細(xì)胞色素P4501B1及其抑制劑在腫瘤治療中的應(yīng)用進(jìn)展

盧雪景綜述 李 利審校

細(xì)胞色素P450酶(CYPs)是1個廣泛存在于人體組織中，以鐵卟啉為輔基的蛋白質(zhì)家族，大多為單加氧酶，可以催化多種代謝反應(yīng)[1]。文獻(xiàn)已報道細(xì)胞色素P4501B1(CYP1B1)是1種在許多與激素相關(guān)的腫瘤組織中特異性高表達(dá)的CYP450酶，可代謝雌激素為致癌產(chǎn)物，激活芳香烴類前致癌物[2]，進(jìn)而導(dǎo)致各種腫瘤的發(fā)生發(fā)展。近年來關(guān)于腫瘤組織中CYP1B1的研究報道日漸增多，但對CYP1B1抑制劑在腫瘤治療中的研究比較少。我們通過綜述CYP1B1及其抑制劑在腫瘤治療中的研究，為開發(fā)具有靶向性和低毒副作用的抗腫瘤藥物提供新的思路。

1 CYP1B1在腫瘤發(fā)生發(fā)展中的作用及臨床意義

CYP1B1是1種重要的CYP450系氧化代謝酶,參與代謝外源性化合物及前致癌物,與腫瘤的易感性相關(guān)。它廣泛存在于肝外組織如乳腺、子宮、卵巢、前列腺、肺、中樞神經(jīng)等中，在多種惡性腫瘤組織中高頻率的表達(dá)，而在相應(yīng)的正常組織中不表達(dá)或極低水平的表達(dá)[3]。而這種特異性的高表達(dá)對腫瘤的診斷和靶向性抗腫瘤藥物及免疫治療具有重要意義。

已有研究表明CYP1B1在子宮內(nèi)膜癌組織中高表達(dá)，而在相應(yīng)的正常組織中低表達(dá),表明CYP1B1在子宮內(nèi)膜癌的發(fā)生過程中可能起重要的作用，并意味著 CYP1B1 可能是種新的癌癥標(biāo)記蛋白，為腫瘤的治療提供新的靶點。

1.1 CYP1B1激活和代謝生成致癌物

CYP1B1是1種血紅素-硫醇鹽單加氧酶，與多種底物的NADPH依賴I相單加氧酶作用有關(guān)，包括脂肪酸類、甾體類和外源性底物，參與調(diào)節(jié)數(shù)個重要轉(zhuǎn)錄因子。目前研究最多的如芳香烴受體(AhR)。CYP1B1在轉(zhuǎn)錄水平受多環(huán)芳香烴激活，通過芳香烴受體復(fù)合物發(fā)揮作用，而二噁英是激活CYP1B1基因轉(zhuǎn)錄最有效的Ah受體顯效劑[4]。

