寧昕，邱齡

他汀類藥物是羥甲基戊二?；o酶A （HMG-CoA）還原酶（膽固醇合成過程的限速酶）的抑制劑，通過降低膽固醇生物合成和激活低密度脂蛋白受體（LDLr）降低膽固醇，是心血管疾病一級和二級預防的重要藥物。然而，他汀類藥物治療效果差異很大[1]，許多患者不論如何增加他汀類藥物劑量，仍無法達到血漿膽固醇目標水平。除了飲食運動、個體依從性、副作用等因素，個體之間的遺傳差異是很重要的原因。

研究發(fā)現(xiàn)，APOE的3種共顯性等位基因ε2，ε3和ε4對他汀類藥物的降脂療效具有最強的關聯(lián)而且此類研究經常重復驗證。APOE是血漿脂蛋白中具有運輸脂類功能的一種蛋白質，它主要存在于乳糜微粒（CM）、極低密度脂蛋白（VLDL）和部分高密度脂蛋白（HDL）中[2]。近年來，涌現(xiàn)了許多關于APOE對他汀類藥物降脂療效的大型藥物基因組學研究，可能因為人群、飲食、運動、性別分布、年齡分布、他汀藥物種類和劑量等的差異，結論并不完全一致。本綜述將對APOE的研究歷史和生理功能進行簡要描述，解釋產生APOE基因多態(tài)性的分子生物學基礎和對血脂的影響，最后綜述和討論近年來APOE基因多態(tài)性對他汀類藥物降脂療效的不同影響的研究證據。

1 APOE

1.1 APOE的結構和功能1973年Shore等通過凝膠電泳方法研究VLDL異質性時首次發(fā)現(xiàn)一種富含精氨酸的蛋白質，也就是APOE。Rall等發(fā)現(xiàn)APOE是一個包含299個氨基酸，分子量為34kDa的糖基化蛋白，主要由肝細胞合成和分泌。隨后的研究發(fā)現(xiàn)，APOE的重要生理功能是作為脂蛋白的配體參與脂質重新分配[2,3]，它可以介導部分脂蛋白（即CM、VLDL和部分HDL）與LDLr的高親和性結合，引起脂蛋白的吸收和降解；同時，APOE還介導脂蛋白殘粒與另一種肝內受體（殘粒受體或APOE受體或LDL受體相關蛋白LRP）的結合[4]。另外，APOE在脂蛋白表面的富集可以減慢三酰甘油被脂肪酶脂解的速率，由此引起APOE不同亞型脂質代謝的區(qū)別[2,3]。

1.2 APOE基因多態(tài)性1975年Utermann等用等電聚焦的方法發(fā)現(xiàn)了APOE基因表型存在多態(tài)性。1981年Zannis等用二維凝膠電泳法揭示了APOE的3種共顯性等位基因（ε2、ε3、ε4）和由3種純合表型（E4/4，E3/3和E2/2）及3種雜合表型（E4/3，E3/2和E4/2）組成的6種表型。

APOE基因位于人類第19號染色體上，長度為3.6 kb，有4個外顯子和3個內含子，編碼317個氨基酸[2,3]。在所有異構體中，ε3最常見，因此被認為是野生型，ε2和ε4被認為是變體[3]。ε3的頻率范圍從50%至90%，ε4的頻率范圍約為5%～35%，ε2約1%～15%[2]，這種區(qū)別可能跟地理和種族有關?；蚨鄳B(tài)性表現(xiàn)為APOE亞型對LDLr的親和力差異，E4的體外受體結合活性與E3相似，但E2只有E3的2%或者更少的親和力。

膽固醇通過受體（肝細胞膜上的LDLr、殘粒受體）介導的內吞作用進入細胞，引起LDLr和HMG-CoA還原酶的下調，由于E2對LDLr的結合缺陷，含有APOE2的脂蛋白膽固醇延遲分解，引起LDLr的上調，從而提高了低密度脂蛋白（LDL）的攝取，降低了血漿LDL水平。另外，這種延遲分解抑制了中間密度脂蛋白（IDL）向LDL的轉化，也降低了LDL水平。E4則正好相反[5]。其次，因為氨基酸和脂蛋白結合域的相互作用，APOE4優(yōu)先結合較大的富含三酰甘油的VLDL，而APOE3和APOE2沒有這種相互作用，所以結合較小的、更多磷脂富集的HDL[6]。有一些證據表明，膽固醇在小腸的吸收速率似乎也受APOE基因多態(tài)性影響，攜帶ε4等位基因的人可以更有效的吸收膽固醇和減少膽固醇的合成。再加上APOE在細胞表面富集的影響，總的結果是，相對于ε3等位基因，ε2等位基因往往與APOE和TG水平升高、載脂蛋白B（APOB）和總膽固醇（TC）水平下降有關；相反，ε4等位基因與APOE和TG水平下降、APOB和TC水平升高有關[2]。

