Context

Clopidogrel therapy improves cardiovascular outcomes in patients with acute coronary syndromes and following percutaneous coronary intervention by inhibiting adenosine diphosphate (ADP)–dependent platelet activation. However, nonresponsiveness is widely recognized and is related to recurrent ischemic events.

Objective

To identify gene variants that influence clopidogrel response.

Design, Setting, and Participants

In the Pharmacogenomics of Antiplatelet Intervention (PAPI) Study (2006-2008), we administered clopidogrel for 7 days to 429 healthy Amish persons and measured response by ex vivo platelet aggregometry. A genome-wide association study was performed followed by genotyping the loss-of-function cytochrome P450 (CYP) 2C19*2 variant (rs4244285). Findings in the PAPI Study were extended by examining the relation of CYP2C19*2 genotype to platelet function and cardiovascular outcomes in an independent sample of 227 patients undergoing percutaneous coronary intervention.

Main Outcome Measure

ADP-stimulated platelet aggregation in response to clopidogrel treatment and cardiovascular events.

Results

Platelet response to clopidogrel was highly heritable (h² = 0.73; P < .001). Thirteen single-nucleotide polymorphisms on chromosome 10q24 within the CYP2C18–CYP2C19–CYP2C9–CYP2C8 cluster were associated with diminished clopidogrel response, with a high degree of statistical significance (P = 1.5 × 10⁻¹³ for rs12777823, additive model). The rs12777823 polymorphism was in strong linkage disequilibrium with the CYP2C19*2 variant, and was associated with diminished clopidogrel response, accounting for 12% of the variation in platelet aggregation to ADP (P = 4.3 × 10⁻¹¹). The relation between CYP2C19*2 genotype and platelet aggregation was replicated in clopidogrel-treated patients undergoing coronary intervention (P = .02). Furthermore, patients with the CYP2C19*2 variant were more likely (20.9% vs 10.0%) to have a cardiovascular ischemic event or death during 1 year of follow-up (hazard ratio, 2.42; 95% confidence interval, 1.18-4.99; P = .02).

Conclusion

CYP2C19*2 genotype was associated with diminished platelet response to clopidogrel treatment and poorer cardiovascular outcomes.

Ticagrelor is the first reversibly binding oral P2Y(12) receptor antagonist. This is the first study to compare the onset and offset of platelet inhibition (IPA) with ticagrelor using the PLATO (PLATelet inhibition and patient Outcomes) trial loading dose (180 mg) with a high loading dose (600 mg) of clopidogrel.In a multicenter, randomized, double-blind study, 123 patients with stable coronary artery disease who were taking aspirin therapy (75 to 100 mg/d) received ticagrelor (180-mg load, 90-mg BID maintenance dose [n=57]), clopidogrel (600-mg load, 75-mg/d maintenance dose [n=54]), or placebo (n=12) for 6 weeks. Greater IPA (20 micromol/L ADP, final extent) occurred with ticagrelor than with clopidogrel at 0.5, 1, 2, 4, 8, and 24 hours after loading and at 6 weeks (P<0.0001 for all); by 2 hours after loading, a greater proportion of patients achieved >50% IPA (98% versus 31%, P<0.0001) and >70% IPA (90% versus 16%, P<0.0001) in the ticagrelor group than in the clopidogrel group, respectively. A faster offset occurred with ticagrelor than with clopidogrel (4-to-72-hour slope [% IPA/h] -1.04 versus -0.48, P<0.0001). At 24 hours after the last dose, mean IPA was 58% for ticagrelor versus 52% for clopidogrel (P=NS). IPA for ticagrelor on day 3 after the last dose was comparable to clopidogrel at day 5; IPA on day 5 for ticagrelor was similar to clopidogrel on day 7 and did not differ from placebo (P=NS).Ticagrelor achieved more rapid and greater platelet inhibition than high-loading-dose clopidogrel; this was sustained during the maintenance phase and was faster in offset after drug discontinuation.

