血小板活化因子及其乙酰水解酶與支氣管哮喘

[摘要] 血小板活化因子(PAF)是一種具有廣泛生物學(xué)活性的炎癥介質(zhì)，血小板活化因子乙酰水解酶(PAF-AH)是其主要的降解酶，二者在支氣管哮喘的發(fā)病過程中起著重要的作用。

[關(guān)鍵詞] 血小板活化因子; 血小板活化因子乙酰水解酶; 支氣管哮喘

[中圖分類號(hào)] R562.2 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 1673-9701(2009)23-21-03

血小板活化因子(PAF)是一種具有廣泛生物學(xué)活性的炎癥介質(zhì)，血小板活化因子乙酰水解酶(PAF-AH)是其主要的降解酶，二者在支氣管哮喘的發(fā)病過程中起著重要的作用。本文就PAF的代謝特征﹑生物學(xué)效應(yīng)及其乙酰水解酶與支氣管哮喘的關(guān)系作一概述。

1 PAF的代謝特征

1.1 PAF的生物合成

PAF是一種內(nèi)原性具有生物學(xué)活性的磷脂，由嗜酸性粒細(xì)胞﹑嗜中性粒細(xì)胞﹑血小板﹑肥大細(xì)胞﹑內(nèi)皮細(xì)胞和巨噬細(xì)胞產(chǎn)生的一種磷脂類炎癥介質(zhì)。PAF的化學(xué)結(jié)構(gòu)為1-醚基-2-乙酰基-Sn-甘油-3-磷脂酰膽堿，具有高度的立體結(jié)構(gòu)特異性。PAF在體內(nèi)有新生和修飾兩條酶促途徑[1]。新生途徑是在生理?xiàng)l件下合成PAF的主要途徑，腦腎等組織利用此途徑合成PAF，調(diào)節(jié)人體血壓，維持自身器官穩(wěn)定。它的合成前體底物為烷基甘油磷脂，在磷酰膽堿轉(zhuǎn)移酶作用下直接產(chǎn)生PAF。修飾途徑是在病理?xiàng)l件下生成PAF的主要途徑，主要是由細(xì)胞受到適合的抗原物質(zhì)刺激，如化學(xué)肽、酵菌糖、凝血酶、鈣離子載體等炎癥信號(hào)刺激下，磷脂酶A2(PLA2)作用于磷酸甘油膽堿轉(zhuǎn)化為溶解性PAF(lyso-PAF)，再在乙?；D(zhuǎn)移酶作用下，以乙酰輔酶A等為底物，使lyso-PAF乙酰化生成PAF，這種途徑的合成主要在于Sn-2位的乙酰化，因而長(zhǎng)鏈脂肪酸如花生四烯酸及十二烷酸等的釋放，可作為潛在的中間物質(zhì)。PAF由溶甘油磷酸脂的合成過程通過三個(gè)基團(tuán)的反應(yīng)，包括以下物質(zhì)和步驟:①溶甘油磷酸脂的乙酰基轉(zhuǎn)移;②乙酰甘油磷酸脂的磷酸水解;③二巰基不敏感的磷酸膽堿轉(zhuǎn)移堿酶作用合成，或由較復(fù)雜的酶脂，如磷脂酰膽堿或PAF的前體通過長(zhǎng)鏈酰基輔酶A、溶甘油磷酸脂的?；D(zhuǎn)移酶、磷脂酰磷酸水解酶、二巰基敏感的磷酸膽堿轉(zhuǎn)移酶作用合成。

1.2 PAF的降解

PAF在體內(nèi)代謝快，血液中的半衰期非常短，僅為30s。它的降解過程除了受一般磷脂甘油降解酶系的作用(如磷脂酶D.C)外，還受特異性降解酶的作用如:PAF乙酰水解酶(PAF-AH)、特異性脂肪酰基轉(zhuǎn)移酶及裂解酶等，其中PAF-AH是PAF的主要降解酶。PAF主要由PAF-AH催化內(nèi)部基團(tuán)水解為L(zhǎng)yso-PAF，Lyso-PAF缺乏PAF活性，但有細(xì)胞毒性，因其通常和其他溶磷脂一同作用。但大多數(shù)細(xì)胞對(duì)Lyso-PAF的代謝很快，或是釋放到細(xì)胞外液中。在Lyso-PAF代謝中最為重要的酶是使基團(tuán)高度失活的花生四烯酸脂肪氧合酶或?；D(zhuǎn)移酶，使Lyso-PAF生成為聚烯酰甘油磷酸膽堿，最終在上述酶的作用下PAF降解為磷酸和甘油。

