[生物医药论文精品]肝脏p450还原酶特异性敲除小鼠模型在毒理学中的应用

1肝脏P450还原酶特异性敲除小鼠模型在毒理学中的应用1APPLICATIONOFLIVERSPECIFICCYTOCHROMEP450REDUCTASEKNOCKOUTMICEINTOXICOLOGY关键词NADPH细胞色素P450酶还原酶，基因敲除，器官毒性KEYWORDNADPHP450CYTOCHROMEREDUCTASE,KNOCKOUT,ORGANTOXICITY1引言微粒体细胞色素P450单加氧酶（P450，CYP）在内源与外源性化合物的生物转化中起着重要的作用。P450酶蛋白种类的多样性及其底物的重叠性使P450酶系可以催化多种类型的反应，不仅对许多外来物质如杀虫剂及环境有毒物质具有代谢作用，还参与一些起重要生理功能的内源性物质如激素、脂肪酸的代谢。P450酶的功能与生物学作用的重要性，使其研究具有广阔的应用前景。通过调控其表达和活性，可望改变生物体内外源性化合物尤其是药物的代谢，对于药物的研究和开发也有重要的意义。由于P450酶系的生物学重要性，自其发现以来，该酶系的研究一直是药理学和毒理学中一个十分引人注目的G20058G3507。P450酶基因的多G5589性使其有多种G1134型G1000多具有类G1296的功能和G11468G1296的G13464G13467分G5079G10317G5461，使在一个G10317G5334G13464G13467中G5468G19602G2447G2318G2047单个P450酶G1134型的功能。目前G5062有多个P450酶G1134型敲除（KNOCKOUT，KO）G4579G21748G8181型，G17837些G8181型G5062G15999广G8879用来研究G10317G5334性P450酶G1134型在外源性化合物的代谢和毒性中的作用1。G9994G13792G17837些KOG8181型G18129G2494能是G19036对G2528源性G17751G4579的P450酶G1134型，对于G2528源性G17751G3835的G1134型G17751G19602敲除G727G13792G1000由于目前对于G4579G21748CYP基因的调控、底物G10317G5334性以及G4579G21748CYP基因的种G4658G5058G2047G12573G7053G19766还G8821有G17751G1852G19766的G16760G11705，G6164以对于G5468多P450酶G1134型来G16840G8504种敲除G7053G8873是不可G15904的。HILDEBRANDTG12573G6564G1998NADPH细胞色素P450还原酶（CPR/POR）是G6164有微粒体P450酶的氧化还原G6657G77352，G4439G6564G1391P450酶氧化还原反应G6164G19668的G12544一个G11017G4388。基于G17837个原理，G12586G11065G1055一G4613是开发一个G19786G2533敲除P450还原酶CPR基因的G4579G21748G8181型，其表达的G13582G3845G4570G6245G2058G6164有微粒体P450酶的活性。G5194G1000由于CPR在G13998G13986发G13958中具有重要功能，G6164以G2494能G18331用G7477G1226敲除（CONDITIONALKNOCK）的G6175G8585来G5483G2052CPR基因敲除G4579G21748G8181型。通过G7477G1226敲除G7053G8873G5062G13475G5483G2052G13937G14051CPRG10317G5334性2敲除G4579G21748G8181型3，G13966G14051CPRG10317G5334性敲除G4579G21748G8181型4，G5527G14051CPRG10317G5334性敲G1998G4579G21748G8181型5和G1852G17535G1314表达CPR的G4579G21748G8181型6，G17837些敲除G4579G21748G8181型在化合物的毒性G7438G2058研究中有着广阔的应用前景。2肝脏CPR特异性敲除小鼠模型概况G14533G3281和G13666G3281的G1016个研究G4579G13464分G2047应用（CONDITIONALKNOCKOUT）G7477G1226敲除的G6175G8585（G32821）G5326G12447G1114G13937G14051CPRG10317G5334性敲除G4579G21748G8181型3,7。该G8181型G4570G19492G2058性内G2011酶酶G2011G1313G9869G7643G16772在CPR基因G1016G1403，G5194在G13937G14051中G10317G5334性表达可以G16794G2047该G1313G9869的CRE酶，G1186G13792使G4579G21748在发G13958过G12255中G13937G14051CPR基因G15999G17892G9188敲除G4560G14280CPR蛋白表达的G13582G3845，G7380G13468使G5483G13937G14051P450酶活性G1019G3845。