药物代谢酶表型鉴定的研究现状

药物代谢酶表型鉴定的研究现状 Phenotype of drug-metabolizing enzy

药物代谢酶表型鉴定的研究现状

Phenotype of drug-metabolizing enzymes

来源

中南药学,2019 年4 月 第17 卷 第4 期

作者

林奕凯,张耕

武汉市第一医院药学部

摘要

在新药临床前研究中,应对药物的代谢酶表型进行鉴定,获得其主要代谢酶的消除比例,为药物- 药物相互作用研究提供重要信息。

本文对人体内主要药物代谢酶,包括细胞色素P450 酶、尿苷二磷酸葡萄糖醛酸转移酶、含黄素单加氧酶和醛氧化酶的酶表型鉴定研究现状进行综述。


正文


为获得更好的治疗效果,联合用药在临床药物治疗中已非常普遍。

但在获得更好的疗效的同时,常伴随着由药物- 药物相互作用(drug-drug interaction,DDI)引起的不良反应事件的发生。对于以代谢消除为主的药物,如果由单一代谢酶消除的比例较大,则当其与该代谢酶的抑制剂和/ 或诱导剂联用时,发生代谢性DDI 的可能性也较大[1]。

一个药物经代谢消除比例(fraction of metabolism,fm)与某一代谢酶亚型对该药物代谢相对贡献(fraction of an enzymeresponsible for metabolism,fe)的乘积(fm×fe),即为该代谢酶亚型对药物总体清除率的相对贡献[2]。

如果一个代谢酶亚型的fm×fe≥ 25%,则需进一步开展药物的体内DDI 研究[3]。

因此,药物代谢酶表型鉴定研究已成为临床前药物代谢研究的重要内容之一。

本文将对人体内主要代谢酶,包括细胞色素P450酶(cytochrome P450,CYP450)、尿苷二磷酸葡萄糖醛酸转移酶(uridine 5'-diphosphate glucuronosyl transferase,UGT)、含黄素单加氧酶(flavincontaining monooxygenase,FMO) 和醛氧化酶(aldehyde oxidase,AO)的酶表型鉴定研究现状作一综述。

1

CYP450 酶系的酶表型鉴定

CYP450 为一类含亚铁血红素蛋白的超家族,广泛存在于人体和哺乳动物体内,主要参与药物、环境化合物和内源性物质的氧化代谢。

CYP450 为人体内最主要的代谢酶,约60% 的药物代谢主要由CYP450 酶系介导[3]。根据相关酶亚型在药物代谢中的重要程度,可将CYP450分为以下三类: 

①主要CYP450, 包括CYP1A2、CYP2C9、CYP2C19、CYP2D6 和CYP3A4; 

②较主要CYP450,包括CYP2B6、CYP2C8 和CYP3A5;

③次要CYP450,包括CYP1A1、CYP1B1、CYP2A6、CYP2E1、CYP2J2 和CYP4A11 等[3]。FDA 建议,对CYP1A2、CYP2B6、CYP2C8、CYP2C9、CYP2C19、CYP2D6、CYP3A 等亚型进行鉴定[3]。

目前,CYP450 的酶表型鉴定主要使用以下3 种方法:选择性抑制法、重组人源CYP450 同工酶法、相关性分析法。

1.1 选择性抑制法

选择性抑制法又分为化学抑制法和抗体抑制法,即在加入和不加入一系列CYP450 酶亚型选择性化学抑制剂或抗体的条件下,分别测定人肝微粒体对药物的代谢活性;以考察人肝微粒体中CYP450 酶亚型被选择性抑制后,药物的代谢是否受到影响,通常以相对抑制百分率I%表示[4]:

v0为不加化学抑制剂/ 抗体组(即溶剂组)中药物代谢的初始反应速率;

vi为加入化学抑制剂/ 抗体组中药物代谢的初始反应速率。

选用化学抑制剂时,其对相应CYP450 酶亚型的抑制程度取决于底物浓度和抑制机制。

当底物浓度[S]≈ Km时,抑制程度与抑制机制不相关。如果底物被高亲和力的酶代谢,为了达到足够的抑制程度,竞争性化学抑制剂的浓度必须随着底物浓度的增大而进行调整[4]:

[I] 为抑制剂浓度,[S] 为底物浓度,Ki为抑制剂的酶抑制速率常数,Km为底物在人肝微粒体中米氏常数。

例如,当[S] ≤ Km时,为对某一CYP450 酶亚型进行足够的抑制(I%≥ 83%),通常会选用一个较高的抑制剂浓度([I]/Km≥ 10)。

目前,常用的化学抑制剂为:呋拉茶碱(CYP1A2抑制剂)、反苯环丙胺(CYP2A6 抑制剂)、2- 苯基-2-(1- 吡啶)丙烷(CYP2B6 抑制剂)、槲皮素(CYP2C8抑制剂)、磺胺苯吡唑(CYP2C9 抑制剂)、(+)-N-3- 苄基诺瓦檀香醇(CYP2C19 抑制剂)、奎尼丁(CYP2D6 抑制剂)、酮康唑(CYP3A4/5 抑制剂)、PF-4981517(CYP3A4 抑制剂)[5-6]。

但这些抑制剂在抑制相应的CYP450 酶亚型时,常在一定程度上存在专属性不强的问题。

如反苯环丙胺在抑制CYP2A6 活性的同时,也会对CYP2E1 产生一定程度的抑制;如槲皮素在抑制CYP2C8 活性的同时,也会对CYP1A2、CYP3A4 和CYP2E1 产生一定程度的抑制;酮康唑对CYP3A4 和CYP3A5 无选择性,且同时会对CYP1A2和CYP2D6 产生一定程度的抑制[7]。

相对于化学抑制剂,具有免疫抑制性的CYP450抗体则具有较好的专属性。

并且,其抑制机制均为非竞争性抑制,抑制效果与底物浓度无关。但某些CYP450 亚型的抗体至今无法获得,价格也较为昂贵,在一定程度上限制了抗体抑制法的使用。

1.2 重组人源CYP450 同工酶法

重组人源CYP450 同工酶法,即分别测定一系列CYP450 同工酶对药物的代谢速率, 比较不同CYP450 酶亚型对药物的代谢活性[5]。

如果药物仅被单个CYP450 酶亚型代谢,则测定结果较为简单、直观。

如果药物被两个或两个以上CYP450 酶亚型代谢,可分别测定每一个CYP450 酶亚型对药物代谢的内在清除率,带入/ 不带入相应CYP450 酶亚型在微粒体中的含量进行计算,即可评价每一种CYP450 酶亚型对药物代谢的相对贡献。

目前,较为常用的计算方法是相对活性因子法(relative activity factor,RAF)和系统间外推因子法(intersystem extrapolation factor,ISEF)[8-9]。

1.2.1 RAF 法

在初始状态下,分别用代谢物生成法测定典型探针底物在单个CYP450 酶亚型和肝微粒体中代谢的最大反应速率Vmax,CYPi 和Vmax,HLM,可计算RAF[10]:

Vmax,rCYPi的单位为pmol/(min·pmol)P450,

Vmax,HLM的单位为pmol/(min·mg)protein,

RAFi的单位为pmol P450/ mg protein。

再分别测定药物在单个CYP450 酶亚型代谢的最大反应速率V'max,CYPi,计算肝微粒体所对应CYP450 酶亚型对药物的代谢速率及总代谢速率:

V'max,HLM为肝微粒体中单个CYP450 酶亚型对药物的代谢速率,

为肝微粒体中药物的总代谢速率。

单个CYP450 酶亚型对药物的相对贡献率为:

该方法假设肝微粒体中某一CYP450 酶亚型在药物的代谢活性与重组CYP450 同工酶中相同,并且不受底物种类的影响。

由于肝微粒体孵育体系中所用蛋白浓度通常高于单个CYP450 同工酶孵育体系中的蛋白浓度,底物在两个系统间非特异性结合的不同会对结果造成影响[10]。

此外,两个孵育体系中的CYP450还原酶和细胞色素b5 的含量不相同,也会影响RAF的测定。

1.2.2 ISEF 法

ISEF 法在RAF 法的基础上引入了各个CYP450 亚型在肝微粒体中含量,整合了两个系统间蛋白质表达的差异,消除了系统间的差异。

近年来,ISEF 法已受到越来越多的药学工作者的认可[11-12]。其计算方式如下[12]:

Vmax,rCYPi为典型探针底物在单个CYP450 酶亚型中代谢的最大反应速率,单位为pmol/(min·pmol)P450;

Vmax,HLM为典型探针底物在单个CYP450 酶亚型中代谢的最大反应速率,单位为pmol/(min·mg)protein;

HLMCYP abundance为肝微粒体中单个CYP450 酶亚型的含量,单位为pmol P450/mg protein;ISEF 没有单位。

分别测定药物在单个CYP450 酶亚型中代谢的最大反应速率,通过ISEF 和相应CYP450 酶亚型在不同肝微粒体中的含量,即可推算药物在不同肝微粒中的最大反应速率。

最后,通过式6 计算得到单个CYP450 的相对贡献。

ISEF 法考虑了不同系统间蛋白质表达的差异和不同微粒体中由于种族、年龄、疾病等因素造成的CYP450 酶亚型相对含量及活性的不同,较RAF 法更适用于药物研发早期的相关预测。

1.3 相关性分析法

相关性分析法,即选用一系列不同个体来源的肝微粒体(通常n ≥ 10),分别测定同一个体来源肝微粒体对药物的代谢活性和对不同CYP450 特异性探针底物的代谢活性,并采用统计学的方法判断两者是否具有相关性[13]。

该方法所选用的不同个体来源的肝微粒体通常是在较大样本的人微粒体库中,根据不同个体的CYP450 酶亚型活性进行筛选而来。所选个体间,同一CYP450 酶活性差别较大,具有代表性。

该方法引入的人为因素较少,可提供与临床上最为一致的信息,被公认为是酶表型鉴定中最为成功的方法。当只有一个酶亚型主要参与药物代谢时,强相关性通常可以成功鉴定代谢酶亚型。

该法在每个酶亚型的贡献高于25% 时可获得较可靠的实验结果,但在每个酶亚型贡献低于10% 时则不够准确。

1.4 CYP450 酶表型鉴定与临床药物治疗

CYP450 酶系参与了人体内60% 以上药物的代谢,对于主要经某一CYP450 酶亚型代谢的药物,该亚型活性对体内活性药物浓度影响较大[3]。

如华法林是临床上常用的抗凝药物,其临床疗效和不良反应存在很大的个体差异,血药浓度过高或敏感性增加可导致严重出血事件。

华法林由S- 和R- 两种消旋体构成,其中S- 华法林的抗凝活性约为R- 华法林的5 倍。

85%以上的S- 华法林在体内经 CYP2C9 代谢为无活性的代谢产物,弱代谢型个体和中间代谢型个体S- 华法林的口服清除率分别下降90% 和66%,华法林的给药剂量需相应降低[14-15]。

氯吡格雷主要经CYP2C19 代谢活化后发挥抗血小板效应。

CYP2C19 弱代谢型患者应用常规剂量的氯吡格雷后体内活性代谢物生成减少,对血小板的抑制作用下降。美国FDA 和美国心脏病学会建议,对于CYP2C19 慢代谢基因型患者,建议换用普拉格雷或替卡格雷[16]。

2

UGT 酶系的酶表型鉴定

UGT 为一类位于内质网内膜的膜蛋白,能够催化葡萄糖醛酸从尿苷二磷酸葡萄糖醛酸上脱去并转移至受体分子上,生成受体分子的葡萄糖醛酸结合物[17-19]。

UGT 在人体内药物代谢中起重要作用,仅次于CYP450。

临床上常用的200 种药物中,约10% 的药物代谢主要由UGT 参与[20]。考虑到葡萄糖醛酸结合物在胆汁和粪便排泄过程中的降解,这个比例有可能更高。

葡萄糖醛酸化的活性位点通常为一些富电子基团,如含有氧、硫、氮等杂原子的极性基团[19]。

类似CYP450 酶系,UGT 酶系也可分为多个族和亚族。

参与外源性物质代谢的UGT 酶主要属于UGT1A 和UGT2B亚族,包括UGT1A1、UGT1A3、UGT1A4、UGT1A6、UGT1A9、UGT2B7 和UGT2B15[7]。

