楊一民 洪菲萍 石慧莉 王珊珊 王 穎 黃永蓮 李 溦

(1 福建省廈門市中醫(yī)院兒科，廈門市 361009，電子郵箱：yym216@126.com；2 福建省廈門弘愛醫(yī)院新生兒科，廈門市 361000；3 福建中醫(yī)藥大學(xué)，廈門市 350108)

【提要】 支氣管哮喘患者可能存在基因位點單核苷酸多態(tài)性，從而影響白三烯受體拮抗劑(LTRA)治療效果,包括影響白三烯作用通路的基因(5-脂氧合酶基因、白三烯A4水解酶基因、白三烯C4合成酶基因、半胱氨酰白三烯基因)、影響LTRA的藥代動力學(xué)的基因和其他基因的多態(tài)性等，這些研究結(jié)果推動了支氣管哮喘精準(zhǔn)治療的開展。本文對近年來LTRA治療支氣管哮喘的藥物基因組學(xué)的研究進展進行綜述，以期為支氣管哮喘個體化治療及相關(guān)臨床研究提供參考。

支氣管哮喘(簡稱哮喘)是由環(huán)境和遺傳等因素共同作用引起的一種疾病。白三烯是哮喘發(fā)作過程中的重要炎癥介質(zhì)。2014年修訂的全球哮喘防治創(chuàng)議(Global Initiative for Asthma,GINA)指南[1]明確指出，白三烯受體拮抗劑(leukotriene receptor antagonist，LTRA)是除糖皮質(zhì)激素外，唯一可單獨長期應(yīng)用的哮喘控制藥物。抗白三烯治療的作用機制主要有抑制5-脂氧合酶與半胱氨酰白三烯1型受體結(jié)合、競爭性抑制白三烯與受體結(jié)合兩種途徑，前者代表藥物為齊留通，后者代表藥物為孟魯司特鈉。2020年版GINA指南仍把LTRA作為哮喘治療的重要控制藥物之一[2]，然而LTRA治療哮喘患者的效果個體化差異較大，有研究顯示，35%～78%的哮喘患者接受LTRA治療無效[3]，這種療效差異性被認為是由于患者部分基因遺傳變異所導(dǎo)致的[4]，即不同個體對相同藥物的活化、代謝、清除能力不同，這種現(xiàn)象被稱為藥物基因組學(xué)[5]。目前關(guān)于LTRA的藥物基因組學(xué)研究主要側(cè)重于LTRA代謝途徑所涉及的基因變異。本文就近年來關(guān)于LTRA治療哮喘的相關(guān)藥物基因組學(xué)的研究進展作一綜述，以期為哮喘患者擬定個體化的治療方案提供參考。

1 影響白三烯作用通路的基因

1.1 5-脂氧合酶基因 當(dāng)嗜酸性粒細胞受到刺激可釋放花生四烯酸，在細胞內(nèi)與5-脂氧合酶代謝生成5羥過氧化二十碳四烯酸(5-hydroperoxyeicosatetraenoic acid，5-HPETE)，同時5-脂氧合酶也能催化5-HPETE生成白三烯A4。5-脂氧合酶為白三烯合成途徑上的限速酶，由5-脂氧合酶基因編碼合成，5-脂氧合酶基因位于人體10號染色體(10q11，2)上，包含14個外顯子，其啟動子區(qū)的SP1結(jié)合部位(-GGGCGG-)與轉(zhuǎn)錄子的合成有關(guān)，可影響啟動子轉(zhuǎn)錄活性。5-脂氧合酶基因最常見的等位基因型特點為在5-脂氧合酶核心啟動子位點含有5個SP1(-GGGCGG-)串聯(lián)性重復(fù),其被視為野生型等位基因,其余還包括變異型等位基因，純合型等位基因、雜合型等位基因、純合型等位基因、雜合型等位基因[6]。5-脂氧合酶基因啟動子區(qū)域的變異會導(dǎo)致半胱氨酰白三烯(cysteinyl leukotrienes,CysLTs)合成減少，進而影響白三烯的合成；同時，使用LTRA能夠減少機體白三烯的合成，進而抑制5-脂氧合酶基因的表達[7]。其中孟魯司特主要與支氣管平滑肌中的CysLTs受體選擇性結(jié)合，競爭性阻斷CysLTs，進而阻斷細胞對CysLTs的反應(yīng)，齊留通則通過抑制花生四烯酸與5-脂氧合酶在細胞內(nèi)的代謝過程進而抑制CysLTs的合成，具體機制見圖1。

