CYP1介導(dǎo)的雌二醇生物活化對(duì)女性乳腺癌發(fā)展影響的研究進(jìn)展

毛煦

（牡丹江醫(yī)學(xué)院藥學(xué)院，黑龍江牡丹江 157011）

雌二醇（estradiol，E2）是一種類固醇激素，對(duì)女性生理活動(dòng)具有重要作用［1］，不僅具有多種藥理活性，如預(yù)防骨質(zhì)疏松［2］、保護(hù)神經(jīng)［3］和舒張血管［4］等，還可作為激素替代療法的常用藥物用于緩解絕經(jīng)后女性更年期癥狀［5］，但長期或過度服用會(huì)增加患乳腺癌的風(fēng)險(xiǎn)［5］。

細(xì)胞色素P450（cytochrome P450，CYP）酶是人體內(nèi)最重要的Ⅰ相代謝酶，參與多種內(nèi)源性和外源性化合物的氧化代謝過程［6］，包括CYP 酶超家族1（CYP enzyme superfamily 1，CYP1），CYP2 和CYP3 等［7］。CYP1 家族是催化E2代謝的主要CYP酶［8］，在人體內(nèi)由CYP1A和CYP1B亞家族組成，包括CYP1A1，CYP1A2 和CYP1B1 亞型［9］。研究發(fā)現(xiàn)，CYP1 具有不同組織分布特征和底物選擇性。CYP1A2 主要在肝中表達(dá)［10］，CYP1A1 和CYP1B1主要在參與類固醇激素合成的肝外組織中表達(dá)，如乳腺、子宮和卵巢等［11］。CYP1B1 則在與E2相關(guān)癌癥（如乳腺癌）的腫瘤組織或細(xì)胞中過表達(dá)［12］。3個(gè)CYP1 亞型可催化E2C-2 和C-4 位點(diǎn)的氧化代謝，生成2 個(gè)不同的羥基化代謝物——2-羥基E2（2-hy?droxyestradiol，2-OHE2）和4-OHE2，分別對(duì)應(yīng)于E2的解毒和致毒代謝路徑［8］，表明CYP1 介導(dǎo)的E2生物活化可能在女性乳腺癌發(fā)展過程中起關(guān)鍵作用。

截至2022 年，乳腺癌已成為全球女性最常見的惡性腫瘤，也是其癌癥致死的主要原因［13］。目前，各國乳腺癌患者仍在持續(xù)增加，嚴(yán)重威脅女性健康。E2作為乳腺癌的潛在誘發(fā)劑，有必要全面了解其生物活化對(duì)癌癥發(fā)展的影響。本綜述系統(tǒng)介紹CYP1 介導(dǎo)的E2生物活化及其與女性乳腺癌發(fā)展的關(guān)系。

1 雌激素與女性乳腺癌的相關(guān)性

幾十年來激素替代療法一直是保證絕經(jīng)后女性身體健康的標(biāo)準(zhǔn)治療選擇，但早在20 世紀(jì)70 年代就有大量流行病學(xué)數(shù)據(jù)顯示，使用雌激素〔雌酮（estrone，E1）或E2〕會(huì)增加女性患乳腺癌風(fēng)險(xiǎn)，體循環(huán)中雌激素及其4-羥基化代謝物增多可能是乳腺癌發(fā)展的主要誘因，而2-羥基化代謝物增多則有助于緩解乳腺癌發(fā)展［5，14］。

