細胞色素P4502E1與乙醇代謝相關的肝損傷研究進展

張文宇 綜述 馬滿玲 審校

(哈爾濱醫科大學附屬第一醫院，黑龍江 哈爾濱 150001)

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細胞色素P4502E1與乙醇代謝相關的肝損傷研究進展

張文宇 綜述 馬滿玲 審校

(哈爾濱醫科大學附屬第一醫院，黑龍江 哈爾濱 150001)

近年細胞色素P450酶系中的2E1亞家族與乙醇相關的肝損傷研究結果進一步驗證了CYP2E1酶在乙醇代謝中的關鍵作用。CYP2E1酶的多態性對乙醇導致肝損傷的影響包含該酶的代謝效率差異(C2/C2)>(C1/C2)>(C1/C1)造成不同程度的肝臟細胞損傷以及不同等位基因造成飲酒傾向的差異越來越受到關注。研究證實，多種物質尤其是中藥材飲片及提取物可影響該酶含量及活性，從而保護肝細胞以及對乙醇損傷后肝臟細胞的修復。本文就近年來細胞色素P4502E1及其基因與乙醇相關的肝損傷研究進展做一綜述。

細胞色素P4502E1; 乙醇; 肝損傷; 基因多態性

中華酒文化博大精深，乙醇與人類的接觸史能夠追溯到遠古時期，然而酗酒、酒精依賴等導致的健康、社會問題時至今日也并沒有取得可喜的進展。在很多研究中研究者們關注了兩方面的問題：基因在酒精引發損傷中的作用和基因在飲酒傾向中的作用。乙醇對于肝臟的損傷研究日趨完善，肝臟內代謝乙醇的酶的種類非常之多，細胞色素P4502E1(以下簡稱CYP4502E1)是其中主要的一種，本文對近年來細胞色素P4502E1與乙醇代謝的相關研究進展做一綜述。

1 細胞色素P450與乙醇相關的肝損傷

在同位素標記技術的幫助下，美國西奈山的一群研究者進行了一項比較蛋白質組學研究[1]：他們研究了乙醇、CYP2E1、性別等因素在肝損傷中的作用以及其交互作用，并對其深層的內在機制進行了挖掘。乙醇相關肝損傷的能量、脂類、氨基酸代謝研究發現下列六種蛋白質在氧化還原中起到重要作用，包括CYP2E1、FAM25、CA3、BHMT、HIBADH、ECHS1；而CYP2E1又是其中相當重要的一種。乙醇經過多步代謝在ADH、ALDH、CYP2E1等的作用下代謝成氧化物以及其他能夠被排出體外的化合物。細胞色素P450酶系包含許多種類，CYP4502E1只是其中的一個亞類。而乙醇是其重要的代謝底物之一。并且由于乙醇的高度親水性[2]，一旦被攝取，就會大量的通過簡單擴散的方式進入血液。并且迅速地分布全身。乙醇的代謝主要發生在肝臟。乙醇通過幾條不同代謝通路被代謝成為二氧化碳和水排出體外。CYP2E1是其中具有明顯多態性的一種代謝酶亞家族代謝通路，其他代謝通路還包括乙醇脫氫酶、乙醛脫氫酶等。在本文中我們著重關注細胞色素P4502E1亞家族酶系與酒精相關的肝損傷國內外研究進展。乙醇通過誘導CYP4502E1，通過微粒體乙醇氧化途徑，產生大量乙醛和多種氧自由基，經研究證實氧自由基及乙醛是造成肝損傷的重要原因[3-4]。國內有高校通過使用吡咯烷二硫氨基甲酸選擇性抑制NF-ΚB,觀察小鼠肝功能、以及CYP2E1表達水平及活性[5]，發現在CYP2E1導致肝損傷的機制中，NF-ΚB起到了一定作用，這對于研究防治由此酶導致的肝損傷具有一定意義。

