細胞色素 ppt課件

1、細胞色素P450單加氧酶,Cytochrome P450 enzymes,,,一、細胞色素P450簡介,細胞色素P450（cytochromeP450或CYP450,簡稱CYP450）為一類亞鐵血紅素—硫醇鹽蛋白的超家族，它參與內(nèi)源性物質(zhì)和包括藥物、環(huán)境化合物在內(nèi)的外源性物質(zhì)的代謝細胞中，細胞色素P450主要分布在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和線粒體內(nèi)膜上，作為一種末端加氧酶，參與了生物體內(nèi)的甾醇類激素合成等過程。近年來，對細胞色素P450的結(jié)構(gòu)、功能特別

2、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(guān)鍵酶，而且對細胞因子和體溫調(diào)節(jié)都有重要影響。CYP在哺乳動物主要存在于微粒體和線粒體中。已發(fā)現(xiàn)幾乎1000種CYP廣泛分布于各種生物機體內(nèi)，在生理上有功能意義的就有約50種，根據(jù)氨基酸序列的統(tǒng)一性分為17個家族和許多亞家族。氨基酸序列有40%以上相同者劃為同一家族，以阿拉伯?dāng)?shù)字表示；同一家族內(nèi)相同達55%以上者為一亞家族，在代表家族的阿拉伯

3、數(shù)字之后標(biāo)以英文字母表示；在同一亞家族的當(dāng)同工酶則再以阿拉伯?dāng)?shù)字表示。,細胞色素P450酶,細胞色素P450（cytochromeP450或CYP450,簡稱CYP450）為一類亞鐵血紅素—硫醇鹽蛋白的超家族，它參與內(nèi)源性物質(zhì)和包括藥物、環(huán)境化合物在內(nèi)的外源性物質(zhì)的代謝。 廣泛分布于動物、植物和微生物等生物體內(nèi)P450蛋白與CO的結(jié)合在450nm處有特征吸收峰，故將該酶系命名為細胞色素P45O酶系。,,細胞色素P450 的

4、化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)，它不是一種蛋白，而是分子質(zhì)量在46-60kDa的結(jié)構(gòu)類似而又不盡相同，性質(zhì)類似而又有差異的一族蛋白質(zhì)(血紅素蛋白)。 在原核生物中，P450酶游離于胞質(zhì)中，是一種可溶性蛋白；真核生物中，作為一種膜結(jié)合蛋白，P450酶主要分布在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和線粒體內(nèi)膜上。,P450酶系是自然界中最具有催化作用的廣譜生物催化劑。其功能主要有兩大類：1、催化內(nèi)源性物質(zhì)(如甾醇、脂肪酸及激素等)的生物合成和降解，維持生物體的正常功能；

5、2、針對外源性物質(zhì)包括人工合成的化學(xué)品（農(nóng)藥、致癌物、藥物、抗氧化劑、添味劑、溶劑、染料、麻醉劑、石油產(chǎn)品等）起到解毒與活化的作用。,,Company Logo,CYP450家族的酶有相似的折疊結(jié)構(gòu)和相同的氧化活性中心(HEM)，從N 端到C 端包含α 螺旋結(jié)構(gòu)為A- L 以及相似的β 折疊結(jié)構(gòu)。 P450結(jié)構(gòu)的核心是由3條平行螺旋線（D、L和I）和一條反向 螺旋線（E）的四個螺旋束構(gòu)成。 不盡相同的過渡螺旋結(jié)構(gòu),則體現(xiàn)不同的

6、家族個體，另外可能與底物結(jié)合的不同機制相關(guān)。 活性中心由含鐵血紅素和半胱氨酸組成，其亞鐵血紅素基團均被限制在末端的螺旋I 和鄰近的螺旋L之間。,,,細胞色素P450蛋白是P450酶系的末端氧化酶，決定底物和產(chǎn)物的特異性，是酶系的關(guān)鍵組分。細胞色素P450幾乎存在于包括細菌、真菌、植物和動物在內(nèi)的所有有機體中。,,第一類是細菌/線粒體型，存在于細菌和真核細胞線粒體中,第二類是微粒體型，存在于真核細胞微粒體中,根據(jù)細胞色素P450酶

7、在生物體中的分布可以分為兩大類：,二、細胞色素P45O的命名,(1)以英文縮寫CYP代表細胞色素P450(cytochromeP450)，CYP后順序依次跟有數(shù)字、字母、數(shù)字，分別代表家族、亞家族、和同功酶。如:CYP6A2，即表示該基因?qū)儆诩毎豍450第6家族中A亞族的第二個基因；,(2)同源性超過40%的視為同一家族的基因成員；同源性超過55%以上，為同一亞族成員；同源性大于80%，歸為等位基因；而大97%的則認為是等位基因的

