脂氧素在呼吸系統(tǒng)疾病中的保護作用

黃蘭花 李少杰★ 鄒瑩

脂氧素在呼吸系統(tǒng)疾病中的保護作用

黃蘭花 李少杰★ 鄒瑩

脂氧素是繼白三烯（LTs）和前列素（PGs）后再被證實的一類具有三羥四烯結構、在炎癥中發(fā)揮負調(diào)控作用的花生四烯酸代謝的產(chǎn)物[1]。脂氧素的抗炎促消退的特異生物學行為決定其的生成常預示疾病的好轉，在呼吸系統(tǒng)疾病中發(fā)揮抗炎促消退作用的機制多種多樣且涉及許多方面，本文就脂氧素在呼吸系統(tǒng)相關的炎性疾病中的作用綜述如下。

1 脂氧素的概述

1.1 脂氧素的生成 脂氧素是第一個被確定和被克隆的由花生四烯酸通過脂氧合酶兩次催化而成的具有生物活性的內(nèi)源性抗炎介質[2]。脂氧素的合成主要有三條途徑[3]：（1）在中性粒細胞、單核細胞、嗜酸性粒細胞及巨噬細胞中，花生四烯酸通過15-脂加氧酶（15-LO）催化成中間產(chǎn)物，再由中性粒細胞中的5-脂加氧酶（5-LO）催化合成LXA4或LXB4。（2）在血管腔內(nèi)，花生四烯酸通過5-LO途徑合成白三烯A4（LTA4），轉入血小板內(nèi)通過12-脂加氧酶合成LXA4或者LTB4。（3）在炎癥上皮細胞中，環(huán)氧合酶2（COX-2）在5-脂加氧酶的催化下將花生四烯酸轉化成15-epi-LXA4或15-epi-LXB4，也稱為阿司匹林誘生的脂氧素（ATL）。

1.2 脂氧素合成調(diào)節(jié)及失活 白介素4（IL-4）和白介素13（IL-13）可上調(diào)15-LO的表達與活性[4]，粒細胞單核集落刺激因子（GN-CSF）、血小板衍生的生長因子（ODGF）、血小板與白細胞的粘附能上調(diào)5-LO表達以增加脂氧素生成[5]。白介素1β（IL-1β）、腫瘤壞死因子α（TNF-α）通過促進COX-2活性而促進阿司匹林誘生的脂氧素的合成[3，6]。脂氧素特殊的三羥基-四烯結構對單核細胞內(nèi)的前列腺素脫氫酶的具有敏感性，致使脂氧素發(fā)揮抗炎作用后即迅速被單核細胞內(nèi)的15-羥前列腺素脫氫酶及15-氧前列腺素13還原酶代謝而失活[7]。

1.3 脂氧素抗炎促消退作用機制 脂氧素對炎性細胞及因子的影響主要表現(xiàn)為：（1）對中性粒細胞的影響：脂氧素下調(diào)趨化因子、粘附因子、炎性細胞因子的表達從而抑制中性粒細胞浸潤、粘附及滲出[8，9]，限制炎癥惡化。（2）對單核巨噬細胞的影響：脂氧素能刺激巨噬細胞吞噬炎癥部位的中性粒細胞[10]。（3）對嗜酸性粒細胞的影響：脂氧素能下調(diào)IL-5及嗜酸性粒細胞趨化蛋白的表達，明顯縮短嗜酸性粒細胞對組織的浸潤損傷的時間[11]。（4）對炎癥因子的影響：脂氧素能抑制多種炎癥因子的表達以及過氧化離子釋放[12]。另外脂氧素通過抑制血管內(nèi)皮生長因子對血管內(nèi)皮細胞的趨化及促增殖效應[13]，可有效調(diào)節(jié)炎癥防御效應及損傷效應之間的平衡以加速炎癥的進程和促進組織正常修復。

1.4 脂氧素的生物學效應 脂氧素在納克范圍內(nèi)便能有效控制炎癥反應、減輕組織損傷并促進愈合[14]，主要通過與以下三種不同的受體相互結合后發(fā)揮作用：脂氧素A4受體（ALXs），芳烴受體（AhR），半胱氨酸白三烯受體1（CysLT1）。其生物學功能：（1）抗炎作用：通過抑制炎性細胞浸潤作用及促進巨噬細胞吞噬凋亡的中性粒細胞發(fā)揮抗炎作用[12]。（2）抗纖維化：通過抑制激活轉錄生長因子β（TGB-β）及血小板源性生長因子（PDGF）發(fā)揮抗纖維化作用[15]。（3）鎮(zhèn)痛：通過抑制IL-1β、TFN-α而降低炎性細胞因子的表達，能緩解炎癥性及中樞性疼痛[16]。（4）抗腫瘤作用：LX通過抑制血管內(nèi)皮生長因子（VEGF）、抑制細胞活化、缺氧誘導因子（HIF-1α）和干擾NF-κB/COX-2信號通路而抑制腫瘤生長[17，18]。

