人肝细胞CYP450酶的相关研究

背景及概述^[1]

细胞色素P450（cytochromeP450，CYP450）是主要分布于肝微粒体的药物主要代谢酶，参与脂肪酸、类花生四烯酸等多种内源性物质及药物、毒物、致癌物、前致癌物等外源性化合物的代谢。CYP450含量和活性影响药物在体内的代谢消除，其个体差异是导致药物效应差异的主要原因。性别、年龄、种族、抽烟、饮酒、细胞色素b5、NADPH-细胞色素P450还原酶（POR）、基因多态性等众多因素可影响CYP450含量和活性。因此，确定人肝CYP450含量与活性的个体差异及影响因素，是研究药物代谢机制和实现个体化用药的重要基础。

目前药物代谢研究方法主要包括体内、体外研究。体内研究多通过CYP450探针药物的体内药动学来反映代谢情况，即将药动学的个体差异归因于药物代谢差异，如CYP450基因多态性影响药物代谢的结论多由此获得。但体内药动学除受代谢影响外，亦受吸收、分布和排泄过程的影响。体外研究多停留在肝微粒体、肝细胞、重组酶等代谢体系中。

CYP450含量^[1]

CYP450含量可明显影响药物代谢活性，酶含量的个体差异是引发药物代谢个体差异的重要因素之一。人体肝CYP450含量个体差异较大，不同个体含量差异倍数可高达数百倍乃至上千倍[5]，且CYP450含量对药物代谢活性的影响也存在明显的个体差异；另外，CYP450含量在研究药物-药物相互作用中也发挥着重要作用。因此，CYP450含量一直是药物代谢和药物动力学研究的热点之一，确定CYP450含量的个体差异，具有重要的理论和实际意义。尽管，至今已有多个研究团队对CYP450进行了定量研究，但大多存在测定方法不准确、测定种类有限、样本数量较小及样本背景资料不清等问题。目前广泛接受的CYP450定量结果是来自1994年Shimada团队对30例日本人及30例高加索人肝微粒体的7种CYP450进行定量分析的报道（见图1a），其作为正常人生理数据被广泛引用。

但该研究也存在如下不足：1）肝标本来源多为肝癌或病史不清患者；2）定量方法为Westernblotting，准确性较差；3）种类偏少，仅涉及7种CYP450；4）抗体特异性较差，未再细分CYP2C和CYP3A。因此，采用准确定量方法确定较大样本的正常人肝CYP450的生理含量很有必要。

近年来，研究团队采用稳定同位素稀释内标-多反应监测-质谱技对100例中国人正常肝的10种CYP450蛋白的生理含量进行测定，同时还对mRNA表达水平进行定量。结果表明，10种CYP450蛋白的绝对含量（中位数）差异较大，为4.6（CYP2B6）~102.0nmol·g-1（CYP2E1）；CYP3A4蛋白含量的个体差异（129倍），其余CYP450蛋白含量的个体差异为11倍（CYP2C8）~100倍（CYP3A5）；CYP2E1蛋白含量的占比最高，占所测定10种CYP450蛋白含量的24.8%。另外，10种CYP450mRNA中CYP2A6mRNA含量的个体差异（168倍），其余CYP450 mRNA个体差异为8倍（CYP2C9）~122倍（CYP3A4）；CYP2E1的mRNA占比最高，占所测定10种CYP450mRNA的44.4%。但分析10种CYP450mRNA含量与蛋白含量的相关性发现，仅有CYP1A2（r=0.244，P＜0.05）和CYP2A6（r=0.371，P＜0.01）mRNA与蛋白显著相关。正常人肝CYP450主要亚型蛋白的生理数据对药动学研究具有重要价值。

相关研究^[1]

CYP450药物代谢活性的个体差异可通过影响体内药动学改变，从而导致药物有效性和安全性的个体差异。因此，确定CYP450药物代谢活性及其个体差异有助于指导个体化用药。

目前，已有大量关于CYP450药物代谢活性与个体化用药的研究，但尚存在以下不足：

1）肝标本来源多为肝癌或病史不清患者；

2）样本量较小，代表性差[45-48]；

3）多数仅涉及CYP450代谢底物的转化率[7,46,50-51]，而缺乏酶动力学参数；

4）把药动学的个体差异直接归因于CYP450基因多态性；

5）仅涉及体外代谢体系中单一体系（微粒体、肝细胞、重组酶）的代谢活性。

传统上，CYP450药物代谢活性往往以微粒体水平的活性表示，即以每毫克微粒体蛋白代谢探针药物的活性表示。然而，由于不同个体每毫克微粒体蛋白所含的同种CYP450含量不同，所以微粒体水平的活性不能代表其真正活性。

近年来确定了105例中国人正常肝10种CYP450不同水平（酶、微粒体、肝组织、肝脏、整体）对探针药物的代谢活性及个体差异[6,29-30,52]，即CYP450活性的系统表型及个体差异。结果表明，10种CYP450对相关探针药物的米-曼氏常数（Km）个体差异相对较小，为3倍（CYP2E1）~40倍（CYP2D6）；10种人肝细胞CYP450酶水平的反应速度（Vmax）及内在清除率（CLint）个体差异较大，分别为9倍（CYP1A2）~1697倍（CYP3A4）及23倍（CYP2E1）~625倍（CYP3A4）。另外，10种CYP450微粒体水平的Vmax及CLint个体差异也较大，分别为6倍（CYP2C9）~387倍（CYP2A6）及20倍（CYP1A2）~62倍（CYP2C19）。显然，酶水平活性与传统的微粒体水平活性有明显不同，可揭示CYP450真正内在活性，这将有助于研究酶活性个体差异机制及其影响因素。

此外，研究团队还研究了CYP450在肝组织、肝脏、整体水平的药物代谢活性，即单位肝组织、整个肝脏及整个机体代谢探针底物的清除率。结果发现，肝组织、肝脏、整体水平CYP450药物代谢活性存在明显的个体差异，105例患者中差异倍数的分别为CYP2D6（481倍）、CYP2D6（465倍）、CYP2C8（323倍），差异倍数最小的均为CYP2E1（31倍、31倍及28倍）。本研究显示了CYP450活性的系统表型及个体差异，具有重要的应用价值。

主要参考资料

[1] 人肝人肝细胞CYP450酶含量与活性研究进展