8、變異體，以末尾加v表示。例如:CYP6A2vl，即CYP6A2的等位基因的第一個突變體;,當(dāng)然，也有例外的情況。如CYP6A1和CYP6B2這兩個蛋白雖然其氨基酸相似性小于40%，但由于其保守的半胱氨酸側(cè)翼序列相似的緣故，它們被歸為同一家族。,三、細胞色素P450的催化機理,,P450的催化機制可以分為以下幾個步驟：,（1）三價鐵還原和HEM（亞鐵血紅素） 結(jié)合氧氣分子；活性中心處的還原性黃素蛋白通過共軛平面和肽鏈將其電子傳遞給HEM的

9、三價鐵，將其還原為二價鐵，此時的亞鐵血紅素易與氧氣分子結(jié)合形成氧合亞鐵血紅素復(fù)合物 [P-Fe(III)＋O2＋e-→ P-Fe(II)-O2 ]或者與過氧化氫反應(yīng)通過捷徑生成Fe(III)-氫過氧化復(fù)合物[P-Fe(III)＋H2O2 → P-Fe(III)-O-OH＋H+]，進而 形成Fe(III)-氫過氧化復(fù)合物；[P-Fe(II)-O2＋e-＋H+→ P-Fe(III)-O-OH＋H2O](3) 高活性氧合鐵中間體形成;[P

10、?Fe(III)-O-OH＋H+→[P?Fe(IV)＝O]+＋H2O](4)氧化底物。高價鐵具有較高的氧化能力, 而細胞色素P450 底物上的碳氫鍵正好接近高價鐵原子。氧原子從氧合鐵中間體遷移到底物上, 形成氧化產(chǎn)物。 最后, 產(chǎn)物被水或新的底物取代, 從復(fù)合狀態(tài)解脫離去, 完成循環(huán)。至此, 細胞色素P450 完成了羥基化作用。,,四、細胞色素P450催化反應(yīng)的類型,（2）催化不飽和烴的氧化,（1）催化飽和烴的羥基化,Company

11、Logo,(3)催化N-脫烷基化、 S-脫烷基化、 O-脫烷基化,(4）催化雜原子（N\S）的氧化,(5)催化芳環(huán)環(huán)氧化、羥基化,(6)氧化脫氨、氧化脫鹵素,(7)催化醇、醛氧化,(8)脫水、脫氫,(9)還原反應(yīng),(10)裂解反應(yīng),五、細胞色素P450酶與藥物代謝,在人體中，P450廣泛分布于肝、腎、腦、皮膚、肺、胃腸道及胎盤等組織器官，其氧化還原反應(yīng)發(fā)生在許多部位，主要在肝臟。目前發(fā)現(xiàn)的人類細胞色素P450共有57種，約有90%的臨

12、床藥物都是經(jīng)過這些細胞色素P450酶代謝。其中最重要的是CYP3A4，約占全部藥物的50%CYP2D6約占30%CYP2C9約占10%CYP1A2約占4%CYP2A6約占2%CYP2C19約占2%,1、細胞色素P450酶藥物代謝的一般途徑,復(fù)合：藥物首先與氧化型細胞色素P450 Fe3+結(jié)合成復(fù)合物。還原：P450 Fe3+-藥物接受還原輔酶Ⅱ提供的電子，由輔酶Ⅱ細胞色素C還原酶傳遞，還原成P-450 Fe2+藥物。接受一

13、分子氧；P450 Fe2+藥物中的低鐵血紅素能與分子氧結(jié)合。再接受電子還原： O2—P—Fe2+—藥物再接受兩個電子，由NADPH提供或由還原輔酶Ⅰ供給，NADH-細胞色素b5還原酶傳遞，激活分子氧成兩個離子氧。氧化：一個離子氧使藥物氧化，另一個與氫結(jié)合成水。同時，P450- Fe2+失去一個電子，而氧化再生成P450- Fe3+ 。因此可被反復(fù)利用用而起催化作用。,Company Logo,復(fù)合：藥物首先與氧化型細胞色素P450

14、Fe3+結(jié)合成復(fù)合物。,還原：P450 Fe3+-藥物接受還原輔酶Ⅱ提供的電子，由輔酶Ⅱ細胞色素C還原酶傳遞，還原成P-450 Fe2+藥物。,接受一分子氧；P450 Fe2+藥物中的低鐵血紅素能與分子氧結(jié)合。,再接受電子還原： O2—P—Fe2+—藥物再接受兩個電子，由NADPH提供或由還原輔酶Ⅰ供給，NADH-細胞色素b5還原酶傳遞，激活分子氧成兩個離子氧。。,氧化：一個離子氧使藥物氧化，另一個與氫結(jié)合成水。同時，P450- Fe

