二甲亞砜對(duì)細(xì)胞色素P450酶3A4和2C9的影響

王彧杰等

[摘要] 目的 研究0.01%、0.05%、0.1%二甲亞砜（DMSO）對(duì)細(xì)胞色素P450（CYP450）酶系中3A4、2C9兩個(gè)亞型基因及蛋白表達(dá)水平的影響。 方法 Chang肝臟細(xì)胞經(jīng)處理后，分為空白對(duì)照組（僅含培養(yǎng)液）、DMSO組（分別采用0.01%、0.05%、0.1%DMSO處理）、睪酮組（分別采用1、10、100 μmol/L睪酮處理）、利福平組（分別采用1、10、 100 μmol/L利福平處理）、DMSO+睪酮組（分別采用0.01%、0.05%、0.1%DMSO+10 μmol/L睪酮處理）、DMSO+利福平組（分別采用0.01%、0.05%、0.1%DMSO+10 μmol/L利福平處理）。利用逆轉(zhuǎn)錄定量PCR的方法，測(cè)定CYP3A4、CYP2C9基因水平的表達(dá)。利用蛋白免疫印跡法，測(cè)定CYP3A4、CYP2C9蛋白水平的表達(dá)。 結(jié)果 0.1%DMSO組CYP3A4 mRNA高于空白對(duì)照組（P < 0.01），且0.1%DMSO組CYP3A4蛋白的表達(dá)也高于空白對(duì)照組。0.01%、0.05%DMSO組CYP3A4 mRNA表達(dá)與空白對(duì)照組比較差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P > 0.05），但0.01%、0.05%DMSO組CYP3A4蛋白的表達(dá)高于空白對(duì)照組。0.01%、0.05%、0.1%DMSO組CYP2C9 mRNA表達(dá)與空白對(duì)照組比較差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P > 0.05），0.01%、0.05%、0.1%DMSO組CYP2C9蛋白表達(dá)與空白對(duì)照組比較差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P > 0.05）。0.01%、0.05%DMSO+10 μmol/L睪酮組CYP3A4 mRNA的表達(dá)與空白對(duì)照組比較差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P > 0.05），但0.01%、0.05%DMSO+10 μmol/L睪酮組CYP3A4蛋白的表達(dá)高于睪酮組。0.01%、0.05%、0.1%DMSO+10 μmol/L利福平組CYP2C9 mRNA的表達(dá)與利福平組比較差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P > 0.05），但0.01%、0.05%、0.1%DMSO+10 μmol/L利福平組CYP2C9蛋白的表達(dá)高于利福平組。 結(jié)論 0.01%、0.05%、0.1%三個(gè)濃度的DMSO在體外肝細(xì)胞實(shí)驗(yàn)中對(duì)CYP3A4的表達(dá)有一定的影響，而對(duì)CYP2C9的表達(dá)影響不明顯，當(dāng)DMSO作為藥物溶劑的時(shí)候，可能會(huì)影響藥物單用時(shí)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

[關(guān)鍵詞] 二甲亞砜；細(xì)胞色素P450酶3A4；細(xì)胞色素P450酶2C9；藥物代謝；相互作用

[中圖分類號(hào)] R966 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 1673-7210（2014）12（c）-0004-05

Effects of Dimethyl Sulfoxide on Cytochrome P450 3A4 and 2C9

WANG Yujie WANG Yuanyuan WANG Rong YUAN Yongfang

Department of Pharmacy， the Third People's Hospital Affiliated to Shanghai Jiao Tong University School of Medicine， Shanghai 201999， China

