細(xì)胞色素P4503A4與腫瘤化療耐藥的關(guān)系研究進(jìn)展

張浩杰，李曉強(qiáng)，于躍，張湘生，王松，尹方旭，王曉紅，楊振林

(1.濱州醫(yī)學(xué)院，山東 濱州 264003； 2.濱州醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院乳腺外科，山東 濱州 256600)

腫瘤是機(jī)體在代謝、感染、環(huán)境等各種致癌因素作用下，局部組織細(xì)胞克隆性異常增生形成的病變，且腫瘤形成是多基因、多步驟突變的結(jié)果[1-2]。相關(guān)資料顯示，在全球范圍內(nèi)，我國(guó)惡性腫瘤新發(fā)病例發(fā)病率、病死率分別約占23.7%、30%，均高于全球平均水平，其中以肺癌、肝癌、乳腺癌較為常見，是威脅我國(guó)居民生命健康的重要因素之一[3]?；熓桥R床治療腫瘤的關(guān)鍵手段，但因長(zhǎng)期使用化療藥物，機(jī)體相關(guān)癌細(xì)胞對(duì)藥物產(chǎn)生耐藥性，化療有效率約14%，明確影響化療藥物代謝因素對(duì)臨床抗腫瘤化療具有重要意義[4-5]。細(xì)胞色素P450(cytochrome P450,CYP450)酶系是一類含血紅素的蛋白質(zhì)，可作為末端加氧酶參與大多數(shù)抗腫瘤藥物及外源性化合物代謝過程，其中CYP4503A4(CYP3A4)酶系約占CYP450酶系的50%，研究表明，部分抗腫瘤藥物可通過誘導(dǎo)CYP3A4而增加其含量及活性，也有部分抗腫瘤藥物及外源性化學(xué)物質(zhì)可通過選擇性抑制CYP3A4表達(dá)降低其活性，進(jìn)而影響酶代謝，對(duì)腫瘤化療耐藥產(chǎn)生不同程度的影響[6-7]。此外，CYP3A4表達(dá)具有較強(qiáng)的個(gè)體特異性，對(duì)抗腫瘤藥物療效乃至不良反應(yīng)存在一定影響?，F(xiàn)基于CYP450酶系中CYP3A4與腫瘤化療耐藥關(guān)系的新角度，對(duì)近年來CYP3A4與腫瘤化療耐藥的關(guān)系進(jìn)行綜述，以期為優(yōu)化臨床個(gè)體化治療提供新的研究方向。

1 腫瘤化療耐藥

1.1腫瘤發(fā)病機(jī)制 腫瘤是威脅人生命健康的重要危險(xiǎn)因素之一，各種環(huán)境、遺傳等致癌因素以協(xié)同、序貫的方式引起機(jī)體DNA損害后激活原癌基因，改變DNA修復(fù)基因、凋亡調(diào)節(jié)基因，促使靶細(xì)胞克隆性增殖轉(zhuǎn)化，當(dāng)其中一個(gè)克隆靶細(xì)胞無限制擴(kuò)增，通過附加突變選擇性形成異質(zhì)化，使其獲得浸潤(rùn)及惡性轉(zhuǎn)化能力，如不及時(shí)加以控制，容易導(dǎo)致癌細(xì)胞進(jìn)一步擴(kuò)散，易致死亡[8-9]。也有研究認(rèn)為，若機(jī)體局部組織在基因水平上生長(zhǎng)的正常調(diào)控失常，細(xì)胞異常增殖后形成的新生物易影響正常細(xì)胞的生物學(xué)活性與遺傳活性，形成與正常細(xì)胞在形態(tài)、代謝及功能上均有所差異的腫瘤細(xì)胞[10]，腫瘤細(xì)胞不僅可在原發(fā)部位生長(zhǎng)、蔓延，還可通過種植性轉(zhuǎn)移、血行播散等途徑擴(kuò)散到機(jī)體其他部位而形成新的轉(zhuǎn)移灶，不及時(shí)控制易威脅個(gè)體生命健康。