15、2+失去一個電子，而氧化再生成P450- Fe3+ 。因此可被反復(fù)利用用而起催化作用。。,2、藥物與P450酶的關(guān)系,抑制劑（inhibitors）使酶活性減弱，使其他藥物或本身代謝減慢,占代謝性相互作用的70%誘導(dǎo)劑（inducers）使酶活性增強，使其他藥物或本身代謝加速，占代謝性相互作用的23%,藥物對P450抑制的情況又分為：競爭性抑制：通常發(fā)生在兩種藥物都是同一個酶的底物時，會產(chǎn)生底物之間的競爭，抑制彼此的代謝。

16、非選擇性抑制：指藥物對多個CYP同工酶都有抑制作用，缺乏選擇性。如西咪替丁可同時抑制CYP3A4、CYP2D6、CYP1A2,常見人類P450酶的抑制劑及誘導(dǎo)劑,,六、人類細胞色素P450與疾病及治療,Company Logo,,P450酶的體內(nèi)分布,主要位于肝臟也見于腸道、腎臟和腦內(nèi),P450酶功能,催化內(nèi)源物質(zhì)(如甾類化合物)的代謝催化外源物質(zhì)(如藥物)的代謝（結(jié)果對機體可能有益也可能有害）,P450酶功能與藥物的關(guān)系,P4

17、50酶的功能涉及到體內(nèi)藥物的氧化代謝、生物活化和細胞毒性致活氧化代謝途徑包括羥化、去甲基、去烷基和環(huán)氧化等,人體藥物氧化代謝的P450酶,屬于1?4族，大約5?10種CYP1A2CYP2B6 CYP2C9/10 CYP2C19 CYP2D6 CYP2E1CYP3A3/4,P450酶的個體和種族差異（1）,許多藥物采用同一劑量個體間的血藥濃度可以相差很大，如去甲替林同一劑量血藥濃度可相差30倍，而P450酶活性

18、的差異是決定其差異的主要因素。,P450酶的個體和種族差異（2）,有些P450酶(如CYP2D6和CYP2C19)的活性存在二態(tài)性分布，即遺傳多態(tài)性酶活性表型(phenotype)強代謝者(extensive metabolisers, EM)弱代謝者(poor metabolisers, PM)酶的基因型(genotype)PM的代謝缺陷屬于常染色體隱性遺傳,遺傳多態(tài)性,遺傳多態(tài)性是一種孟德爾遺傳特性，正常群體中至少存在兩種

19、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(tài)性有關(guān)。最為人知的多態(tài)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(dǎo)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(xiàn)在還發(fā)現(xiàn)一組稱為超快速

20、代謝者。這組與活性極高的從基因放大而來的CYP2D6有關(guān)。 CYP2C19酶首先于S-美芬妥英(s-mephenytoin)的羥化中認識，也與遺傳多態(tài)性有關(guān)。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(tài)性，可影響人細胞色素基因CYP2E1 51-側(cè)面區(qū)，（含DNA的非編碼基因區(qū)，與蛋白質(zhì)相互作用以促進或抑制轉(zhuǎn)錄）。它含有一些多態(tài)性長度限制性碎

21、片，可影響轉(zhuǎn)錄或蛋白質(zhì)表達的功能活性，并與酒精性肝病、吸煙引起的肝、肺癌的發(fā)展有關(guān)。,,藥物代謝遺傳多態(tài)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(xiàn)明顯的和長期的副作用。相反，可待因的鎮(zhèn)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(zhèn)痛效能就較低。另外，涉及代謝酶抑制或

22、誘導(dǎo)的藥物相互作用程度受遺傳因素的影響且可以預(yù)測?？岫∈钱愢伊u化酶的強效抑制劑，它可使正常有效代謝變?yōu)楸硇偷娜醮x者，從而增加潛在的副作用，有人建議在口服治療指數(shù)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(biāo)志物后藥物及其代謝物在尿內(nèi)濃度比率為基礎(chǔ)的。金雀花堿(sparteine)、異喹胍(debrisoquine)及右美沙芬(dextromethorphan)均可作為CYP2D6多態(tài)性的標(biāo)

23、志物。其它標(biāo)志物有CYP1A2 的咖啡因,CYP3A4的利多卡因。代謝表型的應(yīng)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(yīng)對外周淋巴細胞的DNA分析所進行的基因型研究可直接預(yù)測代謝表型。目前,DNA檢驗可預(yù)測出95%的健康志愿者有CYP2D6表型。,P450酶的個體和種族差異（3）,CYP2D6和CYP2C19的遺傳多態(tài)性在地理上呈現(xiàn)相反分布CYP2D6弱代謝者在白種人中占5%～10%，在黃種人中占1%～2