2002 年，Key 等［15］收集來自1765 名健康女性和663 名女性乳腺癌患者的血清，分析其體內(nèi)雌激素含量，發(fā)現(xiàn)內(nèi)源性雌激素水平與絕經(jīng)后女性罹患乳腺癌的風(fēng)險(xiǎn)密切相關(guān)。血清雌激素濃度相對(duì)較高的女性患乳腺癌的風(fēng)險(xiǎn)約比血清雌激素濃度相對(duì)較低的女性高1 倍。Bakken 等［16］對(duì)31 451 名來自挪威且正在接受激素替代療法的絕經(jīng)后女性進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析發(fā)現(xiàn)，雌激素治療可導(dǎo)致乳腺癌發(fā)病率增加，且隨使用時(shí)間的延長，致癌風(fēng)險(xiǎn)也隨之升高。另一項(xiàng)針對(duì)52 705 名健康女性與108 411 名女性乳腺癌患者的研究顯示，在雌激素治療＞5 年后，罹患乳腺癌的風(fēng)險(xiǎn)每年增加35%［17］。Moore 等［18］檢測(cè)來自399 名絕經(jīng)后健康女性和女性乳腺癌患者尿液中雌激素及其羥基化代謝物的濃度，發(fā)現(xiàn)健康女性尿液中E2水平較女性乳腺癌患者更低，同時(shí)2-羥基化代謝物水平更高。Zahid 等［19］研究發(fā)現(xiàn)，雌激素氧化后生成的親電性代謝物會(huì)進(jìn)一步與體內(nèi)DNA發(fā)生共價(jià)結(jié)合，而女性乳腺癌患者由于雌激素代謝異常，產(chǎn)生的4-羥基化代謝物-DNA 加合物明顯高于健康女性，這可能會(huì)導(dǎo)致DNA 損傷，是誘發(fā)乳腺癌主要原因之一。

綜合以上研究結(jié)果，雌激素代謝失衡會(huì)嚴(yán)重影響女性乳腺癌的發(fā)展，致癌風(fēng)險(xiǎn)的增加與體內(nèi)雌激素的暴露量與暴露時(shí)間、基因毒性代謝物的累積及其導(dǎo)致的DNA損傷程度具有直接關(guān)系。

2 CYP1介導(dǎo)的雌二醇生物活化

E2是女性體內(nèi)最重要的天然雌激素，有多種代謝酶參與E2的生物活化過程。CYP1 主要催化E2的氧化代謝，不可逆的氧化羥基化是第一步生化反應(yīng)，芳香環(huán)的C-2和C-4位是主要的羥基化位點(diǎn)［20］。在CYP1家族的3個(gè)酶亞型中，CYP1A1和CYP1A2主要催化雌二醇的2-羥基化反應(yīng)，生成2-OHE2，而CYP1B1 則選擇性催化E2的4-羥基化反應(yīng)，生成4-OHE2［8］。

4-OHE2是一種活性雌激素，除少量經(jīng)Ⅱ相代謝酶——鄰苯二酚-O-甲基轉(zhuǎn)移酶（catechol-O-meth?yltransferase，COMT）甲基化形成4-甲氧基E2之外，大部分4-OHE2更易被進(jìn)一步氧化成親電性代謝物——3，4-醌式E2（E2-3，4-quinone，E2-3，4-Q）。該親電性代謝物不穩(wěn)定，迅速與體內(nèi)生物大分子DNA 的腺嘌呤或鳥嘌呤部分發(fā)生化學(xué)共價(jià)結(jié)合，生成DNA加合物，從而引發(fā)基因毒性并誘導(dǎo)女性乳腺癌發(fā)展［21］。E2-3，4-Q 還可經(jīng)CYP 還原酶催化代謝為3，4-半醌式E2（E2-3，4-semiquinone，E2-3，4-SQ），形成一個(gè)完整的氧化還原閉環(huán)。在此過程中，還會(huì)有活性氧（reactive oxygen species，ROS）產(chǎn)生，過量ROS 可進(jìn)一步氧化DNA，造成DNA 損傷［22］。ROS 作為癌癥的促發(fā)劑，也能導(dǎo)致DNA 突變并加速腫瘤發(fā)展［23］。與4-OHE2不同，2-OHE2是一種活性相對(duì)較低的雌激素，更易通過COMT 催化生成無毒的2-甲氧基E2（2-methoxyestradiol，2-CH3O-E2），最終隨尿液排出體外［21］（圖1）。

圖1 細(xì)胞色素P450酶（CYP）1超家族（CYP1）介導(dǎo)的雌二醇（E2）生物活化.COMT：鄰苯二酚-O-甲基轉(zhuǎn)移酶.