[Abstract] Objective To investigate effects of 0.01%， 0.05%， 0.1% dimethyl sulfoxide （DMSO） on expression of CYP3A4 and CYP2C9 mRNA and protein. Methods Chang liver cells were divided into control group （dealed with RPMI-1640 singly）， DMSO groups （dealed with 0.01%， 0.05%， 0.1% DMSO）， testosterone groups （dealed with 1， 10， 100 μmol/L testosterone）， rifampicin groups （dealed with 1， 10， 100 μmol/L Rifampicin）， DMSO+testosterone groups （0.01%， 0.05%， 0.1% DMSO+10 μmol/L testosterone） and DMSO+rifampicin groups （dealed with 0.01%， 0.05%， 0.1% DMSO+10 μmol/L Rifampicin）. The expression of CYP3A4 and CYP2C9 mRNA were detected by RT-qPCR， and the expression of CYP3A4 and CYP2C9 protein were detected by Western blot. Results Compared with control group， the expression of CYP3A4 mRNA and protein was increased by 0.1% DMSO （P < 0.01）； the expression of CYP3A4 protein could be induced by 0.01% and 0.05% DMSO， but no statistically significant difference on CYP3A4 mRNA （P > 0.05）. Compared with control group， there was no statistically significant difference on the expression of CYP2C9 mRNA and protein in DMSO groups （P > 0.05）. Compared with control group， there was no statistically significant difference on the expression of CYP3A4 mRNA in DMSO+testosterone groups （P > 0.05）. Compared with testosterone group， the expression of CYP3A4 protein was induced in 0.01%， 0.05%， 0.1%DMSO + testosterone group. Compared with rifampicin group， the expression of CYP2C9 protein was increased in 0.01%， 0.05%， 0.1% DMSO+Rifampicin group， but no statistically significant difference on CYP2C9 mRNA （P > 0.05）. Conclusion The efficiency of 0.01%， 0.05% and 0.1% DMSO is greater on CYP3A4 than CYP2C9 in vitro test. 0.01%， 0.05%， 0.1% DMSO can influence expression of CYP3A4， but have poor effect on expression of CYP2C9 in vitro. DMSO as solvent can influence results of experiment.

[Key words] Dimethyl Sulfoxide； CYP3A4； CYP2C9； Drug metabolism； Drug interaction

在藥物肝臟代謝中，細(xì)胞色素P450酶（CYP450）是與相關(guān)底物結(jié)合后活化或消除的重要藥物代謝酶。其中CYP3A4含量最高，約占30%；CYP2C9約占12.8%，是主要的藥物代謝酶[1]。150多種藥物可以通過CYP3A4或CYP2C9介導(dǎo)代謝，包括激素、免疫抑制劑、鈣離子通道阻滯劑、非甾體抗炎藥、抗菌藥物等。因此，研究藥物對(duì)CYP3A4、CYP2C9表達(dá)的影響非常重要?，F(xiàn)在許多研究常選用肝臟細(xì)胞研究藥物對(duì)CYP450酶的影響。在體外實(shí)驗(yàn)中，二甲亞砜（DMSO）是一種常用的藥物溶劑。因其具有一個(gè)親水的亞硫?；蛢蓚€(gè)疏水的甲基，所以DMSO既可溶解極性化合物也可溶解非極性化合物，可提高許多藥物的溶解度而在實(shí)驗(yàn)中被廣泛使用。通常認(rèn)為低濃度DMSO對(duì)細(xì)胞無毒性，不影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。然而，近年來的實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)1%濃度的DMSO會(huì)影響干細(xì)胞的分化[2]；0.5%的DMSO影響耳蝸器官培養(yǎng)[3]；0.01%的DMSO抑制肝微粒體中P450 1A2的體外檢測(cè)[4]。此外，DMSO對(duì)CYP450酶也有影響：瑞士學(xué)者發(fā)現(xiàn)DMSO可上調(diào)HepaRG細(xì)胞中CYP1A2、2B6、2C9和3A4的表達(dá)[5]。但日本學(xué)者曾報(bào)道DMSO可抑制CYP2C9、CYP2C18基因的表達(dá)[6]。因此，本研究將考察不同濃度DMSO對(duì)肝細(xì)胞中CYP3A4和2C9表達(dá)的影響，以助于選擇合理的DMSO濃度用于體外細(xì)胞實(shí)驗(yàn)，降低DMSO作為溶劑對(duì)體外細(xì)胞實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