24、%CYP2C19弱代謝者在白種人中占3%～5%，在黃種人中占15%～20%,藥物與P450酶的關(guān)系,酶的底物(substrates)抑制劑(inhibitors)誘導(dǎo)劑(inducers),藥物的手性特征,對映體可以由不同P450酶代謝，如華法林R-對映體由CYP1A2代謝而S-對映體由CYP2C9代謝對映體還可以具有不同程度的酶抑制作用，如氟西汀的S-對映體對CYP2D6的抑制作用比R-對映體強5?6倍,P450酶的底物特異性

25、,多數(shù)精神藥物的代謝是由一個或多個 P450酶不同程度地參與如有多個P450酶參與代謝，其中可能有某個酶是起主要作用的限速酶不同P450酶對某個藥物同一代謝途徑催化能力(親和力)有高低差別某一P450酶缺陷時其他酶可能表現(xiàn)出代償作用,P450酶的飽和性,某些P450酶具有飽和性，如CYP2D6具有飽和性的酶一般肝內(nèi)含量較少藥物對具有飽和性的酶可出現(xiàn)競爭性抑制,例：米帕明的體內(nèi)代謝,CYP1A2

26、 CYP3A4 CYP2C19 米帕明 去甲米帕明CYP2D6 CYP2D6 2-羥米帕明 2-羥去甲米帕明,,,,,藥物氧化代謝研

27、究的目的,藥物的代謝途徑代謝動力學(xué)特點藥物代謝方面的相互作用,藥物氧化代謝研究的方法,體外研究(in vitro)主要采用重組酶和肝微粒體等實驗材料以及酶促動力學(xué)、酶抑制劑、特異性抗體和酶活性相關(guān)等不同研究手段體內(nèi)研究(in vivo)包括酶抑制對照、酶活性相關(guān)以及強弱代謝者對照等方法病例報道主要是臨床觀察和治療藥物監(jiān)測,不同研究方法的關(guān)系,體外實驗預(yù)測體內(nèi)藥物氧化代謝體內(nèi)實驗反映實際情況，結(jié)論較為肯定臨床觀察可以發(fā)現(xiàn)

28、藥物可能的代謝途徑或藥物相互作用的線索臨床觀察和體內(nèi)實驗揭示臨床意義,藥物氧化代謝研究的意義（1）,主要是確保藥物的安全性新藥上市前必備資料許多國家和地區(qū)愈來愈傾向于在新藥上市前要求廠家提供該藥在體內(nèi)的代謝途徑和代謝酶的資料,藥物氧化代謝研究的意義（2）,解釋藥效個體差異解釋毒性反應(yīng)用藥個體化的理論基礎(chǔ)預(yù)測和防治治療過程中出現(xiàn)的藥物相互作用,氯氮平氧化代謝的病例報道,氯氮平700mg/d單用氯氮平血濃度481ng/ml氯

29、氮平700mg/d + 氟伏沙明150mg/d氯氮平血濃度升到3781ng/ml，出現(xiàn)過度鎮(zhèn)靜、尿潴留氯氮平 50mg/d + 氟伏沙明50mg/d氯氮平血濃度降至163ng/ml，不良反應(yīng)消失,氯氮平的代謝途徑,葡糖苷酸結(jié)合 羥化代謝物 活性代謝物 CYP2D6 ?

30、 CYP ? 氯氮平 CYP1A2 CYP2C9/10,CYP2E1 CPY3A4 去甲氯氮平

31、 氯氮平N-氧化物,,,,,,,,,,,涉及藥物代謝的CYP主要為CYP1、CYP2、CYP3 3個家族中7種重要的亞型：CYP1A2、CYP2A6、 CYP2C9、 CYP2C19、CPY2D6、CYP2E1和CYP3A4與心血管藥物代謝關(guān)系密切的有CYP1A2、CYP2C9、 CYP2C19、CPY2D6、和CYP3A4,CYP450 Acti

32、vity in the Liver,Relative Importance ofP450s in Drug Metabolism,Relative Quantities of P450s in Liver,CYP3A （30%）,CYP3A（55%）,CYP2D6（20%）,CYP2D6（4%）,CYP1A2,CYP1A2（13%）,CYP2C,CYP2C（15%）,CYP2E1,CYP2E1,Shimada T et al. J

33、Pharmacol Exp Ther 1994;270(1):414.,酶的底物（Substrates）抑制劑（inhibitors） 藥酶活性減弱，使其他藥物或本身代謝減慢,占代謝性相互作用的70%誘導(dǎo)劑（inducers） 藥酶活性增強，使其他藥物或本身 代謝加速，占代謝性相互作用的23%,競爭性抑制：通常發(fā)生在兩種藥物都是同一個酶的底物時，會產(chǎn)生底物這間的競爭，抑制彼此的代謝。機制基礎(chǔ)抑制：也叫自殺性抑制，如大環(huán)

