20-羥二十烷四烯酸在血壓調(diào)節(jié)中的作用

盧帥軍 綜述， 譚龍益 審校

(上海市第一人民醫(yī)院寶山分院檢驗(yàn)科，上海200940)

20-羥二十烷四烯酸(20-hydroxy eicosate traenoic acid，20-HETE)是細(xì) 胞 色 素-P450(CYP450)家族成員4A和4F介導(dǎo)的花生四烯酸代謝產(chǎn)物，是調(diào)節(jié)血管張力、血壓和腎功能的主要因素之一［1］。20-HETE代謝紊亂可能是血壓相關(guān)性疾病發(fā)生的重要機(jī)制，已經(jīng)成為抗高血壓等疾病研究的主要靶點(diǎn)。我們綜述了新近相關(guān)研究的主要進(jìn)展。

一、20-HETE的生理功能

20-HETE是CYP450催化花生四烯酸生成的重要代謝產(chǎn)物之一?；ㄉ南┧嵩隗w內(nèi)的轉(zhuǎn)化主要有3種途徑:經(jīng)環(huán)氧酶途徑生成前列腺素類和血栓素類等類似物;經(jīng)脂氧酶途徑生成5-羥二十烷四烯酸、12-羥二十烷四烯酸、15-羥二十烷四烯酸和白三烯類;經(jīng)細(xì)胞色素途徑生成環(huán)氧碳二十烯酸等。其中，細(xì)胞色素-P4A(CYP4A)和細(xì)胞色素-P4F(CYP4F)是催化花生四烯酸ω-羥基生成20-HETE的主要同工酶，廣泛分布在多種組織［2］。相關(guān)研究表明心腦血管病、高血壓病與CYP4A基因多態(tài)性相關(guān)［3-5］;氧化應(yīng)激、內(nèi)皮功能紊亂與CYP4F基因多態(tài)性相關(guān)［6-8］。

20-HETE是一種由血管平滑肌細(xì)胞合成、有強(qiáng)效活性的花生酸類［9］。微循環(huán)中20-HETE生理功能主要有:(1)通過抑制Na+-K+-ATP酶活性、調(diào)節(jié)腎小管Na+轉(zhuǎn)運(yùn)來控制血壓［4］;(2)作為血管生長(zhǎng)因子刺激相關(guān)的活性類激素［如血管緊張素Ⅱ(AngⅡ)等］引起血管收縮反應(yīng)，收縮效用與其所作用的離子通道相關(guān)［10］;(3)參與血管平滑肌細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞的增殖、遷移、管道形成和凋亡，促進(jìn)血管形成相關(guān)分子如低氧誘導(dǎo)因子-a、血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子和趨化因子配體-12的分泌，介導(dǎo)表皮生長(zhǎng)因子受體(EGFR)的下游信號(hào)通路，包括促分裂原活化蛋白激酶(MAPK)和IKβ激酶(IKKβ)途徑，內(nèi)皮細(xì)胞型一氧化氮合酶(eNOS)解偶聯(lián)及活性氧(ROS)系統(tǒng)的激活等［11-13］;(4)對(duì)抗前列腺素H2/血栓素A2受體，抑制血小板聚集和血栓素的合成［4］。此外，在缺血或再灌注損傷中也有明顯效用，如外源性注射20-HETE明顯增加心肌梗死面積［4］。20-HETE相關(guān)信號(hào)作用途徑見圖1。

圖1 20-HETE相關(guān)信號(hào)作用途徑

二、20-HETE與相關(guān)生物因子對(duì)血壓的調(diào)節(jié)

