全 文 ：中草药对细胞色素 P-450酶调控研究进展
王宇光,高 月
(军事医学科学院放射医学研究所,北京 100850)
摘 要:对近 5 年国内外关于中草药对细胞色素 P-450 酶调控的文献进行检索、整理分析和归纳总结, 综述了有关
中草药及其单体化合物对细胞色素 P-450 酶调控方面的研究进展并评述了对 P-450酶调控的研究策略。提出加强
中草药对 P-450 酶作用的研究有重要意义,有助于指导中药的安全合理应用和发现新药。
关键词:中草药; 细胞色素 P-450;中药复方; 调控
中图分类号: R285 文献标识码: A 文章编号: 0253 2670( 2003) 05 0477 03
Advances in modulation of cytochrome P-450 by Chinese herbal medicine
WANG Yu-guang , GAO Yue
( Institute of Radiation Medicine, Academy of M ilitary Medical Sciences, Beijing 100850, China)
Key words: Chinese herbal medicine; cytochrome P-450; compound preparat ion of Chinese materia med-i
ca; modulat ion
细胞色素 P-450 酶系( cy tochrome P-450, CYP) , 又称混
合功能氧化酶( mix ed function ox idase)和单氧酶( monooxyge-
nase) , 是由许多同工酶组成的超家族, 主要存在于肝微粒
中,参与生物体内源性和外源性物质的生物转化。作为人体
重要的药物代谢酶,对药物代谢和药物之间的相互作用有着
重要影响。中草药虽然成分复杂,但药效的物质基础大多数
仍然经过 P-450 酶代谢, 或对 P-450 酶产生诱导或抑制, 从
而影响其他药物的代谢或产生药物相互作用。从 P-450 酶
角度研究中草药有利于从分子水平探讨中草药的作用机制
或毒性机制,并有可能揭示中药之间或中药与西药产生相互
作用的关系。本文就近 5 年中草药对细胞色素 P-450 酶调
控研究进展作一综述。
1 中草药中各类化合物对细胞色素 P-450 酶调控的研究
11 生物碱类: 吴茱萸次碱( rutaecarpine)为芸香科植物吴
茱萸中含的生物碱类成分。分别选用不同 CYP亚型的特异
性底物进行酶活性测定。结果显示[ 1]吴茱萸次碱可选择性
抑制 CYP1A, 而对 CYP2C, CYP2E1 和CYP3A4 的活性没有
影响。为进一步探讨其对 CYP1A 亚家族中何种亚型有抑制
作用,采用了 3-甲基胆蒽处理的小鼠作为模型,因为 3-甲基
胆蒽对 CYP1A1 和 CYP1A2都有诱导作用 ,利于进行酶活性
对比,同时作用 CYP1A2 选择性抑制剂 fur afylline作为对照。
结果表明对 CYP1A2有更强的抑制作用,酶动力学和 CO 差
异光谱显示吴茱萸次碱对 CYP1A2 为非竞争性抑制,并且抑
制作用不是通过破坏 P-450 血红素辅基的完整性和对底物
结合位点产生影响。提示吴茱萸次碱可成为研究药物代谢
和相互作用时 CYP1A2强的抑制剂。
紫堇灵、乙酰紫堇灵、原阿片碱系从紫堇中提取的异喹
啉生物碱,都具有次甲二氧基 ,可能对肝脏有保护作用。三
者均能显著提高 P-450 含量、氨基比林脱甲基酶活性及苯并
吡羟化酶活性, 表明对细胞色素 P-450 酶有诱导作用, 可提
高肝脏解毒能力, 可能为抗肝损伤的一个环节。同时三者均
能缩短需肝脏 P-450 代谢戊巴比妥引起的睡眠时间, 而 ip 戊
巴比妥前 1 h 给予生物碱却能显著延长戊巴比妥睡眠时间,
