细胞色素P4503A4与肿瘤化疗耐药的关系研究进展

张浩杰，李晓强，于跃，张湘生，王松，尹方旭，王晓红，杨振林

(1.滨州医学院，山东 滨州 264003； 2.滨州医学院附属医院乳腺外科，山东 滨州 256600)

肿瘤是机体在代谢、感染、环境等各种致癌因素作用下，局部组织细胞克隆性异常增生形成的病变，且肿瘤形成是多基因、多步骤突变的结果[1-2]。相关资料显示，在全球范围内，我国恶性肿瘤新发病例发病率、病死率分别约占23.7%、30%，均高于全球平均水平，其中以肺癌、肝癌、乳腺癌较为常见，是威胁我国居民生命健康的重要因素之一[3]。化疗是临床治疗肿瘤的关键手段，但因长期使用化疗药物，机体相关癌细胞对药物产生耐药性，化疗有效率约14%，明确影响化疗药物代谢因素对临床抗肿瘤化疗具有重要意义[4-5]。细胞色素P450(cytochrome P450,CYP450)酶系是一类含血红素的蛋白质，可作为末端加氧酶参与大多数抗肿瘤药物及外源性化合物代谢过程，其中CYP4503A4(CYP3A4)酶系约占CYP450酶系的50%，研究表明，部分抗肿瘤药物可通过诱导CYP3A4而增加其含量及活性，也有部分抗肿瘤药物及外源性化学物质可通过选择性抑制CYP3A4表达降低其活性，进而影响酶代谢，对肿瘤化疗耐药产生不同程度的影响[6-7]。此外，CYP3A4表达具有较强的个体特异性，对抗肿瘤药物疗效乃至不良反应存在一定影响。现基于CYP450酶系中CYP3A4与肿瘤化疗耐药关系的新角度，对近年来CYP3A4与肿瘤化疗耐药的关系进行综述，以期为优化临床个体化治疗提供新的研究方向。

1 肿瘤化疗耐药

1.1肿瘤发病机制 肿瘤是威胁人生命健康的重要危险因素之一，各种环境、遗传等致癌因素以协同、序贯的方式引起机体DNA损害后激活原癌基因，改变DNA修复基因、凋亡调节基因，促使靶细胞克隆性增殖转化，当其中一个克隆靶细胞无限制扩增，通过附加突变选择性形成异质化，使其获得浸润及恶性转化能力，如不及时加以控制，容易导致癌细胞进一步扩散，易致死亡[8-9]。也有研究认为，若机体局部组织在基因水平上生长的正常调控失常，细胞异常增殖后形成的新生物易影响正常细胞的生物学活性与遗传活性，形成与正常细胞在形态、代谢及功能上均有所差异的肿瘤细胞[10]，肿瘤细胞不仅可在原发部位生长、蔓延，还可通过种植性转移、血行播散等途径扩散到机体其他部位而形成新的转移灶，不及时控制易威胁个体生命健康。

1.2化疗耐药性 化疗可通过化学药物阻止癌细胞扩散并最终杀灭癌细胞，在临床恶性肿瘤治疗中有着不可替代的地位，但长期使用后病原体对药物的敏感性下降，疗效随之减弱甚至消失，即产生耐药性，这是抗肿瘤治疗失败的重要原因，因此明确产生化疗耐药性的因素对肿瘤诊疗具有重要意义[11]。临床将耐药性分为原发性耐药、继发性耐药，原发性耐药一般指在第一次肿瘤治疗前就存在的细胞内耐药；继发性耐药指肿瘤治疗过程中通过变异、突变信号出现转导通路改变、基因改变等现象，使机体对原有治疗药物不敏感而出现耐受。CYP450广泛参与人体内羟基化、氧化、水解、还原等多种Ⅰ相反应。随着现代分子生物学的深入研究，发现CYP450参与多数抗肿瘤药物的代谢、清除、生物转化，与肿瘤化疗耐药性的产生具有潜在关系，CYP450与抗肿瘤药物形成的结合物可经跨膜物质泵出细胞外，降低药物有效分子在胞内的蓄积，继而降低抗肿瘤药物敏感性，引发耐药性[12-13]。

