白三烯與衰老的研究進展及其在皮膚老化中的作用

劉倩云 魯緒玲 洪芬芳 楊樹龍 (南昌大學醫(yī)學院，江西 南昌 330006)

衰老是人類科研探索過程中的永恒話題。炎癥是衰老伴隨的反應之一，而白三烯(LTs)是重要的前炎癥因子。目前研究表明，LTs與老年肺疾患、神經(jīng)退行性疾病、骨性關節(jié)炎、老年肝腎疾病、心血管老化、皮膚衰老等有著密切的關系。但針對LTs與皮膚衰老方面的相關研究報道還很少。本文就白三烯與衰老相關的研究進展及其在皮膚老化中作用進行綜述。

1 LTs的體內代謝及生物學功能

1.1 LTs的生物合成 LTs是花生四烯酸(AA)經(jīng)5-脂氧合酶(5-LO)代謝生成的一組脂類介質，多種細胞參與了白三烯的體內合成，包括中性粒白細胞、嗜酸性粒細胞、巨噬細胞、枯否氏細胞、肺泡上皮細胞、腦垂體前葉細胞肥大細胞。以及皮膚的肥大細胞、表皮角質化細胞等〔1〕。首先是免疫球蛋白E介導抗原抗體反應導致肥大細胞或嗜堿性細胞內的磷脂酶A2活化，裂解成膜磷脂(phospholipid)同時釋放出AA，5-酯氧酶激活蛋白(FLAP)促進AA的轉移，5-LO催化AA氧化產(chǎn)生5-羥過氧化二十碳四烯酸(5-HPETE)，5-HPETE在 LTA4合成酶(LTA4S)的催化下產(chǎn)生 LTA4，LTA4經(jīng)過 LTA4水解酶(LTA4H)、LTC4 合成酶(LTC4S)、谷肽甘肽轉移酶(GSH)、γ-谷氨酰轉移酶(γ-Glu)和脫羧酶(decarboxylase)的一連串催化作用先后產(chǎn)生 LTB4、LTC4、LTD4、LTE4和 LTF4。其中 LTC4、LTD4、LTE4和LTF4是重要的過敏介質，稱為半胱氨酰白三烯(cysLTs)，又稱過敏性物質(SRS-A)。這4種cysLTs均有強烈收縮血管平滑肌的能力，其排序為LTD4＞LTC4＞LTE4＞＞LTF4〔2〕。LTs主要通過羥基化、C20羧化及 β 氧化來滅活。CysLTs可以在細胞外髓過氧化物酶作用下形成各自的硫氧化物，或與LTB4相似，通過ω-基化、羧化及外周小體β-氧化作用來降解，LTE4還可發(fā)生N-乙酰化，是人尿中的主要代謝產(chǎn)物。LTs的生物學功能主要有:促進炎性細胞尤其是嗜酸性粒細胞聚集、引起氣道平滑肌收縮、血管通透性增加、促進黏膜分泌滲出，還可以引起氣道高反應性和氣道重塑〔3〕。

2 LTs與組織器官衰老

2.1 LTs與老年肺疾患 慢性阻塞性肺疾病(COPD)是一種通氣功能衰退、患者的運動能力減弱和健康狀況逐步下降的疾病。其特點是炎癥細胞因子(如TNF-α、LTB 4、IL-8等)的體內含量增加。有研究者對20例有穩(wěn)定COPD的病人〔男15例，女5例;平均年齡(72.8±6.3)歲〕進行心理壓力評價，用 LTs受體拮抗劑(孟魯司特鈉片，10 mg/d)治療12個月，觀察到血清LTB4、IL-8明顯減少。此結果和門診就診、住院人數(shù)和住院時間減少相一致〔4〕。另有作者報道哮喘大鼠肺組織中LTB4含量顯著高于正常對照組〔5〕，結果提示LTB4可能對老年性肺疾病有促進作用。

