尿苷二磷酸葡醛酸轉移酶的研究進展

崔冬雪

(邢臺市人民醫(yī)院藥劑科，河北邢臺 054000)

代謝轉化是藥物從體內消除的主要過程，包括Ⅰ相代謝和Ⅱ相代謝。Ⅰ相代謝反應主要由肝細胞色素P450(cytochrome P450，CYP)酶催化，常見的代謝反應為氧化還原或水解。在Ⅱ相代謝中，藥物或Ⅰ相代謝產(chǎn)物與內源性物質如葡醛酸、硫酸和甘氨酸發(fā)生結合反應，水溶性增加，更有利于從體內清除。進入人體的藥物中，有40%～70%是通過Ⅱ相代謝反應代謝清除的[1－2]。尿苷二磷酸葡醛酸轉移酶(UDP-glucuronosyltransferases，UGT)家族所催化的葡萄糖醛酸化反應是一種重要的藥物Ⅱ相代謝反應，占所有Ⅱ相反應的35%左右[3]。UGT催化的藥物代謝反應影響藥物的許多藥動學特征如藥物的半衰期、清除率和生物利用度等，近年來引起人們的關注。本文主要就UGT的分類、組織分布、對藥物吸收的影響、基因多態(tài)性及其所誘導的藥物-藥物相互作用進行綜述。

1 UGT的分類

與CYP相似，UGT也是酶的超家族[4]。UGT超家族含有117種酶，被分為4個家族:UGT1，UGT2，UGT3和UGT8[5]。在這4個家族中，UGT1和UGT2借助UDP-葡醛酸去糖苷化的內源性或者外源性化學物質，可以代謝外源物質和藥物、毒物或者致癌物等。而UGT8則借助于尿苷-5'-二磷酸半乳糖去乳糖苷化神經(jīng)酰胺，在鞘糖脂類和腦苷脂類的生物合成中發(fā)揮重要作用。目前，UGT3的作用尚不清楚。UGT1家族包括 9個亞型，即 UGT1A1，UGT1A3，UGT1A4， UGT 1A5， UGT1A6， UGT1A7， UGT1A8，UGT1A9和UGT1A10。UGT1家族的亞型均由人類UGT1基因所編碼，UGT1基因位于2號染色體的2q37位，含有2～5個保守的外顯子和多于13個特異性的外顯子。因此，所有的亞型都有相同的羧基端和不同的氨基端。人類的UGT2家族包括2個亞家族:UGT2A和UGT2B，位于染色體4(q)13位置上。UGT2B家族包括以下亞型:UGT2B4，UGT2B7，UGT2B10，UGT2B11，UGT2B15，UGT2B17和UGT2B28。UGT2B7和UGT2B15可以參與很多藥物如嗎啡、雙氯芬酸、恩他卡朋和奧沙西泮等的代謝，因而在臨床上具有非常重要的意義。

2 UGT的組織分布

在細胞中，UGT主要位于內質網(wǎng)的脂質雙層上，與CYP相鄰。這種獨特的位置分布使得UGT除了可以對原形化合物進行催化外，也有助于UGT代謝CYP的產(chǎn)物。例如，UGT可把CYP產(chǎn)生的氧化產(chǎn)物轉化為水溶性更強的化合物。因此，UGT可以調節(jié)血液和組織中的原形藥物及其Ⅰ相代謝產(chǎn)物的濃度。UGT在組織中的分布和CYP相似，其主要分布于藥物代謝或排泄的組織或器官如肝和腎等。肝中表達的 UGT主要包括 UGT1A1，UGT1A3，UGT1A4，UGT1A6， UGT1A9， UGT2B4， UGT2B7， UGT2B10，UGT2B11，UGT2B15，UGT2B17和 UGT2B28，而腎中的UGT主要包括 UGT1A3，UGT1A6，UGT1A8，UGT1A9，UGT1A10，UGT2B7 和 UGT2B17[6－7]。另外，UGT 在胃腸道如胃、小腸和結腸中也有表達，從而可以最快、最直接地影響藥物的吸收。UGT1A1，UGT1A3，UGT1A4，UGT1A6，UGT1A8，UGT1A10，UGT2B4，UGT2B7，UGT2B10 和UGT2B15主要在小腸中表達，而結腸中主要表達UGT1A1，UGT1A3， UGT1A4， UGT1A6， UGT1A8， UGT1A9，UGT1A10和UGT2B7。除此之外，UGT1A和UGT2B亞型在不同組織中的表達也不同，如UGT1A8和UGT1A10只在胃腸道中表達，在肝中檢測不到它們的表達。UGT1A5，UGT1A7，UGT1A10和UGT2B28在胃腸道中的表達高于在腎中的表達[8]。UGT2A1主要在鼻腔內皮細胞中表達[9]。另外，UGT2B家族中的UGT主要表達于類固醇敏感的組織如前列腺和乳腺中。腦和胎盤中也存在UGT，在這些組織中的藥物也可發(fā)生葡醛酸化反應[10]。

