2和ε3等位基因携带者高40%。PedroBotet等针对冠心病患者的研究发现，每日口服阿托伐他汀可以使携带等位基因ε2的男性患者的血清LDL-C降低44%，而在ε4男性携带者中仅下降34%，而此种差异在女性受试者中未被发现显示此效应有性别差异的存在。GERDES等对心肌梗死幸存者亚组的分析研究发现对照组中ε4携带者病死的风险几乎是非ε4携带者的2倍，辛伐他汀治疗组中ε4携带者和非ε4携带者的病死危险度分别减少到0.133和0.166，Kaplan-Meier曲线显示全因病死率在两组间无差别，表明ε4等位基因携带者从辛伐他汀治疗中受益更大。另有研究显示氟伐他汀使ε4等位基因携带者血清LDL-C下降程度小于ε3携带者。GERDES研究小组在分析了北欧辛伐他汀生存研究中登记的966例丹麦和芬兰心肌梗死存活者的追踪数据后，发现ε4等位基因携带者的心肌梗死存活者的病死危险性提高2倍，而辛伐他汀可以增加这些人的生存率。

表14-4　与他汀类药物反应性相关的分子标记

（二）β-纤维蛋白原

β-纤维蛋白原的编码基因突变，尤其是-455G/A的SNP突变与血浆纤维蛋白原含量以及心血管系统疾病的严重程度密切相关。有学者发现-455A突变等位基因携带者的冠心病进展发生率较-455GG野生型患者而言明显升高。在一项名为REGRESS研究的大样本临床试验中，共有697名男性受试者参与了试验，对其中的257名受试者进行了β-纤维蛋白原-455G/A突变基因分型，其中有4%为突变型纯合子，34%为突变型杂合子。所有患者的基础血脂水平及病史相似，但-455G/A突变纯合子患者的基础血浆纤维蛋白原含量显著高于其他基因型患者。经过2年的随访发现，未用他汀类药物治疗的对照组中的突变纯合子患者较其他基因型患者的心血管造影出现更加明显的冠心病进展征象，研究者认为这是由于-455G/A基因突变可以促进应激状态下的纤维蛋白原升高，从而加重冠脉系统疾病的进展程度。但在普伐他汀治疗组中，尽管不同基因型患者间LDL-C的降低程度无显著性差异，但血管造影显示只有突变等位基因携带者在影像学上表现出冠心病的好转征象。由此可见，尽管β-纤维蛋白原编码基因的-455G/A突变是冠心病进展的危险因素，但在接受普伐他汀治疗的情况下，这种危险得到了逆转，普伐他汀对于携带-455G/A突变等位基因的患者表现出更加明显的治疗效果。

（三）胆固醇酯转运蛋白（CETP）

胆固醇酯转运蛋白（CETP）是胆固醇逆向转运过程中的关键蛋白，介导胆固醇酯和三酰甘油（TG）在高密度脂蛋白（HDL）和含载脂蛋白B 的低密度脂蛋白（LDL）和极低密度脂蛋白（VLDL）间转运，对HDL 代谢有显著影响。CETP基因位点存在多种限制性片段长度多态性，第一内含子中Taq IB 基因多态性包括B1B1、B1B2、B2B2基因型。胆固醇酯转运蛋白编码基因Taq 1B基因多态性可以导致下游蛋白产物浓度的升高，并引发HDL-C浓度的降低，也是引发冠脉系统疾病的一个独立危险因素，多项研究结果均显示等位基因B2（不存在Taq IB限制性位点）携带者的CETP水平较低，罹患冠心病的危险相应降低。但在TaqIB基因型能否预测他汀疗效的问题上存在分歧。在REGRESS研究中，随访两年，对照组B1B1型患者血管造影平均管腔直径和最小管腔直径均显著小于B1B2型和B2B2型。普伐他汀治疗组各基因型之间血清LDL-C的下降程度无差别，B1B1型和B1B2型的造影结果明显优于对照组，而B2B2型与对照组相比无差别。说明普伐他汀只能延缓等位基因Bl携带者的粥样斑块进展。但与之相矛盾的是，在一个以临床事件为评价终点的研究中，等位基因B2的携带者较B1B1基因型患者从普伐他汀的治疗中获益更多。两个研究产生不同结果与两者的评价终点不同有关，而现在认为他汀稳定斑块的作用比之延缓斑块进展对减少临床事件的发生更为重要。但在另外两个同样以临床事件为研究终点的临床试验WOSCOPS和CARE中却未发现TaqIB基因型与普伐他汀疗效存在关联关系。产生这些相互矛盾结果的一个重要原因是单个SNP与临床表型之间的关系无法反映诸多SNPs之间细微的相互作用。Winkelmann等采取了单体型的分析方法，从CETP基因66个SNPs中选出可以代表整个基因的9个标签SNPs（tagging SNPs），发现任何单独一个均无法预测他汀治疗后HDL和三酰甘油的改变，而由这些标签SNPs所构建的单体型则与治疗后HDL和三酰甘油的变化显著相关。

