細胞色素P450同工酶71細胞色素P450同工酶是血紅蛋白超級家族，它是內質網膜上混合功能氧化酶系統的末端氧化酶。稱呼這些為同工酶是由于其與一氧化碳結合和還原時，分光光度法測得的吸收峰在450nm附近。P450同工酶認為已存在了350萬年，在細菌、真菌及動植物中均可發現其存在。現在已清楚認為人類細胞色素酶參與外源性物質（如藥物、酒精、抗氧化劑、有機溶劑、麻醉藥、染料、環境污染物質、化學制品）的代謝，所產生的代謝產物可能有毒性或致癌性。它們在氧化、過氧化和還原內源性生理化合物，如甾體、膽汁酸、脂肪酸、前列腺素、生物源性氨類和retinoids等代謝起重要作用。最近除了研究細胞色素同工酶參與代謝以外，還揭示了其新的生理及病理作用。分類早期研究證實細胞色素P450有多種類型，但并不知道不同物種和組織有相似的同功異構體。研究人員根據同工酶的光譜特性、電泳泳動度或其底物將其分別命名。隨著人們認識氨基酸順序的迅速進展，Nehert及其同事在常見氨基酸順序的基礎上提出了通用的系統命名法，后被廣泛接受。其將同工酶及基因分為家族和亞家族，以"CYP"為詞首來命名所有物種的細胞色素P450同工酶（除果蠅及鼠基因用’Cyp'外）。在該系統中，所有來源的細胞色素P450蛋白的氨基酸若有40%以上的同一性，則歸于同一家族，并以阿拉伯數字來標示。亞家族酶由氨基酸順序有55%以上相似的酶組成，以大寫字母標示，字母后面的阿拉伯數字表示不同的酶，與酶相關的基因則用斜體字表示。比如，CYP2家族有幾個亞家族，諸如CYP2C、CYP2D、CYP2E。數字代表不同的酶，如CYP2D6，基因則用CYP2D6表示。不論其來源或催化活性為何，這種命名法的優點是很易識別結構一致或高度相似的細胞色素P450S。有列表報道481個P450基因和22個假基因（截止到1995年10月）。描述了74個基因家族，在人類曾報道有14個基因家族，并曾發現人類基因組內有20個亞家族。生物化學每個細胞色素P450同工酶由一個蛋白質及一個血紅素基彌補部分組成。細胞色素P450酶系統催化內源性和外源性化合物的代謝。內源性和外源性底物的生物轉化使這些化合物具有親水性或極性，然后才能被排泄。反應分為1相反應和2相反應。在1相反應中，細胞色素P450酶介導氧化或去甲基化。來源于煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸還原型的電子轉移反應后，血紅素彌補基與氧結合，這一反應給底物加入一分子氧。細胞色素P450催化的典型單氧化反應可歸納如下：NADPH+H++O2+RH=NADP++H2O+R-OHR表示底物，如甾體、脂肪酸或帶有烯烴、烷烴、芳香環或雜環取代基的化合物，常作為氧化作用的位點。藥物代謝性細胞色素P450S具有獨特的底物特異性，但常有重疊。細胞色素P450S的另一特點是在催化活性及調節上有大量物種內及物種間的變異性。一種藥物代謝涉及到一種以上的細胞色素P450同工酶。細胞色素P450系統可催化很多反應，包括環氧化反應，N-去烷基化，0-去烷基化，S-氧化及脂肪族和芳香族殘基的羥化反應。氧化反應可使化合物激活或失活。和所有的酶一樣，細胞色素P450同工酶呈飽和Michaelos-Meuten動力學，其活性需要輔助因子，并可被誘導或抑制。多環碳氫化合物可誘導CYP1A酶，苯巴比酮可誘導CYP2B，糖皮質激素可誘導CYP3A，乙醇可誘導CYP2E及安妥明可誘導CYP4A。許多機制可抑制細胞色素P450酶，如對細胞色素P450酶底物的單純競爭(奎尼丁，sulpaphenazole),化合物與血紅素結合(西米替丁)，化合物的氧化產物與血紅素結合(醋竹桃霉素)以及直接的不可逆性失活(雙硫侖)。藥物如速可眠(Secobarbitone),環磷酰胺(cydophosphamide)及氯霉素(chloramphenicol)被氧化成代謝產物，并與酶不可逆結合，有些藥物代謝產物對細胞色素P450的還原型(亞鐵)有高親和力，因而不會進一步氧化，認為紅霉素(erythromycin)抑制CYP3A即此之故，因而可引起阿芬太尼茶堿及華法令的代謝減退。藥物通過與細胞色素P450酶可逆性的互作用而產生相互作用。氟喹酮類抗生素(環丙沙星)可通過此機制抑制CYP3A4對咪噠唑侖的去甲基作用。西米替丁對氧化的非選擇性抑制作用是通過咪唑(imidazole)核的一個氮原子與細胞色素P450血紅素鐵的直接相互作用實現的。被西米替丁影響消除的藥物包括華法令、安定、苯妥英和propanolol。其他含咪唑基的藥物如酮康唑對細胞色素P450酶可能有潛在的抑制作用。