3 UGT在藥物吸收中的作用

很多年來，肝一直被認為是藥物代謝的主要器官。然而，近年來的研究發(fā)現(xiàn)，除CYP外，小腸還可以通過UGT所介導的葡醛酸化反應影響藥物的吸收，從而影響藥物的生物利用度。體內和體外實驗結果表明，盡管肝和小腸中均可以發(fā)生葡醛酸化反應，但絕大多數(shù)的葡醛酸化反應發(fā)生在小腸中。例如，口服的多酚酸類化合物如一些黃酮類化合物，易于在胃腸道中發(fā)生葡醛酸化反應而影響藥物的生物利用度[11]。當受試者每天口服60 mg選擇性雌激素受體調節(jié)劑雷洛昔芬時，藥物的絕對生物利用度僅有2%[12]。雷洛昔芬主要依靠小腸中的UGTA8和UGT1A10催化誘導，以葡醛酸化代謝產(chǎn)物的形式排出體外，尿液中的原形藥物僅有1%，表明葡醛酸化可以顯著影響藥物的口服生物利用度[13]。

4 UGT催化產(chǎn)物的生物活性

UGT催化藥物分子、藥物的Ⅰ相代謝產(chǎn)物或者內源性物質與尿苷二磷酸的葡醛酸反應，生成縮合產(chǎn)物[14]。UGT可以識別酚羥基、醇羥基、羧基、氨基和巰基等基團，生成O-，N-，C-，或者 S-葡醛酸產(chǎn)物[2，15]。UGT 的內源性底物包括膽紅素、甾體激素、甲狀腺激素、膽汁酸和脂溶性維生素。而外源性的藥物主要包括阿片類藥物、鎮(zhèn)痛藥、非甾體抗炎藥和抗驚厥藥。一些同時具有羥基和羧基的化合物如麥考酚酸和二氟尼柳等則可以形成2種形式的葡醛酸產(chǎn)物。葡醛酸化反應可以使化合物的活性或者毒性降低[16]，同時加速化合物的清除。另一方面，葡醛酸結合物可以產(chǎn)生與原形藥物相同或者更強的藥理作用，甚至產(chǎn)生完全不同的作用[17]。

雖然大多數(shù)藥物通過氧化或者還原反應(Ⅰ相代謝反應)產(chǎn)生具有藥理活性的代謝產(chǎn)物，但是在某些情況下，葡醛酸結合物可以通過與受體的非共價結合作用產(chǎn)生藥理活性。例如，嗎啡的葡醛酸化物比原形的藥理作用更強[18]。在人體內，嗎啡的葡醛酸化可以發(fā)生在3-OH和6-OH上。但是只有6-OH嗎啡的葡醛酸結合物是活性物質，即6-OH嗎啡的葡醛酸化物可以被認為是μ阿片受體的完全激動劑。在人體內，有10%～20%的嗎啡會被UGT2B7轉化為6-OH葡醛酸化物。另外，依折麥布的代謝物和原形藥物對其作用靶點具有同等的藥理作用[19]。這表明許多藥物的葡醛酸結合物也具有藥理活性。

從毒性方面來看，葡醛酸化反應可以從2個方面產(chǎn)生毒性，一方面是葡醛酸結合物與蛋白質或者核酸等結合后，可以影響正常的細胞功能，甚至誘導產(chǎn)生針對藥物-蛋白加合物的免疫反應。另一方面是葡醛酸結合物可以通過和轉運體相互作用而產(chǎn)生毒性。由于化合物中葡萄糖基團的存在，大多數(shù)的葡醛酸結合物是多藥耐藥相關蛋白2(MRP2)轉運體的底物，轉運體的存在能夠促進毒物或者致癌物進入膽管、腸道、腎和膀胱等器官或組織，從而產(chǎn)生器官特異性毒性[20]。盡管大多數(shù)葡醛酸結合物結構穩(wěn)定，但是如果葡萄糖基團與異羥肟酸基團或者羧基結合后，就會產(chǎn)生毒性。值得一提的是，含羧基的化合物發(fā)生葡醛酸化反應會形成含?；幕衔铮@種含?；幕衔锟梢酝ㄟ^開環(huán)變構產(chǎn)生含醛基的中間體，中間體再進一步與蛋白質中的賴氨酸殘基或者核酸聚合，產(chǎn)生它們的加合物。而加合物的產(chǎn)生可能誘發(fā)超敏反應、器官毒性(肝和腎毒性等)、突變和癌變等。有時，即使化合物中不含羧基，當化合物進入體內后可以首先通過Ⅰ相代謝反應產(chǎn)生羧基，從而進一步產(chǎn)生毒性。

