细胞色素P4501B1及其抑制剂在肿瘤治疗中的应用进展

卢雪景综述 李 利审校

细胞色素P450酶(CYPs)是1个广泛存在于人体组织中，以铁卟啉为辅基的蛋白质家族，大多为单加氧酶，可以催化多种代谢反应[1]。文献已报道细胞色素P4501B1(CYP1B1)是1种在许多与激素相关的肿瘤组织中特异性高表达的CYP450酶，可代谢雌激素为致癌产物，激活芳香烃类前致癌物[2]，进而导致各种肿瘤的发生发展。近年来关于肿瘤组织中CYP1B1的研究报道日渐增多，但对CYP1B1抑制剂在肿瘤治疗中的研究比较少。我们通过综述CYP1B1及其抑制剂在肿瘤治疗中的研究，为开发具有靶向性和低毒副作用的抗肿瘤药物提供新的思路。

1 CYP1B1在肿瘤发生发展中的作用及临床意义

CYP1B1是1种重要的CYP450系氧化代谢酶,参与代谢外源性化合物及前致癌物,与肿瘤的易感性相关。它广泛存在于肝外组织如乳腺、子宫、卵巢、前列腺、肺、中枢神经等中，在多种恶性肿瘤组织中高频率的表达，而在相应的正常组织中不表达或极低水平的表达[3]。而这种特异性的高表达对肿瘤的诊断和靶向性抗肿瘤药物及免疫治疗具有重要意义。

已有研究表明CYP1B1在子宫内膜癌组织中高表达，而在相应的正常组织中低表达,表明CYP1B1在子宫内膜癌的发生过程中可能起重要的作用，并意味着 CYP1B1 可能是种新的癌症标记蛋白，为肿瘤的治疗提供新的靶点。

1.1 CYP1B1激活和代谢生成致癌物

CYP1B1是1种血红素-硫醇盐单加氧酶，与多种底物的NADPH依赖I相单加氧酶作用有关，包括脂肪酸类、甾体类和外源性底物，参与调节数个重要转录因子。目前研究最多的如芳香烃受体(AhR)。CYP1B1在转录水平受多环芳香烃激活，通过芳香烃受体复合物发挥作用，而二噁英是激活CYP1B1基因转录最有效的Ah受体显效剂[4]。

CYP1B1 是催化雌激素代谢的关键酶，是目前已知最强的雌激素4-羟化酶，参与雌激素C-4羟化反应，即17β-雌二醇在C4位点的羟化作用[5]。其可将雌二醇代谢为4-羟基雌二醇(4-hydroxyestradiol,4-OHE2)，4-OHE2具有基因毒效应，其致癌效应在雌激素诱发癌变作用中占主导地位。4-OHE2经随后的氧化作用分别形成高活性的E2-3，4苯醌和E2-3，4半醌类化合物，可以与调节细胞生长和死亡的特定基因，包括可引起细胞转化和不正常细胞繁殖的致癌基因和抑癌基因的DNA起反应，在鸟嘌呤的N-7和腺嘌呤的N-3位置上形成去嘌呤加合物，DNA由此产生的无嘌呤位点发生突变，导致乳腺癌、子宫内膜癌、前列腺癌及其它的人类肿瘤的产生[6]。同时产生脱嘌呤核苷位点，引起体内碱基的丢失和致癌性DNA突变，从而诱发癌症的产生[2,7]。另外，Dawling等[8]研究发现，CYP1B1除了可使雌二醇氧化成4-羟雌二醇之外，也可作用于甲氧雌二醇，使之去甲基化，而甲氧雌二醇可反馈抑制CYP1B1介导的雌激素氧化代谢，从而减轻雌二醇诱导的DNA损伤，可见CYP1B1可增强雌激素的基因毒性。Berstein等[9]发现，以4-OHE2为主要代谢产物的组织，易发生肿瘤。CYP1B1代谢雌激素生成4-羟基雌二醇的同时，CYP1B1也通过雌激素受体(estrogen receptor,ER)受雌二醇的调节激活。Tsuchiya等[5]研究表明:雌二醇诱导ER阳性细胞表达，通过有雌激素受体元件(estrogen receptor element,ERE)的ER直接作用于CYP1B1基因。该研究首次报道了雌激素代谢酶CYP1B1被雌激素本身特异性激活，这一现象高度依赖ER。此外CYP1B1还能激活多种前致癌物，如，杂环胺，多环芳烃(polycyclic aromatic hydrocarbon,PAH),芳族胺，硝基多环烃，促进肿瘤的发展。

