CYP450與帕金森病的關(guān)系

李先紅，吳 堅(jiān)綜述，黃金忠，姚允怡 審校

帕金森病(Parkinson’s disease，PD)，是一種中腦黑質(zhì)多巴胺能神經(jīng)元變性的中樞神經(jīng)系統(tǒng)退行性病變疾病，臨床表現(xiàn)主要為靜止性震顫、肌強(qiáng)直、運(yùn)動(dòng)遲緩和姿勢(shì)步態(tài)異常。病因和發(fā)病機(jī)制不明，目前普遍認(rèn)為，多因素可能參與PD發(fā)病。遺傳因素可增加患病易感性，只有與環(huán)境因素及衰老的相互作用下，通過氧化應(yīng)激、線粒體功能障礙、鈣超載、興奮性氨基酸毒性作用、細(xì)胞凋亡等機(jī)制導(dǎo)致黑質(zhì)多巴胺(Dopamine，DA)能神經(jīng)元大量變性丟失而發(fā)病。PD的治療，主要以左旋多巴、多巴胺受體激動(dòng)劑、單胺氧化酶B抑制劑(MAO-B)、腦深部電刺激(DBS)緩解癥狀為主，但不能減緩或阻止病情的發(fā)展。所以探究PD的保護(hù)因素刻不容緩。

CYP450(Cytochrome P450)，稱混合功能氧化酶和單加氧酶，主要存在肝臟中，因其在還原狀態(tài)下可與一氧化碳結(jié)合，并在450 nm波長(zhǎng)處有最大吸收峰，故稱為細(xì)胞色素P450。CYP450是藥物代謝最重要的酶系，根據(jù)氨基酸序列及其同源性可分為18個(gè)家族、57個(gè)亞家族，參與大約75%的藥物、毒性物質(zhì)的代謝。CYP450主要分布在哺乳動(dòng)物的肝、肺、腎、小腸中。隨著研究的深入，在靈長(zhǎng)類、嚙齒動(dòng)物的大腦中發(fā)現(xiàn)CYP450的表達(dá)，并參與影響中樞神經(jīng)系統(tǒng)功能的內(nèi)源性(類固醇、膽固醇、膽汁酸)、外源性(食物)、毒物(農(nóng)藥、尼古丁)的代謝[1]。

在CYP450超家族中，最先發(fā)現(xiàn)CYP2D6弱代謝者可增加PD的發(fā)病危險(xiǎn)[2]。在不同的實(shí)驗(yàn)室中，越來越多的CYP450陸續(xù)被發(fā)現(xiàn)與PD關(guān)系密切。這些酶包括CYP1A1、CYP1A2、CYP2B6、CYP2D和CYP2E1。目前有研究表明CYP450與帕金森病的聯(lián)系密切，對(duì)帕金森病有保護(hù)作用，因此本文CYP450與帕金森病的關(guān)系做一闡述。

1 CYP1A1

CYP1A1/CYP1A2均含有7個(gè)外顯子，在編碼區(qū)有70%的結(jié)構(gòu)相似，CYP1A1在成人的肝臟表達(dá)量低，在其他肝外組織(至少在mRNA水平上)表達(dá)，包括胰腺、胸腺、前列腺、小腸、結(jié)腸、子宮和乳腺。Meyer等[3]證實(shí)，CYP1A1在小鼠、大鼠和人類腦組織多區(qū)域的膠質(zhì)細(xì)胞、神經(jīng)元中表達(dá)。

CYP1A1基因多態(tài)與PD的關(guān)系：王建、Tukakubo、Bennett等分別對(duì)中國人、日本人、美國白種人PD發(fā)病情況研究發(fā)現(xiàn)，CYP1A1基因多態(tài)與PD的發(fā)病有關(guān)。CYP1A1與早發(fā)性PD機(jī)制可能有如下：CYP1A1已經(jīng)被證實(shí)可在人類大腦中表達(dá)，其活性產(chǎn)物主要表達(dá)在首先在人類腦膜和腦室周圍組織(如脈絡(luò)膜叢、松果體、垂體后葉等)。CYP1A1基因突變，可能導(dǎo)致侵入腦實(shí)質(zhì)和腦脊液的毒素增多，進(jìn)而損傷黑質(zhì)紋狀體多巴胺能神經(jīng)元，引發(fā)鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，導(dǎo)致PD發(fā)生、發(fā)展。