不同于CYP450 酶系,UGT 酶系的酶表型鉴定受限于多种因素,还未形成较成熟的研究体系。

其制约因素包括孵育条件的确定、单一纯化酶源的获得、缺乏简单测定酶含量的方法、缺乏特异性探针底物、不能去除肝微粒体膜上的自由脂肪酸而消除其对某些UGT 酶亚型活性的抑制等。

尽管存在多种限制因素,药学工作者们还是力求建立一套类似于CYP450 酶表型鉴定的研究方法。

2.1 UGT 体外孵育条件的优化

近期研究表明,体外孵育条件可对多种UGT 酶亚型的催化活性造成影响。如各种蛋白及辅因子的添加,包括白蛋白、MgCl2、尿苷二磷酸葡萄糖醛酸(UDPGA)和缓冲溶液的选择等[21]。

目前,意见较为统一的是关键辅因子UDPGA 的体系初始浓度选用5 mmol·L−1。

而且,对于大多数的UGT 酶亚型,由于磷酸缓冲溶液会降低其选择性和酶活性,建议使用Tris 缓冲溶液[22]。

葡萄糖二酸单内酯可抑制内源性β - 葡萄糖醛酸水解酶的活性,常被加入UGT 孵育体系以防止生成的葡萄糖醛酸结合物被水解。

但在某些情况下,葡萄糖二酸单内酯可在一定程度上抑制葡萄糖醛酸结合物的生成[21]。

目前,对于是否需在孵育体系中加入葡萄糖二酸单内酯,仍存在较大争议。

二价金属离子如MgCl2常作为辅因子加入孵育体系中。目前,较为接受的体系中终浓度为4 ~ 5mmol·L−1[23-24]。

在该浓度下,肝微粒体中和重组人源UGT 同工酶中的UGT 催化活性较不加MgCl2 时可升高约4 倍[21]。

由于UGT 酶蛋白主要定位于内质网的内膜侧,为利于供体UDPGA 与UGT 接触,丙甲菌素常作为膜穿孔剂应用于UGT 孵育体系中。

研究发现,活化UGT 酶所需丙甲菌素的量在较低的蛋白浓度时高于较高蛋白浓度时。当孵育体系肝微粒体蛋白浓度为0.5mg·mL−1时,10 μg·mL−1的丙甲菌素可提供足够的活化作用[22]。

值得注意的是,使用由昆虫细胞- 杆状病毒表达的重组人源UGT 同工酶进行孵育试验时,加入丙甲菌素并不会增加UGT 酶的催化活性[23]。

2.2 化学抑制法

化学抑制剂对某一代谢酶亚型的选择性是其是否适合用于酶表型鉴定的关键因素。较为理想的情况是,抑制剂在对特定代谢酶亚型抑制90% 的浓度(IC90)下,对其他代谢酶仅有较弱,甚至没有抑制作用。

对UGT 的选择性抑制剂的筛选研究进展较为缓慢[24-25]。目前,仅UGT1A1、UGT1A4 和UGT1A9 具有选择性较强的抑制剂,其他几种UGT 酶亚型的推荐抑制剂选择性较差[25]。

2.3 重组人源UGT 同工酶法

目前,大部分重组人源UGT 同工酶均已商品化,可较为直接判断某一UGT 酶亚型是否参与药物的葡萄糖醛酸结合反应。

但各UGT 酶亚型之间存在高度的序列同源性,使得对UGT 酶亚型在肝微粒中的含量测定难度较大。

由于缺乏特异性抗体,免疫定量方法(如酶联免疫吸附测定法和蛋白免疫印迹法)无法满足测定要求。

近年来,重原子标记结合LC-MS 测定法、S- 标签融合蛋白法在UGT 的含量测定取得了较大进展[23-24]。

利用现有的UGT 含量测定数据、商品化的重组人源UGT 同工酶及其特征底物和代谢产物,可对UGT1A1、UGT1A6、UGT1A9 和UGT2B7 建立初步的ISEF 法[25]。

而对于缺乏UGT 含量测定数据的酶亚型,RAF 法则可有效将重组人源UGT 同工酶的活性与肝微粒体中相应UGT 酶亚型的活性联系起来。此外,应用这些UGT 含量测定方法和数据可进一步开展基于生理学的药动学预测。