Dual antiplatelet therapy with aspirin and a P2Y12 receptor blocker is a key strategy to reduce platelet reactivity and to prevent thrombotic events in patients treated with percutaneous coronary intervention. In an earlier consensus document, we proposed cutoff values for high on-treatment platelet reactivity to adenosine diphosphate (ADP) associated with post–percutaneous coronary intervention ischemic events for various platelet function tests (PFTs). Updated American and European practice guidelines have issued a Class IIb recommendation for PFT to facilitate the choice of P2Y12 receptor inhibitor in selected high-risk patients treated with percutaneous coronary intervention, although routine testing is not recommended (Class III). Accumulated data from large studies underscore the importance of high on-treatment platelet reactivity to ADP as a prognostic risk factor. Recent prospective randomized trials of PFT did not demonstrate clinical benefit, thus questioning whether treatment modification based on the results of current PFT platforms can actually influence outcomes. However, there are major limitations associated with these randomized trials. In addition, recent data suggest that low on-treatment platelet reactivity to ADP is associated with a higher risk of bleeding. Therefore, a therapeutic window concept has been proposed for P2Y12 inhibitor therapy. In this updated consensus document, we review the available evidence addressing the relation of platelet reactivity to thrombotic and bleeding events. In addition, we propose cutoff values for high and low on-treatment platelet reactivity to ADP that might be used in future investigations of personalized antiplatelet therapy.

We investigated the relation of high ex vivo platelet reactivity, rapid fibrin generation, and high thrombin-induced clot strength to postdischarge ischemic events in patients undergoing percutaneous coronary intervention (PCI).High platelet reactivity and rapid fibrin generation may affect the incidence of ischemic events after PCI. However, limited data is available to link these ex vivo markers to the occurrence of events.We measured platelet reactivity to adenosine diphosphate (ADP) by light transmittance aggregometry (LTA) in patients undergoing PCI (n = 192). Clot strength, a measure of thrombin-induced fibrin and platelet interactions, and the time to initial fibrin generation, a marker of thrombin activity, were measured by thrombelastography. The relation of these measurements to ischemic event occurrence was prospectively examined over six months.A total of 100% and 84% of patients were on aspirin and clopidogrel therapy, respectively, at the time of the initial event. Posttreatment ADP-induced aggregation by LTA (63 +/- 12% vs. 56 +/- 15%, p = 0.02) and clot strength (MA) were higher (74 +/- 5 mm vs. 65 +/- 4 mm, p < 0.001) and time to initial fibrin generation was shorter (4.3 +/- 1.3 min vs. 5.9 +/- 1.5 min, p < 0.001) in patients with events (n = 38). The event rates in the highest quartiles of LTA and MA were 32% and 58%, respectively.High platelet reactivity and clot strength, and rapid fibrin formation are novel risk factors for ischemic events after PCI. Clot strength is more predictive than ADP-induced platelet aggregation and may explain the occurrence of events despite treatment with cyclooxygenase-1 and P2Y12 inhibitors.

We investigated whether patients who suffered subacute stent thrombosis (SAT) have higher post-treatment reactivity than those who do not encounter stent thrombosis. High post-treatment platelet reactivity has been reported after coronary stenting after clopidogrel therapy and may be an important factor in the occurrence of SAT. We identified patients with SAT treated at two tertiary care centers over a 1.5-year period. Light transmittance aggregation induced by adenosine diphosphate (ADP) and arachidonic acid, total and activated glycoprotein (GP) IIb/IIIa after stimulation with ADP, and vasodilator-stimulated phosphoprotein phosphorylation levels to measure P2Y12receptor inhibition were determined (n = 20) and compared with an age-matched group of patients without SAT (n = 100). High post-treatment platelet reactivity was defined as >75th percentile ADP-induced aggregation in the group without SAT. The SAT patients had higher mean platelet reactivity than those without SAT by all measurements (p < 0.05): 49 ± 4% versus 33 ± 2% for 5 μmol/l ADP-induced aggregation and 65 ± 3% versus 51 ± 2% for 20 μmol/l ADP-induced aggregation (p < 0.001), 69 ± 5% versus 46 ± 9% for P2Y12reactivity ratio (p = 0.03), and 138 ± 19 mean fluorescence intensity (MFI) versus 42 ± 4 MFI for stimulated GP IIb/IIIa expression (p < 0.001). Of patients with SAT, 60% had high platelet reactivity. High post-treatment platelet reactivity and incomplete P2Y12receptor inhibition are risk factors for SAT. Measures to uniformly determine platelet reactivity after coronary stenting and treatment strategies to improve P2Y12receptor inhibition in patients with high post-treatment platelet reactivity should be further investigated.