隨著人類基因組測序工程的發(fā)展，APOE基因上的一些重要的單核苷酸多態(tài)性（SNP）被發(fā)現(xiàn)與三種異構體有關。ε2/ε3/ε4由SNP rs429358（“C”等位基因）和SNP rs7412（“T”等位基因）定義，由于這兩個SNP不在人類基因組單體型圖譜II（HapMap Ⅱ）中而且和其他SNP存在強連鎖不平衡（LD），通常分別由SNP rs4420638（“G”等位基因）和SNP rs445925（“A”等位基因）定義ε2和ε4變體[7]，分別與更好的和更差的他汀藥物降脂療效有關。

2 APOE基因與他汀類藥物

2.1 APOE基因與他汀類藥物降脂療效的候選基因關聯(lián)研究通過APOE生理功能推斷APOE對他汀類藥物作用機制可能是以下兩個方面：第一，含APOE4的脂蛋白膽固醇迅速代謝進入細胞，引起HMG-CoA還原酶的下調；第二，ε4等位基因導致內源性膽固醇合成減少，由于HMG-CoA還原酶是膽固醇合成過程的限速酶，HMG-CoA還原酶的作用被削弱，兩方面因素共同抑制了他汀類藥物的作用。所以，從機制上來說，ε4等位基因攜帶者表現(xiàn)為膽固醇和三酰甘油的升高、HDL的降低。但實際情況要復雜的多。

有將近60個研究致力于明確APOE基因和他汀類藥物降脂療效的關系，但是由于研究設計或者人群、地理位置的原因，每個研究的特征都不相同。早先的研究大都是始于北歐的家族性高膽固醇血癥（FH）患者的小樣本研究，因為從APOE基因的地理分布上來說，ε4等位基因頻率在北半球由北向南呈現(xiàn)遞減趨勢。荷蘭一個包含120名白種人FH雜合子患者的研究發(fā)現(xiàn)，使用辛伐他汀時E3/4或E4/4的血脂變化最小，但沒有統(tǒng)計學意義。對此，O'Malley解釋為FH患者的LDLr被抑制，APOE已經產生不了影響。顯然，由于FH患者的LDLr缺陷，這類患者已經不適合用于評估APOE基因的作用[8]。美國的一項隨機對照研究分析了基因-性別相互作用[9]，試驗包含328個樣本，藥物是阿托伐他汀10 mg，隨訪1年后發(fā)現(xiàn)男性APOE基因型之間廣泛的血脂譜變化的差異，而女性則沒有這種差異，攜帶ε2等位基因的男性對降脂治療更敏感。由Carmena發(fā)表的研究與此類似，APOE似乎不影響女性對他汀類藥物的降脂療效，男性群體更容易得出陽性結論[10]。但是這一基因-性別作用的機制尚不明確，可能是由性激素調節(jié)LDLr等重要脂代謝途徑引起。

最近Lagos等的研究結果與預期相同，他發(fā)現(xiàn)美洲印第安人中E3/4與E3/3相比膽固醇降低的更少，[低密度脂蛋白膽固醇（LDL-C）的降低分別是-18%和-29%，P≤0.001]，而且在TC、三酰甘油的降低和HDL-C的升高上，E3/3均表現(xiàn)出更高的敏感性且有統(tǒng)計學意義[11]。但是這個研究排除了E2攜帶者。Cerda等研究了巴西人群應用阿托伐他汀的療效差異，發(fā)現(xiàn)APOE各基因型人群治療前后血脂變化在基因型之間無統(tǒng)計學差異[12]。而Baptista等對血脂異常患者隨訪（應用多種他汀類藥物）后發(fā)現(xiàn)與ε4等位基因攜帶者相比，非ε4等位基因攜帶者總膽固醇顯著降低（P=0.003）[13]。2005年Thompson等發(fā)表了最大的他汀類藥物療效的隨機開放研究，包含近4000個樣本，多種他汀類藥物及43個SNP，證實了ε2（rs7412）雜合子和LDL-C降低產生最強的相關性（降低了39.9%）[14]。

