恩諾沙星對(duì)細(xì)胞色素P450酶系影響的研究進(jìn)展

叢 琳 ，武 瑞 ，李銀生

（1.上海交通大學(xué)農(nóng)業(yè)與生物學(xué)院，上海 200240；2.黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)，黑龍江 大慶 163319）

恩諾沙星對(duì)細(xì)胞色素P450酶系影響的研究進(jìn)展

叢 琳1，2，武 瑞2，李銀生1

（1.上海交通大學(xué)農(nóng)業(yè)與生物學(xué)院，上海 200240；2.黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)，黑龍江 大慶 163319）

恩諾沙星是一種抗菌藥物，廣泛應(yīng)用于畜禽養(yǎng)殖業(yè)和水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)。隨著恩諾沙星使用量的不斷增加，在其對(duì)細(xì)胞色素P450酶系的影響方面已有廣泛的研究。介紹了細(xì)胞色素P450酶的基本特征，綜述了恩諾沙星對(duì)細(xì)胞色素P450酶系影響的研究進(jìn)展，以期為進(jìn)一步闡明恩諾沙星與細(xì)胞色素P450酶系的相互作用機(jī)制及恩諾沙星在畜禽體內(nèi)的藥理學(xué)與毒理學(xué)特征提供理論依據(jù)。

恩諾沙星；細(xì)胞色素P450酶系；P450亞酶

恩諾沙星為第3代喹諾酮類(lèi)藥物，具有殺菌活性強(qiáng)、毒副作用小、作用迅速、體內(nèi)分布廣、組織穿透力強(qiáng)、與其他抗菌藥無(wú)交叉耐藥性、價(jià)格低廉等特點(diǎn)，目前已廣泛應(yīng)用于畜禽養(yǎng)殖業(yè)［1-3］和水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)［4-6］。筆者就恩諾沙星對(duì)細(xì)胞色素P450酶系影響的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述，以期為進(jìn)一步闡明恩諾沙星與細(xì)胞色素P450酶系的相互作用機(jī)制及恩諾沙星在畜禽體內(nèi)的藥理學(xué)與毒理學(xué)特征提供理論依據(jù)。

1 細(xì)胞色素P450酶

細(xì)胞色素 P450 （Cytochrome P450，CYP450）由Klingenberg于1958年在哺乳動(dòng)物的肝微粒體中首次發(fā)現(xiàn)［7］，因其還原態(tài)可與 CO聯(lián)合，并且在 450 nm處有特異性吸收峰而得名［8］。由于細(xì)胞色素P450 的種類(lèi)較多，Nebert等［9］創(chuàng)立了 P450 基因超家族定名法，該定名法規(guī)定以羅馬數(shù)字代表不同基因家族，以大寫(xiě)字母代表亞家族，以阿拉伯?dāng)?shù)字代表單個(gè)基因。 1989年，Nebert等［10］又對(duì)該命名法進(jìn)行校正，建議根據(jù)染色體位點(diǎn)命名，用“CYP”表示細(xì)胞色素P450。細(xì)胞色素P450普遍存在于動(dòng)物、植物、細(xì)菌、真菌等生物有機(jī)體中，在生物體的生命活動(dòng)中發(fā)揮極其重要的作用。在植物系統(tǒng)中，細(xì)胞色素P450參與木質(zhì)素、色素、防御化合物、脂肪酸、激素和信號(hào)分子的生物合成［11］。動(dòng)物體內(nèi)的細(xì)胞色素 P450 具有致癌作用［12-13］。

1.1 細(xì)胞色素P450催化反應(yīng)的多樣性細(xì)胞色素P450能催化內(nèi)源性和外源性物質(zhì)在體內(nèi)的氧化反應(yīng)，其催化的反應(yīng)按催化的難易程度可分為典型催化反應(yīng)和復(fù)雜催化反應(yīng)：典型催化反應(yīng)有烴的羥化、雜原子氧化、雜原子脫烷化和環(huán)氧化［14-15］；復(fù)雜催化反應(yīng)包括氧化酯裂解、增環(huán)反應(yīng)、成環(huán)反應(yīng)、芳香環(huán)脫鹵反應(yīng)、環(huán)偶聯(lián)反應(yīng)、芳香環(huán)遷移和縮環(huán)反應(yīng)［16］。

1.2 細(xì)胞色素P450的結(jié)構(gòu)特征細(xì)胞色素P450按照電子從NAD（P）H傳達(dá)到活性位點(diǎn)的方法分為4類(lèi)。Ⅰ類(lèi)：需要含F(xiàn)AD的還原酶和鐵硫還原蛋白；Ⅱ類(lèi)：僅需要含F(xiàn)AD（FMN）的還原酶；Ⅲ類(lèi)：自己供給，不需要電子供體；Ⅳ類(lèi)：直接從NAD（P）H接受電子。該種分類(lèi)方法與細(xì)胞色素P450的進(jìn)化方式無(wú)關(guān)［17］。