Chang Liver細(xì)胞（中國(guó)科學(xué)院細(xì)胞庫），RPMI 1640培養(yǎng)基（GIBCO公司），胎牛血清（天杭生物科技有限公司），胰蛋白酶（GIBCO公司），青-鏈霉素（Millpore公司），睪酮（Sigma公司），利福平（Sigma公司），RIPA裂解液（碧云天生物技術(shù)有限公司），苯甲基磺酰氟（PMSF，碧云天生物技術(shù)有限公司），蛋白定量試劑盒（碧云天生物技術(shù)有限公司），CYP3A4抗體（Chemicon公司），CYP2C9抗體（Abcam公司），辣根過氧化物酶標(biāo)記山羊抗兔抗體IgG（鼎國(guó)生物技術(shù)有限公司），辣根過氧化物酶標(biāo)記山羊抗鼠抗體IgG（威奧生物技術(shù)有限公司），甘油醛-3-磷酸脫氫酶抗體（GAPDH，Bioworld公司），預(yù)染蛋白Marker（Thermo公司），DAB辣根過氧化物酶顯色試劑盒（Milipore公司），Trizol（Invitrogen公司），RNA逆轉(zhuǎn)錄試劑盒（TaKaRa公司），SYBR-標(biāo)記定量PCR試劑盒（TaKaRa公司），100 bp DNA ladder（鼎國(guó)昌盛生物有限公司）。

恒溫CO2培養(yǎng)箱（美國(guó)Thermol公司），超微量分光光度儀（美國(guó)NanoDrop公司），酶標(biāo)儀（美國(guó)Bio-RAD公司），Veriti？誖PCR熱循環(huán)儀（美國(guó)Life Technologies公司），7500實(shí)時(shí)熒光定量PCR系統(tǒng)（美國(guó)Life Technologies公司），凝膠圖像分析系統(tǒng)（法國(guó)Vilber公司），蛋白電泳轉(zhuǎn)印儀（美國(guó)Bio-RAD公司），低溫高速離心機(jī)（美國(guó)Beckman Coulter公司）。

1.2 細(xì)胞培養(yǎng)

Chang Liver細(xì)胞在含有10% 胎牛血清（FBS）、1%青-鏈霉素的RPMI 1640培養(yǎng)液內(nèi)，37°C，5%CO2飽和濕度培養(yǎng)箱內(nèi)培養(yǎng)。細(xì)胞單層貼壁生長(zhǎng)至70%～80%融合時(shí)，以0.25%胰蛋白酶消化、傳代，取對(duì)數(shù)期生長(zhǎng)細(xì)胞用于各項(xiàng)實(shí)驗(yàn)。

1.3 藥物處理及分組

選擇睪酮作為CYP3A4誘導(dǎo)劑，選擇利福平作為CYP2C9誘導(dǎo)劑，設(shè)定以下分組：空白對(duì)照組：細(xì)胞僅給予RPMI 1640培養(yǎng)液；DMSO處理組（分別采用0.01%、0.05%、0.1%DMSO處理）；睪酮處理組（分別采用1、10、100 μmol/L睪酮處理），利福平處理組（分別采用1、10、100 μmol/L利福平處理）。（0.01%、0.05%、0.1%）DMSO+10 μmol/L睪酮組，（0.01%、0.05%、0.1%）DMSO+10 μmol/L利福平組。每組各3個(gè)樣品。

1.4 定量PCR法檢測(cè)CYP3A4、CYP2C9 mRNA表達(dá)