2 CYP3A4与肿瘤化疗耐药的相关性

CYP3A4是人体内重要的氧化代谢酶，El-Sayed等[14]研究利用动物实验证实了CYP3A4参与50%以上抗肿瘤药物的生物转化，在多类型抗肿瘤化疗药物的药动学中占据重要地位，因此探讨研究CYP3A4与肿瘤化疗耐药性的关系有重要临床价值。CYP3A4参与多种抗肿瘤药物的代谢清除，在药动学中有不可替代的作用。CYP3A4的个体差异将直接影响抗肿瘤药物的代谢动力学特性，进而导致化疗效果的个体差异较大，因此CYP3A4的表达与肿瘤化疗耐药性密切相关[15-16]。

2.1CYP3A4概述 CYP3A4是一类含血红素的蛋白质，其基因多态性是改变机体对肿瘤微环境的决定性因素，同时CYP3A4也是阿霉素等化疗药物的重要活化酶[17-18]。其与药物底物结合机制研究最早源于2004年，CYP3A4晶体构型的主要特点在于其携带一个由7个苯丙氨酸残基组成且具有指向CYP3A4活性位点的疏水中心，即苯丙氨酸簇，与CYP3A4活性位点结合后形成底物结合袋，即CYP3A4活性区域[19]。CYP3A4活性区域接触血液组分面积较大，可提高酶结合区域多配体结合能力，影响抗肿瘤药物治疗作用[20]。国内外均有试验数据显示，CYP3A4外周配体结合位点的存在，可与咪达唑仑、卡马西平等抗肿瘤药物协同发挥作用[21-22]。覃小玲等[23]通过对CYP450探针药物相关性研究发现，CYP3A4可影响抗肿瘤药物在肝脏中的代谢，同时表现出咪达唑仑1-羟基化活性，影响抗肿瘤药物核酸的合成，进而影响药物生物代谢。50%以上的抗肿瘤药物经CYP3A4代谢，而基因转录水平、酶蛋白稳定性、酶蛋白抗降解能力增加，变构效应等均可加强CYP3A4诱导作用，继而加速抗肿瘤药物代谢，引起CYP3A4活性竞争性抑制，影响抗肿瘤药物发挥作用[24]。

2.2CYP3A4与乳腺癌化疗耐药相关性 乳腺癌发生于乳腺或导管上皮，发病机制尚未完全明确，乳腺癌相关基因、性激素或生殖激素异常、环境及营养因素等均可诱发此病[25]。CYP3A4参与多种抗乳腺癌药物化疗，吴华[26]研究发现，乳腺癌组织中，CYP3A4表达水平较高，同时参与蒽环类、环磷酰胺、阿霉素等氟尿嘧啶类药物代谢，减弱药物疗效，由此可见，CYP3A4对乳腺癌肿瘤化疗耐药性的发生起促进作用，调控CYP3A4在机体内表达，可作为临床治疗乳腺癌的重要研究方向。李远等[27]将紫杉醇等外源性药物应用于临床乳腺癌化疗，发现药物诱导CYP450过表达可增强药物代谢能力，且在CYP3A4羟化作用下，其临床疗效有减弱趋势，再次佐证了CYP3A4表达与肿瘤化疗耐药性有重要关系。氟尿嘧啶是乳腺癌化疗一线药物，进入机体经酶转化为5-氟脱氧尿嘧啶核苷酸后可抑制胸腺嘧啶核苷酸合成酶，继而抑制DNA合成，同时降低乳腺组织中增殖细胞核抗原阳性表达，抑制肿瘤细胞增殖，加速乳腺癌细胞凋亡[28-29]。金科等[30]研究发现，氟尿嘧啶类药物应用于乳腺癌治疗后，受外源性受体影响可产生耐药性，此时机体CYP3A4表达水平较高，这种可自身调节代谢机制的发现对认识CYP3A4在乳腺癌化疗药物中的代谢具有重要临床价值。此外，黄钰等[31]研究乳腺癌组织中CYP450酶表达情况发现，有化疗反应组CYP3A4表达水平较高，在新辅助化疗后化疗敏感组和耐药组癌组织中CYP3A4表达有较大差异，表明CYP3A4过表达与乳腺癌肿瘤化疗耐药相关。以上观点均证实CYP3A4在乳腺癌治疗中占据重要位置，临床应进一步研究CYP3A4表达在乳腺癌疾病进展、诊断中的作用。

