华法林基于药物基因组学个体化给药方案的评价文献综述

拟研究或解决的问题：

通过对南京市鼓楼医院心胸外科的心脏瓣膜手术患者的抗凝用药指导与监测，评价细胞色素P450酶2C9（CYP2C9）基因和维生素K环氧化物还原酶复合体亚单位1（VKORC1）基因检测在指导心脏瓣膜手术患者的华法林抗凝治疗中的作用，研究华法林基因型与其首次剂量、预测剂量之间的关系，比较华法林实际稳定剂量与预测剂量之间的差异，为华法林的个体化用药、精确用药方案提供建议。

采用的研究手段：

1. 按照设定的标准，将南京市鼓楼医院心胸外科进行心脏瓣膜手术的患者随机分成试验组和对照组，对所有患者进行华法林抗凝治疗；
2. 试验组患者通过聚合酶链反应-限制性内切酶片段长度多态性（PCR-RFLP）技术和测序技术检测患者基因型（CYP2C9和VKORC1）；根据患者基因型和国际华法林药物基因组联合会（IWPC）模型确定每位患者不同的首次剂量及预测剂量，并在每日的监测中，根据国际化标准比值（INR）的结果调整华法林的剂量，直至合适剂量；

3、对照组患者直接根据每日监测的国际标准化比值（INR）的结果调整华法林的剂量，直至合适剂量；

4、 分别比较试验组和对照组华法林实际稳定剂量与预测剂量之间的差异；

5、 通过统计学原理的方法比较试验组和对照组在术后华法林抗凝治疗时间、华法林稳定剂量、INR达标率等方面的差异；

6、 根据试验结果对华法林抗凝的个体化用药提出意见和建议。

文献综述：

华法林抗凝的机制及个体化治疗研究进展

摘 要：在心胸外科临床实践中，生物和机械心脏瓣膜置换术后需要预防血栓栓塞、心房颤动需要预防卒中，这些患者需要长期（3-6个月）或者终身服用抗凝药物来控制不良反应。以华法林为代表的维生素K拮抗药作为应用最为广泛、普遍的抗凝药物，存在着治疗指数范围狭窄，出血或者栓塞并发症频繁的风险、剂量反应个体间高变异的情况，饮食、疾病和其他药物对华法林药物代谢动力学和药物效应动力学也有显著影响等弊端，所以在临床使用华法林时，需要频繁监测及控制国际标准化比值（INR）以达到预防效果。如何找到合适的初始剂量，在最短的时间内到达靶标以及根据患者的个体化差异进行精确用药一直是其抗凝治疗的关键、难点及研究热点。国内外研究显示，华法林抗凝作用的个体化差异与细胞色素P450酶2C9（CYP2C9）基因和维生素K环氧化物还原酶复合体亚单位1（VKORC1）基因的多态性密切相关。

本文根据已有的国内外文献的报道，对华法林的药理作用、相互作用因素、数学给药模型等方面对华法林的个体化用药进行全面综述，为心脏瓣膜手术患者的个体化用药的研究提供参考、指导和借鉴。

关键词：华法林；抗凝；个体化用药；CYP2C9；VKORC1

华法林是目前国内外使用最广泛最普遍的口服抗凝药物，在心脏瓣膜置换手术后，患者需要长期服用华法林来防止血栓形成。但由于其治疗指数小、个体差异大，在临床使用时需要检测凝血酶原时间-国际标准化比值（PT-INR）来指导华法林剂量。本文对近几年国内外对华法林的个体化用药情况进行综述，并提出展望。

1 药理作用

血液凝固是凝血因子按照一定的顺序激活，最终使纤维蛋白原转变为纤维蛋白的过程。

血液凝血过程分为三个基本步骤，分别是凝血酶原激活物的形成、凝血酶的形成、纤维蛋白的形成。如图1所示：

图1 凝血过程示意图

血液凝固过程分为内源性和外源性凝血途径。内源性凝血途径是指参与凝血的因子全部来源于血液，外源性凝血途径由来自于血液之外的组织因子（Tissue Factor, TF）暴露于血液而启动。两条途径均能通过不同的方式形成凝血酶原复合物，激活凝血酶原形成凝血酶，后者又可以使纤维蛋白原转变为纤维蛋白，最终在血液中形成血栓。目前研究报道认为，内源性凝血途径对凝血反应开始后的维持和巩固起到很重要的作用，如果机体内凝血机制过度激活，则容易导致血栓形成^[1]。

