周楠，李婷婷，陳西敬*

(1.中國藥科大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)與臨床藥學(xué)學(xué)院，江蘇 南京 211198;2.中國藥科大學(xué)藥學(xué)院，江蘇 南京 211198)

UDP-葡萄糖醛酸基轉(zhuǎn)移酶(UGT)是參與人體Ⅱ相代謝最主要的酶，大約有40%～70%的藥物和中藥經(jīng)UGT代謝[1-2]。這種生物轉(zhuǎn)化在解毒和清除多種外源性(致癌物、藥物等)和內(nèi)源性物質(zhì)(類固醇激素、膽汁酸等)方面起著至關(guān)重要的作用[3]。在絕大多數(shù)情況下，經(jīng)UGT代謝產(chǎn)生的極性和水溶性葡萄糖醛酸，通?；钚圆桓呋蛘邿o毒，因此UGT是一類非常重要的解毒酶[4]。抑制或誘導(dǎo)藥物代謝酶可顯著增加中藥-藥物相互作用(herb-drug interactions,HDIs)的發(fā)生，但大多集中對在Ⅰ相代謝酶細胞色素P450的研究上，UGT介導(dǎo)的中藥-藥物相互作用研究較少。UGT介導(dǎo)的代謝不僅為外源物質(zhì)提供了必要的解毒途徑，而且也導(dǎo)致了許多藥物的治療時間縮短和藥理活性喪失[5]。近年來，由UGTs介導(dǎo)的藥物相互作用在臨床使用過程中不斷被報道，引起了人們廣泛的關(guān)注。本文就UGT的調(diào)控機制及其引起的中藥-藥物相互作用進行總結(jié)，為今后中藥在臨床上更加安全、有效的使用提出新思路。

1 UGT簡介

1.1 UGT家族及其功能 UDP-葡萄糖醛酸基轉(zhuǎn)移酶(UGT)屬于膜蛋白結(jié)合家族中的一類糖基轉(zhuǎn)移酶，主要以單體、二聚體或具有同源和異源酶的寡聚體的形式存在于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中[6]。根據(jù)氨基酸序列的同源性，UGT分為4個家族(UGT1、UGT2、UGT3和UGT8)和5個亞家族(1A、2A、2B、3A和8A)[7]。UGT1A家族的9個蛋白質(zhì)編碼基因(1A1、1A3-1A10)是通過將由獨特的外顯子1拼接到共同的外顯子是由獨特的外顯子1和共同的外顯子(編號2～5)上產(chǎn)生的，UGT2B家族則由7個功能性蛋白編碼基因組成(2B4、2B7、2B10、2B11、2B15、2B17和2B28)，每一個基因由6個獨特的外顯子編碼。目前研究表明，UGT1和UGT2家族可能參與了中藥-藥物不良反應(yīng)事件的發(fā)生。UGT1和UGT2催化以UDP-葡萄糖醛酸為共底物的葡萄糖醛酸化反應(yīng)，影響大約55%處方藥以及內(nèi)源性分子(包括膽紅素、膽汁酸等)的轉(zhuǎn)化[8-9]。相比之下，UGT3家族的兩個成員，UGT3A1、UGT3A2分別利用UDP-N-乙酰氨基葡萄糖和UDP-葡萄糖/木糖結(jié)合了膽汁酸、類固醇和生物黃酮，而UGT8家族成員UGT8A1則利用UDP-半乳糖合成半乳糖神經(jīng)酰胺和膽汁酸[8]。

1.2 UGT的分布和種屬差異 UGT廣泛分布于各種組織，其中肝臟、胃腸道和腎臟是UGT表達的主要器官。成人肝臟組織具有較多的UGT亞型，包括UGT1A家族中的1A1、1A6、1A9和UGT2B家族中的2B4、2B7、2B15，而1A3、1A6、2B10、2B11和2B17等亞型也能在相對較低的表達水平上測定。UGT2B7是肝臟中最豐富的亞型(約占40%)，其次為UGT1A1、UGT1A9、UGT2B4、UGT2B7和UGT2B17[10]。UGT1A1、UGT1A10、UGT2B7、UGT2B17以及極低水平的UGT1A3和UGT1A4在腸道均有表達，而在腎臟中僅檢測到3種UGT，即UGT1A9、UGT2B7和UGT1A6[11]。