2.4 相关性分析法

类似于CYP450 酶亚型鉴定研究,相关性分析法也适用于UGT 酶亚型鉴定研究。

在UGT 相关辅因子的存在下,分别测定一系列不同个体来源人微粒体中UGT 特异性底物的反应活性及药物葡萄糖醛酸化反应的速率,并进行相关性分析。

Court 等[21] 将该方法成功地应用于S- 劳拉西泮葡萄糖醛酸结合的酶表型鉴定研究中,并发现UGT2B15 的特异性探针底物S- 奥沙西泮与S- 劳拉西泮的葡萄糖醛酸结合反应速率具有显著相关性(r = 0.984,P < 0.0001)。

同其他两种方法相比,相关性分析法最为成功,但需要建立在前期代谢产物鉴定和能对每个葡萄糖醛酸结合产物准确定量的研究基础上。

若发现药物仅被单一UGT 酶亚型进行代谢,除可测定代谢物的生成速率外,还可采用底物消除法来反映酶活性。

2.5 UGT 酶表型鉴定与临床药物治疗

UGT 催化底物与尿苷二磷酸葡萄糖醛酸基结合,使其亲水性增加,利于从体内排出,其代谢表型常与药物蓄积及药物不良反应有关。

如伊立替康为喜树碱类抗肿瘤药物的前药,在体内经羧酸酯酶代谢为活性代谢产物7- 乙基-10- 羟基喜树碱(SN-38),后者经UGT1A1 葡萄糖醛酸化灭活,生成葡萄糖醛酸化SN-38(SN-38G)。

UGT1A1 弱代谢型患者酶活性下降,伊立替康毒性作用的发生风险增加,可使4 级中性粒细胞减少症的发生率升高3 倍[25]。

FDA 已批准对其药物说明书进行修改,明确规定使用伊利替康前需进行UGT1A1 基因型检测,以提高其用药安全[5]。

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3

FMO 酶系的酶表型鉴定

FMO 是一类还原型辅酶Ⅱ(NADPH)依赖性的微粒体酶,可催化许多含氮、硫、硒、磷等杂原子的药物和外源物的氧化。

与CYP450 和UGT 相比,FMO 只参与一小部分药物的代谢过程,但FMO 对药物的氧化过程与CYP450 具有相似性,可生成与经CYP450 氧化相同的代谢产物[26]。

因此,区分CYP450 和FMO 对药物氧化代谢的贡献,阐明FMO 氧化代谢的酶学和生物转化机制是非常有必要的。

在FMO 所有亚型中,FMO3 最为重要,可选择性代谢小分子含胺类化合物,如三甲胺[26-27]。

3.1 热失活法

目前,暂未发现选择性较好的FMO 化学抑制剂,仅有非选择性FMO 抑制剂(如甲硫咪唑)。

FMO 对热不稳定,将不含NADPH 的肝微粒孵育体系加热至45 ℃并维持5 min,即可使FMO 失活。

但45 ℃加热5min 并不会影响CYP450 的活性,降温至37 ℃后可继续开展CYP450 对药物的代谢研究。通过比较药物在经过/ 未经过热失活处理肝微粒体中的代谢情况,即可判断FMO 总体对药物代谢的相对贡献[26]。

3.2 重组人源FMO 法

目前,重组人源FMO1、FMO3、FMO5 已可商品化获得。典型的孵育体系组成为:1 μmol·L−1或10μmol·L−1底物、20 ~ 50 nmol·L−1重组人源FMO同工酶、100 mmol·L−1磷酸缓冲盐(pH = 7.4)、6.7mmol·L−1MgCl2和1 mmol·L−1NADPH;孵育体系总体积为1 mL。

重组FMO 同工酶对药物的代谢活性可通过测定底物的消除速率来评价。

目前,由于缺乏各FMO 酶亚型在肝微粒体中的含量及活性数据,不能计算各FMO 酶亚型对药物代谢的相对贡献[22-23]。

若未观察到CYP450参与某一药物的氧化代谢时,重组FMO 同工酶的评价结果将提供非常有价值的信息。值得注意的是,当药物主要由FMO3 代谢时,则提示该药物在FMO3 缺陷型(三甲基胺尿症患者)人体中使用具有高风险[26]。

