脂氧素與缺血/再灌注損傷

唐艷榮（綜述），吳升華（審校）

（南京醫(yī)科大學第一附屬醫(yī)院兒科，南京 210029）

脂氧素（lipoxins，LX）是 Serhan于1984年發(fā)現(xiàn)的二十烷類家族中一類花生四烯酸的產(chǎn)物［1］。近年來對于LX的合成途徑、生物學作用及其機制，以及LX在腦、心肌、腎臟、胃、腸、肺等缺血/再灌注損傷的作用機制及臨床應(yīng)用前景等方面有進一步的研究進展。

1 脂氧素簡介

1.1 LX的分類 LX分子中包含三個羥基和四個共軛雙鍵，根據(jù)分子中羥基位置和構(gòu)象的不同可分為 LXA4、LXB4、15-epi-LXA4 和 15-epi-LXB4［2］。

1.2 LX的合成途徑 LX主要是通過細胞間的相互作用而合成，其跨細胞的合成有 3 條途徑［1，3］。①花生四烯酸在單核巨噬細胞、氣管上皮細胞、血管內(nèi)皮細胞內(nèi)通過15-脂氧化酶（lipoxygenase，LO）作用，形成中間產(chǎn)物，并通過與多形核中性白細胞（polymorphonuclear neutrophil，PMN）相互作用，通過 5-LO合成LX。②在血管腔內(nèi)，花生四烯酸在白細胞內(nèi)通過5-LO途徑合成白三烯（leukotriene，LT）A4后，被轉(zhuǎn)入血小板內(nèi)，由12-LO催化從而生成 LXA4和LXB4。③阿司匹林可使在炎癥、細胞因子等作用下的血管內(nèi)皮細胞、胃腸上皮細胞等表達的環(huán)氧酶2乙?；?，使其喪失原有的合成前列腺素的功能，轉(zhuǎn)換為15-LO的催化作用，使花生四烯酸轉(zhuǎn)變?yōu)長X的前體，通過內(nèi)皮細胞、上皮細胞等傳遞給PMN，由PMN合成15-立體異構(gòu)體-LX，主要為15-epi-LXA4，也稱為阿司匹林誘生的 LX［1，3］。除此之外，LX也可在單個細胞中合成［2］，15-epi-LX 也可經(jīng)非阿司匹林誘導(dǎo)的途徑而由細胞色素P450或LO催化合成［4］。

1.3 LX的失活 LX合成后在局部組織發(fā)揮作用，然后被15-羥/oxo-二十碳四烯酸氧化還原酶及LXA4/前列腺素 E 13，14-還原酶、LTB4 12-羥脫氫酶作用而迅速失活，LXA4最后形成無活性的13，14-二氫-LXA4，LXB4 可形成 5-oxo-LXB4 而失活［1］。另外，LXA4、LXB4也可被 PMN 代謝為20-羥-LXA4 及20-羥-LXB4 而失活［3］。

1.4 LX合成的調(diào)節(jié) LX合成過程中有多種因素的參與。白細胞介素（interleukin，IL）4、IL-13可通過促進15-LO表達與活性，促進LX生成。粒細胞單核細胞集落刺激因子、IL-3、血小板衍生的生長因子、血小板與白細胞的黏附等也可通過促進5-LO表達而促進 LX 生成［1，3，5］。糖皮質(zhì)激素可通過減少 PMN 的5-LO轉(zhuǎn)錄活性而減少LX生成，但增加人單核細胞的5-LO活性可使LX的生成增多［6］。腫瘤壞死因子α（tumor necrosis factor α，TNF-α）、IL-1β 也可通過促進乙?；h(huán)氧酶2的活性而促進阿司匹林誘生的LX合成［1］。

