:血管紧张素转换酶抑制剂致干咳机制的研究进展

吕筠 李立明 （北京大学公共卫生学院，北京 100083；中国疾病预防控制中心，北京 100050）
摘要　干咳是血管紧张素转换酶抑制剂类药物一种常见的不良反应，对患者的服药依从性和生活质量具有一定的影响。女性较男性更易发生，除此之外未发现更特异的环境变量或行为因素可以解释该不良反应的发生。基础研究提示其发生机制可能涉及激肽系统、花生四烯酸通路等。已有的少数候选基因研究主要涉及血管紧张素转换酶基因和缓激肽β2受体基因等，但未得到一致的关联结果。今后的候选基因研究应该注意考虑基因与基因间、同一基因中不同变异位点间、以及性别与基因表达间的交互作用对干咳发生的影响。
关键词　血管紧张素转换酶抑制剂； 干咳； 不良反应； 机制研究； 候选基因
 
血管紧张素转换酶抑制剂（angiotensin converting enzyme inhibitor, ACEI）类药物的出现无疑是心血管病药物史上的一个重要的里程碑。自1975年Ondetti等合成出其第一代药物，即卡托普利，并于1981年得到美国FDA批准后，近20年来，ACEI类药物的销售量逐年增长[1]，广泛的应用于高血压及其相关疾病的治疗。目前该类药物的适应证主要有5种，包括高血压、充血性心衰、心梗后、左心室功能障碍和糖尿病肾病的治疗。与其它的抗高血压药物（除血管紧张素Ⅱ受体阻滞剂）相比，ACEI类药物的不良反应发生率较低。有报道的主要不良反应包括干咳、皮疹、中性粒细胞减少症、头晕、头痛、失眠、疲劳、高钾血症、味觉障碍、腹泻、低血压、急性肾衰、血管神经性水肿、肌肉骨骼疼痛等。
其中咳嗽是ACEI类药物最常见的不良反应之一，主要表现为持续的刺激性干咳，夜间或卧位时加重。减量或停药即可减轻或消失。女性多于男性。多数研究显示，咳嗽与年龄、是否吸烟、治疗的疾病（例如高血压、充血性心衰、或同时患有高血压和充血性心衰）、肾功能或哮喘倾向、药物剂量等无关。国内外报道的干咳发生率为1%～33%不等[2]（多为10%～20%），且中国人比白种人发生率更高。虽然患者一般不会出现肺功能异常，但确有相当一部分患者因此而中断治疗。改用其它ACEI类药物常常会复发，提示干咳属类别效应。
1　可能的发病机制
到目前为止，ACEI诱发干咳的机制仍不十分清楚。根据一些动物实验和人类研究的结果（如表1），研究者们普遍认为此种不良反应的发生主要是因为ACEI抑制了血管紧张素转换酶（angiotensin converting enzyme, ACE）的活性。而ACE是参与激肽类物质（包括缓激肽和速激肽等）分解代谢的主要肽酶。所以在ACEI的作用下，激肽类物质在组织中发生积聚。缓激肽作为局部激素，可以通过多种途径诱发咳嗽。一方面可以刺激磷脂酶A2，激活花生四烯酸通路，使前列腺素类化合物的合成增加。其中的前列腺素E2（PGE2）可以直接刺激肺部无髓鞘感觉C纤维诱发咳嗽。另一方面，支气管组织内增加的缓激肽可以直接作用于咳嗽反射的传入神经，然后通过局部的轴突反射机制使相连的感觉神经C纤维末梢兴奋并释放感觉神经肽--速激肽，包括P物质（substance P, SP）和神经激肽A（neurokinin A, NKA）等。SP和NKA兴奋速激肽的NK-1受体和NK-2受体产生气道粘膜的充血肿胀、炎症细胞浸润、粘液分泌增加、气道平滑肌收缩、肥大细胞脱粒、促进前炎性介质（proinflammatory mediator）的释放，如激肽、组胺、氮氧化物和花生四烯酸通路上的产物等[3, 4]。
表1  ACEI诱发干咳机制的实验证据 作用环节
研究结果
备注
缓激肽及其B2受体
 
药物临床试验显示服用血管紧张素Ⅱ受体拮抗剂发生干咳不良反应的频率明显少于ACEI类药物，接近安慰剂组。
 
血管紧张素Ⅱ受体拮抗剂不会影响激肽类物质的降解。
 
预先服用卡托普利2周的豚鼠吸入枸橼酸的咳嗽反应较未服用卡托普利的对照组明显增加[5]。
 
枸橼酸是常用的一种致咳刺激物。ACEI类药物（卡托普利）抑制内源性缓激肽降解，后者可能增加呼吸道C纤维的活性，使机体的咳嗽反射加强。
 
预先接受艾替班特(icatibant)和卡托普利治疗的动物对枸橼酸的咳嗽反应与不接受任何治疗的对照动物没有差别[5]。
艾替班特为缓激肽B2受体拮抗剂，从而阻断了缓激肽的致敏作用。
 