1.3 PAF的代謝調(diào)節(jié)

生理?xiàng)l件下PAF的代謝調(diào)節(jié)主要受乙酰轉(zhuǎn)移酶﹑磷酸水解酶﹑磷酸膽堿轉(zhuǎn)移酶的活性影響。而病理?xiàng)l件下PAF的代謝調(diào)節(jié)受諸多因素的影響。這些因素主要有:(1)鈣離子的濃度，高濃度的鈣離子可直接抑制磷脂酶D(PLD)對(duì)PAF的降解，使PAF維持在較高水平，并促進(jìn)病理?xiàng)l件下PAF的合成，抑制生理?xiàng)l件下PAF的合成;(2)PAF-AH的調(diào)控作用。血漿中的PAF-AH主要由巨噬細(xì)胞和肝細(xì)胞合成分泌的，其細(xì)胞內(nèi)外形式均可催化相同底物。PAF可刺激人肝細(xì)胞分泌PAF-AH，而LPS﹑TNF-a﹑IL-1則能抑制后者的活性[2]。(3)其他炎癥介質(zhì)?；ㄉ南┧峥赏ㄟ^提高合成酶或抑制降解酶活性使PAF維持在較高水平，協(xié)同放大其生物學(xué)活性，這在修飾途徑中更明顯;IL-8可通過抑制PAF-AH的分泌來調(diào)節(jié)PAF的含量[3]。雌激素可改變?cè)型砥谛∈驪AF和PAF-AH的量[4]。Na+-H+系統(tǒng)在內(nèi)皮細(xì)胞中出現(xiàn)和乙酰轉(zhuǎn)移酶的聚集密切相關(guān)，在有血凝素的刺激下可提高PAF的生物合成。

2 PAF的生物學(xué)效應(yīng)及作用機(jī)制

PAF具有廣泛的生物學(xué)效應(yīng):(1)可使血小板發(fā)生變形﹑聚集和釋放反應(yīng)，是迄今發(fā)現(xiàn)的最有效的血小板激活劑;(2)激活中性粒細(xì)胞，釋放氧自由基等物質(zhì);(3)作用于血管內(nèi)皮細(xì)胞，使微血管壁通透性大大增強(qiáng)，作用比組胺大1000～10000倍;(4)使支氣管平滑肌產(chǎn)生急性收縮反應(yīng)并使其反應(yīng)性增高;(5)PAF還可通過很多炎性介質(zhì)，如胺類(組胺﹑5-HT﹑兒茶酚胺等)發(fā)揮作用。PAF的作用機(jī)制是通過與反應(yīng)細(xì)胞膜上的PAF受體結(jié)合而發(fā)揮的，兩者的結(jié)合具有時(shí)間依賴性﹑蛋白依賴性﹑可逆性和飽和性。生理?xiàng)l件下，PAF主要參與細(xì)胞內(nèi)信號(hào)傳遞及代謝調(diào)節(jié)，而在病理?xiàng)l件下，諸多激動(dòng)劑作用于不同組織，產(chǎn)生大量PAF，同時(shí)相應(yīng)的細(xì)胞表面PAF受體表達(dá)增加，兩者結(jié)合后，通過激活磷脂酰肌醇，鈣信使系統(tǒng)及相關(guān)蛋白激酶(包括蛋白激酶A﹑C以及有絲分裂原活化的蛋白激酶MAPK)，以劑量和時(shí)間依賴性的方式誘導(dǎo)某些蛋白質(zhì)的絲氨酸﹑蘇氨酸﹑酪氨酸發(fā)生磷酸化，完成信息傳遞，引起毛細(xì)血管通透性升高[5]，促使血小板和中性粒細(xì)胞的黏附聚集，參與呼吸爆發(fā)，氧自由基的釋放及花生四烯酸磷酸肌醇的代謝，參與血管通透性的升高﹑血栓形成﹑低血壓﹑肺動(dòng)脈高壓﹑門脈高壓﹑過敏反應(yīng)﹑心腦血管微循環(huán)障礙等病理生理改變的發(fā)生發(fā)展過程。

