CYP450氧化还原酶基因多态性的临床研究进展_张晶晶

图 1 POＲ 结构与功能［14］
POＲ 的结构包括 N 端膜结合域、黄素单核苷（ FMN） 结合域、中间连 接域、黄素腺嘌呤二核苷（ FAD） 与烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（ NADPH） 结合域及 CYP450（ 底物） 结合域。NADPH 释放 2 个电子，从 FAD 结 合域传递至 FMN 结合域，再转至 CYP 血红素铁，使 CYP 与底物发生 氧化还原反应。图中 EＲ 为内质网； CYTO 为细胞质
27 ～ 31
—
144
128 ～ 198 76 ～ 150
284
135 ～ 215
13 ～ 15，17，20
A503V
40 ～ 44
—
85
53 ～ 85
61 ～ 97
113
140 ～ 170
13，15，17，20，21
wt： POＲ 野生型； A287P、Ｒ457H、Q153Ｒ、A503V： 4 种 POＲ 突变型； —： 尚未报道
人 NADPH-POＲ 是一种膜结合蛋白，位于第 7 号染 色 体 上 （ 7q11． 2 ） 。POＲ 基 因 全 长 71 753 bp （ NT 007933） ，包括 16 个外显子，其中第一个外显
子并未参与编码蛋白［3］。编码蛋白基因全 长 为 2 043 bp（ NP-000768） ，含 680 个氨基酸，相对分子质 量约78 000。编码人 POＲ 的基因具有很强的基因 多态性。目前，已有超过 800 个 POＲ SNPs（ NCBI dbSNP database） 以及 48 个 POＲ 等位基因亚型被报 道［4 － 5］。在 NCBI 数据库中已收录的这些 SNP 中， 有 15 个位于外显子区域，其中 8 个为同义突变，7 个为 错 义 突 变； 有 5 个 SNP ［rs10262966 （ G5G） ， rs1135612（ P129P） ，rs2228104（ A485A） ，rs1057868 （ A503V） 和 rs1057870（ S572S） ］最少在一个种族中 基因频率超过 10%［5］。POＲ * 28 （ A503V） 突变是 POＲ 最普遍的 SNP，突变频率在种族之间有一定的 差异。非洲 裔 美 国 人 中 突 变 频 率 为 19． 1% （ 83 / 434） ，高加索人为 26． 4% （ 137 /518） ，中国裔美国人 为 36． 7% （ 130 /354 ） ，墨 西 哥 美 国 人 为 31． 0% （ 113 /364） ［5］。此外，POＲ* 28 基因在中国本土人 群中突变率为29． 6% ～ 43． 2%［6 － 7］。 2 POＲ 基因突变与疾病
【文献标志码】A
【文章编号】1007-4406（ 2014） 01-0063-04
药物反应个体差异大是困扰临床用药的关键问 题之一。近年来，随着药物基因组学及遗传药理学 的不断发展，人们已经从遗传学角度来寻找影响药 物反应的因素，同样也发现人体内的代谢酶、转运体 及靶受体基因多态性不同程度地影响着药物效应的 发挥。为了更好地实现临床合理用药，人们开始根 据不同个体的特定基因型来指导药物选择及剂量优 化，即“个体 化 治 疗”。CYP450 氧 化 还 原 酶 （ cytochrome P450 oxidoreductase，POＲ） 是所有肝微粒体 细胞色素 P450 氧化酶 （ cytochrome P450 monooxygenases，CYP450） 的唯一电子供体，POＲ 的基因多态 性可能影响 POＲ 本身活性或者它与 CYP450 之间 的电子 传 递，进 而 对 药 物 的 代 谢 产 生 影 响。 因 此， POＲ 基因多态性对疾病易感性和药物代谢的影响 成为人们研究药物反应个体差异的又一焦点［1 － 2］。 我们将从 POＲ 的单核苷酸基因多态性及它与某些 疾病、药物代谢之间关系的最新研究进展进行综述， 为后期相关研究及临床药物的个体化治疗提供参考。 1 POＲ 的单核苷酸多态性（ SNPs）