圖1 白三烯代謝途徑和白三烯拮抗作用的作用機制途徑

注：AA為花生四烯酸；5-HPETE為5羥過氧化二十碳四烯酸；ALOX5為5-脂氧合酶；LTA4、LTB4、LTC4、LTD4、LTE4為白三烯A4、白三烯B4、白三烯C4、白三烯D4、白三烯E4；LTA4H為白三烯A4水解酶；白三烯C4S為LTC4合成酶；CysLTs為半胱氨酰白三烯；CysLTR為半胱氨酰白三烯受體。

研究發(fā)現(xiàn)，5-脂氧合酶啟動子中的串聯(lián)堿基重復(fù)變異與基因活性表達降低有關(guān)[8]。劉占利等[9]研究發(fā)現(xiàn)，哮喘患兒全血中5-脂氧合酶mRNA表達增加，他們認為5-脂氧合酶基因啟動子SP-1結(jié)合位點能夠調(diào)控5-脂氧合酶mRNA的表達。已有研究證實人體5-脂氧合酶基因位點rs2115819(G>A)與孟魯司特治療支氣管哮喘的療效有關(guān)，與A等位基因的攜帶者(AA、AG)相比，GG基因型哮喘患者在接受LTRA治療后的1 s用力呼氣容積(forced expiratory volume in one second，F(xiàn)EV1)改善更多，孟魯司特治療GG基因型的哮喘患者臨床療效更佳，復(fù)發(fā)率更低，研究者認為孟魯司特對5-脂氧合酶基因位點G等位基因的表達影響更大[10]。也有研究表明，LTRA會降低5-脂氧合酶基因的表達，同時減少花生四烯酸的釋放，進而影響白三烯的合成過程[11]。

周奇興等[6]研究發(fā)現(xiàn)，攜帶5-脂氧合酶基因啟動子野生型等位基因的哮喘患者對LTRA治療有效,而攜帶變異型等位基因的患者則無效。一項針對270例哮喘控制不良兒童的研究發(fā)現(xiàn)，5-脂氧合酶基因啟動子區(qū)基因序列為純合型的患兒，其體內(nèi)白三烯合成增加，尿液LTE4含量增多，這部分患兒使用LTRA的療效較差；進一步研究發(fā)現(xiàn)，這部分患兒86%是非裔美國人，提示非洲祖先基因的單核苷酸多態(tài)性可能影響了哮喘兒童對LTRA的藥物反應(yīng)[12]。也有學(xué)者提出不同的觀點，他們認為5-脂氧合酶基因啟動子的多態(tài)性導(dǎo)致了孟魯司特療效的差異，與野生型純合子相比，變異型等位基因攜帶者在使用孟魯司特治療后惡化的風(fēng)險降低了73%，這表明變異等位基因上調(diào)了5-脂氧合酶活性[13]。Drazen等[14]認為使用ALOX5抑制劑ABT-761可改善野生型純合子與雜合子哮喘患者的FEV1。Telleria等[15]研究發(fā)現(xiàn)，5-脂氧合酶基因中CC型和CT型哮喘患者在接受孟魯司特治療后FEV1明顯改善，而TT型患者無明顯改變。由此可以推測，LTRA對具有變異型純合子5-脂氧合酶基因的哮喘患者療效較差，而對具有野生型5-脂氧合酶基因的哮喘患者療效較好。此外，一項回顧性研究發(fā)現(xiàn)，14.8%哮喘控制不良兒童的5-脂氧合酶啟動子區(qū)rs59439148位點存在變異，此類患兒的尿LTE4水平升高，F(xiàn)EV1降低，哮喘惡化幾率更高，這可能與LTE4水平升高，增加CysLTs的暴露有關(guān)[16]。