3 PAF-AH的分類和生物學(xué)作用

PAF-AH是磷脂酶A2(PLA2)家族中獨(dú)特的一組，具有明顯的底物選擇性，可作用于PAF以及結(jié)構(gòu)和生物學(xué)活性類似于PAF的氧化磷脂，這些底物的共同結(jié)構(gòu)是在Sn-2位置上具有?；以谀承┘膊≈谐Ｓ幸欢ㄏ嚓P(guān)性，目前發(fā)現(xiàn)PAF-AH有血漿型和細(xì)胞內(nèi)型等多種同工酶。細(xì)胞內(nèi)型PAF-AH至少有四種亞型，Ia﹑Ib﹑II和紅細(xì)胞型，PAF-AH Ib可通過水解自身合成的中間產(chǎn)物和清除PAF來調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)PAF的水平。PAF-AH II型氨基酸序列與血漿型有41%的一致性，Hattori等深入研究了PAF-AH II型并將其克隆，它在腎臟和肝臟表達(dá)，除了水解PAF外，還能清除氧化性磷脂片段，對(duì)氧化應(yīng)激誘導(dǎo)的細(xì)胞死亡起保護(hù)作用。紅細(xì)胞型PAF-AH與血漿內(nèi)的PAF-AH活性不同，它具有兩個(gè)特點(diǎn)，即首先是鈣離子非依賴性的，其次能水解在Sn-2位置上含短的或氧化性?；牧字?，它在體內(nèi)主要作用是水解膜磷脂的氧化片段，從而阻止進(jìn)一步氧化反應(yīng)，減少氧化磷脂的毒性效應(yīng)。血漿型PAF-AH的活性與支氣管哮喘的發(fā)作有密切的關(guān)系，Stafforini等研究發(fā)現(xiàn)PAF-AH與PAF的含量密切相關(guān)，血漿和血清中的PAF濃度都主要由PAF-AH來調(diào)節(jié)。

4 PAF及PAF-AH與支氣管哮喘

支氣管哮喘是由多種細(xì)胞(如嗜酸性粒細(xì)胞﹑肥大細(xì)胞﹑嗜中性粒細(xì)胞﹑血小板﹑內(nèi)皮細(xì)胞和巨嗜細(xì)胞)和細(xì)胞組分參與的氣道慢性炎癥性疾病。主要表現(xiàn)為反復(fù)發(fā)作的喘息﹑氣促﹑胸悶和(或)咳嗽等癥狀，多在夜間或凌晨發(fā)作加劇，多數(shù)患者可自行緩解或經(jīng)治療后緩解。支氣管哮喘的發(fā)作是氣道綜合性的病理生理變化的結(jié)果，發(fā)病機(jī)制極為復(fù)雜，許多環(huán)節(jié)仍然不明確，有待于深入研究，且其臨床治療效果欠佳。因此，探討其發(fā)病機(jī)制，為臨床治療支氣管哮喘提供新的思路成為現(xiàn)在研究的熱點(diǎn)。隨著分子生物學(xué)的發(fā)展和完善，對(duì)介導(dǎo)支氣管哮喘發(fā)作的炎性介質(zhì)有了進(jìn)一步的深刻認(rèn)識(shí)，許多炎性介質(zhì)均參與了支氣管哮喘的發(fā)生、發(fā)展，它們使氣道反應(yīng)性增高，氣道收縮，黏液分泌增加，血管滲出增多。而PAF是哮喘氣道炎癥的重要遞質(zhì)之一，其可由多種炎細(xì)胞釋放且與炎細(xì)胞的反復(fù)激活有關(guān)，在支氣管哮喘的發(fā)生﹑發(fā)展過程中起重要作用，它的致痙作用比白三烯和組胺強(qiáng)，且比乙酰膽堿所致支氣管痙攣強(qiáng)1000倍。PAF可通過多種方式和途徑引起支氣管哮喘:(1)PAF能增加氣道反應(yīng)性。哮喘的主要特征是非特異性氣道反應(yīng)性增高，其程度與支氣管哮喘癥狀出現(xiàn)率﹑嚴(yán)重程度密切相關(guān)。PAF的主要作用之一是引起實(shí)驗(yàn)動(dòng)物和人類氣道反應(yīng)性增高。人類吸入PAF后，對(duì)甲酰膽堿組胺的反應(yīng)性顯著增強(qiáng)。嗜酸性粒細(xì)胞是哮喘患者中主要的炎癥細(xì)胞，也是PAF的豐富來源。PAF可通過趨化作用或與血小板的相互作用使其聚集于氣道并釋放多種炎癥介質(zhì)，如堿性蛋白﹑嗜酸性陽離子蛋白和嗜酸性神經(jīng)毒素等，這些介質(zhì)對(duì)氣道上皮有明顯毒性，可導(dǎo)致哮喘患者氣道上皮破壞和脫落，氣道上皮細(xì)胞合成的平滑肌松弛因子減少或缺乏，直接引起氣道反應(yīng)性增高;氣道上皮的破壞可使氣道中傳入神經(jīng)末梢中的C纖維顯露，使其易遭受各種炎癥介質(zhì)如緩激肽等的刺激而增加氣道反應(yīng)性。(2)PAF可致支氣管痙攣。實(shí)驗(yàn)證實(shí)PAF是人與實(shí)驗(yàn)動(dòng)物強(qiáng)力的支氣管致痙劑。吸入PAF可使正常人的支氣管平滑肌收縮，氣道阻力的明顯上升[6]。PAF還可能通過白三烯﹑血栓素和前列腺素的釋放，引起支氣管平滑肌收縮。(3)PAF可致氣道炎癥反應(yīng)。PAF可通過血管內(nèi)皮細(xì)胞的PAF受體引起血管通透性增加;通過對(duì)炎癥細(xì)胞的趨化作用導(dǎo)致嗜酸性粒細(xì)胞和中性粒細(xì)胞等的浸潤(rùn)，引起氣道黏膜水腫。(4)PAF可導(dǎo)致氣道黏液栓的形成。PAF可以直接或通過嗜酸性粒細(xì)胞使氣道上皮破壞和脫落，黏膜纖毛功能受損;同時(shí)，PAF能增加氣道黏夜分泌，并通過增加血漿蛋白外滲而使氣道分泌物中蛋白含量增加，導(dǎo)致末梢氣道中黏液栓形成。PAF-AH作為血漿PAF的主要降解酶，它的活性決定著血漿PAF的濃度。經(jīng)研究證實(shí)PAF-AH在哮喘患者中的水平是明顯降低的[7]。對(duì)于支氣管哮喘患者，給予吸入PAF-AH可以減輕支氣管患者的炎癥細(xì)胞的滲出及氣道的阻力[8]。1988年Miwa等報(bào)道816例健康日本成人中有32例血漿PAF-AH無活性，健康兒童中觀察到的比率為8/211例，10個(gè)家族的基因分析提示該酶缺陷屬常染色體隱性遺傳，而且嚴(yán)重哮喘的患兒酶缺陷概率高于正常兒童。有人對(duì)支氣管哮喘的小鼠經(jīng)腹腔和鼻腔給予乙酰水解酶[9]，病理形態(tài)學(xué)觀察和免疫組化標(biāo)記發(fā)現(xiàn):治療組小鼠氣道黏液儲(chǔ)留量下降，間質(zhì)炎細(xì)胞明顯減少，肺內(nèi)巨噬細(xì)胞大量增生。由此可見，PAF-AH的活性降低在哮喘的發(fā)病機(jī)制中起重要作用。

