哮喘患者对所有哮喘疗法的反应都不同,部分原因是其疾病潜在机制中存在真正的生物学差异。

 随机,双盲,安慰剂对照的临床试验是确定临床疗效的药物开发的基石,并且考虑到现实因素(包括患者依从性)的有效性研究越来越引起人们的关注。药物治疗的有效性和有效性在患者之间有所不同,患者亚组显示出不完全或持续高于平均水平的反应。这种受试者间的变异性可能归因于诊断错误,评估反应的错误以及患者依从性的差异,但是重要的组成部分很可能是由疾病机制中真正的生物学变异引起的,其中某些可能是遗传性的。此外,药物治疗的不良反应并不少见,也可能有遗传基础。1 遗传机制的表征可允许进行筛选,以便将药物更好地靶向最可能受益的药物,并远离最可能遭受严重不良反应的药物。来自哮喘领域的一个例子是β-2-肾上腺素受体中的甘氨酸(Gly)/精氨酸(Arg)-16基因多态性,因此具有Arg-16多态性的患者对吸入的β2受体激动剂治疗的反应增强,可能是由于气道平滑肌细胞中受体下调的差异。2

与其他哮喘治疗方法一样,包括β2受体激动剂和糖皮质激素,白三烯受体拮抗剂(LTRA)的临床试验证明了患者对这些药物的反应范围。白三烯合成途径中酶的遗传变异可能导致某些哮喘患者产生半胱氨酰-白三烯(cys-LTs)的程度高于其他患者,使他们更容易出现更严重的哮喘病症状(尤其是肺功能较差),并且可能对LTRA治疗表现出最佳临床反应的个体。

白三烯作为哮喘的调解人
cys-LTs LTC4和LTD4是有史以来最有效的支气管收缩介质,在人的呼吸道中比组胺,类前列腺素或血小板活化因子的效力高2至3个数量级。它们还具有与哮喘和过敏性疾病相关的广泛促炎作用,包括粘液分泌过多,粘膜纤毛清除受损,血管通透性过高,神经肽释放,嗜酸性粒细胞募集,支气管平滑肌肥大和成纤维细胞胶原沉积。3 Cys-LTs通过5-脂氧合酶(5-LO)途径合成(图1,第31页)。细胞活化导致花生四烯酸从膜磷脂中释放出来,而5-LO将花生四烯酸酯转化为LTA4,其中5-LO活化蛋白为辅因子。在肥大细胞,嗜酸性粒细胞,嗜碱性粒细胞和单核巨噬细胞中,LTA4通过LTC4合酶与谷胱甘肽偶联形成首个cys-LTs LTC4。4 LTC4的细胞外转化为LTD4,然后转化为LTE4,产生了一个含半胱氨酸的LT(以前称为慢反应物质)家族,它们作用于靶组织(如支气管平滑肌)上的特定cys-LT1受体。5

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白三烯修饰剂药物包括5-LO抑制剂齐留通和LTRAs孟鲁司特,普仑司特和扎鲁司特。在支气管激发模型中,这些药物在易感人群中显着阻断支气管收缩剂对吸入的过敏原,二氧化硫,非甾体抗炎药(NSAIDs),血小板活化因子和运动/冷空气的反应。 6 他们在临床哮喘的多剂量试验中的功效已得到广泛审查,7 基线肺功能通常会改善5%至15%,而次要结果指标(包括使用β激动剂,病情加重,白天症状评分,夜间醒来以及上班和上学时间减少)通常会改善20%至60%。抗炎活性通过用LTRAs治疗的患者的血液,诱导的痰​​液和支气管活检样本中嗜酸性粒细胞数量的减少反映出来。

