細(xì)胞色素P450酶表觀遺傳學(xué)改變與間接致癌物致癌作用研究進(jìn)展

劉嬌鳳，胡建安

（中南大學(xué)公共衛(wèi)生學(xué)院勞動衛(wèi)生與環(huán)境衛(wèi)生學(xué)系，湖南長沙 410078）

細(xì)胞色素P450（cytochrome P450，CYP450）不僅參與外源化學(xué)物代謝解毒過程，還可代謝活化體內(nèi)的間接致癌物，造成不良后果。另一方面，間接致癌物也可能誘導(dǎo)或抑制CYP450的活性，調(diào)節(jié)代謝轉(zhuǎn)化。間接致癌物等環(huán)境因素作用于人體時，可引起遺傳學(xué)改變，造成致癌致畸等毒作用。近年來的研究表明，環(huán)境因素也可以引起機(jī)體的表觀遺傳學(xué)改變，導(dǎo)致基因調(diào)節(jié)區(qū)破壞和染色質(zhì)結(jié)構(gòu)改變，與致癌等毒效應(yīng)有關(guān)。目前，CYP450相關(guān)的表觀遺傳學(xué)調(diào)控機(jī)制備受關(guān)注。本文對CYP450的DNA甲基化、組蛋白修飾和微RNA（micro RNA，miRNA）調(diào)控等表觀遺傳學(xué)改變與其介導(dǎo)的間接致癌物活化和致癌作用進(jìn)行綜述，以期闡明間接致癌物、CYP450表觀遺傳學(xué)改變與致癌物活化及致癌作用之間的關(guān)系。

1 CYP450介導(dǎo)間接致癌物致癌

人CYP450酶系是參與外源化學(xué)物和內(nèi)源物質(zhì)氧化代謝的重要酶系，主要分布于細(xì)胞的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、微粒體和線粒體上，有的也存在于液泡膜和質(zhì)膜上。涉及大多數(shù)外源性化學(xué)物代謝的CYP450酶系主要有3大家族，分別為CYP1，CYP2和CYP3［1］，其中參與代謝的主要成員包括CYP1A1，CYP1A2，CYP1B1，CYP2A6，CYP2B6，CYP2C9，CYP2C19，CYP2D6，CYP2E1和CYP3A4，上述10種CYP450亞型可代謝近95%外源性化學(xué)物［2］。

間接致癌物，是進(jìn)入機(jī)體后必須經(jīng)過代謝轉(zhuǎn)化形成活性代謝產(chǎn)物才具有致癌作用的外源性化學(xué)物，常見的有多環(huán)芳烴（polycyclic aromatic hydro?carbons，PAH）｛如苯并（a）芘〔benzo（a）pyrene，B（a）P〕｝、2，3，7，8-四氯二苯并對二惡英（2，3，7，8-tetrachlorodibenzo-p-dioxin，TCDD）、4-（甲基亞硝基氨基）-1-（3-吡啶基）-1-丁酮〔4-（N-nitrosomethyl?amino）-1-（3-pyridyl）butan-1-butanone，NNK〕、聯(lián)苯胺、黃曲霉毒素B1（aflatoxin B1，AFB1）、環(huán)磷酰胺（cyclophosphamide，CTX）、N-二甲基亞硝胺和氯乙烯等。CYP450在人體內(nèi)參與間接致癌物酶促反應(yīng)活化，如B（a）P在CYP450催化下生成7，8-環(huán)氧苯并芘，后者再經(jīng)過環(huán)氧化物水化酶生成7，8-二氫二醇苯并芘，最后經(jīng)CYP450催化形成B（a）P-7，8-二氫二醇-9，10-環(huán)氧化物［benzo（a）pyrene 7，8-dihydrodiol 9，10-epoxides，BPDE］等終致癌物，后者在體內(nèi)發(fā)揮致癌作用。

2 CYP450介導(dǎo)間接致癌物致癌與表觀遺傳學(xué)的關(guān)系

越來越多的證據(jù)表明，癌癥的發(fā)生不僅受遺傳學(xué)的影響，同時也受表觀遺傳修飾的影響。化學(xué)致癌物作用于機(jī)體所致的表觀遺傳學(xué)改變，主要表現(xiàn)為無核苷酸序列改變的基因功能發(fā)生改變，損傷基因調(diào)控區(qū)和（或）改變?nèi)旧|(zhì)結(jié)構(gòu)，從而破環(huán)多種基因正常轉(zhuǎn)錄活性［3］。表觀遺傳修飾可以通過細(xì)胞分裂傳給子代細(xì)胞，在癌癥發(fā)生發(fā)展過程中起至關(guān)重要的作用，主要包括DNA甲基化、組蛋白修飾和非編碼RNA（non-coding RNAs，ncRNA）調(diào)控轉(zhuǎn)錄［4］。