Chang Liver細(xì)胞接種于細(xì)胞培養(yǎng)皿中，接種密度1×106/mL，在37℃，5%CO2培養(yǎng)箱中培養(yǎng)。待細(xì)胞單層貼壁生長(zhǎng)至70%～80%時(shí)，加入上述不同藥物處理細(xì)胞，培養(yǎng)24 h。培養(yǎng)結(jié)束后，棄去培養(yǎng)液，用磷酸鹽緩沖液（PBS）洗滌2次后，加入Trizol試劑提取細(xì)胞總RNA，超微量分光光度計(jì)測(cè)定RNA濃度及A260/A280值，當(dāng)A260/A280>1.8時(shí)，證明純度較高。根據(jù)TaKaRa逆轉(zhuǎn)錄試劑盒說明書，將RNA反轉(zhuǎn)錄為cDNA。以cDNA作為RT-PCR的反應(yīng)模板，根據(jù)TaKaRa定量PCR試劑盒說明書，配制反應(yīng)液進(jìn)行實(shí)時(shí)定量PCR反應(yīng)，反應(yīng)條件如下：95℃預(yù)變性30 s，PCR反應(yīng)95℃ 5 s，60℃34 s，循環(huán)數(shù)為40次，測(cè)定融解曲線，通過Ct值計(jì)算相對(duì)表達(dá)量[7]。以GAPDH為內(nèi)參，引物由上海生工生物工程有限公司合成，引物序列見表1。本實(shí)驗(yàn)以GAPDH作為內(nèi)參照，所有基因表達(dá)都以GAPDH作均一化處理。

表1 RT-PCR引物序列

1.5 Western blot方法檢測(cè)蛋白表達(dá)

細(xì)胞接種于培養(yǎng)皿中，分別加入不同的藥物處理24 h后，用PBS清洗細(xì)胞3次，使用含有PMSF的蛋白裂解液裂解細(xì)胞，操作均在冰上進(jìn)行，收集各組細(xì)胞裂解產(chǎn)物，加入1/4體積的上樣緩沖液，渦旋混勻，在100°C水浴中煮沸10 min使蛋白變性。配制5%濃縮膠、10%分離膠，根據(jù)蛋白濃度決定加樣量。濃縮膠用電壓100 V電泳，當(dāng)樣品濃縮為一條直線改用150 V電壓，約70 min后停止電泳。取下凝膠100 V轉(zhuǎn)膜120 min，TBST室溫封閉2 h。加入一抗，CYP3A4（1∶2000）、CYP2C9（1∶2000），GAPDH（1∶5000），4℃搖床孵育過夜。TBST洗膜3次，10 min/次，加入1∶2000稀釋的二抗，室溫孵育1 h，TBST洗膜3次；化學(xué)發(fā)光試劑顯色發(fā)光，以GAPDH蛋白作為內(nèi)參，蛋白表達(dá)都以GAPDH作均一化處理。

1.6 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

采用SPSS 19.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)管理和統(tǒng)計(jì)分析。定量PCR中所有數(shù)據(jù)均以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（x±s）表示，組間差異比較采用方差分析，兩兩比較采用LSD-t檢驗(yàn)。分析前均進(jìn)行方差齊性檢驗(yàn)，以P < 0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 DMSO對(duì)CYP3A4、CYP2C9 mRNA表達(dá)的影響

定量PCR獲得的樣品Ct值，經(jīng)倍數(shù)轉(zhuǎn)換后，與空白對(duì)照組（1.00±0.06）比較，0.01%、0.05%的DMSO[（1.00±0.18）、（1.24±0.11）]對(duì)Chang肝細(xì)胞中CYP3A4 mRNA的表達(dá)幾乎沒有影響，而與空白對(duì)照組比較，0.1%的DMSO（4.03±1.03）可明顯誘導(dǎo)CYP3A4 mRNA的表達(dá)（P < 0.01）。見圖1。

與空白對(duì)照組比較，**P < 0.01；DMSO：二甲亞砜

圖1 不同濃度二甲亞砜對(duì)CYP3A4 mRNA的影響

以同樣的方法測(cè)定不同濃度DMSO對(duì)CYP2C9 mRNA的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：與空白對(duì)照組（1.05±0.39）比較，0.01%、0.05%、0.1%的DMSO[（1.29±0.25）、（1.12±0.43）、（1.83±1.03）]對(duì)Chang肝細(xì)胞中CYP2C9 mRNA的表達(dá)幾乎沒有影響（P > 0.05）。見圖2。

