正常人肝10种细胞色素P450亚型的含量及活性

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细胞色素P450酶(cytochrome P450,CYP),主要存在于肝微粒体中,在外源性化合物的生物转化中起着十分重要的作用,参与临床上约 80%常用药物的代谢。CYP酶系主要有CYP1、CYP2和CYP3三个家族,相比而言,比较重要的包括以下10种CYP亚型:CYP1A2、CYP2A6、CYP2B6、CYP2C8、CYP2C9、CYP2C19、CYP2D6、CYP2E1、CYP3A4和CYP3A5。CYP催化反应是体内药物代谢的关键步骤,而影响药物在体内的药动学变化的根本原因是参与代谢的CYP酶的含量和活性存在较大个体差异。  随着蛋白定量技术的迅速发展,稳定同位素稀释内标-多反应监测-质谱技术(SID-MRM-MS)因其特有的重现性和准确性已成为较理想的蛋白定量方法。然而,目前对CYP含量和活性的研究仅限于其在肝微粒体中的含量及活性。尽管肝微粒体作为一种传统的研究CYP酶的体系被广泛沿用,但是为了客观反映肝脏的真实状态,准确地预测体内的实际情况,有必要对肝脏从微观到宏观多水平的生理参数进行分析和讨论。因此确定10种CYP亚型在微粒体、肝组织、肝脏中的含量以及在酶水平、微粒体水平、肝组织水平和肝脏水平的活性,并研究同一水平10种CYP亚型的含量与活性的相关性,不同水平同种CYP亚型的含量间及活性间的相关性,以期为临床上个体化合理用药提供重要的生理值参考。  方法  1 肝脏标本  收集正常人肝标本90例,男性34例,女性56例,年龄在20~75岁之间,饮酒12例,抽烟12例。  2 人肝微粒体蛋白浓度的测定  采用低温差速离心法制备人肝微粒体,Bradford法测定人肝微粒体蛋白浓度。  3 微粒体中CYP含量与活性的测定  稳定同位素稀释内标-多反应监测-质谱技术测定人肝微粒体中10种CYP的含量,选用10种CYP的体外探针药物测定其相应的酶活性。  4 酶水平CYP活性的测定  酶水平CYP的活性=微粒体水平CYP的活性/微粒体中CYP亚型的含量  5 肝组织水平CYP含量与活性的测定  肝组织中CYP含量=微粒体中CYP含量×每克肝脏中微粒体蛋白含量(MPPGL)  肝组织中CYP活性=微粒体中CYP活性×MPPGL  6 肝脏水平CYP含量与活性的预测  肝脏中CYP含量=肝组织中CYP含量×肝重比(LW/BW)  肝脏中CYP活性=肝组织中CYP活性×(LW/BW)  7 统计学方法  采用SPSS21.0软件对所有数据进行统计学分析,用GraphPad Prism 5.0作图软件作图。因本实验所得数据大部分不符合正态分布,故采用非参数检验分析,检验水准α为0.05。  结果  1 正常人肝中10种CYP的蛋白含量  90例正常人肝标本中10种CYP的蛋白含量符合非正态分布。在微粒体中,CYP2E1的蛋白含量最高,中位数为101.84 pmol/mg protein,范围为11.49-166.20 pmol/mg protein。含量最低的为CYP2B6,中位数为4.54pmol/mg protein,范围为1.68-46.19pmol/mg protein。在肝组织中,CYP2C9的蛋白含量最高,中位数为3.67 nmol/g liver,范围为0.41-21.72nmol/gliver。含量最低的为CYP2B6,中位数为0.21nmol/g liver,范围为0.04-2.89nmol/g liver。与肝组织中类似,在肝脏中,CYP2C9的蛋白含量最高,中位数为77.85 nmol/kg,范围为9.37-440.88 nmol/kg。含量最低的为 CYP2B6,中位数为 4.75 nmol/kg,范围为 0.75-60.49 nmol/kg。  