34、內(nèi)酯類經(jīng)CYP3A4代謝，代謝物可與P450分子中血紅蛋白的亞鐵形成亞硝基烷烴復(fù)合物而使酶失活。非選擇性抑制：指藥物對多個CYP同工酶都有抑制作用，缺乏選擇性。如西咪替丁可同時抑制CYP3A4、CYP2D6、CYP1A2,常見P450酶抑制強度分級,www.themegallery.com,Company Logo,表2 常見藥酶誘導(dǎo)劑,常見P450誘導(dǎo)劑,超強代謝型(ultra-rapid metabolizer,UM)快代謝

35、型（extensive metabolizer,EM ）中間代謝型( intermediate metabolizer,IM) 慢代謝型（poor metabolizer，PM ）CYP2C19 日本人約20% 白種人約3%CYP2D6 日本人約0.7% 白種人約7% 質(zhì)子泵抑制劑奧美拉唑為什么在日本人群中不良反應(yīng)較多？現(xiàn)已知此藥的PM和EM者血藥峰濃度相差約7倍，它是被CYP2C19代謝，而日本人中五分

36、之一為PM者,,目前發(fā)現(xiàn)人類CYP1家族包括CYP1A1、CYP1A2和CYP1B1其中CYP1A2與藥物代謝關(guān)系最為密切，占肝臟總P450酶含量的13%CYP1A2的底物包括茶堿、咖啡因、普萘洛爾、維拉帕米和R-華法林CYP1A2抑制劑強----氟伏沙明、西咪替丁弱----氟西汀、奈法唑酮CYP1A2誘導(dǎo)劑:吸煙、碳烤肉、奧美拉唑、苯妥因,在P450超家族中，CYP2是最大的家族，有15個亞家族，CYP2C是最大的亞家族，

37、其中CYP2C9和CYP2C19與藥物代謝關(guān)系密切。CYP2C19具有基因多態(tài)性,底物：胺碘酮、氯沙坦、厄貝沙坦、氟伐他汀、瑞舒伐他汀、S-華法林、西洛他唑抑制劑：胺碘酮、洛伐他汀、氯吡格雷代謝物、氟康唑,底物：普萘洛爾、瑞舒伐他汀、華法林、奧美拉唑、埃索美拉唑、蘭索拉唑、泮托拉唑抑制劑：強—酮康唑、奧美拉唑 中—氟伏沙明 弱—氟西汀、文拉法新誘導(dǎo)劑：利福平,PPI中的奧美拉唑可抑制CYP

38、2C19，而氯吡格雷需要通過該酶轉(zhuǎn)換成活性代謝產(chǎn)物氯吡格雷的患者中，約有2%～14%是氯吡格雷弱代謝者，CYP2C19基因變異是其中一個原因,CYP2D6是人類唯一有活性的CYP2D亞族酶，占總量的4%，但其參與代謝的藥物卻占總CYP 代謝藥物的20 %，最具有基因多態(tài)性。與其他的P450酶不同，CYP2D6不能被化學(xué)物質(zhì)誘導(dǎo)。但是在妊娠的快代謝婦女體內(nèi)，美托洛爾、可待因的代謝速度加快，提示CYP2D6可被 生理因素誘導(dǎo)。具有飽和

39、性，藥物對具有飽和性的酶可出現(xiàn)競爭性抑制,底物：抗心律失常藥物（普羅帕酮、美西律）、尼莫地平、卡托普利、普萘洛爾、美托洛爾、比索洛爾、卡維地洛、西洛他唑、三環(huán)類抗抑郁藥、選擇性5-HT再攝取抑制劑、阿片類、抗腫瘤藥物抑制劑：胺碘酮、奎尼丁、普羅帕酮、普萘洛爾、西咪替丁、氟西汀,體內(nèi)美托洛爾主要經(jīng)CYP2D6的代謝，胺碘酮是CYP2D6的弱抑制劑，而其代謝物去乙胺碘酮是CYP2D6強抑制劑，因此可減慢美托洛爾的代謝。同時使用美托洛爾與

40、胺碘酮，可導(dǎo)致嚴(yán)重的心動過緩及低血壓。因此，兩藥合用期間，應(yīng)對病人進行嚴(yán)密監(jiān)測。,CYP3A基因亞族占人類肝臟全部P450酶和小腸中的P450酶的30%，是機體最重要的一種P450酶系。個體酶活性差異大，但目前尚無證據(jù)表明其存在遺傳多態(tài)性。,底物：環(huán)孢素、特非那丁、阿司咪唑、伊曲康唑、西沙必利、三唑侖、胺碘酮、奎尼丁、利多卡因、鈣離子拮抗劑、依那普利、厄貝沙坦、洛爾他汀、辛伐他汀、阿托伐他汀、非諾貝特、吉非羅齊、華法林、他克莫司、逆轉(zhuǎn)