CYP1B1 是催化雌激素代謝的關(guān)鍵酶，是目前已知最強(qiáng)的雌激素4-羥化酶，參與雌激素C-4羥化反應(yīng)，即17β-雌二醇在C4位點的羥化作用[5]。其可將雌二醇代謝為4-羥基雌二醇(4-hydroxyestradiol,4-OHE2)，4-OHE2具有基因毒效應(yīng)，其致癌效應(yīng)在雌激素誘發(fā)癌變作用中占主導(dǎo)地位。4-OHE2經(jīng)隨后的氧化作用分別形成高活性的E2-3，4苯醌和E2-3，4半醌類化合物，可以與調(diào)節(jié)細(xì)胞生長和死亡的特定基因，包括可引起細(xì)胞轉(zhuǎn)化和不正常細(xì)胞繁殖的致癌基因和抑癌基因的DNA起反應(yīng)，在鳥嘌呤的N-7和腺嘌呤的N-3位置上形成去嘌呤加合物，DNA由此產(chǎn)生的無嘌呤位點發(fā)生突變，導(dǎo)致乳腺癌、子宮內(nèi)膜癌、前列腺癌及其它的人類腫瘤的產(chǎn)生[6]。同時產(chǎn)生脫嘌呤核苷位點，引起體內(nèi)堿基的丟失和致癌性DNA突變，從而誘發(fā)癌癥的產(chǎn)生[2,7]。另外，Dawling等[8]研究發(fā)現(xiàn)，CYP1B1除了可使雌二醇氧化成4-羥雌二醇之外，也可作用于甲氧雌二醇，使之去甲基化，而甲氧雌二醇可反饋抑制CYP1B1介導(dǎo)的雌激素氧化代謝，從而減輕雌二醇誘導(dǎo)的DNA損傷，可見CYP1B1可增強(qiáng)雌激素的基因毒性。Berstein等[9]發(fā)現(xiàn)，以4-OHE2為主要代謝產(chǎn)物的組織，易發(fā)生腫瘤。CYP1B1代謝雌激素生成4-羥基雌二醇的同時，CYP1B1也通過雌激素受體(estrogen receptor,ER)受雌二醇的調(diào)節(jié)激活。Tsuchiya等[5]研究表明:雌二醇誘導(dǎo)ER陽性細(xì)胞表達(dá)，通過有雌激素受體元件(estrogen receptor element,ERE)的ER直接作用于CYP1B1基因。該研究首次報道了雌激素代謝酶CYP1B1被雌激素本身特異性激活，這一現(xiàn)象高度依賴ER。此外CYP1B1還能激活多種前致癌物，如，雜環(huán)胺，多環(huán)芳烴(polycyclic aromatic hydrocarbon,PAH),芳族胺，硝基多環(huán)烴，促進(jìn)腫瘤的發(fā)展。

1.2 CYP1B1在腫瘤診斷、治療中的作用

基于CYP1B1在腫瘤組織中異常高表達(dá)的特性，研究發(fā)現(xiàn)，在腫瘤組織中特異性高表達(dá)的CYP1B1能介導(dǎo)熒光腫瘤標(biāo)記物,可望有效用于腫瘤的診斷、光動力治療和手術(shù)定位[10]。CYPs因在腫瘤中的過度表達(dá)而成為腫瘤預(yù)防和治療的理想靶點,且如果結(jié)合CYPs和腫瘤的另一特性低氧對腫瘤進(jìn)行選擇性治療,這種靶向治療將得到加強(qiáng),如抗腫瘤前藥AQ4N(1,4-二[2-(二甲氨基-.-氧化物)乙氨基]-5,8-二羥基蒽-9,10-二酮，Novacea)可在低氧的腫瘤細(xì)胞中由CYP3A4、CYP1A1和CYP1B1激活而產(chǎn)生細(xì)胞毒作用[3]。

在新的生物技術(shù)藥物研發(fā)中,Luby[11]提出了開發(fā)以CYP1B1為靶點的腫瘤治療疫苗?；谀[瘤組織和正常組織CYP450表達(dá)的差異,腫瘤組織內(nèi)高水平的CYP450可以提高依賴CYP450代謝的藥物的選擇性和敏感性,為抗癌藥物選擇性作用提供依據(jù),使藥物作用局限于腫瘤組織。根據(jù)這一點應(yīng)用前景最好的是CYP1B1,因為盡管CYP1A,CYP2C和CYP3A在一些腫瘤組織中高表達(dá),但他們在正常組織,尤其是肝臟中，也有很高的表達(dá)。CYP1B1的mRNA和蛋白在惡性腫瘤和轉(zhuǎn)移性疾病中差別很大,但是CYP1B1蛋白在正常組織中幾乎檢測不到。根據(jù)這一點設(shè)計的CYP1B1疫苗( Zyc300)已經(jīng)進(jìn)入Ⅰ、Ⅱ期臨床實驗,通過T細(xì)胞介導(dǎo)殺傷腫瘤細(xì)胞[12]。

