CYP450氧化还原酶基因多态性的临床研究进展_张晶晶

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
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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中国临床药学杂志 CHINESE JOUＲNAL OF CLINICAL PHAＲMACY 2014 年第 23 卷第 1 期
【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）
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。
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］
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
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
中国临床药学杂志 CHINESE JOUＲNAL OF CLINICAL PHAＲMACY 2014 年第 23 卷第 1 期
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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。