PHARMACOGENETICS OF WARFARIN: CURRENT STATUS OF THE ISSUE. LECTURE

Full Text

Артериальные и венозные тромбозы являются ведущей причиной смертности и инвалидизации больных с сердечно-сосудистыми заболеваниями во всем мире. Диагностика и лечение тромботических осложнений требуют значительных финансовых затрат, причем имеется стойкая тенденция к глобальному увеличению экономических потерь по этой причине. Венозные тромбоэмболические осложнения (тромбоэмболия легочной артерии и тромбоз глубоких вен), протезированные клапаны сердца, различные виды ишемического инсульта, инфаркт миокарда требуют длительной антитромботической терапии. Улучшение качества диагностики, профилактики, повышение эффективности и безопасности терапии тромботических осложнений позволяют спасать жизнь многим тысячам пациентов и снижать экономические затраты благодаря предотвращению тяжелых инвалидизирующих заболеваний [1]. Основополагающим методом лечения, снижающим частоту тромботических осложнений, является продолжительное применение лекарственных средств из группы оральных антикоагулянтов. В России по состоянию на май 2019 г. зарегистрированы следующие оральные антикоагулянты [2]: Прямого действия: 1. Ривароксабан. 2. Апиксабан. 3. Дабигатрана этексилат. Непрямого действия: 1. Фениндион. 2. Варфарин. Из антикоагулянтов непрямого действия в подавляющем большинстве случаев используется варфарин. В терапевтической практике важнейшим фактором риска развития тромбоэмболических осложнений, в том числе ишемического инсульта, является фибрилляция предсердий (ФП). Профилактика тромботических осложнений у пациентов с ФП - одно из наиболее значимых показаний для длительного применения оральных антикоагулянтов в рутинной клинической практике. Современные рекомендации по ведению таких пациентов в качестве антикоагулянтов рекомендуют либо антагонисты витамина К (АВК), преимущественно варфарин в подобранной дозе, либо новые пероральные антикоагулянты. Стандартом терапии считается антикоагулянт непрямого действия варфарин, который снижает риск кардиоэмболического инсульта у пациентов с ФП на 64% по сравнению с плацебо [3]. В рекомендациях 2018 г. по ведению пациентов с ФП у пациентов указывается на то, что использование прямых пероральных антикоагулянтов (ППАКГ), ранее называемых «новые оральные антикоагулянты», противопоказано у пациентов с механическими протезами клапанов сердца и у больных с умеренным или тяжелым митральным стенозом (чаще ревматического происхождения). Имеются ограниченные данные о применении этих препаратов у пациентов с биологическими протезами клапанов, после транскатетерного протезирования аортального клапана или реконструктивной операции на митральном клапане [4]. При установке механических протезов клапанов сердца назначение АВК обязательно и не может быть заменено ацетилсалициловой кислотой или ППАКГ. Закончившееся досрочно исследование RE-ALIGN, посвященное применению дабигатрана у больных с механическими протезами клапанов сердца, продемонстрировало увеличение риска развития тромбоэмболических осложнений и кровотечений, что свидетельствовало о неэффективности и небезопасности применения дабигатрана у данной категории пациентов [5]. В целом использование ППАКГ (ривароксабана, апикса-бана, дабигатрана в обеих дозах) по сравнению с варфари-ном сопряжено с меньшим риском жизнеугрожающих осложнений, включая внутричерепное кровоизлияние и геморрагический инсульт. В то же время абсолютное число подобных осложнений уступает числу кровотечений других локализаций, риск которых повышается при использовании любой антитромботической терапии [6-8]. Механизм действия Механизм действия варфарина и других антикоагулянтов непрямого действия связан с ингибированием фермента витамин К-оксидоредуктазы (VKOR, англ. Vitamin K epOxide Reductase), который катализирует превращение эпоксида витамина К в активную восстановленную