（四）肝酯酶（HL）

肝酯酶作为脂解酶的一种，主要负责三酰甘油、LDL、HDL的代谢。肝酯酶活性的升高可以导致HDL含量的降低以及HDL颗粒变小，以及小颗粒高密度LDL数目的增加。肝酯酶编码基因启动子区域-514位的C/T突变可用于解释25%的肝酯酶活性差异。野生型等位基因携带者的肝酯酶活性高，LDL含量高，HDL含量低。有研究表明这一启动子区域的突变与降脂药物在血脂水平和血管造影水平改善冠心病患者的病情密切相关。在一个纳入49名受试者的临床研究中，CC、CT、TT三种基因型的患者数目分别为25、20、4。基础状态下，CC基因型患者具有更高的肝酯酶活性，更低的LDL-C含量和LDL漂浮性；在使用降脂药物（包含他汀类药物）进行治疗后，CC基因型患者的肝酯酶活性降低18%，LDL漂浮性上升12%，而在TT基因型患者组未能发现类似的变化。此外，降脂药物的使用可以使得CC基因型患者冠脉狭窄的发生率降低2.1%，在TT型患者组未发现上述变化。

（五）脂蛋白脂肪酶（LPL）

脂蛋白脂肪酶对于乳糜微粒和VLDL等脂蛋白中的三酰甘油代谢发挥重要作用。脂蛋白脂肪酶编码基因的突变可以导致该酶的生物活性降低，并直接导致三酰甘油含量的上升以及HDL含量的降低，使得个体发生早期冠脉硬化的风险上升。有学者研究了脂蛋白脂肪酶编码基因第2外显子上第9位门冬氨酸到门冬酰胺的改变，设想该位点的突变可以导致患者动脉粥样硬化的发生率升高进而促进冠心病的进展。结果显示，该位点的突变发生频率大约为4.8%，突变携带者具有更明显的冠心病家族聚集性和更低的血浆基础HDL水平。经2年随访发现，未采用普伐他汀治疗的对照组中突变携带者的动脉粥样硬化进展程度和冠脉系统疾病的发生率更高；在普伐他汀治疗组中，尽管突变携带者降脂疗效有所减弱，但该药仍可明显延缓动脉粥样硬化的病情进展。

（六）血小板糖蛋白Ⅲ

多项研究已经明确血小板糖蛋白Ⅲ的编码基因突变与急性冠脉综合征、亚急性支架血栓以及冠脉支架植入后再狭窄的发生存在显著的相关性，并且该基因突变可以使血小板的聚集能力增强。他汀类药物能够降低由于血小板糖蛋白Ⅲ编码基因突变（PlA2基因多态性）导致的血栓再发生率，并且显著提升冠脉疾病支架治疗的疗效。一项研究发现他汀类药物可以显著降低650名患者（78%为野生纯合子，22%为PlA2突变等位基因携带者）的6个月内血栓再发生率，野生型纯合子患者和PlA2突变等位基因携带患者在基础状态下的血脂水平和用药后的血脂改变均无显著性差异。PlA2突变等位基因携带患者在使用他汀类药物治疗前后血栓再发生率降低了22.3%，远远高于野生型纯合子患者在使用他汀类药物治疗前后血栓再发生率的改变量。在未使用他汀类药物的对照组中，野生型纯合子患者和PlA2突变等位基因携带患者的血栓再发生率分别为34%和50.9%，两者具有显著性差异，但在他汀类药物治疗组，野生型纯合子患者和PlA2突变等位基因携带患者的血栓再发生率没有明显差别。如上所述，他汀类药物可显著降低PlA2突变等位基因携带患者的血栓再发生率，进而使得这部分患者的6个月无心血管事件生存率由28.2%提高到了49.3%，这种明显的治疗效果仅见于PlA2突变等位基因携带患者，对于野生型纯合子患者则完全没有这样明显。

