細胞色素P4501B1及其抑制劑在腫瘤治療中的應用進展

盧雪景綜述 李 利審校

細胞色素P450酶(CYPs)是1個廣泛存在于人體組織中，以鐵卟啉為輔基的蛋白質家族，大多為單加氧酶，可以催化多種代謝反應[1]。文獻已報道細胞色素P4501B1(CYP1B1)是1種在許多與激素相關的腫瘤組織中特異性高表達的CYP450酶，可代謝雌激素為致癌產物，激活芳香烴類前致癌物[2]，進而導致各種腫瘤的發生發展。近年來關于腫瘤組織中CYP1B1的研究報道日漸增多，但對CYP1B1抑制劑在腫瘤治療中的研究比較少。我們通過綜述CYP1B1及其抑制劑在腫瘤治療中的研究，為開發具有靶向性和低毒副作用的抗腫瘤藥物提供新的思路。

1 CYP1B1在腫瘤發生發展中的作用及臨床意義

CYP1B1是1種重要的CYP450系氧化代謝酶,參與代謝外源性化合物及前致癌物,與腫瘤的易感性相關。它廣泛存在于肝外組織如乳腺、子宮、卵巢、前列腺、肺、中樞神經等中，在多種惡性腫瘤組織中高頻率的表達，而在相應的正常組織中不表達或極低水平的表達[3]。而這種特異性的高表達對腫瘤的診斷和靶向性抗腫瘤藥物及免疫治療具有重要意義。

已有研究表明CYP1B1在子宮內膜癌組織中高表達，而在相應的正常組織中低表達,表明CYP1B1在子宮內膜癌的發生過程中可能起重要的作用，并意味著 CYP1B1 可能是種新的癌癥標記蛋白，為腫瘤的治療提供新的靶點。

1.1 CYP1B1激活和代謝生成致癌物

CYP1B1是1種血紅素-硫醇鹽單加氧酶，與多種底物的NADPH依賴I相單加氧酶作用有關，包括脂肪酸類、甾體類和外源性底物，參與調節數個重要轉錄因子。目前研究最多的如芳香烴受體(AhR)。CYP1B1在轉錄水平受多環芳香烴激活，通過芳香烴受體復合物發揮作用，而二噁英是激活CYP1B1基因轉錄最有效的Ah受體顯效劑[4]。

CYP1B1 是催化雌激素代謝的關鍵酶，是目前已知最強的雌激素4-羥化酶，參與雌激素C-4羥化反應，即17β-雌二醇在C4位點的羥化作用[5]。其可將雌二醇代謝為4-羥基雌二醇(4-hydroxyestradiol,4-OHE2)，4-OHE2具有基因毒效應，其致癌效應在雌激素誘發癌變作用中占主導地位。4-OHE2經隨后的氧化作用分別形成高活性的E2-3，4苯醌和E2-3，4半醌類化合物，可以與調節細胞生長和死亡的特定基因，包括可引起細胞轉化和不正常細胞繁殖的致癌基因和抑癌基因的DNA起反應，在鳥嘌呤的N-7和腺嘌呤的N-3位置上形成去嘌呤加合物，DNA由此產生的無嘌呤位點發生突變，導致乳腺癌、子宮內膜癌、前列腺癌及其它的人類腫瘤的產生[6]。同時產生脫嘌呤核苷位點，引起體內堿基的丟失和致癌性DNA突變，從而誘發癌癥的產生[2,7]。另外，Dawling等[8]研究發現，CYP1B1除了可使雌二醇氧化成4-羥雌二醇之外，也可作用于甲氧雌二醇，使之去甲基化，而甲氧雌二醇可反饋抑制CYP1B1介導的雌激素氧化代謝，從而減輕雌二醇誘導的DNA損傷，可見CYP1B1可增強雌激素的基因毒性。Berstein等[9]發現，以4-OHE2為主要代謝產物的組織，易發生腫瘤。CYP1B1代謝雌激素生成4-羥基雌二醇的同時，CYP1B1也通過雌激素受體(estrogen receptor,ER)受雌二醇的調節激活。Tsuchiya等[5]研究表明:雌二醇誘導ER陽性細胞表達，通過有雌激素受體元件(estrogen receptor element,ERE)的ER直接作用于CYP1B1基因。該研究首次報道了雌激素代謝酶CYP1B1被雌激素本身特異性激活，這一現象高度依賴ER。此外CYP1B1還能激活多種前致癌物，如，雜環胺，多環芳烴(polycyclic aromatic hydrocarbon,PAH),芳族胺，硝基多環烴，促進腫瘤的發展。