对不需肝脏代谢的巴比妥钠引起小鼠睡眠时间无延长作用。
提示 3 种生物碱对肝细胞色素 P-450 酶呈先抑制后诱导的
双重作用[ 2]。
1 2 蒽醌类: 金丝桃素 ( hyper icin)存在于金丝桃属某些植
物中, 具有抑制中枢神经及抗病毒作用。实验中[ 3]选用人
CYP 中 与药物 代谢清 除最相 关的 5 种酶 CYP1A2,
CYP2C9, CYP2C19, CYP2D6 和 CYP3A4;利用杆状病毒科
/ Sf9 细胞表达系统,获得从马身体中产生的重组异源表达的
以上各种 CYP 并与其相对应的特异性底物混合后加入不同
浓度金丝桃素共同孵温; 利用 HPLC-MS 测定底物浓度变化
来反映一系列条件下酶的活性, 进而计算半数抑制浓度
( IC50 )。金丝桃素对 CYP2D6, CYP3A4 和 CYP2C9 的 IC50
值均低于 10mol/ L ,显示对此 3 种同功酶有较强抑制作用。
同时利用 L inew eaver-Burke图解释了抑制类型,均为竞争性
抑制。提示临床上同时服用被 CYP2D6, CYP3A和 CYP2C9
代谢的药物时, 可能与金丝桃素产生药物相互作用。
1 3 苯丙素类 : 8-甲氧基补骨脂素( 8-methoxypsoralen)为豆
科植物补骨脂所含的香豆素类化合物,用于治疗白癜风、牛
皮癣。Luke[ 4]深入研究了 8-甲氧基补骨脂素对 CYP2B1 的
抑制机制。利用苯巴比妥诱导鼠肝药酶后再从中分离纯化
出 CYP2B1,利用高通量 HPLC-荧光法显示其对 CYP2B1 抑
制性具有时间依赖性。同时抑制速率常数 KI 很小, 表明与
酶活性位点的特异性结合是造成抑制的主要原因。放射性
477中草药 Chinese T raditional and Herbal Drugs 第 34 卷第 5 期 2003年 5月
收稿日期: 2002-08- 23基金项目:国家自然科学基金资助项目( 30070936)作者简介:王宇光( 1979 ) ,男,北京人,军事医学科学院在读硕士研究生,专业方向药理学。
T el: ( 010) 66931225 E-mail: w yg79@ yahoo. com. cn
标记 8-甲氧基补骨脂素并结合 SDS-PAGE 显示其主要与
P-4502B1脂蛋白部分结合。对于研究中药有效成分对 CYPS
抑制机制有很好的启示作用。
水飞蓟素 ( silymar in)是菊科植物水飞蓟中一种木脂素
类化合物,具有很好的保肝作用, 用于肝炎的治疗。水飞蓟
素对 CCl4 所致脂质过氧化肝损伤模型和不需 P-450 酶代谢
的 FeCl3 所致的脂质过氧化肝损伤模型都有很好的保护作
用。同时实验中看到水飞蓟素能显著提高肝 CYP2E1 活性,
对 CYP2E1 有诱导作用。认为水飞蓟素具有自由基清除的
特异性主要是通过激活 CYP2E1, 而 CYP2E1 能显著提高血
清谷氨酸丙酮酸转氨酶活性, 加速自由基清除,从而减少肝
损伤, 为水飞蓟素对肝损伤的保护作用提供了可能的机
制[ 5]。
14 萜类:齐墩果酸( oleanolic acid) 存在于木犀科齐墩果、
女贞等植物中,有降低转氨酶作用, 用于治疗急性黄疸性肝
炎。Western-blot方法显示齐墩果酸可显著降低 CYP2E1 活
性和蛋白表达水平, 对 CYP2E1 呈抑制作用。而 CCl4 代谢
活化形成 CCl造成肝损伤的代谢同功酶即为 CYP2E1, 提示
齐墩果酸对 CCl4 所致肝损伤的保护作用主要是通过抑制
CYP2E1 的表达和活性以阻止 CCl生成对肝脏的损伤[ 6]。
从这里可看出齐墩果酸与水飞蓟素对肝损伤保护机制不同。
15 黄酮类: 黄芩苷( baicalin)为中药黄芩中黄酮类成分。
候艳宁等[ 7]观察了黄芩苷对小鼠肝细胞 P-450 酶选择性诱