目前臨床前藥代動力學(xué)和毒理學(xué)研究中最常使用的嚙齒類動物是大鼠和小鼠。盡管人與嚙齒動物的UGT家族具有很高的相似性和同源性，但是UGT的不同亞型在分布、酶活性以及酶表達的水平存在極大的差異，這是臨床前的動物實驗與臨床實際用藥后產(chǎn)生差異的原因之一。例如，大鼠的UGT1A1、1A5和1A8和小鼠的UGT1A1、1A5、1A6和1A9是肝臟中表達最高的亞型，然而嚙齒動物的UGT2B家族的定量比較相對不足[12]。

1.3 UGT基因多態(tài)性 UGT基因的遺傳多樣性研究比較廣泛，其中UGT1A1是肝臟中研究比較多的UGT亞型。UGT1A1啟動子含有一個功能性多態(tài)TATA盒[A(TA)5/6/7/8TAA]。這4個A(TA)5/6/7/8TAA等位基因中，TA6(UGT1A1*1)和TA7(UGT1A1*28)在所有人群中都是普遍存在的，而TA5(UGT1A1*36)和TA8(UGT1A1*37)變體很少。UGT1A1*1變異被認為是野生型；UGT1A1*37轉(zhuǎn)錄活性較低，相比之下，UGT1A1*36的轉(zhuǎn)錄活性則高于UGT1A1*1。UGT1A1*28啟動子活性低于UGT1A1*1，這一現(xiàn)象與Gilbert′s綜合征(吉爾伯特-綜合征)密切相關(guān)。該類疾病的特征是UGT1A1酶活性明顯降低，導(dǎo)致患者使用伊立替康后引起毒性的風(fēng)險較高[9]。同樣，UGT1A6多態(tài)性可能導(dǎo)致個體間的PK變異。與野生型相比，3種常見UGT1A6 SNPs的攜帶者UGT1A6*3(19T>G;rs6759892)、UGT1A6*5(541A>G;rs2070959)和UGT1A6*9(552A>C;rs1105879)需要使用更高劑量的丙戊酸鈉。而這三個SNPs表現(xiàn)出比UGT1A6*1基因型快兩倍的丙戊酸鈉葡萄糖醛酸化活性[10]。

UGT2B7基因具有高度的遺傳多態(tài)性，目前非同義、同義、啟動子和內(nèi)含子的單核苷酸多態(tài)性均有報道[11]。其中研究最多、最具有爭議的是UGT2B7*2(802C>T;rs7439366)。與UGT2B7802C等位基因純合子的受試者相比，攜帶UGT2B7802T等位基因的受試者使用嗎啡可以具有更高的鎮(zhèn)痛峰值和延長的鎮(zhèn)痛時間，這表明802T等位基因可能導(dǎo)致葡萄糖醛酸化活性降低[12]。然而，也有研究證明802T等位基因與治療結(jié)果的可變性之間不存在關(guān)聯(lián)[13]?？R西平所需劑量與UGT2B7*2基因型顯著相關(guān)，UGT2B7*2突變導(dǎo)致酶活性增加，因此卡馬西平排泄過程中的葡萄糖醛酸代謝增加，導(dǎo)致標(biāo)準(zhǔn)化卡馬西平水平低于UGT2B7野生型患者，提示UGT2B7*2突變患者需要服用更大劑量卡馬西平 ，而UGT2B7*2(211G>T；rs12233719)對其無影響[14]。

2 UGT的調(diào)控機制

UGT的遺傳變異可以改變藥物的代謝和處置過程，這只能部分解釋UGT活性在個體間產(chǎn)生廣泛差異的原因。目前研究表明， UGTs的多水平調(diào)控可分為轉(zhuǎn)錄前(DNA甲基化、組蛋白修飾等)、轉(zhuǎn)錄水平(如組織特異性因子、核受體等)、轉(zhuǎn)錄后調(diào)節(jié)(如microRNA)和翻譯后調(diào)節(jié)(如糖基化、磷酸化)等。此外，剪接和寡聚使得UGT的功能進一步多樣化。