抗白三烯药物的临床反应因受试者而异,即使这些患者表面上具有相似的临床表型和严重程度。在一项轻度至中度成年哮喘患者中吸入苄氯米松(每天400至500微克)和口服孟鲁司特(每天10毫克)的连续12周的直接比较试验中,改善了1秒内强制呼气量(FEV1)的基础值皮质类固醇组的平均审前价值为13%,孟鲁司特组的约为7%。8 从表面上可以得出结论,孟鲁司特在这些患者中的疗效较差,但是对反应分布的检查表明,类固醇治疗组中较高的平均改善完全是由极少数患者(10%)导致的极大的改进(>FEV1中的40%)。在大多数反应范围内,倍氯米松和孟鲁司特的反应非常相似。在用这两种药物治疗的患者中,相当一部分患者中FEV1的恶化,而孟鲁司特在FEV1改善10%至40%的患者中比倍氯米松有效得多。了解这种变化的机制将使每个患者的治疗个体化,以最大程度地提高有益反应的可能性。相比之下,依靠临床试验的平均数据可能导致相当一部分患者的药物选择不理想。换句话说,相对较少的患者表现出对治疗的平均反应,但中庸的专制最终可能导致治疗指南和医疗保健系统的出现,从而限制了为每个患者选择最佳药物的临床自由。基因检测可以为将药物更好地针对个体患者提供依据,从而扩大临床选择。

5-LO的遗传
遗传因素可能是对哮喘药物的多种反应的基础。基因编码区可能会发生多态性(在给定人群中患病率高于1%的突变),这种多态性可能会改变蛋白质的氨基酸序列,导致异常的酶或受体功能。一个例子是先前提到的Arg / Gly-16 beta2受体多态性。2 多态性也可能发生在基因的调控区域,通常位于转录起始位点的上游。在此,基因的变体形式可能导致基因的转录改变,从而最终蛋白质以异常量(与携带更常见或野生型等位基因的个体产生的量相比)表达。在1996年,发现了5-LO基因启动子的多态性,由Sp1和Egr1转录因子活性所必需的可变数量的富含GC的基序串联重复组成。9 野生型等位基因具有五个这样的串联基序,而变异等位基因仅具有三个或四个基序—or with six motifs—在基因报告检测中具有较低的转录活性。在681例哮喘患者中,野生型等位基因的患病率为81.7%,其中三个,四个和六个基序的等位基因的患病率分别为14.7%,3.3%和0.3%。在正常受试者,哮喘患者和阿司匹林耐受性哮喘(AIA)患者之间,野生型和变异等位基因的患病率没有差异,这表明变异等位基因不会使受试者易患哮喘表型。9 尽管如此,在临床试验中10 在681例哮喘患者中,口服5-LO抑制剂ABT-761服用12周后,具有一或两个野生型等位基因的患者与安慰剂(5%)相比,FEV1的平均改善显着(约15%) ),而具有两个等位基因变异的患者则FEV1没有变化。因此,变体等位基因是隐性的,并且在约5%至6%的哮喘患者中,变体等位基因的纯合性导致相对缺乏对抗白三烯疗法的反应。这小部分患者必须患有某种哮喘,其中白三烯以外的其他介质也会导致气道狭窄。

LTC4合酶是合成首个cys-LTs LTC4的下游酶。在AIA患者的气道壁中已经描述了LTC4合酶的非常高的表达。 11 这些患者在摄入阿司匹林或其他非甾体抗炎药后可能会发作危及生命的哮喘发作,但即使避免使用非甾体抗炎药,他们也倾向于患有中度至重度的慢性哮喘。12 急性发作可能是由于保护性前列腺素的合成受到抑制而引起的,13 但是急性发作和慢性疾病都与高水平的cys-LT产生有关。12

已经鉴定出LTC4合酶基因中的启动子多态性。14 它由转录起始位点上游444个碱基处的胞嘧啶碱基取代为腺苷。该多态性称为-444A / C,其中A为野生型,C为变异等位基因。与对阿司匹林不敏感的哮喘患者(44%)或正常受试者(42%)相比,AIA患者显着更有可能具有一或两个变异C等位基因(75%)。因此,变异LTC4合酶等位基因代表阿司匹林不耐受的重要危险因素(赔率比3.89,P<.05)。这些患病率数据 15 但是,其他调查人员尚未证实来自波兰人的血统15 来自日本人群或美国白人人群的患者。因此,LTC4合酶是否使个体易患阿司匹林-哮喘表型仍值得怀疑。

