細胞色素P4503A4與腫瘤化療耐藥的關系研究進展

張浩杰，李曉強，于躍，張湘生，王松，尹方旭，王曉紅，楊振林

(1.濱州醫學院，山東 濱州 264003； 2.濱州醫學院附屬醫院乳腺外科，山東 濱州 256600)

腫瘤是機體在代謝、感染、環境等各種致癌因素作用下，局部組織細胞克隆性異常增生形成的病變，且腫瘤形成是多基因、多步驟突變的結果[1-2]。相關資料顯示，在全球范圍內，我國惡性腫瘤新發病例發病率、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，是威脅我國居民生命健康的重要因素之一[3]。化療是臨床治療腫瘤的關鍵手段，但因長期使用化療藥物，機體相關癌細胞對藥物產生耐藥性，化療有效率約14%，明確影響化療藥物代謝因素對臨床抗腫瘤化療具有重要意義[4-5]。細胞色素P450(cytochrome P450,CYP450)酶系是一類含血紅素的蛋白質，可作為末端加氧酶參與大多數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物質可通過選擇性抑制CYP3A4表達降低其活性，進而影響酶代謝，對腫瘤化療耐藥產生不同程度的影響[6-7]。此外，CYP3A4表達具有較強的個體特異性，對抗腫瘤藥物療效乃至不良反應存在一定影響。現基于CYP450酶系中CYP3A4與腫瘤化療耐藥關系的新角度，對近年來CYP3A4與腫瘤化療耐藥的關系進行綜述，以期為優化臨床個體化治療提供新的研究方向。

1 腫瘤化療耐藥

1.1腫瘤發病機制 腫瘤是威脅人生命健康的重要危險因素之一，各種環境、遺傳等致癌因素以協同、序貫的方式引起機體DNA損害后激活原癌基因，改變DNA修復基因、凋亡調節基因，促使靶細胞克隆性增殖轉化，當其中一個克隆靶細胞無限制擴增，通過附加突變選擇性形成異質化，使其獲得浸潤及惡性轉化能力，如不及時加以控制，容易導致癌細胞進一步擴散，易致死亡[8-9]。也有研究認為，若機體局部組織在基因水平上生長的正常調控失常，細胞異常增殖后形成的新生物易影響正常細胞的生物學活性與遺傳活性，形成與正常細胞在形態、代謝及功能上均有所差異的腫瘤細胞[10]，腫瘤細胞不僅可在原發部位生長、蔓延，還可通過種植性轉移、血行播散等途徑擴散到機體其他部位而形成新的轉移灶，不及時控制易威脅個體生命健康。

1.2化療耐藥性 化療可通過化學藥物阻止癌細胞擴散并最終殺滅癌細胞，在臨床惡性腫瘤治療中有著不可替代的地位，但長期使用后病原體對藥物的敏感性下降，療效隨之減弱甚至消失，即產生耐藥性，這是抗腫瘤治療失敗的重要原因，因此明確產生化療耐藥性的因素對腫瘤診療具有重要意義[11]。臨床將耐藥性分為原發性耐藥、繼發性耐藥，原發性耐藥一般指在第一次腫瘤治療前就存在的細胞內耐藥；繼發性耐藥指腫瘤治療過程中通過變異、突變信號出現轉導通路改變、基因改變等現象，使機體對原有治療藥物不敏感而出現耐受。CYP450廣泛參與人體內羥基化、氧化、水解、還原等多種Ⅰ相反應。隨著現代分子生物學的深入研究，發現CYP450參與多數抗腫瘤藥物的代謝、清除、生物轉化，與腫瘤化療耐藥性的產生具有潛在關系，CYP450與抗腫瘤藥物形成的結合物可經跨膜物質泵出細胞外，降低藥物有效分子在胞內的蓄積，繼而降低抗腫瘤藥物敏感性，引發耐藥性[12-13]。

2 CYP3A4與腫瘤化療耐藥的相關性

CYP3A4是人體內重要的氧化代謝酶，El-Sayed等[14]研究利用動物實驗證實了CYP3A4參與50%以上抗腫瘤藥物的生物轉化，在多類型抗腫瘤化療藥物的藥動學中占據重要地位，因此探討研究CYP3A4與腫瘤化療耐藥性的關系有重要臨床價值。CYP3A4參與多種抗腫瘤藥物的代謝清除，在藥動學中有不可替代的作用。CYP3A4的個體差異將直接影響抗腫瘤藥物的代謝動力學特性，進而導致化療效果的個體差異較大，因此CYP3A4的表達與腫瘤化療耐藥性密切相關[15-16]。