（七）基质降解酶Ⅰ

基质降解酶Ⅰ是一种基质金属蛋白，与动脉粥样硬化的血管重构和粥样斑块的破裂有一定关联性。基质降解酶I的编码基因在启动子区域存在一个基因突变5A6A，该突变的等位基因6A与动脉粥样硬化导致冠脉狭窄的进展加快关系密切。Maat等学者通过REGRESS研究认为等位基因6A可升高心血管事件的发生风险，并与血管成形术后的冠脉再狭窄显著相关。在本项研究的494名受试者中，携带6A基因型（50%为5A6A突变杂合子，26%为6A6A突变纯合子）的个体超过75%。经过2年的随访研究发现，使用普伐他汀治疗时冠脉造影显示的血管阻塞程度在三种基因型的患者间没有显著差别，另外对照组和普伐他汀治疗组的血管阻塞程度也没有统计学差异。在对照组中，携带6A等位基因的患者发生各种严重心血管事件（如：心肌梗死、冠脉硬化导致死亡、卒中）的频率是5A基因携带者（野生型纯合子）的2倍。当然，需要提出的是在基础状态下，5A基因携带者发生严重临床事件的比例本来就较其他基因型低。与使用对照药物比较，使用普伐他汀治疗的患者中5A5A型患者发生严重临床事件的比例升高48%，而5A6A以及6A6A基因型患者分别降低71%以及54%。另一方面，普伐他汀治疗前后，5A5A基因型患者再次实施血管成形术比例由11%上升到28%，这个比例在5A6A和6A6A基因型患者却是显著降低的。综上所述，5A5A基因型患者并没有从普伐他汀的药物治疗中获益，提示普伐他汀对5A5A基因型患者的药物疗效不敏感，对6A等位基因携带者却有较好的疗效，普伐他汀的药物疗效在此呈现基因剂量效应。另一项名为LOCAT的研究也证实了这一点，该项研究的治疗药物是吉非贝奇，这也说明不论是他汀类还是贝特类调脂药物，均只对6A等位基因携带者的病情发展具有保护作用，而对于5A5A基因型的患者基本没有效果。

（八）HMG-CoA还原酶

HMG-CoA还原酶是胆固醇合成的限速酶，为他汀类药物作用的靶标。哈佛大学医学院进行的一项研究以1 536例参与PRINCE研究的患者为对象，选取了与胆固醇的分泌、吸收、转运以及他汀类药物代谢有关的10个候选基因中的148个SNP，着重研究HMG-CoA还原酶基因区域的两个SNP，即SNP12和SNP29。结果发现这两个SNP是相关联的，并且在用普伐他汀40mg/d治疗24周后，SNP12为AA纯合子的患者，其治疗后总胆固醇的降低幅度，较AT者高（P=0.001），LDL-C降低幅度也是如此（P=0.005）；同样，在SNP29为TT纯合子的患者，其治疗后总胆固醇（P<0.001）和LDL-C（P=0.003）的降低幅度，较TG的患者高，治疗前后HDL-C的变化程度不受该SNP的影响。这一结果表明，HMG-CoA还原酶基因区域的SNP影响他汀类的疗效。

（九）胆固醇7α羟化酶和ABC转运子G5/G8

胆固醇7α羟化酶（CYP7A1）是胆汁酸合成的限速酶，ABC转运子G5/ G8（ABCG5/G8）介导胆固醇分泌进入胆汁，两者共同影响肝细胞内胆固醇含量。ABCG5/G8基因突变可以导致一种罕见的遗传性疾病——谷固醇血症，体内CYP7A1缺乏的高脂血症患者则对他汀的治疗产生抵抗。ABCG8D19H和CYP7A1启动子A-204C多态性分别与阿托伐他汀降脂作用独立相关。携带ABCG8等位基因H19患者的血清LDL-C下降幅度显著小于DD纯合子，这个差别在同时携带有CYP7A1野生型基因的受试者中进一步扩大，但随着携带变异型等位基因数目的增加，血清LDL-C下降的幅度降低，而且ABCG8 DI9H变异对阿托伐他汀的疗效不再产生影响，表明CYP7A1正常的启动子活性对ABCG8基因功能获得性突变的表达十分重要。CYP7A1A-204C和ABCG8 D19H分别可以解释不同基因型携带者治疗后血脂下降值之间差异的4.5%和3.0%，而两者的累积效应则可以解释此差异的8.0%。这是迄今为止第一个关于位于不同基因且对同一表型产生相反作用的两个多态性累积作用的研究。结果表明联合分析多个遗传变异优于仅针对单一位点的分析。