其G1039要G10317G5461G1038G726图1G13937G14051CPRG10317G5334性敲除G4579G21748G8181型G5326G12447G7053G8873G3282G1631121繁殖能力以及一般特征G13937G14051CPRG10317G5334性敲除G4579G21748（CPRNULL）G4579G21748G1144G18209G13333G8554的G13479G7536表G7138G4439G1216可G13333G13958，G1147G1192数平均G10386G1192/窝，无G13986G14280死性。NULLG4579G21748在G15999毛颜色、一般外观及日常活动G18129表现正常。22组织特异性CPR基因敲除G13937G14051CPR表达的G13582G3845通过免疫印迹可见3周时在NULLG4579G21748G13937G14051微粒体CPR蛋白表达减少G1038野生型G4579G21748（WILDTYPE，WT）的约18，2个月G3835时NULLG4579G21748G13937G14051中G5062G13475检测不G2052CPR蛋白（G32822）。因G8504，2个月G3835时纯合G4388中的CPR表达基本G5062G13475G13582G3845。另一G7053G19766，妊娠G1254414天时检测G21748G13998时，未观察G2052CPR蛋白水平的改变。G2528时在2个月G3835时在G8504G1016种G4579G21748的G13966、肾、脑和鼻粘膜中微粒体中CPR蛋白表达水平无显著G5058G5334，再次证实G1114CRE表达的G13464G13467G10317G5334性以及CPRG13582G3845的G10317G5334性。3G32822CPR蛋白的表达23CPR表达的降低对微粒体CYP和HO活性的影响蛋白活性检测G13479G7536表G71382个基因型间G13937微粒体CPR的活性的G5058G2047与CPR蛋白水平的G5058G2047G11468一G14280，随着G13937G14051CPR蛋白表达水平的下降，2个月G3835时NULLG4579G21748G13937G14051CPR、P450酶以及血红素氧合酶（HO）的活性G11468对WTG4579G21748G18129G5062G13475下降G2052几乎检测不G2052的水平（G32823）。G17837些数据G2528时也证实G1114CPR是微粒体CYP和HOG1039要的G11017G4388G1391体。G328232月龄NULLG4579G21748G13937G14051中酶活性比G1775124肝中降低的CPR表达对胆固醇平衡和肝形态的影响多种依赖CPR的酶G18129参与胆固醇的合成，NULLG4579G21748中G13937CPR活性的降G1314G4560G142802个月时胞浆总胆固醇水平与野生型G11468比G17751下降80，G2528时雌雄NULLG4579G21748G13937重/体重皆显著上升。但是体重及其他器官如肾、G13966、G5527G14051和脑的重量G8821有G7138显改变。与WTG4579G21748G13937G14051G11468比，NULLG4579G21748的G13937G14051体积增G3835，颜色G17751淡，镜下病理检查可见脂肪空泡变性（G32824）。4G32824G13937G14051的G3835体观察和病理检查25肝脏CPR表达缺失对肝CYP、HO1、HO2和环氧化物水解酶的影响NULLG4579G21748在3周和2个月G3835时，伴随G13937G14051CPR表达的显著下降，G13937G14051微粒体总CYP含量G7138显增加G1038WTG4579G21748G13937G14051的2倍和3倍，G13792肾微粒体中CYP含量也G8821有增加。免疫印迹显示P4501A、2E1、3A分G2047增加G11141倍，2B增加G11143倍，2A蛋白水平增加G11145倍。HO1的水平也增加G1114约9倍，HO2和环氧化物水G16311酶却G8821有受G2052影响。3肝脏CPR特异性敲除小鼠的应用多个研究G4579G13464应用该G4579G21748G8181型对多种化合物进G15904G1114研究，G13479G7536表G7138该G8181型对众多外源性化合物的毒性G7438G2058研究G5468有价值。31肝脏CPR基因敲除对醋氨酚（ACETAMINOPHEN）器官特异性毒性的影响8过量醋氨酚可引起G13937G14051和许多G13937外器官的损伤，G5062有研究表G7138P450酶在醋氨酚的代谢活化中起着重要的作用，但是G13937外器官的毒性是否和醋氨酚在G13937G14051中的生物转化G11468关却不清楚。应用G13937G14051CPRG10317G5334性敲除G4579G21748G8181型进G15904研究，发现NULLG4579G21748比WTG4579G21748对醋氨酚的G13937G14051毒性更加耐受，G13792G1000在G11468G2528的血药浓度下，NULLG4579G21748中醋氨酚的G13966G14051、肾G14051毒性G11468对WT中有G6164减轻，G9994G13792在鼻粘膜中毒性反G13792增G3835。该研究表G7138鼻粘膜中醋氨酚的毒性与其在G13937G14051中的转化无关，G13792其G44395G14051器如G13966和肾G14051中的毒性却与G13937G14051中G1147生的醋氨酚的代谢G1147物有关系。32肝脏P450酶在环磷酰胺（CYCLOPHOSPHAMIDE）的毒代动力学以及毒性中的作用9环磷酰胺是一个抗癌的前体药物，G4439的药效的发挥G19668要依靠P450酶的活化。