1.2 CYP1B1在腫瘤診斷、治療中的作用

基于CYP1B1在腫瘤組織中異常高表達的特性，研究發現，在腫瘤組織中特異性高表達的CYP1B1能介導熒光腫瘤標記物,可望有效用于腫瘤的診斷、光動力治療和手術定位[10]。CYPs因在腫瘤中的過度表達而成為腫瘤預防和治療的理想靶點,且如果結合CYPs和腫瘤的另一特性低氧對腫瘤進行選擇性治療,這種靶向治療將得到加強,如抗腫瘤前藥AQ4N(1,4-二[2-(二甲氨基-.-氧化物)乙氨基]-5,8-二羥基蒽-9,10-二酮，Novacea)可在低氧的腫瘤細胞中由CYP3A4、CYP1A1和CYP1B1激活而產生細胞毒作用[3]。

在新的生物技術藥物研發中,Luby[11]提出了開發以CYP1B1為靶點的腫瘤治療疫苗。基于腫瘤組織和正常組織CYP450表達的差異,腫瘤組織內高水平的CYP450可以提高依賴CYP450代謝的藥物的選擇性和敏感性,為抗癌藥物選擇性作用提供依據,使藥物作用局限于腫瘤組織。根據這一點應用前景最好的是CYP1B1,因為盡管CYP1A,CYP2C和CYP3A在一些腫瘤組織中高表達,但他們在正常組織,尤其是肝臟中，也有很高的表達。CYP1B1的mRNA和蛋白在惡性腫瘤和轉移性疾病中差別很大,但是CYP1B1蛋白在正常組織中幾乎檢測不到。根據這一點設計的CYP1B1疫苗( Zyc300)已經進入Ⅰ、Ⅱ期臨床實驗,通過T細胞介導殺傷腫瘤細胞[12]。

McFadyen等[13]的研究顯示:將多西紫杉醇分別暴露于有CYP1B1表達的細胞和沒有CYP1B1表達的細胞，發現在沒有CYP1B1表達的細胞中，多西紫杉醇產生的細胞毒性比在有CYP1B1表達的細胞中要高4倍以上。另外，用已知的CYP1B1抑制劑a-萘黃酮和多西紫杉醇共同孵育后，發現將導致完全相反的細胞毒性結果。從而推測，CYP1B1對多西紫杉醇的滅活可能是造成對多西紫杉醇藥物抵抗的原因。Sissung等[14]認為CYP1B1所催化的雌激素-3，4-醌和甲氧雌二醇可能是多西他賽療效下降的原因。CYP1B1所催化產生的2種雌激素醌抑制多西他賽和紫杉醇介導的微管聚合作用，而醌和甲氧基的派生物少數來自CYP1B1的代謝產物(2-OHE2)的抑制成核和減少微管聚合作用，大多數CYP1B1的代謝產物(4-O-HE2)的醌和鬼臼毒素一樣完全消除了微管的聚合作用。這可能存在2個并不相互排斥的機制：干擾藥物作用的主要機制-微管穩定；改變多西他賽的結構。綜上所述，CYP1B1在腫瘤組織中的特異性高表達可致多種抗腫瘤藥物失活，使腫瘤產生耐藥性。

現在基于CYP450以及被CYP450激活的前藥基因治療方法被提出[10]，即將前藥及其代謝酶直接輸送到腫瘤細胞內，使前藥在腫瘤細胞內轉化成毒性代謝產物，直接殺死腫瘤細胞，從而降低對正常組織的毒性作用，減少副反應。而CYP1B1可以激活一些前體藥物，如：芳香胺、白藜蘆醇、Phortres、AQ4N等，產生抗癌代謝物，殺死癌細胞，其中AQ4N能在腫瘤的低氧環境下被CYP1B1代謝生成AQ4，滲透進入周圍的腫瘤細胞起到抗癌作用，AQ4有著比AQ4N強100倍的細胞毒性。