1.3 細(xì)胞色素P450的光譜特征細(xì)胞色素P450與一系列配體作用后，其表現(xiàn)出來(lái)的光譜特性包括Ⅰ型、Ⅱ型、Ⅲ型光譜和CO差光譜。Ⅰ型光譜是由配體與氧化型細(xì)胞色素P450血紅素位點(diǎn)相鄰的親油性位點(diǎn)結(jié)合而成，在385～390 nm處有最大吸收峰，在416～420 nm處有最小吸收峰；Ⅱ型光譜是由配體與氧化型細(xì)胞色素P450血紅素鐵結(jié)合而成，在424～430 nm處有最大吸收峰，在390～410 nm處有最小吸收峰；Ⅲ型光譜和CO差光譜都是由配體與還原型細(xì)胞色素P450聯(lián)合而成，其中CO差光譜是定性和定量測(cè)定細(xì)胞色素P420和細(xì)胞色素P450 的重要指標(biāo)［18］。

2 恩諾沙星對(duì)細(xì)胞色素P450亞酶的影響

在細(xì)胞色素P450酶系中，發(fā)揮肝臟藥物代謝功能的主要是 CYP1、CYP2 和 CYP3 這 3 個(gè)家族［19］，而 CYP1A、CYP2B和 CYP3A活性的標(biāo)志酶是EROD［20］、APND［21］和 ERND［22］。 目前，研究恩諾沙星對(duì)細(xì)胞色素P450亞酶的影響主要針對(duì)CYP1A和CYP3A這2個(gè)家族。

2.1 恩諾沙星對(duì)細(xì)胞色素P450亞酶活性的影響

2.1.1 恩諾沙星對(duì)雞細(xì)胞色素P450亞酶活性的影響：張玲玲［23］研究表明，20 mg/（kg·BW）的恩諾沙星對(duì)雞CYP1A和CYP3A的活性有抑制作用。

2.1.2 恩諾沙星對(duì)豬細(xì)胞色素P450亞酶活性的影響：戴靜［24］研究發(fā)現(xiàn)，恩諾沙星對(duì)豬肝微粒體CYP1A2的活性有較弱的抑制效應(yīng)，其抑制效應(yīng)為可逆抑制類(lèi)型的非競(jìng)爭(zhēng)性抑制效應(yīng)。

2.1.3 恩諾沙星對(duì)水產(chǎn)動(dòng)物細(xì)胞色素P450亞酶活性的影響：賈嫻［25］研究表明，恩諾沙星對(duì)銀鯽肝微粒體中的 APND、ERND、AH、EROD 和 ECOD 的活性具有廣泛地抑制作用。韓華等［26］研究發(fā)現(xiàn)，恩諾沙星對(duì)牙鲆APND、ERND和EROD的活性有抑制作用，表明恩諾沙星對(duì)牙鲆CYP450酶也具有抑制作用。Vaccarro等［20］研究發(fā)現(xiàn)，恩諾沙星對(duì)鱸魚(yú)APND、EROD、ECOD、ERND 和 6β 睪酮羥化酶的活性有顯著抑制作用。

細(xì)胞色素P450的研究方式主要分為體內(nèi)研究法和體外研究法。由于肝臟中細(xì)胞色素P450含量豐富，因此體外試驗(yàn)?zāi)Ｐ统＿x用肝臟為研究對(duì)象，此外，體外試驗(yàn)可以排除其他因素的干擾，從而獲得更為可靠的數(shù)據(jù)。體內(nèi)試驗(yàn)法雖然易受外界環(huán)境、機(jī)體健康狀況和個(gè)體差異等各種因素的影響，但能真實(shí)地反映藥物在動(dòng)物體內(nèi)的代謝過(guò)程，所以采用體內(nèi)和體外試驗(yàn)相結(jié)合的方法能夠更加科學(xué)地研究藥物代謝過(guò)程和細(xì)胞色素P450的活性。

2.2 恩諾沙星對(duì)細(xì)胞色素P450亞酶蛋白表達(dá)的影響

2.2.1 恩諾沙星對(duì)雞細(xì)胞色素P450亞酶蛋白表達(dá)的影響：胡紅芳等［27］研究發(fā)現(xiàn)，25 mg/（kg·BW）恩諾沙星對(duì)雞肝臟中的細(xì)胞色素CYP1A5蛋白表達(dá)有抑制作用，使其表達(dá)量下降37%；125 mg/（kg·BW）恩諾沙星對(duì)雞肝臟中細(xì)胞色素CYP1A5的蛋白表達(dá)有顯著抑制作用，使其表達(dá)量下降49%。

2.2.2 恩諾沙星對(duì)水產(chǎn)動(dòng)物細(xì)胞色素P450亞酶蛋白表達(dá)的影響：胡曉［28］研究發(fā)現(xiàn)，10 mg/（kg·BW）的恩諾沙星對(duì)異育銀鯽肝微粒體CYP1A蛋白表達(dá)量有影響，呈先上升后下降的趨勢(shì)；10 mg/（kg·BW）的恩諾沙星對(duì)異育銀鯽肝微粒體CYP3A蛋白表達(dá)量有影響，呈先下降后上升趨勢(shì)，直至達(dá)到對(duì)照水平。

