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Transcriptional regulation of cytochrome P450 3A4 by four kinds of traditional Chinese medicines

4种中药调节细胞色素P4503A4转录表达的研究



全 文 :4种中药调节细胞色素 P4503A4转录表达的研究
董海燕,邵敬伟,陈剑峰,王 涛,林凤屏,郭养浩
(福州大学 药物生物技术与工程研究所,福建 福州 350002)
[摘要] 目的:从中药中筛选通过激活人孕烷X受体(PXR)诱导细胞色素P4503A4(CYP3A4)转录表达的中
药;研究其诱导能力与药物浓度和作用时间之间的关系。方法:在HepG2细胞中,采用瞬时共转染报告基因试验筛
选对CYP3A4转录表达有诱导作用的中药,研究其在不同浓度和不同作用时间下对PXR介导的CYP3A4的转录调
节作用。结果:中药莪术、苍术、白术和茯苓均能通过激活PXR诱导CYP3A4的转录表达,且具有浓度效应关系和
时间效应关系。在浓度效应关系中,500mg·L-1的莪术、苍术、白术和茯苓,在作用时间24h时,其诱导倍数分别
为01% DMSO处理细胞的(682±009),(676±020),(549±013),(497±007)倍。在时间效应关系研究
中,500mg·L-1的莪术、苍术、白术和茯苓,在作用时间为48h时,其诱导倍数分别为01% DMSO作用细胞的
(774±054),(734±010),(554±011),(532±018)倍。结论:中药莪术、苍术、白术和茯苓均能够通过激
活PXR诱导CYP3A4的转录表达。
[关键词] 莪术;苍术;白术;茯苓;细胞色素P4503A4;人孕烷X受体
[中图分类号]R285.5 [文献标识码]A [文章编号]10015302(2008)09101405
[收稿日期] 20070417
[基金项目] 福建省科技项目(2007F3047);福州大学校人才
基金(HX20053)
[通讯作者] 邵敬伟,Tel:13600802402,Fax:(0591)22866379,E
mail:sophia8762@yahoo.com.cn
  CYP3A4是 CYP450酶系的重要亚族,是肝脏
里的主要药物代谢酶,对药物代谢起着决定性作
用,大概有 60%的药物通过 CYP3A4代谢[1]。
CYP3A4存在广泛的可诱导或抑制性,可导致药物
之间相互作用。最近发现,人孕烷 X受体 (preg
naneXreceptor,PXR)是 CYP3A4的关键调节因
子,一些药物可以通过活化 PXR而诱导 CYP3A4
的转录表达,从而影响与其同时服用的其他药物在
体内的代谢[2]。
最近研究表明[35]:很多中草药都对 CYP3A酶
有调控作用。其中,一些中药或其成分可以通过激
活PXR来诱导 CYP3A4的转录表达。例如[68]:甘
草、五味子、青蒿素和紫杉醇。本课题选用13种常
见中药(白花蛇舌草、苍术、南葶苈子、莪术、茵陈、
太子参、白术、茯苓、土茯苓、半夏、浙贝母、泽泻、薏
苡仁),从中筛选对 PXR介导的 CYP3A4转录表达
有诱导作用的中药,探讨其作用机制。旨在为中药
的临床应用、指导合理用药、避免药物伍用可能引发
的不良反应提供科学依据。
1 材料与方法
1.1 材料
1.1.1 中药及化学品 白花蛇舌草、苍术、南葶苈
子、莪术、茵陈、太子参、白术、茯苓、土茯苓、半夏、浙
贝母、泽泻、薏苡仁均购自福州回春大药房,经福建
中医学院生药室鉴定;利福平(rifampicin,RIF)购自
Sigma公司,产品批号103k0670。
1.1.2 细胞和质粒 人肝癌HepG2细胞株购自第
四军医大学;质粒 pGL33A4Luc,pCIhPXR,pSVβ
Gal均由美国TexasA&MUniversity的田亚楠教授惠
赠。
1.1.3 试剂 DMEM购自 Hyclone公司,批号 Cat
×SH3002101;小牛血清购自 HyclonePierce公司,
产品批号 ATC9934;质粒抽提试剂盒购自 QIAGEN
生物有限公司;MTT购自 Sigma公司,批号 BS0401;
Lipofectamin2000脂质体,购自 Invitrogen生物制品
有限公司;荧光素酶和 β半乳糖苷酶检测试剂盒均