1.2化療耐藥性 化療可通過化學(xué)藥物阻止癌細(xì)胞擴(kuò)散并最終殺滅癌細(xì)胞，在臨床惡性腫瘤治療中有著不可替代的地位，但長(zhǎng)期使用后病原體對(duì)藥物的敏感性下降，療效隨之減弱甚至消失，即產(chǎn)生耐藥性，這是抗腫瘤治療失敗的重要原因，因此明確產(chǎn)生化療耐藥性的因素對(duì)腫瘤診療具有重要意義[11]。臨床將耐藥性分為原發(fā)性耐藥、繼發(fā)性耐藥，原發(fā)性耐藥一般指在第一次腫瘤治療前就存在的細(xì)胞內(nèi)耐藥；繼發(fā)性耐藥指腫瘤治療過程中通過變異、突變信號(hào)出現(xiàn)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路改變、基因改變等現(xiàn)象，使機(jī)體對(duì)原有治療藥物不敏感而出現(xiàn)耐受。CYP450廣泛參與人體內(nèi)羥基化、氧化、水解、還原等多種Ⅰ相反應(yīng)。隨著現(xiàn)代分子生物學(xué)的深入研究，發(fā)現(xiàn)CYP450參與多數(shù)抗腫瘤藥物的代謝、清除、生物轉(zhuǎn)化，與腫瘤化療耐藥性的產(chǎn)生具有潛在關(guān)系，CYP450與抗腫瘤藥物形成的結(jié)合物可經(jīng)跨膜物質(zhì)泵出細(xì)胞外，降低藥物有效分子在胞內(nèi)的蓄積，繼而降低抗腫瘤藥物敏感性，引發(fā)耐藥性[12-13]。

2 CYP3A4與腫瘤化療耐藥的相關(guān)性

CYP3A4是人體內(nèi)重要的氧化代謝酶，El-Sayed等[14]研究利用動(dòng)物實(shí)驗(yàn)證實(shí)了CYP3A4參與50%以上抗腫瘤藥物的生物轉(zhuǎn)化，在多類型抗腫瘤化療藥物的藥動(dòng)學(xué)中占據(jù)重要地位，因此探討研究CYP3A4與腫瘤化療耐藥性的關(guān)系有重要臨床價(jià)值。CYP3A4參與多種抗腫瘤藥物的代謝清除，在藥動(dòng)學(xué)中有不可替代的作用。CYP3A4的個(gè)體差異將直接影響抗腫瘤藥物的代謝動(dòng)力學(xué)特性，進(jìn)而導(dǎo)致化療效果的個(gè)體差異較大，因此CYP3A4的表達(dá)與腫瘤化療耐藥性密切相關(guān)[15-16]。

2.1CYP3A4概述 CYP3A4是一類含血紅素的蛋白質(zhì)，其基因多態(tài)性是改變機(jī)體對(duì)腫瘤微環(huán)境的決定性因素，同時(shí)CYP3A4也是阿霉素等化療藥物的重要活化酶[17-18]。其與藥物底物結(jié)合機(jī)制研究最早源于2004年，CYP3A4晶體構(gòu)型的主要特點(diǎn)在于其攜帶一個(gè)由7個(gè)苯丙氨酸殘基組成且具有指向CYP3A4活性位點(diǎn)的疏水中心，即苯丙氨酸簇，與CYP3A4活性位點(diǎn)結(jié)合后形成底物結(jié)合袋，即CYP3A4活性區(qū)域[19]。CYP3A4活性區(qū)域接觸血液組分面積較大，可提高酶結(jié)合區(qū)域多配體結(jié)合能力，影響抗腫瘤藥物治療作用[20]。國(guó)內(nèi)外均有試驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，CYP3A4外周配體結(jié)合位點(diǎn)的存在，可與咪達(dá)唑侖、卡馬西平等抗腫瘤藥物協(xié)同發(fā)揮作用[21-22]。覃小玲等[23]通過對(duì)CYP450探針?biāo)幬锵嚓P(guān)性研究發(fā)現(xiàn)，CYP3A4可影響抗腫瘤藥物在肝臟中的代謝，同時(shí)表現(xiàn)出咪達(dá)唑侖1-羥基化活性，影響抗腫瘤藥物核酸的合成，進(jìn)而影響藥物生物代謝。50%以上的抗腫瘤藥物經(jīng)CYP3A4代謝，而基因轉(zhuǎn)錄水平、酶蛋白穩(wěn)定性、酶蛋白抗降解能力增加，變構(gòu)效應(yīng)等均可加強(qiáng)CYP3A4誘導(dǎo)作用，繼而加速抗腫瘤藥物代謝，引起CYP3A4活性競(jìng)爭(zhēng)性抑制，影響抗腫瘤藥物發(fā)揮作用[24]。

