細(xì)胞色素P4502E1及其基因多態(tài)性與酒精依賴的關(guān)系

黃佩佩，呂 麗，劉傳新

（濟(jì)寧醫(yī)學(xué)院精神衛(wèi)生學(xué)院，山東 濟(jì)寧 272067

酒精是全球使用最廣泛且最易被接受的成癮物質(zhì)。酒精的有害使用與多種疾病的發(fā)病相關(guān)，如心血管疾病、腦血管疾病、消化系統(tǒng)疾病等軀體疾?。?］。酒精依賴是當(dāng)今社會(huì)的一個(gè)嚴(yán)重問(wèn)題，是指反復(fù)使用酒精導(dǎo)致軀體和心理方面對(duì)酒精的強(qiáng)烈渴求及病理性關(guān)注，失去對(duì)酒精使用的控制并以損害健康的方式為代價(jià)，甚至造成家庭破裂、失業(yè)、車禍等危害［2］。酒精依賴的發(fā)病與社會(huì)心理、環(huán)境因素和遺傳因素相關(guān)，隨著遺傳學(xué)的發(fā)展，酒精依賴的遺傳基因研究成為研究熱點(diǎn)，乙醇脫氫酶（ADH）和乙醛脫氫酶（ALDH）的編碼基因與酒精依賴的研究已相對(duì)成熟，細(xì)胞色素P4502E1（Cytochrome P4502E1，CYP2E1）同樣作為酒精代謝的相關(guān)酶類，其編碼基因及基因多態(tài)性與酒精依賴的研究逐漸進(jìn)入研究者的視線中，CYP2E1及其基因多態(tài)性可能與酒精依賴相關(guān)，可能導(dǎo)致酒精依賴個(gè)體的藥物代謝與酒精性或非酒精性肝臟損害，甚至可能出現(xiàn)嚴(yán)重的藥物不良反應(yīng)?；仡機(jī)YP2E1與酒精依賴相關(guān)研究，旨在了解CYP2E1及其基因多態(tài)性與酒精依賴及其相關(guān)疾病之間的關(guān)系，進(jìn)一步明確酒精依賴遺傳相關(guān)問(wèn)題，為酒精依賴的早期干預(yù)提供參考。

1 資料與方法

1.1 資料來(lái)源與檢索策略

1.1.1 資料來(lái)源

于2019年12月在中國(guó)知網(wǎng)、萬(wàn)方、維普等中文數(shù)據(jù)庫(kù)和PubMed、Web of science等英文數(shù)據(jù)庫(kù)中進(jìn)行檢索，檢索時(shí)限為從建庫(kù)至2019年12月。

1.1.2 檢索策略

檢索關(guān)鍵詞為細(xì)胞色素P450（Cytochrome P450）、細(xì)胞色素 P4502E1（Cytochrome P4502E1或CYP4502E1）、CYP2E1、基因（Gene）、酒精依賴（Alcohol Dependence，AD）、酒精（Alcohol）。中文檢索式：細(xì)胞色素P450 or CYP2E1 and基因and酒精；英文檢索式：Cytochrome P450 or CYP2E1 and Gene and Alcohol Dependence。

1.2 文獻(xiàn)納入標(biāo)準(zhǔn)和排除標(biāo)準(zhǔn)

文獻(xiàn)納入標(biāo)準(zhǔn)：①研究對(duì)象為酒精依賴患者；②可提取有效數(shù)據(jù)；③中英文文獻(xiàn)；④在學(xué)術(shù)期刊公開(kāi)發(fā)表。排除標(biāo)準(zhǔn)：①重復(fù)文獻(xiàn)；②會(huì)議論文；③數(shù)據(jù)資料缺失的文獻(xiàn)；④質(zhì)量低的文獻(xiàn)；⑤綜述文獻(xiàn)。

1.3 文獻(xiàn)篩選與質(zhì)量評(píng)估

文章的篩選由第一作者和第二作者共同完成。第一作者通過(guò)排除重復(fù)文獻(xiàn)進(jìn)行文獻(xiàn)初篩；第二作者通過(guò)閱讀文獻(xiàn)的標(biāo)題與摘要，對(duì)文獻(xiàn)進(jìn)行二次篩選。最后篩選出的全部文章交由第三作者進(jìn)行審閱。第三作者通過(guò)對(duì)文獻(xiàn)的研究對(duì)象、研究方法、樣本量和研究的局限性對(duì)文獻(xiàn)進(jìn)行質(zhì)量評(píng)估。入選文獻(xiàn)整體質(zhì)量良好、目的明確、實(shí)驗(yàn)流程與實(shí)驗(yàn)結(jié)果清晰。由于這些研究在研究對(duì)象、實(shí)驗(yàn)步驟以及分析方法上存在一定的異質(zhì)性，不適合進(jìn)行Meta分析，僅做描述性系統(tǒng)評(píng)價(jià)。