虽G9994在临床G5062G13475用于抗癌有50年G1055久，但是关于其毒性与药效的关系却依G9994研究G5468少。应用G13937G14051CPRG10317G5334性敲除G4579G21748G8181型来研究G13937G14051P450酶的代谢在环磷酰胺的毒代动力学中的作用，发现NULLG4579G21748中环磷酰胺的清除速率以及体外G13937G14051微粒体代谢速率比WTG4579G21748中下降G11146倍多。环磷酰胺的G1039要代谢G1147物在NULLG4579G21748中虽有生成，但是半衰G7411G5322G19283G178292倍，CMAX下降也G178292倍。研究表G7138G13937G14051的代谢是环磷酰胺G2572G6922和分G5079中的G1039要G17347G5464，G13792G1000P450酶G1183G4560的氧化反应是环磷酰胺清除过G12255中的一个重要G8505G20600。33肝脏CPR基因敲除对氯仿（CHLOROFORM）所致肾毒性的影响10G8707G1235是一种常用的化学G16809剂，可引起G13937G14051和肾G14051的损伤。G5062有体外实G20576表G7138G8707G1235可G15999肾G14051P450酶代谢G1038具有肾毒性的中间G1147物，但是肾G14051P450酶在G8707G1235G6164引起的肾毒性中G6164起的作用G5194G8821有直G6521的体内证据。应用G13937G14051CPRG10317G5334性敲除G4579G21748G8181型研究发现，G13485G1116G8707G1235G2530，NULLG4579G21748的肾毒性比WTG4579G21748更G1017重。G2528时，G13464G13467分G5079G13479G7536表G7138，NULLG4579G21748G13464G13467中的G8707G1235含量要G20652于WTG4579G21748。该研究表G7138G13937G14051P450酶的G13582G3845G5194不能使G8707G1235引起的肾毒性减轻，进一G8505G6564示肾G14051P450酶在G8707G1235引起的肾毒性中发挥着重要的作用。34肝脏P450酶在马兜铃酸（ARISTOLOCHICACID）肾病中的作用11G20544G1840G19095酸肾病（ARISTOLOCHICACIDNEPHROPATHY,AAN）一直受G2052众多学G13785的广G8879关注，但是关于G20544G1840G19095酸的代谢和其引起的肾毒性G1055间的关系却不是G5468清楚。G6117G1216应用G13937G14051CPRG10317G5334性敲除G4579G21748G8181型研究发现，G13485G1116G20544G1840G19095酸IG2530，NULLG4579G21748的肾G14051损伤比WTG4579G21748更G1017重，G13792WTG4579G21748G20056G13485药CYP1A的G16837G4560剂3MCG2530，G20544G1840G19095酸I引起的肾毒性减轻，G4396活率G6564G20652。NULLG4579G21748中G20544G1840G19095酸I的清除率G1314于WTG4579G21748和3MCG20056G13485药的G4579G21748。G13464G13467分G5079G13479G7536表G7138，NULLG4579G21748G13937G14051和肾G14051中6G20544G1840G19095酸I的分G5079G20652于WTG4579G21748，WTG4579G21748G2460G20652于3MCG20056G13485药的G4579G21748。G2528时，细胞水平研究表G7138，G20544G1840G19095酸I对人肾G4579G12661上G11394细胞的毒性G20652于G4439的G1039要代谢G1147物G20544G1840G19095内酰胺I，G13792G1000在有S9活化系G13491G4396在的G5785G1929下G20544G1840G19095酸I引起的细胞毒性降G1314。该研究表G7138G13937G14051P450酶可以G4570G20544G1840G19095酸代谢G1038毒性G17751G1314的代谢G1147物，因G8504在G20544G1840G19095酸I引起的肾毒性中具有G16311毒作用。G8504外，G13937G14051CPRG10317G5334性敲除G4579G21748还用来研究P450和过氧化物酶在环境G14280癌物G14531G5194G14444和3G11825基G14531G5194G14993G18272的生物活化中的作用12,13以及作G1038一种体内G12591G17885G8181型对多种化合物进G15904G1114研究14，G2528时G8504G8181型还可以用于脂类代谢的研究G1257315,16。4结语G13937G14051CPRG10317G5334性敲除G4579G21748G8181型可以用来系G13491G3332G1186G6984体动物的水平来研究G13937G14051P450酶以及CPRG11468关的酶在内外源性化合物的生物转化中的作用。