2.3CYP3A4与肝癌化疗耐药相关性 人体肝脏含有丰富的CYP3A4，其参与黄曲霉素的Ⅰ相代谢，可诱导黄曲霉素B1活化为具有致癌活性的环氧化合物，与大量抗肝癌药物代谢及药物间不良反应密切相关，CYP3A4与肝癌化疗药物的耐受性逐渐引起关注[32-33]。有研究将抗肝癌药物氢化可的松作为观察指标，比较健康者、肝癌患者及其他慢性肝病患者的CYP3A4活性，发现肝癌患者CYP3A4表达水平明显低于健康者、其他慢性肝病患者，推测CYP3A4活性与肝癌化疗有关[34]。余爱荣等[35]研究发现，对照组(耐药组)CYP3A4表达水平低于空白组，转染细胞染色呈棕黄色，推测与抗肿瘤药物产生的灭活作用相关，以上均可佐证CYP3A4在抗肝癌药物耐药产生中发挥重要作用。抗肝癌药物在机体内被CYP450代谢后通常表现为灭活反应，即促使底物羟化，脱羟基在分子内可形成极性基团，便于生物转化反应，一些药物可因CYP3A4作用活化，使CYP3A4在肝癌细胞中表达水平显著降低，经CYP3A4代谢活化药物活性可能会降低，诱发肝癌细胞对抗肝癌化疗药物的耐受，导致化疗耐药性[36-37]。有研究通过反转录聚合酶链反应检测肝癌患者机体CYP450表达，发现癌旁及正常组织CYP3A4均有升高趋势，推测CYP3A4表达异常可导致致癌物活化，降低临床治疗效果，但CYP3A4表达与肝癌发生及进展无明显相关性[38]。总之，CYP3A4在肝癌细胞中异常表达与肿瘤化疗耐药性密切相关，CYP3A4表达可为肝癌化疗研究提供新的治疗靶点。

2.4CYP3A4与肺癌化疗耐药相关性 随着现代医学对CYP450酶系的深入研究，发现CYP450酶表达与肺癌发生的分子机制及化疗耐药相关[39]。抗肺癌化疗药物可作用于DNA合成期，在一定条件下可阻止G1期向S期发展，使肿瘤细胞生长于有丝分裂中期停止而发挥治疗作用[40-41]。许多CYP450酶在肿瘤组织中过表达，刘蕴星等[42]研究发现CYP3A4参与致癌基因的生物代谢，对环磷酰胺、紫杉醇等化疗药物有灭活作用，使肺癌化疗过程出现耐药现象，提示CYP3A4作用可能是肺癌化疗耐药的重要原因。许可[43]研究发现，CYP3A4在原发性肺癌肿瘤组织及肿瘤转移灶中均有较高表达，与正常组织表达存在差异，推测与抗肺癌药物耐药相关，临床可使用降低该酶表达的抗肿瘤药物进行化疗，最大程度发挥治疗效果。杭猛等[44]发现，CYP3A4基因突变可能对抗肺癌化疗耐药产生影响，其可提升依托泊苷等抗肿瘤药物的生物代谢，影响肿瘤化疗过程中个体疗效，由此推测CYP3A4基因突变可增强化疗药物耐药性，从而降低临床治疗效果。

