Cyp3a13-KO 基因敲除小鼠

CYP3A13是一种细胞色素P450酶，属于CYP3A亚家族，编码基因位于小鼠5号染色体上，跨越27.5 Kb，包含13个外显子。该基因的转录起始位点位于编码区域上游35 bp，导致产生一个109 bp的5'非编码区。CYP3A13启动子显示有视黄酸X受体、孕烷X受体和雌激素受体的假定位点。CYP3A13在组织中广泛分布，主要在肝脏中表达。尽管CYP3A13与雌性特异性大鼠CYP3A9有92%的核苷酸同源性，但其表达没有表现出性别二态性。过氧化物酶增殖物激活受体-γ和视黄酸X受体的配体激活抑制CYP3A13的转录表达，且具有组织特异性。另一个新发现是，在孕烷X受体缺陷小鼠中，地塞米松仅在肝脏中诱导CYP3A13的表达。与CYP3A11相比，孕烷X受体对于维持CYP3A13在体内的基本水平至关重要。体外表达的CYP3A13蛋白可以代谢临床上活性的药物，如乙基吗啡、红霉素和苯齐拉汀。研究表明，CYP3A13受各种核受体的差异调节。在人类中，这可能导致药物代谢的改变，因为许多针对这些核受体的新合成配体/药物可能影响CYP3A基因的表达[1]。

在肝脏中，CYP3A13的表达随着年龄的增长而增加，而GSTY2c的表达则降低，这表明随着年龄的增长，APAP的活性代谢产物的产生增加，而其解毒作用降低。这些差异影响了APAP毒性的时间过程，因为与成年大鼠相比，在年轻大鼠中，应激反应发生得较早，导致在给药后24小时内出现差异。这些结果表明，年龄相关的毒性差异可能是由于成年大鼠CYP3A13表达增加，产生APAP的活性代谢产物以及GSTY2c解毒酶表达降低所致[2]。

在横纹肌溶解症引起的急性肾损伤（AKI）中，与未处理的对照组相比，横纹肌溶解症诱导的AKI小鼠的基因表达谱和信号通路存在差异。微阵列分析显示，与未处理的对照组相比，横纹肌溶解症诱导的AKI小鼠中有1050个基因下调和659个基因上调。信号网络分析显示，Cyp3a13和Rela与其他基因的相互作用最多。数据表明，Rela和Aldh7a1是信号网络中的关键节点，并具有重要作用。此外，Jun、CD14和Cdkn1a基因也显著上调。通路分析将差异表达的基因分为71个下调通路和48个上调通路，包括PI3K/Akt、MAPK和NF-κB信号通路。这些结果表明，NF-κB、MAPK、PI3K/Akt和凋亡通路在横纹肌溶解症诱导的AKI中受到调节[3]。

在高温暴露下，热激对Folsomia candida的PHE解毒有延迟作用。热激显著上调了热激蛋白70（HSP70）的转录，但42小时后趋于恢复到对照组水平。PHE的转录上调了3-13倍，但被热激抑制。热激的抑制可能导致了高温暴露期间PHE解毒的降低。与这些发现一致的是，我们发现热激跳蚤的体内PHE浓度比在控制温度下饲养的动物高约70%。总的来说，编码解毒II期（谷胱甘肽S转移酶3）和III期（ABC转运蛋白1）的基因的转录，以及抗氧化防御酶（超氧化物歧化酶和过氧化氢酶）的活性，受影响较小，而编码I期解毒机制（CYP3A13）的基因的转录则受到更大影响。这些结果表明，热激延迟了跳蚤对PHE的解毒[4]。

在转移了Cyp3a13基因的小鼠主动脉肌肉细胞中，CYP3A13参与了氧气的感应。Cyp3a13转染的主动脉细胞对氧气有反应，而未转染或转染了空载体的细胞没有明显的反应。此外，这种氧气效应被ET-1/ETA受体拮抗剂BQ-123抑制。研究人员还发现，CYP3A13自然存在于主动脉组织和培养的分离肌肉细胞中。这些结果表明，CYP3A13参与了氧气的感应，其在主动脉肌肉细胞中的功能，与在导管中的功能一样，通过ET-1发挥作用。然而，主动脉肌肉对氧气的反应，可能涉及到CYP3A13在某些特殊位点上的存在，在自然情况下并没有观察到，而是可能在转染了父基因后才会表现出来[5]。