雷尼替丁含有呋喃環而不是咪唑環，對細胞色素P450酶無抑制作用。人微粒體的制備顯示可直接刺激細胞色素P450的催化作用。食物中的化學物質如黃曲毒霉素B1，一種致肝癌物質，可有類似的刺激作用。食譜中的化學物質可通過多種機制，如改變基因轉錄的速度、mRNA的降解或翻譯的過程來影響細胞色素P450酶的濃度。禁食可誘導CYP2E1酶。一般而言，維生素缺乏則降低細胞色素P450的活性。分布現已清楚細胞色素P450系統和肝臟代謝有關。CYP1，2，3家族約占總肝P450含量的70%，并負責大多數藥物的代謝。根據它們在肝臟的表達，CYP3A約占總肝P450的30%，CYP2約占20%,CYP1A2占13%，CYP2E1占7%，CYP2A6占4%，CYP2D6占2%。在大量的組織內，包括小腸、胰、腦、肺、腎上腺、腎、骨髓、肥大細胞、皮膚、卵巢及睪丸均發現有其他的肝細胞色素P450。整個腸道粘膜內，細胞色素P450同工酶存在有不同的數量。CYP3A4存在于小腸粘膜，CYP1A1存在于十二指腸。十二指腸及空腸有少量的CYP2D6及CYP2C8-10。非那西丁和氟西泮(flurasepam)系經腸道細胞色素P450酶代謝。整個腦內均發現有細胞色素P450同工酶，且腦干及小腦的濃度很高，認為在調節皮質酮和孕酮的濃度非常重要。皮質酮和孕酮在應激、妊娠及月經周期中性情變化、睡與醒周期中有一定的作用。近端腎小管腔內的微絨毛狀緣及腎髓質也發現有細胞色素P450同工酶。它們可能催化腎內花生四稀酸導致產生成二十烷類物質，后者有血管活性，并可影響鐵離子的轉運，然后影響調控液體容量和成分的生理機制。肺泡II型細胞也發現細胞色素P450同工酶，但酶的總量相對較少，因此對代謝的作用不大。脂肪細胞內含有高濃度CYP19酶，認為在老年人雌激素的合成中可能起重要作用。遺傳學遺傳多態性是一種孟德爾遺傳特性，正常群體中至少存在兩種表型，每一種的頻率均不低于1%。弱或慢代謝者具有純合的常染色體隱性等位基因(常為突變的等位基因)而強或快代謝者具有雜合的或純合的顯性等位基因。一些細胞色素P450同工酶與遺傳多態性有關。最為人知的多態性同工酶是CYP2D6即異喹胍羥化酶。CYP2D6基因位于第22染色體，該基因的突變會導致酶的親和力減少或降低。5-10%的高加索人或0.9%的亞洲人的異喹胍和CYP2D6其它底物的代謝率明顯降低。除了弱和強代謝者，現在還發現一組稱為超快速代謝者。這組與活性極高的從基因放大而來的CYP2D6有關。CYP2C19酶首先于S-美芬妥英(s-mephenytoin)的羥化中認識，也與遺傳多態性有關。S-美芬妥英慢代謝在高加索人為2-5%，日本人為20%，非洲的美洲人為19%，非洲人為8%。CYP2E1酶也示有遺傳多態性，可影響人細胞色素基因CYP2E151-側面區，(含DNA的非編碼基因區，與蛋白質相互作用以促進或抑制轉錄)。它含有一些多態性長度限制性碎片，可影響轉錄或蛋白質表達的功能活性，并與酒精性肝病、吸煙引起的肝、肺癌的發展有關。藥物代謝遺傳多態性的臨床重要性取決于藥物的活性是依賴于底物還是代謝物，以及影響藥物總的消除通路的程度。異喹胍的抗高血壓作用存在于藥物自身而其消除取決于通路。因此，正常劑量下，弱代謝個體就有更大的可能出現明顯的和長期的副作用。相反，可待因的鎮痛活性是因為被CYP2D6(異喹胍羥化酶)脫甲基后形成嗎啡所致。弱代謝者其鎮痛效能就較低。另外，涉及代謝酶抑制或誘導的藥物相互作用程度受遺傳因素的影響且可以預測。奎尼丁是異喹胍羥化酶的強效抑制劑，它可使正常有效代謝變為表型的弱代謝者，從而增加潛在的副作用，有人建議在口服治療指數窄的藥物前，對病人的特定代謝路徑進行表型研究。表型以給予單一劑量的標志物后藥物及其代謝物在尿內濃度比率為基礎的。金雀花堿(sparteine)、異喹胍(debrisoquine)及右美沙芬(dextromethorphan)均可作為CYP2D6多態性的標志物。其它標志物有CYP1A2的咖啡因，CYP3A4的利多卡因。代謝表型的應用不廣泛，主要因為其昂貴，不方便以及特異性及敏感性均較低。用多聚酶鏈反應對外周淋巴細胞的DNA分析所進行的基因型研究可直接預測代謝表型。目前，DNA檢驗可預測出95%的健康志愿者有CYP2D6表型。生理作用過去的幾年來已明白細胞色素P450酶參與某些內源性化合物，如甾體類激素、膽固醇及脂肪酸的生物合成和/或降解。最近的研究提示細胞色素P450酶在腦內有一定的生理作用，如經花生四稀酸代謝物的信號傳導，可能參與下丘腦及垂體釋放肽類激素；通過花生四稀酸代謝物調節腦血管張力；調節腦內的孕酮及皮質類固醇，此兩種物質被認為通過與GABA受體的相互作用影響情緒和覺醒狀態；控制細胞內膽固醇濃度，可影響低密度脂蛋白受體及參與膽固醇合成的酶的轉錄。