细胞色素P4502E1与乙醇代谢相关的肝损伤研究进展

张文宇 综述 马满玲 审校

(哈尔滨医科大学附属第一医院，黑龙江 哈尔滨 150001)



·综述·

细胞色素P4502E1与乙醇代谢相关的肝损伤研究进展

张文宇 综述 马满玲 审校

(哈尔滨医科大学附属第一医院，黑龙江 哈尔滨 150001)

近年细胞色素P450酶系中的2E1亚家族与乙醇相关的肝损伤研究结果进一步验证了CYP2E1酶在乙醇代谢中的关键作用。CYP2E1酶的多态性对乙醇导致肝损伤的影响包含该酶的代谢效率差异(C2/C2)>(C1/C2)>(C1/C1)造成不同程度的肝脏细胞损伤以及不同等位基因造成饮酒倾向的差异越来越受到关注。研究证实，多种物质尤其是中药材饮片及提取物可影响该酶含量及活性，从而保护肝细胞以及对乙醇损伤后肝脏细胞的修复。本文就近年来细胞色素P4502E1及其基因与乙醇相关的肝损伤研究进展做一综述。

细胞色素P4502E1; 乙醇; 肝损伤; 基因多态性

中华酒文化博大精深，乙醇与人类的接触史能够追溯到远古时期，然而酗酒、酒精依赖等导致的健康、社会问题时至今日也并没有取得可喜的进展。在很多研究中研究者们关注了两方面的问题：基因在酒精引发损伤中的作用和基因在饮酒倾向中的作用。乙醇对于肝脏的损伤研究日趋完善，肝脏内代谢乙醇的酶的种类非常之多，细胞色素P4502E1(以下简称CYP4502E1)是其中主要的一种，本文对近年来细胞色素P4502E1与乙醇代谢的相关研究进展做一综述。

1 细胞色素P450与乙醇相关的肝损伤

在同位素标记技术的帮助下，美国西奈山的一群研究者进行了一项比较蛋白质组学研究[1]：他们研究了乙醇、CYP2E1、性别等因素在肝损伤中的作用以及其交互作用，并对其深层的内在机制进行了挖掘。乙醇相关肝损伤的能量、脂类、氨基酸代谢研究发现下列六种蛋白质在氧化还原中起到重要作用，包括CYP2E1、FAM25、CA3、BHMT、HIBADH、ECHS1；而CYP2E1又是其中相当重要的一种。乙醇经过多步代谢在ADH、ALDH、CYP2E1等的作用下代谢成氧化物以及其他能够被排出体外的化合物。细胞色素P450酶系包含许多种类，CYP4502E1只是其中的一个亚类。而乙醇是其重要的代谢底物之一。并且由于乙醇的高度亲水性[2]，一旦被摄取，就会大量的通过简单扩散的方式进入血液。并且迅速地分布全身。乙醇的代谢主要发生在肝脏。乙醇通过几条不同代谢通路被代谢成为二氧化碳和水排出体外。CYP2E1是其中具有明显多态性的一种代谢酶亚家族代谢通路，其他代谢通路还包括乙醇脱氢酶、乙醛脱氢酶等。在本文中我们着重关注细胞色素P4502E1亚家族酶系与酒精相关的肝损伤国内外研究进展。乙醇通过诱导CYP4502E1，通过微粒体乙醇氧化途径，产生大量乙醛和多种氧自由基，经研究证实氧自由基及乙醛是造成肝损伤的重要原因[3-4]。国内有高校通过使用吡咯烷二硫氨基甲酸选择性抑制NF-ΚB,观察小鼠肝功能、以及CYP2E1表达水平及活性[5]，发现在CYP2E1导致肝损伤的机制中，NF-ΚB起到了一定作用，这对于研究防治由此酶导致的肝损伤具有一定意义。