2 結(jié) 果

2.1 文獻(xiàn)納入的基本情況

初步共檢索出文獻(xiàn)1 296篇。其中最早的文獻(xiàn)發(fā)表于1991年，最新文章發(fā)表于2019年；發(fā)表于2009年-2019的英文文獻(xiàn)397篇、中文文獻(xiàn)48篇。通過(guò)對(duì)標(biāo)題、摘要及全文進(jìn)行閱讀，最終納入文獻(xiàn)27篇。見(jiàn)圖1。

圖1 文獻(xiàn)篩選流程圖

2.2 酒精依賴多基因遺傳

傳統(tǒng)疾病研究方法雙生子、寄養(yǎng)子及家系調(diào)查證明酒精依賴的發(fā)病與遺傳因素相關(guān)。酒精依賴的遺傳傾向是由多基因決定的，酒精依賴的相關(guān)基因大致可以分為兩部分，首先是參與酒精代謝的相關(guān)酶基因，其次是乙醇及其代謝產(chǎn)物在體內(nèi)蓄積尤其是在腦部蓄積后，與精神依賴密切相關(guān)的酶、受體、轉(zhuǎn)運(yùn)體的編碼基因。酒精的代謝場(chǎng)所主要在肝臟，參與代謝的主要酶系統(tǒng)是乙醇脫氫酶（ADH）和乙醛脫氫酶（ALDH），另外還有兩種替代途徑將乙醇氧化成乙酸，一種是通過(guò)微粒體乙醇氧化系統(tǒng)（Microsomal Ethanol Oxidizing System，MEOS）介導(dǎo)進(jìn)行酒精代謝，另一種是由過(guò)氧化物酶體、過(guò)氧化氫酶介導(dǎo)的［3］。微粒體主要來(lái)源于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)（Endoplasmic reticulum，ER），細(xì)胞色素P450酶（CYP）是MEOS的主要成分，約占乙醇氧化的10%［4］。過(guò)氧化氫酶對(duì)乙醇催化的反應(yīng)能力因H2O2含量低受到限制，因此，過(guò)氧化氫酶在酒精的整體代謝中僅起次要作用［3］，這些酒精代謝相關(guān)酶的編碼基因可能和酒精依賴基因遺傳相關(guān)聯(lián)。

2.3 CYP2E1

細(xì)胞色素P450（CYP450）是一類血色素酶，在混合功能氧化酶系統(tǒng)中作為末端氧化酶，作用是催化內(nèi)源性物質(zhì)（如脂肪酸和類固醇）和外源性物質(zhì)（如毒物、藥物和致癌物）的代謝。CYP450主要分布在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和線粒體內(nèi)膜上，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和線粒體內(nèi)膜為CYP450提供支架，促進(jìn)了CYP450與氧化還原反應(yīng)伴侶之間的相互作用以及和其他P450的相互作用［5］。CYP2E1是MEOS系統(tǒng)參加乙醇誘導(dǎo)P450家族中最主要的誘導(dǎo)性P450［6］，是一種把乙醇氧化成乙醛的最高活性的P450，可能與酒精依賴及其相關(guān)疾病有關(guān)聯(lián)，除了乙醇代謝之外還可以代謝多種藥物、多不飽和脂肪酸、對(duì)乙酰氨基酚和大多數(shù)有機(jī)溶劑［7］。CYP2E1主要存在于肝臟中，是肝細(xì)胞內(nèi)化合物和毒物的代謝酶。同時(shí)大多數(shù)器官比如大腦、腸道和腎臟中也存在著大量CYP2E1。但是CYP2E1在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中的表達(dá)和活性尚不完全清楚［8］。除去乙醇對(duì)CYP2E1的誘導(dǎo)外，CYP2E1也可在多種代謝和營(yíng)養(yǎng)下所誘導(dǎo)，如慢性肥胖、攝食過(guò)量、糖尿病等。一些激素水平例如胰島素、胰高血糖素、睪丸激素等也對(duì)CYP2E1的水平有所影響［6］。CYP2E1的高表達(dá)減弱了肝內(nèi)胰島素信號(hào)敏感性，加重胰島素抵抗，同時(shí)CYP2E1使肝內(nèi)脂肪酸和代謝異常，CYP2E1對(duì)其誘導(dǎo)加強(qiáng)，可能導(dǎo)致脂肪肝的發(fā)生［9］。