2.2 LTs與神經(jīng)退行性疾病 5-LO是LTs體內合成的關鍵酶之一，最近的數(shù)據(jù)表明，此酶的生物活性能影響中樞神經(jīng)的功能和神經(jīng)退行性病理性疾病(如AD)〔6〕。5-LO廣泛分布于心血管以及中樞神經(jīng)系統(tǒng)，其表達水平隨年齡而增加，顯示其可能參與老齡化有關疾病〔7〕。通過免疫印跡發(fā)現(xiàn)，年長老鼠小腦和大腦中膜/胞質中5-LO蛋白含量表達較年輕老鼠都有明顯增加〔8〕。測定年輕與年老C57BL16小鼠不同腦區(qū)5-LO表達水平和活性發(fā)現(xiàn)，5-LO mRNA在大腦所有皮質、海馬和小腦區(qū)域均有表達。25個月的小鼠與3個月的小鼠相比，其海馬區(qū)5-LO的mRNA和其表達的蛋白質水平顯著增加，5-LO通路的代謝產(chǎn)物LTs在年老小鼠的海馬區(qū)含量也顯著增加〔9〕，表明LTs很可能對神經(jīng)退行性疾病的發(fā)生有促進作用。

2.3 LTs與骨性關節(jié)炎 骨性關節(jié)炎(OA)是中老年人常見多發(fā)慢性退行性骨關節(jié)病，以軟骨退行性變和繼發(fā)骨質增生為主〔10〕，是與老化有關的漸進性關節(jié)疾病，代表著關節(jié)的衰老。非甾體抗炎藥廣泛應用于OA的治療過程，其機制為抑制環(huán)氧化酶，影響AA的代謝，減少前列腺素合成〔11〕，其中雙氯芬酸鈉還能一定程度上抑制脂氧酶而減少LTs生成。而蓖麻油可通過抑制磷脂酶A2和LTB4治療膝關節(jié)骨性關節(jié)炎，其效果與雙氯芬酸相似，但更安全〔12〕。目前正在研究的治療骨性關節(jié)炎的新藥Licofelone，能夠阻斷COX-1、COX-2和5-LOX，減少 LTs的產(chǎn)生〔11〕。

2.4 LTs與老年肝腎疾病 許多研究表明，LTs可能導致肝細胞的衰老〔13〕。LTs在體內主要由肝臟代謝、失活和肝膽排泄，另外腎臟也參與小部分的代謝過程。檢測肝腎綜合征(HRS)，失代償性肝硬化而腎功能正常患者和正常對照組的血漿LTC4和肌酐濃度，發(fā)現(xiàn)失代償性肝硬化患者血漿LTC4增高，合并HRS者升高更顯著。HRS患者血清LTC4與肌酐濃度有顯著相關性，表明LTC4在肝硬化并發(fā)HRS的過程中有重要作用〔14〕。嚴重肝衰竭(肝硬化失代償、肝腎綜合征)患者尿中LTE4及NAC-LTE4排泄量非常顯著地增高，甚至超過正常人100倍。對照研究發(fā)現(xiàn)，慢性腎衰竭患者尿中CysLTs排泄下降，但以肌酐清除率校正后趨于正常;肝病伴隨其他原因導致的腎衰竭，尿中檢測量輕度增加;而肝腎綜合征(HRS)患者尿中LTE4、NAC-LTE4排泄量，以及以肌酐清除率校正后其值均顯著高于正常人，同時隨肌酐清除率下降，HRS患者內源性LTE4排泄也平行下降，但以3H-LTC4示蹤發(fā)現(xiàn)HRS時腎臟LTE4的清除率比正常人減少，提示LTE4在HRS時合成增多。嚴重肝衰竭時，肝臟代謝LTs功能下降使之轉向腎臟代謝增多，以及LTs產(chǎn)生的病理性增加、門腔分流增加等，共同導致腎內LTs濃度增加，進一步使腎血管收縮、腎小球濾過面積減少、腎小球濾過率下降，這可能在HRS發(fā)生中起重要作用。另外，非皮質醇類抗感染藥物也會在某些情況下促進LTs的產(chǎn)生〔15〕。這些研究提示LTs引起肝細胞病變，從而加速肝臟的衰老。但有實驗表明，LTs只有其他因素的協(xié)同作用下才能促肝臟疾病的發(fā)生，所以cysLT作為肝臟炎癥損害的介質，其作用可能通過細胞釋放的某種第二信使所介導，還可能與其縮血管活性以及肝臟局部缺氧有關。