5 重組PAF-AH在相關(guān)疾病的應(yīng)用研究和前景

PAF的廣泛生物學(xué)活性和PAF-AH表達(dá)水平與多種疾病相關(guān)性的研究，使人們對(duì)應(yīng)用PAF-AH治療和預(yù)防疾病產(chǎn)生了濃厚的興趣，Kim等評(píng)價(jià)PAF-AH在游離的大鼠肺缺血再灌注模型中的保護(hù)效應(yīng)，再灌注中加入PAF-AH并檢測(cè)氧合作用和毛細(xì)血管濾過系數(shù)等各項(xiàng)指標(biāo)，結(jié)果同對(duì)照組比，再灌注后氧合作用明顯改善，毛細(xì)血管滲透性降低。在鼠的哮喘模型中，經(jīng)卵蛋白致敏后再次給予抗原，引發(fā)肺中大量嗜酸粒細(xì)胞浸潤(rùn)，分泌黏液堵塞氣道，給予重組PAF-AH對(duì)減輕晚期肺部炎癥有明顯效應(yīng)，提示PAF-AH對(duì)氣道有過敏反應(yīng)的患者可能有治療作用。在臨床的探索性工作中，Noreen等[8]對(duì)14例患有嚴(yán)重支氣管哮喘的患者給予重組PAF-AH(1mg/kg)，發(fā)現(xiàn)重組PAF并不能明顯減輕患者的速發(fā)型和遲發(fā)型氣道高反應(yīng)性，但可以減輕炎癥細(xì)胞的滲出及氣道的阻力。亦有人對(duì)可能發(fā)展為急性呼吸窘迫綜合征(ARDS)的重癥患者給予重組PAF-AH，結(jié)果表明，患者對(duì)重組PAF-AH有較好的耐受性，同安慰劑組相比，ARDS發(fā)生率和死亡率明顯降低。過去人們對(duì)PAF受體拮抗劑作了一些研究，以期找到防治疾病的新方法，但終因其臨床效果不理想，且有較多的副作用而未被應(yīng)用。而PAF-AH是正常存在于血漿和細(xì)胞內(nèi)的活性酶，它能水解PAF和氧化磷脂，對(duì)與獲得性或遺傳性PAF-AH缺陷相關(guān)的疾病有預(yù)防和治療作用，隨著分子生物學(xué)對(duì)其研究的深入，將來會(huì)有更好的應(yīng)用前景。

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(收稿日期:2009-03-15)