DNA甲基化是指DNA甲基轉(zhuǎn)移酶（DNA meth?ylation transferase，DNMT）將甲基從S-腺苷甲硫氨酸（S-adenosylmethionine）轉(zhuǎn)移到胞嘧啶殘基的第5個碳上，形成5-甲基化胞嘧啶的表觀遺傳現(xiàn)象，可在細(xì)胞分裂過程中傳遞給子細(xì)胞［5］。DNA甲基化僅修飾DNA的堿基，并不改變DNA的核苷酸序列，但可直接抑制RNA聚合酶活性進(jìn)而抑制基因的表達(dá)，并且甲基化的DNA通過與特異性結(jié)合蛋白結(jié)合，間接阻礙轉(zhuǎn)錄因子與DNA結(jié)合，從而抑制轉(zhuǎn)錄［6］，其發(fā)生可以遍布整個基因組。全基因組DNA低甲基化和CpG島局部高甲基化，是許多人體腫瘤細(xì)胞表觀遺傳學(xué)的共同特征［7］。在致癌物作用下，腫瘤細(xì)胞形成早期便出現(xiàn)DNA甲基化異常，有組織或細(xì)胞特異性，能夠長期穩(wěn)定存在［8］。

組蛋白修飾指核小體組蛋白在相關(guān)酶作用下發(fā)生一系列甲基化、磷酸化或乙?；裙矁r修飾的過程［7］。組蛋白是真核生物染色質(zhì)中富含精氨酸和賴氨酸的堿性蛋白質(zhì)，組蛋白氨基端有許多可以被共價修飾的氨基酸殘基，稱為修飾位點(diǎn)。單一修飾位點(diǎn)可發(fā)生多種共價修飾，不同修飾位點(diǎn)上的不同修飾，可影響一系列相關(guān)蛋白的物理化學(xué)性質(zhì)與空間構(gòu)象，從而調(diào)控真核生物基因的表達(dá)［9］。組蛋白的多種修飾方式可誘導(dǎo)或沉默基因表達(dá)，被修飾的蛋白可能失去活性，或者獲得活性，或者改變功能。常見的組蛋白修飾包括甲基化、磷酸化、乙酰化、泛素化、糖基化、多聚ADP-核糖基化、羰基化和賴氨酸殘基的生物素（酰）化等［4］。在組蛋白的諸多修飾方式中，甲基化是最常見的組蛋白修飾，由多種組蛋白甲基轉(zhuǎn)移酶催化，并可以單獨(dú)或多次被甲基化［10］。組蛋白甲基化異常參與多種腫瘤的發(fā)生［11］。組蛋白H2B的泛素化會降低組蛋白H3K9的雙甲基化，進(jìn)而抑制DNA甲基化［12］。組蛋白乙?；c轉(zhuǎn)錄啟動相關(guān)，可調(diào)節(jié)基因的表達(dá)和染色質(zhì)重塑［13］。

非編碼RNA（non-coding RNA，ncRNA）是指不能翻譯為蛋白質(zhì)的功能性RNA分子，分為看家ncRNA和調(diào)控ncRNA。ncRNA可以多水平多途徑地調(diào)控基因的表達(dá)，包括轉(zhuǎn)錄前水平調(diào)節(jié)、基因轉(zhuǎn)錄調(diào)控、轉(zhuǎn)錄后水平調(diào)節(jié)、基因翻譯調(diào)控和翻譯后水平調(diào)節(jié)［14］。按照在表觀遺傳學(xué)中調(diào)控作用的不同，可分為小干擾RNA（siRNA）、miRNA、新型非編碼小RNA和長鏈ncRNA，其中miRNA最受研究者們的關(guān)注。miRNA指真核生物中一類大小為19～25 nt并具有調(diào)控功能的ncRNA，主要功能是結(jié)合靶基因mRNA的3′UTR，隨后抑制靶基因的表達(dá)。因此，miRNA主要參與基因轉(zhuǎn)錄后的沉默，其生物學(xué)作用包括細(xì)胞生長、細(xì)胞凋亡、細(xì)胞分化和致癌等［15］。

近年來，隨著表觀遺傳學(xué)研究的進(jìn)展，幾種重要的與間接致癌物代謝活化相關(guān)CYP450酶的DNA甲基化、組蛋白修飾以及miRNA與活化致癌相關(guān)領(lǐng)域研究已取得新的進(jìn)展。

2.1 CYP1A

CYP1A包括CYP1A1和CYP1A2。CYP1A1是活化化學(xué)物致癌最主要的亞型，廣泛存在于肝外組織，主要為肺和皮膚，在外源物代謝中約占2.5%，多參與烴類致癌物的活化代謝如常見的環(huán)境致癌物PAH等［16］。CYP1A2是肝中重要的CYP450氧化酶之一，含量約為肝總CYP450氧化酶的13%，是肝中主要的AFB1代謝酶［17］。在外源物代謝中約占8.2%，參與許多前致癌物的代謝活化，如芳香胺、雜環(huán)胺和一些含鹵烴化合物。

