分子药理学课件PPT文档.ppt
内、外源物体内生物转化途径,ConjugatePhase II(GST,UDPGT)Phase II(GSH,UDPGA,SO42-)Xenobiotics Metabolite ExcretedEndobiotics Phase I(CYP450)Oxidation Cytotoxicity Reduction Mutagenicity Hydrolysis Carcinogeneci,药物代谢酶的种类及命名,细胞色素P450(cytochrome P450)药物代谢转移酶N-乙酰化转移酶(N-acetyltransferase)甲基转移酶(methyltransferase)尿苷二磷酸-葡萄糖醛酸转移酶(UDP-glucuronosyltransferase)磺基转移酶(sulfotransferase)谷胱甘肽巯基转移酶(glutathione S-transferase)酯酶乙酰胆碱酯酶(cholinesterase)对氧磷酸/芳香酯酶(A-esterases)脱氢酶乙醇脱氢酶(alcohol dehydrogenase)乙醛脱氢酶(aldehyde dehydrogenase)氧化还原酶 单胺还原酶(monoamine oxidase)超氧化物歧化酶(superoxidase)过氧化氢酶(catalase),内容提纲,一Phase I enzymes Cytochrome P450(CYP 450)CYP450的发现CYP450的特性和功能(组成、反应机制、分布、特性)CYP450在内、外源物代谢中的作用CYP450的调控CYP450与疾病CYP450的应用二Phase II enzymes Glutathione S-transferase分布及类型特性及催化反应生理意义及调控,一.药物代谢 I 相酶CYP450,(一)CYP450的发现,药物代谢 I 相酶CYP450,(二)Cytochrome P450的特性和功能1.组成 Cytochrome P450 细胞色素 Cytochrome b5 NADPH-cytochrome P450 reductase 黄素蛋白 Cytochrome b5 reductase Phospholipid,药物代谢 I 相酶CYP450,Cytochrome P450:底物和分子氧的结合部位,决定底物和产物的特异性。Cytochrome b5 NADPH-cytochrome P450 reductase 参与CYP450催化反应的电子传递Cytochrome b5 reductasePhospholipid:肝细胞内质网干重的30-40%,可加速电子传递,提高CYP450 的氧化作用,药物代谢 I 相酶CYP450,2分布哺乳动物:肝脏为主(微粒体、线粒体、核)、肺、皮肤、小肠黏膜、结肠、肾上腺、肾脏、睾丸、卵巢、脑、淋巴细胞、前列腺等。非哺乳动物:植物、细菌、昆虫、真菌等。分布的选择性与外源物进入机体的途径和代谢转化、排泄密切相关,利于CYP450生理功能的发挥。,药物代谢 I 相酶CYP450,*肝外组织 脑P450:表达低(为肝脏1-10%),参与神经递质和类固醇 的合成降解(性发育和功能)小肠 P450:含量高(3A),对诱导剂敏感,参与药物的生物转化,药物代谢 I 相酶CYP450,3催化反应及机制RH+NADPH+H+O2 ROH+NADP+H2O反应类型:氧化(羟化、环氧化、脱烃、脱氨、脱硫、脱卤)还原(硝基、偶氮、卤代)内源性底物:类固醇激素、脂肪酸、胆酸、花生四烯酸、维生素类 前列腺素等外源性底物:药物、致癌物、致突变物、抗氧化剂、农药、有机溶剂、生物毒素等,还原型,氧化型,NADPH,NADPH,黄素蛋白还原酶B5还原酶,CYP450作用的分子机制,药物代谢 I 相酶CYP450,4.特性(1)光谱特性:还原状态下可与CO 结合,在波长450nm出现吸收峰,用于含量测定。