Background— The antiplatelet effects of the Platelet Inhibition and Patient Outcomes (PLATO) trial dose of ticagrelor in patients nonresponsive to clopidogrel and after they switch agents are unknown. Methods and Results— Patients with stable coronary artery disease on aspirin therapy received a 300-mg clopidogrel load; nonresponders were identified by light transmittance aggregometry. In a 2-way crossover design, nonresponders (n=41) and responders (n=57) randomly received clopidogrel (600 mg/75 mg once daily) or ticagrelor (180 mg/90 mg twice daily) for 14 days during period 1. In period 2, all nonresponders switched treatment; half of the responders continued the same treatment, whereas the others switched treatment. Inhibition of platelet aggregation was higher in nonresponders treated with ticagrelor compared with clopidogrel ( P <0.05). Treatment with ticagrelor among nonresponders resulted in a >10%, >30%, and >50% decrease in platelet aggregation from baseline in 100%, 75%, and 13% of patients, respectively. Platelet aggregation fell from 59±9% to 35±11% in patients switched from clopidogrel to ticagrelor and increased from 36±14% to 56±9% in patients switched from ticagrelor to clopidogrel ( P <0.0001 for both). Platelet reactivity was below the cut points previously associated with ischemic risk measured by light transmittance aggregometry, VerifyNow P2Y 12 assay, and vasodilator-stimulated phosphoprotein phosphorylation in 98% to 100% of patients after ticagrelor therapy versus 44% to 76% of patients after clopidogrel therapy. Conclusions— Ticagrelor therapy overcomes nonresponsiveness to clopidogrel, and its antiplatelet effect is the same in responders and nonresponders. Nearly all clopidogrel nonresponders and responders treated with ticagrelor will have platelet reactivity below the cut points associated with ischemic risk. Clinical Trial Registration— http://www.clinicaltrials.gov. Unique Identifier: NCT00642811.

Background— The antiplatelet effect of aspirin is attributed to platelet cyclooxygenase-1 inhibition. Controversy exists on the prevalence of platelet resistance to aspirin in patients with coronary artery disease and effects of aspirin dose on inhibition. Our primary aim was to determine the degree of platelet aspirin responsiveness in patients, as measured by commonly used methods, and to study the relation of aspirin dose to platelet inhibition. Methods and Results— We prospectively studied the effect of aspirin dosing on platelet function in 125 stable outpatients with coronary artery disease randomized in a double-blind, double-crossover investigation (81, 162, and 325 mg/d for 4 weeks each over a 12-week period). At all doses of aspirin, platelet function was low as indicated by arachidonic acid (AA)-induced light transmittance aggregation, thrombelastography, and VerifyNow. At any 1 dose, resistance to aspirin was 0% to 6% in the overall group when AA was used as the agonist, whereas it was 1% to 27% by other methods [collagen and ADP-induced light transmittance aggregation, platelet function analyzer (PFA-100)]. Platelet response to aspirin as measured by collagen-induced light transmittance aggregation, ADP-induced light transmittance aggregation, PFA-100 (81 mg versus 162 mg, P ≤0.05), and urinary 11-dehydrothromboxane B 2 was dose-related (81 mg versus 325 mg, P =0.003). No carryover effects were observed. Conclusions— The assessment of aspirin resistance is highly assay-dependent; aspirin is an effective blocker of AA-induced platelet function at all doses, whereas higher estimates of resistance were observed with methods that do not use AA as the stimulus. The observation of dose-dependent effects despite nearly complete inhibition of AA-induced aggregation suggests that aspirin may exert antiplatelet properties through non–cyclooxygenase-1 pathways and deserves further investigation.

