CYP450與帕金森病的關系

李先紅，吳 堅綜述，黃金忠，姚允怡 審校

帕金森病(Parkinson’s disease，PD)，是一種中腦黑質多巴胺能神經元變性的中樞神經系統退行性病變疾病，臨床表現主要為靜止性震顫、肌強直、運動遲緩和姿勢步態異常。病因和發病機制不明，目前普遍認為，多因素可能參與PD發病。遺傳因素可增加患病易感性，只有與環境因素及衰老的相互作用下，通過氧化應激、線粒體功能障礙、鈣超載、興奮性氨基酸毒性作用、細胞凋亡等機制導致黑質多巴胺(Dopamine，DA)能神經元大量變性丟失而發病。PD的治療，主要以左旋多巴、多巴胺受體激動劑、單胺氧化酶B抑制劑(MAO-B)、腦深部電刺激(DBS)緩解癥狀為主，但不能減緩或阻止病情的發展。所以探究PD的保護因素刻不容緩。

CYP450(Cytochrome P450)，稱混合功能氧化酶和單加氧酶，主要存在肝臟中，因其在還原狀態下可與一氧化碳結合，并在450 nm波長處有最大吸收峰，故稱為細胞色素P450。CYP450是藥物代謝最重要的酶系，根據氨基酸序列及其同源性可分為18個家族、57個亞家族，參與大約75%的藥物、毒性物質的代謝。CYP450主要分布在哺乳動物的肝、肺、腎、小腸中。隨著研究的深入，在靈長類、嚙齒動物的大腦中發現CYP450的表達，并參與影響中樞神經系統功能的內源性(類固醇、膽固醇、膽汁酸)、外源性(食物)、毒物(農藥、尼古丁)的代謝[1]。

在CYP450超家族中，最先發現CYP2D6弱代謝者可增加PD的發病危險[2]。在不同的實驗室中，越來越多的CYP450陸續被發現與PD關系密切。這些酶包括CYP1A1、CYP1A2、CYP2B6、CYP2D和CYP2E1。目前有研究表明CYP450與帕金森病的聯系密切，對帕金森病有保護作用，因此本文CYP450與帕金森病的關系做一闡述。

1 CYP1A1

CYP1A1/CYP1A2均含有7個外顯子，在編碼區有70%的結構相似，CYP1A1在成人的肝臟表達量低，在其他肝外組織(至少在mRNA水平上)表達，包括胰腺、胸腺、前列腺、小腸、結腸、子宮和乳腺。Meyer等[3]證實，CYP1A1在小鼠、大鼠和人類腦組織多區域的膠質細胞、神經元中表達。

CYP1A1基因多態與PD的關系：王建、Tukakubo、Bennett等分別對中國人、日本人、美國白種人PD發病情況研究發現，CYP1A1基因多態與PD的發病有關。CYP1A1與早發性PD機制可能有如下：CYP1A1已經被證實可在人類大腦中表達，其活性產物主要表達在首先在人類腦膜和腦室周圍組織(如脈絡膜叢、松果體、垂體后葉等)。CYP1A1基因突變，可能導致侵入腦實質和腦脊液的毒素增多，進而損傷黑質紋狀體多巴胺能神經元，引發鏈式反應，導致PD發生、發展。

劉平等在早期臨床病例對照研究中證實，CYP1A1基因3’端限制性內切酶MspⅠ等位基因(A、B、C)多態性與早發性帕金森病的易感性無關。在其隨后的研究中，MspⅠ的等位基因、N-乙酰基轉移酶2(NAT2)慢乙酰化基因與早發性PD的關系中[4]，協同因素分析發現在早發性帕金森病組中，攜帶NAT2慢乙酰化基因型兼MspⅠ基因雜合型B的頻率(62.1%)明顯高于對照組(23.1%)，OR值達5.455，提示CYP1A1、NAT2協同作用與早發性PD具有相關性。宋秋霞等[5]對新疆地區帕金森病遺傳易感性中發現，兒茶酚胺氧位甲基轉移酶(COMT)基因、CYP1A1不同基因型間的協同作用可增加或減少新疆地區部分人群PD的發生風險。

2 CYP1A2

CYP1A2主要存在于肝臟中，在腸道、腦、肺等組織中也有少量分布。CYP1A2參與咖啡因、華法林等20多種藥物的代謝過程，此外，CYP 1A2在一些前致癌物和前毒性物質的體內活化過程中也起重要作用。

CYP1A2參與90%以上的咖啡因清除，是其代謝的主要酶。流行病學研究表明，每天攝入3-4杯咖啡(約200 mg)可以減少帕金森病的風險[6]。Tan 等[7]在大樣本的對照試驗中發現咖啡因的快、慢代謝者和PD的發生風險關系密切，且咖啡因及其代謝產物副黃嘌呤均有神經保護作用。

