药物代谢I相酶-CYP450

药物代谢I相酶-CYP450第一页，共45页。内、外源物体内生物转化途径

ConjugatePhaseII

(GST,UDPGT)

PhaseII

(GSH,UDPGA,SO42-)Xenobiotics

Metabolite

ExcretedEndobiotics

PhaseI

(CYP450) OxidationCytotoxicity ReductionMutagenicity HydrolysisCarcinogeneci第二页，共45页。药物代谢酶的种类及命名细胞色素P450 (cytochromeP450)药物代谢转移酶

N-乙酰化转移酶 (N-acetyltransferase) 甲基转移酶 (methyltransferase) 尿苷二磷酸-葡萄糖醛酸转移酶 (UDP-glucuronosyltransferase) 磺基转移酶 (sulfotransferase) 谷胱甘肽巯基转移酶 (glutathioneS-transferase)酯酶

乙酰胆碱酯酶 (cholinesterase) 对氧磷酸/芳香酯酶 (A-esterases)脱氢酶

乙醇脱氢酶 (alcoholdehydrogenase) 乙醛脱氢酶 (aldehydedehydrogenase)氧化还原酶

单胺还原酶 (monoamineoxidase) 超氧化物歧化酶 (superoxidase) 过氧化氢酶 (catalase)第三页，共45页。内容提纲一．PhaseIenzymes—CytochromeP450(CYP450)

CYP450的发现 CYP450的特性和功能（组成、反应机制、分布、特性） CYP450在内、外源物代谢中的作用 CYP450的调控 CYP450与疾病 CYP450的应用二．PhaseIIenzymes—GlutathioneS-transferase

分布及类型 特性及催化反应 生理意义及调控

第四页，共45页。一.药物代谢I相酶－CYP450（一）CYP450的发现1955-Klingenbery1964-Omura,SatoEstabrookCooper1967-Conney,Remmer1969-LU,Coon,Junk1974-Sato,Coon,Lu1982-Fujii-Kuriyamaetal,

DiscoveryofCO-bindpigmentat450nminlivermicrosomes.CYP450identifiedasahemeprotein(首次命名）CYP450asadrugmetabolizingenzyme(demethylation,hydroxylation)InductionbyPB,3MC(Tolerance)andeffectofage,sex,diet,developmentSolubilization,purification,reconstitutionandpreparationofantibody.（存在、含量、抑制酶反应、作用机制）MultipleformsofCYP450(separation,purification,substratespecificity,quantitation)Genecloning,P450cam,regulation.（活性中心）2000papers/year,转录因子、受体、aa改变-底物特异性和种属差异,人基因多态性第五页，共45页。药物代谢I相酶－CYP450（二）CytochromeP450的特性和功能1.

组成

CytochromeP450 细胞色素 Cytochromeb5

NADPH-cytochromeP450reductase

黄素蛋白 Cytochromeb5reductase

Phospholipid第六页，共45页。药物代谢I相酶－CYP450CytochromeP450:底物和分子氧的结合部位，决定底物和产物的特异性。

Cytochromeb5NADPH-cytochromeP450reductase参与CYP450催化反应的电子传递Cytochromeb5reductase

Phospholipid：肝细胞内质网干重的30-40%，可加速电子传递，提高CYP450 的氧化作用第七页，共45页。药物代谢I相酶－CYP4502．分布哺乳动物:肝脏为主（微粒体、线粒体、核）、肺、皮肤、 小肠黏膜、结肠、肾上腺、肾脏、睾丸、卵巢、脑、 淋巴细胞、前列腺等。非哺乳动物:

植物、细菌、昆虫、真菌等。 分布的选择性与外源物进入机体的途径和代谢转化、排泄密切相关，利于CYP450生理功能的发挥。

第八页，共45页。药物代谢I相酶－CYP450*肝外组织

脑P450:表达低（为肝脏1-10%），参与神经递质和类固醇 的合成降解（性发育和功能）小肠P450:含量高（3A)，对诱导剂敏感，参与药物的生物转化第九页，共45页。药物代谢I相酶－CYP4503．催化反应及机制 RH+NADPH+H++O2ROH+NADP+H2O反应类型：