2 細胞色素P4502E1在乙醇代謝中的作用

CYP2E1基因位于人類第10號染色體10q26.3上[6]，11 413個堿基對，翻譯產物是含有497個氨基酸的功能蛋白質。細胞色素P4502E1代謝很多小分子的并且多是疏水性的底物如丙酮以及脂肪酸(亞麻酸、花生四烯酸)等等。當然乙醇也是其代謝的眾多底物中的一種，其所具有的多態性能夠影響包括乙醇、抗結核藥物、二氯乙烷等等多種來源毒物代謝的個體差異以及種族差異[7-9]。乙醇經過其代謝后產生活性氧原子以及自由基等物質，這些物質進一步作用在體內的膜上，激發自由基膜鏈式反應，使細胞直接產生損傷。與此同時，有研究證明，乙醇、吡啶、丙酮是CYP2E1代謝酶的誘導劑[10-11]，這些物質的存在會導致此基因上調，翻譯出更多的CYP2E1代謝酶，從而加重細胞損傷。這一原因造成的損傷在糖尿病、進食、肥胖等等丙酮、脂肪酸增高人群中尤為明顯[12-13]。

2.1 卡比馬唑驗證CYP2E1在肝損傷中的作用 在Ye等[14]人的體外細胞研究中，利用CYP4502E1阻斷劑卡比馬唑(治療輕度甲狀腺腫大的過氧化物酶抑制劑)選擇性阻斷該酶的功能，實驗觀察到接觸乙醇的細胞中DNA的氧化損傷以及可能由此導致的細胞的癌變被阻止了。這從另一個角度印證了此蛋白在乙醇代謝途徑中的重要作用。但不可否認的是這一效果并沒能在活體實驗中觀察到。由此我們可以得出這樣的結論：在離體細胞中CYP2E1有可能在乙醇相關的癌變當中起重要作用，但是在體實驗需要更多證據支持。當然還有很多對于乙醇相關的CYP2E1相關肝細胞氧化損傷研究在臨床開展，同樣證明了CYP2E1在其中發揮重要作用的證據支持[15-18]。

2.2 二烯丙基硫醚驗證阻斷CYP2E1能夠保護乙醇對肝細胞造成的損害 美國內布拉斯加州奧馬哈的一組研究[19]：驗證了CYP2E1對于乙醇誘導的肝損傷的重要作用，并對其內在的分子機制進行了闡述，并提出了假說予以驗證。簡而言之，乙醇誘導了CYP2E1的表達增加，而增加的CYP2E1蛋白能夠使MDA(丙二醛)結合到DNA單鏈上，導致癌變率的增加，或者氧化損傷率的增加。因此我們可以確定的是CYP2E1在乙醇誘導的肝損傷中有重要作用，包括二烯丙基硫醚在內的多種物質能夠通過降低CYP2E1基因的轉錄、降低酶的翻譯水平等等多種途徑保護乙醇導致的肝損傷。

3 細胞色素P4502E1多態性與乙醇相關肝損傷的關系

3.1 細胞色素P4502E1基因多態性導致翻譯產物的代謝效率不同造成的肝損傷差異 當乙醇被細胞色素P4502E1酶代謝成為乙醛以及其他氧化自由基時，才會真正發揮它的致癌性，也就是說，多態性中代謝效率較高的基因型，其乙醛以及氧化自由基的轉化比率更大以及轉化速度要更快，也因此致癌性更高。近年研究發現，CYP2E1多態性最主要包含六種基因型：TaqⅠ、RsaⅠ、DraⅠ、MspⅠRFLP多態以及5′-端調控區RsaⅠ、PstⅠRFLP多態[20]。其中5′-端調控區RsaⅠ、PstⅠ多態性常被簡稱為C1、C2。其多態性對于乙醇相關性肝損傷研究較多。許多相關的單核苷酸多態性被發現影響翻譯蛋白質的活性，而近年來研究較多的5′-端調控區RsaⅠ、PstⅠ被認為在轉錄活性上有區別造成CYP2E1對于代謝底物代謝效率的不同。這種多態性表現在三種基因型上也就是野生純合型(C1/C1)、雜合子型(C1/C2)、突變純合型(C2/C2)。對于這三種基因型的代謝效率高低，各研究機構的結論不一。多數認為雜合子型以及突變純合型代謝效率較高，如同Zhong等[21]所做的研究得出的結論一樣。其所作研究更多的關注了長期吸煙者的癌變率。