劉平等在早期臨床病例對(duì)照研究中證實(shí)，CYP1A1基因3’端限制性內(nèi)切酶MspⅠ等位基因(A、B、C)多態(tài)性與早發(fā)性帕金森病的易感性無關(guān)。在其隨后的研究中，MspⅠ的等位基因、N-乙?；D(zhuǎn)移酶2(NAT2)慢乙?；蚺c早發(fā)性PD的關(guān)系中[4]，協(xié)同因素分析發(fā)現(xiàn)在早發(fā)性帕金森病組中，攜帶NAT2慢乙酰化基因型兼MspⅠ基因雜合型B的頻率(62.1%)明顯高于對(duì)照組(23.1%)，OR值達(dá)5.455，提示CYP1A1、NAT2協(xié)同作用與早發(fā)性PD具有相關(guān)性。宋秋霞等[5]對(duì)新疆地區(qū)帕金森病遺傳易感性中發(fā)現(xiàn)，兒茶酚胺氧位甲基轉(zhuǎn)移酶(COMT)基因、CYP1A1不同基因型間的協(xié)同作用可增加或減少新疆地區(qū)部分人群PD的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)。

2 CYP1A2

CYP1A2主要存在于肝臟中，在腸道、腦、肺等組織中也有少量分布。CYP1A2參與咖啡因、華法林等20多種藥物的代謝過程，此外，CYP 1A2在一些前致癌物和前毒性物質(zhì)的體內(nèi)活化過程中也起重要作用。

CYP1A2參與90%以上的咖啡因清除，是其代謝的主要酶。流行病學(xué)研究表明，每天攝入3-4杯咖啡(約200 mg)可以減少帕金森病的風(fēng)險(xiǎn)[6]。Tan 等[7]在大樣本的對(duì)照試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)咖啡因的快、慢代謝者和PD的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)關(guān)系密切，且咖啡因及其代謝產(chǎn)物副黃嘌呤均有神經(jīng)保護(hù)作用。

MPTP(1-methyl-4-phenyl-1，2，3，6-tetrahydropyridine，1-甲基-4-苯基-1，2，3，6-四氫吡啶)誘導(dǎo)的阻斷腺苷A2A受體(ADORA2A)的PD動(dòng)物模型中[8，9]，證實(shí)咖啡因具有神經(jīng)元保護(hù)作用。Popat等[10]表明ADORA2A兩個(gè)基因型與PD發(fā)病呈負(fù)相關(guān)性，而攜帶cyp1A2_rs762551_CC基因型的純合子咖啡因慢代謝者與PD關(guān)系密切。Chuang 等[11]大樣本的病例對(duì)照研究提示，長(zhǎng)時(shí)間的咖啡攝入量可降低25%的PD發(fā)病率[OR=0.75(0.64～0.88)]，每天額外增加一杯咖啡攝入量可降低4%的PD發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)[OR=0.96(0.93～0.99)]。除此之外，該研究發(fā)現(xiàn)ADORA2A、CYP1A2基因多態(tài)性與PD相關(guān)的咖啡日攝入量關(guān)系最緊密的分別是ADORA2A_rs5760423_TT攜帶者[OR=0.77 (0.51～1.16)]、CYP1A2_rs762551_CC[OR=0.86(0.69～1.08)]和CYP1A2_rs24702304_GG[OR=0.84(0.71～0.99)]。

3 CYP2D

CYP2D，是CYP450的亞家族重要成員之一，在肝臟、嚙齒動(dòng)物和人類腦組織中表達(dá)，CYP2D蛋白在基底節(jié)，尤其是黑質(zhì)部位含量最高。CYP2D在大鼠中有6個(gè)亞型(CYP2D1-5，CYP2D18)，在人類只有一個(gè)亞型CYP2D6。CYP2D參與約25%常用藥物、毒物的代謝，藥物如抑郁藥、抗精神類藥；毒物如MPTP、哈馬靈等。

在PC12細(xì)胞中，CYP2D6高表達(dá)可以抑制MPP+誘導(dǎo)的細(xì)胞毒性[12]；在SH-SY5Y細(xì)胞中，CYP2D6的含量與蛋白含量呈劑量依賴性，而其抑制劑奎尼丁、普萘洛爾、美托奈爾降低MPP+的細(xì)胞毒性，提高了細(xì)胞的存活率，提示CYP2D6在PD病程形成中起到保護(hù)作用[13]。