1.2 LTA4H基因 由LTA4H基因編碼的LTA4H水解酶能催化LTA4轉(zhuǎn)化為LTB4，LTB4是中性粒細胞催化因子之一，可激活中性粒細胞參與哮喘的發(fā)生與發(fā)展。LTA4H基因位點rs2660845(G>A)的變異型與哮喘患者的最大呼氣峰流速(peak expiratory flow，PEF)、FEV1有顯著關(guān)聯(lián)，與G等位基因相比，攜帶A等位基因的患者在使用LTRA后PEF、FEV1顯著提高[17]。有研究發(fā)現(xiàn)，LTA4H基因位點攜帶G等位基因的哮喘患兒哮喘加重率是AA型基因的4～5倍，研究者認為G等位基因可調(diào)控白三烯的合成，加重了炎癥反應(yīng)[18]。Maroteau等[19]研究表明，LTA4H的遺傳變異以及哮喘發(fā)作時間的不同可能會導(dǎo)致孟魯司特鈉治療效果的差異，LT4H基因位點中攜帶至少一個G等位基因的患兒病情惡化風(fēng)險更高，而AA型基因患兒血液中LTB4濃度較前者低，研究者認為A等位基因可降低LT4H活性，影響孟魯司特作用于CysLTs受體，通過LTB4途徑影響白三烯的合成，進而引起哮喘病情惡化的風(fēng)險降低。還有研究發(fā)現(xiàn)，在哮喘治療期間LTA4H rs2660845帶G等位基因的哮喘患者哮喘惡化的風(fēng)險是純合子的4～5倍，可能與G等位基因下調(diào)LTA4H的活性有關(guān)，導(dǎo)致LTA4偏離LTA4H途徑，從而增加CysLTs的形成[13]。

1.3 LTC4S的基因 由LTC4S基因編碼的LTC4合成酶參與了白三烯合成過程，其能催化LTA4轉(zhuǎn)化成LTC4，LTC4能脫酸形成LTD4，LTD4可再進一步形成LTE4。LTB4、LTC4、LTD4和LTE4都含有半胱氨酸殘基，故之稱為CysLTs。

LTC4S基因位于5號染色體長臂的末端(5q35)，其啟動子區(qū)A-444位存在C替代A的情形，是LTC4S基因多態(tài)性的一種。王婷婷等[20]發(fā)現(xiàn)，在新疆維吾爾族支氣管哮喘患兒中，LTC4S基因A-444C位點三種基因型CC、AC和AA的分布頻率分別為6.8%、49.0%和44.2%，A、C等位基因頻率分別為68.7%、31.3%，與韓國、澳大利亞及中國東北地區(qū)漢族支氣管哮喘兒童存在顯著差異。接受LTRA治療后，與LTC4S基因A-444C位點AA純合子相比，雜合子發(fā)生哮喘惡化的風(fēng)險降低76%[13]。

有研究認為LTC4S基因rs730012位點攜帶C變異等位基因的哮喘患者對LTRA的反應(yīng)優(yōu)于AA型患者[21]。袁姝華等[22]在臨床上使用吸入糖皮質(zhì)激素聯(lián)合LTRA治療中度持續(xù)哮喘患兒的研究中發(fā)現(xiàn)，LTC4S基因rs730012位點上AC型與CC型患兒的50%肺活量時FEF改善率和75%肺活量時FEF改善率均優(yōu)于AA型，且75%肺活量時FEF的改善更明顯。蔡暢等[23]研究發(fā)現(xiàn)，LTC4S基因AC/CC型的哮喘患者接受LTRA治療后，F(xiàn)EV1的提高及晨尿LTE4的下降有明顯變化，而LTC4S基因AA型患者則無改變，這說明LTRA對攜帶C等位基因的哮喘患兒的療效更佳。但也有研究得出相反結(jié)論[24]。LTC4S基因rs730012位點多態(tài)性還與哮喘嚴(yán)重程度有關(guān)，C等位基因頻率增加提示哮喘病情嚴(yán)重或發(fā)展為重度哮喘的可能性大[25]。還有研究提示LTC4S基因位點A>C的變異與呼吸道合胞病毒(respiratory syncytial virus,RSV)毛細支氣管炎的發(fā)生及病情嚴(yán)重程度有關(guān)[26]，董明瑛等[27]則認為其二者無相關(guān)性，但RSV毛細支氣管炎患兒LTC4S位點多態(tài)性可能與LTRA療效有關(guān),且AC/CC基因型患兒療效優(yōu)于AA型。

