细胞色素氧化酶P4502C19的研究进展
【摘要】 细胞色素氧化酶P4502C19(CYP2C19)又称S-美芬妥英羟化酶，其活性在人群分布中呈明显的遗传多态性。全文就近几年P4502C19的检测方法，基因多态性分子机制，基因多态性与药物和肿瘤易患性的关系等研究进展作一综述。
【关键词】 细胞色素氧化酶P4502C19 肿瘤 基因多态性
细胞色素P450是一组结构和功能相关的超家族基因编码的同工酶，在药物代谢中占有重要地位。大多数的药物进入体内后均需进行生物转化。生物转化主要包括Ⅰ相反应和Ⅱ相反应两个过程。Ⅰ相反应涉及的代谢酶主要为肝细胞内质网的细胞色素P450酶系。细胞色素氧化酶P4502C19（CYP2C19）又称为S-美芬妥英羟化酶，是细胞色素P450的一个成员，其活性存在明显的个体差异，影响许多临床药物的代谢，对不同个体的药物作用和不良反应及药物的毒性产生重要影响。文章介绍CYP2C19的研究进展。
1 CYP2C19研究的回顾
CYP2C19存在于肝微粒体中,位于染色体10q24,由490个氨基酸组成，分子量为55 933，其中全部顺序包括9个外显子和5个内含子，序列已清楚。在研究美芬妥英的4′-羟化作用发现了CYP2C19的药物遗传作用，呈现明显的遗传多态性，其遗传为常染色体隐性遗传。美芬妥英（mephenytoin,MP）系抗癫痫药，是由S-和R-两种对映体组成的混旋体。Shimada等首先从人肝微粒体中分离出两个电泳纯的美芬妥英酶，分别被命名为P450MP-1和P450MP-2,它们表现出较强的S-美芬妥英4′-羟化反应。1989年Guengrich等分离出P450MP-3，其催化S-美芬妥英羟化活性甚低，但分子量、对抗P450MP抗体的反应性等方面均与P450MP-1一致。随着分子生物学技术的，一致认为P450MP属于P4502C基因亚群。1993年Wrighton 等首次证明了CYP2C19的表达及其在S-美芬妥英4′-羟化代谢中的作用。继后Goldstein等用人肝样本进行免疫斑点分析，进一步证实了S-美芬妥英的活性和人肝中CYP2C19含量相关，与肝中的CYP2C9，CYP2C10和2C8含量不相关。在此基础上，Moraist证实CYP2C19基因是决定S-美芬妥英羟化代谢的决定基因，该基因的突变是导致S-美芬妥英羟化代谢多态性的分子机制。
2 检测方法
一般从表型分析和基因分型检测CYP2C19的多态性，常规体外检测药物代谢是否存在着遗传多态性的方法称为表型分析。目前常用S-美芬妥英作为探针药物，采用口服美芬妥英外消旋体,收集服药后一定时间内的尿样,测定尿中对映体S-和R-美芬妥英浓度，S/R值。一般认为S/R<0.95为强代谢者（EM）,S/R>0.95为弱代谢者（PM）。采用美芬妥英作探针药物的不足是尿中的S/R的稳定性不好，有副作用等。Chang M等[1]用奥美拉唑作为表型分析的药物，发现与服用美芬妥英后S/R高度相关（rs=0.63，P<0.001）。缺点为没有最佳的奥美拉唑服用剂量和采样时间，在非健康人群中，表型与基因分析结果不一致[2] 。Hoskins JM等[3]用氯胍作为探针药物，以代谢比率（氯胍/环氯胍）为指标来分型，结果与基因分型一致。此法用尿样，简便易行。但也有相反结果，Funck-Brentano C等[4]发现受试者服用氯胍后的氯胍/环氯胍与服用美芬妥英后S/R不相关，以上表明，首选的CYP2C19探针药物尚未清楚。
如前所述，表型分析结果可直观地反映出受试者对某些药物在体内代谢快慢程度，但表型分析易受病人状态和合并用药干扰和医学伦理的限制。基因分型是一种基于DNA的等位基因PCR、限制性片段长度多态性分析(RFLP)及基因测序技术的方法,可以用于快速、准确地诊断出有药物代谢酶活性异常(提高或缺乏)的患者。PCR/RFLP的方法是通过设计特异性引物进行反应，然后用内切酶消化产物，根据酶切位点的消失与否来判断等位基因的点突变。ASA-PCR不要内切酶消化。其基本原理是设计两个引物，其3＇端一个与野生型碱基配对，另一个与突变型碱基配对，分别与另共用引用引物构成反应体系。反应时野生型模板阻碍突变型引物的放大，反之亦然。最后观察电泳胶上扩增与否，即可直接鉴定等位基因的点突变类型（野生型、杂合型或突变型）。上述基因分型的DNA来源一般采用血样，但血样来源不易，取样和运输过程操作复杂。Tanigawara等[5]研究发现，从头发、口腔唾液、手指甲非血标本中提取DNA，虽然所获得的DNA量少，但也足够进行ＰＣＲ/ＲＦＬＰ，所获得的CYP2C19基因分型结果与从血样提取的DNA进行CYP2C19基因分型的结果一致。