1.5 LX受體 白細胞、腸上皮細胞、血管內(nèi)皮細胞等表面分布有 LXA4受體和 LXB4受體，分別與LXA4與LXB4相互作用。此外，阿司匹林誘生的LX也可與LXA4受體結(jié)合。甲?；?甲硫氨酰-亮氨酰-苯丙氨酸及血小板源生長因子可活化LXA4受體，內(nèi)毒素、IL-4、IL-6、IL-13、IL-1β 及干擾素 γ 可促進LXA4 受體表達［1，7］。LXA4 受體與半胱氨酰LT 有一定同源性，在血管內(nèi)皮細胞、腎小球系膜細胞內(nèi)，LXA4可與LTD4競爭性地與半胱氨酰LT1結(jié)合，拮抗LTD4的作用。在氣管上皮細胞，LX也可與LTC4競爭性地與半胱氨酰LT2結(jié)合，拮抗LTC4的作用。但LTD4、LTC4不能與LX受體結(jié)合，LXA4也不能與LTB4 受體結(jié)合［1，8］。

2 LX的生物學作用

LX有強力的抗炎癥效應(yīng)，稱之為炎性反應(yīng)的“剎車信號（braking signals）”或“停止信號（stop signals）”［1，3，5］，在炎性反應(yīng)中發(fā)揮廣泛的抗炎、促進炎癥消散和抗增殖作用［9］。LX可作用于多種細胞發(fā)揮作用，如多形核白細胞、單核巨噬細胞、血管內(nèi)皮細胞、上皮細胞、腎小球系膜細胞、成纖維細胞、平滑肌細胞等。

3 LX對腦缺血/再灌注的作用

在卒中后腦組織損傷的發(fā)病機制中炎性反應(yīng)起到了重要作用，促炎細胞因子構(gòu)成了缺血性損傷向炎癥性損傷轉(zhuǎn)變的基礎(chǔ)，而腦缺血可以明顯誘導(dǎo)TNF-α 和 IL-1β 的表達［10］。TNF-α 和 IL-1β 過度表達可激活內(nèi)皮細胞表達其他黏附分子，介導(dǎo)中性粒細胞和血管內(nèi)皮細胞的黏附，促使中性粒細胞在缺血區(qū)腦組織中聚集、趨化，將加劇神經(jīng)功能的惡化并擴大腦梗死體積［11，12］。由此可見，腦缺血后過度的炎性反應(yīng)是造成腦組織進一步損傷的主要原因之一，另外血腦屏障損傷是加重腦缺血/再灌注損傷的重要原因［13］。

有實驗表明，LXA4對血腦屏障通透性及炎性反應(yīng)有多方面的抑制作用，主要表現(xiàn)在以下幾個方面。

3.1 LX抑制中樞神經(jīng)系統(tǒng)促炎細胞因子的表達Serhan等［14］和 Mitchell等［15］的研究發(fā)現(xiàn)，LXA4 能抑制TNF-α、IL-1β的表達。葉習紅等［16］采用線栓法復(fù)制大鼠局灶性腦缺血/再灌注模型，結(jié)果顯示，缺血2 h再灌注24 h后模型組大鼠神經(jīng)功能缺損嚴重，腦梗死灶明顯，腦組織中髓過氧化物酶（myeloperoxidase，MPO）活性升高和丙二醛（malondialdehyde，MDA）含量增多，IL-1β和 TNF-α表達上調(diào)，表明炎性因子過表達參與了缺血/再灌注組織損害和神經(jīng)功能缺失。而LX可明顯降低缺血/再灌注大鼠腦組織MPO活性和MDA含量，減輕缺血區(qū)的炎性反應(yīng)，表現(xiàn)明顯的腦保護作用［16］。