DMSO：二甲亞砜

圖2 不同濃度二甲亞砜對(duì)CYP2C9 mRNA的影響

2.2 DMSO對(duì)CYP3A4、CYP2C9蛋白表達(dá)的影響

與空白對(duì)照組比較，0.01%、0.05%的DMSO對(duì)Chang肝細(xì)胞中CYP3A4蛋白的表達(dá)幾乎沒有影響，而0.1%的DMSO可明顯誘導(dǎo)CYP3A4 蛋白的表達(dá)。見圖3。

GAPDH：甘油醛-3-磷酸脫氫酶；DMSO：二甲亞砜

圖3 DMSO對(duì)CYP3A4蛋白表達(dá)的影響

與空白對(duì)照組比較，0.01%、0.05%、0.1%的DMSO對(duì)Chang肝細(xì)胞中CYP2C9蛋白的表達(dá)幾乎沒有影響。見圖4。

GAPDH：甘油醛-3-磷酸脫氫酶；DMSO：二甲亞砜

圖4 DMSO對(duì)CYP2C9蛋白表達(dá)的影響

2.3 DMSO與藥物聯(lián)合使用對(duì)CYP3A4、CYP2C9 mRNA表達(dá)的影響

與空白對(duì)照組（1.03±0.33）比較，0.01%、0.05%、0.1%的DMSO+10 μmol/L睪酮組[（1.65±0.32）、（0.64±0.24）、（1.28±0.27）]Chang肝細(xì)胞CYP3A4 mRNA的表達(dá)差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P > 0.05）。與空白對(duì)照組比較，10、100 μmol/L的睪酮[（3.20±0.23）、（2.13±0.03）]能夠顯著上調(diào)CYP3A4 mRNA的表達(dá)（P < 0.01）。見圖5。

與空白對(duì)照組比較，**P < 0.01；DMSO：二甲亞砜；Test：睪酮

圖5 二甲亞砜與睪酮聯(lián)合使用對(duì)CYP3A4 mRNA表達(dá)的影響

與空白對(duì)照組（1.02±0.29）比較，1、10、100 μmol/L的利福平[（0.93±0.11）、（1.30±0.76）、（1.02±0.15）]，以及0.01%、0.05%、0.1%DMSO+利福平組[（0.70±0.17）、（2.77±1.63）、（0.88±0.53）]Chang肝細(xì)胞CYP2C9 mRNA的表達(dá)差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P > 0.05）。與10 μmol/L利福平比較組，0.01%、0.05%、0.1%DMSO+利福平組Chang肝細(xì)胞CYP2C9 mRNA的差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P > 0.05）。見圖6。

DMSO：二甲亞砜；Rif：利福平

圖6 二甲亞砜與利福平聯(lián)合使用對(duì)CYP2C9 mRNA表達(dá)的影響

2.4 DMSO與藥物聯(lián)合使用對(duì)CYP3A4、CYP2C9 蛋白表達(dá)的影響

與空白對(duì)照組比較，單用睪酮可誘導(dǎo)Chang肝細(xì)胞CYP3A4蛋白的表達(dá)。但當(dāng)睪酮中分別加入0.01%、0.05%DMSO可使CYP3A4的蛋白表達(dá)顯著上升。見圖7。

GAPDH：甘油醛-3-磷酸脫氫酶；DMSO：二甲亞砜；Test：睪酮

圖7 DMSO與睪酮聯(lián)合使用對(duì)CYP3A4蛋白表達(dá)的影響

與空白對(duì)照組相比，單用利福平對(duì)Chang肝細(xì)胞CYP2C9蛋白的表達(dá)的影響較小，但當(dāng)利福平中分別加入0.01%、0.05%、0.1%DMSO均使CYP2C9的蛋白表達(dá)顯著上升，見圖8。