2.1CYP3A4概述 CYP3A4是一類含血紅素的蛋白質，其基因多態性是改變機體對腫瘤微環境的決定性因素，同時CYP3A4也是阿霉素等化療藥物的重要活化酶[17-18]。其與藥物底物結合機制研究最早源于2004年，CYP3A4晶體構型的主要特點在于其攜帶一個由7個苯丙氨酸殘基組成且具有指向CYP3A4活性位點的疏水中心，即苯丙氨酸簇，與CYP3A4活性位點結合后形成底物結合袋，即CYP3A4活性區域[19]。CYP3A4活性區域接觸血液組分面積較大，可提高酶結合區域多配體結合能力，影響抗腫瘤藥物治療作用[20]。國內外均有試驗數據顯示，CYP3A4外周配體結合位點的存在，可與咪達唑侖、卡馬西平等抗腫瘤藥物協同發揮作用[21-22]。覃小玲等[23]通過對CYP450探針藥物相關性研究發現，CYP3A4可影響抗腫瘤藥物在肝臟中的代謝，同時表現出咪達唑侖1-羥基化活性，影響抗腫瘤藥物核酸的合成，進而影響藥物生物代謝。50%以上的抗腫瘤藥物經CYP3A4代謝，而基因轉錄水平、酶蛋白穩定性、酶蛋白抗降解能力增加，變構效應等均可加強CYP3A4誘導作用，繼而加速抗腫瘤藥物代謝，引起CYP3A4活性競爭性抑制，影響抗腫瘤藥物發揮作用[24]。

2.2CYP3A4與乳腺癌化療耐藥相關性 乳腺癌發生于乳腺或導管上皮，發病機制尚未完全明確，乳腺癌相關基因、性激素或生殖激素異常、環境及營養因素等均可誘發此病[25]。CYP3A4參與多種抗乳腺癌藥物化療，吳華[26]研究發現，乳腺癌組織中，CYP3A4表達水平較高，同時參與蒽環類、環磷酰胺、阿霉素等氟尿嘧啶類藥物代謝，減弱藥物療效，由此可見，CYP3A4對乳腺癌腫瘤化療耐藥性的發生起促進作用，調控CYP3A4在機體內表達，可作為臨床治療乳腺癌的重要研究方向。李遠等[27]將紫杉醇等外源性藥物應用于臨床乳腺癌化療，發現藥物誘導CYP450過表達可增強藥物代謝能力，且在CYP3A4羥化作用下，其臨床療效有減弱趨勢，再次佐證了CYP3A4表達與腫瘤化療耐藥性有重要關系。氟尿嘧啶是乳腺癌化療一線藥物，進入機體經酶轉化為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，同時降低乳腺組織中增殖細胞核抗原陽性表達，抑制腫瘤細胞增殖，加速乳腺癌細胞凋亡[28-29]。金科等[30]研究發現，氟尿嘧啶類藥物應用于乳腺癌治療后，受外源性受體影響可產生耐藥性，此時機體CYP3A4表達水平較高，這種可自身調節代謝機制的發現對認識CYP3A4在乳腺癌化療藥物中的代謝具有重要臨床價值。此外，黃鈺等[31]研究乳腺癌組織中CYP450酶表達情況發現，有化療反應組CYP3A4表達水平較高，在新輔助化療后化療敏感組和耐藥組癌組織中CYP3A4表達有較大差異，表明CYP3A4過表達與乳腺癌腫瘤化療耐藥相關。以上觀點均證實CYP3A4在乳腺癌治療中占據重要位置，臨床應進一步研究CYP3A4表達在乳腺癌疾病進展、診斷中的作用。