有研究表明，前列腺素D2能夠募集和刺激嗜酸性粒細胞并誘導(dǎo)LTC4的合成，LTC4S-444C和前列腺素D2受體-441C等位基因的組合效應(yīng)可能對增加總嗜酸性粒細胞計數(shù)具有累加效應(yīng)，導(dǎo)致較高水平的LTC4，破壞哮喘兒童對LTRA反應(yīng)性[28]。 潘明鳴等[24]研究北京哮喘患者的LTC4S基因位點，提示基因型為AA/AC/CC的攜帶者分別占為65.4%、30.5%、3.8%，這與吳永紅[29]研究的西南地區(qū)的成人哮喘患者LTC4S基因型分布頻率結(jié)果相似。而在北京正常成年人群中LTC4S基因變異型為C-444的出現(xiàn)頻率為19%，與日本相近，低于美國和澳大利亞[24]。但2017年關(guān)于我國東北地區(qū)哮喘患兒的一項研究發(fā)現(xiàn)，LTC4S基因rs730012基因型、等位基因分布與健康對照組無明顯差異，即該基因多態(tài)性與哮喘的發(fā)病率無關(guān)[25]，這與2011年關(guān)于韓國哮喘兒童的一項研究結(jié)果一致[28]。這些研究結(jié)果的差異可能與人種、遺傳背景、環(huán)境差異等有關(guān)。

1.4 CysLTs基因 CysLTs通過參與氣道重構(gòu)導(dǎo)致哮喘的發(fā)生。LTRA通過與支氣管平滑肌等部位的CysLTs受體結(jié)合，競爭性阻斷CysLTs的作用，有效控制哮喘癥狀，改善患者肺功能。CysLTs受體主要由半胱氨酰白三烯受體(cysteinyl leukotriene receptor,CYSLTR)1和CYSLTR2基因編碼，這兩個基因都會在肺巨噬細胞和氣管平滑肌中大量表達[30]。哮喘患者CysLTR1 mRNA高表達可能與哮喘急性發(fā)作存在相關(guān)性[31]。在CYSLTR1的基因位點rs773347588上，變異型(CT或TT)比野生純合型(CC)的患者CysLTs表達量更多，治療效果更好；而在CYSLTR2的基因位點rs912277和rs912278的變異使得一部分患者在使用LTRA治療時CysLTs濃度增加，表明CYSLTR2多態(tài)性導(dǎo)致部分患者CysLTs的濃度增加，從而哮喘臨床表現(xiàn)明顯，抗白三烯治療反應(yīng)更好[32]。通過實驗檢測發(fā)現(xiàn)哮喘患者CysLTs受體基因mRNA水平與尿LTE4水平、PEF水平有相關(guān)性，經(jīng)過LTRA治療，尿LTE4水平下降，PEF水平升高[33]。