McFadyen等[13]的研究顯示:將多西紫杉醇分別暴露于有CYP1B1表達(dá)的細(xì)胞和沒有CYP1B1表達(dá)的細(xì)胞，發(fā)現(xiàn)在沒有CYP1B1表達(dá)的細(xì)胞中，多西紫杉醇產(chǎn)生的細(xì)胞毒性比在有CYP1B1表達(dá)的細(xì)胞中要高4倍以上。另外，用已知的CYP1B1抑制劑a-萘黃酮和多西紫杉醇共同孵育后，發(fā)現(xiàn)將導(dǎo)致完全相反的細(xì)胞毒性結(jié)果。從而推測，CYP1B1對多西紫杉醇的滅活可能是造成對多西紫杉醇藥物抵抗的原因。Sissung等[14]認(rèn)為CYP1B1所催化的雌激素-3，4-醌和甲氧雌二醇可能是多西他賽療效下降的原因。CYP1B1所催化產(chǎn)生的2種雌激素醌抑制多西他賽和紫杉醇介導(dǎo)的微管聚合作用，而醌和甲氧基的派生物少數(shù)來自CYP1B1的代謝產(chǎn)物(2-OHE2)的抑制成核和減少微管聚合作用，大多數(shù)CYP1B1的代謝產(chǎn)物(4-O-HE2)的醌和鬼臼毒素一樣完全消除了微管的聚合作用。這可能存在2個并不相互排斥的機(jī)制：干擾藥物作用的主要機(jī)制-微管穩(wěn)定；改變多西他賽的結(jié)構(gòu)。綜上所述，CYP1B1在腫瘤組織中的特異性高表達(dá)可致多種抗腫瘤藥物失活，使腫瘤產(chǎn)生耐藥性。

現(xiàn)在基于CYP450以及被CYP450激活的前藥基因治療方法被提出[10]，即將前藥及其代謝酶直接輸送到腫瘤細(xì)胞內(nèi)，使前藥在腫瘤細(xì)胞內(nèi)轉(zhuǎn)化成毒性代謝產(chǎn)物，直接殺死腫瘤細(xì)胞，從而降低對正常組織的毒性作用，減少副反應(yīng)。而CYP1B1可以激活一些前體藥物，如：芳香胺、白藜蘆醇、Phortres、AQ4N等，產(chǎn)生抗癌代謝物，殺死癌細(xì)胞，其中AQ4N能在腫瘤的低氧環(huán)境下被CYP1B1代謝生成AQ4，滲透進(jìn)入周圍的腫瘤細(xì)胞起到抗癌作用，AQ4有著比AQ4N強(qiáng)100倍的細(xì)胞毒性。

2 CYP1B1抑制劑與腫瘤的研究概況

CYP1B1參與了前致癌物活化和抗癌藥物代謝失活，是誘發(fā)癌癥和導(dǎo)致抗癌藥物失效的重要因素，因此使用CYP1B1抑制劑對其活性進(jìn)行抑制，可起到化學(xué)保護(hù)作用，并減少腫瘤耐藥性的產(chǎn)生，在腫瘤的治療中發(fā)揮重要作用。目前研究報道的CYP1B1抑制劑主要有以下幾類。

2.1 天然芪及其類似物

羥基芪化合物白黎蘆醇(resveratrol，Res)，又稱芪三酚，是1種含有芪類結(jié)構(gòu)的非黃酮類多酚化合物，存在于多種植物中,在蓼科植物虎杖根莖和紅葡萄皮等中含量較高，能抑制CYP1A1和CYP1B1的活性。氧化白藜蘆醇的甲氧基衍生物2,3′,4,5′-四甲氧基二苯乙烯(2,3′,4,5′-tetramethoxystilbene，TMS)對CYP1B1表現(xiàn)出很強(qiáng)的抑制活性和選擇性,也是目前所發(fā)現(xiàn)的選擇性較好的CYP1B1抑制劑之一,其抑制CYP1B1、CYP1A1和CYP1A2的IC50值分別為6、300 nmol/L和3 μmol/L。此外,它還能特異性抑制CYP1B1介導(dǎo)的雌二醇4位羥化。