2 CYP1B1抑制劑與腫瘤的研究概況

CYP1B1參與了前致癌物活化和抗癌藥物代謝失活，是誘發癌癥和導致抗癌藥物失效的重要因素，因此使用CYP1B1抑制劑對其活性進行抑制，可起到化學保護作用，并減少腫瘤耐藥性的產生，在腫瘤的治療中發揮重要作用。目前研究報道的CYP1B1抑制劑主要有以下幾類。

2.1 天然芪及其類似物

羥基芪化合物白黎蘆醇(resveratrol，Res)，又稱芪三酚，是1種含有芪類結構的非黃酮類多酚化合物，存在于多種植物中,在蓼科植物虎杖根莖和紅葡萄皮等中含量較高，能抑制CYP1A1和CYP1B1的活性。氧化白藜蘆醇的甲氧基衍生物2,3′,4,5′-四甲氧基二苯乙烯(2,3′,4,5′-tetramethoxystilbene，TMS)對CYP1B1表現出很強的抑制活性和選擇性,也是目前所發現的選擇性較好的CYP1B1抑制劑之一,其抑制CYP1B1、CYP1A1和CYP1A2的IC50值分別為6、300 nmol/L和3 μmol/L。此外,它還能特異性抑制CYP1B1介導的雌二醇4位羥化。

從體細胞來源的惡性腫瘤所獲得的實驗數據顯示，在大多數情況下，白藜蘆醇能通過拮抗芳香烴受體(AhR)來抑制CYP1A1和CYP1B1的表達，從而發揮其抗癌防癌活性。另一方面，CYP1B1通過代謝活化作用將白藜蘆醇由非毒性的飲食成分轉化為Piceatannol，而Piceatannol是已確認的抗腫瘤化合物。這為白藜蘆醇的抗腫瘤作用的分子機制提供了新的解釋[15]。已有研究發現，白藜蘆醇能明顯抑制體外培養的不同癌細胞系的增殖，如結腸癌、胃癌、甲狀腺癌、卵巢癌、胰腺癌[16]、乳腺癌、前列腺癌、神經膠質瘤、頭頸部鱗狀細胞癌[17]等。

2.2 黃酮類化合物

黃酮類化合物( flavonoids)，又稱生物類黃酮，是一類廣泛存在于植物中的多酚類天然色素,具有抑制腫瘤的生長和防止癌癥產生的生物活性，按其結構可分為黃酮( flavones)類,如黃芩素、白楊素;黃酮醇( flavonols)類,如槲皮素、蘆丁;黃烷醇( flavanols)類,如兒茶素(EGCG);二氧黃酮醇(di-hydroflavonols)類,如陳皮苷;異黃酮( isoflavones)類,如葛根素;雙黃酮(di-hydroflavonols)類,如銀杏素;查爾酮(chalcones)類,如紅花苷;其他黃酮類,如異芒果素等[18]。一些黃酮類化合物能調節體內外源性物質的代謝和分布,有助于阻止癌癥的發生。黃酮類化合物對人體CYP1酶有很強的抑制作用,其對人重組CYP1B1和CYP1A2參與的EROD的活性的抑制作用比對CYP1A1強10倍( IC50值分別為5、6和60 nmol/L )，所以黃酮與CYP的相互作用很可能是其發揮抗癌和其他生物活性作用的機制之一。

大量研究證實，黃酮類化合物對CYP1B1和CYP1A2有明顯的抑制作用，如α-萘黃酮(α-naphthoflavone，ANF)和呋拉茶堿( furafylline)能特定地抑制CYP1B1和CYP1A2，并隨后抑制來自食物的致癌物質的致突變性。胡福良等[19]從蜂膠液中提取出的黃酮類化合物對S180腫瘤生長有良好抑制作用，抑瘤率為55.8%～80.8%。韓國的Young-Kyoon Kim等[20]將從北桑寄生中分離提取的黃酮類化合物，作用于對非小細胞肺癌細胞株A549,卵巢癌細胞株SKOV-3,皮膚黑色素瘤細胞株SKMEL-2,中樞神經細胞腫XF498等后，發現該黃酮類化合物對腫瘤細胞有抑制作用。

