The role of genetic factors in clopidogrel antiplatelet therapy

Introduction

Coronary artery disease is one of the conditions depending on the type of atherosclerosis. The presence of atherosclerotic plaque leads to reduction of the coronary artery lumen and impaired coronary flow, restricting the transport of oxygen to a specified area of myocardial infarction. This results in ischemia and, in consequence, in chest pain. Clinical symptoms of coronary artery disease can manifest as chronic (stable angina) or acute (acute coronary syndrome, including unstable angina, myocardial infarction without ST-segment elevation or with ST-segment elevation and sudden cardiac death) [1]. A major role in the treatment of coronary artery disease is attributed, among others, to antiplatelet drugs, which are particularly important in the therapy of patients undergoing percutaneous coronary interventions, as the stents implanted in the coronary arteries are foreign objects to the body, causing platelet adhesion and activating prothrombotic processes [2]. Activation of platelets in the blood vessel affected by atherosclerosis is a process consisting of many individual steps, which have their origin in a transient interaction between the platelet and the endothelium. This interaction may become permanent, which ultimately leads to a cascade of events ending in thrombus formation and vessel occlusion [3]. If this situation occurs in the coronary arteries, it becomes the cause of myocardial infarction. Knowledge of various stages of platelet activation and additional factors influencing these processes enabled development of antiplatelet drugs using these mechanisms.

Mechanisms of platelet activation

Based on the current knowledge on the pathophysiology of blood vessels it was assumed that the initial contact between platelets and the intact endothelium is mediated through the von Willebrand factor or the endothelial surface protein P-selectin, both involved in the rolling of platelet at the endothelium. The von Willebrand factor also mediates the next stage of platelet activation, which is strong binding to the platelet GP Ib receptor resulting in the first strong adhesion. This initially reversible interaction may lead to platelet pre-activation through a release of factors mediating auto-activation, such as adenosine diphosphate (ADP) and thromboxane A2 (TxA2) or factors with vasoactive properties, such as epinephrine, serotonin, and CD40 ligand (CD40L). The final stage of platelet activation takes place at the site of disrupted endothelium, when collagen fibers contact with flowing blood. This leads to a change of the platelet shape, increase of intracellular calcium levels and release of activating factors from the platelets. The platelet surface contains collagen receptors (GPIa/IIa, GPVI), which mediate their stable adhesion and strong activation. The aggregation cascade is sustained mainly by ADP and thromboxane, which activate inactive platelets. Platelet ADP receptors include P2Y1 and P2Y12, which is the target of thienopyridine drugs (such as clopidogrel) [3].

Clopidogrel characteristics

Clopidogrel is a thienopyridine derivative inhibiting the P2Y12 receptor. Binding of the drug to the receptor prevents the connection of a physiological ligand (ADP) released from activated platelets [4, 5]. The functional forms of the P2Y12 receptor are homo-oligomers. Clopidogrel causes the breakdown of these oligomers to inactive mono-and dimeric units. The study carried out by Savi et al. showed that the key element necessary for the activity of clopidogrel is a cysteine at position 97 of the P2Y12 receptor protein chain [6]. Clopidogrel is administered as a prodrug, which requires metabolic activation by cytochrome P450 enzymes. Inhibition of ADP-induced platelet aggregation reaches a plateau after 5 days of standard therapy (75 mg daily). In the case vessel’s serious injury (such as the one caused by stent implantation), the antiplatelet effect may be achieved after 2-5 h with administration of a loading dose (300-600 mg). Due to irreversible binding of clopidogrel to the P2Y12 receptor, platelet function returns to normal about a week after the last dose of the drug. Clopidogrel is rapidly absorbed after administration, reaching peak plasma concentration (160 ng/ml) already during the first hour. The transport of clopidogrel involves glycoprotein P. Most of the drug (85%) is metabolized to an inactive carboxylate derivative. Only 15% is converted to the active metabolite in the two-step oxidation process conducted by cytochrome P450 (with 2-oxyclopidogrel as an intermediate form). The metabolism of clopidogrel is still not completely understood, but it is assumed that CYP3A4, CYP2C19 and CYP1A2 enzymes play a key role in this process [7]. Numerous studies, such as CAPRIE, CURE, CREDO, CLARITY and COMMIT, have shown that the use of combined antiplatelet therapy (aspirin and clopidogrel) significantly reduces the risk of cardiovascular events in patients suffering from cardiovascular diseases [8-12]. Based on these studies combined aspirin + clopidogrel therapy has become a standard of care for patients with acute coronary syndrome [4]. However, there are numerous reports indicating that up to 25% of patients with acute coronary syndrome undergoing percutaneous coronary intervention may present a variable response to clopidogrel. Patients resistant to the drug are exposed to recurrent cardiovascular events. The exact definition of resistance to anti­platelet therapy has not yet been determined, but the observed variation in response to therapy is similar to differences observed in patients treated with warfarin [13, 14].