2 影響LTRA藥代動力學(xué)的基因

生物個體內(nèi)的白三烯水平受腸內(nèi)載體介導(dǎo)轉(zhuǎn)運功能的影響，這種轉(zhuǎn)運受組織離子通道載體家族2B1基因(SLCO2B1基因)編碼，其變異位點rs12422149能夠影響細胞液中白三烯的水平，有研究證實此變異位點與孟魯司特治療后的哮喘癥狀控制率有關(guān)[16]。Mougey等[17]采用體外人結(jié)腸腺癌細胞培養(yǎng)模型進行孟魯司特體外滲透性研究，發(fā)現(xiàn)SLCO2B1基因編碼的有機陰離子轉(zhuǎn)運蛋白可能是決定孟魯司特藥代動力學(xué)和藥效學(xué)的一個重要因素，同時發(fā)現(xiàn)SLCO2B1(G>A)rs12422149變異中，雜合基因型哮喘患者服藥后孟魯司特的血漿濃度明顯高于純合型患者，AG基因型患者對孟魯司特的反應(yīng)高于GG基因型。這提示基因多態(tài)性可通過影響藥代動力學(xué)影響LTRA治療效果。

3 其他位點的基因多態(tài)性研究

Dahlin等[34]研究了歐洲、非洲及亞洲哮喘患者使用孟魯司特治療的效果，在服用8周后，攜帶混合譜系白血病基因3(rs6475448)AA基因型的患者最大自主通氣量顯著高于基因型AG/GG患者。基因ATP結(jié)合盒C亞家族成員1編碼的多重耐藥蛋白1在LTC4跨膜轉(zhuǎn)運中起重要作用，該基因的rs119774位點的多態(tài)性與LTRA的療效相關(guān)，在ALOX5基因rs2115819位點上，與AG/AA基因型相比，攜帶純合型GG基因患者在接受LTRA治療后FEV1改善更多[13]。

與健康兒童相比，特異性哮喘兒童基因CA10中的rs967676片段(A>G)純合子AA分布頻率顯著提高，rs967676的G等位基因與哮喘的嚴(yán)重程度有關(guān)，與AA型等位基因攜帶者相比，攜帶有1或2個G等位基因的患兒FEV1/用力肺活量更低，IgE、嗜酸性粒細胞表達更高。經(jīng)LTRA治療后鈣黏蛋白相關(guān)蛋白rs1786929(T>A)TT型等位基因攜帶者的FEV1/用力肺活量值較雜合子或CC型純合子高[35]。

5-脂氧合酶激活蛋白也是參與CysLTs合成的關(guān)鍵基因之一，是5-脂氧合酶活化的關(guān)鍵，哮喘患者外周血5-脂氧合酶激活蛋白mRNA的表達明顯高于健康人[36]。郭青等[37]研究表明，腦漿型磷脂酶A2Ⅳ基因rs932476位點AA型患兒經(jīng)孟魯司特鈉治療后總有效率、γ-干擾素水平及肺功能指標(biāo)均明顯高于GG型患兒，且AA型患兒血清中白細胞介素4水平明顯低于GG型患兒，提示該基因位點AA型患兒孟魯司特鈉療效明顯優(yōu)于GG型患兒。此外，還有學(xué)者認為細胞色素P450酶系3A5基因rs776746位點、細胞毒性T淋巴細胞相關(guān)抗原4基因rs4553808位點AA基因型和A等位基因以及STAT3基因內(nèi)含子11 rs2293152C/G的多態(tài)性都與LTRA療效及哮喘的易感性相關(guān)[38-40]。

4 結(jié) 語

哮喘是一種復(fù)雜的多基因疾病，受遺傳因素和環(huán)境因素的雙重影響，目前LTRA的藥物基因組學(xué)作用機制較為明確，如5-脂氧合酶、LTA4H、LTC4S通過干預(yù)白三烯作用通路上酶的代謝影響炎性介質(zhì)CysLTs的生成，CYSLTR1和CYSLTR2通過干預(yù)CysLTs受體的合成影響其在細胞中的表達。但其他哮喘控制藥物，如糖皮質(zhì)激素的藥物基因組學(xué)的具體作用機制仍未完全明確[41]。盡管近年來在使用藥物基因組學(xué)改善哮喘療效方面研究頗多，但由于研究人種、研究方法、研究內(nèi)容上存在差異，很多臨床研究難以重復(fù)，臨床數(shù)據(jù)仍然缺乏，未來應(yīng)結(jié)合藥物基因組、遺傳學(xué)、準(zhǔn)確的疾病表型進行研究，為哮喘患者提供確最佳的治療方案。