5 UGT的抑制和誘導

多種因素可影響UGT的活性，如年齡、飲食、疾病狀態(tài)、種族、基因多態(tài)性和激素等[21]，脂肪肝病理狀態(tài)下大鼠肝中UGT的產(chǎn)生增加[22]。目前的研究熱點主要集中于UGT的基因多態(tài)性和其所誘導的藥物-藥物的相互作用。眾所周知，臨床上對于疾病的治療，經(jīng)常需要同時應用2種或多種藥物，因此產(chǎn)生了藥物-藥物相互作用的風險。UGT介導的藥物相互作用主要體現(xiàn)在UGT的抑制和誘導。

酶的抑制使藥物的代謝減少，血藥濃度升高，從而導致不良反應增加，甚至危及生命。臨床上酶的抑制相對于酶的誘導更容易引起藥物-藥物相互作用。近年來研究表明，許多藥物可以抑制UGT的活性。例如，表皮生長因子抑制劑厄洛替尼在UGT1A1重組酶溫孵體系中競爭性地抑制4-MU葡醛酸化反應，Ki值為(0.64±0.06)μmol·L－1，提示厄洛替尼是UGT1A1的競爭性抑制劑[23]。而氯胺酮則可抑制UGT與嗎啡和可待因發(fā)生藥物-藥物的相互作用[24]?？拱d癇藥拉莫三嗪在體內首先被代謝形成葡醛酸結合物，然后隨尿液清除[25]。體外研究表明，UGT1A3，UGT1A4 和UGT2B7均可能參與拉莫三嗪的代謝[26]。同時服用丙戊酸和拉莫三嗪，可以使拉莫三嗪的AUC值增加，半衰期延長，提示丙戊酸對上述的UGT具有抑制作用[27]。

體外肝細胞實驗表明，UGT和CYP相似，可以被特定的藥物所誘導。許多CYP酶的誘導劑如口服避孕藥、利福平、苯巴比妥、苯妥英和卡馬西平等均可以誘導UGT的表達[28]，并引起臨床上的藥物-藥物相互作用。例如，利福平通過UGT的誘導作用，使合用藥物霉麥考酸體內的原形藥物濃度降低，與此同時，體內霉麥考酸葡醛酸結合物的濃度增加[39]。

6 UGT的基因多態(tài)性

和CYP相似，UGT基因多態(tài)性會導致體內的藥物代謝特征在不同人體之間產(chǎn)生巨大差異。對于治療指數(shù)窄或者毒性高的化合物來說，給予這些藥物可能產(chǎn)生非常嚴重的毒性作用[30]。這就要求臨床用藥時參考UGT的基因多態(tài)性進行個體化給藥。

UGT1A1的基因多態(tài)性被廣泛的研究，UGT1A1基因突變可導致蛋白部分活性缺失(導致 Crigler-NajjarⅡ型和Gilberts綜合征)或蛋白功能全部缺失(如Crigler-Najjar I型高膽紅素血癥)?；蚨鄳B(tài)性導致UGT1A1功能部分或全部喪失可使血液中游離膽紅素的含量增加，游離膽紅素透過血腦屏障，在腦部聚集而使新生兒大腦功能受損。在白種人中，Gilberts綜合征與UGT1A1基因啟動子區(qū)域的基因突變UGT1A1*28有關，UGT1A1*28是啟動子區(qū)TATA盒的插入性突變，即AA(TA)7TAA，重復序列越多則使UGT1A1蛋白表達水平越低，并使 UGT1A1的轉錄活性降低[31]。白種人UGT1A1*28等位基因的頻率約為40%[32]。

7 展望

作為體內生物轉化的重要代謝酶，UGT具有重要的生理功能。UGT除了可以調節(jié)機體內源性物質的代謝穩(wěn)態(tài)，更重要的是參與藥物的體內轉化過程。由于UGT體內分布的廣泛性，其對藥物的體內過程具有非常重要的影響。近年來，越來越多的研究發(fā)現(xiàn)UGT基因多態(tài)性引起的遺傳性疾病及基于UGT誘導或抑制所介導的藥物-藥物相互作用。當然UGT還有很多方面需要更深入的探索，如開發(fā)更多的體外特異性底物和抑制劑用于從體外實驗預測體內的藥物相互作用，選擇合理的實驗動物模型預測人體內的藥物相互作用等。研究UGT對于了解藥物的體內代謝過程、藥物的治療機制和指導臨床用藥具有非常重要的作用。

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