3 CYP2C19与药物及疾病的关系
研究发现，CYP2C19参与许多药物代谢,如S-美芬妥英、苯巴比妥、丙戊酸（抗癫痫药），奥美拉唑、雷贝拉唑（质子泵抑制剂），氯胍、氯二胍（抗疟疾），甲苯磺丁脲（降血糖药），丙米嗪、氯丙米嗪、阿米替林（抗抑郁药），地西泮、去甲地西泮（镇静、安眠药）等。CYP2C19酶活性存在多态性，因此不同的个体对药物代谢能力不同，产生的药物毒副作用及治疗效果不同。质子泵抑制剂（PPI）是治疗食管反流性疾病、胃炎、消化性溃疡和幽门螺旋杆菌（Hp）感染等疾病的药物。弱代谢者对第一代PPI(奥美拉唑、兰索拉唑和潘托拉唑)的清除率低，而强代谢者对第一代PPI清除率高，致使其血药浓度高，抑酸效果好。而新一代PPI(埃索美拉唑和雷贝拉唑)对CYP2C19基因多态性依赖小。何兴祥等[6~8]分别比较了奥美拉唑、雷贝拉唑加阿莫西林和克拉霉素三联疗法治疗Hp感染的疗效与CYP2C19基因分型的关系,结果两组均能有效根除Hp，总的疗效差异无显著性。雷贝拉唑治疗组中，弱代谢型及强代谢型各基因型间Hp根除率未达统计学差异(P >0．05)。奥美拉唑组中，弱代谢者对Hp根除率高，有统计学差异。上述研究表明，CYP2C19基因多态性分析有助于预测PPI的疗效,决定根除Hp最适PPI治疗方案。环磷酰胺是一种免疫抑制剂、抗肿瘤药，其副作用与临床效果个体差异大。环磷酰胺治疗狼疮肾炎中，CYP2C19突变型等位基因纯合子与杂合子携带者发生卵巢功能早衰相对危险度（RR）为0.10,95%可信区间为0.02~0.52[9]。苯妥英钠是一种有效抗癫痫药，其在体内主要经CYP2C19、CYP2C9代谢。研究表明突变型等位基因纯合子携带者苯妥英钠代谢缓慢[10]。提示治疗癫痫患者中，该基因携带者，应给予小剂量苯妥英钠，以减少药物不良反应的发生和药物资源的浪费。西酰普兰是一种新型抗抑郁药，研究表明西酞普兰的药代动力学参数与CYP2C19的基因型显著相关，而与给药周期、CYP3A4抑制剂无关[11]。CYP2C19弱代谢者对西酞普兰的代谢能力弱于强代谢者，CYP2C19对西酞普兰代谢的影响存在基因剂量效应趋势。氯胍和二氯胍为抗疟疾药，氯胍在体内经代谢转化成环氯胍而发挥其抗疟疾作用，Ｋaneko等证实了氯胍代谢与CYP2C19基因型密切相关。
CYP2C19酶活性除受CYP2C19基因影响外，还有其它因素如其诱导剂利福平、苯巴比妥和地塞米松,抑制剂氟伏沙明、CYP2C19底物，性别、疾病、身体状况、吸烟等影响其活性。在EM纯合子中,利福平对CYP2C19的诱导作用比EM杂合子的诱导作用强。服用苯妥英钠的患者在给予氟伏沙明后,由于氟伏沙明抑制CYP2C19而导致苯妥英代谢减少,苯妥英血药浓度上升。氟伏沙明还可抑制氯胍在体内活化。
CYP2C19除参与体内药物代谢外，还与某些疾病有关。近年来，国际上对CYP2C19酶的多态性与某些疾病关系的研究，已引起一些学者的注意。付良青等对健康人群和甲亢患者进行CYP2C19遗传多态性的比较，发现两者CYP2C19遗传多态性的在统计学上无差异。 Selim Kortunay[12]对161名健康对照和37例先天性系统红斑狼疮（SLE）患者进行CYP2C19分析，两组PM发生率在统计学上无差异（SLE组、对照组PM发生率分别为5.4%、3.7%），表明CYP2C19基因多态性不能说明先天性系统红斑狼疮和甲亢患者易感性。陈静等[13]应用PCR-RFLP对79例难治性抑郁症患者及107名正常对照者进行CYP2C19基因多态性检测，并研究氟西汀合并小剂量利培酮治疗难治性抑郁症疗效与CYP2C19基因多态性关系，结果表明患者与对照组间基因型及等位基因分布差异无显著性，CYP2Cl9基因多态性与氟西汀加小剂量利培酮治疗难治性抑郁症的疗效不相关，提示CYP2C19基因不是影响利培酮对氟西汀增效作用的主要因素。虽然目前没有公认的经由CYP2C19酶代谢的前致癌物或致癌物，人们猜测CYP2C19遗传多态性可能与某些癌症的发生有关。