2.1.1 CYP1A的DNA甲基化與間接致癌物致癌

研究顯示，DNA甲基化是CYP450基因表達(dá)調(diào)控的關(guān)鍵，許多化學(xué)致癌物活化與DNA甲基化有密切聯(lián)系［18］。CYP1A1的高甲基化（活性較低的CYP1A1，改變致癌物的代謝）和低甲基化（活性較強(qiáng)的CYP1A1，活化間接致癌物）均可影響致癌物的致癌作用［19］。B（a）P及其代謝終致癌物BPDE可引起一系列表觀遺傳作用，包括全基因組DNA甲基化降低、DNMT的抑制以及干擾甲基化過程有關(guān)因子的募集，并且胞嘧啶甲基化后，BPDE與CpG結(jié)合的親和力增加，這些異常表觀遺傳模式會導(dǎo)致基因組的不穩(wěn)定，進(jìn)而引發(fā)CYP1A1，CYP1B1和CYP2B6等蛋白的異常表達(dá)［20］。體外實(shí)驗(yàn)表明，小鼠主動脈血管平滑肌細(xì)胞和人子宮頸癌細(xì)胞暴露于B（a）P后，可使長散布核元件-1再激活，從而導(dǎo)致蛋白酶體依賴性細(xì)胞DNMT1表達(dá)的降低和長散布核元件-1啟動子CpG島內(nèi)胞嘧啶甲基化的持續(xù)降低，這說明B（a）P可通過影響DNMT和某些基因的甲基化轉(zhuǎn)錄活性來發(fā)揮致癌作用［21］。煙草煙霧中含有間接致癌物B（a）P等多種致癌物，直接暴露于煙草煙霧，可引起5000多個基因序列發(fā)生突變和DNA甲基化改變，并最終導(dǎo)致癌癥［22］。吸煙可以引起CYP1A1的DNA甲基化改變，使得吸煙者的甲基化水平低于非吸煙者，甲基化與每日抽煙香煙數(shù)量之間存在負(fù)相關(guān)，且在戒煙1～7 d后甲基化增加［23］。研究表明，吸煙可導(dǎo)致前列腺癌的發(fā)生。煙草煙霧中的PAH可激活芳香烴受體（aryl hydrocarbon receptor，AhR），AhR復(fù)合物轉(zhuǎn)移到細(xì)胞核并與AhR核轉(zhuǎn)運(yùn)子（AhR nuclear translocator，ARNT）結(jié)合，然后AhR/ARNT異二聚體結(jié)合CYP1A1轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)上游的特異性DNA識別位點(diǎn)-外源性反應(yīng)元件，可導(dǎo)致CYP1A1啟動子低甲基化，誘導(dǎo)CYP1A1的表達(dá)，引發(fā)癌癥［24］。將DNA甲基化抑制劑5-氮雜胞苷加入人宮頸癌細(xì)胞和人乳腺癌細(xì)胞中后，CYP1A1基因表達(dá)明顯增加，證實(shí)DNA甲基化可抑制CYP1A1基因表達(dá)［25］。TCDD可結(jié)合并激活A(yù)hR，AhR轉(zhuǎn)位至核并與ARNT相互作用形成活性異源轉(zhuǎn)錄因子-AhR復(fù)合物（AhR complex，AhRC）。AhRC 可與位于CYP1A1增強(qiáng)子上的DNA結(jié)合位點(diǎn)——二噁英應(yīng)答元件（dioxin response element，DRE）相互作用，誘導(dǎo)CYP1A1基因表達(dá)。當(dāng)DRE位點(diǎn)的CpG高甲基化時，可抑制AhRC與DRE結(jié)合，最終抑制CYP1A1表達(dá)［26］。此外，Okino等［27］報道，在人前列腺癌中，CYP1A1增強(qiáng)子異常高甲基化，可抑制TCDD的反應(yīng)。

上述研究結(jié)果表明，B（a）P等致癌物通過改變DNMT活性等機(jī)制，使啟動子區(qū)CpG島內(nèi)胞嘧啶甲基化降低，CYP1A1基因表達(dá)增加，從而可能促進(jìn)間接致癌物活化，增強(qiáng)致癌作用；而CYP1A1的DNA甲基化異常增高，則可能抑制致癌物活化和致癌作用。