为Promega公司产品;其余试剂均为国产分析纯。
1.1.4 仪器 JONANSA,FranceCO2培养箱;Fur
niture无菌操作台;TECANDNAExpert酶标仪;德国
Z323K冷冻离心机;北京市六一仪器厂 DYY-6C
型电泳仪。
1.2 方法
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1.2.1 中药材处理方法[9] 称取各待测中药 40
g,经粉碎后,加入蒸馏水 800mL,浸泡过夜,旺火
煮沸,文火煮30min,取药液;药渣再加蒸馏水500
mL,同样煎煮,将两次药液合并,浓缩至 20mL左
右,再按体积比2∶3加入无水乙醇,4℃静置48h,
1000×g离心10min,取上清,水浴浓缩药物至液
体全部蒸干,然后加入蒸馏水 20mL溶解,得 2g
·mL-1的受试样品液,微孔滤膜过滤,4℃保存。
用药时用 DMEM稀释成所需浓度。
1.2.2 细胞培养 人肝癌HepG2细胞在含有10%
小牛血清、100U·L-1青霉素、100mg·L-1链霉素
的有酚红 DMEM培养液中常规培养。取对数生长
期的细胞接种于24孔培养板,于37℃,5% CO2培
养箱中培养16~24h。
1.2.3 MTT法考察13种中药对 HepG2细胞的毒
性作用 细胞经胰酶消化,铺96孔培养板,培养过
夜后倒掉废液;换成分别含有不同浓度中药的培养
基继续培养20h;吸出原培养基,换成无血清、无酚
红的培养基,每孔加入10μLMTT,继续培养4h;然
后倒出培养液,每孔加入 80μL异丙醇,摇动 10
min,在595nm处测吸光度。重复3次试验,细胞的
存活率按下面公式计算:抑制率(%)=[(对照组-
用药组)/对照组]×100%,通过其细胞抑制率来确
定下一步试验中的给药剂量。
1.2.4 4种中药对 PXR介导的 CYP3A4转录调节
作用研究 用脂质体瞬时转染法将纯化后的 pGL3
3A4Luc,pCIhPXR和pSVβGal3种质粒按照质量
比1∶1∶3的比例,同时转染HepG2细胞。每孔转染
质粒总量为09μg,用无血清的DMEM50μL分别
稀释质粒09μg和脂质体18μg,将两者混合后,
于37℃放置15min使其形成 LipofectaminTM2000
复合物,使其与原有培养液混匀。将培养板置于37
℃,5% CO2条件下培养6h,加入含有不同浓度药物
的DMEM培养液,同样条件下继续分别培养24,36
h或48h。然后,吸出待测细胞的培养液,加入细胞
裂解液RLB150μL,室温放置20min。将细胞轻轻
刮下,转移至离心管(冰浴)中,漩涡震荡15s,然后
于12000×g离心2min(4℃)。取上清液20μL,
加入100μL荧光素酶,于酶标仪上测定荧光素酶活
性值,结果用吸光度值表示。
1.3 统计学处理 本实验的计量数据均为以 珋x±s
表示。溶剂对照组(01% DMSO处理细胞组)的荧
光素酶活性值作为基础表达(统计分析时以 1表
示),以各药物组的荧光素酶活性与其的比值来反
应诱导能力。应用 SPSS130统计软件进行分析,
比较采用两独立样本的 t检验,P<005为统计学
上差异有显著性。
2 结果与分析
2.1 13种中药对HepG2细胞毒性试验结果
13种中药白花蛇舌草、苍术、南葶苈子、莪术、
茵陈、太子参、白术、茯苓、土茯苓、半夏、浙贝母、泽
泻、薏苡仁,在终浓度为 50~500mg·L-1时,对
HepG2细胞的抑制率<10%,表明对 HepG2细胞没
有明显抑制作用,当终浓度 >500mg·L-1时,其对
HepG2细胞的抑制作用显著增强。以此确定给药
的最大浓度为500mg·L-1(表1,2)。
表1 中药提取物作用48h后对HepG2细胞的抑制作用(珋x±s,n=6)
质量浓度
/mg·L-1
抑制率/%
白花蛇舌草 苍术 南葶苈子 莪术 茵陈 太子参
对照组 0.00±000 000±000 000±000 000±000 000±000 000±000
50 070±020 000±000 001±001 093±021 075±011 000±000
200 197±043 050±024 040±016 342±193 679±231 080±017
500 845±295 832±309 678±251 503±244 905±374 102±086