曾提出CYP2D6酶調節神經遞質，如多巴胺及5－羥色胺的代謝和過程，因此可能在決定個體的精神狀態及個性中有一定的作用。CYP11A、CYP11B、CYP17、CYP19和CYP21酶可影響腎上腺及性腺中類固醇的產生。腎上腺類固醇（皮質醇及醛固酮）對于維持電解質及糖的平衡很重要，而性腺類固醇（脫氫雄甾酮及雄稀二酮）則負責生殖功能和性征差異。CYP19在性腺、腦、胎盤及脂肪組織合成雌激素起著重要作用。細胞色素P450系統在花生四稀酸代謝中起著重要作用，在此領域已進一步加強研究。來源于細胞色素P450酶（1A1、1A2、2B1、2B2、2C11）調節路徑的代謝物，對于決定膜的離子通透性、酶的活性以及膜的更新可能起重要作用。在腎，腎細胞色素P450酶產生的花生四稀酸代謝產物可增強Na+K+ATP酶及Na+K+2Cl-的共同轉運，從而產生利尿及利鈉作用。這些代謝物均顯示有血管收縮及舒張活性。從這些作用推論，細胞色素P450系統在整合體液容量及成分以及血壓的調節中起重要作用。鹽負荷可誘導腎CYP2C異構體，增加花生四稀酸代謝物，從而抑制近端和遠端曲小管Na+的重吸收，提示對鹽的攝取增加有適應作用。在肝臟，CYP7、17、19、21和27參與膽汁酸及內源性類固醇的生物合成，從膽固醇合成膽汁酸可有二條路徑。一條由肝內 CYP7（膽固醇7-a羥化酶）啟動，另一條則是由廣泛分布的微粒體酶CYP27（固醇27—羥化酶）啟動，主要是在血管內皮細胞。人的CYP2C8酶似負責視黃醇及視黃酸（Retinoicacid）的代謝。藥理作用肝臟的細胞色素P450系統在藥物的代謝中起著重要作用，它將藥物由疏水型轉化為更易排泄的親水型。生物轉化反應一般可分為細胞色素 P450依賴的I相和II相結合反應。最近幾年內已清楚藥物的肝外代謝對體內藥物總的降解起一定的作用。胃腸道內的生物轉化是非常重要的，因為它可降低口服藥物的生物利用度。遺傳多態性、酶抑制、酶誘導及生理因素均可引起細胞色素P450活性的改變。這有一定的臨床含意，因為這會引起藥物藥代動力學的改變，導致藥物效能改變，因代謝減少或毒性代謝物生成增多而增加藥物毒性，以及導致藥物的相互作用。CYP1A家族CYP1A家族以兩個基因為特性，主要參與多環芳香族化合物及芳香胺的代謝。肝及肝外組織，如肺，發現有低濃度的CYP1A1（芳基族碳氫化合物羥化酶），可被多環碳氫化合物誘導。肝內誘導機制已被廣泛研究。誘導劑彌散入肝細胞，然后與載體蛋白受體結合。載體蛋白復合物進入核內與DNA結合后，促進mRNA的轉錄，后者離開核并促進粗面內質網生成細胞色素酶。一氧化氮（ NO）可與細胞色素P450酶的催化型血紅素部分結合。體外研究用V79中國倉鼠細胞（可穩定表達人CYPIA1和CYP1A2酶）表明CYP1A1對NO的抑制作用較為敏感。CYP1A2（芳香胺氧化作用）對于咖啡因、茶堿中甲基黃嘌吟的去甲基，萘普生（naproxen）的O-去甲基，他克林（tacrine）,羅比卡因（Ropivacaine）（形成3-OHropivacaine)。R—華法林(warfarin)和咖啡因的羥化，非那西汀(phenacetin)的去烷基化和三環類抗抑郁藥的去甲基化較重要。吸煙、charlroiled肉、苯妥英、苯巴比酮和奧美拉唑(omeprazole)可誘導該酶。喹諾酮類抗生素，如環丙沙星的 4—氧—羧酸部分與酶的結合可抑制CYP1A2。一種選擇性的5—羥色胺再吸收抑制劑Fluvoxamine也可抑制CYP1A2。CYP2家族這是一個大家族，包括2A、2B、2C、2D、2E亞家族。對人2A亞家族的研究尚不多。2A6是一種重要的肝酶，可羥化香豆素類化合物。2B亞家族對人肝臟藥物代謝的作用較為有限。CYP2C亞家族酶可使安定、三環類抗抑郁藥(阿米替林、丙米嗪)去甲基，還可氧化奧美拉唑。2C9的底物是苯妥英、甲苯磺丁脲(tolbutamine)和雙氯芬酸(diclofenec)°2C10酶參與甲苯磺丁脲和環已巴比妥的羥化。苯磺唑酮(sulfinpyrazone)和硫苯拉唑(sulfaphenaxole)可抑制這兩種酶。2C19參與環已巴比妥、安定和S-美芬妥英(S-mephenytoin)的代謝。對2D6酶(異喹胍(debrisoquine)羥化酶)的研究很多，它參與大量藥物的代謝，如異喹胍、三環類抗抑郁藥、選擇性5—羥色胺再攝取抑制劑(除外fluvoxamine)、鎮痛藥(可待因、右美沙芬(dextromethorphan))、抗心律失常藥(金雀花堿(sparteine)、恩卡尼encainiide、氟卡龍flecanide)、0—阻滯劑(美托洛爾metoprolol)和ondansetron。