3.2 LX降低血腦屏障的通透性 已有研究證實，腦皮質(zhì)基質(zhì)金屬蛋白酶9（matrix metalloproteinase 9，MMP-9）基因剔除小鼠及應(yīng)用基因沉默技術(shù)抑制腦MMP-9基因表達的大鼠與MMP-9基因正常表達者血腦屏障的通透性降低，腦缺血后梗死體積及腦水含量降低，神經(jīng)功能缺陷征象明顯改善［17，18］。為了進一步了解LX是否對腦缺血后血腦屏障通透性有影響，實驗者對腦組織伊文思藍含量及MMP-9表達進行測定，發(fā)現(xiàn)LXA4組與缺血/再灌注組相比，腦水含量、伊文思藍含量及MMP-9表達明顯降低［19］，而腦伊文思藍含量與血腦屏障損傷程度呈正相關(guān)［20］，由此可見，LXA4可降低血腦屏障通透性，減輕腦水腫，促進局灶性腦缺血/再灌注損傷大鼠的神經(jīng)功能恢復(fù)。

3.3 新生兒缺氧缺血性腦病合成LXA4能力受損Weinberger等［21］發(fā)現(xiàn)新生兒缺氧缺血性腦病者合成LXA4的5-LO、15-LO的活性是降低的，從而引起LXA4合成減少。黃士錕等［22］通過對新生兒缺氧缺血性腦病者輕、中、重度及正常新生兒出生即刻、生后第3天、第7天清晨采集空腹靜脈血進行LXA4檢測，發(fā)現(xiàn)重度缺氧缺血性腦病患兒合成LXA4的能力顯著受損，隨著時間的延長，合成 LXA4的5-LO、15-LO的活性功能顯著恢復(fù)，表明LXA4在新生兒缺氧缺血性腦病發(fā)病過程中起著明顯的抗感染作用。

4 LX對心肌缺血/再灌注的作用

中性粒細胞的聚集和活化是心肌缺血/再灌注中炎癥損傷的主要因素之一，活化的中性粒細胞釋放各種細胞因子和活性氧，可進一步加重和損傷心肌組織。

4.1 LXA4降低TNF-α血清濃度及MDA水平 對大鼠心肌細胞建立缺氧復(fù)氧模型，發(fā)現(xiàn)LXA4組與對照組相比，TNF-α的血清濃度及MDA水平明顯降低，說明在心肌再灌注損傷的炎癥中LXA4可抑制中性粒細胞的趨化、黏附和滲出，減少中性粒細胞的活化和浸潤，減少再灌注中氧自由基生成造成的細胞損傷，從而減輕了心肌再灌注損傷［23］。

4.2 LXA4可能通過血紅素加氧酶1介導(dǎo)其抗氧化、抗凋亡、抗炎作用 活性氧系統(tǒng)可激活核因子κB，大量產(chǎn)生TNF-α，而血紅素加氧酶1（heme oxygenase-1，HO-1）可抑制TNF-α的生成，LXA4可能通過誘導(dǎo)HO-1的生成，通過活性氧系統(tǒng)，抑制核因子κB活化，減少TNF-α的生成，即通過上調(diào)HO-1表達發(fā)揮抗炎、抗凋亡作用。HO-1抑制劑鋅原卟啉可以阻斷升高的HO-1的心肌保護作用，消除LXA4的抗氧化及清除氧自由基的能力，表明 LXA4可能通過HO-1介導(dǎo)其抗氧化、抗凋亡、抗炎的作用［23］。

4.3 LXA4受體激動劑可抑制缺血/再灌注引起的心臟損害 LXA4受體激動劑CGEN-855A可抑制活化的中性粒細胞聚集，在小鼠體內(nèi)心肌缺血后再灌注前立即給予不同劑量的CGEN-855A，發(fā)現(xiàn)心肌梗死減少的面積可達25%～36%，肌鈣蛋白I的表達水平降低。而且，CGEN-855A呈劑量依賴性地進行心臟保護作用，劑量越大，心肌梗死減少的面積越大，肌鈣蛋白I的表達水平也越低［24］。

