药物代谢动力学的研究进展

药物代谢动力学的研究进展摘要：药物代谢动力学是研究药物在体内的吸收、分布、代谢和排泄过程及其变化规律的一门学科，从20世纪中叶创建至今已取得很大发展，并在新药研究和临床用药个体化过程中发挥巨大作用。而且，细胞生物学和分子生物学技术的发展和应用为药物代谢动力学的研究提供了一次技术性的革命。人类细胞色素P450s对许多内源、外源性化合物在体内的I相生物转化有重要作用人类细胞色素P450是存在于肝脏微粒体混合功能氧化酶系的主要成分,是一组由许多同工酶组成的超基因大家族,对许多内源、外源性化合物在体内的I相生物转化有重要作用,在药理学、毒理学研究中有着重要意义。本文就人类细胞色素P450酶与药物代谢动力学的研究进展进行说明。关键词:药物代谢；表达系统；CYP450s；基因调控；1P450s的研究现状CPY450s最初发现于20世纪60年代初，随后一系列的研究阐述了CYP450s的功能，并在70年代分离纯化了各种主要的CYP450s亚型并可制备各种同工酶抗体。80年代后，相继鉴定并克隆了CYP450s的基因，发现了CYP450s基因的调控因子及其功能。目前，每年仍有大量的CPY450s基因被发现和克隆，新的分子学手段也使得CYP450s基因调控的脉络不断清晰了起来。随着人类基因组计划的完成，人类编码CYP450s的基因已基本明确，有55个基因，29个假基因，隶属于17个基因家族中的42个亚家族。CYP450s具有与一氧化碳结合的光谱特性、多态性、多底物特异性及可诱导性等特点，因此可根据其特性进行酶含量及获刑测定，高含量同工酶的制备及对CYP450s调控机制的研究。随着分子生物学技术的不断发展，CYP450s与外源物和内源物相互作用的研究将对阐明药物的作用机制以及疾病的预防和治疗具有极其重要的意义。2与药物代谢关系密切的p450酶2.1CYP1A1(72乙氧基试卤灵脱乙基酶)编码CYP1A1的基因是最早被分离克隆的基因之一,是由Conney等于1959年首先发现,并就32甲基胆蒽对CYP1A1的诱导进行了验证。其氨基酸顺序68%与CYP1A2相同,CYP1A1在肝脏中的含量很低,主要存在于肝外织,例如肺脏,但极容易被多环芳香烃类物质如32甲基胆蒽诱导、活化,使肝脏含量速增加2.2CYP1A2(咖啡去甲基酶)CYP1A2也是一种可由多环芳香烃诱导的CYP亚型,由515个氨基酸残基组成,相对分子质量58,294,主要在肝脏表达,近年来发现,在脑、肺、肠道和脐带静脉中也有CYP1A2基因的少量表达。人类CYP1A2的含量约占肝脏总量的13%,仅次于CYP3A和CYP2C亚族,位于第3位,具有重要的生理学和毒理学意义。CYP1A2参与了咖啡因、非那西丁、醋氨酸、17β2雌二醇、普萘洛尔、维拉帕米、硝苯地平、丙咪嗪等20几种药物的代谢,另外在十几种前致癌物的激活或灭活中发挥重要作用,且其活性与药物的疗效或毒性及某些肿瘤的易感性密切相关。2.3CYP2A6(香豆素72羟化酶)CYP2A6是CYP2A家族的主要酶。Yamano等于1990年从人的cDNA文库中分离出2种cDNA。根据它的氨基酸序列,属于2A家族。最后克隆出一种具有功能的cDNA,即2A6,其氨基酸序列85%与大鼠肺内的2A3相似。Yun等于1991年从人肝微粒体中分离出了CYP2A6,约占成人肝微粒体CYP450的4%。CYP2A6可催化香豆素的羟化反应及72乙氧基香豆素的O2去烷基反应。