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

2.4CYP3A4與肺癌化療耐藥相關性 隨著現代醫學對CYP450酶系的深入研究，發現CYP450酶表達與肺癌發生的分子機制及化療耐藥相關[39]。抗肺癌化療藥物可作用于DNA合成期，在一定條件下可阻止G1期向S期發展，使腫瘤細胞生長于有絲分裂中期停止而發揮治療作用[40-41]。許多CYP450酶在腫瘤組織中過表達，劉蘊星等[42]研究發現CYP3A4參與致癌基因的生物代謝，對環磷酰胺、紫杉醇等化療藥物有滅活作用，使肺癌化療過程出現耐藥現象，提示CYP3A4作用可能是肺癌化療耐藥的重要原因。許可[43]研究發現，CYP3A4在原發性肺癌腫瘤組織及腫瘤轉移灶中均有較高表達，與正常組織表達存在差異，推測與抗肺癌藥物耐藥相關，臨床可使用降低該酶表達的抗腫瘤藥物進行化療，最大程度發揮治療效果。杭猛等[44]發現，CYP3A4基因突變可能對抗肺癌化療耐藥產生影響，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體療效，由此推測CYP3A4基因突變可增強化療藥物耐藥性，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聯。CYP450可抑制視黃酸在正常造血干細胞中分化，是抗骨髓瘤藥物的重要作用機制之一[45]。張林等[46]研究發現，人體骨髓基質細胞有多種藥物代謝酶，CYP3A4可在一定程度上保護硼替佐米等抗腫瘤藥物對多發性骨髓瘤細胞的損害，CYP3A4抑制劑卡非佐米等藥物可緩解多發性骨髓瘤的耐藥，表明基于CYP3A4表達可為骨髓瘤治療提供新的研究方向。Bonnet等[47]研究發現，在胰腺癌中，CYP3A4可代謝紫杉醇等藥物，使藥物敏感性下降，推測源于肝細胞核因子4A蛋白介導CYP3A4的表達，使CYP3A4上調，發生獲得性耐藥性，臨床療效逐漸降低甚至無效。有報道指出，CYP3A4與卵巢癌化療藥物耐藥性相關，源于可溶性補體受體在調節CYP3A4轉錄激活過程中發揮重要作用，提示對于CYP3A4特異性過表達的腫瘤，CYP3A4靶點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酶系為靶點的抗腫瘤藥物研發現狀

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化Ⅰ相代謝反應，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上升高血藥濃度，增強藥物療效是臨床研究的重點。當腫瘤組織處于相對缺氧的環境時，CYP450酶系仍可對內源性及外源性物質產生氧化還原反應，其特異性過表達的特性為抗腫瘤藥物的研發提供了新的思路。

近年來研究顯示，環磷酰胺、鉑類化合物可作為細胞色素P2D6、CYP3A4的代謝底物，其與昂丹司瓊聯合使用可有效抑制細胞色素P2D6、CYP3A4活性，協同增強藥物治療效果，并可逆轉耐藥性，對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入機體后，均經CYP3A4代謝，與金絲桃素、安普那韋等CYP3A4抑制劑聯合使用，可升高機體的抗腫瘤藥物血藥濃度，并在提高療效的同時逆轉腫瘤耐藥性，對腫瘤化療耐藥性有正向作用。細胞色素P1A1在高效芳香烴受體及其核轉運蛋白的作用下通過羥化作用形成DNA加合物，作用于腫瘤細胞而產生抗腫瘤作用，為抗腫瘤藥物的研發提供新的靶標分子。因CYP450酶系家族成員分子結構、酶功能具有高度相似性，不同種類CYP450可能對同種物質均有代謝作用，若腫瘤細胞中檢測出特異性過表達CYP450家族分子可激活類芳香烴受體激動劑，其對胰腺癌、骨髓瘤等非典型腫瘤可能有抗腫瘤作用[51]。此觀點可為臨床研發以CYP450酶系為靶點的抗腫瘤藥物提供新思路。

4 小 結

CYP3A4是CYP450家族中重要的Ⅰ相氧化代謝酶，參與多數抗腫瘤藥物在機體的生物轉化，其底物譜較為廣泛，其表達及活性可直接影響多數抗腫瘤藥物的臨床療效，與腫瘤化療耐藥性相關。利用CYP450酶系中不同成員在腫瘤組織中特異性過表達的特性，開發以CYP450酶系為治療靶點的藥物，為腫瘤治療提供了新的研究思路。目前，部分學者對CYP450家族個別成員進行研究，雖取得了一定成果，但在腫瘤耐藥中的作用還未完全明確，仍需進一步研究。