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使 CYP17 的 17α-羟化活性降低 40% ，17，20-水解活 性降 低 44% ； ［20］ 对 不 同 的 特 异 性 CYP3A4 底 物， A503V 基 因 突 变 表 现 出 不 同 的 催 化 能 力，它 使 CYP3A4 催化咪达唑仑及睾酮的能力降低为野生型 的 61% ～ 77% ，但却不影响奎尼丁以及红霉素的代 谢［18］。同样，POＲ A503V 能够使 CYP2C9 的活性增 加 40% ～ 70% ，但却不影响 CYP1A2 及 CYP2C19 的 酶活性［16，23］。 3． 2 POＲ 基因多态性对 CYP 介导的药物代谢的体 内研究进展 因 POＲ A289P、Ｒ547H、Q153Ｒ 的突变 频率很低，国内外针对 POＲ 基因突变的体内试验主 要集中在具有高突变率的 POＲ* 28 这个 SNP 上。 Oneda 等［25］首次报道了 POＲ * 28 TT 型患者体内 CYP3A 活性是 POＲ* 28C 携带者的 1． 6 倍，随后相 继有 2 篇分别针对华法林及他克莫司的临床维持剂 量的选择与 POＲ 基因多态性的研究。Zhang 等［26］ 研究 表 明 除 了 VKOＲC1-1639A ＞ G，CYP2C9 * 2， CYP2C9* 3 的基因突变外，POＲ SNPs （ － 173C ＞ A， － 208C ＞ T and rs2868177） 同样影响华法林的维 持剂量选择。De Jonge 等［27］研究发现携带 CYP3A5 * 1 的肾移植患者，若其为 POＲ 为* 28T 型，服用他 克莫司初始标准剂量（ 0． 2 mg·kg － 1 ） 后，第 1 天 ρ0 会显著低于* 28CC 型，而且调整剂量后要想达到有 效 ρ0 则需要更长的时间。之后，Yang 等［28］以咪达 唑仑为探针底物，考察了 POＲ * 28 基因多态性对 CYP3A 体内活性的影响，提示 POＲ* 28 突变能够 增加肝脏 3A 活性，但不影响胃肠道 CYP3A 活性。 Elens 等［29］在同样以咪达唑仑为底物的代谢研究中 得到了与 Yang 相反的结论，认为 POＲ* 28 降低了 咪达唑仑的代谢，但他们在 CYP3A4 特异性底物红 霉素 呼 气 试 验 中 证 实 了 POＲ * 28 基 因 突 变 对 CYP3A4 酶 活 性 无 影 响。 Zhang 等［7］ 发 现 携 带 CYP3A5* 1-POＲ* 28T 基因的中国健康受试者其口 服他 克 莫 司 体 内 暴 露 量 （ AUC，ρmax ） 显 著 低 于 CYP3A5* 1-POＲ* 28CC 者，这与 De Jonge 的发现 相似。
的代谢能力降低 99% ，血清胆固醇降低 65% ，血清 三酰甘油降低 50%［8］。POＲ 的基因突变还可导致 一种人类染色体隐形遗传疾病，其临床表现为生殖 器畸形、先天性肾上腺功能低下、Antley-Bixler 综合 征（ ABS） 、多囊综合征等症状。其原因可能是 POＲ 的基因突变影响了负责类固醇代谢 CYP17（ 类固醇 17α-羟化酶） 及 CYP21（ 类固醇 21-羟化酶） 的功能， 进而导致这些临床症状的发生； 而 CYP17 和 CYP21 本身发生基 因 突 变 并 不 能 解 释 上 述 现 象［2，9］，人 们 称之为 POＲ 缺陷综合征。研究表明有很多 POＲ 的 基因 突 变 可 能 导 致 POＲ 缺 陷 综 合 征，如 A287Ｒ、 Ｒ457H、V492E、C569Y、V608F、Y181D 等［10］。Fukami 等［11］发现 Ｒ457H 突变在激素紊乱病史家族的 8 位日本患者中发生率高达 62． 5% ，而在其他人群中 分布频率较低。而 Flock 等［12］发现 A289P 突变只 在高加索人群中存在，并且发生率高达 50% 。此 外，Haiman 等［13］还发现 POＲ 外显子 1 上的一个同 义突变 G5G 会 增 加 非 洲 裔 美 国 人 的 乳 腺 癌 发 生 率。 3 POＲ 基因突变对 CYP 介导的药物代谢的影响
com【通讯作者】 缪丽燕（ 1966 － ） ，女，教授，博士生导师。研究方向： 临床药代动力学及个体化给药。Tel： 0512-67780040； Email： miaolysuzhou@ 163． com
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SNPs
CYP17
CYP19
CYP1A2
CYP2D6
CYP3A4 CYP2C19
CYP2C9
Ｒeference
wt
100
100
100
来自百度文库100
100
100
100
A287P
21 ～ 40
100
0
0 ～ 25