2.3.1 CYP2E1與酒精代謝

米氏常數(shù)（Km）是指酶促反應(yīng)達(dá)最大速度（Vm）一半時(shí)的底物（S）的濃度。Km可以反映酶與底物親和力的大小，即Km值越小，則酶與底物的親和力越大；反之，親和力則越小。CYP2E1的酒精Km值為10 mM，是乙醇ADH的Km值的10倍，兩者均在社交性飲酒中所見(jiàn)的酒精濃度范圍內(nèi)。在酒精濃度低時(shí)，CYP2E1對(duì)酒精的氧化能力約占肝臟內(nèi)總酒精氧化能力的10%。由于CYP2E1較高的Km值，可以隨著體內(nèi)酒精濃度的增加而增加，因此，在體內(nèi)酒精濃度高時(shí)，CYP2E1便會(huì)增加對(duì)酒精的氧化作用，此時(shí)體內(nèi)酒精代謝的大部分就是CYP2E1的氧化作用引起，是低濃度酒精氧化時(shí)的10倍［4］。相關(guān)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)顯示，長(zhǎng)期乙醇喂養(yǎng)的小鼠CYP2E1的表達(dá)活性比對(duì)照組小鼠高［6］。也有研究顯示，酒精脫氫酶陰性的小鼠在長(zhǎng)期飲酒后，微粒體乙醇氧化系統(tǒng)活性增加，同時(shí)伴隨細(xì)胞色素P450（尤其是CYP2E1）的升高和平滑內(nèi)質(zhì)網(wǎng)（SER）的增殖［10］。過(guò)量飲酒可導(dǎo)致內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的應(yīng)激反應(yīng)，從而引起軀體上的酒精相關(guān)疾病，如肝臟、胰腺、大腦和心臟的酒精性疾?。?1］。

2.3.2 CYP2E1的氧化應(yīng)激作用

CYP2E1對(duì)乙醇氧化為乙醛的活性是使用NADPH中的H+和O2，導(dǎo)致產(chǎn)生大量的活性氧（reactive oxygen species，ROS）。另外產(chǎn)生的ROS與細(xì)胞大分子反應(yīng)使蛋白質(zhì)變性，使酶失活，引起DNA和RNA的損傷，產(chǎn)生細(xì)胞毒性，引起細(xì)胞損傷。在正常狀態(tài)下，體內(nèi)許多酶促和非酶促機(jī)制維持ROS的生理水平，ROS的產(chǎn)生和去除速率以及ROS對(duì)細(xì)胞的損傷和修復(fù)之間形成一種穩(wěn)定平衡。高濃度的ROS對(duì)機(jī)體絕對(duì)有害，與困擾人類的許多疾病相關(guān)，如糖尿病、心血管疾病、神經(jīng)退行性疾病和急慢性乙醇治療的毒性［6］。過(guò)量的ROS可以引發(fā)氧化應(yīng)激，導(dǎo)致細(xì)胞凋亡和壞死。NADPH的消耗會(huì)干擾呼吸鏈，這是CYP2E1活性引起氧化應(yīng)激的關(guān)鍵。超氧化物歧化酶（SOD）可清除體內(nèi)的ROS，在預(yù)防氧化應(yīng)激中起了重要作用［12］。