Wei-Xing Shi等[14]应用ASA-PCR方法对372名健康对照和135例食管癌、148例胃癌、212例肺癌、112例膀胱癌患者进行P4502C19等位基因分析，结果表明食管癌、胃癌、肺癌的PM发生率显著高于正常对照组，PM发生食管癌、胃癌、肺癌相对危险度（OR）分别为3.18、2.86、3.23；而膀胱癌的PM发生率为4.5%，比正常组（14.0%）低,OR为0.288 。也有类似报道膀胱癌的PM发生率显著低于正常对照组。 Tsuncoka等对日本人的研究发现，PM基因型的个体患肺鳞状细胞癌的危险性升高。Roddam PL等[15]研究发现PM发生急性白血病相对危险度为2.83, 95%可信区间0.91~8.77 。以上结果表明, CYP2C19可能参与食管癌、胃癌、肺癌、急性白血病前致癌物的活化，膀胱癌致癌物的灭活。也就是说, CYP2C19酶活性的降低增加患食管癌、胃癌、肺癌、急性白血病的危险性，而患膀胱癌的危险性相应下降。说明CYP2C19对不同的器官及不同种类的肿瘤所起的作用不同。Wadelius M等报道CYP2C19与前列腺癌无关。Modugno F等[16]运用半定量RT-PCR方法检测乳腺癌组织及邻近正常组织mRNA表达情况，发现两组均无mRNA的表达。Tsunedomi R 等[17]发现在丙肝病毒阳性的肝癌中，有静脉侵犯与无静脉侵犯两组间CYP2C19表达量有显著差异，提示CYP2C19可能参与丙肝病毒阳性的肝癌发展。目前国内外学者对CYP2C19多态性与肿瘤的关系研究不多，尚未阐明CYP2C19参与肿瘤的形成、发展哪个环节，有待进一步研究。
4 CYP2C19多态性分子生物机制
S-美芬妥英羟化代谢呈二态分布，有强代谢者（EM）和弱代谢者（PM）之分，且弱代谢者发生率存在着明显种族差异。白种人中PM发生率为3%~5%，东方人高达15%~20%。且在同一人种因具有不同的遗传背景，其S-美芬妥英PM表型分布也存在一定的差异。如在傣族人群和泰国人群中PM的发生率显著降低,几乎接近白种人。CYP2C19二态分布表型是由CYP2C19基因的遗传多态性形成的。Blaisdell等[18]发现CYP2C19至少存在14种突变基因，18种等位基因。CYP2C19*2（M1突变）和CYP2C19*3（M2突变）可以解释99%东方人的遗传多态性的弱代谢者的等位基因，CYP2C19*2可以解释88%西方人的遗传多态性的弱代谢者等位基因。其它等位基因发生的频率很少。
CYP2C19*2突变机制是第5个外显子第681位的碱基发生变异（G→A），使得转录时在第5外显子的初始段丢失了一个包含Smal限制性内切酶位点的40碱基对的片段，结果产生无活性的酶。CYP2C19*3是第4外显子第636个碱基处碱基发生突变(Ｇ→Ａ),使本来为色氨酸的密码子变为终止密码子,导致蛋白合成提前终止,该蛋白因缺乏血红素及底物结合区而无活性。
CYP2C19*4、CYP2C19*5、CYP2C19*6、CYP2C19*7和 CYP2C19*8，主要机制是某一位点发生突变导致氨基酸发生取代，使得活性降低甚至失活[19]。
CYP2C19*9、CYP2C19*10、CYP2C19*11、CYP2C19*12、CYP2C19*13、CYP2C19*14、CYP2C19*15等位基因变异位点及其与酶活性之间的关系参见表1。
5 展 望
CYP2C19酶活性在人群分布中呈明显的遗传多态性，目前，对CYP2C19表型和基因型多态性进行广泛深入的研究。鉴定更多的由CYP2C19催化的药物及进一步阐明其个体和种族差异的机制，对指导临床合理用药，减少副作用，提高临床药物的水平有重要意义。CYP2C19除了参与药物的代谢外，还与某些疾病尤其是肿瘤的发生有关。弄清CYP2C19与肿瘤发生的机制，有助于提高个体肿瘤易感性的预测水平，是今后艰巨的任务。
【】
[1]Chang M, Dahl ML, Tybring G, et al. Use of omeprazole as a probe drug for CYP2C19 phenotype in Swedish Caucasians: comparison with S-mephenytoin hydroxylation phenotype and CYP2C19 genotype[J]. Pharmacogenetics,1995,5(6):358-363.