форму витамина К, гидрохинона витамина К. Гидрохинон витамина К является важным кофактором в у-карбоксилирова-нии нескольких белков, включая несколько факторов свертывания крови. Сниженная доступность гидрохинона витамина К приводит к снижению активности факторов свертывания крови II, VII, IX и X, а также антикоагулянтных белков С и S. На фоне лечения АВК факторы свертывания крови содержат сниженное количество карбоксиглутаминовой аминокислоты (PIVKA - белки, образующиеся при дефиците витамина К). Снижается их способность к активации в кальцийзависимых реакциях системы свертывания крови, что приводит к развитию гипокоагуляции [9]. Фармакокинетика После абсорбции в желудке и тощей кишке варфарин на 97-99% обратимо связывается с альбумином плазмы крови. Варфарин натрия подвергается метаболизму в печени путем гидроксилирования с образованием неактивных метаболитов. Варфарин представляет собой рацемическую смесь R- и S- стереоизомеров. ^)-варфарин в 2-5 раз эффективнее ^)-изомера, метаболизируется преимущественно CYP2C9. ^)-варфарин биотрансформируется другими ферментами системы цитохрома P450. Каждый из изомеров преобразуется в 2 основных метаболита. Период полураспада R-энантиомера составляет 37-89 ч, S-энантиомера - 21-43 ч [10]. Контроль эффективности и безопасности Эффективность АВК достигается только в случае обеспечения необходимого уровня гипокоагуляции, что осуществляется путем подбора дозы препаратов под контролем показателя международного нормализованного отношения (МНО). Показатель представляет собой стандартизированное измерение протромбинового времени, которое является временем, необходимым для свертывания крови. У здоровых людей МНО приблизительно равно 1 (диапазон: 0,8-1,1). Целью терапии варфарином является достижение МНО в целевом диапазоне (чаще всего 2-3). Контроль показателя МНО позволяет определить степень антикоагулянтного действия у конкретного пациента, что крайне важно в случаях развития геморрагических осложнений или перед хирургическим вмешательством [11]. Оптимальная начальная доза может сократить время, необходимое для достижения стабильного МНО, и снизить риск наличия высокого МНО (с риском кровотечения) или низкого МНО (с риском тромбоза). Факторами, определяющими ответ организма на начальную дозу варфарина, являются клинические (возраст, раса, масса тела, рост, пол, сопутствующие заболевания, одновременно с варфарином принимаемые лекарства, диета, состояние питания и пр.) и генетические факторы. Первоначальная доза должна быть изменена с учетом этих и любых дополнительных специфических для пациента факторов, которые могут влиять на потребность в дозе варфари-на. Генетические факторы определяют до 53-54% вариабельности дозы варфарина. Клинические факторы определяют вариабельность дозы на 17-21% [12]. В одном из исследований был изучен вклад генетических факторов в сравнении с клиническими на проявление антикоагулянтного эффекта варфарина у пациентов разных этнических популяций - европейцев, азиатов и афроамериканцев. Было показано, что вне зависимости от расовой принадлежности пациентов генетические предикторы оказали большее влияние, чем клинические [13]. Генетические аспекты В настоящее время известно, что действие варфарина генетически детерминировано. В основе генетических особенностей, обусловливающих индивидуальную чувствительность к нему, лежат одиночные нуклеотидные полиморфизмы (single nucleotide polymorphisms - SNPs) -CYP2С9, VKORC1, CYP4F2 [11]. Генотипирование индивидуальной чувствительности к варфарину осуществляется методом полимеразной цепной реакции (ПЦР). Принцип метода основан на амплификации (многократном увеличении) определенных фрагментов ДНК. Источником генетического материала для Диапазон колебания поддерживающей суточной дозы варфарина The range of fluctuations in the maintenance daily dose of warfarin Генотип VKORC1 Генотип