2.3.3 CYP2E1氧化應(yīng)激與酒精依賴相關(guān)疾病的關(guān)系

CYP2E1在乙醇誘導(dǎo)的氧化應(yīng)激和酒精性肝損害中起重要作用，是酒精誘導(dǎo)肝損害的ROS的重要來(lái)源。相關(guān)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究顯示，CYP2E1在對(duì)酒精的催化循環(huán)中產(chǎn)生活性氧（ROS），促進(jìn)氧化應(yīng)激，加重了FAS抗體（Jo2）或細(xì)菌脂多糖（lipopolysaccaride，LPS）介導(dǎo)的肝臟毒性，并且在對(duì)乙醇的長(zhǎng)期慢性處理過(guò)程中CYP2E1水平逐漸升高，并協(xié)同Jo2和LPS引起更為嚴(yán)重的協(xié)同肝損害［6］。因此CYP2E1被認(rèn)為是乙醇誘導(dǎo)的肝損害的主要起因；Leung等［13］將敲除CYP2E1基因的小鼠作為實(shí)驗(yàn)組，野生型小鼠為對(duì)照組，喂食4周乙醇，在野生型小鼠中觀察到酒精性脂肪肝，而在CYP2E1基因（cyp2e1-/-）小鼠中則沒(méi)有發(fā)現(xiàn)。把人CYP2E1基因重新引入cyp2e1-/-小鼠體內(nèi)，并在小鼠中表達(dá)CYP2E1，稱之為cyp2e1-/-KI小鼠。經(jīng)對(duì)KI小鼠進(jìn)行長(zhǎng)期乙醇喂養(yǎng)之后，KI小鼠出現(xiàn)肝損害和氧化應(yīng)激作用的增強(qiáng)與人CYP2E1水平升高有關(guān)，從而得出CYP2E1是酒精引起氧化性肝損傷的促成因素。類似的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)也證實(shí)了CYP2E1是酒精性肝病的危險(xiǎn)因素之一［14］。Abdelmegeed 等［15］研究表明，暴飲酒精之后，肝臟CYP4502E1在促進(jìn)氧化應(yīng)激、腸道滲漏和內(nèi)毒素血癥的發(fā)生中起重要作用。也有相關(guān)研究顯示，由于肥胖、慢性酒精消耗等因素引起肝毒素的敏感性增加和CYP2E1的過(guò)度表達(dá)，CYP2E1誘導(dǎo)氧化應(yīng)激水平的增加伴發(fā)細(xì)胞凋亡，從而最終可導(dǎo)致組織重塑和酒精性心肌病，有時(shí)還會(huì)引起癌癥的細(xì)胞轉(zhuǎn)化［16］?？梢?jiàn)CYP2E1在酒精代謝的過(guò)程中氧化應(yīng)激反應(yīng)和酒精性肝臟損害存在一定的聯(lián)系。

2.4 細(xì)胞色素P4502E1基因多態(tài)性

2.4.1 細(xì)胞色素P4502E1基因多態(tài)性與酒精依賴

CYP2E亞家族僅包括CYP2E1一個(gè)基因，位于10號(hào)染色體（10qter）的10q24.3-qter區(qū)域。作為酒精依賴的候選基因之一，CYP2E1基因及其多態(tài)性受到廣泛關(guān)注。一個(gè)基于家族的全基因組連鎖分析使用主觀高評(píng)量表（SHAS）測(cè)量酒精反應(yīng)水平發(fā)現(xiàn)，酒精反應(yīng)水平與10號(hào)染色體末端區(qū)域之間存在顯著聯(lián)系。經(jīng)連鎖和關(guān)聯(lián)分析表明，酒精反應(yīng)水平可能受CYP2E1基因本身序列變化或者其附近序列變化的影響［17］。武文煜［18］通過(guò)聚合酶鏈反應(yīng)-限制性片段長(zhǎng)度多態(tài)性（PCR-RFLP）的方法研究發(fā)現(xiàn)，CYP2E1基因B型（雜合子c1/c2）基因與酒精依賴及日最大飲酒量相關(guān)，但c2等位基因僅與酒精依賴相關(guān)，和日最大飲酒量不相關(guān)。一項(xiàng)對(duì)101名墨西哥裔美國(guó)人的研究表明，酒精依賴者CYP2E1 RsaI c2等位基因頻率明顯高于非酒精依賴者，飲酒起始年齡小于25歲的酒精依賴者CYP2E1 c2等位基因頻率明顯高于飲酒起始年齡大于25歲的酒精依賴者［19］。CYP2E1 RsaI位c2、DraI位C等位基因頻率和RsaI/DraI基因型與酒精中毒有較強(qiáng)的關(guān)聯(lián)性。另外也有不同的發(fā)現(xiàn)，僅在CYP2E1/TaqI中觀察到酒精和非酒精性切口之間的顯著差異，酗酒者突變等位基因（CYP2E1/TaqI的A1）的頻率顯著高于非酗酒者，等位基因A1與酒精依賴患者酗酒的敏感性增加有關(guān)，而在CYP2E1/DraI和CYP2E1/RsaI中未發(fā)現(xiàn)酒精和非酒精性切口差異［20］。

