CYP450与帕金森病的关系

李先红，吴 坚综述，黄金忠，姚允怡 审校

帕金森病(Parkinson’s disease，PD)，是一种中脑黑质多巴胺能神经元变性的中枢神经系统退行性病变疾病，临床表现主要为静止性震颤、肌强直、运动迟缓和姿势步态异常。病因和发病机制不明，目前普遍认为，多因素可能参与PD发病。遗传因素可增加患病易感性，只有与环境因素及衰老的相互作用下，通过氧化应激、线粒体功能障碍、钙超载、兴奋性氨基酸毒性作用、细胞凋亡等机制导致黑质多巴胺(Dopamine，DA)能神经元大量变性丢失而发病。PD的治疗，主要以左旋多巴、多巴胺受体激动剂、单胺氧化酶B抑制剂(MAO-B)、脑深部电刺激(DBS)缓解症状为主，但不能减缓或阻止病情的发展。所以探究PD的保护因素刻不容缓。

CYP450(Cytochrome P450)，称混合功能氧化酶和单加氧酶，主要存在肝脏中，因其在还原状态下可与一氧化碳结合，并在450 nm波长处有最大吸收峰，故称为细胞色素P450。CYP450是药物代谢最重要的酶系，根据氨基酸序列及其同源性可分为18个家族、57个亚家族，参与大约75%的药物、毒性物质的代谢。CYP450主要分布在哺乳动物的肝、肺、肾、小肠中。随着研究的深入，在灵长类、啮齿动物的大脑中发现CYP450的表达，并参与影响中枢神经系统功能的内源性(类固醇、胆固醇、胆汁酸)、外源性(食物)、毒物(农药、尼古丁)的代谢[1]。

在CYP450超家族中，最先发现CYP2D6弱代谢者可增加PD的发病危险[2]。在不同的实验室中，越来越多的CYP450陆续被发现与PD关系密切。这些酶包括CYP1A1、CYP1A2、CYP2B6、CYP2D和CYP2E1。目前有研究表明CYP450与帕金森病的联系密切，对帕金森病有保护作用，因此本文CYP450与帕金森病的关系做一阐述。

1 CYP1A1

CYP1A1/CYP1A2均含有7个外显子，在编码区有70%的结构相似，CYP1A1在成人的肝脏表达量低，在其他肝外组织(至少在mRNA水平上)表达，包括胰腺、胸腺、前列腺、小肠、结肠、子宫和乳腺。Meyer等[3]证实，CYP1A1在小鼠、大鼠和人类脑组织多区域的胶质细胞、神经元中表达。

CYP1A1基因多态与PD的关系：王建、Tukakubo、Bennett等分别对中国人、日本人、美国白种人PD发病情况研究发现，CYP1A1基因多态与PD的发病有关。CYP1A1与早发性PD机制可能有如下：CYP1A1已经被证实可在人类大脑中表达，其活性产物主要表达在首先在人类脑膜和脑室周围组织(如脉络膜丛、松果体、垂体后叶等)。CYP1A1基因突变，可能导致侵入脑实质和脑脊液的毒素增多，进而损伤黑质纹状体多巴胺能神经元，引发链式反应，导致PD发生、发展。

刘平等在早期临床病例对照研究中证实，CYP1A1基因3’端限制性内切酶MspⅠ等位基因(A、B、C)多态性与早发性帕金森病的易感性无关。在其随后的研究中，MspⅠ的等位基因、N-乙酰基转移酶2(NAT2)慢乙酰化基因与早发性PD的关系中[4]，协同因素分析发现在早发性帕金森病组中，携带NAT2慢乙酰化基因型兼MspⅠ基因杂合型B的频率(62.1%)明显高于对照组(23.1%)，OR值达5.455，提示CYP1A1、NAT2协同作用与早发性PD具有相关性。宋秋霞等[5]对新疆地区帕金森病遗传易感性中发现，儿茶酚胺氧位甲基转移酶(COMT)基因、CYP1A1不同基因型间的协同作用可增加或减少新疆地区部分人群PD的发生风险。

2 CYP1A2

CYP1A2主要存在于肝脏中，在肠道、脑、肺等组织中也有少量分布。CYP1A2参与咖啡因、华法林等20多种药物的代谢过程，此外，CYP 1A2在一些前致癌物和前毒性物质的体内活化过程中也起重要作用。

CYP1A2参与90%以上的咖啡因清除，是其代谢的主要酶。流行病学研究表明，每天摄入3-4杯咖啡(约200 mg)可以减少帕金森病的风险[6]。Tan 等[7]在大样本的对照试验中发现咖啡因的快、慢代谢者和PD的发生风险关系密切，且咖啡因及其代谢产物副黄嘌呤均有神经保护作用。