1.2 CYP1B1在肿瘤诊断、治疗中的作用

基于CYP1B1在肿瘤组织中异常高表达的特性，研究发现，在肿瘤组织中特异性高表达的CYP1B1能介导荧光肿瘤标记物,可望有效用于肿瘤的诊断、光动力治疗和手术定位[10]。CYPs因在肿瘤中的过度表达而成为肿瘤预防和治疗的理想靶点,且如果结合CYPs和肿瘤的另一特性低氧对肿瘤进行选择性治疗,这种靶向治疗将得到加强,如抗肿瘤前药AQ4N(1,4-二[2-(二甲氨基-.-氧化物)乙氨基]-5,8-二羟基蒽-9,10-二酮，Novacea)可在低氧的肿瘤细胞中由CYP3A4、CYP1A1和CYP1B1激活而产生细胞毒作用[3]。

在新的生物技术药物研发中,Luby[11]提出了开发以CYP1B1为靶点的肿瘤治疗疫苗。基于肿瘤组织和正常组织CYP450表达的差异,肿瘤组织内高水平的CYP450可以提高依赖CYP450代谢的药物的选择性和敏感性,为抗癌药物选择性作用提供依据,使药物作用局限于肿瘤组织。根据这一点应用前景最好的是CYP1B1,因为尽管CYP1A,CYP2C和CYP3A在一些肿瘤组织中高表达,但他们在正常组织,尤其是肝脏中，也有很高的表达。CYP1B1的mRNA和蛋白在恶性肿瘤和转移性疾病中差别很大,但是CYP1B1蛋白在正常组织中几乎检测不到。根据这一点设计的CYP1B1疫苗( Zyc300)已经进入Ⅰ、Ⅱ期临床实验,通过T细胞介导杀伤肿瘤细胞[12]。

McFadyen等[13]的研究显示:将多西紫杉醇分别暴露于有CYP1B1表达的细胞和没有CYP1B1表达的细胞，发现在没有CYP1B1表达的细胞中，多西紫杉醇产生的细胞毒性比在有CYP1B1表达的细胞中要高4倍以上。另外，用已知的CYP1B1抑制剂a-萘黄酮和多西紫杉醇共同孵育后，发现将导致完全相反的细胞毒性结果。从而推测，CYP1B1对多西紫杉醇的灭活可能是造成对多西紫杉醇药物抵抗的原因。Sissung等[14]认为CYP1B1所催化的雌激素-3，4-醌和甲氧雌二醇可能是多西他赛疗效下降的原因。CYP1B1所催化产生的2种雌激素醌抑制多西他赛和紫杉醇介导的微管聚合作用，而醌和甲氧基的派生物少数来自CYP1B1的代谢产物(2-OHE2)的抑制成核和减少微管聚合作用，大多数CYP1B1的代谢产物(4-O-HE2)的醌和鬼臼毒素一样完全消除了微管的聚合作用。这可能存在2个并不相互排斥的机制：干扰药物作用的主要机制-微管稳定；改变多西他赛的结构。综上所述，CYP1B1在肿瘤组织中的特异性高表达可致多种抗肿瘤药物失活，使肿瘤产生耐药性。

现在基于CYP450以及被CYP450激活的前药基因治疗方法被提出[10]，即将前药及其代谢酶直接输送到肿瘤细胞内，使前药在肿瘤细胞内转化成毒性代谢产物，直接杀死肿瘤细胞，从而降低对正常组织的毒性作用，减少副反应。而CYP1B1可以激活一些前体药物，如：芳香胺、白藜芦醇、Phortres、AQ4N等，产生抗癌代谢物，杀死癌细胞，其中AQ4N能在肿瘤的低氧环境下被CYP1B1代谢生成AQ4，渗透进入周围的肿瘤细胞起到抗癌作用，AQ4有着比AQ4N强100倍的细胞毒性。

