ヒト小腸腸細胞および肝細胞におけるシトクロムP450 3A4およびP糖タンパク質の発現：ペア組織標本の比較分析

目的：私たちの目的は、シトクロムP450（CYP）3A4、CYP3A5、およびP糖タンパク質の含有量を決定し、ペアのヒト小腸および肝臓標本におけるCYP3A4依存性触媒活性を測定することでした。 方法：十二指腸または近位腸骨および肝臓くさびの生検標本のサンプルは、胃腸操作を受けている15人の患者から得られました。腸細胞は腸のサンプルから分離されました。CYP3A4、CYP3A5、およびP糖タンパク質およびCYP3A4を介した触媒活性の含有量は、均質化腸細胞および肝臓サンプルで決定されました。 結果：CYP3A4タンパク質含有量は、肝臓のホモジネートよりも腸球性ホモジネートの方が約3倍（p <.01）およびP糖タンパク質の含有量の約7倍（p <.0001）でした。CYP3A5タンパク質はすべてのサンプルで検出されましたが、ほとんどの場合、レベルは低すぎて定量化を可能にしませんでした。定量化可能な肝臓CYP3A5含有量を備えた2つのケースには、CYP3A5*1/*3遺伝子型がありました。他のすべての症例は、CYP3A5*3対立遺伝子のホモ接合性でした。CYP3A4含有量、P糖タンパク質含有量、または測定された触媒活性に関して、腸と肝臓の間に個体内相関はありませんでした。ベラパミルN-ディールキル化（D-617の形成）とN-デメチル化（ノルベラパミルの形成）活性の代謝の最大速度（V（MAX））の値は、両方の臓器のCYP3A4タンパク質含有量と相関していました。 結論：この研究は、肝臓組織の対になった標本よりも、ヒトの十二指腸または腸管粘膜から分離された腸細胞におけるCYP3A4タンパク質とP糖タンパク質の両方の含有量がはるかに高いことを示しました。これらの結果は、腸の壁の生体内変化が多くのCYP3A4基質の全体的なファーストパス代謝に大幅に寄与するという見解を支持しています。さらに、腸細胞の頂端表面上のP糖タンパク質の高い含有量は、この流出トランスポーターがCYP3A4と協力して経口薬物の生体利用能を制限する可能性があるという理論を支持しています。最後に、これらの結果は、CYP3A4もMDR1（P糖タンパク質）も肝臓と腸で協調的に調節されていないことを示しています。

OBJECTIVES: Our objectives were to determine the content of cytochrome P450 (CYP) 3A4, CYP3A5, and P-glycoprotein and to measure CYP3A4-dependent catalytic activity in paired human small intestinal and liver specimens. METHODS: Samples of duodenum or proximal jejunum and liver wedge biopsy specimens were obtained from 15 patients undergoing a gastrointestinal operation. Enterocytes were isolated from the intestinal samples. The contents of CYP3A4, CYP3A5, and P-glycoprotein and CYP3A4-mediated catalytic activities were determined in homogenized enterocyte and liver samples. RESULTS: The CYP3A4 protein content was about 3 times (P <.01) and the P-glycoprotein content about 7 times (P <.0001) higher in the enterocyte homogenates than in the liver homogenates. CYP3A5 protein was detected in all samples, but the levels were too low in most cases to allow quantification. The 2 cases with a quantifiable hepatic CYP3A5 content had the CYP3A5*1/*3 genotype; all other cases were homozygous for the CYP3A5*3 allele. No intraindividual correlations between the intestine and liver with respect to CYP3A4 content, P-glycoprotein content, or the measured catalytic activities were present. Values for the maximum rate of metabolism (V(max)) of verapamil N-dealkylation (formation of D-617) and N-demethylation (formation of norverapamil) activities correlated with the CYP3A4 protein content in both organs. CONCLUSIONS: This work demonstrated a much higher content of both CYP3A4 protein and P-glycoprotein in enterocytes isolated from human duodenal or jejunal mucosa than in paired specimens of liver tissue. These results lend support to the view that biotransformation in the gut wall substantially contributes to the overall first-pass metabolism of many CYP3A4 substrates. Furthermore, the high content of P-glycoprotein on the apical surface of enterocytes supports the theory that this efflux transporter may act in concert with CYP3A4 to limit oral drug bioavailability. Finally, these results indicate that neither CYP3A4 nor MDR1 (P-glycoprotein) is coordinately regulated in the liver and intestine.