3.3 相关性分析法

目前,由于缺乏特异性探针底物及典型代谢反应,仅可对不同个体来源肝微粒体中FMO3 的活性(苄达明N- 氧化反应)与药物的代谢活性进行相关性分析[25]。

3.4 FMO 酶表型鉴定与临床药物治疗

FMO 酶能够将母体药物催化成为毒性更低、极性更大、更易排出的物质而排出体外。

三甲胺(TMA)被广泛用于乳腺癌的治疗和高危个体的预防性给药,能够被机体快速吸收并且在肝脏中被FMO3 快速代谢为氧化三甲胺(TMAO)。

当相同剂量的TMA进入不同FMO3 代谢表型的机体,可出现体内TMA和尿液排出TMAO 含量的不同,从而导致不同个体体内药物浓度的差异,而出现药物治疗效果的不同[26]。

伊托必利主要经过FMO3 代谢,对于FMO3 弱代谢表型患者,服药后伊托必利不良反应高于快代谢型患者[27]。

4

AO 的酶表型鉴定

AO 是一种含金属元素钼的黄素蛋白酶,其催化过程需要钼和黄素等辅因子共同参与。

近年来,为了促进药物与靶受体(如激酶)特异性作用位点的结合,含氮芳杂环骨架在药物设计中被大量引入,但含这种结构的化合物易受到AO 的代谢,使得AO 的相对贡献研究(酶表型鉴定)越来越受到关注。

不同于CYP450、UGT 和FMO,在人体中暂时只鉴定了一种有活性的AO 酶亚型(AOX1)。

因此,AO 酶表型鉴定的重点是在考虑其他代谢途径的同时,评价AO 参与的代谢途径对药物整体代谢过程的相对贡献。

对于一个通过多种代谢酶消除的药物,评价AO对其代谢的相对贡献时,需要用到多种体外代谢模型,如新鲜肝细胞、冰冻肝细胞、肝细胞液、S9 等。不同实验室和不同制造商所制备不同酶源(如肝S9 和肝细胞液)中AO 活性差别较大,建议在使用前对AO 的活性进行测定[28]。

对于造成这种AO 酶活性巨大差异的具体原因,目前仍存在较大争议,只能暂时归结于制备及储存过程中的酶失活[29]。

4.1 孵育条件

测定AO 的代谢活性,可将药物直接加入混有AO 的缓冲溶液,不需要其他辅因子。缓冲溶液可选用100 ~ 250 mmol·L−1的磷酸缓冲液(pH = 7.4),或者50 mmol·L−1的Tris 缓冲液。

如果AO 酶源选用的是纯化的AO 蛋白,需在缓冲液中加入200mmol·L−1的NaCl,以模拟真实的生理环境[30]。

对于许多代谢酶,有机溶剂的加入会降低酶活性,因此需要在孵育体系中严格控制,如CYP450 孵育体系中二甲基亚砜(DMSO)的比例应控制在0.2% 以下[29]。

而对于AO,孵育体系中DMSO 的比例为1% ~ 2% 时,酶活性均未降低[31]。

其他极性溶剂,如甲醇、异丙醇和乙腈等对AO 酶活性的影响暂未见文献报道。

4.2 化学抑制法

雷洛昔芬和甲萘醌都是AO 的非竞争性抑制剂,但都不适用于AO 的酶表型鉴定研究。因为这两个化学抑制剂能可逆性抑制肝细胞或肝S9 中CYP450 的活性,或者使CYP450 失活[32-33]。

最新研究表明,肼屈嗪可选择性抑制肝细胞中AO的活性。肼屈嗪被证明是肝细胞液中AO 的混合型抑制剂,抑制机制为竞争性(IC50约为5 μmol·L−1)和时间依赖性抑制(KI= 83 μmol·L−1,Kinac= 0.063·min−1);在肝细胞中,肼屈嗪在25 ~ 50 μmol·L−1内可选择性抑制AO 的活性[34]。