MPTP(1-methyl-4-phenyl-1，2，3，6-tetrahydropyridine，1-甲基-4-苯基-1，2，3，6-四氢吡啶)诱导的阻断腺苷A2A受体(ADORA2A)的PD动物模型中[8，9]，证实咖啡因具有神经元保护作用。Popat等[10]表明ADORA2A两个基因型与PD发病呈负相关性，而携带cyp1A2_rs762551_CC基因型的纯合子咖啡因慢代谢者与PD关系密切。Chuang 等[11]大样本的病例对照研究提示，长时间的咖啡摄入量可降低25%的PD发病率[OR=0.75(0.64～0.88)]，每天额外增加一杯咖啡摄入量可降低4%的PD发病风险[OR=0.96(0.93～0.99)]。除此之外，该研究发现ADORA2A、CYP1A2基因多态性与PD相关的咖啡日摄入量关系最紧密的分别是ADORA2A_rs5760423_TT携带者[OR=0.77 (0.51～1.16)]、CYP1A2_rs762551_CC[OR=0.86(0.69～1.08)]和CYP1A2_rs24702304_GG[OR=0.84(0.71～0.99)]。

3 CYP2D

CYP2D，是CYP450的亚家族重要成员之一，在肝脏、啮齿动物和人类脑组织中表达，CYP2D蛋白在基底节，尤其是黑质部位含量最高。CYP2D在大鼠中有6个亚型(CYP2D1-5，CYP2D18)，在人类只有一个亚型CYP2D6。CYP2D参与约25%常用药物、毒物的代谢，药物如抑郁药、抗精神类药；毒物如MPTP、哈马灵等。

在PC12细胞中，CYP2D6高表达可以抑制MPP+诱导的细胞毒性[12]；在SH-SY5Y细胞中，CYP2D6的含量与蛋白含量呈剂量依赖性，而其抑制剂奎尼丁、普萘洛尔、美托奈尔降低MPP+的细胞毒性，提高了细胞的存活率，提示CYP2D6在PD病程形成中起到保护作用[13]。

PD的病理基础黑质纹状体黑质多巴胺能神经元变性，致多巴胺合成、传递障碍，而CYP2D影响多巴胺的合成。Toyoko等首次发现CYP2D6在酵母菌中参与酪胺羟基化为多巴胺的过程，Thompson等[14]在大鼠的脑线粒体中发现，CYP2D分布在大脑的各个区域，且每个区域酶活性也各不相同，在黑质和小脑中最高。Haduch等[15]第一次在大鼠的脑线粒体中证实CYP2D 影响酪胺经羟基化形成多巴胺的过程，CYP2D的抑制剂奎尼丁，抗CYP2D4抗体可降低酪胺到多巴胺的羟基化作用直接验证了这一点。在大鼠的亚基因型中，只有CYP2D2、CYP2D4、CYP2D18参与多巴胺的合成，人类CYP2D6对酪胺到多巴胺的羟基化的作用更胜于CYP2D2/CYP2D4/CYP2D18[16]。

Smith等[2]首次发现CYP2D6弱代谢者可以增加PD发病的风险，随后在更多的研究中也验证了这个结论。通过对照试验发现，CYP2D6随着年龄的增加而表达增加，而在PD患者中，CYP2D6表达降低，使灭活引起PD的毒物的能力降低，进而加重PD的进展[13]。CYP2D6基因具有高度的多态性，目前发现超过60个等位基因(http：//www. cypalleles. ki. se/)。临床数据表明，通过对PD患者的脑组织和帕金森综合症患者及健康人血样品进行分析，CYP2D6*4 在PD患者中检出率为35%，帕金森综合症患者为14.1%，健康组为19.8%。CYP2D6、NAT2，均参与了化学物质的解毒，同时拥有杂合基因CYP2D6*4/CYP2D6*10a和NAT2*5的个体，PD发病的风险更高，而单独拥有NAT2*5基因，不影响PD的发病率[17]。而另一篇Mata分析也指出CYP2D6*4增加了PD的易感性，在白种人中表现最突出[18]。

4 CYP2E1

CYP2E1除了主要分布在肝脏外，还在肺、肾脏、大脑中存在，主要参与内、外源性物质的代谢，例如乙醇和尼古丁。在PD与CYP2E1的研究中，CYP2E1在大鼠脑组织，如黑质、纹状体、神经元和胶质细胞均检测到。Farin等[19]在人类脑组织，尤其是黑质部位，发现CYP2E1 mRNA表达。Vaglini等在最早的研究中，给予CYP2E1基因敲除的小鼠注射MPTP后，与对照组相比，cyp2e1(-/-)增加MPTP毒性，从而证明CYP2E1具有保护作用。但是，其团队的进一步研究[20]中得出相反的结论，与对照对相比，通过检测DA及其对应的中间产物的表达量，表明cyp2e1(-/-)对MPTP敏感性无差异，考虑造成此种差异的因素为其他酶的代偿机制和基因的漂变。

总结

通过对以上的讨论，通过动物实验和PD患者的基因检测，我们可以看到CYP450可以通过不同物质及其基因位点突变，如咖啡、MPTP、MspⅠ等位基因等影响PD的进展，具体发病机制暂不清楚，但为未来PD的治疗提供了一个新的预防和治疗方向，从而有可能找到对PD治疗的有效药物。

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