CYP3A4、CYP3A5多態性與腫瘤的關系

許菊青 蔣峰

CYP3A4、CYP3A5多態性與腫瘤的關系

許菊青 蔣峰

CYP3A家族(cytochrome P450, subfamily ⅢA)是細胞色素酶CYP450(cytochrome P450 enzyme system)重要成員,其含量豐富,底物覆蓋廣泛,主要功能是參與許多內、外源性物質的代謝,是藥物代謝反應中最主要的限速酶[1-2]。CYP3A亞家族包含4個成員:CYP3A4、CYP3A5、CYP3A7和CYP3A43。CYP3A4主要分布在肝臟和小腸,是肝內最常見最豐富的細胞色素亞家族;CYP3A5主要分布于一些肝外組織如腸壁、腎和前列腺等,是CYP3A亞家族最重要的肝外分布形式。

CYP3A4和CYP3A5基因位于人類第7號染色體q21.1-22.1,基因全長分別為27.6 kb和31.8 kb,它們都有13個外顯子,編碼CYP3A4和CYP3A5的氨基酸有84%的相似性[3-4]。CYP3A蛋白受CYP3A基因編碼調控。CYP3A基因多態性決定了CYP3A酶表達含量的多寡及功能的強弱。

在已經發現的CYP3A4基因單核苷酸多態性(single nucleotide polymorphisms，SNPs)中,CYP3A4*1B基因變異最常見,CYP3A4*1B基因變異(rs2740574)位于第5′端側翼區的A-392G轉換,可下調CYP3A4酶的表達及活性[5]。

CYP3A5基因型呈高度多態性,具有廣泛的個體及種族差異。Kuehl等[6]發現攜帶至少1個CYP3A5*1等位基因的人,肝臟和小腸CYP3A5酶的含量顯著增加,可達CYP3A酶總量的50%以上,提示攜帶CYP3A5*1等位基因可產生高水平的CYP3A5 mRNA和蛋白。CYP3A5*1基因的種族差異性分布顯示:非裔美國人占45%,高加索人占15%,中國人占35%,日本人占15%。CYP3A5另一常見基因型是CYP3A5*3,其第3內含子(A6986G)突變可引起可變剪接,產生不穩定蛋白從而導致部分人組織中CYP3A5表達缺失。在中國人群中,CYP3A5*3的發生頻率高達71%～76%[7]。

目前,CYP3A4、CYP3A5在腫瘤方面的研究主要集中在流行病學方面,研究表明CYP3A SNPs與部分腫瘤發生風險及化療藥物代謝具有相關性。本文對CYP3A4、CYP3A5基因多態性與常見腫瘤發生風險之間的關聯做一詳細闡述。

1 前列腺癌

CYP3A4主要表達于成人肝臟,在肝外組織表達含量較低,在前列腺中表達僅占0～14%,目前沒有發現CYP3A4促進或抑制前列腺癌發生發展的直接證據;但一系列研究表明,細胞色素酶P450家族中CYP17、CYP19和CYP11A1酶可影響腎上腺及性腺中類固醇的生物合成,與激素依賴性腫瘤的癌癥易感性相關。同樣,作為P450家族的重要成員之一,CYP3A4酶可參與內源性睪酮的氧化反應,使其代謝成無活性的2β,6β,15β-羥睪酮[8];另外,作為CYP3A4基因最常見的SNPs,CYP3A4*1B可下調CYP3A4酶的表達及酶活性,導致CYP3A4表達下降或缺失。關于CYP3A4*1B與前列腺癌風險關聯的研究發現,前列腺癌高發的歐美地區,CYP3A4*1B突變率明顯增加,且CYP3A4*1B基因表達與前列腺癌發生風險顯著相關[9];回顧性研究表明，前列腺癌病人CYP3A4*1B等位基因突變率明顯高于健康人群[10-11];相反,在前列腺癌發生率較低的亞洲人中并沒有發現CYP3A4*1B基因突變[12]。綜上,CYP3A4*1B基因突變與前列腺癌發生發展密切相關,具有促癌作用,其可能的機制是CYP3A4*1B突變下調CYP3A4蛋白表達,導致內源性雄激素滅活減少，促進了激素依賴性前列腺癌的發生。

CYP3A5在正常前列腺組織及腫瘤組織中均有表達,目前研究普遍認為CYP3A5 SNP與腫瘤的發生發展密切相關,但存在較大爭議。Plummer等[11]發現表達CYP3A4*1B/CYP3A5*3單體型基因人群前列腺癌發生率明顯增加,而存在CYP3A5*1基因突變的人群,前列腺癌的發生率則顯著降低。Vaarala等[13]研究也發現CYP3A5*3(6986A>G)基因型的表達與前列腺癌臨床病理參數呈正相關;已知的CYP3A5基因多態性中,CYP3A5*3基因突變可使CYP3A5低表達或表達缺失,而CYP3A5*1基因則可產生高水平CYP3A5 mRNA和蛋白。早期研究也證明CYP3A5活性酶能催化6β-羥基睪酮,誘導睪酮失活,從而抑制激素依賴性的前列腺細胞的惡性增殖[14]。以上研究表明,CYP3A5*1基因型可作為CYP3A5功能性酶的活化基因，可阻止前列腺癌的發生。但也有研究提出了相反的結論:CYP3A5基因多態性與前列腺癌發生風險及臨床病理特征之間無顯著關聯[15-16]。因此,CYP3A5基因多態性與激素依賴性腫瘤的相關性仍需大量研究證實。