2.1 轉(zhuǎn)錄前調(diào)控 表觀遺傳學(xué)是轉(zhuǎn)錄前調(diào)控的重要機制，即在不改變原有核苷酸序列的基礎(chǔ)上，通過DNA甲基化、組蛋白修飾、非編碼RNA等方式，引起基因功能上的激活或失活[15]。研究表明，DNA甲基化和組蛋白修飾參與了UGTs的轉(zhuǎn)錄前調(diào)控。DNA甲基化是通過招募轉(zhuǎn)錄抑制劑(CpG結(jié)合蛋白)與轉(zhuǎn)錄因子競爭啟動子結(jié)合位點或直接抑制轉(zhuǎn)錄因子與啟動子的結(jié)合抑制基因表達。UGT1As的表達具有明顯的組織特異性，這一現(xiàn)象可能與不同組織中的DNA甲基化的程度密切相關(guān)[16]。例如，UGT1A1可以在啟動子和遠端增強子的CpG的區(qū)域發(fā)生甲基化，且啟動子甲基化水平與UGT1A1表達呈負相關(guān)[17]。UGT1A1啟動子附近富含CpG的區(qū)域(-85至+40)，該區(qū)域的甲基化在腎臟程度較高(83%)，而肝臟中較低(37%)[18]。UGT1A10的甲基化修飾也是其在肝臟和腸道組織能夠特異性表達的原因之一[19]。

組蛋白修飾也是表觀遺傳調(diào)控基因表達的方式之一，包括乙?；?、甲基化、磷酸化和泛素化等[20]。組蛋白修飾通常與DNA甲基化也可以共同調(diào)節(jié)UGT基因表達。例如，組蛋白較低程度的乙酰化和較高程度的DNA甲基化協(xié)同作用，導(dǎo)致腎臟中UGT1A1的表達缺陷[21]。因此，表觀遺傳調(diào)控也可以引起 UGT 的組織特異性分布。

2.2 轉(zhuǎn)錄因子對UGT的調(diào)節(jié) 在所有的調(diào)控機制中，關(guān)于UGT的轉(zhuǎn)錄調(diào)控研究的最為廣泛。核受體(nuclear receptor,NRs)作為配體調(diào)節(jié)的轉(zhuǎn)錄因子家族中最大的一類，可與激素、膽汁酸和藥物等多種天然/合成配體相結(jié)合，調(diào)控各種基因的表達[25]。過氧化物酶體增殖物激活受體(PPARα和PPARγ)、孕烷X受體(PXR)和芳烴受體(AhR)等NRs主要參與了調(diào)控UGT轉(zhuǎn)錄。表1簡要總結(jié)了核受體及其靶基因UGT的亞型。值得注意的是，每個UGT亞型并不是受到單一核受體的調(diào)控。NRs的激活或者抑制對UGT表達的影響可能是配體依賴性的，即并非所有的NRs激動劑處理都引起UGT亞型的所有靶基因上調(diào)。當(dāng)兩個或者多個配體存在時，NRs對UGT的調(diào)控變得更加復(fù)雜。例如，水飛薊賓是一種PPARα的弱激動劑，能夠輕微上調(diào)UGT1A1、UGT1A6等多種UGT亞型表達，但是當(dāng)水飛薊賓與強PPARα激動劑非諾貝特聯(lián)合使用時，則抑制了水飛薊賓對UGT的上調(diào)作用[22]。

表1 核受體調(diào)控UGT亞型[3,21]

除了上述NRs外，許多組織特異性轉(zhuǎn)錄因子也參與了UGT的調(diào)節(jié)過程。例如肝特異性肝細胞核因子(HNF1α和HNF4α)、腸特異性尾部相關(guān)同源結(jié)構(gòu)域蛋白2(CDX2)等。HNF1α調(diào)控幾種UGT的在肝臟表達如UGT1A1、1A3、1A4、2B7 和2B17等[23]。CDX2則調(diào)節(jié)了UGT1A8、UGT1A9和UGT1A10在腸道中的表達，最新的研究表明CDX2的這一作用需要HNF4α的協(xié)同[24]。