以心血管事件為終點的辛伐他汀生存研究（4S）包含966例北歐心肌梗死患者，中位隨訪時間為5.5年，安慰劑組攜帶ε4等位基因的患者比非E4攜帶者的死亡風險高1.8倍（95%CI：1.1～3.1），辛伐他汀組E4攜帶者和非E4攜帶者生存曲線一致，說明對E4攜帶者來說，辛伐他汀治療獲益更多，但是LDL-C的降低在E4和非E4攜帶者中沒有區(qū)別，ε4等位基因的致死作用可能不只由血脂變化引起[15]。之后一個類似的更大的普伐他汀生存研究納入了3304例意大利心肌梗死患者，隨訪中位時間為24.3個月，同樣觀察到E4攜帶者經普伐他汀治療后死亡率的顯著降低，但是沒有提供血脂變化的數(shù)據[16]。兩個研究最大的不同在于地理位置和飲食等因素造成的ε4等位基因頻率和死亡率的不同，但仍獲得了關于死亡率改善的一致的結論。然而，荷蘭的一項研究（包括7983名受試者）[17]發(fā)現(xiàn)，他汀類藥物對心肌梗死和中風的保護作用以及治療對總死亡率的改善與APOE基因型無關，可能是由于該研究僅納入55歲以上人群，增加了一些未知的混雜因素。后來該作者發(fā)表了REGRESS研究（一項雙盲安慰劑對照多中心研究，包括815例男性高膽固醇血癥患者）的子研究，證實了普伐他汀對E2攜帶者更好的治療效果[18]。

關于瑞舒伐他汀僅有1項研究，沒有發(fā)現(xiàn)APOE基因多態(tài)性與他汀類藥物降脂療效有統(tǒng)計學關聯(lián)[19]。近期，張宇等對962例中國高膽固醇血癥患者進行研究，發(fā)現(xiàn)相對于E3/4，E3/3型患者對阿托伐他汀更敏感[20]。每種類型的藥物研究均發(fā)表了結果符合預期（E2高反應性和E4低反應性）和關聯(lián)無統(tǒng)計學意義的情況，說明他汀類藥物種類和劑量對APOE各基因型的他汀類藥物降脂療效并無太大預測價值。所以對于基因檢測為E4的人群，換用其他他汀類藥物效果不大。

2.2 全基因組關聯(lián)研究（GWAS）和系統(tǒng)評價候選基因關聯(lián)研究往往受樣本量大小、地域等因素的影響，可重復性差，僅關注候選基因的遺傳標記，而且所選擇的基因在多大程度上受到LD的影響不得而知；而GWAS的研究方法較一致（常測試上百萬位點上的SNP數(shù)據）且樣本量高，其研究結果比候選基因關聯(lián)研究更一致和有意義。

第一個他汀類藥物降脂療效的GWAS是TNT研究（也包含候選基因分析）[21]，在候選基因分析中發(fā)現(xiàn)APOE的SNP rs7412與LDL-C變化最相關（P=6×10-30），但是由于其低最小等位基因頻率（MAF）和低LD在GWAS中被遺漏，沒有發(fā)現(xiàn)其它有意義的SNP，年齡和性別結合起來對預測阿托伐他汀降脂療效甚至更佳。HPS研究同樣沒有在全基因組中發(fā)現(xiàn)有統(tǒng)計學意義的遺傳關聯(lián)，而在候選基因關聯(lián)研究中發(fā)現(xiàn)了包括APOE在內的5個基因和LDL-C變化有關[22]。JUPITER試驗證實了ABCG2（ABCG2）（rs2199936）、LPA（apolipoprotein a gene）（rs10455872）和APOE（rs7412）對瑞舒伐他汀誘導的LDL-C降低最相關[23]。CARDS/ASCOT研究中發(fā)現(xiàn)LPA的rs10455872和APOE的rs445925、rs4420638與阿托伐他汀降脂療效有顯著關聯(lián)[7]。終點為心血管事件的研究沒有發(fā)現(xiàn)有關聯(lián)意義的位點[24]。此外，還有一些小樣本量的他汀類藥物降脂療效的GWAS未發(fā)現(xiàn)有統(tǒng)計學意義的APOE基因位點。

常見變異可以通過GWAS發(fā)現(xiàn)復雜性狀遺傳關聯(lián)，但是未檢測出的罕見變異或許更有意義，隨著全基因組SNP芯片費用的下降和高通量測序技術的發(fā)展，可以檢測出更全面的SNP位點，或許能夠強調我們的猜想或者發(fā)現(xiàn)從未被懷疑過的新的基因位點。