2 CYP1B1抑制剂与肿瘤的研究概况

CYP1B1参与了前致癌物活化和抗癌药物代谢失活，是诱发癌症和导致抗癌药物失效的重要因素，因此使用CYP1B1抑制剂对其活性进行抑制，可起到化学保护作用，并减少肿瘤耐药性的产生，在肿瘤的治疗中发挥重要作用。目前研究报道的CYP1B1抑制剂主要有以下几类。

2.1 天然芪及其类似物

羟基芪化合物白黎芦醇(resveratrol，Res)，又称芪三酚，是1种含有芪类结构的非黄酮类多酚化合物，存在于多种植物中,在蓼科植物虎杖根茎和红葡萄皮等中含量较高，能抑制CYP1A1和CYP1B1的活性。氧化白藜芦醇的甲氧基衍生物2,3′,4,5′-四甲氧基二苯乙烯(2,3′,4,5′-tetramethoxystilbene，TMS)对CYP1B1表现出很强的抑制活性和选择性,也是目前所发现的选择性较好的CYP1B1抑制剂之一,其抑制CYP1B1、CYP1A1和CYP1A2的IC50值分别为6、300 nmol/L和3 μmol/L。此外,它还能特异性抑制CYP1B1介导的雌二醇4位羟化。

从体细胞来源的恶性肿瘤所获得的实验数据显示，在大多数情况下，白藜芦醇能通过拮抗芳香烃受体(AhR)来抑制CYP1A1和CYP1B1的表达，从而发挥其抗癌防癌活性。另一方面，CYP1B1通过代谢活化作用将白藜芦醇由非毒性的饮食成分转化为Piceatannol，而Piceatannol是已确认的抗肿瘤化合物。这为白藜芦醇的抗肿瘤作用的分子机制提供了新的解释[15]。已有研究发现，白藜芦醇能明显抑制体外培养的不同癌细胞系的增殖，如结肠癌、胃癌、甲状腺癌、卵巢癌、胰腺癌[16]、乳腺癌、前列腺癌、神经胶质瘤、头颈部鳞状细胞癌[17]等。

2.2 黄酮类化合物

黄酮类化合物( flavonoids)，又称生物类黄酮，是一类广泛存在于植物中的多酚类天然色素,具有抑制肿瘤的生长和防止癌症产生的生物活性，按其结构可分为黄酮( flavones)类,如黄芩素、白杨素;黄酮醇( flavonols)类,如槲皮素、芦丁;黄烷醇( flavanols)类,如儿茶素(EGCG);二氧黄酮醇(di-hydroflavonols)类,如陈皮苷;异黄酮( isoflavones)类,如葛根素;双黄酮(di-hydroflavonols)类,如银杏素;查尔酮(chalcones)类,如红花苷;其他黄酮类,如异芒果素等[18]。一些黄酮类化合物能调节体内外源性物质的代谢和分布,有助于阻止癌症的发生。黄酮类化合物对人体CYP1酶有很强的抑制作用,其对人重组CYP1B1和CYP1A2参与的EROD的活性的抑制作用比对CYP1A1强10倍( IC50值分别为5、6和60 nmol/L )，所以黄酮与CYP的相互作用很可能是其发挥抗癌和其他生物活性作用的机制之一。

大量研究证实，黄酮类化合物对CYP1B1和CYP1A2有明显的抑制作用，如α-萘黄酮(α-naphthoflavone，ANF)和呋拉茶碱( furafylline)能特定地抑制CYP1B1和CYP1A2，并随后抑制来自食物的致癌物质的致突变性。胡福良等[19]从蜂胶液中提取出的黄酮类化合物对S180肿瘤生长有良好抑制作用，抑瘤率为55.8%～80.8%。韩国的Young-Kyoon Kim等[20]将从北桑寄生中分离提取的黄酮类化合物，作用于对非小细胞肺癌细胞株A549,卵巢癌细胞株SKOV-3,皮肤黑色素瘤细胞株SKMEL-2,中枢神经细胞肿XF498等后，发现该黄酮类化合物对肿瘤细胞有抑制作用。