GAPDH：甘油醛-3-磷酸脫氫酶；DMSO：二甲亞砜；Rif：利福平

圖8 DMSO與利福平聯(lián)合使用對(duì)CYP2C9蛋白表達(dá)的影響

3 討論

DMSO是體外細(xì)胞實(shí)驗(yàn)中經(jīng)常使用的藥物溶劑，常用的濃度為0.1%，普遍認(rèn)為該濃度下的DMSO對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響小。然而本實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)0.1%甚至更低濃度DMSO能夠影響Chang肝細(xì)胞中CYP3A4和CYP2C9的表達(dá)。以往研究也發(fā)現(xiàn)2.5%的DMSO可提高人肝臟細(xì)胞CYP3A4 mRNA的表達(dá)[8]。DMSO可通過以下途徑對(duì)CYP3A4 mRNA誘導(dǎo)性表達(dá)和構(gòu)成性表達(dá)產(chǎn)生影響：DMSO可增強(qiáng)CYP3A4 mRNA啟動(dòng)子——孕烷活化受體（PXR）的表達(dá)[9]，從而增強(qiáng)其誘導(dǎo)性表達(dá)。增強(qiáng)其構(gòu)成性表達(dá)是通過激活激活蛋白（activator protein，AP-1）[10]，進(jìn)一步激活構(gòu)成性肝增強(qiáng)子模塊4（CLEM4）；并且促進(jìn)CCAAT增強(qiáng)子結(jié)合蛋白α（C/EBPα）修復(fù)[9]，而增強(qiáng)其調(diào)控。本實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步證實(shí)了0.1%DMSO可使肝臟細(xì)胞CYP3A4 mRNA和蛋白的表達(dá)升高。

但是本實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，DMSO在與睪酮聯(lián)合使用時(shí)，在基因水平上未見其上調(diào)CYP3A4 mRNA作用，這可能是由于DMSO抑制了6β羥化睪酮的活化，從而抑制了CYP3A4 mRNA的表達(dá)。而在蛋白水平上DMSO與睪酮聯(lián)合使用后可提高CYP3A4蛋白的表達(dá)。其原因可能是DMSO 抑制了CYP3A4蛋白的代謝，也可能是DMSO增加了細(xì)胞膜的通透性，使細(xì)胞內(nèi)睪酮的濃度升高，從而誘導(dǎo)了CYP3A4的蛋白表達(dá)。

本實(shí)驗(yàn)還發(fā)現(xiàn)，0.01%、0.05%、0.1%DMSO對(duì)CYP2C9 mRNA和蛋白的影響相對(duì)較小。CYP2C9轉(zhuǎn)錄調(diào)控受到5'端啟動(dòng)子區(qū)孕烷活化受體（PXR）[11]、構(gòu)成性雄烷受體（CAR）[12]、維生素D受體（VDR）[13]、糖皮質(zhì)激素受體（GR）[14]等的識(shí)別，而核肝因子4（HNF4）[15]、核肝因子3γ（HNF3γ）[16]參與CYP2C9的轉(zhuǎn)錄。只有當(dāng)藥物反應(yīng)性核受體、核肝因子、共激活因子等共同作用才能最大程度地激活CYP2C9基因[17]。然而DMSO除對(duì)PXR的影響可見于文獻(xiàn)報(bào)道外，對(duì)其他因子的影響均未見報(bào)道。因此僅對(duì)PXR的作用可能不足以啟動(dòng)CYP2C9的基因轉(zhuǎn)錄。從藥物合用結(jié)果來看，單用DMSO對(duì)肝細(xì)胞CYP2C9無顯著影響。然而當(dāng)合用利福平后，CYP2C9蛋白表達(dá)明顯升高，這可能與DMSO增加細(xì)胞膜的通透性，使胞內(nèi)藥物濃度提高有關(guān)。相關(guān)機(jī)制有待進(jìn)一步研究。

綜上所述，0.01%、0.05%、0.1%三個(gè)濃度的DMSO在體外肝細(xì)胞實(shí)驗(yàn)中對(duì)CYP3A4的表達(dá)有一定的影響，而對(duì)CYP2C9的表達(dá)影響不明顯；當(dāng)DMSO作為藥物溶劑的時(shí)候，可能會(huì)影響藥物單用時(shí)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。因此，在進(jìn)行相關(guān)藥物代謝酶的研究時(shí)，應(yīng)考慮DMSO對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響。

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（收稿日期：2014-09-19 本文編輯：蘇 暢）