梁 艷,李 彥，白清清 綜述 戚 豫 審校

CYP450基因多態(tài)性研究進展

梁 艷1,李 彥1，白清清1綜述 戚 豫2審校

CYP450；基因多態(tài)性；研究進展

基因多態(tài)性是指同一人群的同一基因位點上存在多個等位基因的形態(tài)，且遵循孟德爾定律。細胞色素P450(CYP450)家族代謝酶的基因多態(tài)性，導致了藥物和機體之間出現(xiàn)多種表型，這些多個等位基因中的任何一對的發(fā)生頻率在1%以上，稱為單核苷酸多態(tài)性(single nucleotide polymorphism,SNP)[1]。如果發(fā)生率低于1%，則稱為罕見性狀，由自發(fā)性突變引起[2]。基因多態(tài)性研究，為臨床醫(yī)學、遺傳病學和預防醫(yī)學的發(fā)展開拓了新的領域。

1 研究概況

基因型決定表型[3]，人類基因多態(tài)性在闡明人體對疾病、毒物的易感性與耐受性，疾病臨床表現(xiàn)的多樣性，以及對藥物治療的反應性上都起著重要的作用[4]。致病基因的多態(tài)性使同一疾病的不同個體，在其體內(nèi)生物活性物質(zhì)的功能及效應出現(xiàn)差異，即疾病基因多態(tài)性影響藥物代謝的過程及清除率，導致治療反應性上懸殊，從而影響治療效果?；蚨鄳B(tài)性的研究對于遺傳病具有雙重意義。首先，基因的有害突變，包括經(jīng)典的點突變和已知的動態(tài)突變，都有可能成為生物體發(fā)病的根源，導致遺傳病的發(fā)生和發(fā)展；其次，基因多態(tài)性位點眾多，是很好的遺傳標記，可以在遺傳病的研究和臨床診斷中發(fā)揮重要的作用[5]?；蚨鄳B(tài)性還可以用于疾病的分型與治療，即根據(jù)患者疾病多態(tài)性的基因型來解釋疾病的病因和臨床表現(xiàn)。在預防醫(yī)學方面，基因多態(tài)性的研究涉及的范圍廣泛，包括基因多態(tài)性與病因未知的疾病關系的研究，也包括對已知特定環(huán)境因素致病易感基因的篩選[6,7]。

2 CYP450酶及其分類

1958年，在大鼠和豬的肝微粒體中發(fā)現(xiàn)了CYP450酶，因其還原型功能與CO結(jié)合后在450 nm處有最大吸收而得名[8]。CYP450酶是由超家族基因編碼形成的一組血紅素蛋白，是由血紅素(亦稱亞鐵原葉琳)與細胞色素P450的脫輔基蛋白非共價結(jié)合而成。隨著科學研究的深入，發(fā)現(xiàn)CYP450酶參與多種外源性、內(nèi)源性致癌物的代謝，可見它的活性與腫瘤密切相關[9]。近年來，CYP450基因多態(tài)性與多種疾病相關性及藥物代謝、相互作用成為了研究的焦點。

CYP450可分為兩類：第一類是線粒體P450，主要存在于腎上腺皮質(zhì)細胞的線粒體，參與類固醇激素的生物合成，包括膽固醇側(cè)鏈裂解酶和類固醇-羥化酶(CYP11)，它不屬于藥物代謝酶的范疇；第二類是微粒體P450，主要存在于肝細胞和腎上腺皮質(zhì)細胞的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，通過信號序列識別系統(tǒng)直接插入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜的脂質(zhì)雙層結(jié)構(gòu)。該類P450酶參與藥物、致癌物、類固醇激素和脂肪酸的氧化代謝，是與藥物代謝相關的最主要的CYP450[10]。P450家族代謝酶的命名是以其酶蛋白一級結(jié)構(gòu)中氨基酸的同源度作為分類標準的。根據(jù)該標準，CYP分為18個家族和44個亞家族，CYP450以CYP1、CYP2和CYP3為主，各有8～10個亞家族同工酶，這3種CYP450占肝內(nèi)CYP450總量的70%，介導人體內(nèi)絕大多數(shù)藥物(外源性化合物)的代謝。其中CYP3A占的比例最大，約占肝內(nèi)CYP450總量的30%，其次是CYP2，約20%；而CYP1A2占13%，CYP2E1占7%，CYP2A6占4%，CYP2D6占2%[11]。經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，這些酶的活性在個體間存在很大差異，并與性別無關，有的個體間差異可以達到100倍[12]。其中CYP450酶基因多態(tài)性因素是造成P450活性在個體間差異的主要原因，導致個體間對于藥物的反應各不相同。治療劑量下的藥物在慢代謝者中有可能發(fā)生嚴重的不良反應，而在快代謝者中則可能無效。