花生四烯酸通路
 
服用舒林酸(sulindac) [6]、吲哚美辛(indometacin) [7]可使患者因服用ACEI类药物而诱发的干咳得到缓解或消失[9]。
舒林酸或吲哚美辛可以通过抑制环氧化酶（控制花生四烯酸系列反应最初步骤的关键酶）减少前列腺素类物质的合成。
 
服用吡考胺(picotamide)能够使患者因服用ACEI类药物而诱发的干咳消失[8]。
血栓烷A2（thromboxane A2，TXA2）是一种强血管收缩和促血小板聚集的物质，有研究显示它可以促进其他物质（缓激肽、PGE2、SP或其他速激肽）的支气管收缩作用。吡考胺作为TXA2的拮抗剂既可以抑制血栓素合酶（thromboxane synthase）减少TXA2的合成，又可以拮抗血栓素/PGH2受体。
速激肽及其受体
 
豚鼠吸入速激肽，特别是SP，可以诱发咳嗽[9]。速激肽受体拮抗剂有一定的镇咳作用[3,4]。
 
SP和NKA是重要的神经递质，动物实验中可以模拟哮喘症状[10]。
 
肥大细胞
 
服用色甘酸钠可以克服ACEI类药物诱发的咳嗽[11]。
 
色甘酸钠能稳定肥大细胞的细胞膜，阻止肥大细胞脱颗粒，从而抑制组胺、5-羟色胺、慢反应物质等过敏反应介质的释放。
 
2　已有的候选基因研究
由于不是所有接受ACEI治疗的患者都会出现干咳不良反应，所以很多研究者认为该种药物不良反应存在着遗传易感性。到目前为止，有关易感基因方面的研究屈指可数。涉及到的主要候选基因有三个，即ACE基因、肥大细胞糜蛋白酶基因和缓激肽β2受体基因。
ACE基因的染色体位置为17q23。其第16个内含子中有一段287bp的插入/缺失（I/D）多态性，其中D等位基因常伴随有ACE活性的增加[2]。由于ACE是参与激肽类物质分解代谢的主要肽酶，所以其活性直接影响到组织内激肽类物质累积的水平。有研究显示II基因型和I等位基因在ACEI诱发咳嗽的个体中的频率高于没有咳嗽的个体[13,14]。一项试验性研究显示II基因型个体在接受西拉普利治疗4周后吸入辣椒素的致咳阈值明显低于DD基因型个体[15]。不过也有研究得到了阴性结果[16]。可能的原因包括ACE基因的I/D多态性只可以解释人类血清ACE水平变异的50%[12]，且缓激肽也可以通过其他通路降解，如氨基肽酶P。
肥大细胞糜蛋白酶（mast cell chymase，MCC）基因位于14q11.2。其5" 侧翼序列区存在一个BstⅪ多态性，即G3255A变异。由于糜蛋白酶也可以催化血管紧张素Ⅰ向血管紧张素Ⅱ的转化。抑制ACE有可能使这种酶的生物学意义增加。肥大细胞释放糜蛋白酶可以引起广泛的炎性变化：在真皮层可以引起皮疹，在肺部可以观察到支气管和肺泡有炎性细胞浸润，血管活性肽调节改变。最近在日本人中开展的一项研究报告编码MCC的基因多态性与特应性湿疹存在关联[17]，而皮疹是ACEI类药物的另一个不良反应。所以这种酶的基因多态性有可能在ACEI相关的咳嗽中也起作用。但在Zee等的研究中并没有发现它们之间的关联[16]。
缓激肽β2受体（β2－bradykinin receptor B2BKR）基因位于14q32.1－q32.2。B2BKR基因转录起始点上游（启动子区）58bp处存在一个T/C多态性（－58T/C）。转录起始点下游（第1外显子中）12bp处有一个短重复序列多态性，核心单位为9bp（GGTGGGGAC）。它共包括3种等位基因，即BE1－2G（含2个重复单位），BE1－3G（含3个重复单位）和BE1－3T（含3个重复单位，其中中间的一个重复单位存在G→T变异，即GGTGGTGAC）。启动子区和外显子1中的这两个基因变异被认为可以影响基因的转录率。含－58T变异的基因转录率高于含-58C变异的基因。Mukae等的研究中发现TT基因型和T等位基因在ACEI诱发咳嗽的个体中的频率高于没有咳嗽的个体[18]。而含q-2G多态性的基因转录率最高，最低的是q-3T。有研究显示，在有C1抑制因子缺陷（可导致血浆激肽释放酶活性增加）的患者中，B2BKR第1外显子上的这个多态性与缓激肽诱发的血管神经性水肿（angioedema）存在关联，q-2G多态性在发生血管神经性水肿的C1抑制因子缺陷患者中频率较高[19]。而血管神经性水肿恰好是ACEI的另外一种较为罕见的不良反应，这提示B2BKR基因变异可能会在ACEI诱发的咳嗽机制中发挥一定的作用。但Zee等的研究中没有发现它们之间的关联[16]。