2.5CYP3A4与其他肿瘤化疗耐药相关性 除乳腺癌、肝癌等常见癌症外，CYP3A4与其他肿瘤化疗耐药也有密切关联。CYP450可抑制视黄酸在正常造血干细胞中分化，是抗骨髓瘤药物的重要作用机制之一[45]。张林等[46]研究发现，人体骨髓基质细胞有多种药物代谢酶，CYP3A4可在一定程度上保护硼替佐米等抗肿瘤药物对多发性骨髓瘤细胞的损害，CYP3A4抑制剂卡非佐米等药物可缓解多发性骨髓瘤的耐药，表明基于CYP3A4表达可为骨髓瘤治疗提供新的研究方向。Bonnet等[47]研究发现，在胰腺癌中，CYP3A4可代谢紫杉醇等药物，使药物敏感性下降，推测源于肝细胞核因子4A蛋白介导CYP3A4的表达，使CYP3A4上调，发生获得性耐药性，临床疗效逐渐降低甚至无效。有报道指出，CYP3A4与卵巢癌化疗药物耐药性相关，源于可溶性补体受体在调节CYP3A4转录激活过程中发挥重要作用，提示对于CYP3A4特异性过表达的肿瘤，CYP3A4靶点可为临床研究新型抗肿瘤药物提供新的研究方向[48]。

3 以CYP450酶系为靶点的抗肿瘤药物研发现状

CYP450属于多功能酶系，可作为过氧化酶、单加氧酶等催化生物转化Ⅰ相代谢反应，而将CYP450作为代谢底物的抗肿瘤药物，如何在不增加给药剂量的基础上升高血药浓度，增强药物疗效是临床研究的重点。当肿瘤组织处于相对缺氧的环境时，CYP450酶系仍可对内源性及外源性物质产生氧化还原反应，其特异性过表达的特性为抗肿瘤药物的研发提供了新的思路。

近年来研究显示，环磷酰胺、铂类化合物可作为细胞色素P2D6、CYP3A4的代谢底物，其与昂丹司琼联合使用可有效抑制细胞色素P2D6、CYP3A4活性，协同增强药物治疗效果，并可逆转耐药性，对肿瘤化疗耐药性有改善作用[49-50]。紫杉醇类、替尼类等抗肿瘤靶向药物进入机体后，均经CYP3A4代谢，与金丝桃素、安普那韦等CYP3A4抑制剂联合使用，可升高机体的抗肿瘤药物血药浓度，并在提高疗效的同时逆转肿瘤耐药性，对肿瘤化疗耐药性有正向作用。细胞色素P1A1在高效芳香烃受体及其核转运蛋白的作用下通过羟化作用形成DNA加合物，作用于肿瘤细胞而产生抗肿瘤作用，为抗肿瘤药物的研发提供新的靶标分子。因CYP450酶系家族成员分子结构、酶功能具有高度相似性，不同种类CYP450可能对同种物质均有代谢作用，若肿瘤细胞中检测出特异性过表达CYP450家族分子可激活类芳香烃受体激动剂，其对胰腺癌、骨髓瘤等非典型肿瘤可能有抗肿瘤作用[51]。此观点可为临床研发以CYP450酶系为靶点的抗肿瘤药物提供新思路。

4 小 结

CYP3A4是CYP450家族中重要的Ⅰ相氧化代谢酶，参与多数抗肿瘤药物在机体的生物转化，其底物谱较为广泛，其表达及活性可直接影响多数抗肿瘤药物的临床疗效，与肿瘤化疗耐药性相关。利用CYP450酶系中不同成员在肿瘤组织中特异性过表达的特性，开发以CYP450酶系为治疗靶点的药物，为肿瘤治疗提供了新的研究思路。目前，部分学者对CYP450家族个别成员进行研究，虽取得了一定成果，但在肿瘤耐药中的作用还未完全明确，仍需进一步研究。