CYP3A11在小鼠肝脏中的表达量高于CYP3A13，且多种诱导剂对CYP3A11 mRNA的表达增加作用大于对CYP3A13 mRNA的作用。CYP3A11和CYP3A13 mRNA的水平在出生后4-8周达到最大。CYP3A11酶表达在稳定表达豚鼠NADPH-细胞色素P450还原酶cDNA的CR119细胞系中。这些转化细胞显示出与CYP3A11 mRNA量成比例的与黄曲霉毒素B1相关的细胞毒性。这种细胞毒性被已知的CYP3A蛋白激活剂7,8-苯并黄酮增强。这些结果表明，在已知对黄曲霉毒素B1遗传毒性相对不敏感的小鼠中，CYP3A能够有效地激活这种霉菌毒素[6]。

在怀孕小鼠中，药物代谢酶和转运蛋白的基因表达存在妊娠年龄依赖性变化。微阵列分析表明，与未怀孕对照组相比，Cyp17a1在妊娠母鼠肝脏中的表达增加了3-10倍，这是母体组织中观察到的最大变化。Cyp1a2、大多数Cyp2亚型、Cyp3a11和Cyp3a13在妊娠第15天和第19天的肝脏中表达下调。相反，Cyp2d40、Cyp3a16、Cyp3a41a、Cyp3a41b和Cyp3a44在整个妊娠期间在肝脏中表达上调。在胎盘组织中，与第19天相比，第10天和第15天的Cyp表达上调。在转运蛋白方面，Abcc3在肝脏和Abcb1a、Abcc4、Slco4c1在肾脏中的表达在第15天和第19天下调。在胎盘组织中，第10天的Slc22a3（Oct3）表达比第15天和第19天低90%。这项研究表明，代谢酶和转运蛋白基因的表达存在妊娠年龄依赖性变化，这可能对人类妊娠期间的药物处置机制具有重要意义[7]。

在核受体敲除小鼠中，内毒素诱导的炎症会导致许多细胞色素P450（P450）mRNA和蛋白质在肝脏中的表达下调。LPS处理显著降低了PPARα和PXR小鼠肝脏中CYP1A2、2A5、2C29、2E1、3A11、4A10和4A14 mRNA的表达。然而，在PPARα WT和KO小鼠中，CYP3A13 mRNA略有增加，但在PXR小鼠中则没有增加。LPS处理显著增加了PPARα和PXR小鼠中IL-1β、IL-6、TNFα、AGP和FBG mRNA的表达，其中TNFα的影响最大。由于PPARα和PXR小鼠中P450 mRNA的表达下降在本质上是一致的，这些数据表明，炎症期间P450的下调不需要PPARα和PXR这两种核受体[8]。

在临床前动物物种和人类中，CYP3A和UGT底物的小肠代谢存在种间差异。根据mRNA表达水平，主要的小肠CYP3A亚型是人类的CYP3A4、猴子的CYP3A4（3A8）、大鼠的CYP3A9、小鼠的cyp3a13和狗的CYP3A12。此外，小肠特异性UGT可能是人类的UGT1A10、猴子的UGT1A8和大鼠的UGT1A7。尽管在肠道的生物利用度方面，猴子和人类之间存在相关性，但体外和体内的小肠CYP3A底物代谢在猴子中比在人类中更大。关于体外和体内UGT活性的种间差异的信息很少；然而，已经证明人类中存在UGT介导的体内小肠代谢，例如raloxifene，而大鼠中存在UGT介导的体内小肠代谢，例如baicalein。为了阐明种间差异的完整图景，需要进一步评估小肠代谢，特别是对于UGT底物[9]。

综上所述，CYP3A13是一种重要的细胞色素P450酶，在药物代谢、解毒和信号通路中发挥着重要作用。CYP3A13的表达受多种核受体和生理状态的调节，如年龄、妊娠和炎症。CYP3A13的活性可以受到外界环境因素的影响，如热激。CYP3A13在动物和人类之间存在种间差异，这可能是由于不同物种中CYP3A亚型的差异所致。CYP3A13的研究对于深入理解药物代谢、解毒和信号通路的机制具有重要意义，并为药物的开发和个体化治疗提供新的思路和策略。