從體細(xì)胞來源的惡性腫瘤所獲得的實驗數(shù)據(jù)顯示，在大多數(shù)情況下，白藜蘆醇能通過拮抗芳香烴受體(AhR)來抑制CYP1A1和CYP1B1的表達(dá)，從而發(fā)揮其抗癌防癌活性。另一方面，CYP1B1通過代謝活化作用將白藜蘆醇由非毒性的飲食成分轉(zhuǎn)化為Piceatannol，而Piceatannol是已確認(rèn)的抗腫瘤化合物。這為白藜蘆醇的抗腫瘤作用的分子機(jī)制提供了新的解釋[15]。已有研究發(fā)現(xiàn)，白藜蘆醇能明顯抑制體外培養(yǎng)的不同癌細(xì)胞系的增殖，如結(jié)腸癌、胃癌、甲狀腺癌、卵巢癌、胰腺癌[16]、乳腺癌、前列腺癌、神經(jīng)膠質(zhì)瘤、頭頸部鱗狀細(xì)胞癌[17]等。

2.2 黃酮類化合物

黃酮類化合物( flavonoids)，又稱生物類黃酮，是一類廣泛存在于植物中的多酚類天然色素,具有抑制腫瘤的生長和防止癌癥產(chǎn)生的生物活性，按其結(jié)構(gòu)可分為黃酮( flavones)類,如黃芩素、白楊素;黃酮醇( flavonols)類,如槲皮素、蘆丁;黃烷醇( flavanols)類,如兒茶素(EGCG);二氧黃酮醇(di-hydroflavonols)類,如陳皮苷;異黃酮( isoflavones)類,如葛根素;雙黃酮(di-hydroflavonols)類,如銀杏素;查爾酮(chalcones)類,如紅花苷;其他黃酮類,如異芒果素等[18]。一些黃酮類化合物能調(diào)節(jié)體內(nèi)外源性物質(zhì)的代謝和分布,有助于阻止癌癥的發(fā)生。黃酮類化合物對人體CYP1酶有很強(qiáng)的抑制作用,其對人重組CYP1B1和CYP1A2參與的EROD的活性的抑制作用比對CYP1A1強(qiáng)10倍( IC50值分別為5、6和60 nmol/L )，所以黃酮與CYP的相互作用很可能是其發(fā)揮抗癌和其他生物活性作用的機(jī)制之一。

大量研究證實，黃酮類化合物對CYP1B1和CYP1A2有明顯的抑制作用，如α-萘黃酮(α-naphthoflavone，ANF)和呋拉茶堿( furafylline)能特定地抑制CYP1B1和CYP1A2，并隨后抑制來自食物的致癌物質(zhì)的致突變性。胡福良等[19]從蜂膠液中提取出的黃酮類化合物對S180腫瘤生長有良好抑制作用，抑瘤率為55.8%～80.8%。韓國的Young-Kyoon Kim等[20]將從北桑寄生中分離提取的黃酮類化合物，作用于對非小細(xì)胞肺癌細(xì)胞株A549,卵巢癌細(xì)胞株SKOV-3,皮膚黑色素瘤細(xì)胞株SKMEL-2,中樞神經(jīng)細(xì)胞腫XF498等后，發(fā)現(xiàn)該黃酮類化合物對腫瘤細(xì)胞有抑制作用。

2.3 芳香烴類化合物

含有乙烯基和乙炔基官能團(tuán)的芳烴化合物可選擇性抑制CYP1A1、CYP1A2或CYP1B1。已有研究表明,芘對CYP1B1的抑制活性( IC50=2 nmol/L ) 較對CYP1A1強(qiáng),2-乙炔芘對CYP1B1的抑制活性也比對CYP1A1強(qiáng)( IC50值分別為0.03和0.15 μmol/L )；含有乙炔基的化合物通常對CYP1B1的選擇性抑制作用更強(qiáng)；一些非鄰位取代的多氯聯(lián)苯化合物能選擇性抑制CYP1B1,其中3,3′,4,4′,5-五氯聯(lián)苯的抑制活性最強(qiáng)。