1.20-HETE 和一氧化氮(nitric oxide，NO)的關(guān)系 NO是一種由一氧化氮合酶(NOS)催化L-精氨酸(L-NAME)合成的氣體自由基，具有抑制血小板聚集、抑制平滑肌細(xì)胞增生、調(diào)節(jié)血管張力、介導(dǎo)細(xì)胞免疫等生理作用，在心血管疾病中具有重要意義［13-14］?，F(xiàn)已知 NOS有3種亞型:eNOS、神經(jīng)元型NOS(nNOS)和細(xì)胞因子誘導(dǎo)型NOS(iNOS)。eNOS是產(chǎn)生NO最重要的限速酶，能催化L-NAME與氧生成L-胍氨酸，同時(shí)產(chǎn)生NO。iNOS主要受炎性細(xì)胞因子的誘導(dǎo)表達(dá)并產(chǎn)生大量NO［15］。生理狀態(tài)下NO濃度很低，其作用是通過與可溶性鳥苷酸環(huán)化酶(sGC)亞鐵血紅素中的Fe2+結(jié)合，促進(jìn)cGMP產(chǎn)生，這個(gè)過程中20-HETE 是主要調(diào)節(jié)者［16］。相關(guān)體外實(shí)驗(yàn)［9，12］已證實(shí):20-HETE通過解偶聯(lián)eNOS抑制NO產(chǎn)生和刺激超氧陰離子(·O－2)的形成，激活NADPH氧化酶活性將其生成的·O－2迅速轉(zhuǎn)換成H2O2;在體內(nèi)，20-HETE通過EGFR的MAPK和IKKβ信號(hào)通路解偶聯(lián)eNOS作用于內(nèi)皮細(xì)胞，降低NO水平和增加·O－2濃度。在膿毒性休克癥中，20-HETE通過抑制iNOS的活性降低內(nèi)毒素引起低血壓［15］。上述研究表明20-HETE活性的增強(qiáng)減少了NO的生物利用率、增加·O－2的水平，而易誘發(fā)氧化應(yīng)激，加重血管功能紊亂。

2.20-HETE與氧化應(yīng)激的關(guān)系 氧化應(yīng)激(oxidative stress，OS)是指由于各種因素破壞體內(nèi)氧化劑和抗氧化劑的平衡，致使機(jī)體產(chǎn)生過量的ROS，主要包括羥自由基(OH·)、·O－2、氧化亞氮(NO·)、過氧化氫(H202)和過氧亞硝酸鹽陰離子(ONOO－)等。ROS性質(zhì)非?；顫?，一旦形成便立即與宿主細(xì)胞的DNA、蛋白質(zhì)、脂質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，引起細(xì)胞損傷。NO是舒血管活性物，然而過多NO產(chǎn)生將會(huì)與ROS作用，生成ONOO－等氧化活性極強(qiáng)的作用物，誘發(fā)機(jī)體“亞硝化應(yīng)激”，引起細(xì)胞損傷［17］。20-HETE 促進(jìn) eNOS解偶聯(lián)是誘發(fā)氧化應(yīng)激重要因素，該過程中過量ROS產(chǎn)生導(dǎo)致細(xì)胞凋亡［18］，作用方式包括:(1)直接損傷DNA誘導(dǎo)凋亡;(2)直接損傷細(xì)胞膜，導(dǎo)致細(xì)胞膜通透性增加，Ca2+內(nèi)流導(dǎo)致細(xì)胞凋亡;(3)通過細(xì)胞膜誘發(fā)脂質(zhì)過氧化影響細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)系統(tǒng)激發(fā)相關(guān)調(diào)控基因?qū)е碌蛲?(4)激活細(xì)胞膜上NADPH氧化酶，使組織內(nèi)ROS大量生成，從而活性氧對(duì)脂質(zhì)和核酸破壞而凋亡。此外，相關(guān)文獻(xiàn)亦證實(shí):在高血壓患者中，氧化應(yīng)激物水平與20-HETE活性正相關(guān)［19］;而在氧化應(yīng)激反應(yīng)增強(qiáng)和內(nèi)皮功能紊亂的心肌缺血再灌注病例中［4］，抑制20-HETE合成對(duì)心肌細(xì)胞有修復(fù)作用。然而究竟是氧化應(yīng)激引起高血壓，還是長(zhǎng)期高血壓引起機(jī)體損傷和氧化應(yīng)激，目前尚未定論。