0 ～ 17
0
0
13 ～ 20
Ｒ457H
3
0
0
0
0
0 ～ 10
0 ～6
13 ～ 17，19，20
Q153Ｒ
病基因，其中 A287P 是欧洲人群中导致 ABS 的最主 要基因突变，它使 CYP1A2 及 CYP2C19 酶活性基本 丧失［16］，使 CYP2D6、CYP3A4、CYP17、CYP2C9 酶活 性大幅度降低［17 － 22］，但它不影响 CYP19 （ P450aro） 的催化活性［23］。而 POＲ Ｒ457H 是日本人群中的致 ABS 的 主 要 突 变 基 因，突 变 使 大 多 CYP 酶 （ 如 CYP17、 CYP19、 CYP2D6、 CYP3A4、 CYP1A2、 CYP2C19 及 CYP2C9） 活性基本丧失［16 － 20，22 － 23］。
POＲ 是细 胞 色 素 P450 系 统 中 的 重 要 组 成 部 分，其结构与功能见图 1［14］。它是 CYP450 的唯一 电子供体，电子传递给 CYP 之后，CYP 才能与底物 发生氧化还原反应，发挥代谢活性。因此 POＲ 与
CYP 的电子传递反应是 CYP 氧化还原反应的限速 步骤，可见 POＲ 在药物的代谢中发挥着重要的作 用［15］。研究表明，POＲ 的基因突变对不同的 CYP 酶活性的影响不同，而且对于同一 CYP 酶，不同底 物测得的酶活性也不尽相同。
3． 1 POＲ 基因多态性对 CYP 介导的药物代谢的体 外研究进展 近年来，针对 POＲ 基因多态性对 CYP 介导的药物代谢的体外实验很多，表 1 总结了研究 最多的 4 种 POＲ 基因多态性对各种 CYP 酶活性的 影响。
POＲ A287P 及 Ｒ457H 是 POＲ 缺陷症的主要致
表 1 POＲ 单核苷酸基因多态性（ SNP） 对各种细胞色素 P450（ CYP450） 酶活性的影响
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·综 述·
·63· 《医药导报》编辑部
CYP450 氧化还原酶基因多态性的临床研究进展
张晶晶，缪丽燕 （ 苏州大学附属第一医院临床药理研究室，苏州 215006）
【摘要】 CYP450 氧化还原酶（ POＲ） 是所有肝微粒体的细胞色素 P450 氧化酶（ CYP450） 的唯一电子供体，负责甾醇激素、胆 固醇、胆酸、维生素以及临床上超过 80% 药物的氧化代谢。POＲ 本身具有高度的多态性，国内外报道显示 POＲ 基因的突变可 使其本身活性或它与 CYP450 酶之间的相互作用发生改变，致使它与临床某些疾病的发生及某些药物体内代谢活性的改变密 切相关。而 POＲ 基因多态性与 CYP 介导的药物代谢之间存在着 CYP 酶种类及底物的特异性，且国内相关研究相对较少。因 此，我们通过对近年来 POＲ 基因多态性的临床研究进展进行综述，为今后相关研究及临床药物的个体化治疗提供参考。 【关键词】 CYP450 氧化还原酶； 单核苷酸基因多态性； 药物代谢； 体内； 体外
POＲ 一旦其功能发生改变，可能导致人体某些 功能紊乱。肝脏 POＲ 特异性敲除小鼠可表现出正 常的寿命及繁殖能力，尽管其体内 CYP 酶系总量代 偿性增大 5 倍，但其肝脏会肿大、硬化，致使胆汁酸
【基金项目】 江苏省医学重点人才资助（ 编号 ＲC2011110） 【作者简介】 张晶晶 （ 1986 － ） ，女，硕士研究生。研究方向： 基因多态性及临床个体化给药研究。Tel： 13914010972； E-mail： zjjsuzhou@ 126．
POＲ* 28 C ＞ T 是最常见的 POＲ 基因突变，突 变率达 19% ～ 37% 。不同种族之间存在一定的差 异［5］。同样，针 对 不 同 CYP 酶 系、不 同 底 物 POＲ A503V 表 现 出 不 同 的 影 响。 体 外 研 究 表 明，POＲ A503V 不影响类固醇合成酶 CYP21 的活性［24］，但却
POＲ Q153Ｒ 是一种稀有突变，研究表明它能显 著降低 CYP17A1 的活性，导致类固醇类生物合成减
少［20］。POＲ Q153Ｒ 对 CYP3A4 活性影响因底物的 不同而 表 现 出 不 同 活 性 趋 势 （ 为 野 生 型 活 性 的 76% ～ 150% ） ［18］。然而在其他 CYP 酶的研究中显 示，POＲ Q153Ｒ 突变使 CYP2D6、CYP1A2、CYP2C19 及 CYP2C9 活性有不同程度的增加［16 － 。 17，23］