2 细胞色素P4502E1在乙醇代谢中的作用

CYP2E1基因位于人类第10号染色体10q26.3上[6]，11 413个碱基对，翻译产物是含有497个氨基酸的功能蛋白质。细胞色素P4502E1代谢很多小分子的并且多是疏水性的底物如丙酮以及脂肪酸(亚麻酸、花生四烯酸)等等。当然乙醇也是其代谢的众多底物中的一种，其所具有的多态性能够影响包括乙醇、抗结核药物、二氯乙烷等等多种来源毒物代谢的个体差异以及种族差异[7-9]。乙醇经过其代谢后产生活性氧原子以及自由基等物质，这些物质进一步作用在体内的膜上，激发自由基膜链式反应，使细胞直接产生损伤。与此同时，有研究证明，乙醇、吡啶、丙酮是CYP2E1代谢酶的诱导剂[10-11]，这些物质的存在会导致此基因上调，翻译出更多的CYP2E1代谢酶，从而加重细胞损伤。这一原因造成的损伤在糖尿病、进食、肥胖等等丙酮、脂肪酸增高人群中尤为明显[12-13]。

2.1 卡比马唑验证CYP2E1在肝损伤中的作用 在Ye等[14]人的体外细胞研究中，利用CYP4502E1阻断剂卡比马唑(治疗轻度甲状腺肿大的过氧化物酶抑制剂)选择性阻断该酶的功能，实验观察到接触乙醇的细胞中DNA的氧化损伤以及可能由此导致的细胞的癌变被阻止了。这从另一个角度印证了此蛋白在乙醇代谢途径中的重要作用。但不可否认的是这一效果并没能在活体实验中观察到。由此我们可以得出这样的结论：在离体细胞中CYP2E1有可能在乙醇相关的癌变当中起重要作用，但是在体实验需要更多证据支持。当然还有很多对于乙醇相关的CYP2E1相关肝细胞氧化损伤研究在临床开展，同样证明了CYP2E1在其中发挥重要作用的证据支持[15-18]。

2.2 二烯丙基硫醚验证阻断CYP2E1能够保护乙醇对肝细胞造成的损害 美国内布拉斯加州奥马哈的一组研究[19]：验证了CYP2E1对于乙醇诱导的肝损伤的重要作用，并对其内在的分子机制进行了阐述，并提出了假说予以验证。简而言之，乙醇诱导了CYP2E1的表达增加，而增加的CYP2E1蛋白能够使MDA(丙二醛)结合到DNA单链上，导致癌变率的增加，或者氧化损伤率的增加。因此我们可以确定的是CYP2E1在乙醇诱导的肝损伤中有重要作用，包括二烯丙基硫醚在内的多种物质能够通过降低CYP2E1基因的转录、降低酶的翻译水平等等多种途径保护乙醇导致的肝损伤。

3 细胞色素P4502E1多态性与乙醇相关肝损伤的关系

3.1 细胞色素P4502E1基因多态性导致翻译产物的代谢效率不同造成的肝损伤差异 当乙醇被细胞色素P4502E1酶代谢成为乙醛以及其他氧化自由基时，才会真正发挥它的致癌性，也就是说，多态性中代谢效率较高的基因型，其乙醛以及氧化自由基的转化比率更大以及转化速度要更快，也因此致癌性更高。近年研究发现，CYP2E1多态性最主要包含六种基因型：TaqⅠ、RsaⅠ、DraⅠ、MspⅠRFLP多态以及5′-端调控区RsaⅠ、PstⅠRFLP多态[20]。其中5′-端调控区RsaⅠ、PstⅠ多态性常被简称为C1、C2。其多态性对于乙醇相关性肝损伤研究较多。许多相关的单核苷酸多态性被发现影响翻译蛋白质的活性，而近年来研究较多的5′-端调控区RsaⅠ、PstⅠ被认为在转录活性上有区别造成CYP2E1对于代谢底物代谢效率的不同。这种多态性表现在三种基因型上也就是野生纯合型(C1/C1)、杂合子型(C1/C2)、突变纯合型(C2/C2)。对于这三种基因型的代谢效率高低，各研究机构的结论不一。多数认为杂合子型以及突变纯合型代谢效率较高，如同Zhong等[21]所做的研究得出的结论一样。其所作研究更多的关注了长期吸烟者的癌变率。

