国外医学遗传学分册1999年第22卷第2期

第四军医大学流行病学教研究（西安710032）

张宏艳综述 李良寿 孙长生审校

提要 细胞色素P450酶主要参与外来化合物进入体内后的第一阶段激活反应。P450酶具有催化特异性，同种P450酶在人群中可以表现为不同表型，这种遗传多态现象决定P450酶对特定的外来化合物在反应上的各异，即表现为个体对环境致癌剂的不同易感性。

关键词：细胞色素P450；肿瘤；遗传易感性

细胞色素（cytochrome）P450（CYP）是一类基因超家族酶系，含亚铁血红素，属于细胞色素B族，因还原型P450与一氧化碳有特殊的亲和力，且形成的复合物在分光光度计的450nm处有一特异吸收峰而得此名。人的P450酶系包括8个基因家族13个亚基的25个基因^[1]，较重要的是CYP a、B、C、D、E等几种基因家族。P450主要存在于肝脏，其活性有明显的种族和组织差异。其功能是催化外来化合物进入体内的一阶段氧化反应，对于化学致癌物来说，即把无活性的前致癌物激活转变为电子化合物，亲电子化合物可攻击细胞内的生物大分子，与DNA或蛋白质形成加合物，最终引起癌基因和抑癌基因的改变，从而导致癌变。因机体的细胞在复制过程中会发生基因突变，所以可能导致同种P450酶表现出多态性，对环境致癌物催化特性的不同，在机体表现为发生某种肿瘤的不同易感性。

一、P450s与肿瘤

1．P450ⅠA1

它的基因是CYP1 a1，位于15号染色体（q22-qter）上。P450ⅠA1主要代谢多环芳烃类致癌剂。目前发现2个CYP1A1的多态性位点：CYP1A13＇端MspⅠ位点多态性是由于CYP1A1基因3＇端多A信号下游第264个碱基T基换为C所致，形成M spⅠ酶切位点^[2]：第7外显子4889碱基的差异（即A或G）导致合成蛋白产物的第462位氨基厔的不同，形成三种不同等位基因遗传型，A型、C型为异亮氨酸（Ⅰle）、颉氨酸（Val）的纯合体，B型既有Ⅰle又有Val^[3]。研究认为，CYPⅠA1高诱导基因型（C型）的人体内P450ⅠA1酶活性易被多环芳烃（PAH）诱导，从而具有较高活化多环芒烃的能力，可能易于癌变。而非诱导基因型（A型或B型）的人活化PAH能力相对低，则不易癌变^[4]。人体肝脏、肺脏中P450ⅠA1诱导活性变化范围分别是20倍和50倍^[5]。若462位氨基酸的Ⅰle被Val替代，酶活性可增高3倍左右^[6]，重度吸烟人群中，发生突变者的白细胞内PAH-DNA加和物水平明显高于未突变者^[7]。

与其他P450酶不同，P450ⅠA1主要表达于肝外的肺组织，其次还有淋巴细胞和胎盘中，这与P450ⅠA1高诱导活性与患肺癌呈正相关^[8~11]的结论相一致，而且烟草中的主要致癌剂是P450ⅠA1和作用底物，即PAH，尤以Bap最为重要。Hayashi等^[3]用病例对照研究方法发现含易感基因型（C型）的个体吸烟剂量较非易感基因型（A型、B型）个体低，但患肺癌危险性却显著高于后者（OR=7.31）。另外，有研究提示，P450ⅠA1多态性与膀胱癌^[12]、乳腺癌^[13]、子宫肌瘤^[14]的易感性有关。

2．P450ⅡD1

其基因型为CYP2D6，位于人22号染色体的q22.1-qter上，人休内P450ⅡD1可以代谢至少25种药物^[15]。P450ⅡD1的表型可分为三类：广泛代谢型（extensive metabolizers,EM）、中间代谢型（intermediate metabolizers,IM）和贫乏代谢型（poor metabolizers,PM）。贫乏代谢型是指那些比正常的人药物代谢速率慢的人，在这此夫体内原形物不能按正常速度代谢而蓄积起来，由于药理反应增强而引起副作用。广泛代谢型对药物的代谢速率是贫乏代谢型的10到200倍^[15]，这种决定不同表型的基因多态性是由于RNA的异常连接，进而其翻译水平极低所致^[16]。在肝微粒体P450酶中，最先识别的缺陷是发生在抗高血压药异哇胍4-羧化作用，因此P450ⅡD1又称为异哇胍羧化酶，欧洲人中3%~10%为PM表型，这种表型的人由于不能正常代谢一些药物，会发生某些有害的副作用。但与患肿瘤危险性增高有关的基因型主要是EM型。Kaisary等^[17]证明进展期膀胱癌的发生与EM型P450ⅡD1对环境外来化合物的快转化有关，Ⅰdle等^[18]的研究则提示EM型个体对消化道肿瘤易感性较高，EM型还可能与且癌的易感性有关^[19,20]。但最近也有研究认为，CYP2D6突变后形成PM型P450ⅡD1的个体易感于Ⅰ、Ⅱ型多发性神经纤维瘤^[21]目前认为，P450ⅡD1EM型与肿瘤相关的机制可能有二种：一是EM型P450ⅡD1活化环境致癌物形成亲电子的终致癌物，而使DNA受损；二是CYP2D6基因可能和某种癌基因相连锁^[15]。但P450ⅡD1与肿瘤相关的底物还不能确定，目前认为可能是烟草特异性4-甲基亚硝胺（NNK）[22]。