CYP2D6酶的活性呈雙峰分布，提示人群中顯性和隱性等位基因的存在。藥物對同工酶無誘導作用。奎尼丁和選擇性5—羥色胺再攝取抑制劑可與該酶緊密結合并產生抑制作用。口服由CYP2D6代謝的藥物的病人，可被奎尼丁有效的變為弱代謝者。選擇性5—羥色胺，如paroxetine和fluoxetine是強效競爭性、可逆性抑制劑，而sertraline和fluvoxamine的作用程度則較低。CYP2E亞家族僅包括一個基因，是毒理學中一個重要的酶。 CYP2E1(二甲基亞硝胺、N—去甲基酶)，負責許多揮發性麻醉藥(如七氟醚、安氟醚、甲氧氟烷、異氟醚、乙醚、三氯乙烯和氯仿、乙醇及芳香類化合物，如苯、撲熱息痛及亞硝基二甲胺)的代謝。異煙肼和乙醇可誘導CYP2E1，并為戒酒硫(Disulfiram)所抑制，慢性乙醇消耗(因CY2E1誘導的結果)可增加苯巴比妥、甲苯磺丁脲、propanolol和利福平的代謝率。相反，急性酗酒可競爭性的抑制2E1，從而降低苯二氮卓類、吩噻嗪類、巴比妥類、嗎啡和華法林的代謝。CYP3家族CYP3家族參與大量內源性和外源性化合物的代謝，可被類固醇、大環內酯類(macrolide)抗生素、抗真菌藥和苯巴比妥所誘導。可為3A亞家族所代謝的內源性化合物包括孕酮、oestradil、皮質醇、睪丸酮和雄稀二酮。這些酶代謝的外源性化合物包括紅霉素、利多卡因、咪噠唑侖、阿芬太尼、環孢霉素(cyclosporine)和二氫嘧啶(尼非地平)。這些底物的主要代謝途徑包括氧化、去烷基化、硝基還原和羥化。這些酶約占肝內P450含量的30％，腸壁P450含量的70％。人的這個亞家族受CYP3A3、3A4、3A5、3A7四個基因控制。CYP3A4是肝內最常見最豐富的細胞色素亞家族。CYP3A4是人體中芬太尼氧化為非芬太尼的主要催化劑，在鼠則為3A1／2。盡管CYP1A2催化羅比卡因（ropivacaine）代謝至3－OHropivacaine。但在體內主要代謝物（4－OHropivacaine,2-OHropivacaine和2－6－pipecoloxylidide）,由CYP3A4催化。CYP3A4也負責肝內將利多卡因代謝為inonoethylglycinexylide。咪噠唑侖顯著的首過氧化作用是由小腸粘膜的CYP3A4代謝產生的。CYP3A7僅發現于胎兒肝內。利福平是CYP3A酶最有力的誘導劑，其它CYP3A的誘導劑還有苯巴比妥和苯妥英。酮康唑、醋竹桃霉素、紅霉素、西咪替丁、葡萄汁可抑制CYP3A酶。關于CYP3A遺傳多態性的可能性尚未確認。特異性麻醉藥物CYP3A4酶參與多種麻醉藥物的代謝：如阿片類（芬太尼、蘇芬太尼、阿芬太尼、右美沙芬）、苯二氮卓類（咪噠唑侖、安定）、和局麻藥（利多卡因、羅比卡因）。因而這些麻醉藥清除率個體間變異可能是由于CYP3A4表達的差異和CYP3A4相關藥物的相互作用。最近研究報道誘導時聯合給予芬太尼可使咪噠唑侖的清除半衰期延長50％，清除減少30％，可能是引起CYP3A活性的競爭性抑制所致。異丙酚可通過抑制CYP2B1和CYPIA1而干擾阿芬太尼和蘇芬太尼的代謝。異丙酚與酶的血紅素部分結合對CYP2B1和CYPIA1的抑制呈濃度依賴性。由于異丙酚分子太大不能與酶的活性部位有效結合，因此其抑制CYP2E1的作用是有限的。因此異丙酚可改變聯合用藥，如阿芬太尼、蘇芬太尼的代謝，但它不能有效抑制由CYP2E1參與的揮發性藥物（安氟醚、七氟醚、和甲氧氟烷）的代謝。細胞色素P450酶可代謝揮發性氟類麻醉藥（安氟醚、七氟醚、異氟醚、和甲氧氟烷）。CYP2E1是肝內三氯乙烯、氟烷、安氟醚、七氟醚代謝的重要酶。約 5％的七氟醚可很快代謝為氟化物和hexafluoroisopropanol（HFIP），再被糖醛酸化后經尿排泄。不過除了肝CYP2E1，其它P450酶如CYP1A2、2C及2D6也參與甲氧氟烷的代謝，七氟醚和甲氧氟烷經人腎微粒體脫氟生成的氟離子數量取決于時間、麻醉藥濃度和NADPH濃度。腎CYP2E1、2A6及3A對于腎代謝甲氧氟烷和七氟醚有一定關系。腎內甲氧氟烷脫氟的速率比七氟醚快3－10倍，然后生成氟離子，并增加腎內氟化物的濃度和產生潛在腎毒性，腎細胞色素同工酶代謝的七氟醚較少。使得腎內氟化物的濃度較低，血漿氟離子的濃度并不能用于預測所有鹵代類吸入麻醉藥的腎毒性。最近的實驗表明CYP2E1主要催化氟烷生成三氟乙酰基蛋白。后者與引起氟烷肝炎的靶抗原有關。妊娠、哺乳及酒精可使腦內細胞色素P450的濃度升高。