在女性乳腺癌組織中已檢測(cè)到高濃度的4-羥基化代謝物及其DNA 加合物，4-OHE2與2-OHE2的生成比率顯著高于正常乳腺組織［24］，二者可分別作為E2基因毒性和解毒的生物標(biāo)志物。在正常生理?xiàng)l件下，4-OHE2引發(fā)的基因毒性可通過各種細(xì)胞防御機(jī)制加以預(yù)防，形成的醌式代謝物能被體內(nèi)一些親核性巰基化合物（如廣泛存在的谷胱甘肽）滅活，胞內(nèi)形成的羥基化代謝物也能被COMT 迅速甲基化［25］。然而，激素替代療法可能會(huì)增加E2的體內(nèi)暴露量、某些外源性化合物可能會(huì)改變E2的生物活化、基因多態(tài)性可能會(huì)影響E2代謝酶的活性與功能，這些因素都可能增加女性患乳腺癌的風(fēng)險(xiǎn)［25］。

3 外源性CYP1 抑制劑和誘導(dǎo)劑對(duì)雌二醇生物活化的影響

盡管CYP1 參與E2正常氧化代謝，但C-4 位酶促反應(yīng)生成的親電性代謝物仍會(huì)導(dǎo)致基因毒性與突變性的發(fā)生。相較于CYP1A2，CYP1A1 和CYP1B1 主要存在于乳腺組織，其介導(dǎo)的E2生物活化改變對(duì)女性乳腺癌發(fā)展的影響至關(guān)重要。

外源性化合物對(duì)CYP1的抑制作用可導(dǎo)致酶活性下降，如選擇性抑制CYP1A1，即能減少無毒2-OHE2生成，相對(duì)增加4-OHE2的累積，如兩面針堿［26］；如選擇性抑制CYP1B1，即能減少前致癌物E2向其基因毒性標(biāo)志物4-OHE2的生物轉(zhuǎn)化，如小檗堿［27-29］。與酶抑制相反，長期暴露于外源性化合物也可誘導(dǎo)CYP1表達(dá)，此時(shí)如增加了酶活性，同樣可改變E2的生物活化。據(jù)誘導(dǎo)的CYP1 亞型不同，即能促進(jìn)E2的不同代謝路徑，如千層紙素A 可顯著誘導(dǎo)CYP1A1 而升高2-OHE2水平［30］。研究發(fā)現(xiàn)，CYP1A1 和CYP1B1 的抑制劑和誘導(dǎo)劑多為平面疏水化合物，具有相似的母核結(jié)構(gòu)和取代基［9］，主要包括二苯乙烯類化合物、黃酮類化合物、蒽醌類化合物、生物堿類化合物、香豆素類化合物及其合成衍生物［31-32］，均可能改變CYP1介導(dǎo)的E2生物活化，從而影響E2在體內(nèi)的致癌風(fēng)險(xiǎn)。尤其CYP1B1 作為誘導(dǎo)乳腺癌的酶靶點(diǎn)受到廣泛關(guān)注，尋找并開發(fā)強(qiáng)效CYP1B1 選擇性抑制劑有望成為防治女性乳腺癌的潛在藥物［32］。目前，以黃酮為母核進(jìn)行結(jié)構(gòu)修飾已設(shè)計(jì)出一系列合成衍生物，包括萘黃酮衍生物［33-35］、查爾酮衍生物［36-37］和喹唑酮衍生物［38-39］等，均為強(qiáng)效CYP1B1 選擇性抑制劑，但其對(duì)E2生物活化和致癌性的影響有待進(jìn)一步研究。同時(shí)，CYP1A1 和CYP1B1 還存在基因多態(tài)性，已發(fā)現(xiàn)二者具有多種變異體，如CYP1A1＊2A 和CYP1A1＊2C及CYP1B1＊2 和CYP1B1＊26 均可導(dǎo)致乳腺癌風(fēng)險(xiǎn)的增加［7］。可見，CYP1 復(fù)雜的基因多態(tài)性以及廣譜的抑制劑和誘導(dǎo)劑均可能打破E2在“解毒”與“致毒”之間的代謝平衡。

4 結(jié)語

CYP1介導(dǎo)的E2生物活化與女性乳腺癌發(fā)展密切相關(guān)，抑制或誘導(dǎo)CYP1 活性均能影響其致癌風(fēng)險(xiǎn)。全面掌握多種因素對(duì)CYP1 介導(dǎo)E2生物活化的改變，并綜合評(píng)價(jià)其與基因毒性相關(guān)性，將有助于預(yù)防或規(guī)避E2的致癌風(fēng)險(xiǎn)，有效促進(jìn)新型抗乳腺癌藥物的開發(fā)和臨床研究，對(duì)女性健康具有重要理論和現(xiàn)實(shí)意義。