這些組織特異性轉(zhuǎn)錄因子也可以通過與核因子κB(NF-κB)、激活蛋白1(AP-1)、叉頭盒蛋白A1(FOXA1)、腫瘤抑制蛋白p53等協(xié)同調(diào)節(jié)UGT。NF-κB能夠直接與UGT啟動子區(qū)域NF-κB反應(yīng)元件上的DNA序列結(jié)合來調(diào)控UGT1A1的轉(zhuǎn)錄，也可以間接作用于其他NRs以調(diào)控UGT1A1。在炎癥或氧化應(yīng)激中，激活NF-κB可以抑制多種NRs的激活，包括AhR、PXR、CAR、FXR和PPAR，從而影響了下游UGT的表達[25]。

2.3 MicroRNA對UGTs轉(zhuǎn)錄后的調(diào)控 miRNA是一種由約22個核苷酸組成的內(nèi)源性、基因編碼的單鏈RNA。miRNA不編碼蛋白質(zhì)，而是通過與靶mRNA的3′非翻譯區(qū)結(jié)合，影響UGT蛋白質(zhì)表達。miR-141-3p可下調(diào)LS180、人肝細胞和Huh-7等中UGT1A1和1A6 mRNA和活性表達[16]。然而在已經(jīng)分型的肝組織中，miR-141-3p的過表達或抑制對UGT1A1和UGT1A6則沒有影響[26]。Dluzen等[27]還發(fā)現(xiàn)miR-491-3p能下調(diào) Huh-7細胞(UGT1A1、3、6)和人肝細胞(UGT1A3、6)中UGT1As的表達，但對HepG2中UGT1A1的表達和活性沒有影響。在UGT2B家族中，miR-485-5p參與UGT2B7和2B10的調(diào)控[28]，而miR-376c則參與了UGT2B15和2B17的調(diào)控[29]。

2.4 UGT蛋白的翻譯后修飾 新合成的蛋白質(zhì)經(jīng)歷了廣泛的化學(xué)修飾，包括N-和O-連接的糖基化、泛素化、磷酸化、乙?；图谆萚30]。目前，只有N-連接的糖基化和磷酸化被發(fā)現(xiàn)在UGT蛋白的翻譯后修飾過程中發(fā)揮作用。

UGT經(jīng)過磷酸化修飾才能發(fā)揮酶的活性，這一過程可以通過不同蛋激酶的作用或者通過一個激酶作用于多個位點而發(fā)生。已經(jīng)在11種UGT亞型中發(fā)現(xiàn)了多個蛋白激酶C(PKC)磷酸化的位點，應(yīng)用PKC抑制劑或PKC位點突變處理可導(dǎo)致UGT1A1活性降低。PKC磷酸化在調(diào)節(jié)UGT1A6、1A7和1A10的酶活性和底物選擇方面的重要作用也被證實[22,31]。UGT2Bs中UGT2B7的磷酸化需要依賴于Src酪氨酸激酶的酪氨酸磷酸化，而UGT2B15的磷酸化需要PKC和Src激酶[32]。

N-糖基化對酶催化活性不是必需的，但是對UGT正確的折疊和產(chǎn)生完全激活的催化和輔助因子結(jié)合位點，維持酶的活性至關(guān)重要。N-糖基化位點的突變能夠降低UGT1A9、2B7、2B15和2B20的葡萄糖醛酸化活性[22]。

2.5 選擇性剪接和寡聚化 選擇性剪接增加了蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的多樣化的可能。UGT1A位點在共同外顯子4和5之間含有一個選擇性剪接的外顯子5b，編碼截短蛋白UGT1A_i2，它缺少了部分COOH末端結(jié)構(gòu)域，因此蛋白喪失了轉(zhuǎn)移酶活性。體外研究表明，當(dāng)UGT1A_i2與全長UGT1A蛋白共表達時，可以與全長UGT1A蛋白結(jié)合并抑制其功能[33]。各種UGT2基因轉(zhuǎn)錄過程中的選擇性剪接形式也已有報道，包括UGT2B4、UGT2B7、UGT2B28和UGT2A1等[34]。

UGT可以形成同質(zhì)異二聚體或寡聚物從而改變UGT的活性。大鼠肝微粒體中不同的UGT1亞型可與UGT2B1蛋白免疫共沉淀，這為UGT亞型之間的相互作用提供了證據(jù)[35]。