2.2CYP3A4與乳腺癌化療耐藥相關(guān)性 乳腺癌發(fā)生于乳腺或?qū)Ч苌掀ぃl(fā)病機(jī)制尚未完全明確，乳腺癌相關(guān)基因、性激素或生殖激素異常、環(huán)境及營(yíng)養(yǎng)因素等均可誘發(fā)此病[25]。CYP3A4參與多種抗乳腺癌藥物化療，吳華[26]研究發(fā)現(xiàn)，乳腺癌組織中，CYP3A4表達(dá)水平較高，同時(shí)參與蒽環(huán)類、環(huán)磷酰胺、阿霉素等氟尿嘧啶類藥物代謝，減弱藥物療效，由此可見，CYP3A4對(duì)乳腺癌腫瘤化療耐藥性的發(fā)生起促進(jìn)作用，調(diào)控CYP3A4在機(jī)體內(nèi)表達(dá)，可作為臨床治療乳腺癌的重要研究方向。李遠(yuǎn)等[27]將紫杉醇等外源性藥物應(yīng)用于臨床乳腺癌化療，發(fā)現(xiàn)藥物誘導(dǎo)CYP450過表達(dá)可增強(qiáng)藥物代謝能力，且在CYP3A4羥化作用下，其臨床療效有減弱趨勢(shì)，再次佐證了CYP3A4表達(dá)與腫瘤化療耐藥性有重要關(guān)系。氟尿嘧啶是乳腺癌化療一線藥物，進(jìn)入機(jī)體經(jīng)酶轉(zhuǎn)化為5-氟脫氧尿嘧啶核苷酸后可抑制胸腺嘧啶核苷酸合成酶，繼而抑制DNA合成，同時(shí)降低乳腺組織中增殖細(xì)胞核抗原陽性表達(dá)，抑制腫瘤細(xì)胞增殖，加速乳腺癌細(xì)胞凋亡[28-29]。金科等[30]研究發(fā)現(xiàn)，氟尿嘧啶類藥物應(yīng)用于乳腺癌治療后，受外源性受體影響可產(chǎn)生耐藥性，此時(shí)機(jī)體CYP3A4表達(dá)水平較高，這種可自身調(diào)節(jié)代謝機(jī)制的發(fā)現(xiàn)對(duì)認(rèn)識(shí)CYP3A4在乳腺癌化療藥物中的代謝具有重要臨床價(jià)值。此外，黃鈺等[31]研究乳腺癌組織中CYP450酶表達(dá)情況發(fā)現(xiàn)，有化療反應(yīng)組CYP3A4表達(dá)水平較高，在新輔助化療后化療敏感組和耐藥組癌組織中CYP3A4表達(dá)有較大差異，表明CYP3A4過表達(dá)與乳腺癌腫瘤化療耐藥相關(guān)。以上觀點(diǎn)均證實(shí)CYP3A4在乳腺癌治療中占據(jù)重要位置，臨床應(yīng)進(jìn)一步研究CYP3A4表達(dá)在乳腺癌疾病進(jìn)展、診斷中的作用。