MPTP(1-methyl-4-phenyl-1，2，3，6-tetrahydropyridine，1-甲基-4-苯基-1，2，3，6-四氫吡啶)誘導的阻斷腺苷A2A受體(ADORA2A)的PD動物模型中[8，9]，證實咖啡因具有神經元保護作用。Popat等[10]表明ADORA2A兩個基因型與PD發病呈負相關性，而攜帶cyp1A2_rs762551_CC基因型的純合子咖啡因慢代謝者與PD關系密切。Chuang 等[11]大樣本的病例對照研究提示，長時間的咖啡攝入量可降低25%的PD發病率[OR=0.75(0.64～0.88)]，每天額外增加一杯咖啡攝入量可降低4%的PD發病風險[OR=0.96(0.93～0.99)]。除此之外，該研究發現ADORA2A、CYP1A2基因多態性與PD相關的咖啡日攝入量關系最緊密的分別是ADORA2A_rs5760423_TT攜帶者[OR=0.77 (0.51～1.16)]、CYP1A2_rs762551_CC[OR=0.86(0.69～1.08)]和CYP1A2_rs24702304_GG[OR=0.84(0.71～0.99)]。

3 CYP2D

CYP2D，是CYP450的亞家族重要成員之一，在肝臟、嚙齒動物和人類腦組織中表達，CYP2D蛋白在基底節，尤其是黑質部位含量最高。CYP2D在大鼠中有6個亞型(CYP2D1-5，CYP2D18)，在人類只有一個亞型CYP2D6。CYP2D參與約25%常用藥物、毒物的代謝，藥物如抑郁藥、抗精神類藥；毒物如MPTP、哈馬靈等。

在PC12細胞中，CYP2D6高表達可以抑制MPP+誘導的細胞毒性[12]；在SH-SY5Y細胞中，CYP2D6的含量與蛋白含量呈劑量依賴性，而其抑制劑奎尼丁、普萘洛爾、美托奈爾降低MPP+的細胞毒性，提高了細胞的存活率，提示CYP2D6在PD病程形成中起到保護作用[13]。

PD的病理基礎黑質紋狀體黑質多巴胺能神經元變性，致多巴胺合成、傳遞障礙，而CYP2D影響多巴胺的合成。Toyoko等首次發現CYP2D6在酵母菌中參與酪胺羥基化為多巴胺的過程，Thompson等[14]在大鼠的腦線粒體中發現，CYP2D分布在大腦的各個區域，且每個區域酶活性也各不相同，在黑質和小腦中最高。Haduch等[15]第一次在大鼠的腦線粒體中證實CYP2D 影響酪胺經羥基化形成多巴胺的過程，CYP2D的抑制劑奎尼丁，抗CYP2D4抗體可降低酪胺到多巴胺的羥基化作用直接驗證了這一點。在大鼠的亞基因型中，只有CYP2D2、CYP2D4、CYP2D18參與多巴胺的合成，人類CYP2D6對酪胺到多巴胺的羥基化的作用更勝于CYP2D2/CYP2D4/CYP2D18[16]。

Smith等[2]首次發現CYP2D6弱代謝者可以增加PD發病的風險，隨后在更多的研究中也驗證了這個結論。通過對照試驗發現，CYP2D6隨著年齡的增加而表達增加，而在PD患者中，CYP2D6表達降低，使滅活引起PD的毒物的能力降低，進而加重PD的進展[13]。CYP2D6基因具有高度的多態性，目前發現超過60個等位基因(http：//www. cypalleles. ki. se/)。臨床數據表明，通過對PD患者的腦組織和帕金森綜合癥患者及健康人血樣品進行分析，CYP2D6*4 在PD患者中檢出率為35%，帕金森綜合癥患者為14.1%，健康組為19.8%。CYP2D6、NAT2，均參與了化學物質的解毒，同時擁有雜合基因CYP2D6*4/CYP2D6*10a和NAT2*5的個體，PD發病的風險更高，而單獨擁有NAT2*5基因，不影響PD的發病率[17]。而另一篇Mata分析也指出CYP2D6*4增加了PD的易感性，在白種人中表現最突出[18]。

4 CYP2E1

CYP2E1除了主要分布在肝臟外，還在肺、腎臟、大腦中存在，主要參與內、外源性物質的代謝，例如乙醇和尼古丁。在PD與CYP2E1的研究中，CYP2E1在大鼠腦組織，如黑質、紋狀體、神經元和膠質細胞均檢測到。Farin等[19]在人類腦組織，尤其是黑質部位，發現CYP2E1 mRNA表達。Vaglini等在最早的研究中，給予CYP2E1基因敲除的小鼠注射MPTP后，與對照組相比，cyp2e1(-/-)增加MPTP毒性，從而證明CYP2E1具有保護作用。但是，其團隊的進一步研究[20]中得出相反的結論，與對照對相比，通過檢測DA及其對應的中間產物的表達量，表明cyp2e1(-/-)對MPTP敏感性無差異，考慮造成此種差異的因素為其他酶的代償機制和基因的漂變。

總結

通過對以上的討論，通過動物實驗和PD患者的基因檢測，我們可以看到CYP450可以通過不同物質及其基因位點突變，如咖啡、MPTP、MspⅠ等位基因等影響PD的進展，具體發病機制暫不清楚，但為未來PD的治療提供了一個新的預防和治療方向，從而有可能找到對PD治療的有效藥物。

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