关于CYP3A酶内源性标志物的研究进展

随着精准医疗的提出，药物治疗的个体差异受到越来越多的重视，这要求在药物的研发及应用中密切关注患者药物代谢酶的活性及联合用药对酶活性的影响。CYP3A 酶参与临床约50%药物的代谢，咪达唑仑、红霉素、氨苯砜、奎宁等典型的体外探针药物广泛应用于CYP3A酶活性评价及药物相互作用研究。然而，这需要受试者在口服或注射探针药物的同时监测血药浓度，额外的非治疗作用给药和频繁的采血使得这一方法无法在小儿、老年、肿瘤等特殊患者中应用。CYP3A酶参与机体内源性物质胆固醇(cholesterol，C)和氢化可的松(cortisol，F)代谢生成4-羟基胆固醇(4-hydroxycholesterol，4-OHC)和6-羟基氢化可的松(6-hydroxycortisol，6-OHF)，二者均可作为CYP3A酶的活性标志物。由于内源性标志物检测具有较好的有效性、可行性和无创性，近年广泛应用于CYP3A酶活性评价。本文对上述两种常用内源性标志物的相关研究和临床应用进行综述。

1　CYP3A酶简介

CYP3A酶参与机体内源性物质和外源性物质的生物转化，在调节机体与外环境的相互作用以及保持机体内环境稳态中发挥重要作用。CYP3A酶活性受多种因素影响，例如遗传多态性、机体生理或病理状态以及合并用药情况，尤以遗传多态性最为显著。CYP3A酶有3A4、3A5、3A7和3A43　4个亚型，成人CYP3A酶分别占肝脏和小肠总P450酶的40%和80%，以3A4和3A5为主。CYP3A酶活性是CYP3A 基因家族总体活性的体现，3A5在亚洲人群中的突变率高于3A4，它的遗传多态性成为亚裔人群个体间药物代谢差异的重要影响因素。在中国人群中CYP3A5*3突变频率较高，为73%，该位点的单核苷酸多态性(SNP)会导致剪接异常和蛋白截短，从而引起CYP3A5酶的多样性表达，CYP3A5*3个体中3A5的表达量仅为野生型CYP3A5*1个体的十分之一。

2　4-OHC及其相关代谢物简介

4-OHC是胆固醇通过CYP3A4酶和CYP3A5酶催化生成的内源性氧化物(图1)，在血中以胆固醇酯形式存在，通过缓慢的7羟基化反应进行消除，该指标不受肾排泄功能和体内胆固醇水平的影响，因此在临床试验中常作为CYP3A 酶内源性标志物评价酶活性。同时，由胆固醇不经过CYP3A酶催化的氧化作用生成的4-羟基胆固醇，通常被作为校正参数对4-OHC临床检测结果进行补充说明。除此以外，血浆或血清中4-OHC浓度(C4-OHC)和4-羟基胆固醇/胆固醇比值(R4-OHC/C)也是常用的评价指标。

与经典外源性探针药物CYP3A酶抑制剂咪达唑仑相比，4-OHC与咪达唑仑体内清除过程具有较好的相关性，但其在体内的变化灵敏度较探针药物略弱。4-OHC指示药物对酶诱导作用的灵敏度高于对酶抑制作用，例如不同强度的酶诱导药物作用2周后，4-OHC的含量均可检测到有意义的改变，但此种改变仅在强效酶抑制药物作用下才可发生。Kasichayanula等研究酮康唑及利福平对血浆4-OHC含量的影响，结果发现停药2周后，酮康唑组4-OHC含量降低后可回归基线值，而利福平组4-OHC含量仍比基线值高60%，该研究认为血浆4-OHC含量降低40%可判断药物对酶有抑制作用。由于4-OHC 半衰期较长，约17d，即使给药5d后能够发现4-OHC水平明显上升，但较准确的4-OHC的含量检测至少需要服药2周后进行，确保服用酶诱导剂或抑制剂后胆固醇和4-OHC浓度已经达到新的平稳状态。

3　6-OHF及其相关代谢物简介

氢化可的松在体内通过CYP3A酶介导发生羟基化反应生成/2种构型的6-羟基氢化可的松，由于氢化可的松及其羟基化代谢物主要以非结合形式通过肾脏排泄，可以直接检测尿中6-OHF与其原型氢化可的松进行分析。尿液中6-OHF与氢化可的松的比值(R6-OHF/F)在很多研究中应用于CYP3A 酶活性评价，具有较好的临床意义。除此以外，氢化可的松的生成清除率CLm(6-OHF)亦可作为标志物评价CYP3A酶活性，该指标在男性健康受试者中与咪达唑仑肾清除率有显著的相关性。由于氢化可的松和可的松(cortisone　E)可以通过11-羟固醇脱氢酶在体内相互转化，且不同个体间没有固定的转化比例，因此有学者将二者纳入分析，认为整体清除率[CLm(6-OHF/6-OHE)]较单独化合物的清除率更能反应体内CYP3A酶活性。