450nm 420nm(失活),药物代谢 I 相酶CYP450,(2)膜结合特性 可溶性:便于分离纯化膜结合:微粒体型:具有广泛底物特异性(药物、致癌物、激素、脂肪酸)线粒体型:具有明显底物特异性,可代谢内源性甾 醇,参与类固 醇激素的合成,较少参与 外源物代谢,药物代谢 I 相酶CYP450,(3)可诱导性诱导剂:药物、化学毒物等诱导机制:核受体Ah受体(aromatic hydrocarbon receptors)-P1孤儿受体(orphan receptors-内源性、生理配体不清)CAR:组成型雄烷受体,PB和亲脂类化合物等(2B)PXR:孕烷核受体,天然和合成的甾醇类等(3A)PPAR:过氧化物酶体增殖因子活化受体,非基因毒性 致癌物等(4A)mRNA稳定作用(2E),药物代谢 I 相酶CYP450,TCDD的诱导机制 TCDD置换Hsp90,受体活化即Ah与Arnt结合,结合调控区位点,DNA增强子序列外源性响应元件,L螺旋蛋白转录因子PAS,Ah受体核转录因子,药物代谢 I 相酶CYP450,Developmental SignalSignal mRNA degradationAcetone Protein degradationEthanol AAA,Signal,Acetoneethanol,药物代谢 I 相酶CYP450,诱导剂对P450和NADPH-cytochrome P450还原酶的协同作用(Shen and Kasper,1993)诱导剂 诱导倍数 诱导剂 诱导倍数 还原酶 P450 还原酶 P450苯巴比妥 1.8 57(2B1)丙酮 1.4 1.6R-氧化物 1.6 38(2B1)乙醇 1.2 1.4DDT 8.9 1.2 PCN 1.2 1.4(3A1)TCDD 1.3 2 DEX 1.5 4(3A1)3MC 1.3 49(1A1)DEHP 1.5 3-NF 1.0 23(1A1)DHEA 1.8 17(4A1)2-AAF 1.2 1.0,药物代谢 I 相酶CYP450,外源化合物诱导剂 激素,细胞因子,生长因子 受体和转录因子 诱导 CYP基因表达 P450酶外源化合物代谢 内源甾醇,脂肪酸,前列腺素代谢CYP基因诱导:外源化合物与内源化合物调控途径的相互作用(Waxman,1999),药物代谢 I 相酶CYP450,(4)多样性和底物特异性CYP450的分类和命名FamilySubfamilySpecies trivial name(ref)P4501 21A1,1A2,1B1(Human,Mouse,Rabbit,Fish)P4502 11 2A1-3,2B1-10,2C1-15,2D1-9,2E1-2,2F1,2G1,2H1,2J2,2R1,2S1(Rat,Human,Mouse,Chicken)P450313A1-6(Human,Rat,Rabbit)P450424A1-7,4B1(Rat,Rabbit,Human),药物代谢 I 相酶CYP450,CYP 3A4特非那定(terfenadine)C-脱烷基化 N-羟基化 4-羟基化美芬妥英(mephenytoin)R-美芬妥英 CYP2C11 S-美芬妥英 CYP3A1/2 CYP1A2米帕明(mipramine)甲基化反应 CYP3A4在代谢过程中,一种酶催化多种反应,多种酶催化同一种反应,药物代谢 I 相酶CYP450,(三)Cytochrome P450在内、外源物代谢中的作用内源物 类固醇类、激素和生理活性物质(前列腺素、白三烯等)的生物合成,维生素(A,D)和脂肪酸的羟基化、内源性生物碱(可待因、吗啡)的合成和转化外源物 各种药物、化学毒物、致癌物等在体内的生物转化解毒(失活):活性减弱或丧失。增毒(活化)代谢活化或活性中间体产生毒性。,药物代谢 I 相酶CYP450,1.Estradiol 的体内代谢,药物代谢 I 相酶CYP450,2AFB1的体内代谢,药物代谢 I 相酶CYP450,3.APAP的体内代谢,药物代谢 I 相酶CYP450,(四)Cytochrome P450 的调控1.诱导内源物代谢 干扰机体内环境,导致疾病。如苯妥英或利福平引起的甲低、骨软化。外源物代谢(1)肝毒性:PB加重APAP的肝坏死,乙醇诱导NDMA的致癌性。(2)药物:代谢增加而失效,药物相互作用,毒性和不良反应。如诱导剂增加环孢素的用量,华法令的半衰期缩短,利福平使避孕药失效。,药物代谢 I 相酶CYP450,2.抑制(酶蛋白水平)可逆性抑制:快速、可逆的结合,竞争活性中心,抑制程度取决于 抑制剂的浓度和亲和力,强度-Ki1 mol。准不可逆抑制:可逆但作用时间长,形成中间代谢复合体(M1复合 体),中间代谢产物形成时间长,解离速度慢。不可逆抑制:活性丧失,不可逆的共价结合,抑制程度取决于抑制剂 总量、酶的数量和抑制剂在酶与其他生物大分子之间 的分配比。