2 脂氧素在呼吸系統(tǒng)疾病的保護作用

2.1 脂氧素與哮喘 哮喘是一種以氣道高反應性及氣道慢性炎癥性疾病，嗜酸性粒細胞和T細胞在哮喘的發(fā)病過程中發(fā)揮重要作用。脂氧素對哮喘患者的氣道高反應性及炎癥反應有多方面的抑制作用，主要表現(xiàn)為[8]：（1）脂氧素可抑制氣道對乙酰膽堿的高反應性以減少哮喘發(fā)作頻次。（2）脂氧素通過減輕炎癥部位白細胞（主要是嗜酸性粒細胞和淋巴細胞）的浸潤以抑制哮喘患者氣道變態(tài)反應性炎癥。（3）變應原致敏能增加氣道周圍白細胞和氣道上皮細胞中LXA4受體的表達，脂氧素與受體結合后而減輕哮喘患者變應性炎癥及血管損傷。（4）脂氧素于哮喘患者體內(nèi)可抑制LTD4激發(fā)的氣道高反應，于體外可阻斷LTD4起始的氣道平滑肌痙攣，即脂氧素對過敏介質起負性調(diào)節(jié)作用。另外有研究發(fā)現(xiàn)，重度哮喘患者體內(nèi)脂氧素合成酶15-LO及外周血白細胞ALX表達明顯降低[19]，外周血合成脂氧素的能力與病情輕重呈負相關[20]，證實了脂氧素在哮喘的病理發(fā)生發(fā)展過程中發(fā)揮重要的保護作用，阻止變應性哮喘的進一步惡化。

2.2 脂氧素與肺纖維化 肺纖維化是由慢性感染導致的氣道阻塞及慢性彌漫性間質性炎癥，主要是纖維母細胞的過度活化的一種增殖性疾病。針對肺纖維化有效的治療方法尚在探索中而其發(fā)病率逐年升高，因而脂氧素對肺纖維化的保護作用也越來越受到關注。目前公認的脂氧素對肺纖維化的保護機制作用主要是其能抑制β1-轉化生長因子（TGF-β1）誘導的成纖維細胞的增加及膠原蛋白的表達、抑制結締組織生長因子（CTGF）刺激人成纖維細胞的增殖[21]。另外在脂氧素和博來霉素誘導的肺纖維化的小鼠模型中，其主要的抗纖維化作用是通過抑制炎癥及抑制成纖維細胞聚集分化而導致的基質沉著[22]。

2.3 脂氧素與急性肺損傷（ALI） ALI主要因為非心源性因素引起的急性、進行性呼吸功能不全，急性期主要表現(xiàn)為彌漫性肺泡損傷、肺泡上皮及毛細血管內(nèi)皮破壞，發(fā)展至嚴重階段被稱為急性呼吸窘迫綜合征（ARDS），可出現(xiàn)呼吸衰竭、多器官功能衰竭甚至死亡。脂氧素對ALI/ARDS的保護作用有以下的可能機制：（1）脂氧素可通過促進Nrf2蛋白ser40位點的磷酸化而穩(wěn)定氣道上皮細胞鈣粘蛋白（E-cadherin）的表達從而發(fā)揮其對ALI的保護作用[23]。（2）在膿毒血癥的病理過程中，脂氧素及ALXs的表達水平均增高[24]，LX通過與其特異性受體結合后，可抑制炎性細胞、COX-2及炎癥因子PGE2的表達和產(chǎn)生，同時還能增加抗炎癥因子的產(chǎn)生，從而阻止炎癥進一步發(fā)展為ALI/ARDS。（3）有試驗研究發(fā)現(xiàn)，LXA4能顯著抑制由細菌內(nèi)毒素的主要成分脂多糖（LPS）刺激后誘發(fā)的P13K/Akt信號途徑的磷酸化，上調(diào)肺泡上皮囊性纖維化跨膜轉導調(diào)節(jié)因子（CFTR）及肺泡上皮的鈉離子通道的多種亞型細胞的蛋白表達，提高Na/K-ATP酶的活性的同時可減少IL-6及TNF-α的生成[25，26]，從而促進肺泡水腫液體的清除及減輕肺組織損傷。（4）脂氧素可誘導血紅素氧合酶（HO）-1的生成，一方面減少NO的生成，另一反面發(fā)揮HO-1的抗氧化能力，減少氧自由基生成，減輕肺組織損傷[27]。

