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河南大学国家食用菌中心在TOP期刊发表西府海棠果活性化合物对细胞色素CYP450酶活性影响的研究成果

该成果以“Inhibitory effect of quercetin-3-O-α-rhamnoside, p-coumaric acid, phloridzin and 4-O-β-glucopyranosyl-cis-coumaric acid on rats liver microsomes cytochrome P450 enzyme activities”为题发表于中科院TOP期刊 Food and Chemical Toxicology 杂志(IF5.572)。

 

Introduction

西府海棠果提取物及所含化合物具有降血糖、抑菌、抗氧化、抗肿瘤及抗癌等多种药理作用,前期从西府海棠果提取物中共分离鉴定出6个化合物。

CYP450 酶主要存在于肝脏中,是肝微粒体混合功能氧化酶的主要组成部分,也是人体异源生物转化中重要的I相代谢酶。文献报道,临床上超过 90%的药物代谢与CYP450酶相。因此,考察活性成分对CYP450酶活性的影响是研究药物代谢和药物毒理学的关键指标。

本文选取了西府海棠果中分离鉴定的根皮苷、对香豆酸、槲皮素-3-O-鼠李糖苷和香豆酸-4-O-葡萄糖苷进行 CYP1A2CYP2C11CYP2E1 CYP3A4 体外代谢活性研究,为预测该活性成分与其他药物的代谢性相互作用奠定基础,评价其用药安全性,为临床合理用药提供理论依据。

 

Fig.1 Chemical structures of p-coumaric acid (a), phloridzin (b), quercetin-3-O-α-rhamnoside (c) and 4-O-β-glucopyranosyl-cis-coumaric acid (d).

Discussion

CYPs酶催化反应动力学分析

4个化合物对CYPs酶活性影响实验结果表明,大鼠肝微粒体CYP3A4酶可被4个化合物明显抑制,而只有对香豆酸香豆酸-4-O-葡萄糖苷对大鼠肝微粒体CYP1A2有明显抑制作用。为了进一步分析4个化合物对CYP3A4CYP1A2的抑制类型,进行了各个化合物对CYP3A4CYP1A2两种亚酶的酶促反应动力学试验。

对香豆酸、根皮苷、槲皮素-3-O-鼠李糖苷和香豆酸-4-O-葡萄糖苷对CYP3A4的抑制类型

结果如Fig.2所示,对香豆酸、根皮苷和槲皮素-3-O-鼠李糖苷对大鼠肝微粒体CYP3A4竞争性抑制类型,抑制常数分别为10.56 μM30.79 μM40.29 μM Ki10μM),说明对香豆酸、根皮苷和槲皮素-3-O-鼠李糖苷与CYP3A4酶的的结合作用微弱,但对香豆酸与CYP3A4酶的结合作用比根皮苷和槲皮素-3-O-鼠李糖苷强。香豆酸-4-O-葡萄糖苷对大鼠肝微粒体CYP3A4反竞争性抑制类型,抑制常数为5.56 μM1Ki10 μM),对CYP3A4表现出中等强度的抑制作用,只与酶和底物的络合物结合,而不直接与游离的酶结合。

 

Fig.2 Lineweaver-Burk plots and the secondary plot for Ki of rat CYP3A4 activity versus inhibitors concentration with p-coumaric acid (a1 & a2), phloridzin (b1 & b2), quercetin-3-O-rhamnoside (c1 & c2) and 4-O-β-glucopyranosyl-cis-coumaric acid (d1 & d2) in the presence of various concentrations of testosterone (20–320 μmol L1).

对香豆酸、香豆酸-4-O-葡萄糖苷对CYP1A2的抑制类型

Fig.3 所示,对香豆酸对大鼠肝微粒体CYP1A2竞争性抑制类型,抑制常数为25.20μM Ki10μM),说明对香豆酸与CYP1A2酶的结合作用较弱。香豆酸-4-O-葡萄糖苷对大鼠肝微粒体CYP1A2反竞争性抑制类型,抑制常数为19.91μMKi10μM),对CYP1A2酶表现出弱抑制作用。

 

 

Fig.3 Lineweaver-Burk plots and the secondary plot for Ki of rat CYP1A2 activity versus inhibitors concentration with p-coumaric acid (a1 & a2) and 4-O-β-glucopyranosyl-cis-coumaric acid (b1 & b2) in the presence of various concentrations of phenacetin (10–125 μmol L1).