氧化（羟化、环氧化、脱烃、脱氨、脱硫、脱卤） 还原（硝基、偶氮、卤代）内源性底物：类固醇激素、脂肪酸、胆酸、花生四烯酸、维生素类 前列腺素等外源性底物：药物、致癌物、致突变物、抗氧化剂、农药、 有机溶剂、生物毒素等

第十页，共45页。(RH)Fe3+ye--(RH)Fe2+RH(H)2e-,2H-O2(RH)Fe2+(O2)(RH)Fe3+(O2-).(O2-).e-H2O22H+(RH)Fe3+(O2-2)2H+H2ORH(Fe-O)3+H2O2e-,2H-(R)(Fe-OH)3+.(ROH)Fe3+Fe3+ROHRH还原型氧化型NADPHNADPH,黄素蛋白还原酶B5还原酶CYP450作用的分子机制第十一页，共45页。药物代谢I相酶－CYP4504.特性（1）光谱特性：还原状态下可与CO结合，在波长450nm出现吸收峰，用于含量测定。

450nm

420nm(失活）

第十二页，共45页。药物代谢I相酶－CYP450（2）膜结合特性

可溶性:便于分离纯化膜结合:微粒体型：具有广泛底物特异性 （药物、致癌物、激素、脂肪酸）

线粒体型：具有明显底物特异性，可代谢内源性甾 醇，参与类固醇激素的合成，较少参与 外源物代谢

第十三页，共45页。药物代谢I相酶－CYP450(3)可诱导性诱导剂:药物、化学毒物等诱导机制:核受体Ah受体(aromatichydrocarbonreceptors)-P1孤儿受体(orphanreceptors-内源性、生理配体不清)CAR：组成型雄烷受体，PB和亲脂类化合物等（2B）PXR：孕烷核受体，天然和合成的甾醇类等（3A）PPAR：

过氧化物酶体增殖因子活化受体，非基因毒性致癌物等(4A)mRNA稳定作用(2E)第十四页，共45页。药物代谢I相酶－CYP450

TCDD的诱导机制

TCDD置换Hsp90,受体活化即Ah与Arnt 结合，结合调控区位点XREArnt核Hsp90置换胞质Ah受体诱导剂DNA增强子序列外源性响应元件L螺旋蛋白－转录因子PASAh受体核转录因子第十五页，共45页。药物代谢I相酶－CYP450

Developmental SignalSignal

mRNAdegradationAcetone ProteindegradationEthanol AAA

Signal

Acetoneethanol第十六页，共45页。药物代谢I相酶－CYP450诱导剂对P450和NADPH-cytochromeP450还原酶的协同作用（ShenandKasper,1993）诱导剂

诱导倍数

诱导剂

诱导倍数还原酶P450 还原酶P450苯巴比妥1.8 57(2B1)丙酮 1.4 1.6R-氧化物1.6 38(2B1)乙醇1.2 1.4DDT 8.9 1.2 PCN1.2 1.4(3A1)TCDD 1.3 2 DEX1.5 4(3A1)3MC 1.3 49(1A1)DEHP1.5 3β-NF 1.0 23(1A1)DHEA1.8 17(4A1)2-AAF1.2 1.0第十七页，共45页。药物代谢I相酶－CYP450 外源化合物诱导剂

激素，细胞因子，生长因子 受体和转录因子

诱导 CYP基因表达 P450酶

外源化合物代谢

内源甾醇，脂肪酸， 前列腺素代谢CYP基因诱导：外源化合物与内源化合物调控途径的相互作用（Waxman,1999)第十八页，共45页。药物代谢I相酶－CYP450(4)多样性和底物特异性CYP450的分类和命名Family Subfamily Speciestrivialname(ref)P4501 2 1A1,1A2,1B1(Human,Mouse, Rabbit,Fish)P4502 112A1-3,2B1-10,2C1-15,2D1-9, 2E1-2,2F1,2G1,2H1,2J2, 2R1,2S1(Rat,Human,Mouse, Chicken)P4503 1 3A1-6(Human,Rat,Rabbit)P4504 2 4A1-7,4B1(Rat,Rabbit,Human)第十九页，共45页。药物代谢I相酶－CYP450