导。通过同功酶活性测定和免疫酶联显色方法,黄芩苷可诱
导小鼠肝中 CYP1A1, CYP2B1 和 CYP2C11 3 种同功酶的表
达,对 CYP3A2, CYP2D1 和 CYP2E1 无诱导作用, 表明黄芩
苷对细胞色素 P-450 同功酶诱导具有选择性。
葛根素( puer ar in) 为豆科植物葛根中异黄酮类化合物,
为葛根中扩张冠状动脉的有效成分。利用不同 CYP 同功酶
的特异性底物作为探针进行不同亚型同功酶的活性测定[ 8] ,
葛根素可选择性诱导 CYP1A1, CYP1A2, CYP2A1, CYP3A1
和 CYP2C11; 而对 CYP2A , CYP2E1 和 CYP2B1 有抑制作
用;同时提高 CYP 含量和 NADPH- ( CYP)-C 还原酶活性。
以药物代谢最相关的 CYP3A 为研究对象,葛根素和 CYP3A
预先孵温与葛根素加入后立刻测定比较: 两种情况下
CYP3A 的活性均被抑制, 提示葛根素及其代谢物都能对
CYP3A 产生抑制作用。人肝脏中 CYP 总量的 30% 为
CYP3A, 这种对 CYP3A 调节作用可能产生毒性或临床治疗
作用。
16 苷类:栀子苷 ( g eniposide)为茜草科植物栀子中环烯醚
萜苷成分,用于治疗肝炎和炎症性疾病。栀子苷能显著降低
CYP450酶蛋白含量而对 NADPH- ( CYP )-C 还原酶和 b5 的
含量没有影响。同功酶的特异性底物的酶活性测定显示栀
子苷可降低 CYP1A1, 混合 CYP 及 CYP3A1/ 2 的活性, 对
CYP2E1, CYP2B1活性没有影响。为了进一步确证,采用单
克隆抗体的 western-blot 方法, 电泳后测定同功酶蛋白区带
密度的变化, 与对照组比较 CYP1A 和 CYP2E 没有明显变
化,而 CYP3A的蛋白区带密度明显降低,从两方面证明栀子
苷可降低 CYP3A蛋白水平和抑制 CYP3A 酶活性[ 9]。
甘草甜素 ( glycyrrhizin)为甘草中三萜皂苷成分。进行
探针药物同功酶活性测定时考虑性别因素和剂量因素。结
果显示[ 10] 甘草甜素对 CYP 各种同功酶都有影响; 对
CYP3A1/ 2, 1A1, 1A2 有诱导作用; 高剂量对 CYP2C11 有抑
制作用并且仅雌性动物组 CYP2C11 受到抑制。这种差异提
示性激素的水平可能对 CYP 同功酶质和量进行调控。但总
体结果分析雄性动物组 CYP同功酶对葛根素更为敏感。
2 中草药对细胞色素 P-450 酶调控的研究
对于 P-450 与中草药的研究, 不仅要研究中草药中有效
成分(单体)对 P-450 的影响, 而且对于整个中药材本身或其
有效部位对 P-450 的影响的研究也是十分必要的。但由于
中药成分复杂, 对 P-450 同功酶影响的范围也就更广, 研究
难度相对较大。中草药本身对 P-450 酶影响的研究比较符
合我国实际,因为按照中医理论一般都是全草入药, 这样有
助于揭示中药配伍禁忌和对肝脏产生药效或毒性的机制。
近些年发现的对 P-450 酶有影响的中草药及其所调节主要
同功酶亚型见表 1。
表 1 中草药对细胞色素 P-450 酶的调控
Table 1 Modulation of cytochrome P-450
by Chinese herbal medicines
中药或
有效部位
CYP 同功酶
CYP1 CYP2 CYP3
文献来源
葛根 1A2 2B1 , 2E1 3A1 , 3A 8
当归醇沉物 1A1 2E1- 3A 11
金丝桃提取物 1A- , 1A2 2E1 , 2C9
2C19 , 2D6
3A , 3A4 3, 12
栀子 1A- 2E1- 3A 9
甘草 1A1 2B1 , 2C11 ,
2A1
3A1 ,
3A1/ 2
10, 13