41、錄酶抑制劑,強抑制劑：阿他那韋、泰利霉素、克拉霉素、伊曲康唑、酮康唑、茚地那韋、那非那韋、利托那韋、沙奎那韋、萘法唑酮中抑制劑：地爾硫卓、紅霉素、氟康唑、維拉帕米、葡萄柚汁弱抑制劑：西咪替丁,Inhibition of tropical fruits on CYP3A,Hidaka M, Okumura M, Fujita K, Ogikubo T, Yamasaki K, Iwakiri T, Setoguchi N, Arimo

42、ri K Drug Metab Dispos 2005;33:644-648.,www.themegallery.com,Company Logo,使生物利用度增加＜5%：尼索地平、尼莫地平、特非拉丁、辛伐他丁使生物利用度增加15~20%：非洛地平、尼

43、卡地平、尼群地平、普羅帕酮、17-β-雌二醇使生物利用度增加30~40%：環(huán)孢素、地爾硫卓、炔雌醇、咪達唑侖、三唑侖、維拉帕米使生物利用度增加60%：硝苯地平使生物利用度增加70%：奎尼丁使生物利用度增加80%以上：氨氯地平、茶堿、潑尼松、醋硝香豆素（新抗凝）,葡萄柚汁對各藥影響不同,,巴比妥、苯妥因、卡馬西平、利福平、地塞米松、乙醇,Company Logo,細胞色素P450與癌癥基因治療,一些抗癌藥物可被P450酶系代謝

44、(表1)。環(huán)磷酰胺(CPA)、異環(huán)磷酰胺(ifosfamide)、甲基芐肼、甲芐肼(procarbazine)和氮烯咪胺(dacarbazine)，經(jīng)特定P450酶系的代謝所產(chǎn)生的中間物具有抗癌活性。硫代TEPA、阿霉素、依托泊甙(etoposide)和三笨氧胺(tamoxifen)本身具有抗癌活性，但通過P450代謝形成的具有細胞毒性的代謝物，抗癌活性可得到加強。還有一類抗癌藥，經(jīng)P450代謝后導(dǎo)致藥物失活。,Company Logo

45、,Company Logo,對具有低或中等內(nèi)源性P450還原酶活性的腫瘤細胞的基因治療，導(dǎo)入P450還原酶是一個主要的目標(biāo)；對某些內(nèi)源性P450還原酶表達較高的腫瘤，加入P450還原酶也可望進一步加強治療效果。既然P450還原酶的活性是腫瘤細胞對依賴P450的化療藥物活性作用的決定因子，因此內(nèi)源性P450還原酶的調(diào)控因子可能是P450介導(dǎo)藥物活化的調(diào)節(jié)劑(modulator)，包括甲狀腺激素、藥物和其它異生素。  

46、  盡管已報道的研究結(jié)果表明P450在癌癥基因治療中的潛在價值，但到目前為止，這方面的研究僅限于模型動物及人的體外培養(yǎng)細胞系。將來P450基因治療的研究方向?qū)⑹腔蛑委熜Ч呐R床評價(clinical evaluation)以及尋求加強酶活性、腫瘤細胞化學(xué)敏感性和P450/P450還原酶基因定向特異性的方法。,Company Logo,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C

47、YP1A1（芳香族碳氫化合物羥化酶）的活性，更易致發(fā)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(fā)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(nèi)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(dǎo)致癌作用引起肺癌的發(fā)生。CYP2E1可催化苯胺(aniline)氯化碳氫化合物和苯的代謝

48、，引起前致癌物的形成?，F(xiàn)提出CYP2E1的遺傳多態(tài)性對肝癌的發(fā)展可能起著重要作用。,P450的臨床作用,Company Logo,神經(jīng)元細胞內(nèi)催化反應(yīng)生成反應(yīng)性的代謝物可能引起神經(jīng)毒性導(dǎo)致帕金森氏病。流行病學(xué)研究指出異喹呱弱代謝者易較早發(fā)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(zhì)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(jiān)測人

49、類細胞色素P450的表達。使預(yù)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(shù)窄時，可根據(jù)表型或基因型來指導(dǎo)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(fā)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(yù)防多種疾?。ㄈ绨┯幸欢ǖ男в?。,病例：女性患者，68歲，高血壓患者3年來一直服用阿替洛爾和尼非地平，血壓控制良好。為了治療腳氣，開始服用伊曲康唑，200