CYP3A4

特非那定(terfenadine) C-脱烷基化

N-羟基化4-羟基化美芬妥英(mephenytoin) R-美芬妥英

CYP2C11 S-美芬妥英

CYP3A1/2 CYP1A2 米帕明(mipramine) 甲基化反应

CYP3A4在代谢过程中,一种酶催化多种反应,多种酶催化同一种反应

第二十页，共45页。药物代谢I相酶－CYP450（三）CytochromeP450在内、外源物代谢中的作用内源物

类固醇类、激素和生理活性物质（前列腺素、白三烯等）的生物合成，维生素（A,D）和脂肪酸的羟基化、内源性生物碱（可待因、吗啡）的合成和转化外源物

各种药物、化学毒物、致癌物等在体内的生物转化解毒（失活）：活性减弱或丧失。增毒（活化）

代谢活化或活性中间体产生毒性。第二十一页，共45页。药物代谢I相酶－CYP4501.Estradiol的体内代谢第二十二页，共45页。药物代谢I相酶－CYP4502．AFB1的体内代谢

第二十三页，共45页。药物代谢I相酶－CYP4503.APAP的体内代谢

第二十四页，共45页。药物代谢I相酶－CYP450

(四）CytochromeP450的调控1.诱导内源物代谢 干扰机体内环境，导致疾病。如苯妥英或利福平引起的甲低、骨软化。外源物代谢（1）肝毒性：PB加重APAP的肝坏死，乙醇诱导NDMA的致癌性。（2）药物：代谢增加而失效，药物相互作用，毒性和不良反应。如诱导剂增加环孢素的用量，华法令的半衰期缩短，利福平使避孕药失效。第二十五页，共45页。药物代谢I相酶－CYP4502.抑制（酶蛋白水平）可逆性抑制：快速、可逆的结合，竞争活性中心，抑制程度取决于抑制剂的浓度和亲和力，强度-Ki<1μmol。准不可逆抑制:

可逆但作用时间长，形成中间代谢复合体（M1复合 体），中间代谢产物形成时间长，解离速度慢。不可逆抑制：

活性丧失，不可逆的共价结合，抑制程度取决于抑制剂 总量、酶的数量和抑制剂在酶与其他生物大分子之间 的分配比。第二十六页，共45页。药物代谢I相酶－CYP450

常用人P450化学抑制剂的特异性评价化学抑制剂 1A11A2 2A6 2C92C192D62E13A4α－萘黄酮

＋＋

＋－＋－ND－

－－呋拉茶硷

＋

＋

－

－

－

－

－

－

８－甲氧扫若仑 ND－＋

－

－

－－ND毛果芸香硷

－

－＋

＋ND－－

－磺胺苯吡唑

－

－－＋

－－－

－奎宁丁

－

－－

－

－＋

－

－

二乙二硫代氨甲酸盐 ND－

＋－

－

－

－

＋

＋－

醋竹桃霉素 ND－

－

－－

－

－＋孕二烯酮 ND－ND －ND－

－＋酮康唑

－＋－＋－＋－ND＋－

－＋

－:0-49%, ＋:50-100%,＋－:有不同结果，ND：未测

第二十七页，共45页。药物代谢I相酶－CYP450（五）CYP450与疾病1.CYP450与肝病

CYP450总量和同工酶水平下降（基因调控紊乱），药物清除能力下降疾病相关因素遗传和环境因素疾病严重程度药物遗传学疾病生理类型药酶诱导（利福平，安体舒通）门脉旁路和相应激素变化吸烟肝细胞低分化状态其他疾病（糖尿病）营养细胞因子第二十八页，共45页。药物代谢I相酶－CYP450肝脏疾病对CYP450蛋白的影响（与对照的％比）*P<0.05,与对照组相比CYP450s肝细胞肝硬化胆汁淤积1A1/%29*18*2C/%5734*2E1/%8149*3A/%25*41第二十九页，共45页。药物代谢I相酶－CYP450细胞因子CYP实验体系变化文献TNF-a2C11,3A2,1A,2C11,2B1/2,3A2,1A,3A4培养大鼠和人肝细胞mRNA和蛋白下降Nadinetal,1995IL-1(1B)1A,2C11,2B1/2,3A2,