妊娠可誘導CYP2D6并導致酶的活性增加，酒精可使CYP2C、2E1、4A的濃度增加3-5倍，這提示酒精、甾類麻醉藥及其它外源性精神藥物可能在腦內代謝。同時也提出腦細胞色素P450在對外源性藥物耐受性及神經毒性研究中的作用問題。CYP1A2和3A4同工酶對酰胺類局麻藥于肝內的代謝非常重要。Ropicaaine代謝時，CYP1A2負責3—OH—ropivacaine的生成，而CYP3A負責pipecoloxglidide的生成。CYP3A4可將利多卡因代謝成monoethylglycinexylide。有些口服鎮痛藥可代謝成為活性代謝物。CYP2D6可將曲馬多代謝為[(+)-M1]，此代謝產物與u—阿片受體結合產生鎮痛作用。CYP2D6也對可待因和氫可酮的鎮痛作用很重要通過0-去甲基，兩者分別形成了嗎啡和氫嗎啡酮。但是，這種作用可被美沙酮抑制。更主要的是使用美沙酮治療濫用嗎啡時可引起未能料及的酶底物的藥物中毒。疾病狀態中的作用某些同工酶活性的改變對于癌的形成，腎上腺增生和帕金森氏病有一定意義。吸煙者可增加CYP1A1(芳香族碳氫化合物羥化酶)的活性，更易致發生肺癌。曾被證實個體CYP1A1的遺傳差異以致肺癌的危險性增加，含有特異性稀有等位基因純合子的個體發生疾病的危險性較高。乳腺癌病人其CYP1B1同工酶增加。因為它參與乳房內雌激素的代謝，提示在雌激素依賴性乳房腫瘤的病因中CYP1B1起一定的作用。在吸煙者，CYP2D6酶參與激活前致癌物，從而介導致癌作用引起肺癌的發生。CYP2E1可催化苯胺(aniline)氯化碳氫化合物和苯的代謝，引起前致癌物的形成。現提出CYP2E1的遺傳多態性對肝癌的發展可能起著重要作用。神經元細胞內催化反應生成反應性的代謝物可能引起神經毒性導致帕金森氏病。流行病學研究指出異喹呱弱代謝者易較早發生帕金森氏病。CYP21A2遺傳編碼缺陷可致21—羥化酶缺乏，約占先天性腎上腺皮質增生患者的90—95％。盡管最近對于人細胞色素P450酶的認識有很大進步，但仍需一種可靠方法來監測人類細胞色素P450的表達。使預測藥物的相互作用和藥物的代謝清除成為可能。病人所用藥物的治療指數窄時，可根據表型或基因型來指導用藥劑量和減少毒性。個別人的細胞色素P450同工酶呈特殊形式的高表達時，可以篩選確定是否易于發生癌癥或毒性。因此，研究人類細胞色素P450對于藥物的治療作用和預防多種疾病(如癌)有一定的效用。細胞色素P450的研究進展/ 張慧鋒，王月鵬，李妍2006-2-616:43:09《吉林醫藥學院學報》2005年9月第26卷第3期關鍵詞：細胞色素P450摘要：細胞中，細胞色素P450主要分布在內質網和線粒體內膜上，作為一種末端加氧酶，參與了生物體內的甾醇類激素合成等過程。近年來，對細胞色素P450的結構、功能特別是對其在藥物代謝中的作用的研究有了較大的進展。最新研究表明細胞色素P450還是藥物代謝過程中的關鍵酶，而且對細胞因子和體溫調節都有重要影響。關鍵詞：細胞色素P450；藥物代謝；細胞因子；體溫調節細胞色素P450(CytochromoP450，CYP)是廣泛存在于生物體內的一類含血紅素和硫羥基的蛋白，相對分子質量50kDa,在波長450nm處有最大吸收峰。細胞色素P450家族成員之間的一級結構差異較大，但空間結構卻有著較大的相似性，含有由含鐵血紅素和半胱氨酸組成的活性中心。P450在原核生物中，游離于胞質中，為一種可溶性蛋白；在真核生物中，作為一種膜結合蛋白，主要分布在內質網和線粒體內膜上。肝細胞中分離提純的CYP2B4,定位到磷脂雙分子層中，采用原子驅動顯微方法(atomicforcemicscopy)觀察，測得N末端的膜錨定位點相對的細胞色素P450頂端與磷脂-水界面相距3.5nm[1]。細胞色素P450是一種末端加氧酶，從NAD(P)H獲得電子后，催化單加氧反應。細胞色素P450的末端氧化功能使其在碳同化、激素合成、外源物質降解、前致癌物的活化等方面起著重要作用，具有重要的研究價值和潛在的經濟價值。本文將就其功能及藥物代謝等方面闡述細胞色素P450的研究進展。P450與固醇類激素的生物合成固醇類激素如腎上腺皮質素、雌性性激素、雄性性激素等均為生物體內重要的激素，其合成均起始于膽固醇，經孕烯醇酮、孕酮的共同途徑，最后合成不同的激素。在這個過程中，細胞色素P450起著關鍵作用。生物體內固醇類激素的合成涉及到細胞色素P450和固醇脫氫酶參與的一系列反應，通過免疫金標記(immunogoldlabeling)研究該過程中三個關鍵酶：即將膽固醇轉變為孕烯醇酮的P450側鏈裂解酶(SCC)，將孕烯醇酮進一步催化為孕酮或雄(甾)烯二酮的3p羥基固醇脫氫酶(3pHSD)和將C(19)的固醇轉變為C(19)固醇(如脫氫異雄甾酮、雄烯二酮)的P450(cl7)。