3.20-HETE與腎素-血管緊張素系統(tǒng)(RAS)的關(guān)系 RAS是體內(nèi)控制血壓和調(diào)節(jié)體液平衡的關(guān)鍵體系，主要包括腎素、血管緊張素轉(zhuǎn)換酶(ACE)、AngⅡ1型受體(AT1R)等。在心血管內(nèi)皮功能紊亂中，AngⅡ是通過AT1R和AngⅡ2型受體(AT2R)來調(diào)節(jié)的:AT1R是調(diào)節(jié)血管收縮和鈉離子滯留，AT2R是調(diào)節(jié)血管舒張和Na+排泄［20］。在血管平滑肌細(xì)胞中，20-HETE通過阻斷鈣依賴性的鉀離子通道，引起細(xì)胞內(nèi)K+濃度的升高，使細(xì)胞膜電位降低［9］。這將導(dǎo)致電壓門控鈣離子通道的激活，由此引起細(xì)胞內(nèi)Ca2+濃度的升高。20-HETE通過Na+、K+和Ca2+通道調(diào)節(jié)血管舒縮功能，可能是血管生成與功能調(diào)節(jié)的一個(gè)關(guān)鍵分子，已經(jīng)成為血管新生異常疾病治療的重要目標(biāo)［9-10］。20-HETE還可以調(diào)節(jié)AngⅡ引起的血管收縮反應(yīng)，但是血管舒張劑(如NO和CO等)抑制 20-HETE的合成［10，13］。AngⅡ通過受體介導(dǎo)脂酶的活化刺激類花生酸(二十烷類)的合成，而花生四烯酸的代謝產(chǎn)物反過來也調(diào)節(jié)由AngⅡ引起的血管收縮反應(yīng)，20-HETE的作用更加顯著［9］。在微循環(huán)中，AngⅡ濃度緩慢升高能夠提高20-HETE的合成;在腎臟中，AngⅡ促進(jìn)細(xì)胞色素衍生的花生四烯酸產(chǎn)物羥基二十碳四烯酸(HETEs)和環(huán)氧二十碳烯酸的合成，引起20-HETE 和近端 HETEs(16-、17-、18-和19-HETEs)外流數(shù)倍的增加，這些產(chǎn)物在腎臟脈管系統(tǒng)和腎單位中起調(diào)節(jié)肽的作用［9，21］。在脈管系統(tǒng)中，AngⅡ活性包括超氧化物或活性氧的刺激、NF-κB的激活及炎癥因子的誘導(dǎo)，這些過程中20-HETE和AngⅡ有著相似的生理功能，如血管收縮和有絲分裂原作用［5］。20-HETE還可以調(diào)節(jié)AngⅡ引起的腎血管收縮作用，其敏感性可能與其旁分泌或自分泌 AngⅡ和20-HETE的活性相關(guān)［9，22］。