2.5 LTs與心血管老化 動脈粥樣硬化性血管疾病是一種多因素疾病，年齡是動脈粥樣硬化(AS)發(fā)生與發(fā)展的獨立危險因素〔16〕。AS的發(fā)病機制有多種學說，其中“慢性炎癥學說”已為廣大學者所認同〔17〕。LTs是促進炎癥反應的脂類調控因子，在心血管組織中具有強烈的致炎作用。近年對AS的研究發(fā)現(xiàn)，5-LO途徑及其下游產(chǎn)物LTs對AS形成、發(fā)展及斑塊不穩(wěn)定性有重要作用〔18〕。已知5-LO廣泛分布于心血管，且在該部位的表達水平隨年齡而增加，這表明它可能參與該老齡化疾病〔7〕。有研究顯示，5-LO信號通路的激活通過多種機制，在促進AS形成中發(fā)揮強效作用〔18〕。

3 LTs在皮膚老化中作用

衰老時機體向炎癥過程傾斜，抑炎作用逐漸減弱，最終導致衰老的慢性炎癥〔19〕。皮膚是衰老過程中最易顯露的器官，作為機體衰老的一個重要組成部分，皮膚衰老的明顯特征為皮膚粗糙、松弛、皺紋出現(xiàn)或加重，色素沉著出現(xiàn)老年斑，以及血管擴張、表皮消化不良等〔20〕。

3.1 LTs通過調節(jié)微循環(huán)促皮膚衰老 皮膚微循環(huán)系統(tǒng)每時每刻都在向皮膚組織輸送氧氣及營養(yǎng)物質、排泄代謝產(chǎn)物，并調節(jié)人體組織液的產(chǎn)生、流動以及血管內外的平衡。微循環(huán)狀態(tài)良好，細胞就能獲得充分的營養(yǎng)和氧氣，使皮膚組織細胞的代謝功能正常，是保證皮膚健美的最佳途徑〔21〕。

3.2 LTs通過收縮血管影響皮膚微循環(huán) LTC4/D4/E4收縮大、小血管和微血管，導致皮膚細胞層氧氣及營養(yǎng)物質供應不足，而細胞必須儲存充足的氧，才能完成分裂增殖、代謝排毒等工作。細胞代謝排毒及時，臉部皮膚才會細膩、白嫩、年輕態(tài)。如果臉部細胞缺氧，就會停止代謝活動，卻要消耗養(yǎng)分維持生命。當臉部的缺氧細胞增多時，其他細胞還要替代這部分缺氧的細胞完成工作，如此超負荷運轉，使各項機能耗損退化，整個面部皮膚自我修復能力下降、代謝排毒失調、防御能力減弱，此時細胞就會分泌大量黑色素來抵御外界因素對皮膚的傷害，但當黑色素過度增長或分布不均勻時會造成皮膚局部過黑或色素沉著，皮膚逐漸變得粗糙、黯黑、灰黃，甚至出現(xiàn)色斑、皺紋〔22，23〕。

3.3 LTs對白細胞的趨化作用影響皮膚微循環(huán) LTB4對白細胞有很強的趨化功能。研究表明，血小板和白細胞被活化后，其表面的黏附分子增加，黏附分子可形成血小板-白細胞集聚體，造成皮膚毛細血管或靜脈血栓形成，導致顴部潮紅、皮膚大理石花紋、全層皮膚變薄(其中角質層變薄會影響皮膚水分，導致細胞皺縮、老化、組織缺水、萎縮)，出現(xiàn)組織學結構和形態(tài)學改變，使皮膚逐漸出現(xiàn)細小皺紋。隨著皺紋的進一步增多和加深，皮膚表面積也不斷增大，使皮膚屏障修復延遲〔24〕;加上表皮進一步變薄，水分喪失更加嚴重，此時，肉眼可見皮膚干燥、皮膚老化加重〔25〕，毛發(fā)脫落易斷。