2.1.2 組蛋白修飾與CYP1A介導(dǎo)芳烴類間接致癌物致癌

研究表明，間接致癌物會通過影響組蛋白修飾來改變基因的表達(dá)，導(dǎo)致癌癥的發(fā)生。用芳烴類化學(xué)物處理小鼠肝癌細(xì)胞（Hepa-1），可明顯誘導(dǎo)CYP1A1基因5′旁側(cè)區(qū)組蛋白H3K9和H3K14的乙?；?1］。B（a）P暴露可引起組蛋白乙?；?、甲基化和泛素化等改變，如人肝癌細(xì)胞（HepG2）經(jīng)B（a）P染毒可使CYP1A1基因啟動子區(qū)域H3K9，H4K16和H3K14乙?；矫黠@增高；B（a）P處理的人乳腺癌細(xì)胞密歇根癌癥基金會〔（Michigan Cancer Foundation）-7，MCF7〕全基因組H3K9組蛋白乙?；撸?0］；結(jié)腸上皮細(xì)胞中，組蛋白脫乙酰酶抑制劑丁酸鹽通過調(diào)節(jié)組蛋白乙?；娠@著增強(qiáng)B（a）P誘導(dǎo)CYP1A1表達(dá)［28-29］；組蛋白乙?；€參與TCDD誘導(dǎo)大鼠CYP1A1和CYP1A2的表達(dá)［30］。組蛋白的去乙?；矃⑴c調(diào)控CYP1A1和CYP1A2等多種CYP1基因表達(dá)［31］。此外，間接致癌物2-氨基-1-甲基-6-苯基咪唑并［4，5b］吡啶、4-氨基聯(lián)苯、B（a）P和TCDD聯(lián)合作用于人乳腺上皮細(xì)胞，改變單甲基組蛋白H3（Lys 4）特異性脫甲基酶LSD1的定位，導(dǎo)致其脫甲基化，影響CYP1A1轉(zhuǎn)錄活化［32］。

上述間接致癌物改變CYP1A基因H3K9、H3K14、H4K16或單甲基組蛋白H3（Lys 4）等組蛋白的乙?；蚣谆T導(dǎo)CYP1A表達(dá)增強(qiáng)，可能有利于間接致癌物活化，促進(jìn)相應(yīng)靶器官癌癥的發(fā)生。

2.1.3 miRNA對CYP1A介導(dǎo)間接致癌物致癌的作用

間接致癌物B（a）P經(jīng)CYP450代謝后，終致癌物BPDE可改變miRNA表達(dá)譜，導(dǎo)致疾病或癌癥的發(fā)生［33-34］。用B（a）P處理大鼠，發(fā)現(xiàn)肝組織中miR-21，miR-221和miR-222的含量比對照組低2～3倍，而CYP1A1表達(dá)水平和蛋白質(zhì)含量明顯增高，誘發(fā)B（a）P活化導(dǎo)致肝癌的發(fā)生［35］。Choi等［36］用MCF7細(xì)胞實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，miR-892a在CYP1A1的3′-UTR中具有高親和力的結(jié)合位點(diǎn)，可抑制CYP1A1翻譯水平，降低mRNA和蛋白表達(dá)。研究發(fā)現(xiàn)，B（a）P可通過負(fù)調(diào)節(jié)miR-892a的表達(dá)和活性，誘導(dǎo)CYP1A1的產(chǎn)生。2-氨基-1-甲基-6-苯基咪唑并［4，5b］吡啶在MCF7中主要通過CYP1A2對N-羥基衍生物的作用而代謝活化，活化代謝物可酯化成不穩(wěn)定的硝酸離子，后者其與DNA的鳥嘌呤堿基形成加合物，激活雌激素受體α，從而影響miR?NA（包括miR-21，-663，638，330-5p，miR-518c-5p，-574-5p和923）加工，誘發(fā)乳腺癌［37］。此外，TCDD作用于人乳腺癌細(xì)胞MDA-MB-231和人乳腺導(dǎo)管瘤細(xì)胞BT474，可使miR-335的抑制基因SOX4表達(dá)下調(diào)，誘導(dǎo)miR-335表達(dá)增加［38］。斑馬魚胚胎暴露于TCDD后，miRNA的表達(dá)發(fā)生變化（miR-451表達(dá)下調(diào)，miR-23a，23b，24和27e表達(dá)上調(diào)），激活A(yù)hR，使其與CYP1A1啟動子中的DRE結(jié)合，誘導(dǎo)CYP1A1大量表達(dá)，正反饋促進(jìn)TCDD代謝活化，產(chǎn)生致畸、致癌作用并影響造血和心血管發(fā)育［39］。

2.2 CYP1B1

CYP1B1是目前發(fā)現(xiàn)的CYP1B亞家族的唯一成員，在人體較多的正常組織和細(xì)胞中表達(dá)較低，而在腫瘤細(xì)胞中顯著高表達(dá)，可代謝活化多種外源性致癌物如PAH、雜環(huán)胺、芳香胺和硝基多環(huán)烴等。