人参 1A1 , 1A2 ,
1B1
2E1 5, 14
黄芩 1A 2B1 15
龙胆 1A1
诱导 抑制 - 无影响
induce inhibition - no effect
从表中可以看出, 中草药调控细胞色素 P-450 酶的能力
各异, 同功酶间对中草药敏感性也各异, 说明中草药对P-450
酶调节的复杂性。金丝桃素是通过对孤核孕激素 X 受体
( PXR)的激活来抑制 CYP3A 4 mRNA 的表达[ 16]。通过酶
动力学分析表明人参对 CYP1A1 为竞争性抑制, 而对其他类
型的 CYP 抑制为混合型的。
3 中药复方对细胞色素 P-450 酶调控研究
中药复方与 P-450 研究相对滞后, 仅有少量文献报道。
杨秋惠等[ 17] 研究复方丹参对 P-450 影响, 发 现其对
CYP2B1, CYP1A2有诱导作用, 文献报道诱导 CYP2B1 活性
增强的物质与肿瘤发生有关, 且 CYP2B1 诱导过程与
CYP1A1 密切相关, CYP1A1 催化外源物致癌有重要作用,
因此复方丹参对 CYP2B1 的诱导有潜在致癌作用。龙胆泻
肝汤[ 15]可诱导 CYP1A1,使 CYP1A1 蛋白表达量增加,但对
CYP2E1 无影响。表明中药复方对 P-450 的调节具有选择
478 中草药 Chinese T raditional and Herbal Drugs 第 34 卷第 5 期 2003年 5月
性。日本学者Keisuke等[ 18]对复方小柴胡汤所诱导的 P-450
基因进行了分离和鉴定。mRNA 差异显示技术显示基因序
列与鼠睾酮 16-羟化酶 ( CYP-P45016) 的 cDNA 序列有
99%相同,提示小柴胡汤作用的分子机制。mRNA差异显示
技术也为其他中草药研究到分子水平提供了技术平台。
4 中药对细胞色素 P-450酶调控的研究方法
41 离体研究 原代肝细胞培养: 对 CYP 的诱导和抑制
是药物相互作用的主要机制, 用离体细胞研究,可以使影响
因素(神经、激素等)减少。除临床研究外, 原代肝细胞是评
价药物对 CYP调控的最佳实验系统, 中草药的研究也不例
外。原代肝细胞培养的难点是易失去细胞色素 P-450 酶活
性和其他肝特异性功能,因此必须选择良好的培养体系及培
养条件。近年来发展起来的三明治培养肝细胞能很好保持
肝细胞活性,常用于研究药物代谢。如采用 胶原蛋白凝胶
三明治 培养原代大鼠肝细胞能维持 CYP1A1, CYP2E1,
CYP3A活性, 与甘草中 18-甘草酸成分孵温后能下调
CYP1A1, CYP2E1 和 CYP3A1 的表达[ 19]。
42 在体研究:在体研究中包括两种研究策略,一种是对中
药处理的动物处死后制备肝微粒体, 然后测定细胞色素
P-450酶蛋白含量、酶活性及 mRNA 的表达。另一种是不处
死动物或在人体上进行研究, 即使用探针药物,根据探针药
物的代谢情况来间接判断药物代谢情况。这样能反映在生
理或病理状态下药物对 P-450 调控,同时能够获得药物代谢
的动力学数据,从而研究药物对 P-450 调控的机制。复方丹
参对人体 CYP1A2 调控研究就采用咖啡因 (咖啡因-3 甲基
由 CYP1A2催化)作为探针并从尿中检测代谢产物, 适于临
床研究[ 17]。
5 结语
随着中药现代化进程,许多中草药已成为治疗疾病的有
效药物, 在临床上有广泛应用, 由于许多中草药及其有效成
分对 P-450 有调节作用,在临床作用时必须考虑到药物的相
互作用。研究中草药对细胞色素 P-450 调控不仅对安全合
理用药有指导作用,而且有利于与国际医药研究接轨, 同时
对于新药开发特别是治疗肝病的药物和揭示药物作用机制
都有指导意义。
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