LTs直接參與白細胞黏附功能及白細胞聚集、釋放，包括釋放自由基、蛋白酶、LTs、血小板活化因子等，并進一步影響微循環(huán)。白細胞聚集本身引起的物理機械梗死也影響微循環(huán)〔26〕。

LTs參與血小板聚集釋放，頭皮部血管發(fā)生血栓或小血管發(fā)炎，使其支配范圍的毛發(fā)由于血液供應受阻而脫發(fā)〔27〕。

LTs影響血管通透性，使組織液滲出增加，導致皮膚水腫，或引起濕疹等皮膚疾病，還有可能使皮膚毛細血管顯露，皮膚紅血絲明顯〔28〕。

3.4 LTs對皮膚自然潤澤因子(NMF)的影響 人體正常富有彈性的皮膚與其中天然保濕系統(tǒng)有著密切關系〔29〕。水分是皮膚表皮角質層重要的塑形物質之一，角質層中水分含量約10%。維持這一比值的相對恒定，主要依靠皮膚角質層中存在的NMF(其成分包括尿素、有機酸、氨基酸等成分)的作用。隨著年齡增長，皮膚漸進老化，皮膚表皮角質層變薄，角質層中NMF含量不斷減少，皮膚水合能力降低，水分丟失增加。LTs能導致皮膚表皮角質層變薄，故其可能通過促進皮膚中NMF的減少，導致出現(xiàn)一系列皮膚衰老的臨床表現(xiàn)。有研究認為〔30〕，老年人皮膚角質層中的水合能力較正常年輕人減少20%～25%，嚴重時下降更加明顯。由于水合能力降低，皮膚組織細胞的水分減少，細胞皺縮、老化、組織缺水、萎縮，出現(xiàn)組織學結構和形態(tài)學改變而使皮膚逐漸出現(xiàn)細小皺紋。角質層衰老在皮膚老化中的作用現(xiàn)已越來越受到人們的重視，因為它在皮膚保水、保濕、屏障以及皮膚病形成等多方面具有非常重要的調節(jié)作用〔31〕。

3.5 LTs可上調基質金屬蛋白酶(MMP)促進皮膚衰老MMP是一組鋅離子依賴性內肽酶，是細胞外基質降解的關鍵酶。其中MMP-9和MMP-1對ECM(細胞外基質)的降解作用被廣泛研究〔32〕，MMP-9被認為是降解ECM的主要蛋白酶〔33〕。這些MMP在激活后可導致皮膚真皮中支撐皮膚結構的膠原蛋白和彈性蛋白被過度降解，從而使皮膚出現(xiàn)皺縮、無彈性等衰老癥狀。LTB4是一個作用很強的趨化因子，它可以激活并聚集許多炎性和免疫效應細胞，作用于T細胞釋放的各種細胞因子，如 IL-1、TNF(腫 瘤 壞 死 因 子)及 MMP-2、MMP-3、MMP-9〔34〕。同時，有證據(jù)顯示炎癥反應時多種細胞因子可上調MMP-9的表達，而MMP-9又可對促炎因子發(fā)揮正反饋作用，可以說它是炎癥反應重要的“調節(jié)劑”〔35〕。

4 小結與展望

綜上所述，LTs在機體衰老過程中起著多方面重要作用，無論是為了加深對衰老機制的了解，還是為了解決延緩衰老這一科學難題，LTs及其抑制劑的研究和探索都將為其開辟一條新途徑。在不久的將來，LTs抑制劑可能作為一劑良藥而被應用到防治心、腦、肺、腎等諸多器官老化的疾病中去。迄今為止，有關皮膚衰老的研究，僅有證據(jù)表明，LTs作為一種主要炎癥因子參與了皮膚老化的部分過程，其作用機制的研究還不是十分成熟。

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