The role of genetic factors in the varied response to clopidogrel

The varied response to clopidogrel may be associated with genetic factors. Genes whose polymorphisms may play a role in resistance to antiplatelet therapy can be predicted on the basis of pharmacokinetic and pharmacodynamic properties of the drug. Thus, clopidogrel is absorbed in the gastrointestinal tract with the participation of P-glycoprotein encoded by the ABCB1 gene. After absorption, it is inactivated by esterases or undergoes metabolic activation in the liver by cytochrome P450 enzymes (CYP1A2, CYP3A4, CYP3A5, CYP2C19). The activated drug binds irreversibly to the ADP receptor encoded by the P2RY12 gene, thereby inactivating the fibrinogen receptor, encoded by the ITGB3 gene. Numerous publications describe the impact of certain variants of these genes on the activity of clopidogrel.

Genes encoding cytochrome P450 enzymes seem to have the most important role, due to their high polymorphism and frequent occurrence of alleles encoding enzymes with reduced functionality (deficient alleles). Suh et al. studied the effect of CYP3A5 gene polymorphism on the efficacy of clopidogrel. The study was conducted in two stages. The first stage involved administration of clopidogrel to 16 healthy subjects who were carriers of deficient alleles in the CYP3A5 gene (allele *3) and to 16 healthy subjects with normal genotype (allele *1). Platelet aggregation was measured 4 h, 24 h and 6 days after the administration of clopidogrel. In the second stage of the study the clinical results of treatment with clopidogrel in 348 pa­tients after coronary angioplasty were compared and associated with the CYP3A5 genotype. In the first stage there was a higher antiplatelet activity in patients with normal CYP3A5 genotype (*1). In the second stage the incidence of cardiovascular events during 6 months after stent implantation was higher in patients carrying the nonfunctional *3 allele (7.3% vs. 1.9%) [15].

The TRITON-TIMI 38 study examined the relationship between polymorphism of CYP2C19, CYP2C9, CYP2B6, CYP3A5, CYP3A4 and CYP1A2 genes and concentration of the active metabolite of clopidogrel together with the level of antiplatelet activity in 162 healthy subjects and 1477 patients with acute coronary syndrome. It was shown that healthy carriers of at least one deficient allele of the CYP2C19 gene (30% of the population) treated with clopidogrel had a 32.4% lower level of the active metabolite of clopidogrel in plasma in comparison to those with the normal genotype. Carriers of deficient alleles also showed a 9% lower an­tiplatelet activity of clopidogrel. In turn, patients with acute coronary syndrome who carried deficient alleles had a 53% higher risk of cardiovascular events and three times higher risk of in-stent thrombosis [16].

Lee et al. also confirmed the importance of CYP2C19 gene polymorphism. The study was carried out on 450 patients undergoing percutaneous coronary interventions and treated with standard combined therapy of aspirin + clopidogrel (225 people) or with clopidogrel + aspirin + cilostazol (225 people). Polymorphism of the following

7 genes was analyzed: cyclooxygenase-2, CYP1A1, CYP1A2, CYP3A4, CYP3A5, CYP2C19*2 and CYP2C19*3. Resistance to clopidogrel was found in 112 patients. Patients resistant to clopidogrel had a significantly higher frequency of a deficient CYP2C19*3A allele, suggesting a role of this polymorphism as an independent risk factor [17].

The role of polymorphism in the CYP2C19 gene was also confirmed in the PAPI study. The study was carried out on a group of 429 healthy subjects who received

75 mg/d of clopidogrel for 7 days and subsequently underwent the assessment of treatment effect by means of

ex vivo platelet aggregometry. Association studies found a significant relation between 13 single nucleotide polymorphisms (SNPs) located on chromosome 10 at the 10q24 locus and a reduced response to clopidogrel. One of these polymorphisms (rs12777823) was strongly associated with a deficient CYP2C19*2 allele and accounted for 12% of the variation in response to treatment. In the group of 227 patients after percutaneous coronary intervention who carried this polymorphism there was a 2-fold higher risk of cardiovascular events (20.9% compared to 10.0% in those with normal genotype) during 1-year follow-up [18].

Harmsze et al. examined polymorphism of 6 genes related to the absorption (ABCB1), activation (CYP2C9, CYP2C19, CYP3A4, CYP3A5) and function of clopidogrel (P2Y1). The study included 428 patients after coronary stent implantation. Patients were divided into two groups: one receiving a maintenance dose of the drug (75 mg/day,

 5 days before percutaneous coronary intervention,

297 pa­­tients) and the second receiving a loading dose of the drug (300 mg/day, 1-5 days before the percutaneous coronary intervention, 131 patients). The presence of the deficient CYP2C19*2 allele was significantly related to higher platelet activity and worse response to treatment in both groups. In addition, in the group of patients receiving a loading dose there was a highly significant relation between the presence of the CYP2C19*3 allele and reduced response to the drug [19].