另有針對藏族人群的相關研究結果顯示[22]：野生型基因攜帶者(c1/c1)患原發性肝癌的幾率是(c1/c2)型人群的5.33倍，當然由于樣本量等等的原因，不能排除吸煙、直系親屬肝癌家族史等等原因的混雜。CYP2E1基因多態性導致患病率不同的研究并不止于同一人種不同民族中，一項研究分析東亞人群與高加索人群在結腸癌患病率與CYP2E1多態性相關程度的Meta分析中發現[23]：高加索人群(c2/c2)攜帶者的患癌幾率要高于其他基因型，(OR=2.67，95%CI:1.03～6.89，P=0.04)。說明此基因多態性在一定程度上能夠影響致癌物質的代謝。

在研究肝細胞損傷的過程中我們發現，乙醇引發的CYP2E1多態性相關的肝損傷并不是唯一相關的因素，由抗結核藥物引發的肝損傷也顯示[24]：成人使用抗結核藥物尤其是(c1/c1)型患者更易發生肝細胞損傷。

在中醫領域，有研究做了另一個角度的探索，即患者體質對于肝損傷的可能性影響的研究[25]。研究發現中醫九種體質中，氣虛體質患者更容易在抗結核藥物治療中肝細胞受損；而在同一個研究中，研究者也關注了CYP2E1對于肝損傷的影響，但由于樣本量的限制，未能建立CYP2E1與氣虛體質的聯系。

3.2 多態性誘導飲酒行為的不同 飲酒習慣受諸如家庭教育、社會文化、生活環境等等很多因素影響，然而韓國Kim團隊對于CYP2E1基因多態性做了相關調查研究發現[26]：在三種基因型中突變純合型志愿者整體飲酒傾向要高于雜合子型，而后者的飲酒傾向要高于野生純合型。野生純合子(C1/C1)酗酒人數是雜合子型(C1/C2)酗酒人數與突變純合型(C2/C2)酗酒人數之和的0.24倍。因此我們猜測C2等位基因與飲酒問題高度相關。當然這些結果可能受到樣本量以及統計學方法的影響，但其趨勢可供參考。一項在我國云南省開展的一項研究表明CYP2E1基因多態性與醉酒相關，c2型等位基因頻率為16.56%，高于正常人組并且有統計學差異，與酗酒組無統計學差異[27]。另外一個在云南彝族志愿者中進行的研究[28]也在另外一個角度印證了這一結論，但是彝族與我國其他民族在酒精依賴中體現出來的多態性表現中并無統計學意義。

4 其他相關物質對于CYP2E1以及乙醇代謝的影響

4.1 番茄紅素與與番茄對乙醇導致的肝損傷影響 Stice等[29]開展的一項研究比較了番茄紅素、番茄提取物、以及整體番茄(番茄粉)對于乙醇誘導的鼠肝損傷的影響中顯示：在其所做的研究中發現：在實驗組中乙醇與番茄紅素、乙醇與番茄提取物、乙醇與番茄粉組在CYP2E1的蛋白含量分別為：(8.1±1.5)、(8.2±1.3)、(5.4±0.4)差異有統計學意義；并且三個組的細胞凋亡比例也差異具有統計學意義[2(2～4)、1.5(0～3)、0(0～1)，在這兩組中(P<0.05)]，并且在這三種物質中只有番茄粉能夠降低乙醇誘導的肝脂肪變性、炎癥病變并且能夠降低肝細胞中CYP2E1蛋白的含量。番茄提取物在這些標準上沒有顯著影響。而恰恰相反，番茄紅素加強了乙醇飼喂鼠肝臟細胞的炎性反應。而其團隊為了進一步驗證番茄粉的作用，甚至用二乙基亞硝胺飲食的鼠肝臟細胞(產生了前癌細胞)用番茄粉處理，結果是番茄粉處理導致前癌細胞凋亡，并且有效的降低了鼠肝臟細胞中的CYP2E1蛋白水平，修復了受損的過氧化物酶體，并且上調了其α受體，以及其下游的蛋白復合物基因表達，減少了炎性基因表達，與此同時，降低了內質網的應激標志物水平。