通过比较加入/ 不加入肼屈嗪时,各种酶源(肝细胞、肝细胞液和肝S9)中AO 的催化活性,即可推算AO 对药物代谢的相对贡献。

4.3 重组人源AO 同工酶法

目前,纯化的重组AO 同工酶已在其相对活性评价中使用。重组酶可通过昆虫细胞或细菌系统表达,但其商品化供应非常有限。

Barr 等[35] 在不同酶源的AO 活性比较中发现,重组人源AO 同工酶的催化活性远低于相应酶浓度的肝匀浆液和肝细胞液,认为这是因为重组酶体系中缺乏共表达的硫化酶,以致减少了重要辅因子钼的氧化型向硫化型的转变,从而限制了AO 的催化活性。

尽管需要较大浓度的重组人源AO同工酶才能达到生理水平的催化活性,该方法仍被认为是最为简单和直接的评价方法。目前,该方法还处于研究阶段。

4.4 AO 酶表型鉴定与临床药物治疗

AO 酶可催化醛基生成相应的羧酸,尤其是含氮的杂环化合物。

如乙醇在体内代谢为乙醛后,需经AO 代谢为乙酸。对于AO 弱代谢型人群,乙醛容易在体内蓄积。

硝酸甘油主要通过AO 代谢成其活性代谢产物一氧化氮而发挥作用,在弱代谢型患者中作用减弱,而不能发挥相应的效用。

5

其他药物代谢酶表型鉴定

近年来, 其他药物代谢酶系, 如磺基转移酶(sulfotransferase,SULTs)、酯酶(esterases)、单胺氧化酶(monoamine oxidases,MAOs)等在酶表型鉴定中也有一定进展。

SULTs 作为一种解毒酶在成人和胎儿中有着广泛分布,负责催化各种外源物与硫酸根离子供体3'- 磷酸酰胺5'- 磷酸硫酸(3'-phosphoadenosine 5'-phosphosulfate,PAPS)结合,即硫酸结合反应,提高底物的水溶性,肾脏排泄增加。

部分重组人源SULTs 可商业化获得,如SULT1A1、SULT1A3、SULT1E1 和SLT2A1, 但尚无特异性抑制剂[36]。

此外,由于底物在各亚型中选择性不高,其相关性分析法亦未能广泛推广[37]。

酯酶中以羧酸酯酶(carboxylesterase,CES)与人体内药物代谢联系最为紧密,被代谢药物中通常含有酯键或酰胺键[38]。

CES 由多种同工酶组成,人体内参与药物代谢的主要为CES1 和CES2 两个亚型。目前,重组兔源CES1 和CES2 可商业化获得,但相关性分析法研究结果却不尽如人意[39]。

洋地黄皂苷是目前发现的唯一一个CES1 特异性抑制剂,但在人肝微粒体孵化体系中却不能抑制CES1 特异性底物利多卡因和非诺贝特的水解[35]。

替米沙坦在人肝微粒体孵化体系中对CES2 选择性较高,可作为潜在特异性抑制剂,还有待进一步研究[40]。

MAOs 是存在于线粒体外膜上的一类氧化酶,主要参与催化胺类化合物的脱氨及脱氢反应,分为MAO-A 和MAO-B 两个亚型。

重组人源MAO-A 和MAO-B 均可商业化获得,氟吉兰和司来吉兰分别为MAO-A 和MAO-B的选择性抑制剂,但相关性分析法未见报道[41-42]。

6

小结与展望

本文对CYP450、UGT、FMO 和AO 的酶表型鉴定中的研究方法及相关研究进展进行了描述。

总的来说,每种研究方法都有各自的优点和不足。为获得较为准确的结果,需同时使用2 种或2 种以上的研究方法。

目前,对于CYP450,虽然其酶表型鉴定方法已较为成熟,但还需寻找高度特异性的化学抑制剂,如能分别选择性抑制CYP3A4 和CYP3A5 的化合物[43]。

对于UGT、FMO 和AO,还需要大量的研究来完善其酶表型鉴定方法,以期获得类似CYP 酶表型鉴定的系统性评价体系。

此外,对药物代谢酶中的其他酶系,如磺基转移酶、酯酶、单胺氧化酶等,也需建立完整的酶表型鉴定评价方法,为药物相互作用研究提供更为全面的信息[44]。

在临床药物治疗中,也应结合患者药物代谢酶表型进行个体治疗,如华法林、氯吡格雷、伊立替康等,保证药物疗效,减少不良反应。同时,应关注药物代谢酶表型相关信息,避免不必要的药物相互作用的发生。

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