單獨表達UGT1A1和UGT2B1的小鼠微粒體對嗎啡沒有明顯的代謝，而UGT1A1和UGT2B1共同表達形成的寡聚物對嗎啡的葡萄糖醛酸化反應(yīng)活性增強[36]。此外，UGT1亞型可以與UGT2B7這一亞型產(chǎn)生同源的二聚反應(yīng)。除了UGT之間的相互作用外，還發(fā)現(xiàn)微粒體UGT與CYP1A1相關(guān)，這表明UGT可能與細胞色素P450之間存在相互作用[37]。

3 UGT酶介導(dǎo)的中藥-藥物相互作用

中藥作為一種治療和預(yù)防慢性病的替代或補充療法，具有獨特的優(yōu)勢。然而，中藥與治療藥物聯(lián)合用藥，可能會引起嚴(yán)重不良反應(yīng)，導(dǎo)致藥物療效低下或毒性反應(yīng)。目前，有關(guān)中藥-藥物相互作用研究主要集中在CYP450酶，葡萄糖醛酸化代謝的作用容易被忽視，實際上， UGT也參與了許多中藥與其他藥物聯(lián)用產(chǎn)生不良反應(yīng)的過程。

3.1 黃酮類 甘草查爾酮A和甘草素是甘草中的主要活性成分，來源于甘草屬，因其調(diào)節(jié)/中和作用而被添加到各種中藥制劑中。然而，甘草配伍不良可能導(dǎo)致HDIs。甘草查爾酮A可被代謝成兩個單葡糖苷酸，UGT1A1、UGT1A3、UGT1A7-10以及UGT2B7代謝產(chǎn)生了4-O-葡萄糖醛酸，其中UGT1A9貢獻最大。UGT1A1和UGT1A3則參與了4′-O-葡萄糖醛酸苷代謝[38]。同時，甘草查爾酮A也能顯著抑制UGT1A1和UGT1A9。這表明甘草查爾酮A不僅是UGT的底物，還能抑制其相應(yīng)代謝酶。含有甘草查爾酮A的中成藥能夠增加主要由 UGT1A1 或 1A9 代謝的底物的曲線下面積 (AUC)。此外，甘草素也能明顯抑制UGT1A9的活性[39]。這些結(jié)果共同表明甘草查爾酮A與 UGT 底物共同給藥時應(yīng)格外注意。

漢黃芩素、野黃芩素、黃芩素是黃芩提取物中的黃酮類化合物，具有多種藥理活性，包括抗菌、抗炎和抗腫瘤作用等。野黃芩素能夠競爭性抑制UGT1A1、UGT1A6、UGT1A9 和UGT2B7。同時體外-體內(nèi)外推，推測野黃芩素對UGT1A1的強烈抑制可能引起體內(nèi)不良反應(yīng)。當(dāng)UGT1A1酶活性降低后，顯著影響了SN-38(伊立替康的活性代謝物)葡萄糖醛酸化，導(dǎo)致發(fā)生伊立替康相關(guān)不良反應(yīng)風(fēng)險大大增加。除此之外，黃芩素和漢黃芩素能顯著抑制腸道UGT1A8和UGT1A10活性[40]。

水飛薊素是從水飛薊中提取出來的具有許多天然生物活性的黃酮類化合物，由水飛薊賓、異水飛薊賓、水飛薊寧和水飛薊亭四種異構(gòu)體組成，已被于治療多種急慢性肝病。體外人肝微粒中，水飛薊賓和水飛薊素是UGT1As和UGT1Bs的底物，同時水飛薊素是人UGT1A6同工酶的抑制劑，Ki值為(51±10)μmol·L-1[41]。水飛薊賓是PPARα的弱激動劑，能夠誘導(dǎo)多種UGTs輕微上調(diào)[22]。

3.2 木脂素類 三白草酮是一種由三白草地上部分中提取出的活性木脂素成分，具有抗氧化、抗炎和抗HIV病毒活性。在人肝微粒體中，三白草酮能夠抑制UGT1A1、1A3、1A6和2B7的活性，IC50值分別為8.83、43.9、0.758 和 0.279 μmol·L-1，還能非競爭性地抑制UGT1A6和2B7，Ki值分別為1.08和0.524 μmol·L-1。三白草酮抑制小鼠體內(nèi)由 UGT2B7 介導(dǎo)的齊多夫定代謝，導(dǎo)致齊多夫定的全身暴露增加。齊多夫定濃度的輕微變化或因 UGT2B7 抑制而意外增加齊多夫定暴露可引起毒性(例如，骨髓毒性或遺傳毒性)[42]。