2.4 脂氧素與慢性阻塞性肺疾?。–OPD） COPD是一種具有慢性不完全性氣流受限特征的肺部疾病，雖然病程呈進行性發(fā)展，但可以預防及控制其急性發(fā)作。細菌感染是COPD的急性發(fā)作重要誘因，脂氧素作為一種內(nèi)源性抗炎介質，必定與COPD炎性發(fā)作的保護作用有著密切關系。大量的白細胞及炎癥因子在感染的刺激下數(shù)目增多，促進脂氧素的合成增多，脂氧素與其特異性受體結合后，可抑制炎癥細胞及炎癥因子的進一步浸潤，同時能增加抗炎癥因子的產(chǎn)生、促進炎癥部位的組織修復，從而縮短COPD急性加重期病程及減少發(fā)病率。有實驗發(fā)現(xiàn)，脂氧素在COPD的臨床加重期的表達高于臨床緩解期，脂氧素的表達與COPD患者的肺功能成正相關關系[28]，表明脂氧素可能會通過改善氣道的阻塞而提高COPD患者的肺功能及生活質量。

2.5 脂氧素與細菌性肺炎 細菌性肺炎主要是由于病源體感染誘發(fā)機體啟動炎癥反應以抵抗感染性損傷而出現(xiàn)的一系列臨床表現(xiàn)，中性粒細胞和單核巨噬細胞在其病理發(fā)展過程中扮演重要角色。脂氧素主要是通過抑制IL-1β、TFN-α而導致炎性細胞因子的表達下降，防止機體由于抗感染免疫應答的過度活化而引起自身組織的嚴重損傷，同時促進巨噬細胞吞噬中性粒細胞碎片能有效阻止炎性細胞釋放物對組織造成繼發(fā)性的損傷，保護機體免受“瀑布”性炎癥效應的損害。脂氧素調(diào)節(jié)促炎/抗炎因子的平衡從而可增加抗炎藥物治療的有效性，減低由于大量、長期使用抗生素導致機體易感性增加的風險，提高機體的防御能力。同時脂氧素可減輕氣道的炎癥損傷、改變氣道血管通透性、減輕炎性細胞滲出及促進組織修復而維護了呼吸道的結構及功能完整性，反而可促進細菌的清除、限制炎癥損傷，充分發(fā)揮脂氧素在細菌性肺炎中的抗炎促消退作用。

2.6 脂氧素與肺癌 目前研究顯示，肺癌的發(fā)生發(fā)展與反復炎癥刺激及腫瘤血管形成有密切關系，即癌癥的發(fā)生可能與炎癥的消退障礙及腫瘤生長微環(huán)境的順利形成有關。脂氧素在肺癌的發(fā)展過程中，一方面可通過發(fā)揮其對炎癥的特殊抑制作用降低腫瘤的發(fā)生及阻止腫瘤的侵襲，另一方面通過下調(diào)體內(nèi)的促血管生成因子[主要是血管內(nèi)皮生長因子（VEGF）]和缺氧誘導因子（HIF-1α）的表達而減少腫瘤的血管形成[29]，能一定程度抑制腫瘤細胞的生存及轉移。另外有試驗證實，脂氧素能通過對調(diào)節(jié)性B細胞的抑制而減少調(diào)節(jié)性T細胞的數(shù)量、顯著增強 CD8+T細胞的殺傷能力，從而間接發(fā)揮抗腫瘤作用[30]。

3 小結與展望

綜上所述，脂氧素在抗炎促消退的病理過程中起關鍵作用，在呼吸系統(tǒng)疾病的發(fā)展及轉歸中的保護性作用也已基本得到證實。雖然目前脂氧素在臨床的相關試驗研究較少，但相信隨著研究的深入，脂氧素的病理生理意義、生物學活性及其在呼吸系統(tǒng)各個疾病的作用機制將得到全面闡明，并且將有越來越多穩(wěn)定性較好的脂氧素及其衍生物可應用于臨床，并為呼吸系統(tǒng)疾病甚至其他系統(tǒng)疾病的治療提供安全有效的新策略。

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519000 暨南大學附屬珠海市人民醫(yī)院呼吸內(nèi)科

*通信作者