3 CYP450的活性與藥物療效及不良反應個體差異的關系

3.1 與藥動學相關的幾種蛋白 藥物代謝是藥物在體內(nèi)消除的主要環(huán)節(jié)。藥動學相關蛋白的基因多態(tài)性研究一般包括藥物轉(zhuǎn)運蛋白(P-糖蛋白)、藥物代謝酶參與Ⅰ相代謝的CYP450超家族、乙醇脫氫酶(ADH)、乙醛脫氫酶(ALDH)、二氫嘧啶脫氫酶(DPD)、環(huán)氧化酶、多巴胺β羥化酶(DBH)、超氧化物歧化酶(SOD)等[13]，以及參與Ⅱ相代謝的N-乙酞基轉(zhuǎn)移酶(NATI/2)、谷胱甘肽轉(zhuǎn)移酶(GST-AM/T/P)等、血漿藥物結(jié)合蛋白(α-酸性球蛋白ORM)。藥效學相關蛋白的基因多態(tài)性研究主要集中在藥物作用的靶蛋白，包括藥物受體、藥物靶點，以及信號傳導通路、細胞周期調(diào)控等蛋白。

3.2 藥物療效和不良反應的個體差異 在臨床治療中，藥物療效和不良反應的個體差異是治療過程中普遍存在的現(xiàn)象。藥物代謝酶、轉(zhuǎn)運體、受體和作用靶點的基因多態(tài)性是引起藥物個體差異的重要因素[14]，而決定藥物代謝酶(外源性化合物代謝酶)的基因多態(tài)性可導致藥物的藥理學作用增強或延長，發(fā)生或加重不良反應，不能活化前體藥物生成活性產(chǎn)物產(chǎn)生作用或療效不佳等[15]。

隨著藥理學、生物化學遺傳學和分子生物學等多學科的交叉發(fā)展，CYP450在藥物相互作用中的誘導和抑制現(xiàn)象得到了廣泛而深入的認識。多項體內(nèi)、外研究表明，CYP450的活性可因某種藥物、環(huán)境甚至食物成分等的影響而發(fā)生改變(某些物質(zhì)可以使CYP450的活性增加，即發(fā)生酶誘導，同樣某些物質(zhì)也可以降低CYP450的活性，即發(fā)生酶抑制)。引起酶誘導和抑制的物質(zhì)分別被稱為誘導藥和抑制藥[16]。通常，CYP450的誘導是由于誘導劑引起相應基因的轉(zhuǎn)錄激活或增加，有時也由一些轉(zhuǎn)錄后機制引起；而抑制則是因為抑制劑占據(jù)了酶分子的某些部位，從而影響酶代謝其他藥物的活性。CYP450的誘導和抑制現(xiàn)象是藥物間相互作用(drug-drug interactions, DDIs)最主要的原因之一。1990年報道了第一個因CYP450的抑制而產(chǎn)生藥物相互作用，導致了致死性DDIs事件，之后CYP450的抑制和誘導研究在各地區(qū)多領域迅速展開，大大推動了研究藥物間相互作用的進程，對于臨床合理用藥，提高藥物治療效果和降低藥物的不良反應具有重要的意義。

3.3 基因遺傳變異形式與其代謝能力表型的關系 CYP450酶基因遺傳變異形式表現(xiàn)為：等位基因的點突變、缺失和插入突變，以及融合突變等。等位基因編碼的代謝酶，因基因型不同其代謝能力表型也有所不同：野生型基因表現(xiàn)為快代謝型(extensivemetabolis, EM)；絕大多數(shù)突變型等位基因(堿基的突變、插入或缺失)造成酶代謝能力降低，表現(xiàn)為慢代謝型(poormetabolism, PM)；極少數(shù)突變型基因多重拷貝而造成酶的過量表達(代謝能力升高)，表現(xiàn)為超快代謝型(ulrtarapdimetbaolism, UM)[17]。這3種表型造成了不同個體間對于藥物代謝反應的差異。

根據(jù)個體藥物代謝酶的基因多態(tài)性制定針對個體的治療方案具有十分重要的臨床意義。在藥物代謝酶中最為重要的是CYP450家族代謝酶，它主要存在于生物體的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)內(nèi)(人體中主要存在于肝臟)，是混合功能氧化酶系統(tǒng)中的一種，在外源和內(nèi)源性化合物的代謝中起到關鍵作用，尤其是在體內(nèi)藥物代謝過程中起到重要作用。

4 CYP450酶遺傳變異的臨床意義

造成藥物代謝酶活性差異的遺傳性變異通常為單基因形性狀，而對于藥物代謝和效應的影響決定于它們在藥物活化或滅活中的地位。個體存在藥物代謝酶的基因多態(tài)性，但基因多態(tài)性并不是決定該藥物代謝和效應差異的主要因素。藥物的總效應是由多種基因編碼的多種蛋白、多途徑影響的綜合結(jié)果，因此臨床在評價藥物對個體產(chǎn)生的總效應時，應綜合考慮各種因素。CYP450酶遺傳變異的臨床意義見表1。

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(2013-08-26收稿 2013-12-20修回)

(責任編輯 尤偉杰)

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武警醫(yī)學編輯部

2014年5月

武警總醫(yī)院苗圃基金(WZ2011046)

梁 艷，碩士，副主任藥師，E-mail: ly.w.j@163.com

1.100039北京，武警總醫(yī)院藥劑科；2.100034，北京大學第一醫(yī)院中心實驗室

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