5 LX對腎缺血/再灌注的作用

15-epi-16-（FPhO）-LXA4-Me是人工合成的15-epi-LXA4類似物，將其用于治療缺血引起的急性腎衰竭的小鼠，與未治療組相比，發(fā)現(xiàn)活化的中性粒細胞受到抑制，趨化因子GRO1的mRNA水平及細胞因子IL-1β、IL-6水平降低，細胞因子信號轉(zhuǎn)導(dǎo)抑制蛋白 1、2的 mRNA水平升高，說明 15-epi-16-（FPhO）-LXA4-Me抑制缺血/再灌注引起的腎衰竭，具有保護性的作用［25］。

6 LX對胃缺血/再灌注的作用

大鼠胃缺血/再灌注可引起胃黏膜損傷，5-LO抑制劑、12-LO抑制劑、15-LO抑制劑以及LXA4/膜聯(lián)蛋白1拮抗劑呈劑量依賴性的增加胃黏膜的損傷，而LXA4可以對抗環(huán)氧化酶或脂氧化酶抑制劑誘發(fā)缺血/再灌注引起的胃黏膜損傷，從而起到對胃黏膜的保護作用［26］。

7 LX對腸缺血/再灌注的作用

腸缺血/再灌注期間，在多種因素的作用下，中性粒細胞在損傷部位聚集、活化，造成腸黏膜上皮細胞損傷和腸通透性增加。目前研究表明，TNF-α在腸缺血/再灌注導(dǎo)致腸黏膜損傷過程中起著十分重要作用，是腸缺血/再灌注損傷時細胞因子連鎖反應(yīng)中的一個關(guān)鍵介質(zhì)［27］。

為了進一步探討LXA4對腸道缺血/再灌注所致的炎癥損傷是否有治療作用，林崢等［28］對雄性SD大鼠建立腸缺血/再灌注模型，發(fā)現(xiàn)腸缺血/再灌注組的腸組織中二胺氧化酶活性明顯下降，MPO、MDA活性及TNF-α的水平明顯升高，表明腸缺血/再灌注后腸道存在過氧化應(yīng)激，小腸清除自由基的能力下降，大量自由基生成及大量PMN浸潤聚集，導(dǎo)致腸缺血/再灌注后腸道損傷的發(fā)生。LXA4組腸組織中二胺氧化酶活性明顯升高、MPO、MDA活性及TNF-α明顯降低，提示LXA4對腸缺血/再灌注損傷具有明顯的保護作用。

8 LX對肺缺血/再灌注的作用

在LTB4受體轉(zhuǎn)基因小鼠，后肢缺血/再灌注損傷后發(fā)生遠處器官的第二次損傷，肺組織中PMN浸潤增多并損傷，肺缺血后LXA4生成并隨著再灌注逐漸增多。應(yīng)用LXA4或阿司匹林誘生的LX可抑制肺組織中PMN浸潤及損傷［29］。

9 LX臨床應(yīng)用前景

LXA4主要在機體內(nèi)發(fā)揮抗炎、抗凋亡、抗增殖等作用，并不參與各種生理功能的維持。LXA4的作用與糖皮質(zhì)激素、非甾類抗炎藥物有相近之處，但在體內(nèi)應(yīng)用無骨髓抑制、腎功能損害等不良反應(yīng)，人工合成的LXs類似物正在被開發(fā)成新型藥物，有極廣泛的應(yīng)用前景［9］。目前已成功地治療了多種人或動物的炎性疾病，在缺血/再灌注損傷方面，LXA4本身可抑制內(nèi)皮細胞活性氧的產(chǎn)生［30］，對腦、心臟、胃、腎、腸、肺等缺血/再灌注引起的一系列損害有一定的抑制作用，從而發(fā)揮對機體多器官的保護作用。目前為止，LXA4對缺血/再灌注的作用主要通過哪些機制以及LX作用于受體后通過哪些信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路等仍有許多不明之處，但隨著深入的研究，必將對LX有一個全面的認識，對以后臨床應(yīng)用提供更加有效及有價值的依據(jù)。

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