CYP1B1表達(dá)可以通過PAH，如TCDD和雌二醇誘導(dǎo)，受肽激素、環(huán)磷酸腺苷、AhR和雌激素受體的調(diào)節(jié)，在聚芳香族致癌物代謝過程中具有重要作用。CYP1家族的表達(dá)主要通過幾種轉(zhuǎn)錄因子的結(jié)合來調(diào)控，如AhR配體和ARNT異二聚體，具有特定的組織特異性［40］。B（a）P可通過以上機(jī)制上調(diào)炎癥細(xì)胞因子使CYP1B1的表達(dá)上調(diào)，如在上皮細(xì)胞中，腫瘤壞死因子α和AhR的協(xié)調(diào)作用影響CYP1B1表達(dá)；在小鼠胚胎細(xì)胞中，腫瘤壞死因子α也通過P38與絲裂原和應(yīng)激激活蛋白激酶1級聯(lián)調(diào)節(jié)AhR轉(zhuǎn)錄，增強(qiáng)CYP1B1上調(diào)等［41］。

2.2.1 CYP1B的DNA甲基化與間接致癌物致癌

DNA甲基化是暴露于環(huán)境PAH的動物肺腫瘤發(fā)生過程中的重要潛在靶標(biāo)。研究表明，小鼠CYP1B1對二苯并［a，l］芘（dibenzo［a，l］pyrene，DBP）轉(zhuǎn)化為終致癌物具有很高的活性［42］。DBP和B（a）P等可誘導(dǎo)CYP1B1表達(dá)上調(diào)，誘發(fā)小鼠皮膚癌［43］。Fish等［44-45］研究暴露于PAH的小鼠胚胎模型發(fā)現(xiàn)，用DBP或B（a）P暴露的后代小鼠肺組織，全基因組DNA CpG島甲基化程度顯著高于正常小鼠肺組織，而腫瘤發(fā)生率明顯升高，且雄性比雌性高3倍以上。研究發(fā)現(xiàn)，斑馬魚胚胎和幼蟲隨B（a）P暴露時間的增加，啟動子DNA甲基化百分比明顯降低，可促進(jìn)CYP1B1表達(dá)上調(diào)［46］。Tokizane等［47］報道，CYP1B1啟動子和增強(qiáng)子區(qū)域的甲基化降低使轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合并促進(jìn)CYP1B1基因在前列腺癌中的表達(dá)。而另有研究表明，在TCDD的作用下，已烯雌酚（diethylstilbestrol，DES）與受體結(jié)合，可上調(diào)DNMT的表達(dá)水平，導(dǎo)致CYP1B1等的DNA甲基化修飾特異性增高［48-49］，促進(jìn)結(jié)腸直腸癌的發(fā)展。

以上研究說明，某些間接致癌物引起CYP1B1啟動子或增強(qiáng)子CpG位點(diǎn)呈低甲基化，CYP1B1表達(dá)和活性增高，可能促進(jìn)如TCDD和B（a）P等間接致癌物的活化，從而促進(jìn)腫瘤的發(fā)生和發(fā)展。但也有研究發(fā)現(xiàn)，胃癌和結(jié)腸直腸癌等的發(fā)生與CYP1B1啟動子或增強(qiáng)子CpG位點(diǎn)甲基化過程中呈高甲基化和CYP1B1表達(dá)下調(diào)有關(guān)［50］，其相關(guān)機(jī)制待研究。

2.2.2 組蛋白修飾與CYP1B1介導(dǎo)間接致癌物致癌

斑馬魚胚胎實(shí)驗(yàn)和小鼠實(shí)驗(yàn)均發(fā)現(xiàn)，TCDD和B（a）P具有神經(jīng)毒性。Hebaková等［51］報道，在N型神經(jīng)母細(xì)胞瘤細(xì)胞（UKF-NB-3）和S型神經(jīng)母細(xì)胞瘤細(xì)胞（UKF-NB-4）中，組蛋白脫乙酰酶抑制劑如丙戊酸和曲古抑菌素A（trichostatin A，TSA）均可抑制CYP1B1的水平。說明神經(jīng)母細(xì)胞瘤的發(fā)生與CYP1B1組蛋白脫乙酰化有關(guān)，而丙戊酸和TSA則發(fā)揮抗腫瘤的作用。提示組蛋白脫乙?；艽龠M(jìn)CYP1B1蛋白表達(dá)，增強(qiáng)間接致癌物活化作用。

2.2.3 miRNA對CYP1B1介導(dǎo)內(nèi)分泌干擾物致癌的作用

環(huán)境內(nèi)分泌干擾物如DES和TCDD等具有雌激素特征，可與體內(nèi)雌激素受體α結(jié)合，miR-22，miR-221，miR-222和miR-206可以通過調(diào)控CYP1B1的表達(dá)參與致癌作用［52］。研究發(fā)現(xiàn)，B（a）P和3-甲基膽蒽處理的大鼠肝組織中，miRNA-21，miR-221，miR-222和miR-429的表達(dá)水平降低，而CYP2B1 mRNA表達(dá)水平和蛋白質(zhì)含量均增高［53］。Tsuchiya等［54］發(fā)現(xiàn)，miR-27b可以通過抑制CYP1B1的翻譯過程而調(diào)節(jié)CYP1B1的蛋白表達(dá)。Patel等［55］報道，白細(xì)胞介素6可通過抑制涉及DNA甲基化的miR-27b表達(dá)，上調(diào)CYP1B1，增加結(jié)腸直腸癌的風(fēng)險。此外，還有研究發(fā)現(xiàn)，miR-187-5p可通過直接下調(diào)CYP1B1的表達(dá)抑制非小細(xì)胞肺癌中的癌細(xì)胞生長和轉(zhuǎn)移［56］。