培养大鼠肝细胞mRNA和蛋白下降，影响2C11转录Chenetal,1995,Billings1996IL1a1A,3A4,培养人肝细胞利福平诱导受阻Muntne-Reletetal,1995IL-21A1,2B,2C11,2D1,3A培养人肝细胞蛋白含量下降，2C11，3A2mRNA降低Tineletal,1995IL-4培养人肝细胞mRNA降低，影响2C11转录Abdel-Razzak,1993LIL-62C11,3A培养大鼠和人肝细胞利福平诱导受阻，Chenetal,1995,IFNa/B1A,3A2,1A,2B1,人体内研究和大鼠肝细胞茶碱、红霉素等药物代谢减低，3A2,1A1,2B1,3A蛋白下降Craigetal,1990IFN-r3A2,3A23培养大鼠肝细胞3A2,3A23蛋白和mRNA下降，PB诱导受阻Tapneretal1996第三十页，共45页。药物代谢I相酶－CYP4502.CYP450与甲状腺疾病甲状腺功能低下－CYP450和CYP450还原酶水平降低甲状腺素对CYP4503A是负调控,对1A2是正调控影响药物代谢3.CYP450与垂体疾病和激素治疗生长激素（GH）和T3下调大鼠3A2的表达GH上调人3A4的表达第三十一页，共45页。药物代谢I相酶－CYP450紊乱代谢改变机理甲亢刺激安替比林代谢刺激雌2－OH1A(2C9/3A4)活性增强1A和3A甲低可的松6B-OH减弱安替比林代谢代谢障碍可的松6B-OH增强3A活性降低1A(2C9/3A4)活性减弱3A活性增强生长激素不足茶碱清除减弱1A/3A活性减弱，1A,2B,3A活性增强生长激素替代疗法的纠正作用咖啡因和异戊巴比妥代谢增强，安替比林代谢减弱1A(2C9/3A4)活性增强第三十二页，共45页。药物代谢I相酶－CYP450

致癌物（苯并芘，亚硝胺，AFB1，内源物）

P450s细胞生长分化 肿瘤

抗肿瘤药（代谢）信息传递，AA,PG GSTP450与分化正相关（标志物＋抗药性）肿瘤细胞P450低表达基因多态性和易感性

4.CYP450与肿瘤第三十三页，共45页。药物代谢I相酶－CYP450（六）CytochromeP450的应用1.医药：(1)新药研究：

药物代谢生物转化毒性新药开发PK多态性致突变性＋不良反应结构/活性关系HTSCYP450s高表达(Friedbergetal,1999)第三十四页，共45页。药物代谢I相酶－CYP450

(2)肿瘤的基因治疗原理：利用肿瘤细胞中无或低内源性生物转化能力的特点，通过反转录病毒-CYP450的侵染，直接导入编码前药活化酶的“化学致敏”或自杀基因，使肿瘤靶细胞对无活性前药敏感，减低宿主细胞的毒性，增强药物作用。

第三十五页，共45页。药物代谢I相酶－CYP450

CPA CPA

(Waxmanetal,1999)宿主细胞肿瘤肿瘤宿主细胞药物毒性抗肿瘤降低药物毒性增强抗肿瘤传统化疗P450基因治疗肝P450肝P450前药活化基因第三十六页，共45页。药物代谢I相酶－CYP450P450酶系代谢的抗癌药物需要P450代谢活化非必需P450代谢活化 P450代谢不加强，但 可但活性可能加强， 使药物失活环磷酰胺 硫-TEPA 替尼泊苷异环磷酰胺 阿枚素 红豆杉醇甲苄肼 伊托泊苷 长春新碱氮烯咪胺 三苯氧胺 氯己基亚硝基脲第三十七页，共45页。药物代谢I相酶－CYP450正在进行临床试验的抗肿瘤ASON药物

化合物开发商靶基因适应症临床阶段G3139Genta(USA)Bcl-2恶性骨髓瘤IIIISIS3521Isis(USA)PKC-aB-淋巴细胞瘤IIISIS5132Isis(USA)Raf激酶实体瘤IIIISIS2503Isis(USA)H-ras实体瘤IIGEM231Hybridon(USA)PKA各种肿瘤II