CYP2C9 *1/*1 *1/*2 *1/*3 *2/*2 *2/*3 *3/*3 GG 5-7 мг 5-7 мг 3-4 мг 3-4 мг 3-4 мг 0,5-2 мг AG 5-7 мг 3-4 мг 3-4 мг 3-4 мг 0,5-2 мг 0,5-2 мг AA 3-4 мг 3-4 мг 0,5-2 мг 0,5-2 мг 0,5-2 мг 0,5-2 мг проведения исследования обычно служит цельная кровь. Наиболее эффективным вариантом метода является ПЦР с выявлением результатов в режиме «реального времени». Это позволяет получать данные о фармакогенетических особенностях пациента в ближайшие сутки и сводить к минимуму риск развития кровотечения при подборе дозы варфарина [9]. Изоферменты CYP450, участвующие в метаболизме варфарина, включают CYP2C9, CYP3A4 и CYP1A2. Более мощный S-энантиомер варфарина метаболизируется CYP2C9, а R-энантиомер метаболизируется CYP1A2 и CYP3A4. Препараты, которые ингибируют или индуцируют CYP2C9, CYP1A2 и/или CYP3A4, могут влиять на эффективность варфарина и увеличивать или уменьшать МНО [14]. Ген CYP2C9 кодирует фермент, участвующий в метаболизме S-изомера варфарина. Полиморфизм гена CYP2C9 ассоциирован с различной функциональной активностью фермента. Генетическая вариабельность в гене CYP2C9 является хорошо известным генетическим фактором, который влияет на дозировку варфарина. Фармакогеномные алгоритмы дозирования этого препарата обычно включают тестирование на CYP2C9. Ген CYP2C9 является высокополиморфным, в Консорциуме по внедрению фармакогенетики в клиническую практику (CIPC) описаны более 60 (*) аллелей гена [14, 15]. Аллель CYP2C9*1 является аллелем дикого типа и связан с нормальной активностью фермента и нормальным фенотипом метаболизатора. Пациенты, имеющие наряду с аллелем CYP2C9*1 одну копию аллеля CYP2C9*2 (т.е. CYP2C9*1/*2), отличаются замедленным метаболизмом S-варфарина; гомозиготы CYP2C9*2 (обозначается как CYP2C9*2/*2) или носители как минимум одной копии CYP2C9*3 - очень медленным. Носительство «медленных» аллельных вариантов CYP2C9*2 и CYP2C9*3 приводит к снижению скорости биотрансформации варфарина и высокой его концентрации в плазме крови при низкой поддерживающей дозе. Частоты аллелей CYP2C9 варьируются между различными этническими группами [16, 17]. У лиц европейского происхождения 2 наиболее распространенных варианта аллелей, ассоциированных со сниженной активностью фермента, представляют собой CYP2C9*2 (c.430C>T; rs1799853) и *3 (c.1075A>C; rs1057910). Аллель *2 чаще встречается в кавказской (10-20%), чем в африканской (0-6%) популяции. Аллель *3 встречается реже (менее 10% в большинстве популяций). По сравнению с обычными метаболизаторами лица европейского происхождения, которые являются носителями одной или двух копий *2 или *3, более чувствительны к варфарину. Соответственно, им требуются более низкие дозы антикоагулянта. У данной категории пациентов также отмечается повышенный риск кровотечения во время начала приема варфарина [18, 19]. У афроамериканцев CYP2C9 *5, *6, *8 и *11 вариантные аллели способствуют изменчивости реакции пациента на варфарин [20]. В российской популяции частота генотипов по CYP2C9, соответствующих медленным метаболизаторам, составляет 20-35%, что сопоставимо с европейскими этническими группами [21, 22]. Очевидно, что использование стандартной схемы подбора дозы варфарина у носителей «медленных» аллельных вариантов CYP2C9* опасно развитием чрезмерной гипокоагуляции с высоким риском кровотечений, в том числе в начале терапии. Генетическая изменчивость в гене VKORC1 является наиболее важным из известных факторов, влияющих на дозировку варфарина. Ген VKORC1 кодирует фермент витамин К-эпоксидредуктазу, который катализирует ограничивающую скорость стадию рециркуляции витамина К (превращение эпоксида витамина К в витамин К). Этот фермент также является мишенью для варфарина. Поиск полиморфных локусов гена, кодирующего VKORC1, позволил выделить две группы гаплотипов, ассоциированных с низкой и высокой чувствительностью к варфарину. В исследовании R. Loebstein и соавт. [23] было показано, что у пациентов с генотипом А/А наблюдается снижение экспрессии гена, кодирующего VKORC1, что обусловливает потребность в низких дозах варфарина у этой категории пациентов. У людей с генотипом В/В повышена экспрессия гена, кодирующего VKORC1. Такие пациенты нуждаются в более высоких поддерживающих дозах варфарина. Распространенный некодирующий вариант, VKORC1, c.