3　其他研究对我们的启示
除了直接探讨ACEI诱发干咳的候选基因的研究外，其它方面的一些研究结果或许对我们今后开展相关研究、确定候选基因有所帮助。Braun等在人类胚胎肾细胞中进行了体外转染实验，利用荧光素酶报告基因法检查启动子区和外显子1上的不同等位基因对基因转录率的影响[20]。结果显示：启动子区的-58T/C两种等位基因在荧光素酶表达程度上没有明显的差异（T等位基因略高于C等位基因）。但是当将启动子区的多态性与外显子1上的多态性结合起来分析时，所有组合中q-2G(C)、q-3G(C)、q-3T(C)和q-3T(T)观察到降低的转录活性。转录活性降低最明显的是q-3T(C)组合，约降低了50%。其它三种组合转录活性降低程度由大到小依次为q-3T(T)、q-3G(C)和q-2G(C)。这个结果在一定程度上提示启动子区与外显子1上的这两个多态性对基因转录率的影响有协同作用。
Madeddu等的研究提示雌激素可以调节B2BKR基因的表达和功能[21]。实施卵巢切除术的鼠的β2受体mRNA的表达水平降低，对动脉内注射的缓激肽的血管减压反应减弱，而补充雌激素又可以使这些异常恢复到正常水平。而多项研究都显示ACEI类药物的干咳不良反应存在性别差异，女性多于男性。
Brull等研究ACE I/D多态性和B2BKR外显子1上－9/＋9多态性（对应BE1－2G/BE1－3[G/T]）与成年男性10周体能训练后左心室生长情况的关联[22]。结果左心室生长在同时为D/D和＋9/＋9基因型（即激肽和缓激肽受体浓度最低）的个体中最明显，而在同时为I/I和-9/-9基因型（即激肽和缓激肽受体浓度最高）的个体中最小。这个结果提示激肽浓度（用ACE基因型标记）和缓激肽受体转录（用B2BKR基因型标记）的改变在生物学上存在加性交互作用。
根据这些研究结果，我们认为在进行候选基因研究的过程中，要注意考虑基因-基因、同一基因中不同变异位点间交互作用对干咳不良反应发生的影响。同时，由于此种不良反应的发生存在性别差异，所以研究中还要考虑男女不同的生理状态与基因间的交互作用，如雌激素水平。
4　开展ACEI类干咳不良反应机制研究的意义
ACEI类药物在临床实践中已使用了近20年。随着基础研究的深入和大规模、前瞻性临床试验的开展，人们对ACEI类药物作用的理解不断更新，其适应证范围也不断地扩大。尽管近些年来新类型的药物涌现，如血管紧张素Ⅱ受体阻滞剂（angiotensinⅡ-receptor blockers, ARBs），服用该类药物一般不会出现咳嗽不良反应。但在获得长期大规模临床试验结果之前，我们仍不能确定ARB类药物具有同ACEI类药物相同的效果，如逆转左心室肥厚、预防心室重塑和改善心梗后的血液动力学、减少复发心梗、降低充血性心衰的发病率和死亡率、延缓糖尿病肾病的进展等[1]。所以ACEI类药物在高血压及其相关疾病治疗领域的地位在短期内仍然不可动摇。
既然如此，干咳不良反应就成为影响患者服药依从性和服药期间生活质量的一大障碍，开展其机制研究，了解干咳的发生机制，结合对药效作用机制的理解，可以有针对性地改造药物，包括药物功能结构的改造和剂型的改良，趋利避害；或者增加辅助治疗作用，抑制或缓解不良反应，使药物可以安全有效地应用于临床，对提高患者的健康水平和生命质量具有重要意义。另外，也可以根据致病机制，开发简便、价廉的筛选检验，确定易感患者，以便选用其他类型的药物，或者从治疗开始就一并辅助其他治疗，从而提高患者的依从性和治疗效果。
 