华法林（Warfarin）为双香豆素类口服抗凝药，在临床的抗凝治疗中广泛而普遍的使用。目前临床使用的华法林是S-华法林和R-华法林的消旋体混合物，其中S-华法林是R-华法林抗凝强度的3至5倍^[2]。肝脏合成的凝血因子II、VI、IX、X和凝血蛋白C、S、Z分子的氨基末端的gamma;-羧基谷氨酸残基需要通过gamma;-谷氨酰羧化酶（GGCX）参与的gamma;-羧基化才能激活，变成有活性的蛋白，进而发生级联反应引起凝血。而GGCX在肝脏合成过程中，必须依赖维生素K的参与。在维生素K的肝脏循环过程中，持续提供用于凝血因子合成的维生素K，维生素K在维生素K环氧化物还原酶（VKORC）的作用下，还原为维生素K氢醌，然后才能辅助谷氨酸残基发生gamma;-羧基化。华法林是口服的维生素K拮抗剂，在肝微粒体内通过抑制肝脏维生素K环氧化还原酶的活性以阻止维生素K的利用，使无活性的氧化型维生素K无法还原为有活性的还原型维生素K，从而依赖维生素K的凝血因子II、VI、IX、X和凝血蛋白C、S、Z等无法激活，仅停留在前体阶段，发挥其抗凝作用^[3]。

华法林有抑制凝血因子的活化的功能，从而抑制新血栓的形成、限制血栓的扩大。同时华法林能抑制血栓脱落和栓塞的发生，有利于纤溶系统清除血栓。但是华法林本身没有溶解血栓、化栓的作用。

2 影响因素

华法林的治疗窗很窄，剂量反应关系变异很大，华法林的药物代谢动力学和药物效应动力学同时受遗传和环境因素的影响，临床上的使用需要严格监测，及时根据患者的凝血酶原时间-国际标准化比值来调整剂量。

2.1 基因

2.2.1 细胞色素P450酶2C9（CYP2C9）基因

华法林在肝脏中由细胞色素P450酶系代谢，其中抗凝活性较强的S-华法林主要由CYP2C9代谢。编码CYP2C9酶的基因野生型为CYP2C9*1/*1，突变型主要包括CYP2C9*2和CYP2C9*3。CYP2C9的突变型酶活性相比野生型降低，所以CYP2C9基因的变异会导致其代谢华法林的能力减弱，CYP2C9基因多态性可以明显影响华法林的首次剂量及稳定剂量^[4]。

2.2.2 维生素K环氧化物还原酶复合体亚单位1（VKORC1）基因

VKORC1基因位于16号染色体p11.2，基因长度约为11kb。有国外文献报道VKORC1基因内含子1上的1173Cgt;T（dbSNP：rs9934438）和3rsquo;UTR区的3730Agt;G（dsSNP：rs7294）与华法林的抗凝的个体间差异有显著关联性。有学者在中国人群中检测华法林敏感或者抵抗患者的-1639Ggt;A基因型，发现华法林敏感的患者均是AA基因型，华法林抵抗的患者均是GA或者GG基因型。携带VKORC1 1173C、3730A、-1639G等位基因的患者需要更高的华法林剂量。VKORC1-1639Ggt;A和1173Cgt;T可以解释部分华法林剂量的个体间差异^[5]。

2.2.3 细胞色素P450酶4F2（CYP4F2）基因

CYP4F2是维生素K的氧化酶，将维生素K苯基侧链羟基化而导致还原型维生素K失活，从而影响还原型维生素K在体内的浓度。又因为华法林是通过抑制还原型维生素K的合成发挥作用，所以还原型维生素K在体内的浓度将影响患者的华法林首次剂量和维持剂量。CYP4F2突变可以导致其代谢维生素K的活性降低，使还原型维生素K的浓度显著增加，所以突变型TT患者所需华法林于野生型CT/CC患者相比显著增高^[6]。

2.2 食物^[7]

因为华法林通过抑制维生素K的活性从而发挥抗凝作用，所以食物中富含维生素K的食物会减弱华法林的抗凝作用。比如酸奶酪、紫花苜蓿、蛋黄、红花油、大豆油、鱼肝油、动物内脏、海藻类、绿色蔬菜（如菠菜、白菜、韭菜）、茶叶等中都富含维生素K，若在服药的同时大量服用此类食物，会减弱华法林的药效。尤其是绿菜中维生素K含量非常高，当患者大量长期服用绿茶，会减弱其抗凝作用。