50、mg,bid，每月7日為一療程，口服3個療程。開始服用伊曲康唑2-3天后，開始出現(xiàn)下肢浮腫而停止服用伊曲康唑。停藥后2-3天，浮腫消失。作用機制：1）二氫吡啶類鈣拮抗劑劑量相關(guān)性地引起下肢浮腫。為特異性不良反應(yīng)，發(fā)生率小于5%，藥物濃度越高，出現(xiàn)的危險性越高。2）伊曲康唑抑制鈣拮抗劑的代謝。主要與CYP3A4有關(guān)。伊曲康唑的抑制作用從給藥后開始一直持續(xù)24小時，錯開服藥時間也不能避免相互作用。,病例：女性患者，72歲，高血壓有5年

51、的原發(fā)性高血壓病史，服用硝苯地平能很好控制血壓。后來患者因出現(xiàn)結(jié)核而加用利福平后，血壓控制差。合用利福平后，患者的硝苯地平Cmax降低近40%，AUC減少約40%。分析：利福平通過誘導(dǎo)CYP3A4加快硝苯地平的代謝。利福平對CYP3A4的誘導(dǎo)效應(yīng)需要經(jīng)過5-6天的多劑量過程，CYP3A4的誘導(dǎo)效應(yīng)才可以展現(xiàn)。,辛伐他汀、洛伐他汀、阿托伐他汀脂溶性較高，需要經(jīng)CYP3A4代謝，部分辛伐他汀酸經(jīng)CYP2C8代謝。CYP3A4抑制劑或誘導(dǎo)

52、劑都可能影響辛伐他汀、洛伐他汀、阿托伐他汀的血藥濃度CYP3A4強抑制劑如伊曲康唑和利托那韋能顯著升高這三種藥物及其代謝謝物的血漿濃度（>20倍）中等強度和弱的CYP3A4抑制劑如維拉帕米、地爾硫卓、葡萄柚汁能升高這三種藥物的血藥濃度。,氟伐他汀具有水溶性（兼具有脂溶性），代謝總量的2/3通過CYP2C9代謝，但是CYP2C9的誘導(dǎo)劑和抑制劑一般不會使其濃度變化超過2倍。瑞舒伐他汀具有水溶性，是P450代謝的弱底物，參與代謝

53、的主要酶為CYP2C9，2C19、3A4和2D6參與代謝的程度較低。普伐他汀基本不被P450酶代謝，因此其血藥濃度不受純P450酶抑制劑的影響,病人原服阿司匹林、美托洛爾、呋塞米、硝酸甘油和舒降之。因反復(fù)房顫，加服抗凝劑苯丙香豆素和胺碘酮。服舒降之40mg/天4周及服1g/天胺碘酮2周后病人發(fā)生散在性肌肉疼痛，周身性肌肉無力、實驗室檢查發(fā)現(xiàn)CR水平明顯升高。停服兩藥8天后CK水平恢復(fù)正常、病人恢復(fù)。分析：由于胺碘酮是幾種細胞色素P4

54、50（包括CYP3A4）的抑制劑，而舒降之經(jīng)由CYP34A代謝，據(jù)此，胺碘酮干擾他汀的代謝，致使出現(xiàn)嚴(yán)重不良反應(yīng)。,與環(huán)孢素、克拉霉素或伊曲康唑聯(lián)用時，阿托伐他汀最大劑量分別不超過10 mg、20 mg、40 mg。葡萄柚汁可使辛伐他汀Cmax和AUC分別平均增加12倍和13.5倍，24小時后仍使最大濃度（Cmax）和AUC分別平均增加2.4倍和2.1倍，3日后仍使Cmax和AUC分別平均增加1.5倍和1

55、.4倍，7日后血藥濃度才恢復(fù)原水平。,華法林主要經(jīng)肝臟細胞色素P450（CYP）酶系代謝，能抑制CYP活性的藥物均可使華法林的代謝減慢，半衰期延長，抗凝作用增強；反之亦然。華法林含2種異構(gòu)體，其中CYP2C9、CYP2C18、CYP1C19和CYP2A6參與S-華法林的代謝；而CYP3A4、CYP1A2 CYP2C9和CYP2C18參與R-華法林的代謝。S-華法林異構(gòu)體比R-華法林異構(gòu)體抗凝效率高5倍，因此臨床上抑制S-華法林異構(gòu)體

56、的代謝尤為重要。,R-體競爭性地抑制S-體的羥化代謝，相反，S-體是R-體的弱抑制劑。這增加了藥物相互作用的復(fù)雜性。一些藥物雖然對藥理活性強的S-華法林清除無直接影響，但若它能抑制R-華法林的清除，則會連鎖反應(yīng)似地對S-華法林的代謝產(chǎn)生有顯著臨床意義的影響。西咪替丁抑制R-華法林的清除，而對S-體幾乎無影響。但臨床上西咪替丁與華法林并用后能增加華法林的抗凝特性。這個奇怪的現(xiàn)象可用上述連鎖反應(yīng)似地R-體抑制S-體羥化的機制來解釋,胺碘