二、与他汀类药动学相关的基因多态性

他汀类药物在肝的代谢主要依赖于CYP450药物代谢酶。CYP450家族有许多亚型，其中CYP3A4、CYP2D6和CYP2C8、CYP2C9等参与他汀类药物的代谢。阿托伐他汀、西立伐他汀、辛伐他汀和洛伐他汀经由CYP3A4代谢；CYP2C9代谢氟伐他汀，对辛伐他汀和洛伐他汀也有一定的代谢作用；CYP2D6在他汀类药物的代谢中只起到很小的作用；普伐他汀不依赖于CYP450酶的代谢，主要以原形从体内清除。由于他汀类药物的代谢与CYP450药物代谢酶系统的关系，使得他汀类药物的作用受到CYP450基因多态性的影响。

Kajinam等报道了CYP3A4基因启动子区域的A-290G基因突变以及M445T错义突变与阿托伐他汀降脂疗效的相关性。在治疗52周后，GG纯合子患者的血清LDL-C水平明显高于野生型等位基因携带者。Kirchheine等研究了CYP2C9*3对氟伐他汀药动学的影响，发现口服氟伐他汀后，*3/*3基因型健康受试者口服氟伐他汀的血药浓度-时间曲线下面积（AUC）是*1/*1基因型受试者的3倍，峰浓度（Cmax）是*1/*1基因型受试者的2倍，因此*3/*3基因型的个体需要考虑由于被代谢的他汀类药物浓度过高产生的副作用。Mulder等研究了88例高脂血症患者的CYP2D6基因多态性和辛伐他汀降脂作用和副作用发生的关系，发现携带CYP2D6缺陷等位基因的患者每毫克辛伐他汀降低血清胆固醇的作用是野生型纯合子的2倍，而携带重复等位基因的患者每毫克辛伐他汀降低血清胆固醇的作用仅为野生型纯合子的1/10，5位携带2个缺陷性等位基因的患者中有4例因发生严重不良反应（皮疹、血栓性血小板减少性紫癜等）而停药，28例携带1个缺陷性等位基因的患者中有13例由于不良反应（腹胀、腹泻、便秘、头痛、失眠等）而停药，上述研究结果说明CYP2D6的基因多态性可以帮助预测辛伐他汀的疗效和副作用。

他汀类药物是多种ABC转运子家族（ABC transporters）和有机阴离子转运子（OATPs）家族成员特异性摄取和转运的底物。ABCB1（MDR1）基因编码的P糖蛋白位于肝细胞、小肠上皮细胞顶膜及近端小管刷状缘，负责将外源性物质转运出细胞。P糖蛋白转运的底物与CYP3A4催化的底物高度吻合，提示两者在清除外源性生物活性物质方面具有协同作用。洛伐他汀和阿托伐他汀都是P糖蛋白的底物。Kajinami等首先报道了MDR1基因C3435T多态性和口服10mg阿托伐他汀疗效之间的关系，服药后女性CC基因型组的血清LDL-C下降的最少，男性中则无此种相关性，而各基因型组HDL-C升高的幅度依次为CC>CT>TT，表明P糖蛋白在他汀类药物改变体内HDL-C水平方面发挥一定作用。

OATPs是在体内广泛存在的内向性转运体。OATP-C在肝细胞基底膜上特异性表达，负责转运胆汁酸、胆红素、葡萄糖醛酸等，在药物的肝脏清除代谢过程中起相当关键的作用。普伐他汀、阿托伐他汀、辛伐他汀和洛伐他汀均为OATP-C转运的底物。体外实验显示OATP-C的基因多态性影响其转运活性，并得到体内试验进一步证实，Nishizato等在日本人群中发现基因多态性C521T（Val174Ala）影响普伐他汀的药动学，普伐他汀总清除率和非肾脏清除率在各基因型依次为CC<CT<TT。Niemia等证实了这种关联关系同样存在于芬兰人群中，还发现位于启动子区域的-11187G/A基因多态性与普伐他汀体内代谢关系密切，而且以G11187A/A388G/C521T构建的单体型分析比单一的SNP能提供更多的信息。