Simon et al. also confirmed the role of genetic factors in the emergence of resistance to clopidogrel. The study group consisted of 2208 patients after acute myocardial infarction. The researchers assessed the relationship bet­ween allelic variants of genes involved in absorption (ABCB1), metabolic activation (CYP3A5, CYP2C19), and biological activity of clopidogrel (P2RY12, ITGB3) and the risk of death, stroke or myocardial infarction during 1-year observation. During the study 225 patients died and

94 suffered from stroke or myocardial infarction. A higher incidence of cardiovascular events (15.5% vs. 10.7%) was found in patients who carried the deficient allele of the ABCB1 gene (TT homozygotes at nucleotide 3435) in comparison to individuals carrying a normally functioning allele (CC homozygotes). In addition, patients who carried any two deficient alleles of CYP2C19 (*2, *3, *4, *5) had a higher incidence of cardiovascular events in comparison to patients with normal genotype (21.5% and 13.3%). Moreover, the incidence of cardiovascular events among the 1535 patients who underwent PCI was 3.58 times higher in patients who carried two CYP2C19 deficient alleles [20].

There were also studies comparing the influence of genetic factors on treatment with different thienopyridine derivatives. Varenhorst et al. studied 98 patients with coronary artery disease treated with clopidogrel (loading dose 600 mg/maintenance dose 75 mg) or prasugrel

(60 mg/10 mg). The analyzed genes included CYP2C19, CYP2B6, CYP2C9, CYP3A5, CYP3A4, and CYP1A2. Patients were divided into two groups based on the genotypes: fast metabolizers (with normally functioning enzymes), and slow metabolizers (with reduced functionality of the enzy­mes). A significantly lower level of the active metabolite of clopidogrel was found in patients carrying the deficient CYP2C19 gene allele as compared to patients with normal genotype. Such relations were not detected for prasugrel [21].

Interesting conclusions about the role of CYP1A2 and the activity of clopidogrel result from the work of Desai

et al. (2009; the CLARITY-TIMI study). CYP1A2 is one of the key enzymes that metabolize clopidogrel to its active form. This enzyme is also induced during cigarette smoking. A group of 3429 patients after ST-segment elevation myocardial infarction was divided into a non-smoking subgroup (1732 patients) and subgroups smoking 1-9 cigarettes per day (206 patients), 10-19 cigarettes per day (354 patients),

20-29 cigarettes per day (715 patients) and over 30 cigarettes per day (422 patients). The efficacy of clopidogrel was higher in those smoking at least 10 cigarettes per day (odds ratio 0.49, 95% confidence interval CI 0.37-0.66, p < 0.0001) in comparison to non-smokers (odds ratio 0.72, 95% confidence interval CI 0.57-0.91, p = 0.006) [22].

Conclusions

Genetic factors significantly influence functioning of many drugs, including clopidogrel. Numerous studies conducted so far indicate that ABCB1 and CYP2C19 polymorphisms appear to have the greatest importance. Determination of genotype for these two loci in patients treated with clopidogrel may be helpful in the identification of patients exposed to lower efficacy of the drug and in the selection of an effective dose, thus improving the efficacy and safety of the therapy.

References

 1. Kośmicki MA. Ischemic heart diseases in Poland and in the world: not fully solved problem [Polish]. Kardiol Op Fakt 2010; 1: 35-48.

 2. Kotwa KR, Bachórzewska-Gajewska H, Dobrzycki S. Anti-platelet therapy after percutaneous transluminal coronary angioplasty in family medicine practice [Polish]. Przegl Kardiodiabetol 2008; 3: 38-43.

 3. Krötz F, Sohn HY, Klauss V. Antiplatelet drugs in cardiological practice: established strategies and new developments. Vasc Health Risk Manag 2008; 4: 637-645.

 4. Cohen M. Oral antiplatelet therapy for acute and chronic

management of NSTE ACS: residual ischemic risk and oppor­tunities for improvement. Cardiovasc Drugs Ther 2009; 23:

489-499.

 5. Myers RI. The variability of platelet response to aspirin and clopidogrel: revisiting the Caprie, Cure, Credo, and Match trials. Proc (Bayl Univ Med Cent) 2005; 18: 331-336.

 6. Savi P, Zachayus JL, Delesque-Touchard N, et al. The active metabolite of Clopidogrel disrupts P2Y12 receptor oligomers and partitions them out of lipid rafts. Proc Natl Acad Sci U S A 2006; 103: 11069-11074.

 7. Ancrenaz V, Daali Y, Fontana P, et al. Impact of genetic polymorphisms and drug-drug interactions on clopidogrel and prasugrel response variability. Curr Drug Metab 2010; 11: 667-677.

 8. A randomised, blinded, trial of clopidogrel versus aspirin in patients at risk of ischaemic events (CAPRIE). CAPRIE Steering Committee. Lancet 1996; 348: 1329-1339.

 9. Yusuf S, Zhao F, Mehta SR, et al. Effects of clopidogrel in addition to aspirin in patients with acute coronary syndromes without

ST-segment elevation. N Engl J Med 2001; 345: 494-502.

10. Beinart SC, Kolm P, Veledar E, et al. Long-term cost effectiveness of early and sustained dual oral antiplatelet therapy with clopidogrel given for up to one year after percutaneous coronary

intervention results: from the Clopidogrel for the Reduction of Events During Observation (CREDO) trial. J Am Coll Cardiol 2005; 46: 761-769.

11. Sabatine MS, Cannon CP, Gibson CM, et al. Addition of clopidogrel to aspirin and fibrinolytic therapy for myocardial infarction with ST-segment elevation. N Engl J Med 2005; 352: 1179-1189.