另有针对藏族人群的相关研究结果显示[22]：野生型基因携带者(c1/c1)患原发性肝癌的几率是(c1/c2)型人群的5.33倍，当然由于样本量等等的原因，不能排除吸烟、直系亲属肝癌家族史等等原因的混杂。CYP2E1基因多态性导致患病率不同的研究并不止于同一人种不同民族中，一项研究分析东亚人群与高加索人群在结肠癌患病率与CYP2E1多态性相关程度的Meta分析中发现[23]：高加索人群(c2/c2)携带者的患癌几率要高于其他基因型，(OR=2.67，95%CI:1.03～6.89，P=0.04)。说明此基因多态性在一定程度上能够影响致癌物质的代谢。

在研究肝细胞损伤的过程中我们发现，乙醇引发的CYP2E1多态性相关的肝损伤并不是唯一相关的因素，由抗结核药物引发的肝损伤也显示[24]：成人使用抗结核药物尤其是(c1/c1)型患者更易发生肝细胞损伤。

在中医领域，有研究做了另一个角度的探索，即患者体质对于肝损伤的可能性影响的研究[25]。研究发现中医九种体质中，气虚体质患者更容易在抗结核药物治疗中肝细胞受损；而在同一个研究中，研究者也关注了CYP2E1对于肝损伤的影响，但由于样本量的限制，未能建立CYP2E1与气虚体质的联系。

3.2 多态性诱导饮酒行为的不同 饮酒习惯受诸如家庭教育、社会文化、生活环境等等很多因素影响，然而韩国Kim团队对于CYP2E1基因多态性做了相关调查研究发现[26]：在三种基因型中突变纯合型志愿者整体饮酒倾向要高于杂合子型，而后者的饮酒倾向要高于野生纯合型。野生纯合子(C1/C1)酗酒人数是杂合子型(C1/C2)酗酒人数与突变纯合型(C2/C2)酗酒人数之和的0.24倍。因此我们猜测C2等位基因与饮酒问题高度相关。当然这些结果可能受到样本量以及统计学方法的影响，但其趋势可供参考。一项在我国云南省开展的一项研究表明CYP2E1基因多态性与醉酒相关，c2型等位基因频率为16.56%，高于正常人组并且有统计学差异，与酗酒组无统计学差异[27]。另外一个在云南彝族志愿者中进行的研究[28]也在另外一个角度印证了这一结论，但是彝族与我国其他民族在酒精依赖中体现出来的多态性表现中并无统计学意义。

4 其他相关物质对于CYP2E1以及乙醇代谢的影响

4.1 番茄红素与与番茄对乙醇导致的肝损伤影响 Stice等[29]开展的一项研究比较了番茄红素、番茄提取物、以及整体番茄(番茄粉)对于乙醇诱导的鼠肝损伤的影响中显示：在其所做的研究中发现：在实验组中乙醇与番茄红素、乙醇与番茄提取物、乙醇与番茄粉组在CYP2E1的蛋白含量分别为：(8.1±1.5)、(8.2±1.3)、(5.4±0.4)差异有统计学意义；并且三个组的细胞凋亡比例也差异具有统计学意义[2(2～4)、1.5(0～3)、0(0～1)，在这两组中(P<0.05)]，并且在这三种物质中只有番茄粉能够降低乙醇诱导的肝脂肪变性、炎症病变并且能够降低肝细胞中CYP2E1蛋白的含量。番茄提取物在这些标准上没有显著影响。而恰恰相反，番茄红素加强了乙醇饲喂鼠肝脏细胞的炎性反应。而其团队为了进一步验证番茄粉的作用，甚至用二乙基亚硝胺饮食的鼠肝脏细胞(产生了前癌细胞)用番茄粉处理，结果是番茄粉处理导致前癌细胞凋亡，并且有效的降低了鼠肝脏细胞中的CYP2E1蛋白水平，修复了受损的过氧化物酶体，并且上调了其α受体，以及其下游的蛋白复合物基因表达，减少了炎性基因表达，与此同时，降低了内质网的应激标志物水平。