在用1%的戊二醛和3%的多聚甲醛固定的組織中的分布發現，在腎上腺皮層中，P450(SCC)和3HSD分布在網狀、成束的地帶，其中P450(SCC)僅在大的線粒體上，3p HSD主要在內質網上，而P450(c17)未觀察到其存在；在睪丸中，這三種酶僅在Leydig細胞中發現，其中P450(SCC)和3pHSD僅存在于線粒體上，而P450(c17)在內質網上；在卵巢中，P450(SCC)和3p HSD存在于粒層細胞、thecainterna細胞和黃體細胞中，且與其在腎上腺皮層細胞中的分布相似，而P450(c17)則僅分布在thecainterna細胞的內質網上。這些結果顯示，在不同的分泌固醇類激素的細胞中，P450(SCC)、3pHSD和P450(c17)在細胞器中的分布是相似的(Leydig細胞中的3pHSD除外)，提示著細胞內的固醇類激素的生物合成途徑的相似性。［23］第3期張慧鋒，等?細胞色素P450的研究進展P450與外源物質的代謝作為一種混合功能氧化酶，肝細胞光面內質網上的細胞色素P450通過單加氧作用可使脂溶性代謝廢物或外源物質失活并溶解于水中，排出細胞后，經尿液排除出體外。人肝細胞中重要的內質網膜蛋白，CYP3A4與60%以上的藥物降解有關。而CYP2E1則具有將許多外源物質諸如某些藥物(撲熱息痛、安氟醚、三氟溴氯乙烷)、工業溶劑(笨及其同系物)、鹵化溶劑(四氯化碳、三氯乙烯)、亞硝胺等催化為有毒或致癌物質的活性。同時，作為乙醇氧化途徑的關鍵酶，長期酗酒可使肝細胞中CYP2E1的活性大大提高，因此長期的酗酒將大大提高這些外源物質對身體的毒害作用。［2］P450與細胞因子腫瘤壞死因子a(TNFa)、干擾素a(IFNa)、干擾素p(IFNp)、干擾素Y(IFNy)和轉化生長因子p1(TGFp1)均可下調hCYP使hCYP蛋白和mRNA下降，并降低hCYP的活性，對結構型和誘導型hCYP均有作用。CYP1A1、1A2參與致癌物如黃曲霉毒素、苯并芘3甲基膽蔥的代謝和激活，而TNFa和TGFp1可以強烈抑制CYP1A1、1A2的表達和代謝活性，這可能是其影響腫瘤的發生發展及其轉歸的機制之一。另外CYP1A1、1A2在體內主要參與茶堿類及氟喹諾酮類等藥物的代謝，這些藥物與TNF、IFN和TGF等細胞因子合用時，它們在體內的代謝減慢，血藥濃度增加，容易引起毒副作用。除IL4使CYP2E1mRNA合成增加，IL10可增強CYP2C9的代謝活性外，IL 1a、IL1p、IL2、IL4、IL6和IL10均可下調其他CYP，使各種CYP的代謝活性下降，含量降低,mRNA生成減少。大多數IL對結構型和誘導型CYP的影響趨于一致，但IL 1a只抑制誘導型CYP1A1和CYP3A4，對結構型CYP沒有影響；低劑量(3X106~6X106unit/m2)的IL 2對腫瘤病人的CYP沒有影響，高劑量(9X106~12X106munit/2)時下調CYP。IL1、IL2與IL10均下調CYP3A4,應用經CYP3A4代謝的藥物（紅霉素類、免疫抑制劑、抗腫瘤藥、鈣通道阻滯劑、質子泵抑制劑、H2受體阻滯劑等）要注意其在體內蓄積引起毒副作用°IFNa對肝腎微粒體抗體1（LKM1）陽性和陰性HCV患者的CYP2D6均沒有明顯影響［4］。實驗發現IL1可以降低大鼠CYP2D蛋白和mRNA,但對人CYP2D6的影響尚未見報道】5］。細菌或病毒感染人體時可誘導機體產生特異性和非特異性免疫應答，刺激免疫細胞分泌IFN、IL,從而下調CYP,使用經CYP1A、CYP2C、CYP2E1與CYP3A等代謝的藥物時也要注意其在體內蓄積引起不良反應（表1）。表1細胞因子對人細胞色素P450的影響（略）P450與藥物代謝機體90%以上的藥物代謝都要通過肝微粒體酶的細胞色素P450,而遺傳因素或環境因素都可造成不同個體P450基因變異，從而引起P450酶活性差異，使體內由它催化的許多代謝和效應存在著明顯的差異，因此P450基因多態性是造成不同個體藥物代謝差異的基礎。在P450超家族中，人類編碼P450s基因分屬于17個基因家族的42個家族，其中涉及體內大多數藥物代謝的主要有3個基因家族（CYPI、CYP2和CYP3），利用探針藥物測定催化特定底物的P450酶活性，可用于分析比較不同個體中酶活性的差異，為臨床個體化用藥提供科學依據（表2）［6 12］。