12. Chen ZM, Jiang LX, Chen YP, et al. Addition of clopidogrel to aspirin in 45,852 patients with acute myocardial infarction: randomised placebo-controlled trial. Lancet 2005; 366: 1607-1621.

13. Sharma RK, Reddy HK, Singh VN, et al. Aspirin and clopidogrel hyporesponsiveness and nonresponsiveness in patients with coronary artery stenting. Vasc Health Risk Manag 2009; 5: 965-972.

14. Ferguson AD, Dokainish H, Lakkis N. Aspirin and clopidogrel response variability: review of the published literature. Tex Heart Inst J 2008; 35: 313-320.

15. Suh JW, Koo BK, Zhang SY, et al. Increased risk of athero­thrombotic events associated with cytochrome P450 3A5 poly­morphism in patients taking clopidogrel. CMAJ 2006; 174: 1715-1722.

16. Mega JL, Close SL, Wiviott SD, et al. Cytochrome p-450 poly­morphisms and response to clopidogrel. N Engl J Med 2009; 360:

354-362.

17. Lee JM, Park S, Shin DJ, et al. Relation of genetic polymorphisms in the cytochrome P450 gene with clopidogrel resistance after drug-eluting stent implantation in Koreans. Am J Cardiol 2009;

104: 46-51.

18. Shuldiner AR, O'Connell JR, Bliden KP, et al. Association of cytochrome P450 2C19 genotype with the antiplatelet effect and clinical efficacy of clopidogrel therapy. JAMA 2009; 302: 849-857.

19. Harmsze A, van Werkum JW, Bouman HJ, et al. Besides CYP2C19*2, the variant allele CYP2C9*3 is associated with higher on-clopidogrel platelet reactivity in patients on dual antiplatelet therapy undergoing elective coronary stent implantation. Pharmacogenet Genomics 2010; 20: 18-25.

20. Simon T, Verstuyft C, Mary-Krause M, et al. Genetic determinants of response to clopidogrel and cardiovascular events. N Engl J Med 2009; 360: 363-375.

21. Varenhorst C, James S, Erlinge D, et al. Genetic variation of CYP2C19 affects both pharmacokinetic and pharmacodynamic responses to clopidogrel but not prasugrel in aspirin-treated patients with coronary artery disease. Eur Heart J 2009; 30:

1744-1752.

22. Desai NR, Mega JL, Jiang S, et al. Interaction between cigarette smoking and clinical benefit of clopidogrel. J Am Coll Cardiol 2009; 53: 1273-1278.

Wprowadzenie

Choroba wieńcowa jest jednym ze schorzeń zależnych od rodzaju miażdżycy. Obecność blaszki miażdżycowej prowadzi do zmniejszenia światła naczyń wieńcowych i upośledzenia przepływu wieńcowego, co ogranicza transport tlenu do określonego obszaru mięśnia sercowego. Powoduje to niedokrwienie i w konsekwencji ból dławicowy. Klinicznie choroba wieńcowa może się objawiać w sposób przewlekły (stabilna dławica piersiowa) lub ostry (ostry zespół wieńcowy, obejmujący niestabilną dławicę piersiową, zawał serca z uniesieniem lub bez uniesienia odcinka ST oraz nagły zgon sercowy) [1]. Główną rolę w leczeniu choroby wieńcowej odgrywają m.in. leki przeciwpłytkowe, których stosowanie jest szczególnie ważne u pacjentów poddawanych zabiegom przezskórnej interwencji wieńcowej, ponieważ implantowane do tętnic wieńcowych stenty są dla organizmu ciałami obcymi, wywołującymi adhezję płytek i uruchamiającymi procesy prozakrzepowe [2].

Aktywacja płytek w naczyniu krwionośnym dotkniętym zmianami miażdżycowymi jest procesem składającym się z wielu pojedynczych etapów, które biorą swój początek w przejściowej interakcji między płytką a śródbłonkiem. Interakcja ta może stać się trwała, co w ostateczności prowadzi do kaskady wydarzeń kończących się powstaniem zakrzepu i niedrożnością naczynia [3]. Jeżeli taka sytuacja zachodzi w naczyniach wieńcowych, staje się przyczyną zawału serca. Znajomość poszczególnych etapów aktywacji płytek oraz wpływających na nie dodatkowych czynników umożliwiła opracowanie leków przeciwpłytkowych wykorzystujących te mechanizmy.