2.3 芳香烃类化合物

含有乙烯基和乙炔基官能团的芳烃化合物可选择性抑制CYP1A1、CYP1A2或CYP1B1。已有研究表明,芘对CYP1B1的抑制活性( IC50=2 nmol/L ) 较对CYP1A1强,2-乙炔芘对CYP1B1的抑制活性也比对CYP1A1强( IC50值分别为0.03和0.15 μmol/L )；含有乙炔基的化合物通常对CYP1B1的选择性抑制作用更强；一些非邻位取代的多氯联苯化合物能选择性抑制CYP1B1,其中3,3′,4,4′,5-五氯联苯的抑制活性最强。

2.4 天然香豆素类化合物

生物学活性研究表明,从天然药物中分离得到的香豆素类化合物具有抗HIV、抗癌、降压、抗心律失常、抗骨质疏松、镇痛、平喘及抗菌等多方面的生物学活性。一些天然香豆素化合物能调节 CYP的活性,发挥抗癌作用。Kleiner等[21]研究了一系列呋喃香豆素类化合物对由CYP450代谢活化的7,12-二甲基苯并蒽所致皮肤癌的不同治疗机制，结果发现 ,白茅苷和异茴芹灵对CYP1A1和CYP1B1都有抑制作用 ,但后者抑制活性稍高。

2.5 蒽醌类化合物

蒽醌类化合物也具有CYP1B1抑制作用。抗癌药米托蒽醌是CYP1B1竞争性抑制剂,其Ki值为11.6 μmol/L。其他蒽醌类化合物如红紫素和茜素对CYP1B1有一定的选择性抑制活性。从动力学因素看,红紫素既是竞争性抑制剂又是非竞争性抑制剂( Ki=0.7 μmol/L) ,而茜素则是竞争性抑制剂( Ki=0.15 μmol/ L)。

蒽醌类化合物具有抗癌的作用,实验表明大黄素为较理想抗癌生化调节剂,与5-Fu、顺铂、氨甲蝶呤、丝裂毒素C、阿霉素等合用,可产生协同增效作用,可增强对黑色素瘤、人肺癌A549的细胞分裂和移植瘤的抑制作用,增强对人肝癌BEL7402的细胞毒作用,对癌基因HER-2/NCU过表达的肺癌细胞产生协同杀灭作用。Lee等[22]报道芦荟大黄素可诱导人肺鳞癌细胞株CH27及非小细胞肺癌H460凋亡。

2.6 其他抗癌活性化合物

CYP1B1在许多肿瘤组织中介导了抗癌药的代谢,可能代表了肿瘤特异性药物代谢机制。研究发现，由CYPs代谢的化合物氟他胺,米托蒽醌,紫杉醇,Docetaxel是CYP1B1竞争性抑制剂( Ki 值为1.0～31.6 mol/L) ,表明他们可能是CYP1B1的底物,其中氟他胺与CYP1B1 的作用具有一定的特征性。靶细胞中的CYP1B1可使氟他胺发生2-羟基化,而2-羟基氟他胺有抗雄激素活性,能促进肿瘤生长。

另外，研究发现，丹参酮是CYP1家族酶活力的强效抑制剂，其对CYP1B1 的抑制作用强于CYP1A1和CYP1A2,并能抑制阳性诱导剂苯并芘 ：在HepG2细胞上对CYP1活力的诱导。已有研究证明，丹参酮对多种肿瘤细胞具有细胞毒作用、诱导分化和凋亡作用。由于丹参酮可以有效地抑制CYP1家族酶的活力，提示其具有癌症化学保护剂和癌症治疗辅助用药的开发潜力。

综上所述，CYP1B1在前致癌物和抗癌物质的代谢活化、清除中以及雌激素代谢过程中发挥着重要作用，并且越来越多地被人们所关注，这些作用可能与肿瘤的发生、发展和治疗相关。因此，将CYP1B1作为药物治疗的靶点，应用具有专一性的CYP1B1抑制剂，为子宫内膜癌的早期治疗提供新的途径。

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