57、酮幾乎完全肝代謝，主要由CYP3A4和CYP2C8代謝，抑制和誘導(dǎo)這兩酶，將影響其臨床使用的安全性和有效性。胺碘酮也是CYP1A2，CYP2D6，CYP2C9，CYP3A4抑制劑，其也影響4種酶底物藥物臨床使用的安全性。,胺碘酮,胺碘酮和西咪替丁合用致胺碘酮中毒,病例：女性患者，67歲，心律失常?；颊咭蛐穆墒С７冒返馔?00mg po bid，癥狀控制良好，后因反流性胃炎，醫(yī)生開具H2受體拮抗劑西咪替丁40mg po bid.2日后

58、患者出現(xiàn)噯氣、嘔吐、疲倦感、無力感等。減少胺碘酮劑量后，患者癥狀消失。西咪替丁非選擇性地抑制p450酶，可導(dǎo)致普魯卡因胺、普羅帕酮和胺碘酮等藥物血藥濃度升高而引起不良反應(yīng)?？蛇x用法莫替丁、雷尼替丁等沒有CYP抑制作用的藥物。,,Company Logo,,Company Logo,七、細胞色素P450的應(yīng)用,（1）在醫(yī)藥工業(yè)中的應(yīng)用,前藥：是指經(jīng)過生物體內(nèi)轉(zhuǎn)化后才具有藥理作用的化合物。前體藥物本身沒有生物活性或活性很低，經(jīng)過體內(nèi)代謝

59、后變?yōu)橛谢钚缘奈镔|(zhì)。,環(huán)磷酰胺(CPA)是雙功能烷化劑及細胞周期非特異性藥物，可干擾DNA及RNA功能，尤以對前者的影響更大，它與DNA發(fā)生交叉聯(lián)結(jié)，抑制DNA合成，對S期作用最明顯。在肝中，環(huán)磷酰胺和異環(huán)磷酰胺的初級4-羥基化代謝物以及它的開環(huán)衍生物(aldophosphamide)在循環(huán)過程中分解形成丙烯醛(acrolein)和磷酰胺芥類(phosphoramide mustard)，它們是關(guān)鍵的具有癌癥治療活性的細胞毒性代謝物。

60、,例如：通過轉(zhuǎn)化CYP2B1于腫瘤細胞中可以使細胞產(chǎn)生對環(huán)磷酰胺和異環(huán)磷酰胺產(chǎn)生比正常細胞高很多的敏感性。該基于P450的基因治療方法顯示出在腦瘤治療中的應(yīng)用價值。轉(zhuǎn)化CPY2B1的腫瘤細胞明顯加強了培養(yǎng)細胞以及活體腫瘤模型體系的化學(xué)敏感性。,（2）在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用,已知許多來源于昆蟲或其他生物的P450具有對殺蟲劑的解毒能力，因此如將這些P450的基因轉(zhuǎn)入到天敵昆蟲中，可望提高寄生蜂等天敵昆蟲對農(nóng)藥的抗性，有助于害蟲的生物防治。,許多害

61、蟲產(chǎn)生對殺蟲劑的抗性是因為P450催化的殺蟲劑代謝解毒作用增強，因此P450的抑制劑是殺蟲劑的有效增效劑。成功的抑制劑包括增效醚、增效菊亞砜、蒔蘿油等。PBO是最為人熟知的增效劑。,2.轉(zhuǎn)P450基因植物,通過轉(zhuǎn)基因方法可以培育出具有特異性質(zhì)的植物，達到改良作物品質(zhì)（木質(zhì)素，去除不良成分，改變花色及形狀）、提高植物抗性（病、蟲、除草劑）和實現(xiàn)生物除污的目的。,1.害蟲治理,1.用作環(huán)境污染的指示劑,環(huán)境污染物可能抑制或誘導(dǎo) 酶系的活性。

62、根據(jù)污染物濃度與酶活性的定量關(guān)系，可以預(yù)測環(huán)境污染的程度。,（3）在環(huán)境監(jiān)測和保護中的作用,2.細胞色素P450在生物除污中的應(yīng)用,人類社會產(chǎn)生的有毒廢物日益增多，迫切需要開發(fā)一種有效的途徑以解毒或降解這些廢物。特別是多環(huán)芳烴及多鹵代有機物，它們的生物利率低且在化學(xué)上是惰性的，成為環(huán)境污染治理的一大難題。 P450酶系可以通過羥基化、環(huán)氧化、脫烷基化、脫鹵化作 用催化多種結(jié)構(gòu)不同的物質(zhì)，使許多類型的化合物的化學(xué)性質(zhì)發(fā)生改變。人類創(chuàng)造的環(huán)