Mechanizm aktywacji płytek

Według aktualnej wiedzy z zakresu patofizjologii naczyń krwionośnych przyjęto, że we wstępnym kontakcie płytki krwi z nienaruszonym śródbłonkiem pośredniczy czynnik von Willebrandta lub śródbłonkowe białko powierzchniowe P-selektyna, oba zaangażowane w przesuwanie się płytki po śródbłonku. W następnym etapie aktywacji płytek również pośredniczy czynnik von Willebranda, który przez silne wiązanie z płytkowym receptorem GPIb pośredniczy także w pierwszej silnej adhezji. Ta interakcja, wstępnie odwracalna, może prowadzić do preaktywacji płytek przez uwalnianie czynników pośredniczących w ich autoaktywacji, takich jak adenozynodwufosforan (ADP) i tromboksan A2 (TxA2), lub czynników o właściwościach naczynioaktywnych, takich jak epinefryna, serotonina, ligand CD40 (CD40L). Ostatni etap aktywacji płytek następuje w miejscach przerwanego śródbłonka, kiedy dochodzi do kontaktu włókien kolagenowych z przepływającą krwią. Powoduje to zmianę kształtu płytki, wzrost wewnątrzkomórkowego stężenia wapnia i uwolnienie czynników aktywujących z wnętrza płytek. Na powierzchni płytek znajdują się receptory kolagenu (GPIa/IIa, GPVI), które pośredniczą w trwałej adhezji i silnej ich aktywacji. W podtrzymaniu kaskady agregacji największą rolę odgrywają ADP oraz tromboksan, aktywujące nieaktywne płytki. Płytkowymi receptorami ADP są P2Y1 oraz P2Y12, stanowiące cel działania leków tienopirydynowych (m.in. klopidogrelu) [3].

Charakterystyka klopidogrelu

Klopidogrel jest pochodną tienopirydynową będącą inhibitorem receptora P2Y12. Związanie leku z receptorem uniemożliwia przyłączenie fizjologicznego ligandu (ADP), uwalnianego z aktywowanych płytek [4, 5]. Funkcjonalną formą receptora P2Y12 są homooligomery. Klopidogrel powoduje rozbicie tych oligomerów na nieaktywne jednostki mono- i dimeryczne. Wyniki badań przeprowadzonych przez Savi i wsp. wykazały, że istotna dla działania klopidogrelu jest cysteina w pozycji 97 łańcucha białkowego receptora P2Y12 [6].

Klopidogrel podaje się w formie proleku, który wymaga aktywacji metabolicznej przez enzymy cytochromu P450. Hamowanie wywołanej przez ADP agregacji płytek osiąga fazę plateau po 5 dniach standardowej terapii (75 mg leku na dobę). W przypadku poważnego uszkodzenia naczynia (np. wszczepienie stentu) działanie przeciwpłytkowe może być osiągnięte już po 2–5 godzinach od podania leku dzięki zastosowaniu dawki wysycającej (300–600 mg). Ponieważ klopidogrel wiąże się nieodwracalnie z receptorem P2Y12, funkcjonowanie płytek wraca do normy po około tygodniu od przyjęcia ostatniej dawki leku. Klopidogrel po podaniu jest szybko przyswajany i osiąga maksymalne stężenie w osoczu (160 ng/ml) już w ciągu pierwszej godziny. W transporcie tego leku bierze udział glikoproteina P.

Większość klopidogrelu (85%) metabolizowana jest do nieaktywnej pochodnej karboksylowej. Tylko 15% ulega przekształceniu do aktywnego metabolitu w procesie dwuetapowego utleniania przez enzymy cytochromu P450 (formą pośrednią jest 2-oksoklopidogrel). Metabolizm klopidogrelu wciąż nie jest dokładnie poznany, jednak wydaje się, że istotną rolę odgrywają enzymy CYP3A4, CYP2C19 oraz CYP1A2 [7].

W licznych badaniach, takich jak CAPRIE, CURE, CREDO, CLARITY i COMMIT, wykazano, że stosowanie skojarzonej terapii przeciwpłytkowej (kwas acetylosalicylowy i klopidogrel) w znaczący sposób zmniejsza ryzyko wystąpienia zdarzeń sercowo-naczyniowych u pacjentów cierpiących na choroby układu sercowo-naczyniowego [8–12]. Na podstawie tych badań terapia skojarzona stała się standardowym postępowaniem u pacjentów z ostrym zespołem wieńcowym [4].

Znane są jednak liczne doniesienia wskazujące, że nawet u 25% pacjentów z zespołem wieńcowym poddanych przezskórnej interwencji wieńcowej obserwuje się zróżnicowaną odpowiedź na leczenie klopidogrelem. Pacjenci oporni na działanie leku narażeni są na powtarzające się zdarzenia sercowo-naczyniowe. Dokładna definicja oporności na terapię przeciwpłytkową nie została dotąd sformułowana, jednak obserwowane zróżnicowanie w odpowiedzi na terapię jest podobne do różnic występujących u pacjentów leczonych warfaryną [13, 14].

Rola czynników genetycznych w zróżnicowanej odpowiedzi na klopidogrel

Zróżnicowana odpowiedź na leczenie klopidogrelem może być związana z działaniem czynników genetycznych. Geny, których polimorfizm może mieć znaczenie w oporności na terapię przeciwpłytkową, można wytypować, uwzględniając farmakokinetyczne i farmakodynamiczne właściwości leku. I tak klopidogrel wchłaniany jest w przewodzie pokarmowym z udziałem glikoproteiny P, kodowanej przez gen ABCB1. Po wchłonięciu jest inaktywowany przez esterazy lub ulega aktywacji metabolicznej w wątrobie przez enzymy cytochromu P450 (CYP1A2, CYP3A4, CYP3A5, CYP2C19). Aktywowany lek wiąże się nieodwracalnie z receptorem ADP kodowanym przez gen P2RY12, inaktywując w ten sposób receptor fibrynogenu, kodowany przez gen ITGB3. W wielu publikacjach opisano wpływ niektórych wariantów tych genów na działanie klopidogrelu.