1000 1820±4181) 2512±5032) 3210±7022) 1761±4641) 1736±4301) 113±053
1500 2049±6132) 3767±8902) 5978±9752) 2127±5072) 1912±3272) 211±082
  注:与空白组比较1)P<005,2)P<001(表2~4同)
2.2 对PXR介导的CYP3A4转录表达有诱导作用
的中药筛选结果
本实验以 DMSO为阴性对照和 RIF为阳性对
照。实验表明:质量浓度为200mg·L-1的莪术、苍
术、白术和茯苓,在作用于HepG2细胞24h后,均能
诱导PXR介导的CYP3A4的转录表达;其中莪术的
诱导作用最强,苍术次之,白术、茯苓的诱导倍数相
对较低(表3)。
2.3 4种中药对 PXR介导的 CYP3A4诱导作用的
浓度效应关系
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表2 中药提取物作用48h后对HepG2细胞的抑制作用(珋x±s,n=6)
质量浓度
/mg·L-1
抑制率/%
白术 茯苓 薏苡仁 半夏 浙贝母 泽泻 土茯苓
对照组 000±000 000±000 000±000 000±000 000±000 000±000 000±000
50 001±001 005±002 003±001 003±003 340±104 159±091 079±025
200 005±002 050±014 005±003 124±050 537±184 497±201 213±099
500 112±070 141±063 212±121 508±193 826±268 951±295 491±183
1000 150±015 151±019 1235±2321) 712±216 1454±3071) 1701±3891) 1032±2801)
1500 1390±1922) 581±050 2345±3782) 3504±5962) 1879±4111) 2110±4752) 1234±3941)
表3 诱导CYP3A4转录表达的药物筛选结果(珋x±s,n=6)
药品、药物名称 诱导倍数 药品、药物名称 诱导倍数
DMSO(阴性对照) 100±000 太子参 124±039
RIF(阳性对照) 504±0822) 白术 448±0262)
苍术 461±0082) 茯苓 397±0282)
薏苡仁 137±019 土茯苓 217±0341)
白花蛇舌草 178±049 半夏 104±003
南葶苈子 113±034 浙贝母 148±006
莪术 501±0162) 泽泻 142±029
茵陈 282±0511)
  本实验以 DMSO为阴性对照和 RIF为阳性对
照,通过对不同浓度中药对 CYP3A4转录调节作用
的研究发现,莪术、苍术、白术和茯苓作用于 HepG2
细胞24h后,均能在50~500mg·L-1诱导PXR介
导的CYP3A4的转录表达。经直线回归分析,莪术
(R2=0.967,t=4365,P=0022)、苍术(R2 =
0961,t=4397,P=0022)、白术(R2=0931,t=
3899,P=0030)、茯苓(R2=0965,t=5231,P=
0014)的诱导能力均随药物浓度增大而呈增强趋
势(表4)。
表4 不同剂量的4种中药提取物对PXR介导的CYP3A4的诱导作用(珋x±s,n=6)
剂量
/mg·L-1
诱导作用/倍
莪术 苍术 白术 茯苓
RIF终浓度
/μmol·L-1
诱导作用/倍
对照 100±000 100±000 100±000 100±000 对照 100±000
5 090±005 095±008 087±008 083±005 1 101±008
10 121±0061) 134±0121) 107±013 114±009 10 130±016
50 218±0162) 228±0252) 229±0082) 165±0181) 100 210±0092)
200 423±0372) 433±0152) 366±0342) 324±0122) 500 380±0182)
500 682±0092) 676±0202) 549±0132) 497±0072) 1000 565±0082)
2.4 4种中药对 PXR介导的 CYP3A4诱导作用的
时间效应关系
选取200mg·L-1和500mg·L-1的4种中药进