有文献认为，尿液中C6-OHF的个体内、个体间波动大于血中C4-OHC和R4-OHC/C，虽然其稳定性略差，但灵敏度较C4-OHC高。相对于R4-OHC/C而言，R6-OHF/F与其波动程度相近，变化有昼夜节律;个体内、个体间差异大;且与咪达唑仑肾清除率之间相关性较弱，因此其准确性尚存在争议。由于R6-OHF/F为6-OHF 生成清除率与F 肾清除率[CLr(F)]比值，当CLr(F) 个体间差异较大时，CLm(6-OHF)具有更高的准确性，该指标个体内、个体间波动小，不存在昼夜规律，且CLm(6-OHF/6-OHE)较CLm(6-OHF)具有更高的灵敏度。

4　CYP3A酶活性内源性生物标志物的临床应用

目前，通过检测4-OHC和6-OHF及其相关评价指标反应CYP3A酶活性的变化已在临床药物研究中广泛应用，为个体化用药提供理论指导。

4.1　阐明药物代谢个体间差异　CYP3A酶多态性是造成药物代谢存在差异的主要原因，CYP3A5*1等位基因数量越多的个体4-OHC水平更高。但其无法解释药物个体间的差异可能是由体重、性别、肝肾功能不同造成，4-OHC的含量变化可以反映上述基本体征差异。例如， 肥胖和代谢综合征患者体内4-OHC明显降低，其他研究同样提示体重与血浆中4-OHC水平相关。目前，性别对4-OHC水平的影响方向仍有争议，最新研究表明女性体内R4-OHC/C比男性低。肝肾功能的改变同样影响CYP3A酶活性，非酒精性脂肪肝小鼠血浆4-OHC 水平较对照组降低37%[。肾脏是CYP3A酶表达最丰富的肝外脏器，终末期肾病患者移植术后体内硫酸吲哚酚可能通过影响P450酶转录或翻译后修饰使CYP3A4活性显著升高。

4.2　评估药物相互作用　

CYP3A酶标志物可以评价潜在的药物相互作用，发掘上市药物新的临床应用，降低新药上市风险。奈韦拉平临床上用于降低艾滋病的母婴传播风险，其血浆浓度每升高100ng/ml，HIV-1突变风险增加3倍，而联用卡马西平可以通过诱导CYP3A酶活性加快奈韦拉平清除过程从而降低耐药突变风险。产妇产后立即给予单剂量奈韦拉平和卡马西平，第二周的血浆R4-OHC/C与第一周奈韦拉平血浆浓度呈负相关，CYP3A酶活性对奈韦拉平耐药性突变的影响具有统计学意义(P=0.04;OR=0.1)。

4.3　预测药物体内代谢、疗效和不良反应　内源性氢化可的松生物标志物在药物疗效和毒性反应预测方面应用较广。研究表明氢化可的松及可的松的整体清除率与环孢素药动学过程具有显著相关性，该标志物能解释口服环孢素清除率个体间差异的74%，通过研究CLm(6-OHF/6-OHE)与环孢素药动学的关系可以为移植患者提供个性化免疫治疗指导。癫痫患儿lg(R6-OHF/F)与卡马西平血药浓度呈线性关系(r=0.846)，不同临床疗效治疗组之间R6-OHF/F有明显差异，表明6-OHF可用于预测卡马西平血药浓度和疗效。急性淋巴性白血病患儿化疗前后R6-OHF/F有差异，化疗前CYP3A酶活性明显高于正常儿童，化疗后酶活性显著降低。文献报道，肿瘤患者尿中R6-OHF/F与伊立替康清除过程具有相关性，可以作为标志物预测腹泻的发生。

5　小结

由于CYP3A 酶在药物代谢中占有的重要地位，内源性标志物在酶活性研究中具有较好的应用前景。与外源性探针药物相似，4-OHC和6-OHF作为内源性标志物，同样存在不同程度的个体内、个体间差异，因此对于酶活性的评价必须考察基线以及药物干预后的检测值。大多数研究认为6-OHF稳定性较4-OHC 差，一方面检测尿液中的6-OHF值没有考虑氢化可的松血浆蛋白结合率，另一方面尿液成分易受环境影响。另外，由于4-OHC和6-OHF类生物标志物均存在不同的评价方式，目前还没有任何研究确定哪种评价方式更优，因此，我们期待通过更多的临床研究，采用多个标志物的比较或联合使用来增加CYP3A酶活性评价的准确性，或者找出标志物各自的适用条件和最佳评价指标，为个体化用药提供理论指导。