Wydaje się, że największe znaczenie mają geny kodujące enzymy cytochromu P450, z uwagi na wysoki poziom ich polimorfizmu oraz częste występowanie alleli kodujących enzymy o zredukowanej funkcji (allele deficytowe). Suh i wsp. badali wpływ polimorfizmu w genie CYP3A5 na skuteczność działania klopidogrelu. Badanie przeprowadzono w dwóch etapach. Pierwszy polegał na podaniu klopidogrelu 16 zdrowym osobnikom będącym nosicielami deficytowych alleli w genie CYP3A5 (allel *3) oraz 16 z normalnym genotypem (allel *1). Następnie mierzono agregację płytek po 4 i 24 godzinach oraz po 6 dniach od podania klopidogrelu. W drugim etapie badań porównano kliniczne wyniki terapii 348 pacjentów po angioplastyce wieńcowej leczonych klopidogrelem i powiązano je z genotypem CYP3A5. W pierwszym etapie zaobserwowano

wyższą aktywność przeciwpłytkową u pacjentów z prawidłowym genotypem CYP3A5 (*1). W drugim etapie stwierdzono większą częstość występowania zdarzeń sercowo--naczyniowych w ciągu 6 miesięcy po implantacji stentu u pacjentów będących nosicielami niefunkcjonalnego allela *3 (7,3% w porównaniu z 1,9 %) [15].

W badaniu TRITON-TIMI 38 zbadano związek pomiędzy polimorfizmem genów CYP2C19, CYP2C9, CYP2B6, CYP3A5, CYP3A4 i CYP1A2 a stężeniem aktywnego metabolitu klopidogrelu i poziomem aktywności przeciwpłytkowej u 162 zdrowych osób oraz 1477 pacjentów z ostrym zespołem wieńcowym. Wykazano, że u zdrowych osobników poddanych działaniu klopidogrelu nosiciele co najmniej jednego allela o zredukowanej funkcji dla genu CYP2C19 (30% badanej populacji) mieli o 32,4% niższy poziom aktywnego metabolitu klopidogrelu w osoczu w porównaniu z osobami o normalnym genotypie. U nosicieli deficytowych alleli wykazano ponadto o 9% niższą aktywność przeciwpłytkową klopidogrelu. Z kolei w grupie pacjentów z ostrym zespołem wieńcowym zaobserwowano o 53% większe ryzyko wystąpienia zdarzeń sercowo-naczyniowych oraz 3-krotnie większe ryzyko powstania zakrzepicy w stencie wśród nosicieli alleli deficytowych [16].

Znaczenie polimorfizmu w genie CYP2C19 potwierdzili także Lee i wsp. Badanie przeprowadzono u 450 pacjentów po przezskórnej interwencji wieńcowej leczonych

standardową terapią skojarzoną: kwas acetylosalicylowy + klopidogrel (225 osób) lub klopidogrel + kwas acetylosalicylowy + cilostazol (225 osób). Badano polimorfizm dla siedmiu genów: cyklooksygenazy 2, CYP1A1, CYP1A2, CYP3A4, CYP3A5, CYP2C19*2 oraz CYP2C19*3. Oporność na klopidogrel stwierdzono u 112 pacjentów. W grupie pacjentów opornych zaobserwowano istotnie statystycznie

większą częstość występowania allela deficytowego CYP2C19*3A, co wskazywało na rolę tego polimorfizmu jako niezależnego czynnika ryzyka [17].

Również w badaniu PAPI potwierdzono rolę polimorfizmu w genie CYP2C19. Badanie przeprowadzono w grupie 429 zdrowych osób, którym przez 7 dni podawano

klopidogrel w dawce 75 mg/dobę, a następnie oceniano odpowiedź na leczenie przez pomiar ex vivo agregometrii płytek. W przeprowadzonych badaniach asocjacyjnych wykazano istnienie statystycznie istotnego związku pomiędzy 13 polimorfizmami pojedynczego nukleotydu (SNP) na chro­mosomie 10 w lokalizacji 10q24 a obniżoną odpowiedzią na klopidogrel. Jeden z tych polimorfizmów (rs12777823) był silnie sprzężony z allelem deficytowym CYP2C19*2 i odpowiadał za 12% zróżnicowania w odpowiedzi na leczenie. W grupie 227 pacjentów po przezskórnej interwencji wieńcowej wykazano ponadto 2-krotnie większe ryzyko wystąpienia zdarzeń sercowo-naczyniowych u osób będących nosicielami tego polimorfizmu (20,9% w porównaniu z 10,0% u osób z normalnym genotypem) w ciągu rocznej obserwacji po zabiegu [18].