五味子甲素和五味子酯甲是從五味子中提取的，能夠改善肝細胞損傷。五味子甲素和五味子酯甲對UGT1A3產(chǎn)生濃度依賴性抑制。五味子甲素為競爭性抑制劑(Ki0.48 μmol·L-1)，而五味子酯甲則是為非競爭性抑制(Ki11.3 μmol·L-1)[43]。

3.3 萜類 熊果酸和齊墩果酸是普遍存在的五環(huán)三萜化合物，分別競爭性抑制UGT1A3和UGT1A4，此外熊果酸對UGT1A3和1A4也存在混合抑制[44]。此外，熊果酸和齊墩果酸可顯著誘導(dǎo)HepG2細胞中UGT1A1、UGT1A3、UGT1A4和UGT1A9的mRNA和蛋白表達，其對UGT1A1的誘導(dǎo)是通過PXR激活[45]。由于UGT1A1酶活性的上調(diào)，可能引起由其代謝的藥物代謝速度加快，導(dǎo)致血藥濃度降低，影響藥物療效。

穿心蓮內(nèi)酯及其衍生物是二萜內(nèi)酯類化合物，具有抗炎、抗腫瘤、抗HIV等一系列藥理作用。穿心蓮內(nèi)酯和脫氫穿心蓮內(nèi)酯在人肝微粒體以及重組UGT酶中均出現(xiàn)了對UGT2B7具有高度特異性抑制，這一抑制作用導(dǎo)致齊多夫定AUC 將分別增加 110% 和 58%，影響血藥濃度及療效[46]。

3.4 蒽醌類 芒果苷是從杧果的果實、葉子和樹皮中提取的蒽醌類化合物，具有抗炎和抗菌活性。而芒果苷元則是芒果苷經(jīng)腸道菌群代謝后產(chǎn)生，具有抗氧化、抗炎、抗腫瘤等作用。實驗表明，芒果苷脫糖后轉(zhuǎn)化為芒果苷元，明顯增強了對11種重組UGTs的抑制作用。其中，芒果苷元能夠競爭性抑制UGT1A3、UGT1A7和UGT1A9，IC50分別為8.2、4.4和12.3 μmol·L-1，Ki分別為1.6、2.0和2.8 μmol·L-1[47]。

4 小結(jié)

UGT是體內(nèi)最重要的Ⅱ相代謝酶之一，參與許多體內(nèi)體外物質(zhì)的代謝、解毒過程。UGTs發(fā)揮生物學(xué)作用可以通過表觀遺傳水平DNA甲基化、組蛋白修飾進行調(diào)控。不同的核受體可以配體依賴的方式影響UGTs的mRNA水平，其他轉(zhuǎn)錄因子如HNF1α、HNF4α、AP-1、NF-κB也可以在轉(zhuǎn)錄水平上調(diào)節(jié)UGT。UGT蛋白可以通過各種翻譯后修飾、剪接和寡聚化直接調(diào)節(jié)。UGT的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)非常復(fù)雜，以上這些因素在調(diào)節(jié)UGT的過程中可能相互交織在一起。隨著傳統(tǒng)中藥被廣泛應(yīng)用，許多中藥-藥物相互作用不斷被發(fā)現(xiàn)。包括黃酮類、木脂素類、萜類和蒽醌類在內(nèi)的許多中藥被逐漸證明是UGT的底物或抑制劑，這些中藥在聯(lián)合UGT底物用藥時，可能導(dǎo)致意外的不良反應(yīng)事件發(fā)生。同時，許多中藥也能影響核受體以及一些轉(zhuǎn)錄因子等對UGT的調(diào)控，影響酶的活性和功能。因此，深入探究UGT酶的調(diào)控機制，明確中藥對UGT酶的影響，為臨床更加安全、有效的使用傳統(tǒng)中醫(yī)藥提供了理論基礎(chǔ)。