表2與藥物代謝相關的CYP及其相關藥物CYP參與代謝的藥物誘導劑抑制劑1A2咖啡因，茶堿，丙米嗪，美西律，非那西汀奧美拉唑，強抗腫瘤藥依諾沙星等喳諾酮類藥物、環苯貝物S16020特、抗抑郁藥氟伏沙明、吠喃菲林2C9甲苯磺丁脲、苯妥英利福平磺胺苯吡唑、苯妥英、氟康哇、華法令、甲苯磺丁脲、三甲雙酮2C19S—美芬妥英巴比妥類藥物、利福平氟伏沙明、環苯丙胺2D6多種抗心律失常藥（司巴丁）、受體阻斷藥（美多洛氟西汀、帕羅西汀、去甲替林爾）及其他抗高血壓藥（異喳肌）、三環類抗抑郁藥2E1氯唑沙宗異煙阱、乙醇紅霉素、速眠安、環胞霉素3A4硝苯地平、紅霉素、特非那丁、咪達哇苯妥英、美替苯妥英、美替沙酮酮康唑、咪康唑、特非那丁和咪達沙侖、皮質激素、環胞霉素、安定、嗅派醇酮哇侖、維拉帕米、萘法唑酮P450與中藥5.1當歸醇對CYP3A的影響當歸是中藥中最常用的藥物之一，有報道將生產當歸注射液所廢棄的當歸醇淀物（ESA）提取出來，研究它對CYP系統的影響，發現ESA可使CYP3A的標志酶ERD（紅霉素N脫甲基酶）的活性增加，說明其具有CYP3A的誘導作用。由于CYP3A參與大多數臨床口服藥如免疫抑制劑、鈣通道拮抗劑、抗癌藥、抗組織胺藥、鎮痛藥和人工合成雌激素等的代謝，提示當歸與多種中西藥物存在相互作用的可能，因此在中西醫結合治療中使用當歸時對此應予以考慮。ESA還可以抑制CYP2E的標志酶苯胺經化酶（ANH）的活性，抑制小分子的乙醇、丙酮、撲熱息痛等的氧化代謝和多種肝毒物的活化代謝，從而發揮其抗氧化、細胞保護等作用。除此之外還發現，ESA提高了肝臟總CYP的含量，提示它還存在著對其他CYP同工酶的更廣泛的影響。［13］5.2黃酮及黃酮衍生物黃酮及黃酮衍生物存在于多種中草藥中，尤以銀杏葉中含量最為豐富。黃芬的黃酮成分黃芬素、漢黃芬素以及菊花提取物可降低小鼠CYP2E1的代謝活性，漢黃芬素對CYP1A1和CYP1A2的活性有特異性，可降低其酶活性，黃芬素可明顯誘導CYPIA1、CYP2B1及CYP2C11三種同工酶的表達，而對CYP3A2、CYP2DI及CYP2E1無誘導作用，表明黃芬素對P450同工酶的誘導作用也具有選擇性。葛根中分離出的葛根素誘導CYPIAI、CYPIA2、CYP2AI及CYP2CII的活性，抑制CYP3A、CYP2E1及CYP2B1的活性。黃酮化合物金合歡素、洋芹素、黃酮醇類、雙氫黃酮類化合物抑制CYPI1A和CYP2B的活性，抑制強弱為：黃酮類〉黃酮醇類〉雙氫黃酮醇類。[14 16]5.3其他蕓香科中藥如橙皮、佛手、積殼、積實、橘紅、花椒等對CYP3A4有抑制作用[17]。橘紅雖然抑制CYP3A4，而對CYPIA2活性卻沒有影響。十字花科植物對CYPIA2具有一定的誘導作用。治療抑郁的金絲桃屬植物提取物St.John'sWort抑制CYPIA2、CYP2C9、CYP2C19、CYP2D6和CYP3A4的活性，對后面三種酶的抑制作用強于前兩種。常用中藥人參中的成分人參皂貳Rd對CYP3A4和CYP2D6有弱抑制作用，對CYP2C19和CYP2C9的抑制作用更弱；而人參皂貳Rf可以增加CYP3A4的活性。丹參中含有的活性二萜醌丹參酮IM，可增加CYPIA2蛋白和mRNA水平，誘導CYPIA2的活性[18]。大蒜抑制CYPIA2的作用，可降低CYPIA2底物的口服清除率】6，19]。P450在體溫調節中的作用Wieslaw等的研究表明：花生四烯酸氧化的三個酶系(環氧化酶、脂氧化酶和依賴CYP450的單氧化酶，它們存在于腦組織包括下丘腦、肝、腎、肺和其他組織中)的抑制劑對小鼠腹腔注射脂多糖(LPS)引起的發熱有不同影響.Phe、NDGA、SKF525A和克霉唑對小鼠發熱的影響表明，依賴于CYP450的單氧化酶家族參與內源性解熱。抑制依賴于CYP450的單氧化酶的藥物可能通過幾個機制加強LPS誘導的發熱。有大量資料表明，免疫刺激包括內生致熱源和細胞因子，部分抑制CYP450的活動。7其他功能細胞色素P450還有其他多種功能。經研究發現，人肝細胞內質網中的CYP1A2和CYP2E1還有磷脂酶D(PLD)的功能，能將卵磷脂水解為磷脂酸和膽堿。因此P450可能是人肝細胞內質網中一種重要的磷脂酶D，有改變膜的性質和信號功能等作用。[3]總之，細胞色素P450作為和藥物代謝及細胞因子相關的重要酶類，在藥物代謝和免疫中起著相當重要的作用，對于它的研究將有助于新藥的開發，并能幫助人們更加清楚的認識藥物的代謝途徑，在未來的新藥中減少副作用，增加藥物療效。隨著對細胞色素P450研究的深入，將有更多相關的藥物代謝途徑被發現，人們開發新藥的視野將更加開闊，新藥開發的速度也將加快，質量進一步提咼。參考文獻：BayburtTH,SligerSG.Single 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7623.