4.2 大黃素、大黃酚對于CYP2E1相關的乙醇介導的肝損傷的保護作用 近年有學者也曾進行了大黃素、大黃酚等物質對于乙醇誘導的肝損傷的保護作用研究。其中比較有顯著意義的是Qian等[30]的研究：在體外培養中，學者們用乙醇處理過的肝臟損傷細胞接觸大黃素、大黃酚，發現在乙醇處理48小時以后的細胞中(實驗組)只用乙醇處理過得細胞生存率為23.5%，而經大黃酚、大黃素處理過的細胞生存率能夠達到72.1%、78.2%，其差異具有統計學意義。并且發現二者能夠降低靶細胞的谷胺酰轉肽酶含量，并且增加細胞內谷胱甘肽的水平，這無疑對于受乙醇誘導肝損傷細胞的自我修復是有益的。并且在此基礎上，其研究還發現在這些固定指標上，大黃素表現要好于大黃酚。

4.3 多種物質對乙醇性肝損傷的保護作用 有多種天然植物產物對乙醇性肝損傷有保護作用如龍牙楤木皂苷、大蒜素、鼠李糖乳桿菌等[31-32]。甘草能夠通過增加CYP450酶的活性，降低CYP2E1 mRNA的含量保護黃藥子等藥物產生對肝臟的損害，從而保護肝臟細胞[33]。辛夷也是同樣降低CYP2E1 mRNA的含量起到保護肝臟細胞的作用[34]。而柳茶提取物也是以相同的降低CYP2E1mRNA的作用對肝細胞起保護作用[35]，此外石斛多糖、原人參二醇、烏藥水提物、烏藥醇提物等很多物質也具有保護作用[7,36]。相對于很多中藥飲片降低CYP2E1保護肝臟細胞的作用，山豆根、何首烏等則能誘導上調CYP450酶系，而加重肝損傷[37-38]。

5 小結

CYP2E1在乙醇代謝導致的肝損傷中占有重要地位，其人群中的多態性能夠影響乙醇代謝效率，甚至影響飲酒行為。天然產物中的諸如番茄粉、大黃素以及大黃酚等物質能夠影響此蛋白對于乙醇代謝的表現。另外在與乙醇相關的代謝酶研究中CYP2E1由于其多態性明顯，以及在不同種族人群中差異較為明顯而比較引人注目，但是不應否認的是在乙醇代謝通路中乙醇脫氫酶等其他酶的研究同樣有意義。并且在很多結論上學界也存在爭論，比如CYP4502E1多態性在加重肝臟損傷中的影響：有學者認為研究是沒有意義的，只有在長期吸煙患者中結論才成立[21]。當然，除外CYP2E1，還有很多基因-蛋白通路影響乙醇相關性肝損傷的研究也較為熱門，如雌激素相關的內源性大麻素[39]等，希望后續研究能夠闡明其分子機制。在另一方面，乙醇誘導的其他器官損傷一樣不容小覷，如乙醇引起的肺損傷也有相關報道[40]。

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Progress of cytochrome P4502E1 and alcohol metabolism genes associated with liver damage

ZHANG Wenyu reviewing，MA Manling checking

(TheFirstAffiliatedHospitalofHarbinMedicalUniversity,Harbin150001,China)

Summarized research on alcohol-related liver damage witch associated with cytochrome P450 2E1 in recent years. The experimental results further validate the relevant literature CYP2E1 enzyme play a crucial role in ethanol metabolism. Following the different metabolic efficiency due to CYP2E1 enzyme polymorphisms (C2/C2)> (C1/C2)> (C1/C1) as well as different allelic drinking tendencies caused by genetic differences. A variety of substances, especially Chinese herbal medicines Pieces or extract can affect this kind of enzyme on content and activity witch can protect the liver cells or repair damaged liver cells.This paper reviewed research progresses in recent years.

CYP4502E1; Ethanol; Liver injury; Polymorphism

馬滿玲，E-mail:mamanling@126.com

R 575

A

10.3969/j.issn.1672-3511.2016.11.035

2016-03-22; 編輯： 張文秀)