在對(duì)墨西哥裔美國(guó)人中CYP2E1四個(gè)SNP（CYP2E1*1D、*5B、*6和*1B）進(jìn)行聯(lián)合研究時(shí)發(fā)現(xiàn)，單個(gè)SNP不能單獨(dú)導(dǎo)致酒精依賴的易感性，且c2和C等位基因之間有著較高的連鎖不平衡，其中特定單倍型H6（1C-c2-C-A2）在飲酒年齡較晚和酒精攝入量較大的酒精依賴患者中發(fā)生頻率較高，H6可能會(huì)增加酒精中毒的易感性，而H7（1C-c2-CA1）和H10（1C-c2-D-A1）可能會(huì)降低這種易感性。另外，在去除吸煙因素之后，H6、H7、H9（1C-c2-DA2）的發(fā)生頻率在酗酒者和對(duì)照組之間存在顯著差異，可以認(rèn)為，H6、H7、H9單倍型在酗酒者臨床表型中起一定作用［21］。但Huang等［4］研究表明，臺(tái)灣漢族人群CYP2E1 SNPs：CYP2E1*1D，CYP2E1*5B（rs2031920），CYP2E1*6（rs6413432）和 CYP2E1*1B（rs2070676）與首次飲酒年齡、酒精依賴年齡和每日飲酒量之間均無(wú)相關(guān)性。Crawford等［22］研究顯示，CYP2E1基因中rs6413419與酒精依賴之間存在關(guān)聯(lián)，但 rs3813865、rs3813867、rs915906、rs743535及rs2515642與酒精依賴未發(fā)現(xiàn)明顯關(guān)聯(lián)。

2.4.2 細(xì)胞色素P450基因多態(tài)性和酒精依賴相關(guān)疾病

前額葉皮層和杏仁核介導(dǎo)了吸煙和飲酒的成癮作用，Toselli等［23］研究表明，酒精依賴患者較正常人杏仁核中CYP2E1基因表達(dá)升高。CYP2E1-1053T等位基因是否是酒精依賴的危險(xiǎn)因素目前仍存在一定的爭(zhēng)議。Plemenitas等［24］研究表明，CYP2E1-1053T與酒精依賴發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)不相關(guān)，但CYP2E1 c.-1053C＞T多態(tài)性可能影響酒精依賴患者強(qiáng)迫和焦慮癥狀。也有研究發(fā)現(xiàn)，攜帶CYP2E1-1293C等位基因的酒精依賴患者高血壓發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)增高，這是由于細(xì)胞色素誘導(dǎo)增加從而導(dǎo)致高活性自由基氧化產(chǎn)物的產(chǎn)生，引導(dǎo)氧化應(yīng)激和內(nèi)皮誘導(dǎo)，同時(shí)這是原發(fā)性高血壓的發(fā)病基礎(chǔ)［25］。另有相關(guān)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)表明，長(zhǎng)期攝入乙醇可引起睪丸功能衰竭，并且睪丸中CYP2E1 mRNA的過(guò)度表達(dá)與生精指數(shù)呈負(fù)相關(guān)［26］。通過(guò)睪丸CYP2E1和精子生成能力的相關(guān)性，可以假設(shè)CYP2E1參與了酒精依賴患者生育能力減退、甚至不育的非特異性發(fā)病機(jī)制。

3 結(jié) 論

綜上所述，CYP2E1作為乙醇在MEOS中代謝酒精的關(guān)鍵酶，CYP2E1基因及其多態(tài)性與酒精依賴的發(fā)病年齡、日飲酒量和酒精依賴的發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)相關(guān)，通過(guò)對(duì)有酒精依賴家族史的人群進(jìn)行基因檢測(cè)可預(yù)知患病風(fēng)險(xiǎn)，提前給予干預(yù)。CYP2E1對(duì)于酒精依賴的遺傳學(xué)研究進(jìn)展有重要意義。一些證據(jù)表明CYP2E1的基因遺傳多態(tài)性存在種族差異［27］。在CYP2E1基因與酒精依賴的相關(guān)性研究中，得出了不同的結(jié)果，可能是由于被試者種族差異、樣本量大小、是否排除影響酒精依賴內(nèi)表型分型因素以及基因分型的差異所致。因此，在未來(lái)對(duì)酒精依賴基因進(jìn)行研究時(shí)，可以擴(kuò)大樣本量以增加數(shù)據(jù)的可信程度，對(duì)酒精依賴內(nèi)表型進(jìn)行分型（如家族史和反社會(huì)人格等），選用全基因組關(guān)聯(lián)分析（GWAS）方法，探究酒精依賴相關(guān)基因，了解基因編碼蛋白質(zhì)的作用機(jī)制，為酒精依賴靶向治療提供新思路。