2.3CYP3A4與肝癌化療耐藥相關(guān)性 人體肝臟含有豐富的CYP3A4，其參與黃曲霉素的Ⅰ相代謝，可誘導(dǎo)黃曲霉素B1活化為具有致癌活性的環(huán)氧化合物，與大量抗肝癌藥物代謝及藥物間不良反應(yīng)密切相關(guān)，CYP3A4與肝癌化療藥物的耐受性逐漸引起關(guān)注[32-33]。有研究將抗肝癌藥物氫化可的松作為觀察指標(biāo)，比較健康者、肝癌患者及其他慢性肝病患者的CYP3A4活性，發(fā)現(xiàn)肝癌患者CYP3A4表達(dá)水平明顯低于健康者、其他慢性肝病患者，推測(cè)CYP3A4活性與肝癌化療有關(guān)[34]。余愛榮等[35]研究發(fā)現(xiàn)，對(duì)照組(耐藥組)CYP3A4表達(dá)水平低于空白組，轉(zhuǎn)染細(xì)胞染色呈棕黃色，推測(cè)與抗腫瘤藥物產(chǎn)生的滅活作用相關(guān)，以上均可佐證CYP3A4在抗肝癌藥物耐藥產(chǎn)生中發(fā)揮重要作用。抗肝癌藥物在機(jī)體內(nèi)被CYP450代謝后通常表現(xiàn)為滅活反應(yīng)，即促使底物羥化，脫羥基在分子內(nèi)可形成極性基團(tuán)，便于生物轉(zhuǎn)化反應(yīng)，一些藥物可因CYP3A4作用活化，使CYP3A4在肝癌細(xì)胞中表達(dá)水平顯著降低，經(jīng)CYP3A4代謝活化藥物活性可能會(huì)降低，誘發(fā)肝癌細(xì)胞對(duì)抗肝癌化療藥物的耐受，導(dǎo)致化療耐藥性[36-37]。有研究通過反轉(zhuǎn)錄聚合酶鏈反應(yīng)檢測(cè)肝癌患者機(jī)體CYP450表達(dá)，發(fā)現(xiàn)癌旁及正常組織CYP3A4均有升高趨勢(shì)，推測(cè)CYP3A4表達(dá)異?？蓪?dǎo)致致癌物活化，降低臨床治療效果，但CYP3A4表達(dá)與肝癌發(fā)生及進(jìn)展無明顯相關(guān)性[38]。總之，CYP3A4在肝癌細(xì)胞中異常表達(dá)與腫瘤化療耐藥性密切相關(guān)，CYP3A4表達(dá)可為肝癌化療研究提供新的治療靶點(diǎn)。

2.4CYP3A4與肺癌化療耐藥相關(guān)性 隨著現(xiàn)代醫(yī)學(xué)對(duì)CYP450酶系的深入研究，發(fā)現(xiàn)CYP450酶表達(dá)與肺癌發(fā)生的分子機(jī)制及化療耐藥相關(guān)[39]?？狗伟┗熕幬锟勺饔糜贒NA合成期，在一定條件下可阻止G1期向S期發(fā)展，使腫瘤細(xì)胞生長(zhǎng)于有絲分裂中期停止而發(fā)揮治療作用[40-41]。許多CYP450酶在腫瘤組織中過表達(dá)，劉蘊(yùn)星等[42]研究發(fā)現(xiàn)CYP3A4參與致癌基因的生物代謝，對(duì)環(huán)磷酰胺、紫杉醇等化療藥物有滅活作用，使肺癌化療過程出現(xiàn)耐藥現(xiàn)象，提示CYP3A4作用可能是肺癌化療耐藥的重要原因。許可[43]研究發(fā)現(xiàn)，CYP3A4在原發(fā)性肺癌腫瘤組織及腫瘤轉(zhuǎn)移灶中均有較高表達(dá)，與正常組織表達(dá)存在差異，推測(cè)與抗肺癌藥物耐藥相關(guān)，臨床可使用降低該酶表達(dá)的抗腫瘤藥物進(jìn)行化療，最大程度發(fā)揮治療效果。杭猛等[44]發(fā)現(xiàn)，CYP3A4基因突變可能對(duì)抗肺癌化療耐藥產(chǎn)生影響，其可提升依托泊苷等抗腫瘤藥物的生物代謝，影響腫瘤化療過程中個(gè)體療效，由此推測(cè)CYP3A4基因突變可增強(qiáng)化療藥物耐藥性，從而降低臨床治療效果。