2 正常人肝中10种CYP的活性  90例正常人肝标本中10种CYP的Km、Vmax和CLint均符合非正态分布。10种CYP亚型的Km个体差异较小,均在40倍以下。10种CYP的Vmax在酶水平、微粒体水平、肝组织水平和肝脏水平的变化各有不同。除CYP1A2、CYP2A6和CYP2C8随着研究体系的扩大个体差异程度呈上升趋势以外,其他 CYP的个体差异程度从酶水平到微粒体水平均先减小,而后又增大,并且肝组织水平和肝脏水平的结果相近。与Vmax类似,10种CYP的CLint在酶水平、微粒体水平、肝组织水平和肝脏水平的变化也不尽相同。随着研究体系的扩大,CYP1A2、CYP2B6、CYP2C9、CYP2E1和CYP3A4、CYP3A5的个体差异程度先减小后增大;CYP2A6与CYP2D6的个体差异程度先增大后减小;CYP2C8与 CYP2C19的个体差异程度一直增大,且肝组织水平和肝脏水平接近。  3 10种CYP含量与活性的相关性  基于微粒体水平、肝组织水平和肝脏水平分别对10种CYP的含量及其对应的活性进行相关性统计分析。  3.1 微粒体水平  CYP1A2的蛋白含量与其 Km无相关性(P>0.05),但与其 Vmax和 CLint具有显著相关性(P<0.05)。CYP2D6的蛋白含量与其 Km呈负相关(P<0.05),与其对应的CLint呈弱相关,但与其对应的Vmax无相关性。CYP2B6、CYP2C8、CYP2C9、CYP2C19、CYP3A4的蛋白含量与其对应的微粒体水平活性均无相关性。其余CYP的含量与其活性均有不同程度的相关性。  3.2 肝组织水平  除 CYP2B6 以外,其他酶亚型的蛋白含量和其对应的活性均有显著相关性(P<0.05)。并且CYP1A2和CYP2E1的含量和其对应的Vmax和CLint有较强的相关性(r>0.60,P<0.05)。CYP2C19、CYP3A4和CYP3A5的含量和其对应的Vmax和 CLint有较弱的相关性(0.500.60,P<0.05)。CYP2C19、CYP3A4和CYP3A5的蛋白含量与其对应的Vmax和CLint相关性较弱(0.500.05)与其他酶蛋白含量有显著相关性(P<0.01)。CYP2B6的蛋白含量与其他任何酶蛋白含量之间均无相关性。CYP2D6的蛋白含量除与CYP2B6的蛋白含量无相关性外,与其他酶含量都有显著相关性(P<0.01)。CYP3A5的蛋白含量与CYP2B6、CYP2C19的蛋白含量无相关性,与其他酶含量都有显著相关性。  4.2 肝组织水平  CYP1A2的蛋白含量与其他所有酶的蛋白含量均有显著相关性(P<0.05),并且与CYP2C8、CYP2C9、CYP2E1的蛋白含量的相关性较强(P<0.01)。CYP2C9的蛋白含量与其他所有酶的蛋白含量均有显著相关性,并且与CYP1A2、CYP2C8、CYP2E1的蛋白含量的相关性较强(P<0.01)。除CYP2C19的蛋白含量与CYP3A5的蛋白含量无相关性(P>0.05)外,CYP2E1、CYP3A5的蛋白含量均与其他所有CYP的蛋白含量有显著相关性。  4.3 肝脏水平  除了CYP2B6的蛋白含量与CYP2C19、CYP3A4、CYP3A5、CYP2C19的蛋白含量无相关性(P>0.05)以外,其他酶含量均有显著相关性(P<0.01)。  4.4 微粒体水平、肝组织水平与肝脏水平  Spearman相关性分析分析90例正常人肝10种CYP的蛋白含量在微粒体水平、肝组织水平与肝脏水平之间的相关性。发现同一种CYP亚型蛋白含量在微粒体水平、肝组织水平、肝脏水平之间均有显著相关性(P<0.05)。  5 10种CYP活性的相关性  5.1 酶水平  CYP1A2的Vmax与CYP2B6、CYP2C19、CYP3A4的Vmax无相关性(P>0.05),与其他 CYP的Vmax均有显著相关性(P<0.05)。CYP2C8的Vmax与CYP2C19的Vmax无相关性,与其他CYP的Vmax均有显著相关性。