3．P450ⅡE1

其基因型为CYP2E1，位于人10号染色体上。基因的5＇末端有两多态性位点：—1342位PstⅠ位点G/C，—982位RsaⅠ位点C/T^[23]，至少有3个基因亚型^[24]。最初研究P450ⅡE1似乎由乙醇诱导，催化乙醇和短链醇氧化成醛类。在吸烟饮酒的协同作用下，对诱导这种酶的活性可能起一定作用，从而诱发头颈部肿瘤的发生。后来人们发现P450ⅡE1可以代解活化某些亚硝胺类化合物，而且证明饮酒与食管癌、肝癌的关系可能由于P450ⅡE1的酶催化作用^[25]。王立东等^[26]在亚硝胺诱发大鼠食管肿瘤模型中，用免疫组化方法检测大鼠食管上皮P450ⅡE1的表达情况，结果发现P450ⅡE1在大鼠食管上皮中表达和分布可能与细胞增生状况且有关。P450ⅡE1多态性与肿瘤相关的可能机制为：决定P450ⅡE1的蛋白表达水平高低发生在基因的转录阶段，CYPE1 dNA的转录激活区位于5＇末端^[27]，CYP2E15＇末端R—982位多态性位点恰好位于肝转录因子HNF1结合区域（-964~-982）^[28]。因此，CYP2E15＇末端的遗传多态性决定着基因的转录调节，从而决定P450ⅡE1的蛋白表达水平。

4．其他

可能与肿瘤有关的P450酶还有P450ⅠA2，ⅡA3，ⅡB7，ⅢA等。这几种P450s均可将AFB1活化成致突变形式^[29]。其中CYP1A2（P450ⅠA2的基因）位于10号染色体，主要在肝脏中表达，可以代谢活化芳香胺、杂环胺、AFB1等的致癌剂，这一类致癌剂主要与职业性暴露引起的肿瘤有关^[30]，不同人间P450ⅠA2含量变化范围约为10倍。P450ⅠA3可以激活AFB1、Bap等，且活化NDEA的能力强于P450ⅡE1。确定这几种P450s与肿瘤的关系还需进一步研究。

另外，Vasquez和Strobc^[31]用RT-PCR方法检测神经胶质瘤细胞系中多种P450mRNA，结果发现，P450ⅠA1，ⅠA2，2E1，3A和2B6均可诱导细胞对苯并蒽（Bp）的反应。

二、P450酶的检测方法

1．酶的药物代谢活力

P450酶是一类药物代谢酶，所以可以通过人体摄入一定量的某种药物，检测其体液（血液或尿液）中代谢产物的含量确定酶活性的大小，例如P450ⅡD1酶的EM、PM型别判定。这种方法只能确定蛋白活性而不能检测基因是否存在突变。

2．免疫组化方法

以特定基因结构的抗体识别相应抗原而检测酶在不同组织中的表达情况，但可能存在非特异性的交叉反应与造成误差。

3．分子生物学方法

常用的是PCR方法和RELP-PCR（限制性片段长度多态性）方法，RFLP-PCR是对相同引物扩增的片段用限制酶切后，以DNA片段的长度差异检测基因突变情况，这两种方法简单、精确，因此常用，最近RFLP-PCR在研究CYP基因方面应用最多。另外，直接DNA测序是最直接准确的检测基因突变的方法，但费用高，程序复杂，较少应用。

综上所述，P450s是一类生物转化酶，对人类P450s遗传多态性的研究有助于发现肿瘤的病因，预防肿瘤以及指导人们选择正确的生活方式和安全的工作环境，最重要的是通过实验方法筛选出高风险人群进行一级预防，即病因预防。因此，研究P450s对预防肿瘤有着重要的意义。

肿瘤属于多因素疾病，一般认为是环境因素与遗传因素相互作用的结果。在多因素疾病中，遗传因素和环境因素共同决定的个体所具有的易于患或不易于患某病的属性变量称为易患性（liability），而单纯由遗传因素决定的患病风险称为易感性（susceptibility）。决定个体易患性的因素较多，难于测量。因此，目前肿瘤的遗传易感性研究受到广泛关注。肿瘤的遗传易感性研究包括染色体稳定性，DNA修复，癌基因和/或抑癌基因的结构改变，免疫监护系统以及生物转化酶的遗传多态现象等^[32]。研究生物转化酶系仅是遗传易感性中的一部分，生物转化酶系又包括谷胱苷肽转移酶（GST）、N-乙酰转移酶（NAT）和P450s等多种酶系。因此，研究肿瘤的病因、制定肿瘤的预防策略应多方面结合起来，这已成为目前的研究方向。

参考文献

1 Nebert DW et al.DNA,1989;8(1):1

2 Kawajiri K et al.FEBS lett,1990;263:131

3 Hayashi S et al.J biochem,1991;110:407

4 Peter DD et al.Am J Hum genet,1991;48:720

5 Schweikl G et al.Pharmacogenetics,1993;3