参考文献
1  Kaplan NM. Angiotensin Ⅱ-receptor blockers: will they replace angiotensin-converting enzyme inhibitors in the treatment of  hypertension?  J Hum Hypertens ，2000, 14 (Suppl1): S87-S90.
2  Umemura K, Nakashima M, Saruta T.Thromboxane A2 synthetase inhibition suppresses cough induced by angiotesin converting enzyme inhibitors. Life  Science  , 1997, 60 (18): 1583-8.
3　田炯, 魏尔清. 速激肽受体拮抗剂研究近况. 国外医药合成药、生化药、制剂分册，1997, 18 (1): 3-8.
4　Advenier C, Lagente V, Boichot E. The role of tachykinin receptor antagonists in the prevention of bronchial hyperre-sponsiveness, airway inflammation and cough. Eur Respir J  , 1997, 10: 1892-1906.
5  Fox AJ,  Lalloo UG, Belvisi MG,  et al. Bradykinin-evoked sensitization of airway sensory nerves: a mechanism for ACE-inhibitor cough. Nat Med ,1996, 2 (7): 814-7.
6  Gilchrist NL, Richards AM, March M, et al  .  Effects of sulindac on angiotensin converting enzyme inhibitor-induced cough: randomised placebo-controlled double-blind crossover study. J Hum Hypertens ,1989, 3: 451-55.
7  Fogari R, Zoppi A, Tettamanti F, et  al  . Effects of nifedipne and indomethacin on cough induced by angiotensin-con-verting enzyme inhibitors: a double-blind, randomized, cross-over study. J Cardiovasc Pharmacol , 1992, 19: 670-73.
8  Malini PL, Strocchi E, Zanardi M, et al  . Thromboxane antagonism and cough induced by angiotensin-converting-enz-yme inhibitor. Lancet ,1997, 350: 15-8.
9  Widdicombe JG. Afferent receptors in the airways and cough. Respiration Physiology , 1998, 114: 5-15.
10  Tan SA, Berk LS, Tan LG. Increased tachykinins substance  P and neurokinin  A,  not  bradykinin,  cause the ACE inhibitor induced cough.  American College of Cardiology 46th  Annual Scientific Session. J Am Col Cardiol ,  v. 29 : 41A, 1997.
11  王建国. 色甘酸钠治疗血管紧张素转换酶抑制剂引起的咳嗽. 国外医学药学分册，1995，23(1)：53.
12  Murphey LJ, Gainer JV, Vaughan DE, et al. An giotensin-converting enzyme insertion/deletion polymorphism modu-lates the human in vivo metabolism of bradykinin. Circulation , 2000, 102: 829-32.
13  Furuya K, Yamaguchi E, Hirabayashi T, et al  . An giotensin-converting enzyme gene polymorphism and susceptibility to cough. Lancet ,1994, 343: 354.
14  吴剑卿, 赵卫红. 血管紧张素转换酶抑制剂所致咳嗽与血管紧张素转换酶基因多态性的关系. 江苏医药 , 1999, 25 (3): 176.
15  Takahashi T,  Yamaguchi E,  Furuya K, et al. The ACE gene polymorphism and cough threshold for capsaicin after cilazapril usage. Respir Med ,2001, 95 (2): 130.
16  Zee R YL, Rao VS,  Paster RZ, et al. Three candidate genes and angiotensin - converting enzyme inhibitor - related cough, a pharmacogenetic analysis. Hypertension ,1998, 31: 925.
17  Mao XQ, Shirakawa T, Yoshikawa T, et al.  Association between genetic variants of mast-cell chymase and eczema. Lancet  , 1996, 348: 581.
18  Mukae S, Aoki S, Itoh S, et al. Bradykinin B (2) receptor gene polymorphism is associated with angiotensin-converting enzyme  inhibitor-related cough. Hypertension , 2000, 36 (1): 127.
19  Lung CC, Chan ED, Zuraw BL. Analysis of an exon 1polymorphism of the β2 bradykinin receptor gene and its transcript in normal subject and patients with C1 inhibitor deficiency. J Alergy Clin Immunol , 1997, 99: 134.
20  Braun A, Kammerer S, Maier E, et al. Polymorphisms in the gene for the human β2-bradykinin receptor. New tools in assessing a genetic risk for bradykinin-associated diseases. Immunopharmacology ,  1996, 33: 32.
21  Madeddu P, Emanueli C, Song Q, et al. Regulation of bradykinin B2-receptor expression by oestrogen. Br J Pharmaol ,  1997, 121(8): 1763.
22  Brull D, Dhamrait S, Myerson S, et al . Bradykinin B2B KR receptor polymorphism and left-ventricular growth response. Lancet ,2001, 358: 1155.