-1639G>A(rs9923231), связан с повышенной чувствительностью к варфарину и более низкими дозами [14]. Полиморфизм возникает в промоторной области VKORC1 и, как полагают, изменяет сайт связывания транскрипционного фактора, что приводит к снижению экспрессии белка. В результате пациенты, начинающие терапию варфарином и имеющие по крайней мере один аллель «А» в локусе -1639, нуждаются в более низких начальных и поддерживающих дозах по сравнению с пациентами, имеющими генотип G/G в этом локусе. Частота аллеля VKORC1, c.-1639G> варьирует среди разных этнических групп. Это основной аллель (около 90%) в азиатских популяциях и может быть одним из факторов, способствующих снижению начальной дозы варфарина у лиц азиатского происхождения. Также часто встречается у кавказцев (около 40%) и афроамериканцев (около 14%) [24-26]. Гораздо реже миссенс-мутации в VKORC1 могут привести к устойчивости к варфарину и необходимости использования высоких доз препарата [23, 27]. В российской популяции частота генотипа АА по полиморфному маркеру G3673A гена VKORC1 составляет 13%, что сопоставимо с европейскими этническими группами [28]. Ген CYP4F2 - лейкотриен В4 омега-гидроксилаза 1, семейства цитохрома Р450, кодирует фермент, участвующий в цикле витамина К как регулятор образования и активации факторов свертывания крови. Является оксидазой витамина К и важным аналогом VKORC1. В то время как VKORC1 катализирует рециркуляцию витамина K, CYP4F2 ограничивает чрезмерное накопление витамина K в печени, катализируя выработку гидроксилированной формы, которая выводится из цикла витамина [29]. Известно, что генетический вариант CYP4F2*3 (c.1297C>T, rs2108622) оказывает влияние на эффективность варфарина. Частота аллеля варианта Т составляет приблизительно 30% у кавказцев и азиатов и приблизительно 7% у афроамериканцев [30]. Считается, что фермент CYP4F2 с наличием аллеля *3 менее активен, что приводит к повышению уровня печеночного витамина К. В свою очередь, последнее требует увеличения эффективной дозы варфарина [29]. Результаты двух метаанализов продемонстрировали, что «носители Т» (индивидуумы с генотипами CT или TT) требуют увеличения дозы варфарина приблизительно на 8-11% по сравнению с индивидуумами CC. Однако показано, что генетический полиморфизм CYP4F2 не влияет на проявление действия варфарина у афроамериканцев [31, 32]. Включение варианта CYP4F2*3 в алгоритм подбора дозы варфарина повышает точность прогнозирования эффективной дозы препарата для лиц европейского или азиатского происхождения, но не для лиц африканского происхождения. CPIC рекомендует увеличить дозу варфарина на 5-10% у лиц, которые несут вариант CYP4F2*3 и не являются афроамериканцами [14]. Ген CYP2C rs12777823. Генетический вариант rs12777823, расположенный в кластере генов CYP2C, является некодирующим вариантом, связанным с уменьшением потребности в дозе варфарина у афроамериканцев. Вариант rs12777823 связан с измененным клиренсом вар-фарина. Пациентам с этим вариантом требуется более низкая поддерживающая доза препарата [33]. Вариант rs12777823 распространен у афроамериканцев (частота аллелей 25%), а также в других популяциях; например, среди японцев (32%) и европейцев (15%). Тем не менее влияние на терапевтическую дозу варфарина была обнаружено только для афроамериканцев. Современные алгоритмы фармакогеномного дозирования не включают статус rs12777823, но исследования показали, что включение этого варианта улучшает алгоритм дозирования варфарина на 