2 乳腺癌

在乳腺癌的研究中發現,腫瘤中CYP3A4表達水平與乳腺癌臨床病理特征及不良預后相關[17-18],CYP3A4是雌激素16α-羥化代謝反應中的重要酶,CYP3A4可催化雌激素16α-羥化反應產生16α-羥雌酮,后者與雌激素受體結合,轉換細胞核DNA合成,可誘導乳腺異常細胞增殖、有潛在的致癌作用[19],提示CYP3A4通過影響雌激素水平間接促進了乳腺癌的發生發展。另外,Mitra等[17]通過體外實驗發現CYP3A4促進激素受體陽性乳腺癌細胞惡性增殖的信號通路,CYP3A4促進環氧二十碳三烯酸(EET)生物合成,抑制了激活因子3(STAT-3)磷酸化作用和核轉運,從而導致惡性細胞的無限增殖。

流行病學研究已經提供了雌激素水平與乳腺癌風險之間關聯的直接和間接證據。女性體內性激素的差異受遺傳因素影響,CYP3A位點SNPs與乳腺癌罹患風險關系的研究證明常見遺傳變異CYP3A4*1B與激素水平或乳腺癌風險之間無明顯相關性[20-21]。雖然CYP3A4*1B與乳腺癌風險無直接關聯,但研究顯示CYP3A4*1B變異與性早熟和他莫昔芬誘發的子宮內膜癌相關[22-23],而早熟是乳腺癌的高危因素之一。美國放射技師協會進行雌激素代謝相關基因的常見異常的巢式病例對照研究報告顯示,罕見的非同義CYP3A4的SNP(rs4986910,M445T)可降低乳腺癌風險[24],然而這一結果并沒有在Johnson等[25]研究中得到復制,但該研究發現了距離3′CYP3A5約50 kb堿基的標簽SNP(rs10273424)與絕經前女性尿中較低的雌酮葡萄苷酸(E1G)水平存在顯著關聯,后者作為雌激素降解產物反映了體內雌二醇(E2)的水平;這一發現表明攜帶罕見基因CYP3A5(rs10273424)可降低乳腺癌風險。

3 肝癌

研究表明,CYP3A酶參與了黃曲霉素B1代謝活化，生成具有致癌作用的AFB1-外-8,9-環氧化物(AFBO)，誘導肝細胞肝癌發生[26]。一項關于CYP3A亞家族與肝癌侵襲轉移關聯的研究發現,CYP3A4可能具有促進腫瘤細胞增殖的“癌基因”生物學功能;機制可能是通過造成肝癌細胞低氧環境來誘導低氧反應元件(HRE)啟動子活性的增強,促進促紅細胞生成素(EPO)和血管內皮生長因子(VEGF)mRNA表達含量的增加,繼而誘導磷酸肌醇3激酶/蛋白激酶B(PI3K/Akt)信號通路的活化[27],PI3K/Akt參與調節腫瘤細胞的增殖遷移。而Jiang等[28]發現CYP3A5可作為一個保護性因子抑制肝細胞肝癌侵襲轉移,其抑制肝癌細胞侵襲轉移的分子機制是CYP3A5通過細胞內活性氧簇(ROS)單純抑制雷帕霉素靶點白復合物2(mTORC2)的活性,進而選擇性抑制AKT(Ser473)活化,引起AKT信號通路下調,從而抑制肝細胞肝癌侵襲轉移。提示CYP3A5具有區別于傳統代謝功能的“抑癌基因”功能。

4 肺癌

研究發現,CYP1A1、CYP2C9等可參與煙草中前致癌物質多環芳烴(PAH)的代謝活化,合成DNA加合物,從而誘導肺癌的發生[29]。研究發現吸煙病人PAH-DNA加合物的水平與肺泡巨噬細胞CYP3A5的含量呈正相關[30],提示CYP3A5可能通過參與PAH-DNA合成代謝誘導了肺癌的發生。而對CYP3A SNP研究顯示,CYP3A5*3純合子基因型使肺癌的發生風險增加了4.3倍[31],另一項包含了801例肺癌的病例對照研究顯示，攜帶CYP3A4*1B基因型的病人小細胞肺癌發生風險明顯增加,亞組分析顯示,攜帶CYP3A4*1B基因型的人群中吸煙>20包/年肺癌的發病風險將進一步增加,可能與CYP3A4*1B基因型增加煙草中致癌物質的代謝活化從而誘導癌癥發生有關[32]。但Timofeeva等[33]研究卻并未發現CYP3A4或CYP3A5基因多態性與肺癌發生風險之間存在顯著關聯。CYP3A4、CYP3A5在肺癌中的作用機制仍需大量研究。

5 其他腫瘤

研究顯示骨肉瘤[34]、尤文肉瘤[35]CYP3A4或CYP3A5高表達的病人較易出現遠處轉移,提示CYP3A4或CYP3A5可能參與了腫瘤細胞的增殖遷徙過程。Hyland等[36]研究發現中國人群CYP3A5基因多態性與食管癌風險相關,其中攜帶至少1個CYP3A5*1等位基因的人食管癌發生風險明顯升高。

綜上所述,CYP3A4、CYP3A5在體內的差異性表達受遺傳因素影響,CYP3A SNP是造成個體、種族差異的基礎,并影響了癌癥的易感性。目前,CYP3A SNP影響癌癥發生的具體機制尚未明確,有待進一步研究。尋找可以預測癌癥風險的候選等位基因,并探索它們與腫瘤風險或藥物代謝的關系對預防癌癥發生及指導治療具有重要意義。

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210029江蘇省南京市，南京醫科大學第四臨床醫學院(許菊青)；210009江蘇省南京市，南京醫科大學附屬腫瘤醫院胸外科(蔣峰)

蔣峰，Email：jiangfeng174@sohu.com

R 730.2

A

10.3969/j.issn.1003-9198.2017.01.023

2016-11-23)