4.2 大黄素、大黄酚对于CYP2E1相关的乙醇介导的肝损伤的保护作用 近年有学者也曾进行了大黄素、大黄酚等物质对于乙醇诱导的肝损伤的保护作用研究。其中比较有显著意义的是Qian等[30]的研究：在体外培养中，学者们用乙醇处理过的肝脏损伤细胞接触大黄素、大黄酚，发现在乙醇处理48小时以后的细胞中(实验组)只用乙醇处理过得细胞生存率为23.5%，而经大黄酚、大黄素处理过的细胞生存率能够达到72.1%、78.2%，其差异具有统计学意义。并且发现二者能够降低靶细胞的谷胺酰转肽酶含量，并且增加细胞内谷胱甘肽的水平，这无疑对于受乙醇诱导肝损伤细胞的自我修复是有益的。并且在此基础上，其研究还发现在这些固定指标上，大黄素表现要好于大黄酚。

4.3 多种物质对乙醇性肝损伤的保护作用 有多种天然植物产物对乙醇性肝损伤有保护作用如龙牙楤木皂苷、大蒜素、鼠李糖乳杆菌等[31-32]。甘草能够通过增加CYP450酶的活性，降低CYP2E1 mRNA的含量保护黄药子等药物产生对肝脏的损害，从而保护肝脏细胞[33]。辛夷也是同样降低CYP2E1 mRNA的含量起到保护肝脏细胞的作用[34]。而柳茶提取物也是以相同的降低CYP2E1mRNA的作用对肝细胞起保护作用[35]，此外石斛多糖、原人参二醇、乌药水提物、乌药醇提物等很多物质也具有保护作用[7,36]。相对于很多中药饮片降低CYP2E1保护肝脏细胞的作用，山豆根、何首乌等则能诱导上调CYP450酶系，而加重肝损伤[37-38]。

5 小结

CYP2E1在乙醇代谢导致的肝损伤中占有重要地位，其人群中的多态性能够影响乙醇代谢效率，甚至影响饮酒行为。天然产物中的诸如番茄粉、大黄素以及大黄酚等物质能够影响此蛋白对于乙醇代谢的表现。另外在与乙醇相关的代谢酶研究中CYP2E1由于其多态性明显，以及在不同种族人群中差异较为明显而比较引人注目，但是不应否认的是在乙醇代谢通路中乙醇脱氢酶等其他酶的研究同样有意义。并且在很多结论上学界也存在争论，比如CYP4502E1多态性在加重肝脏损伤中的影响：有学者认为研究是没有意义的，只有在长期吸烟患者中结论才成立[21]。当然，除外CYP2E1，还有很多基因-蛋白通路影响乙醇相关性肝损伤的研究也较为热门，如雌激素相关的内源性大麻素[39]等，希望后续研究能够阐明其分子机制。在另一方面，乙醇诱导的其他器官损伤一样不容小觑，如乙醇引起的肺损伤也有相关报道[40]。

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Progress of cytochrome P4502E1 and alcohol metabolism genes associated with liver damage

ZHANG Wenyu reviewing，MA Manling checking

(TheFirstAffiliatedHospitalofHarbinMedicalUniversity,Harbin150001,China)

Summarized research on alcohol-related liver damage witch associated with cytochrome P450 2E1 in recent years. The experimental results further validate the relevant literature CYP2E1 enzyme play a crucial role in ethanol metabolism. Following the different metabolic efficiency due to CYP2E1 enzyme polymorphisms (C2/C2)> (C1/C2)> (C1/C1) as well as different allelic drinking tendencies caused by genetic differences. A variety of substances, especially Chinese herbal medicines Pieces or extract can affect this kind of enzyme on content and activity witch can protect the liver cells or repair damaged liver cells.This paper reviewed research progresses in recent years.

CYP4502E1; Ethanol; Liver injury; Polymorphism

马满玲，E-mail:mamanling@126.com

R 575

A

10.3969/j.issn.1672-3511.2016.11.035

2016-03-22; 编辑： 张文秀)