基于观察到LTC4合酶C-444等位基因在耐阿司匹林的哮喘患者和正常受试者中也占42%至44%,但是,我们假设它可能不会使受试者直接对阿司匹林不耐受,而对cys易感暴露于相关触发下时,任何哮喘表型的-LT过量产生。为了验证该假设,必须证明该多态性在信使RNA(mRNA),蛋白质,细胞LT合成,体内肺功能以及对白三烯治疗的临床反应中起作用。与A-444等位基因相比,当转染到HeLa细胞中时,C-444等位基因显着增加了萤光素酶报道基因的转录。16 在AIA患者中,与具有野生型基因型(A / A)的患者相比,来自C-444等位基因患者的血液嗜酸性粒细胞中LTC4合酶的mRNA过表达。17 这与较高的尿液LTE4水平相关。在正常的人体嗜酸性粒细胞中,在吲哚美辛存在下钙离子载体刺激后,具有一个或两个LTC4合酶等位基因(A / C或C / C)的受试者的细胞中LTC4的合成是其受试者中LTC4的三倍野生型等位基因(A / A)。18 此外,在317例轻度至中度哮喘患者中,具有变异LTC4合酶基因型的患者中的FEV1显着低于野生型基因型患者(占预测值的92.7%,n = 162,P = .004)。 (预测值的97.5%,n = 155)。16 因此,LTC4合酶多态性可预测哮喘患者的基线肺功能,并指出其中cys-LTs发挥特别重要的病理生理作用的哮喘患者亚组(患病率约为50%)。

为了进一步对此进行研究,我们对23名慢性重症哮喘患者进行了一项小型开放研究,他们将口服扎鲁司特(20 mg,每天两次)治疗2周的肺功能反应与研究前的基线值进行了比较。在那些具有LTC4合酶变异基因型(n = 13)的患者中,扎鲁司特后FEV1的改善(+ 9%)和强迫肺活量(+ 15%)往往比10例野生型基因型(谁分别下降了12%和18%)。18 尽管在这项小型研究中这些差异并不明显,但数据确实表明LTC4合酶基因型可以预测对抗白三烯疗法的肺功能反应。一项更大的研究已经证实了这一结果,19 报告了4周的回复’口服普鲁司特治疗48例轻度至中度哮喘。在野生型患者中,平均FEV1仅改善2.8%,但具有变异LTC4合酶基因型的患者显示改善12.4%(P = .05),其中一半将其FEV1增加至少10%(P = .03) ),如图2所示。普仑司特治疗后LTC4合酶的多态性是肺功能改善的高度重要预测指标。具有变异基因型的患者的大亚组可能代表白三烯驱动的哮喘的表型,因此确定了LTRA治疗的最佳目标人群。在更大的患者群体中,需要进一步验证该假设,并且与单独的FEV1相比,应包括更广泛的哮喘措施。

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概要
哮喘患者对所有哮喘疗法的反应都不同,部分原因是其疾病潜在机制中存在真正的生物学差异。受试者对抗白三烯疗法反应的变异性与糖皮质激素和β2-激动剂的变异性相当,并且可能至少部分地由5-LO和LTC4合酶基因的启动子多态性引起。 LTRA的良好安全性对医生没有任何障碍’在数周或数月的时间内评估适当患者的口服LTRA,以判断其在实际环境中的有效性。将来,尽管在克服道德和其他方面存在巨大的障碍,但此类评估还可能包括基因检测,以帮助预测对LTRA的可能反应。

安东尼·桑普森(Anthony P. Sampson)博士是感染,炎症科的过敏和炎症研究主任。&修理,英国南安普敦大学南安普敦医学院。

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