CYP2C19的Vmax只与CYP2A6有相关性。CYP3A5的Vmax与CYP3A4的Vmax的相关性最强。  CYP2C19的CLint与 CYP2C9的CLint有显著相关性(P<0.05),与其他酶的CLint均无相关性(P>0.05)。CYP2D6、CYP2E1的CLint除与 CYP2C19的CLint无相关性外,与其他酶的CLint均有显著相关性。  5.2 微粒体水平  CYP2A6的Vmax只与 CYP2C19的Vmax有显著相关性(P<0.05),与其他CYP的Vmax均无相关性(P>0.05)。CYPC8的Vmax与 CYP2A6、CYP2E1的Vmax无相关性,与其他CYP的Vmax有较强相关性(P<0.01)。CYP2E1的Vmax与CYP2C9、CYP2C19的Vmax有显著相关性。  CYP2A6的CLint与其他所有CYP的CLint无相关性(P>0.05)。CYP2D6的CLint只与CYP2B6的CLint有相关性(P<0.05)。CYP2C19的CLint只与CYP3A4 的CLint有显著相关性(P<0.01)。CYP2E1的CLint只与CYP1A2、CYP2C19的CLint有相关性。  5.3 肝组织水平  CYP2B6的Vmax只与CYP2A6的Vmax无相关性(P>0.05),与其他CYP的Vmax均有显著相关性(P<0.05)。CYP2D6的Vmax与CYP2A6的Vmax无相关性,与其他CYP呈弱相关。10种CYP的CLint均有显著相关性。  5.4 肝脏水平  CYP2A6的Vmax与 CYP2B6、CYP2D6的Vmax无相关性(P>0.05),其余各酶之间Vmax均有显著相关性(P<0.05)。CYP2C9的Vmax与CYP2E1的Vmax有较强相关性。10种CYP的CLint均有显著相关性。  5.5 酶水平、微粒体水平、肝组织水平与肝脏水平  Spearman相关性分析 10种 CYP的活性在酶水平、微粒体水平、肝组织水平与肝脏水平之间的相关性。在酶水平与微粒体水平之间,除 CYP2C19 与CYP3A5的Vmax在两个水平之间无相关性外(P>0.05),其他CYP的Vmax在两个水平之间均有相关性(P<0.05)。除CYP2A6与CYP2C19的CLint在两个水平之间无相关性外,其他CYP的CLint在两个水平之间均有相关性。在酶水平与肝组织水平之间,除CYP2C9、CYP2C19与CYP3A5的Vmax在两个水平之间无相关性外(P>0.05),其他 CYP的Vmax在两个水平之间均有相关性(P<0.05)。除 CYP2A6、CYP2C19与 CYP3A5的CLint在两个水平之间无相关性外,其他CYP的CLint在两个水平之间均有相关性。在酶水平与肝脏水平之间,除CYP1A2、CYP2C9、CYP2C19与CYP3A5的Vmax在两个水平之间无相关性外(P>0.05),其他CYP的Vmax在两个水平之间均有相关性(P<0.05)。除CYP2A6与CYP2C19的CLint在两个水平之间无相关性外,其他 CYP的CLint在两个水平之间均有相关性。在微粒体水平与肝组织水平之间以及微粒体水平与肝脏水平之间,所有CYP的Vmax和CLint在两个水平之间均有显著相关性(P<0.05)。在肝组织水平与肝脏水平之间,所有 CYP的Vmax和 CLint在两个水平之间均有很强的相关性(r>0.90,P<0.05)。  结论  1.首次提供了正常人肝10种CYP在微粒体水平、肝组织水平和肝脏水平蛋白含量的生理值,各水平均有显著的个体差异。  2.在微粒体水平,CYP2A6的蛋白含量对其活性的影响较明显;但在任一水平,CYP2B6的蛋白含量对其活性均无影响。
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