因此，miRNA可作為CYP1B1的轉(zhuǎn)錄后調(diào)控因子，改變CYP1B1的mRNA表達(dá)水平、蛋白質(zhì)含量以及活性，影響CYP1B1介導(dǎo)的間接致癌物DES等內(nèi)分泌干擾物的代謝活化及其致癌作用。

2.3 CYP2

人CYP2A基因亞家族中，CYP2A6和CYP2A13氨基酸的同源性為93.5%，可代謝94%相同的化學(xué)物［57］，并均參與尼古丁和煙草特異性亞硝胺的代謝活化［58］。CYP2A6蛋白主要在肝表達(dá)，在乳腺、卵巢、子宮、睪丸和腎上腺、肺、氣管、鼻黏膜、食管和皮膚等也有表達(dá)［59］，約占所有CYP450家族表達(dá)量的10%，主要催化代謝尼古?。?0］。B（a）P可誘導(dǎo)CYP2A6 mRNA和蛋白質(zhì)表達(dá)［61］。

2.3.1 CYP2的DNA甲基化與間接致癌物致癌

CYP2E1可將乙醇代謝成致癌代謝物乙醛，同時還參與活化香煙和食物中的亞硝胺類物質(zhì)以及其他小分子前致癌物如N-亞硝胺、苯胺、氯乙烯和氨基甲酸乙酯等的生物活化［62-63］。Karlgren等［64］發(fā)現(xiàn)，相對于胚胎，新生兒晚期與成人的肝組織中，CYP2E1基因內(nèi)含子1區(qū)的CpG島甲基化程度降低，CYP2E1蛋白表達(dá)和活性增高；成人組織CYP2E1基因的低甲基化，其蛋白高表達(dá)；而在肺腫瘤中，CYP2E1基因低甲基化與蛋白低表達(dá)有關(guān)。CYP2E1基因低甲基化伴隨的蛋白高表達(dá)和高活性可能影響這些間接化學(xué)物活化和致癌作用。CYP2W1能激活二氫化二醇、AFB1以及雜色曲霉素等多種前致癌物。CYP2W1 mRNA在小鼠、大鼠和人類的胚胎中表達(dá)，但在成年動物中逐漸沉默。CYP2W1在許多腫瘤中的表達(dá)和正常組織中缺乏表達(dá)為腫瘤特異性前體藥物靶標(biāo)提供了依據(jù)［64］。CYP2W1基因在外顯子1-內(nèi)含子1區(qū)域中包含一個功能性CpG島，小鼠和人結(jié)腸和小腸細(xì)胞中CYP2W1基因的沉默與CpG島的甲基化增加相關(guān)，肺癌、結(jié)腸直腸癌和肝腫瘤細(xì)胞中CYP2W1均發(fā)生了DNA異常甲基化增高［64-65］。

2.3.2 miRNA對CYP2介導(dǎo)間接致癌物致癌的作用

CYP2A13是一種肝外酶，主要在呼吸道表達(dá)，可代謝PAH，B（a）P和AFB1等間接致癌物。最近研究表明，CYP2A13在激活NNK、N-亞硝基降煙堿和其他引起呼吸器官癌癥的環(huán)境致癌物質(zhì)方面比，CYP2A6活性更高［66］。人CYP2A13與大鼠CYP2A3類似。Kalscheuer等［67］報道，NNK作用后，大鼠肺組織miR-34b，miR-101，miR-126和miR-199表達(dá)水平降低，miR-126的下調(diào)導(dǎo)致CYP2A3蛋白產(chǎn)生增加，進(jìn)一步在正反饋環(huán)中激活NNK并增加腫瘤的生長。同時，CYP2A2作為小鼠肺部將煙草致癌物NNK代謝為終致癌物的關(guān)鍵酶，miRNA-126也能夠抑制CYP2A2蛋白表達(dá)。另有研究表明，AFB1作用于人支氣管上皮細(xì)胞，CYP2A13過表達(dá)并且形成DNA加合物，增加Bax/Bcl-2比例，并激活聚腺苷二磷酸核糖基聚合酶、胱天蛋白酶3和胱天蛋白酶9，促凋亡蛋白表達(dá)增加，而抗凋亡蛋白表達(dá)降低，從而誘導(dǎo)細(xì)胞毒性和細(xì)胞凋亡，CYP2A13對AFB1代謝活性的作用明顯高于CYB1A2和CYP2A6［68］。同時，王允［69］用肺支氣管上皮細(xì)胞（BEAS-2B）實(shí)驗(yàn)證實(shí)，AFB1可誘導(dǎo)CYP2A13的高表達(dá)，而miR-138-1＊能通過抑制磷酸肌醇依賴性蛋白激酶1的表達(dá)，激活調(diào)節(jié)磷脂酰肌醇3激酶/磷酸肌醇依賴性蛋白激酶1/蛋白激酶B信號通路，顯著抑制惡性化細(xì)胞的增殖、遷移、侵襲和克隆形成。由此表明，miR-138-1＊可能在CYP2A13代謝活化AFB1，引發(fā)肺癌過程中起抑制作用。此外，CYP2E1可催化亞硝基二甲胺和偶氮化合物等多種相對分子質(zhì)量低的前致癌物［70］。Mohri等［71］最近發(fā)現(xiàn)，人肝組織中miR-378參與CYP2E1的轉(zhuǎn)錄后調(diào)控，其過表達(dá)顯著降低CYP2E1的蛋白水平和酶活性，可能使間接致癌物不能在體內(nèi)代謝失活，從而發(fā)揮致癌的作用。