21% для афроамериканцев [33]. Для пациентов данной этнической группы рекомендуется снижение дозы препарата на 10-25% у лиц с генотипом rs12777823 A/G или A/A. Для лиц других расовых групп rs12777823 не должен рассматриваться даже в том случае, если проведение исследования возможно и результат известен [14]. Наиболее важными генетическими детерминантами дозирования варфарина являются генотипы VKORC1 и CYP2C9. Вклад VKORC1 в изменение потребности в дозе больше (приблизительно 30%), чем вклад CYP2C9 (обычно менее 10%) [34]. Наличие rs12777823 обычные лабораторные тесты в настоящее время не проверяют. Кроме того, обычно не тестируются аллели CYP2C9 *5, *6, *8 и *11, гены EPHX1 и GGCX (принимают участие в цикле витамина К) и ген CALU (кофактор в комплексе VKOR) [35]. Однако для афроамериканцев влияние аллелей CYP2C9 *5, *6, *8 и *11 считается столь же значительным, как и влияние аллелей CYP2C9 *2 и *3 на дозировку варфарина у европейцев. Включение генотипов этих дополнительных аллелей CYP2C9 в расширенный алгоритм дозирования улучшает прогнозирование дозы варфарина у афроамериканцев [36]. Для пациентов африканского или азиатского происхождения CPIC в 2017 г. были разработаны модифицированные алгоритмы дозирования [14]. Имеются данные о влиянии генетического полиморфизма гена R353Q фактора свертывания крови VII на антикоагулянтную активность варфарина. Как известно, первоначальный рост МНО в начале действия варфарина объясняется быстрым снижением фактора VII. Возможное включение данного генетического варианта в алгоритм выбора начальной дозы варфарина требует дальнейшего изучения [37]. Наибольшую практическую пользу от генетического тестирования получают пациенты, еще не начавшие терапию варфарином. В настоящее время разработаны алгоритмы подбора дозы этого препарата с учетом множества факторов, включая и показатели фармакогенетики. Для расчета насыщающей и поддерживающей доз варфарина чаще всего используется модифицированный алгоритм Gage. Рассчитать начальную дозу по данному алгоритму можно с помощью компьютерной программы, размещенной на сайте www.warfarindosing.org, доступ на который свободен для всех пользователей [22]. Результаты фармакогенетического тестирования по CYP2C9 и VKORC1 могут прогнозировать диапазон колебания поддерживающей суточной дозы варфарина (см. табл.) [14]. Тем не менее дозирование варфарина с учетом генотипа, как правило, не рекомендуется рутинно всем пациентам [38]. Проведение фармакогенетического тестирования особенно показано пациентам из группы риска по развитию неблагоприятных побочных реакций, с отягощенным наследственным анамнезом по побочным реакциям на фармакотерапию [9]. Недавнее исследование показало, что подбор дозы варфарина с учетом генотипа действительно повышает безопасность терапии [39]. Таким образом, большой клинический опыт применения, доказанная эффективность, доступная стоимость, безальтернативность в ряде клинических ситуаций позволяют варфарину до сих пор оставаться основным антикоагулянтом для постоянного применения. Полученные в последние годы новые данные о его фармакогенетике, в том числе с учетом этнических особенностей, можно рассматривать как перспективное направление создания более эффективного алгоритма дозирования. Персонализированный подход к подбору дозы с учетом генотипа пациента позволяет увеличить приверженность больных лечению, обеспечивает высокую эффективность и безопасность антикоагулянтной терапии варфарином. Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов. Conflict of interests. The authors declare that there is not conflict of interests.

About the authors

Olga A. Mubarakshina

Burdenko Voronezh State Medical University

Email: mubarakshina@mail.ru

Marina N. Somova

Burdenko Voronezh State Medical University

Galina A. Batishcheva

Burdenko Voronezh State Medical University

References

Supplementary files