CYP2A6只在成人肝脏中被检测到,而胎儿时期无此亚型的表达。3异源性表达CYP450s系统3.1暂时表达系统即把质粒或病毒转染到宿主细胞中进行复制表达,最后宿主细胞裂解,裂解产物中含有大量表达的CYP450s。最早作为宿主的是非洲绿猴的肾COS细胞,可简单快速表达多种CYP450s。现多用牛痘病毒或杆状病毒感染人HepG2或Hela细胞表达哺乳类CYP450s。3.2稳定性表达系统即把完整的或稳定的质粒转染到细胞系中,在细胞内复制表达,细胞可长期生长,建立已知代谢表现型的细胞系。常用的宿主有酵母、细菌、哺乳类细胞、转基因动物等。最早作为宿主的是酵母,在酵母中首先表达出大鼠CYP1A1,根据代谢活性、氨基酸序列和免疫活性等几个标准,在酵母中表达的大鼠CYP1A1和大鼠肝脏中CYP1A1无明显差别。目前,常用真核生物细胞如中国仓鼠V79细胞系、B淋巴细胞系等作为宿主。现已表达出多种人类CYP450s如CYP1A1,CYP1A2,CYP2A6,CYP2B6,CYP2D6,CYP2C9,CYP2C19,CYP3A1,CYP2E1和CYP3A4等,为肝脏毒理学、遗传毒理学等领域开辟了广阔的应用前景。3.3转基因动物最近,美国国立癌症研究院代谢实验室已成功繁育出可稳定表达人CYP1A2,CYP2E1,CYP1B1基因的转基因小鼠,并正在用该鼠与剔除CYP1A2,CYP2E1,CYP1B1基因的小鼠对照,进行生物异源物质的代谢研究。利用异源性表达CYP450s系统进行药物代谢、毒性研究时,可进行某种同工酶对某种物质的代谢。4CYP450s的调控4.1底物性调控在CYP1A及CYPE2A的诱导和抑制中，AHR为配体激活型受体，在非活性状态下，靶细胞的AHR与热蛋白休克或其他蛋白形成可溶性复合物存在于胞质中。热休克蛋白作为分子伴侣使AHR保持与配体集合的构型，同时抑制AHR内在DNA的活性。在CYP3A的诱导和抑制中，许多药物既是CYP3A的底物，又是CYP3A的诱导剂。如地塞米松、利福平和卡马西平等。4.2非底物性调控有些化合物本身不是某个P450同工酶的底物，但对该酶的表达也有可能有诱导和抑制作用，进而对该酶底物的代谢产生影响。奎尼丁是CYP2D6的强抑制剂，但其本身是通过CYP3A3/3A4代谢转化。4.3基因调控外源物对P450基因最重要的调控机制发生在蛋白质翻译之前，CYP450基因转录水品的下调可导致蛋白质合成的减少。已有充分证据表明，DNA、RNA和蛋白质翻译水平及芳烃受体对基因的调控均能影响CYP450的表达，不同调控机制所引起的作用与CYP450同工酶的种类、外源物的性质及机体反应开始后测定的时间有关。参考文献[1]陈西敬.药物代谢动力学研究进展.北京：化学工业出版社，2008:95-104[2]王青秀，吴纯启，廖明阳.细胞色素P450的诱导机制及其筛选方法的研究进展.国外医学药学分册，2003,30:43-46[3]成蝶，徐为人，刘昌孝.细胞色素P450遗传多态性研究进展.中国药理学通报，2006,22（12）：1409-1414[4]王广基.药物代谢动力学.北京：化学工业出版社，2005:42-49[5]舒炎,周宏灏.细胞色素P450药物氧化代谢酶的遗传药理学进展[A].王永铭,苏定冯.药理学进展[M].北京:科学出版社,2000.19-31.[6]周宏灏.分子遗传药理学[A].周宏灏.分子药理学[M].哈尔滨:黑龙江科学技术出版社,1999.224-251.