2.4 CYP3A4

CYP3A4主要在肝和腸道組織表達(dá)，表達(dá)水平個體差異很大［72］，其代謝底物大部分為藥物，臨床中約有50%的藥物是通過其代謝，但也能夠代謝部分間接致癌物。DNA甲基化、miRNA調(diào)控及組蛋白修飾均可直接調(diào)控CYP3A4表達(dá)，同時表觀遺傳機(jī)制還可以通過調(diào)控其上游核受體或轉(zhuǎn)錄因子的表達(dá)而間接調(diào)控CYP3A4表達(dá)［2］。

2.4.1 CYP3A4的DNA甲基化與間接致癌物致癌

Dannenberg等［73］用微陣列實(shí)驗(yàn)檢測甲基化抑制劑5-氮雜-2′-脫氧胞苷處理HepG2細(xì)胞，CYP3A4，CYP3A5和CYP3A7的表達(dá)高出2～4倍，表明這些CYP450受甲基化調(diào)控作用，在外源化學(xué)物代謝和類固醇生物合成的過程中，DNA甲基化可能是阻斷肝癌細(xì)胞CYP450表達(dá)的一個因素。Habano等［74］研究發(fā)現(xiàn)，孕烷X 受體（pregnane X receptor，PXR）是調(diào)控CYP3A4的關(guān)鍵性轉(zhuǎn)錄因子，與相鄰的正常黏膜相比，結(jié)腸直腸癌組織中的PXR啟動子甲基化程度低，這表明PXR啟動子低甲基化在致癌過程中上調(diào)CYP3A4 mRNA表達(dá)。

2.4.2 組蛋白修飾與CYP3A4介導(dǎo)PAH和AFB1等間接致癌物致癌

研究表明，CYP3A4可代謝PAH的二氫二醇代謝產(chǎn)物而不是其母體化學(xué)物［75］。在HepG2細(xì)胞中，3-甲基膽蒽激活A(yù)hR，誘導(dǎo)CYP3A4表達(dá)增加。另外，AFB1可被CYP3A4代謝活化形成終致癌物AFB1-8，9-環(huán)氧化物，再與細(xì)胞DNA或蛋白結(jié)合發(fā)揮致癌性。而用組蛋白去乙酰化酶抑制劑TSA處理HepG2細(xì)胞后CYP3A4表達(dá)增加，推測轉(zhuǎn)錄因子與CYP3A4基因的結(jié)合很大程度上取決于組蛋白的甲基化和乙?；癄顟B(tài)［73］。Assenat等［76］報道，合成糖皮質(zhì)激素地塞米松在近端雄烷受體啟動子區(qū)域誘導(dǎo)組蛋白H4乙?；⑼ㄟ^調(diào)節(jié)CAR表達(dá)間接影響CYP3A4誘導(dǎo)。這些組蛋白修飾引起CYP3A4表達(dá)和活性改變，將影響其介導(dǎo)的PAH和AFB1等間接致癌物活化和致癌作用。