CYP2E1CYP3A4酶是体内发挥保肝作用的重要靶点,当这两种亚型酶活性受到抑制时,能够有效地降低甚至抑制肝损伤的发生。CYP3A4CYP2E1酶抑制剂所导致的代谢性药物相互作用,能够改变合用药物的药效及毒性,进而引发DDI和不良反应。

本研究发现对香豆酸、根皮苷和槲皮素-3-O-鼠李糖苷对CYP3A4酶有竞争性抑制抑制作用Ki10μM),说明以上3个化合物与CYP3A4酶的结合作用微弱,但对香豆酸与CYP3A4酶的结合作用比根皮苷和槲皮素-3-O-鼠李糖苷强。香豆酸-4-O-葡萄糖苷对CYP3A4酶为反竞争性抑制作用(1Ki10μM, CYP3A4表现出中等强度的抑制作用,与引发DDI有一定的相关性。4个化合物对CYP2E1酶活性无显著的抑制作用,在体内发生DDI的可能性较低。

通常CYP2C11酶的活性发生改变,会引起经CYP2C11酶代谢的药物清除速率发生变化,从而影响药物药效的发挥。体外酶活性抑制实验表明,4个化合物对CYP2C11酶活性没有显著影响,说明在使用含有这4个化合物的食物或者药物时,对人CYP2C9酶活性可能不会造成显著的影响。

在人类CYP1家族中,与药物代谢关系最为密切的是CYP1A2,占总CYP450酶的13%CYP1A2参与多种药物如茶碱、咖啡因、利多卡因等的体内消除;同时在十几种前致癌物质的启动或者灭活过程中发挥着重要作用。本研究结果显示,对香豆酸对CYP1A2酶具有微弱的竞争性抑制作用(Ki10μM)。香豆酸-4-O-葡萄糖苷对CYP1A2酶有微弱的反竞争性抑制类型(Ki10μM)。因此对香豆酸、香豆酸-4-O-葡萄糖苷在实际使用时,可能需要对合用的经CYP1A2酶代谢的其他药物的剂量进行调整,以免发生药物-药物相互作用。而根皮苷槲皮素-3-O-鼠李糖苷对大鼠肝微粒体CYP1A2酶活性没有明显抑制作用,安全用药剂量范围内不会对机体肝微粒体酶产生抑制作用,当存在联合用药情况时,尚不会因影响其他药物的代谢而造成药物在机体内的滞留而导致其相互作用,产生潜在的毒副作用。

因此,当4个化合物与CYP2E1CYP2C11两种亚型酶的底物药物进行联用时,不会因为影响到底物药物在体内的代谢,导致药物在体内积累产生毒性,而产生明显的DDI作用。在与其他经CYP1A2CYP3A4酶代谢的药物联合应用时,应考虑到可能存在的代谢性药物相互作用,特别是与毒性强、药理学特征复杂和治疗窗窄的药物联用时,应适当调整后者用药剂量,必要时进行血药浓度监测,以保证治疗的有效性与安全性。

Conclusion

本试验研究了对香豆酸、根皮苷、槲皮素-3-O-鼠李糖苷和香豆酸-4-O-葡萄糖苷对大鼠肝微粒体CYP1A2CYP3A4CYP2E1CYP2C11 的活性影响以及抑制类型,评估了对香豆酸、根皮苷、槲皮素-3-O-鼠李糖苷和香豆酸-4-O-葡萄糖苷与其它药物合用时诱发 DDI 而引起药物不良反应的可能性,为西府海棠果中活性化合物的临床用药安全性提供指导。