4.20-HETE與高血壓的關(guān)系 高血壓相關(guān)疾病與內(nèi)皮功能障礙有關(guān)，主要特征是血管擴(kuò)張劑和收縮劑敏感性表達(dá)不平衡造成血管張力增加，從而引起流動(dòng)阻力［6，9，11-14］。如前所述，涉及血管內(nèi)皮功能障礙的血管活性因子有NO、ROS、RAS及環(huán)氧酶和脂氧化酶終端產(chǎn)物等。然而，在血管內(nèi)皮功能障礙與高血壓動(dòng)物模型中，20-HETE的相關(guān)數(shù)據(jù)與研究人類的數(shù)據(jù)是不匹配的。但從中證實(shí)20-HETE能在人體內(nèi)合成，如人類腎皮質(zhì)通過CYP4F和CYP4A酶的活性代謝花生四烯酸為20-HETE，而且20-HETE從尿中排泄［3，6-8］。最近，在人類血小板和中性粒細(xì)胞內(nèi)亦檢測(cè)出20-HETE［22］。20-HETE對(duì)血壓具雙向調(diào)節(jié)作用:在腎小管，20-HETE通過抑制腎小管上皮細(xì)胞離子轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)制促進(jìn)尿鈉排泄和利尿作用來調(diào)節(jié)血壓;在脈管系統(tǒng)，20-HETE增加血管平滑肌細(xì)胞收縮、損害內(nèi)皮依賴性血管舒張?jiān)黾友茏枇?、升高血壓?，21］。另外，相關(guān)生物活性因子還可通過調(diào)節(jié)ω-羥化酶的活性及表達(dá)量來影響20-HETE對(duì)血壓的控制。同時(shí)，幾乎所有的縮血管因子都能激活磷脂酶，上調(diào)腎臟和血管組織20-HETE合酶的表達(dá)，促進(jìn)20-HETE的釋放;而舒血管因子NO對(duì)20-HETE的合成起抑制作用，并且依賴于鈉的攝入量［10，23］。激素介導(dǎo)的ω-羥化酶在血壓調(diào)控中也非常重要，如絕經(jīng)后婦女高血壓的發(fā)病率明顯升高，且尿中20-HETE的含量與血壓正相關(guān)［24］;更值得注意的是多囊卵巢綜合征患者高血壓的發(fā)病率和20-HETE之間的聯(lián)系還可能與肥胖相關(guān)［25］?？傊?，20-HETE通過多條途徑、涉及多種生物因子參與血壓的調(diào)節(jié)，其機(jī)理有待更深入全面的探索。

三、20-HETE檢測(cè)方法及臨床意義

20-HETE同分異構(gòu)體近10多種，其在體液中的濃度以pg/mL、ng/mL 級(jí)別表示［21，26］，這給常規(guī)檢測(cè)技術(shù)帶來了困難，也很難制備出相關(guān)的單克隆抗體。目前各實(shí)驗(yàn)室主要通過高敏感、高特異性的液相色譜/質(zhì)譜(LC/MS)技術(shù)檢驗(yàn)相關(guān)體液中20-HETE的含量，其檢測(cè)過程牽涉到相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)品的購(gòu)買、LC/MS條件的摸索及相關(guān)樣品的提取、純化等，甚為復(fù)雜且成本較高［3，26］。20-HETE作為較為穩(wěn)定的生物活性因子，在很多病理?xiàng)l件下均能檢測(cè)到其濃度的變化對(duì)相關(guān)疾病(如心腦血管疾病［1-5］、糖尿病［3］、子癇前期［24-25］和癌癥［27］等)的預(yù)防及治療具有重要意義。以20-HETE為靶點(diǎn)的新型抗高血壓藥物療效顯著［28］，即將上市。

四、小結(jié)

綜上所述，20-HETE作為一種血管收縮劑和促尿鈉排泄類花生酸，既是維持生理?xiàng)l件下穩(wěn)態(tài)平衡的重要物質(zhì)，又是很多疾病發(fā)生、發(fā)展中的關(guān)鍵因素。20-HETE對(duì)血壓相關(guān)疾病的調(diào)節(jié)主要依其合成部位和相關(guān)的活性激素的影響，但其潛在的機(jī)制尚未完全闡明。通過對(duì)其相關(guān)信號(hào)傳導(dǎo)途徑的追蹤，進(jìn)一步了解20-HETE作用血壓相關(guān)疾病的機(jī)制，為血壓相關(guān)疾病的治療及藥物的研發(fā)提供新途徑。

另外，20-HETE作為一種新型的生物信息遞質(zhì)對(duì)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)和臨床醫(yī)學(xué)都起到了推動(dòng)作用，但在實(shí)驗(yàn)室及臨床還缺乏一種理想的方法直接、快速、精確的測(cè)定其含量。因此，20-HETE的物理、化學(xué)及生物學(xué)特性還有待進(jìn)一步觀察，其檢測(cè)方法尚待進(jìn)一步探索。

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