,药物代谢 I 相酶CYP450,常用人P450 化学抑制剂的特异性评价化学抑制剂1A1 1A2 2A6 2C9 2C19 2D6 2E1 3A4萘黄酮 ND 呋拉茶硷 甲氧扫若仑ND ND毛果芸香硷 ND 磺胺苯吡唑 奎宁丁 二乙二硫代氨甲酸盐ND 醋竹桃霉素ND 孕二烯酮ND ND ND 酮康唑 ND:0-49%,:50-100%,:有不同结果,ND:未测,药物代谢 I 相酶CYP450,(五)CYP450与疾病1.CYP450与肝病CYP450总量和同工酶水平下降(基因调控紊乱),药物清除能力下降,药物代谢 I 相酶CYP450,肝脏疾病对CYP450蛋白的影响(与对照的比)*P0.05,与对照组相比,药物代谢 I 相酶CYP450,药物代谢 I 相酶CYP450,2.CYP450与甲状腺疾病甲状腺功能低下CYP450和CYP450还原酶水平降低甲状腺素对CYP4503A是负调控,对1A2是正调控影响药物代谢3.CYP450与垂体疾病和激素治疗生长激素(GH)和T3下调大鼠3A2的表达GH上调人3A4的表达,药物代谢 I 相酶CYP450,药物代谢 I 相酶CYP450,致癌物(苯并芘,亚硝胺,AFB1,内源物)P450s细胞生长分化 肿瘤 抗肿瘤药(代谢)信息传递,AA,PG GST P450与分化正相关(标志物抗药性)肿瘤细胞P450低表达基因多态性和易感性,4.CYP450与肿瘤,药物代谢I相酶CYP450,(六)Cytochrome P450的应用1.医药:(1)新药研究:,药物代谢,生物转化,毒性,新药开发,PK,多态性,致突变性不良反应,结构/活性关系,HTS,CYP450s高表达,(Friedberg et al,1999),药物代谢I相酶CYP450,(2)肿瘤的基因治疗原理:利用肿瘤细胞中无或低内源性生物转化能力的特点,通过反转录病毒-CYP450的侵染,直接导入编码前药活化酶的“化学致敏”或自杀基因,使肿瘤靶细胞对无活性前药敏感,减低宿主细胞的毒性,增强药物作用。,药物代谢 I 相酶CYP450,CPA CPA(Waxman et al,1999),宿主细胞,肿瘤,肿瘤,宿主细胞,药物毒性,抗肿瘤,降低药物毒性,增强抗肿瘤,传统化疗,P450基因治疗,肝P450,肝P450,前药活化基因,药物代谢 I 相酶CYP450,P450酶系代谢的抗癌药物需要P450代谢活化 非必需P450代谢活化 P450代谢不加强,但 可但活性可能加强,使药物失活环磷酰胺 硫-TEPA 替尼泊苷异环磷酰胺 阿枚素 红豆杉醇甲苄肼 伊托泊苷 长春新碱氮烯咪胺 三苯氧胺 氯己基亚硝基脲,药物代谢I相酶CYP450,正在进行临床试验的抗肿瘤ASON药物,药物代谢I相酶CYP450,(3)农业与环境A.害虫治理P450抑制剂杀虫剂的增强剂(花椒毒素,氧吡磷,补骨酯素,PBO,增效300923倍)P450(6D1)杀虫剂抗药性(除虫菊酯)代谢解毒P450基因转入天敌昆虫,提高对天敌昆虫对农药的抗性。B.转基因植物 改良品种,提高植物抗性。,药物代谢 I 相酶CYP450,CYP71E1导入非生氰糖苷植物(防御害虫和草食者),加强植物抗性。大鼠CYP1A1 转基因烟草人CYP1A1转基因马铃薯加快除草剂代谢大豆CYP1A10转基因烟草改变花卉颜色(P450具有类黄酮羟基化作用,花色兰化),叶片的形态设计(宽窄长短)C.生物除污1.预测污染程度:测定鱼肝(加单氧酶)和摇蚊(EROD)代谢毒物和致癌物2.天然P450cam(假单孢菌)的生物净化(除草剂,化学毒物),二.药物代谢 II 相酶谷胱甘肽巯基转移酶(glutathione S-transferase GST),1.分布肝脏、肺、胎盘、肾脏、肠道、红细胞、淋巴细胞、卵巢、睾丸等2.类型6种同工酶,GST1-6,,每个家族中70%氨基酸同源。3.组成纯二聚体或杂二聚体,亚单位分子量23000-28000。,药物代谢 II 相酶GST,4.特性存在于胞质内,具有多型性,可被诱导,遗传多态性(GST1缺陷-肝病和肿瘤)。5.催化反应 GST X+GSH X-SH,药物代谢 II 相酶GST,6.生理意义 药物代谢:与各种外源物和内源物结合 肝损伤:GST2释放,比ALT敏感 肿瘤早期诊断:GST3(),消化系统肿瘤的血清学诊断。抗肿瘤药耐药性 7.调控GST基因增强子外源性化合物反应元件(PAH)抗氧化剂反应元件(OH,ROS)糖皮质激素反应元件(DEX)巴比妥类反应元件(PB),思考题,1.CYP450的组成,特性及功能2.CYP450的诱导和抑制3.CYP450与新药研究,学业顺利事业有成,