行不同处理时间的研究。在12~48h,莪术、苍术、
白术和茯苓均能诱导PXR介导的CYP3A4的转录表
达。经直线回归分析,200mg·L-1莪术(R2=0990,
t=7153,P=0019)和 500mg·L-1莪术(R2 =
0985,t=31852,P=0020),200mg·L-1苍术(R2=
0974,t=6078,P=0026)和 500mg·L-1苍术
(R2=0867,t=12628,P=0006),200mg·L-1白术
(R2=0906,t=5514,P=0031)和500mg·L-1白
术(R2=0579,t=4511,P=0046),200mg·L-1茯
苓(R2=0926,t=6767,P=0022)和500mg·L-1
茯苓(R2=0752,t=4930,P=0039)的诱导能力均
随时间延长而增强(表5)。
3 讨论
细胞色素P450酶系是药物代谢的关键酶,包括
中药在内的大多数药物的代谢都与它有关,而
CYP450本身又可被多种药物诱导或抑制,从而改
变一些药物在体内的药效和毒性[10],引起药物之间
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表5 不同处理时间对4种中药提取物激活诱导CYP3A4(PXR介导)的影响(珋x±s,n=6)
组别
诱导作用/倍
莪术A 莪术B 苍术A 苍术B 白术A 白术B 茯苓A 茯苓B
对照 100±000 100±000 100±000 100±000 100±000 100±000 100±000 100±000
12h 298±0362) 609±0072) 366±0292) 557±0202) 311±0302) 373±0152) 314±0292) 341±0312)
24h 423±0372) 682±0112) 433±0152) 676±0132) 366±0342) 549±0242) 324±0122) 497±0072)
36h 518±0202) 714±0212) 607±0132) 697±0122) 394±0362) 503±0322) 426±0252) 514±0192)
48h 678±0152) 774±0542) 704±0282) 734±0102) 526±0252) 554±0112) 489±0232) 532±0182)
  注:A为200mg·L-1,B为500mg·L-1
的相互作用。CYP3A是肝脏中含量最丰富的 CYP
形式,参与许多口服药物的首关效应[11],而在成人
肝脏中 CYP3A4是 CYP3A亚族最主要的亚型。目
前,临床上常采用联合用药的方式,就有可能发生与
CYP3A4表达相关的药物相互作用或药物疗效的改
变。因此,通过PXR报告基因筛选CYP3A4表达的
诱导药物,研究其分子作用机制对于指导临床用药,
避免由药物相互作用产生的不良反应和增强药效有
重要意义。
本课题研究表明:中药莪术、苍术、白术和茯苓
均能通过激活 PXR诱导 CYP3A4的转录表达。在
浓度相同时,这4种中药对 CYP3A4表达的诱导作
用依次降低顺序为:莪术 >苍术 >白术 >茯苓。因
此,提醒医师和患者要特别注意其临床安全性。
本实验选用的其他9种中药(白花蛇舌草、南
葶苈子、茵陈、太子参、土茯苓、半夏、浙贝母、泽泻、
薏苡仁),在相同的实验条件下,没有发现它们对
PXR介导的 CYP3A4转录表达的诱导作用。但是,
实验结果只能说明它们不能通过 PXR受体诱导
CYP3A4的转录表达,不能排除它们通过其他受体
对CYP3A4的转录产生作用的可能,因为除主要调
控因子PXR之外,其他受体也参与CYP3A4的转录
调节[12]。
药物对CYP450酶的调控作用研究已成为新药
筛选及评价中药安全性的有力工具。本实验选择中
药莪术、苍术、白术和茯苓作为重点研究对象,分别
探讨其对PXR介导的CYP3A4的诱导作用,目前该
方面的研究国内外尚未见报道。但本实验主要是转
录水平的研究,还不能全面反映它们在体内对
CYP3A4表达的影响。因此本课题组正在建立动物
实验模型,考察莪术、苍术、白术和茯苓对大鼠体内
CYP3A酶活及其mRNA表达的调节作用。
[致谢] 田亚楠教授(TexasA&MUniversity,USA)为
本研究提供质粒。
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