We determined the effect of clopidogrel dosing on the incidence of nonresponsiveness (NR) and high post-treatment platelet aggregation (post-PA).We have reported NR after a 300-mg loading dose. Limited information is available on the comparative effect of a 600-mg loading dose on the incidence of NR and high post-PA.Clopidogrel responsiveness and post-PA were measured in patients undergoing stenting (n = 190) randomly treated with either a 300-mg or a 600-mg clopidogrel load. Nonresponsiveness was defined as <10% absolute change in platelet aggregation, and high post-PA was defined as >75th percentile aggregation after 300 mg clopidogrel.Nonresponsiveness was lower after 600 mg compared to the 300-mg dose (8% vs. 28% and 8% vs. 32% with 5 and 20 microM ADP, respectively, p < 0.001). Among the patients with high post-PA after 300 mg clopidogrel, 62% to 65% had NR, whereas after the 600-mg dose, all of the patients with high post-PA had NR.A 600-mg clopidogrel loading dose reduces the incidence of NR and high post-PA as compared to a 300-mg dose. Higher dosing strategies and methods to confirm platelet inhibition should be further investigated in order to optimally use clopidogrel in patients undergoing stenting.

We sought to determine whether patients receiving chronic clopidogrel therapy undergoing nonemergent stenting who display high on-treatment preprocedural platelet aggregation measured by standard light transmittance aggregometry and thrombelastography (TEG) will be at increased risk for poststenting ischemic events. Patients exhibiting heightened platelet reactivity to adenosine diphosphate (ADP) might be at increased risk for recurrent ischemic events after coronary stenting. A total of 100 consecutive patients receiving chronic antiplatelet therapy consisting of aspirin (325 mg qd) and clopidogrel (75 mg qd) were studied before undergoing nonemergent stenting. Patients were followed for 1 year after coronary stenting for the occurrence of death, myocardial infarction, stent thrombosis, stroke, or ischemia requiring a hospital stay. All patients were aspirin responsive. Patients with ischemic events (23 of 100, 23%) within 1 year had greater on-treatment prestent ADP-induced platelet aggregation than patients without ischemic events by aggregometry and TEG (p < 0.001 for both measurements). Of patients with an ischemic event, 70% and 87% displayed high on-treatment platelet reactivity at baseline by aggregometry and TEG, respectively. High on-treatment platelet reactivity as measured by aggregometry and TEG were the only variables significantly related to ischemic events (p < 0.001 for both assays). The administration of eptifibatide reduced periprocedural elevation in platelet reactivity, with no significant differences in bleeding events. Patients receiving chronic clopidogrel therapy undergoing nonemergent percutaneous coronary intervention who exhibit high on-treatment ADP-induced platelet aggregation are at increased risk for postprocedural ischemic events. These findings might have implications for the alteration in clopidogrel maintenance dose and use of glycoprotein IIb/IIIa inhibitors in selected patients.

Background— Pretreatment is not the most common strategy practiced for clopidogrel administration in elective coronary stenting. Moreover, limited information is available on the antiplatelet pharmacodynamics of a 300-mg versus a 600-mg clopidogrel loading dose, and the comparative effect of eptifibatide with these regimens is unknown. Methods and Results— Patients undergoing elective stenting (n=120) were enrolled in a 2×2 factorial study (300 mg clopidogrel with or without eptifibatide; 600 mg clopidogrel with or without eptifibatide) (Clopidogrel Loading With Eptifibatide to Arrest the Reactivity of Platelets [CLEAR PLATELETS] Study). Clopidogrel was administered immediately after stenting. Aggregometry and flow cytometry were used to assess platelet reactivity. Eptifibatide added a ≥2-fold increase in platelet inhibition to 600 mg clopidogrel alone at 3, 8, and 18 to 24 hours after stenting as measured by 5 μmol/L ADP–induced aggregation ( P <0.001). Without eptifibatide, 600 mg clopidogrel produced better inhibition than 300 mg clopidogrel at all time points ( P <0.001). Glycoprotein IIb/IIIa (GPIIb/IIIa) blockade was associated with lower cardiac marker release. Active GPIIb/IIIa expression was inhibited most in the groups treated with eptifibatide ( P <0.05). Conclusions— In elective stenting without clopidogrel pretreatment, use of a GPIIb/IIIa inhibitor produces superior platelet inhibition and lower myocardial necrosis compared with high-dose (600 mg) or standard-dose (300 mg) clopidogrel loading alone. In the absence of a GPIIb/IIIa inhibitor, 600 mg clopidogrel provides better platelet inhibition than the standard 300-mg dose. These results require confirmation in a large-scale clinical trial.