大蒜和生姜能抑制血小板的活性，与华法林合用会增加患者出血风险。

柚子、葡萄柚、柚子汁、葡萄柚汁、芒果等可以抑制华法林在体内的代谢，从而延长华法林作用时间，增强抗凝作用。

华法林在体内的代谢主要是通过肝脏细胞色素P450酶系，而长期酗酒和吸烟会增加肝药酶的活性，加快华法林在体内的代谢，使抗凝作用减弱。

2.3 药物

2.3.1 广谱抗生素

三代、四代头孢菌素、大环内酯类（如红霉素）、喹诺酮类（如环丙沙星、左氧沙星、加替沙星）。

其中头孢菌素类与华法林合用可以增强其抗凝作用，大环内酯类中的红霉素可以抑制细胞色素P450酶系，从而减慢华法林的代谢，增强其抗凝作用，喹诺酮类药物也可以增强其抗凝作用^[8]。

2.3.2 非甾体抗炎药

吲哚美辛、西乐葆、布洛芬、安乃近。

一方面非甾体抗炎药可以抑制环氧化酶的作用，减少血小板聚集，增强华法林的抗凝作用。另一方面非甾体抗炎药和华法林的血浆蛋白结合率都很高，竞争蛋白结合位点，导致华法林游离药物浓度升高，增强抗凝作用^[9]。

2.3.3 抗抑郁药

帕罗西汀、百忧解、多塞平、去甲替林、普罗替林、氟伏沙明。

部分药物是肝药酶的诱导剂，可以明显减弱华法林的抗凝作用。另一部分药物是细胞色素P450的抑制剂，通过减缓华法林的代谢，从而增加其抗凝作用^[9]。

2.3.4 中药

人参、银杏、丹参、圣约翰草、姜。

很多中草药均能潜在的干扰华法林的药效，主要通过与细胞色谱P450酶系的作用改变华法林的代谢。研究发现华法林和银杏合用可以导致脑出血，当归和华法林服用可以导致大面积皮下出血^[10]，所以这些因素可以导致INR升高，增强华法林的抗凝作用。在服用华法林的临床应用中，应该严密监测这样药物对华法林的影响。

2.3.5 疾病

腹泻或者呕吐，乏氧状态，化疗，发热，甲状腺功能亢进，肝功能异常和慢性肾功能不全都会影响华法林的药效^[9]。

3 数学给药模型

3.1 Oates模型

早在1998年，Oates等就开始研究患者的个体化差异与华法林剂量之间的关系，结果表明连续服用两周华法林后，INR基线水平与华法林维持剂量显著相关，并用此数据构建给药模型。但此模型存在局限性，对于心脏瓣膜置换术后的患者不适用^[11]。

3.2 IWPC模型

国际华法林药物基因组学协会（The International Warfarin Pharmacogenetics Consortium, IWPC）根据全球范围内4000多名患者的临床情况和基因信息，统计了CYP2C9*1、CYP2C9*3和VKORC1-1639A/G基因型、年龄、身高、体重、种族、是否服用肝药酶诱导剂和胺碘酮等因素，建立了华法林稳定剂量的公式。使用该公式不仅可以预计华法林的稳定剂量，也可以指导华法林首次剂量。目前是规模最大的模型，并且得到广泛认可和应用^[12]。

3.3 Wen模型

Wen等在一个108人的中国人群中验证了一个华法林的给药模型，包含的因素有基因、年龄、体表面积等。临床试验结果表明该模型可以解释部分剂量差异，同时也证明了使用此模型可以减少达到目标INR的时间以及不良反应的发生率^[13]。

3.4 Ohno模型

Ohno等125名日本患者的资料，联合年龄、体表面积、基因多样性等构建了多元线性回归方程，可以解释部分华法林稳态剂量的个体差异^[14]。

4 展望

华法林的抗凝作用的个体化差异很大，所以根据个体药物基因组学的治疗方案迫在眉睫。目前的研究存在两方面的缺陷，第一，对于高加索人种的研究较多，对于不同人种，比如亚洲和非洲人群，给药模型所能解释的程度偏低；第二，对于首次剂量的确定并未存在明确的标准，许多研究仍将维持剂量的计算结果作为首次剂量，并没有大范围且权威的数据证明其有效性。我们需要相信，由于计算及统计的迅速发展，精确性的华法林给药模型会一步步建立，从而极大地提高华法林抗凝的安全性和有效性，特别是对中国患者合理、恰当的使用华法林提供依据。

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