[2] Kimura M, Ieiri I, Wada Y, et al. Reliability of the omeprazole hydroxylation index for CYP2C19 phenotyping: possible effect of age, liver disease, and length of therapy[J]. Br J Clin Pharmacol,1999,4(7):115-119.
[3] Hoskins JM,Shenfield GM,Gross AS, et al. Concordance between proguanil phenotype and CYP2C19 genotype in Chinese[J]. Eur J Clin Pharmacol,2003，59(8-9):611-614.
[4] Funck-Brentano C, Becquemont L, Leneveu A, et al.Inhibition by omeprazole ofproguanil metabolism: mechanism of the interaction in vitro and prediction of in-vivo results from the in-vitro experiments[J]. Pharmacol Exp Ther,1997,280（2）：730-738.
[5] Tanigawara Y, Kita T,Hirono M, et al. Identification of N-Acetyltransferase 2 and CYP2C19 Genotypes for hair, buccal cell swabs, or fingernails compared with blood[J]. Ther Drug Monit,2001,23(4):341-346.
[6]何兴祥,赵英恒, 郝元涛,等.CYP2C19基因多态性对雷贝拉唑三联疗法根除幽门螺杆菌疗效的影响[J]. 中华内科杂志, 2004,43(1):13-15.
[7] 姜英杰,李瑜元,聂玉强,等.雷贝拉唑根除幽门螺杆菌疗效及其与CYP2C19基因多态性的关系[J]. 广州医学院学报, 2004,32(3):22-25.
[8]Ando T,Kato H,Sugimoto N,et al.A comparative study on endoscopic ulcer healing of omeprazole versus rabeprazole with respect to CYP2C19 genotypic differences[J]. Dig Dis Sci, 2005,50(9):1625-1631.
[9]Takada K,Arefayene M,Desta Z, et al.Cytochrome P450 pharmacogenetics as a predictor of toxicity and clinical response to pulse cyclophosphamide in lupus nephritis[J]. Arthritis Rheum,2004,50(7):2202-2210.
[10]齐晓涟，黄越，王育琴，等.苯妥英钠血药浓度与CYP2C19基因多态性关系的研究[J].中国新药杂志, 2004,13(10):922-925.
[11] 余帮宁，陈国林，何楠，等.CYP2C19基因多态性对西酞普兰药代动力学的影响[J]. 中国药理通讯, 2003,20(2):46-48.
[12] Selim K, Atila B, Lise B,et al. CYP2C19 genotype does not represent a genetic predisposition in idiopathic systemic lupus erythematosus[J]. Ann Rheum Dis,1999,5(8):182-185.
[13] 陈静，陆峥，江三多,等.细胞色素P450酶1A2和2C19基因多态性与难治性抑郁症的关联分析[J]. 上海精神医学,2005,17(2):95-98.
[14] Wei-Xing Shi, Shu-Qing Chen. Frequencies of poor metabolizers of cytochrome P4502C19 in esophagus cancer, stomach cancer, lung cancer and bladder cancer in Chinese population[J]. World J Gastroenterol,2004,10(13):1961-1963.
[15] Roddam PL, Rollinson S, Kane E, et al. Poor metabolizers at the cytochrome P450 2D6 and 2C19 loci are at increased risk of developing adult acute leukaemia[J]. Pharmacogenetics, 2000,10(7):605-615.
[16] Modugno F,Knoll C,Kanbour-Shakir A.A potential role for hedestrogen-metabolizing cytochrome P450 enzymes in human breast carcinogenesis[J]. Breast Cancer Res Treat, 2003,82(3):191-194.
[17] Tsunedomi R,Lixuka N,Hamamo Y, et al. Patterns of expression of cytochrome P450 genes in progression of hepatitis C virus-associated hepatocellular carcinoma [J]. Int J Oncol,2005,27(3):661-667.
[18] Blaisdell J, Mohrenweiser H, Jackson J, et al.Identification and functional characterization of new potentially defective alleles of human CYP2C19[J]. Pharmacogenetics,2002,12(9):701- 711.
[19]周宏灏.遗传药[M]. 北京：人民军医出版社, 2003.76-78.