该G4579G21748G8181型在G13937外毒性化合物如肾毒性化合物、G13966毒性化合物G12573的毒性G7438理研究中有着重要的应用前景，可用来研究G19786器官内的毒性是否和G13937G14051中的生物转化G11468关，以及G13937G14051中生物转化与G19786器官内生物转化分G2047在该化合物毒性中的作用，G2528时G1146可对比研究原型化合物与代谢G1147物的毒性G7438G2058。在外源性化合物的代谢研究中，该G4579G21748G8181型尤其有着广阔的应用前景。G13937G14051是体内G7380重要的参与外源性化合物代谢的器官，其中P450酶是G7380G1039要的参与代谢转化的生物酶，该G4579G21748G8181型可以用来研究化合物是否G13475过G13937G14051P450酶代谢及代谢G17896G5464是否G2819一。除G1114微G2045体P450酶以外，G13459粒体中也有着G1028G4512的P450酶，该G4579G21748G8181型也可以用来研究G13937G14051G13459粒体P450酶在内外源性化合物生物转化中的可能作用。另外，G13937G14051中还G4396在着G1028G4512的胞浆酶（CYTOSOLICENZYMES），如G21656素单加氧酶G12573，G17837些酶与P450酶在内外源性化合物毒性作用中的功能也可以通过该G4579G21748G8181型进G15904G11468应的研究。参考文献1MURUGANANDANS,SINALCJMICEASCLINICALLYRELEVANTMODELSFORTHESTUDYOFCYTOCHROMEP450DEPENDENTMETABOLISMJCLINPHARMACOLTHER20088368182872OKADAH,WATANABEY,INOUET,ETALTRANSGENEDERIVEDHEPATOCYTEGROWTHFACTORATTENUATESREACTIVERENALFIBROSISINARISTOLOCHICACIDNEPHROTOXICITYJNEPHROLDIALTRANSPLANT200318122515233GUJ,WENGY,ZHANGQY,ETALLIVERSPECIFICDELETIONOFTHENADPHCYTOCHROMEP450REDUCTASEGENEIMPACTONPLASMACHOLESTEROLHOMEOSTASISANDTHEFUNCTIONANDREGULATIONOFMICROSOMALCYTOCHROMEP450ANDHEMEOXYGENASEJJBIOLCHEM200327828258959014WENGY,FANGC,TURESKYRJ,ETALDETERMINATIONOFTHEROLEOFTARGETTISSUEMETABOLISMINLUNGCARCINOGENESISUSINGCONDITIONALCYTOCHROMEP450REDUCTASENULLMICEJCANCERRES200767167825325FANGC,GUJ,XIEF,ETALDELETIONOFTHENADPHCYTOCHROMEP450REDUCTASEGENEINCARDIOMYOCYTESDOESNOTPROTECTMICEAGAINSTDOXORUBICINMEDIATEDACUTECARDIACTOXICITYJDRUGMETABDISPOS2008368172286GUJ,CHENCS,WEIY,ETALAMOUSEMODELWITHLIVERSPECIFICDELETIONANDGLOBALSUPPRESSIONOFTHENADPHCYTOCHROMEP450REDUCTASEGENECHARACTERIZATIONANDUTILITYFORINVIVOSTUDIESOFCYCLOPHOSPHAMIDEDISPOSITIONJJPHARMACOLEXPTHER200732119177HENDERSONCJ,OTTODM,CARRIED,ETALINACTIVATIONOFTHEHEPATICCYTOCHROMEP450SYSTEMBYCONDITIONALDELETIONOFHEPATICCYTOCHROMEP450REDUCTASEJJBIOLCHEM2003278151348068GUJ,CUIH,BEHRM,ETALINVIVOMECHANISMSOFTISSUESELECTIVEDRUGTOXICITYEFFECTSOFLIVERSPECIFICKNOCKOUTOFTHENADPHCYTOCHROMEP450REDUCTASEGENEONACETAMINOPHENTOXICITYINKIDNEY,LUNG,ANDNASALMUCOSAJMOLPHARMACOL2005673623309PASSGJ,CARRIED,BOYLANM,ETALROLEOFHEPATICCYTOCHROMEP450SINTHEPHARMACOKINETICSANDTOXICITYOFCYCLOPHOSPHAMIDESTUDIESWITHTHEHEPATICCYTOCHROMEP450REDUCTASENULLMOUSEJCANCERRES200565104211710FANGC,BEHRM,XIEF,ETALMECHANISMOFCHLOROFORMINDUCEDRENALTOXICITYNONINVOLVEMENTOFHEPATICCYTOCHROMEP450DEPENDENTMETABOLISMJTOXICOLAPPLPHARMACOL200822714855811XIAOY,GEM,XUEX,ETALHEPAT