2.3 恩諾沙星對(duì)細(xì)胞色素P450亞酶基因表達(dá)的影響

2.3.1 恩諾沙星對(duì)雞細(xì)胞色素P450亞酶基因表達(dá)的影響：胡紅芳［29］研究發(fā)現(xiàn)，100 μmol/L 的恩諾沙星對(duì)雞原代肝細(xì)胞中的 CYP1A5、CYP2H和CYP3A的mRNA表達(dá)有抑制作用，而對(duì)CYP2E的mRNA表達(dá)有誘導(dǎo)作用，表明恩諾沙星對(duì)雞原代肝細(xì)胞細(xì)胞色素P450不同基因亞型mRNA表達(dá)水平的影響不同。

2.3.2 恩諾沙星對(duì)水產(chǎn)動(dòng)物細(xì)胞色素P450亞酶基因表達(dá)的影響：胡曉［28］研究發(fā)現(xiàn)，不同濃度的恩諾沙星［3、10、30、60 mg/（kg·BW）］對(duì)異育銀鯽肝組織中CYP1A mRNA的表達(dá)量有影響，隨著恩諾沙星濃度的增加，其表達(dá)量呈下降趨勢(shì)，并且60 mg/（kg·BW）處理組的抑制率最大，為38%；而異育銀鯽肝組織中CYP3A的mRNA表達(dá)量隨恩諾沙星濃度的增加無(wú)顯著變化。

3 小結(jié)與展望

獸藥殘留是指畜禽等動(dòng)物使用藥物后，蓄積或貯存在動(dòng)物細(xì)胞、組織和器官內(nèi)以及可食用性產(chǎn)品中的藥物或化學(xué)物的原形、代謝產(chǎn)物和雜質(zhì)。獸藥殘留對(duì)人體健康存在多種風(fēng)險(xiǎn)，不僅可以直接對(duì)人體產(chǎn)生急慢性毒性作用，而且殘留物還可以在食品、環(huán)境和人畜體內(nèi)誘導(dǎo)病原生物產(chǎn)生耐藥性，嚴(yán)重威脅人類(lèi)和動(dòng)物健康。此外，動(dòng)物用藥后，藥物以原型或代謝產(chǎn)物形式隨糞、尿等排出，在環(huán)境中殘留，并且在多種環(huán)境因子的作用下，可在植物中富集，從而通過(guò)食物鏈對(duì)人體健康造成潛在的風(fēng)險(xiǎn)。

隨著畜牧業(yè)發(fā)展水平的不斷提高，獸用藥物的研究程度不斷加深，細(xì)胞色素P450已成為獸藥研究領(lǐng)域中不可或缺的研究對(duì)象。許多藥物的藥動(dòng)學(xué)特性， 如 T1/2、AUC、Cmax、Tmax、Vd、CL及 F的變化都與細(xì)胞色素P450有關(guān)；獸藥殘留對(duì)細(xì)胞色素P450有影響，而藥物的不良反應(yīng)、相互作用及毒性作用也對(duì)細(xì)胞色素P450的不同亞型有影響。

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Research Progress on Effect of Enrofloxacin on Cytochrome P450 Enzyme System

CONG Lin1，2，WU Rui2，LI Yin-sheng1
（1.School of Agriculture and Biology，Shanghai Jiaotong University，Shanghai 200240，China；2.Heilongjiang Bayi Agricultural University，Daqing 163319，China）

Enrofloxacin,belonging to the third generation of fluoroquinolone,is a kind of antibiotic with broad antibacterial spectrum and is widely applied in livestock and poultry breeding and aquaculture.With the increasing amount of enrofloxacin used in agriculture production,its effect on cytochrome P450 enzyme system is also widely investigated.Here we introduced the basic characteristics of cytochrome P450 enzyme and reviewed the research progress on effect of enrofloxacin on cytochrome P450 enzyme system,so as to provide reference for further understanding of interaction mechanism between enrofloxacin and cytochrome P450 enzyme system as well as pharmacologic and toxicologic features of enrofloxacin in livestock and poultry.

enrofloxacin；cytochrome P450 enzymes；P450 enzyme

R966；S859.79

A文章順序編號(hào)：1672-5190（2016）01-0034-03

2015－12－26

項(xiàng)目來(lái)源：國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（31172360）。

叢琳（1990—），女，碩士研究生，主要研究方向?yàn)榕R床獸醫(yī)學(xué)與新獸藥研發(fā)。

武瑞（1967—），男，教授，博士，博士生導(dǎo)師，主要研究方向?yàn)榕R床獸醫(yī)學(xué)與新獸藥研發(fā)。

（責(zé)任編輯：趙俊利）