PD的病理基礎(chǔ)黑質(zhì)紋狀體黑質(zhì)多巴胺能神經(jīng)元變性，致多巴胺合成、傳遞障礙，而CYP2D影響多巴胺的合成。Toyoko等首次發(fā)現(xiàn)CYP2D6在酵母菌中參與酪胺羥基化為多巴胺的過程，Thompson等[14]在大鼠的腦線粒體中發(fā)現(xiàn)，CYP2D分布在大腦的各個(gè)區(qū)域，且每個(gè)區(qū)域酶活性也各不相同，在黑質(zhì)和小腦中最高。Haduch等[15]第一次在大鼠的腦線粒體中證實(shí)CYP2D 影響酪胺經(jīng)羥基化形成多巴胺的過程，CYP2D的抑制劑奎尼丁，抗CYP2D4抗體可降低酪胺到多巴胺的羥基化作用直接驗(yàn)證了這一點(diǎn)。在大鼠的亞基因型中，只有CYP2D2、CYP2D4、CYP2D18參與多巴胺的合成，人類CYP2D6對(duì)酪胺到多巴胺的羥基化的作用更勝于CYP2D2/CYP2D4/CYP2D18[16]。

Smith等[2]首次發(fā)現(xiàn)CYP2D6弱代謝者可以增加PD發(fā)病的風(fēng)險(xiǎn)，隨后在更多的研究中也驗(yàn)證了這個(gè)結(jié)論。通過對(duì)照試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，CYP2D6隨著年齡的增加而表達(dá)增加，而在PD患者中，CYP2D6表達(dá)降低，使滅活引起PD的毒物的能力降低，進(jìn)而加重PD的進(jìn)展[13]。CYP2D6基因具有高度的多態(tài)性，目前發(fā)現(xiàn)超過60個(gè)等位基因(http：//www. cypalleles. ki. se/)。臨床數(shù)據(jù)表明，通過對(duì)PD患者的腦組織和帕金森綜合癥患者及健康人血樣品進(jìn)行分析，CYP2D6*4 在PD患者中檢出率為35%，帕金森綜合癥患者為14.1%，健康組為19.8%。CYP2D6、NAT2，均參與了化學(xué)物質(zhì)的解毒，同時(shí)擁有雜合基因CYP2D6*4/CYP2D6*10a和NAT2*5的個(gè)體，PD發(fā)病的風(fēng)險(xiǎn)更高，而單獨(dú)擁有NAT2*5基因，不影響PD的發(fā)病率[17]。而另一篇Mata分析也指出CYP2D6*4增加了PD的易感性，在白種人中表現(xiàn)最突出[18]。

4 CYP2E1

CYP2E1除了主要分布在肝臟外，還在肺、腎臟、大腦中存在，主要參與內(nèi)、外源性物質(zhì)的代謝，例如乙醇和尼古丁。在PD與CYP2E1的研究中，CYP2E1在大鼠腦組織，如黑質(zhì)、紋狀體、神經(jīng)元和膠質(zhì)細(xì)胞均檢測(cè)到。Farin等[19]在人類腦組織，尤其是黑質(zhì)部位，發(fā)現(xiàn)CYP2E1 mRNA表達(dá)。Vaglini等在最早的研究中，給予CYP2E1基因敲除的小鼠注射MPTP后，與對(duì)照組相比，cyp2e1(-/-)增加MPTP毒性，從而證明CYP2E1具有保護(hù)作用。但是，其團(tuán)隊(duì)的進(jìn)一步研究[20]中得出相反的結(jié)論，與對(duì)照對(duì)相比，通過檢測(cè)DA及其對(duì)應(yīng)的中間產(chǎn)物的表達(dá)量，表明cyp2e1(-/-)對(duì)MPTP敏感性無差異，考慮造成此種差異的因素為其他酶的代償機(jī)制和基因的漂變。

總結(jié)

通過對(duì)以上的討論，通過動(dòng)物實(shí)驗(yàn)和PD患者的基因檢測(cè)，我們可以看到CYP450可以通過不同物質(zhì)及其基因位點(diǎn)突變，如咖啡、MPTP、MspⅠ等位基因等影響PD的進(jìn)展，具體發(fā)病機(jī)制暫不清楚，但為未來PD的治療提供了一個(gè)新的預(yù)防和治療方向，從而有可能找到對(duì)PD治療的有效藥物。

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