2.3 芳香烴類化合物

含有乙烯基和乙炔基官能團的芳烴化合物可選擇性抑制CYP1A1、CYP1A2或CYP1B1。已有研究表明,芘對CYP1B1的抑制活性( IC50=2 nmol/L ) 較對CYP1A1強,2-乙炔芘對CYP1B1的抑制活性也比對CYP1A1強( IC50值分別為0.03和0.15 μmol/L )；含有乙炔基的化合物通常對CYP1B1的選擇性抑制作用更強；一些非鄰位取代的多氯聯苯化合物能選擇性抑制CYP1B1,其中3,3′,4,4′,5-五氯聯苯的抑制活性最強。

2.4 天然香豆素類化合物

生物學活性研究表明,從天然藥物中分離得到的香豆素類化合物具有抗HIV、抗癌、降壓、抗心律失常、抗骨質疏松、鎮痛、平喘及抗菌等多方面的生物學活性。一些天然香豆素化合物能調節 CYP的活性,發揮抗癌作用。Kleiner等[21]研究了一系列呋喃香豆素類化合物對由CYP450代謝活化的7,12-二甲基苯并蒽所致皮膚癌的不同治療機制，結果發現 ,白茅苷和異茴芹靈對CYP1A1和CYP1B1都有抑制作用 ,但后者抑制活性稍高。

2.5 蒽醌類化合物

蒽醌類化合物也具有CYP1B1抑制作用。抗癌藥米托蒽醌是CYP1B1競爭性抑制劑,其Ki值為11.6 μmol/L。其他蒽醌類化合物如紅紫素和茜素對CYP1B1有一定的選擇性抑制活性。從動力學因素看,紅紫素既是競爭性抑制劑又是非競爭性抑制劑( Ki=0.7 μmol/L) ,而茜素則是競爭性抑制劑( Ki=0.15 μmol/ L)。

蒽醌類化合物具有抗癌的作用,實驗表明大黃素為較理想抗癌生化調節劑,與5-Fu、順鉑、氨甲蝶呤、絲裂毒素C、阿霉素等合用,可產生協同增效作用,可增強對黑色素瘤、人肺癌A549的細胞分裂和移植瘤的抑制作用,增強對人肝癌BEL7402的細胞毒作用,對癌基因HER-2/NCU過表達的肺癌細胞產生協同殺滅作用。Lee等[22]報道蘆薈大黃素可誘導人肺鱗癌細胞株CH27及非小細胞肺癌H460凋亡。

2.6 其他抗癌活性化合物

CYP1B1在許多腫瘤組織中介導了抗癌藥的代謝,可能代表了腫瘤特異性藥物代謝機制。研究發現，由CYPs代謝的化合物氟他胺,米托蒽醌,紫杉醇,Docetaxel是CYP1B1競爭性抑制劑( Ki 值為1.0～31.6 mol/L) ,表明他們可能是CYP1B1的底物,其中氟他胺與CYP1B1 的作用具有一定的特征性。靶細胞中的CYP1B1可使氟他胺發生2-羥基化,而2-羥基氟他胺有抗雄激素活性,能促進腫瘤生長。

另外，研究發現，丹參酮是CYP1家族酶活力的強效抑制劑，其對CYP1B1 的抑制作用強于CYP1A1和CYP1A2,并能抑制陽性誘導劑苯并芘 ：在HepG2細胞上對CYP1活力的誘導。已有研究證明，丹參酮對多種腫瘤細胞具有細胞毒作用、誘導分化和凋亡作用。由于丹參酮可以有效地抑制CYP1家族酶的活力，提示其具有癌癥化學保護劑和癌癥治療輔助用藥的開發潛力。

綜上所述，CYP1B1在前致癌物和抗癌物質的代謝活化、清除中以及雌激素代謝過程中發揮著重要作用，并且越來越多地被人們所關注，這些作用可能與腫瘤的發生、發展和治療相關。因此，將CYP1B1作為藥物治療的靶點，應用具有專一性的CYP1B1抑制劑，為子宮內膜癌的早期治療提供新的途徑。

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