2.4.3 miRNA對CYP3A4介導(dǎo)間接致癌物致癌的作用

Pan等［77］發(fā)現(xiàn)，在人結(jié)腸腺癌細(xì)胞（LS180）和胰腺癌細(xì)胞（PANC1）中，高表達(dá)miR-27b可通過直接結(jié)合CYP3A4 mRNA的3‘UTR區(qū)域內(nèi)的miRNA響應(yīng)元件抑制CYP3A4的mRNA和蛋白表達(dá)。此外，miR-27b或mmu-miR-298在PANC1中的過表達(dá)導(dǎo)致對CTX的敏感性降低，可能是由于其抑制CYP3A4 mRNA表達(dá)并降低蛋白活性，從而降低CTX的活化作用，使CTX對PANC1產(chǎn)生的細(xì)胞毒性降低。PXR可調(diào)節(jié)藥物代謝酶CYP3A4的轉(zhuǎn)錄表達(dá)，miR-148a可與PXR mRNA的3’-UTR區(qū)結(jié)合降低PXR蛋白的合成從而間接抑制CYP3A4表達(dá)［78］，在幾種類型的癌癥如胰腺癌、胃癌、結(jié)腸癌、乳腺癌、肺癌、頭頸癌以及黑素瘤和肝母細(xì)胞瘤中，miR-148a表達(dá)均下調(diào)。以上研究表明，在癌細(xì)胞中，CYP3A4的表達(dá)與miR-27b，miR-34a和miR-148a的表達(dá)呈負(fù)相關(guān)的趨勢。這些miRNA可能通過抑制CYP3A4轉(zhuǎn)錄和表達(dá)水平，影響有關(guān)間接致癌物活化，發(fā)揮腫瘤抑癌因子作用。

另外，miR-34a是已知的腫瘤抑制因子，并且在幾種癌癥（包括肝細(xì)胞癌）中上調(diào)。Lamba等［79］指出，miR-34a可能是CYP2C19和CYP3A4表達(dá)的直接或間接負(fù)調(diào)節(jié)因子，并且可以介導(dǎo)肝細(xì)胞核因子4α蛋白質(zhì)水平的抑制以及下調(diào)其結(jié)合活性，影響肝細(xì)胞損傷修復(fù)作用。

綜上所述，B（a）P和TCDD等間接致癌物可通過影響DNMT等機(jī)制，使CYP1A1，CYP1B1和CYP3A4等啟動子區(qū)CpG島胞嘧啶甲基化的降低，促進(jìn)基因轉(zhuǎn)錄以及蛋白的表達(dá)和活性。B（a）P等芳烴類化學(xué)物和TSA也可誘導(dǎo)CYP1A1，CYP3A4和CYP1B1基因的5′旁側(cè)區(qū)組蛋白H3K9，H4K16和H3K14乙?；皆龈?，或組蛋白甲基化或泛素化，促進(jìn)轉(zhuǎn)錄因子與基因的結(jié)合，引起相應(yīng)的CYP450蛋白表達(dá)上調(diào)。B（a）P，NNK，DES和TCDD等還可通過上調(diào)或下調(diào)miR-892a，miR-34b，miR-101，miR-126，miR-199，miR-206，miR-221，miR-222，miR-22，miR-17-5p，miR-20a，miR-92，miR-10a，miR-493-5p和miR-363等的表達(dá)，誘導(dǎo)或抑制 CYP1A1，CYP1B1，CYP2A2，CYP2A3，CYP2E和CYP3A4的表達(dá)和活性（表1）。間接致癌物引起這些CYP450的表觀遺傳學(xué)改變誘導(dǎo)CYP450蛋白的表達(dá)和活性改變，從而影響體內(nèi)這些酶相應(yīng)底物（間接致癌物）的活化及致癌作用。CYP450的表觀遺傳學(xué)改變除了通過影響其對間接致癌物氧化活化作用外，還可能通過如促進(jìn)代謝解毒等機(jī)制影響化學(xué)物的致癌作用。

CYP450的表觀遺傳學(xué)改變與間接致癌物活化為終致癌物，引起遺傳毒性效應(yīng)，發(fā)揮致癌作用密切相關(guān)。然而，以上一些研究僅在細(xì)胞或動物實(shí)驗(yàn)中用間接致癌物誘導(dǎo)CYP450表觀遺傳改變的初步探討，或是在腫瘤組織中檢測CYP450表觀遺傳學(xué)的改變，并且這方面的研究并不多，也不夠系統(tǒng)和充分。因此，還需要將宏觀與微觀研究緊密結(jié)合，將染色體、DNA和蛋白質(zhì)等水平的表觀遺傳調(diào)控互相關(guān)聯(lián)并且相互整合且進(jìn)行更系統(tǒng)的研究，才能全面掌握細(xì)胞色素CYP450介導(dǎo)間接致癌物活化致癌與表觀遺傳學(xué)改變之間的關(guān)系。另外，介導(dǎo)外源化學(xué)物1活化的氧化代謝酶類還有脂氧合酶和前列腺素合酶等，它們在某些特定的靶器官或?qū)μ囟ǖ拈g接致癌物的活化作用可能更強(qiáng)。因此，這些酶在外源化學(xué)物活化中的作用亦值得研究，包括介導(dǎo)間接致癌物的表觀遺傳學(xué)改變，以利于全面揭示間接致癌物活化和致癌作用機(jī)制，促進(jìn)環(huán)境化學(xué)物致癌的防治。

表1 幾種重要的細(xì)胞色素P450（CYP450）表觀遺傳改變與間接致癌物致癌

續(xù)表1

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