2.4 天然香豆素類化合物

生物學(xué)活性研究表明,從天然藥物中分離得到的香豆素類化合物具有抗HIV、抗癌、降壓、抗心律失常、抗骨質(zhì)疏松、鎮(zhèn)痛、平喘及抗菌等多方面的生物學(xué)活性。一些天然香豆素化合物能調(diào)節(jié) CYP的活性,發(fā)揮抗癌作用。Kleiner等[21]研究了一系列呋喃香豆素類化合物對由CYP450代謝活化的7,12-二甲基苯并蒽所致皮膚癌的不同治療機(jī)制，結(jié)果發(fā)現(xiàn) ,白茅苷和異茴芹靈對CYP1A1和CYP1B1都有抑制作用 ,但后者抑制活性稍高。

2.5 蒽醌類化合物

蒽醌類化合物也具有CYP1B1抑制作用?？拱┧幟淄休祯荂YP1B1競爭性抑制劑,其Ki值為11.6 μmol/L。其他蒽醌類化合物如紅紫素和茜素對CYP1B1有一定的選擇性抑制活性。從動力學(xué)因素看,紅紫素既是競爭性抑制劑又是非競爭性抑制劑( Ki=0.7 μmol/L) ,而茜素則是競爭性抑制劑( Ki=0.15 μmol/ L)。

蒽醌類化合物具有抗癌的作用,實驗表明大黃素為較理想抗癌生化調(diào)節(jié)劑,與5-Fu、順鉑、氨甲蝶呤、絲裂毒素C、阿霉素等合用,可產(chǎn)生協(xié)同增效作用,可增強(qiáng)對黑色素瘤、人肺癌A549的細(xì)胞分裂和移植瘤的抑制作用,增強(qiáng)對人肝癌BEL7402的細(xì)胞毒作用,對癌基因HER-2/NCU過表達(dá)的肺癌細(xì)胞產(chǎn)生協(xié)同殺滅作用。Lee等[22]報道蘆薈大黃素可誘導(dǎo)人肺鱗癌細(xì)胞株CH27及非小細(xì)胞肺癌H460凋亡。

2.6 其他抗癌活性化合物

CYP1B1在許多腫瘤組織中介導(dǎo)了抗癌藥的代謝,可能代表了腫瘤特異性藥物代謝機(jī)制。研究發(fā)現(xiàn)，由CYPs代謝的化合物氟他胺,米托蒽醌,紫杉醇,Docetaxel是CYP1B1競爭性抑制劑( Ki 值為1.0～31.6 mol/L) ,表明他們可能是CYP1B1的底物,其中氟他胺與CYP1B1 的作用具有一定的特征性。靶細(xì)胞中的CYP1B1可使氟他胺發(fā)生2-羥基化,而2-羥基氟他胺有抗雄激素活性,能促進(jìn)腫瘤生長。

另外，研究發(fā)現(xiàn)，丹參酮是CYP1家族酶活力的強(qiáng)效抑制劑，其對CYP1B1 的抑制作用強(qiáng)于CYP1A1和CYP1A2,并能抑制陽性誘導(dǎo)劑苯并芘 ：在HepG2細(xì)胞上對CYP1活力的誘導(dǎo)。已有研究證明，丹參酮對多種腫瘤細(xì)胞具有細(xì)胞毒作用、誘導(dǎo)分化和凋亡作用。由于丹參酮可以有效地抑制CYP1家族酶的活力，提示其具有癌癥化學(xué)保護(hù)劑和癌癥治療輔助用藥的開發(fā)潛力。

綜上所述，CYP1B1在前致癌物和抗癌物質(zhì)的代謝活化、清除中以及雌激素代謝過程中發(fā)揮著重要作用，并且越來越多地被人們所關(guān)注，這些作用可能與腫瘤的發(fā)生、發(fā)展和治療相關(guān)。因此，將CYP1B1作為藥物治療的靶點，應(yīng)用具有專一性的CYP1B1抑制劑，為子宮內(nèi)膜癌的早期治療提供新的途徑。

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