2.5CYP3A4與其他腫瘤化療耐藥相關(guān)性 除乳腺癌、肝癌等常見癌癥外，CYP3A4與其他腫瘤化療耐藥也有密切關(guān)聯(lián)。CYP450可抑制視黃酸在正常造血干細(xì)胞中分化，是抗骨髓瘤藥物的重要作用機(jī)制之一[45]。張林等[46]研究發(fā)現(xiàn)，人體骨髓基質(zhì)細(xì)胞有多種藥物代謝酶，CYP3A4可在一定程度上保護(hù)硼替佐米等抗腫瘤藥物對(duì)多發(fā)性骨髓瘤細(xì)胞的損害，CYP3A4抑制劑卡非佐米等藥物可緩解多發(fā)性骨髓瘤的耐藥，表明基于CYP3A4表達(dá)可為骨髓瘤治療提供新的研究方向。Bonnet等[47]研究發(fā)現(xiàn)，在胰腺癌中，CYP3A4可代謝紫杉醇等藥物，使藥物敏感性下降，推測(cè)源于肝細(xì)胞核因子4A蛋白介導(dǎo)CYP3A4的表達(dá)，使CYP3A4上調(diào)，發(fā)生獲得性耐藥性，臨床療效逐漸降低甚至無效。有報(bào)道指出，CYP3A4與卵巢癌化療藥物耐藥性相關(guān)，源于可溶性補(bǔ)體受體在調(diào)節(jié)CYP3A4轉(zhuǎn)錄激活過程中發(fā)揮重要作用，提示對(duì)于CYP3A4特異性過表達(dá)的腫瘤，CYP3A4靶點(diǎn)可為臨床研究新型抗腫瘤藥物提供新的研究方向[48]。

3 以CYP450酶系為靶點(diǎn)的抗腫瘤藥物研發(fā)現(xiàn)狀

CYP450屬于多功能酶系，可作為過氧化酶、單加氧酶等催化生物轉(zhuǎn)化Ⅰ相代謝反應(yīng)，而將CYP450作為代謝底物的抗腫瘤藥物，如何在不增加給藥劑量的基礎(chǔ)上升高血藥濃度，增強(qiáng)藥物療效是臨床研究的重點(diǎn)。當(dāng)腫瘤組織處于相對(duì)缺氧的環(huán)境時(shí)，CYP450酶系仍可對(duì)內(nèi)源性及外源性物質(zhì)產(chǎn)生氧化還原反應(yīng)，其特異性過表達(dá)的特性為抗腫瘤藥物的研發(fā)提供了新的思路。

近年來研究顯示，環(huán)磷酰胺、鉑類化合物可作為細(xì)胞色素P2D6、CYP3A4的代謝底物，其與昂丹司瓊聯(lián)合使用可有效抑制細(xì)胞色素P2D6、CYP3A4活性，協(xié)同增強(qiáng)藥物治療效果，并可逆轉(zhuǎn)耐藥性，對(duì)腫瘤化療耐藥性有改善作用[49-50]。紫杉醇類、替尼類等抗腫瘤靶向藥物進(jìn)入機(jī)體后，均經(jīng)CYP3A4代謝，與金絲桃素、安普那韋等CYP3A4抑制劑聯(lián)合使用，可升高機(jī)體的抗腫瘤藥物血藥濃度，并在提高療效的同時(shí)逆轉(zhuǎn)腫瘤耐藥性，對(duì)腫瘤化療耐藥性有正向作用。細(xì)胞色素P1A1在高效芳香烴受體及其核轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的作用下通過羥化作用形成DNA加合物，作用于腫瘤細(xì)胞而產(chǎn)生抗腫瘤作用，為抗腫瘤藥物的研發(fā)提供新的靶標(biāo)分子。因CYP450酶系家族成員分子結(jié)構(gòu)、酶功能具有高度相似性，不同種類CYP450可能對(duì)同種物質(zhì)均有代謝作用，若腫瘤細(xì)胞中檢測(cè)出特異性過表達(dá)CYP450家族分子可激活類芳香烴受體激動(dòng)劑，其對(duì)胰腺癌、骨髓瘤等非典型腫瘤可能有抗腫瘤作用[51]。此觀點(diǎn)可為臨床研發(fā)以CYP450酶系為靶點(diǎn)的抗腫瘤藥物提供新思路。

4 小 結(jié)

CYP3A4是CYP450家族中重要的Ⅰ相氧化代謝酶，參與多數(shù)抗腫瘤藥物在機(jī)體的生物轉(zhuǎn)化，其底物譜較為廣泛，其表達(dá)及活性可直接影響多數(shù)抗腫瘤藥物的臨床療效，與腫瘤化療耐藥性相關(guān)。利用CYP450酶系中不同成員在腫瘤組織中特異性過表達(dá)的特性，開發(fā)以CYP450酶系為治療靶點(diǎn)的藥物，為腫瘤治療提供了新的研究思路。目前，部分學(xué)者對(duì)CYP450家族個(gè)別成員進(jìn)行研究，雖取得了一定成果，但在腫瘤耐藥中的作用還未完全明確，仍需進(jìn)一步研究。