1995年的第一個meta分析包含625例受試者，證實與E3/3相比，E2攜帶者和更多的LDL-C降低有關（P＜0.05），E4攜帶者和更少的LDL-C降低有關（P＜0.05）[25]。Zintzaras等的meta分析納入了24個研究，證明APOE基因型與他汀類藥物導致的降血脂作用的關系沒有統(tǒng)計學意義[26]。CAP/PRINCE/TNT的綜合分析包括3932個對象，證實了CLMN（rs8014194）和總膽固醇降低的強烈關聯(lián)，APOC1和APOE附近的rs4420638與LDL-C變化的中度關聯(lián)[27]。Postmus等綜合了19個他汀類藥物降脂療效的研究（包括隨機對照試驗和觀察性研究，40000多個樣本），發(fā)表了迄今為止最大的GWAS的meta分析，證實APOE和LPA對他汀類藥物導致的LDL-C的降低具有顯著關聯(lián)（rs445925和rs10455872）[28]。

此外，Leusink等用簡單相加遺傳風險評分（SC-GRS）評估了ABCG2、LPA、APOE中的SNP對他汀類藥物降脂療效的影響，結果證明GRS與他汀類藥物誘導的LDL-C降低在每個等位基因有2%的關聯(lián)[29]。然而，Ciuculete等使用加權GRS方法強調了rs7412（APOE）等位點與他汀類降膽固醇能力的高度關聯(lián)[30]。

但是近期的系統(tǒng)評價綜合分析了影響LDL-C水平的59個SNP和幾個大型他汀類藥物試驗，證明具有高LDL-C水平遺傳傾向（APOE rs4420638、SORT1 rs629301、NPC1L1 rs2072183）的個體他汀類藥物降脂療效較差[31]。一些研究在調整了他汀類藥物種類、劑量和遺傳變異對基線LDL-C的影響后，仍能觀察到有意義的結果[7,28]。上述結果與早期的一個多因素線性回歸分析結果完全不同，該研究發(fā)現(xiàn)APOE基因多態(tài)性僅解釋了男性LDL-C水平變化個體差異的2%，而基線LDL-C水平是41%，更高的基線LDL-C水平意味著更好的反應性[9]?？赡苁且驗闃颖纠龜?shù)太少，而且除年齡和身體質量指數(shù)（Body Mass Index，BMI）外還有一些混雜因素沒有校正。

同樣，來源于REGRESS研究的子研究還發(fā)現(xiàn)了一些基因-基因交互作用更好的預測他汀類藥物的降脂療效，比如APOE2和ACE I/D（the insertion/deletion polymorphism in the angiotensin-converting enzyme gene，ACE I/D）、TLR4Gly（the Asp299Gly polymorphism in the Toll-like receptor 4 gene，TLR4Gly）[32]。除了激素、性別，其他APOE的基因-環(huán)境交互作用可能也解釋了他汀類藥物療效差異的一部分，如飲食、運動、吸煙、BMI、血糖等因素。

3 小結

綜上所述，目前認為他汀類藥物的降脂療效差異是多基因遺傳和環(huán)境等因素共同作用的累加效應，遺傳因素中最顯著的是APOE的SNP rs7412（定義ε2變體），其與他汀誘導的LDL-C降低有關，多項研究顯示與他汀類藥物種類和劑量、基線LDL-C水平無關，男性群體這種效應更明顯，而且在對于總死亡率的改善上也有肯定的結論。盡管已經發(fā)現(xiàn)APOE對他汀類藥物降脂療效有影響，不論是在候選基因關聯(lián)研究還是全基因組關聯(lián)研究中，但是其在整個他汀類藥物使用者個體之間療效差異中的影響所占比例仍然存在很大分歧，是否有助于發(fā)現(xiàn)他汀類藥物療效差的個體還有賴于進一步研究。而且由于ε2、ε4等位基因的低MAF，其在基于家系而不是人群的研究上或許更有貢獻。將APOE基因對他汀類藥物降脂療效的這種效應用于指導臨床治療的獲益程度尚未達成共識。但是，目前大型的隨機對照試驗或者前瞻性研究大部分僅入選歐洲人群而且在罕見變異的檢測上還有不足，在其它地區(qū)進行研究或者在更大型的GWAS中是否會出現(xiàn)更加有意義的結果或者在新藥靶點的研究上，都需要進行更進一步的努力。