Harmsze i wsp. badali polimorfizm sześciu genów związanych z wchłanianiem (ABCB1), aktywacją (CYP2C9, CYP2C19, CYP3A4, CYP3A5) oraz działaniem klopidogrelu (P2Y1). Badanie przeprowadzono u 428 pacjentów ze stentami implantowanymi do naczyń wieńcowych. Pacjentów podzielono na dwie grupy: otrzymujących dawkę pod­trzymującą leku (75 mg/dobę,  5 dni przed przezskórną interwencją wieńcową – 297 osób) lub wysycającą (300 mg/ dobę, 1–5 dni przed przezskórną interwencją wieńcową – 131 osób). W obu grupach pacjentów allel deficytowy CYP2C19*2 był statystycznie istotnie powiązany z wyższą aktywnością płytek i gorszą odpowiedzią na leczenie. W grupie osób otrzymujących dawkę wysycającą wykryto ponadto silne, statystycznie istotne powiązanie pomiędzy obecnością allela CYP2C19*3 a zmniejszoną odpowiedzią na lek [19].

Rolę czynników genetycznych w powstawaniu oporności na klopidogrel potwierdzili także Simon i wsp. Grupę badaną stanowiło 2208 pacjentów po ostrym zawale mięś­nia sercowego. Oceniano związek pomiędzy wariantami allelicznymi genów związanych z absorpcją (ABCB1), aktywacją metaboliczną (CYP3A5, CYP2C19) oraz aktywnością biologiczną klopidogrelu (P2RY12, ITGB3) a ryzykiem zgonu, apopleksji lub zawału mięśnia sercowego podczas rocznej obserwacji pacjenta. Podczas badania 225 pacjentów zmarło, natomiast u 94 wystąpił udar mózgu lub zawał mięśnia sercowego. Większą częstość występowania zdarzeń sercowo-naczyniowych (15,5% w porównaniu z 10,7%) stwierdzono u pacjentów będących nosicielami deficytowego allela genu ABCB1 (homozygoty TT w pozycji 3435 sekwencji genu) w porównaniu z osobami mającymi allele normalnie funkcjonujące (homozygoty CC). U osób będących nosicielami dwóch jakichkolwiek deficytowych alleli CYP2C19 (*2, *3, *4, *5) stwierdzono ponadto większą częstość występowania zdarzeń sercowo-naczyniowych niż u pacjentów z normalnym genotypem (21,5% oraz 13,3%). Wśród 1535 osób po przezskórnej interwencji wieńcowej częstość występowania zdarzeń sercowo-naczyniowych była 3,58 razy większa, jeśli pacjent miał 2 deficytowe allele CYP2C19 [20].

Przeprowadzano także badania porównujące wpływ czynników genetycznych na efekty stosowania różnych leków przeciwzakrzepowych z grupy pochodnych tienopirydynowych. Varenhorst i wsp. przebadali 98 osób

z chorobą wieńcową leczonych klopidogrelem (dawka wysycająca 600 mg, dawka podtrzymująca 75 mg) lub prasugrelem (60 mg, 10 mg). Analizowano geny CYP2C19, CYP2B6, CYP2C9, CYP3A5, CYP3A4, CYP1A2. Na podstawie genotypów pacjentów podzielono na dwie grupy: szybko metabolizujący (enzymy funkcjonujące normalnie) oraz wolno metabolizujący (enzymy o zredukowanej funkcji). Wykazano istotnie statystycznie niższy poziom aktywnego metabolitu klopidogrelu u pacjentów będących nosicielami alleli deficytowych w genie CYP2C19 w porównaniu z pacjentami z normalnym genotypem. Podobnej zależności nie wykryto dla prasugrelu [21].

Interesujące wnioski na temat roli enzymu CYP1A2 w aktywności klopidogrelu wynikają z pracy Desai i wsp. (badanie CLARITY-TIMI). CYP1A2 jest jednym z istotnych enzymów metabolizujących klopidogrel do jego aktywnej postaci. Enzym ten jest dodatkowo indukowany podczas palenia papierosów. Grupę 3429 pacjentów po zawale serca z uniesieniem odcinka ST podzielono na grupę niepalących (1732 osoby), palących 1–9 papierosów dziennie (206 osób), 10–19 papierosów dziennie (354 osoby), 20–29 papierosów dziennie (715 osób) i palących ponad 30 papierosów dziennie (422 osoby). Wykazano wyższą skuteczność działania klopidogrelu u osób palących co najmniej 10 papierosów dziennie (iloraz szans 0,49, 95-procentowy przedział ufności 0,37–0,66; p < 0,0001) w porównaniu z osobami niepalącymi (iloraz szans 0,72, 95-procentowy przedział ufności 0,57–0,91; p = 0,006) [22].

Podsumowanie

Czynniki genetyczne w istotny sposób wpływają na działanie wielu leków, w tym klopidogrelu. Liczne przeprowadzone dotąd badania wskazują, że największe znaczenie może mieć polimorfizm genów ABCB1 oraz CYP2C19. Ustalenie genotypu dla tych dwóch loci u pacjentów leczonych klopidogrelem może być pomocne w wyodrębnieniu chorych narażonych na mniej skuteczne działanie leku oraz w doborze skutecznej dawki, a tym samym w poprawie skuteczności i bezpieczeństwa terapii.