吉林醫藥學院：1.藥學教研室，2.教務處，吉林吉林132013作者簡介：張慧鋒(1980)，女(漢族)，助教，本科.最佳答案-由提問者2006-10-0321:12:17選出藥物在體內的代謝方式最重要的有氧化、還原、水解和結合，主要在肝臟內進行。在肝細胞微粒體內有1個氧化還原的酶系統，由多種水解酶和結合酶組成。這個酶系統在生理情況下，可以促進生理活性物質的滅活和排泄，另一方面也可以促進藥物代謝，所以又叫藥酶。細胞色素P450是藥酶中的一種多功能氧化還原酶，它可以使藥物的烴基及芳香基羥化，使硝基及偶氮化合物還原成氨基，因它的一氧化碳結合物的吸收光譜高峰在450nm處，故叫P450。所以，＂降酶＂藥物在減低肝臟酶代謝滅活作用的時候，并沒有真正使肝臟得到保護，因為往往也會將藥物酶減低抑制，讓所服用其它藥物停留在肝臟中時間超過原來設計的間隔（這是指經過試藥的正規藥物，非正規，沒有臨床試藥的那里有什么通過肝臟代謝時間之研究，更不要說了）．常常＂降酶＂停止出院，屁股還沒有坐熱，肝臟的酶或指標又爆發了．．．損害更嚴重．還耽誤了治療時間，掩蓋了病情，得不償失。而且酶和黃疸一樣，并不是造成生病的本身原因，治療這些是徒勞的，只有阻斷病原才是停止損害的根本。比如，PEC需要阻礙膽管損害，藥物硬化要阻礙停止不好的藥物，酒精硬化需要停止兇酒，自身免疫肝病需要消除免疫攻擊，病毒肝炎需要抑制病毒．．．等。那么在當今醫藥不分家，拿回扣（中國的獨特風格）等灰色收入的影響下，患者更應該明確自己所用的藥物，藥物和藥物之間，藥物本身是否會有副作用，交叉反應和不良反應，明白自己吃的啥，有沒有對抗性藥物等；肝臟僅僅有一個，而且已經生病，不要再給它增加沒有必要的負擔和壓力，特別是沒有藥理，藥性，毒性，隨機對照試藥的產物．肝臟的生物轉化

來源：39.net時間：2006年06月28日一、肝臟生物轉化的概述生物轉化的定義機體將一些內源性或外源性非營養物質進行化學轉變，增加其極性（或水溶性），使其易隨膽汁或尿液排出，這種體內變化過程稱為生物轉化（biotransformation）。日常生活中，許多非營養性物質由體內外進入肝臟。這些非營養物質椐其來源可分為：(1)內源性物質：系體內代謝中產生的各種生物活性物質如激素、神經遞質等及有毒的代謝產物如氨、膽紅素等。(2)外源性物質：系由外界進入體內的各種異物，如藥品、食品添加劑、色素及其它化學物質等。這些非營養物質既不能作為構成組織細胞的原料，又不能供應能量，機體只能將它們直接排出體外，或先將它們進行代謝轉變，一方面增加其極性或水溶性，使其易隨尿或膽汁排出，另一方面也會改變其毒性或藥物的作用。一般情況下，非營養物質經生物轉化后，其生物活性或毒性均降低甚至消失，所以曾將此種作用稱為生理解毒(physiologicaldetoxification)。但有些物質經肝臟生物轉化后其毒性反而增強，許多致癌物質通過代謝轉化才顯示出致癌作用，如3,4-苯并芘的致癌。因而不能將肝臟的生物轉化作用一概稱為“解毒作用”。肝臟是生物轉化作用的主要器官，在肝細胞微粒體、胞液、線粒體等部位均存在有關生物轉化的酶類。其它組織如腎、胃腸道、肺、皮膚及胎盤等也可進行一定的生物轉化，但以肝臟最為重要，其生物轉化功能最強。二、生物轉化反應類型肝臟內的生物轉化反應主要可分為氧化(oxidation)、還原(reduction)、水解(hydrolysis)與結合(conjugation)等四種反應類型。氧化反應微粒體氧化酶系微粒體氧化酶系在生物轉化的氧化反應中占有重要的地位。它是需細胞色素P450的氧化酶系，能直接激活分子氧，使一個氧原子加到作用物分子上，故稱加單氧酶系(monooxygenase)。由于在反應中一個氧原子摻入到底物中，而一個氧原子使NADPH氧化而生成水，即一種氧分子發揮了兩種功能，故又稱混合功能氧化酶(mixedfunctionoxidase)。亦可稱為羥化酶。加單氧酶系的特異性較差，可催化多種有機物質進行不同類型的氧化反應。加單氧酶系的組成加單氧酶系由NADPH，NADPH細胞色素P450還原酶及細胞色素P450組成。NADPH-細胞色素P450還原酶以FAD和FMN為輔基。二者比例為1：1。細胞色素P450是以鐵卟啉原IX為輔基的b族細胞色素，含有與氧和作用物結合的部位。加單氧酶系反應過程加單氧酶系催化總反應式如下：NADPH+H++02+RH—NADP++H20+R0H反應中作用物氧化生成羥化物。細胞色素P450含單個血紅素輔基，只能接受一個電子，而NADPH是2個電子供體，NADPH-P450還原酶則既是2個電子