Piśmiennictwo

 1. Kośmicki MA. Choroba niedokrwienna serca w Polsce i na świecie – nierozwiązany w pełni problem. Kardiol Op Fakt 2010; 1: 35-48.

 2. Kotwa KR, Bachórzewska-Gajewska H, Dobrzycki S. Terapia przeciwpłytkowa po zabiegach angioplastyki wieńcowej w praktyce lekarza rodzinnego. Przegl Kardiodiabetol 2008; 3: 38-43.

 3. Krötz F, Sohn HY, Klauss V. Antiplatelet drugs in cardiological practice: established strategies and new developments. Vasc Health Risk Manag 2008; 4: 637-645.

 4. Cohen M. Oral antiplatelet therapy for acute and chronic management of NSTE ACS: residual ischemic risk and oppor­tunities for improvement. Cardiovasc Drugs Ther 2009; 23:

489-499.

 5. Myers RI. The variability of platelet response to aspirin and clopidogrel: revisiting the Caprie, Cure, Credo, and Match trials. Proc (Bayl Univ Med Cent) 2005; 18: 331-336.

 6. Savi P, Zachayus JL, Delesque-Touchard N i wsp. The active metabolite of Clopidogrel disrupts P2Y12 receptor oligomers and partitions them out of lipid rafts. Proc Natl Acad Sci U S A 2006; 103: 11069-11074.

 7. Ancrenaz V, Daali Y, Fontana P i wsp. Impact of genetic polymorphisms and drug-drug interactions on clopidogrel and prasugrel response variability. Curr Drug Metab 2010; 11: 667-677.

 8. A randomised, blinded, trial of clopidogrel versus aspirin in patients at risk of ischaemic events (CAPRIE). CAPRIE Steering Committee. Lancet 1996; 348: 1329-1339.

 9. Yusuf S, Zhao F, Mehta SR i wsp. Effects of clopidogrel in addition to aspirin in patients with acute coronary syndromes without

ST-segment elevation. N Engl J Med 2001; 345: 494-502.

10. Beinart SC, Kolm P, Veledar E i wsp. Long-term cost effectiveness of early and sustained dual oral antiplatelet therapy with clopidogrel given for up to one year after percutaneous coronary intervention results: from the Clopidogrel for the Reduction of Events During Observation (CREDO) trial. J Am Coll Cardiol 2005; 46: 761-769.

11. Sabatine MS, Cannon CP, Gibson CM i wsp. Addition of clopidogrel to aspirin and fibrinolytic therapy for myocardial infarction with ST-segment elevation. N Engl J Med 2005; 352: 1179-1189.

12. Chen ZM, Jiang LX, Chen YP i wsp. Addition of clopidogrel to aspirin in 45,852 patients with acute myocardial infarction: randomised placebo-controlled trial. Lancet 2005; 366: 1607-1621.

13. Sharma RK, Reddy HK, Singh VN i wsp. Aspirin and clopidogrel hyporesponsiveness and nonresponsiveness in patients with coronary artery stenting. Vasc Health Risk Manag 2009; 5:

965-972.

14. Ferguson AD, Dokainish H, Lakkis N. Aspirin and clopidogrel response variability: review of the published literature. Tex Heart Inst J 2008; 35: 313-320.

15. Suh JW, Koo BK, Zhang SY i wsp. Increased risk of athero­thrombotic events associated with cytochrome P450 3A5 poly­morphism in patients taking clopidogrel. CMAJ 2006; 174:

1715-1722.

16. Mega JL, Close SL, Wiviott SD i wsp. Cytochrome p-450 poly­morphisms and response to clopidogrel. N Engl J Med 2009; 360: 354-362.

17. Lee JM, Park S, Shin DJ i wsp. Relation of genetic polymorphisms in the cytochrome P450 gene with clopidogrel resistance after drug-eluting stent implantation in Koreans. Am J Cardiol 2009;

104: 46-51.

18. Shuldiner AR, O'Connell JR, Bliden KP i wsp. Association of cytochrome P450 2C19 genotype with the antiplatelet effect and clinical efficacy of clopidogrel therapy. JAMA 2009; 302: 849-857.

19. Harmsze A, van Werkum JW, Bouman HJ i wsp. Besides CYP2C19*2, the variant allele CYP2C9*3 is associated with higher on-clopidogrel platelet reactivity in patients on dual antiplatelet therapy undergoing elective coronary stent implantation. Pharmacogenet Genomics 2010; 20: 18-25.

20. Simon T, Verstuyft C, Mary-Krause M i wsp. Genetic determinants of response to clopidogrel and cardiovascular events. N Engl J Med 2009; 360: 363-375.

21. Varenhorst C, James S, Erlinge D i wsp. Genetic variation of CYP2C19 affects both pharmacokinetic and pharmacodynamic responses to clopidogrel but not prasugrel in aspirin-treated patients with coronary artery disease. Eur Heart J 2009; 30:

1744-1752.

22. Desai NR, Mega JL, Jiang S i wsp. Interaction between cigarette smoking and clinical benefit of clopidogrel. J Am Coll Cardiol 2009; 53: 1273-1278.