脂加氧酶表達與腫瘤及炎癥性疾病關(guān)系的研究進展

張 建，徐 芬，郝 華

脂加氧酶表達與腫瘤及炎癥性疾病關(guān)系的研究進展

張 建1，徐 芬2，郝 華1

脂加氧酶(lipoxygenase, LOX)是花生四烯酸(arachidonic acid, AA)代謝的重要酶類，可以分為5-脂加氧酶(5-lipoxygenase, 5-LOX)、8-脂加氧酶(8-lipoxygenase, 8-LOX)、12-脂加氧酶(12-lipoxygenase, 12-LOX)及15-脂加氧酶(15-lipoxygenase, 15-LOX)，其在炎癥及腫瘤發(fā)生、發(fā)展過程中發(fā)揮重要作用。該文就其最新研究進展作一綜述。

腫瘤；脂加氧酶；炎癥；文獻綜述

花生四烯酸(arachidonic acid, AA)是人體必需的不飽和脂肪酸，主要以磷脂的形式存在于細胞膜上，酶可將其分解為多種代謝產(chǎn)物。AA的代謝途徑主要有3條：環(huán)氧化酶(cyclooxygenase, COX)途徑、脂加氧酶(lipoxygenase, LOX)途徑、細胞色素P450(cytochrome P450, CYP450)途徑。COX對機體的影響及治療作用已被廣泛研究[1-2]，近年對LOX與炎癥性疾病及腫瘤性疾病的研究也日益增多，該文現(xiàn)對其新研究進展作一綜述。

1 LOX的分類及其主要分布

根據(jù)LOX催化氧分子加成在AA碳原子的位置，可將其分為5-脂加氧酶(5-lipoxygenase, 5-LOX)、8-脂加氧酶(8-lipoxygenase, 8-LOX)、12-脂加氧酶(12-lipoxygenase, 12-LOX)和15-脂加氧酶(15-lipoxygenase, 15-LOX)等類型。5-LOX是一個二氧合酶，具有兩種不同的酶活性，高表達于人白細胞中[3]。8-LOX主要表達于小鼠正常和瘤變的皮膚組織中[4]。12-LOX分為3個亞型：白細胞型(12S-LOX)、血小板型(12S-LOX)及表皮型(12R-LOX)，根據(jù)其結(jié)構(gòu)和特性不同而分布于不同的物種中[5]。15-LOX分為白細胞型(15-LOX-1)和表皮型(15-LOX-2)，其高表達于人類未成熟紅細胞及嗜酸性粒細胞，低表達于多形核白細胞(polymorphonuclear neutrophils, PMN)，外周血單核細胞不表達[5]。

2 LOX參與脂氧素(lipoxins, LXs)的合成

LXs是人體內(nèi)最重要的抗炎、促消退介質(zhì)，在炎癥及腫瘤性疾病的發(fā)生、發(fā)展中發(fā)揮著重要作用。其合成主要是通過跨細胞途徑完成，LOX參與其合成過程。LOX催化AA使之代謝為LXs，其催化途徑主要包括3條：(1)5/15-LOX途徑：一方面，5-LOX能將AA轉(zhuǎn)換成白三烯A4(leukotriene A4, LTA4)，然后在15-LOX作用下進一步代謝為15S-環(huán)氧四烯酸的中間產(chǎn)物，最后在酶的作用下轉(zhuǎn)化生成脂氧素A4(lipoxin A4, LXA4)和脂氧素B4(lipoxin B4, LXB4)；另一方面，AA可在15-LOX作用下生成15S-羥過氧化氫二十碳四烯酸(15S-HPETE)和15S-羥二十碳四烯酸(15S-HETE)，而后與活化的PMN相互作用，將15S-HPETE和15S-HETE傳遞給PMN，再通過5-LOX的催化作用生成LXA4或LXB4[6]。(2)5/12-LOX途徑：白細胞上的5-LOX可將AA催化生成白三烯A4，然后通過黏附作用使之與血小板黏附在一起，由血小板上的12-LOX繼續(xù)發(fā)揮催化作用，從而形成LXA4或LXB4。(3)阿司匹林(acetylsalicylic acid, ASA)誘發(fā)途徑：在細胞因子、缺氧以及細菌感染等因素的作用下，上皮細胞和內(nèi)皮細胞表達環(huán)氧化酶-2(cyclooxygenase-2, COX-2)。ASA使COX-2乙酰化，形成乙?；瘡秃衔锊⑹蛊鋯适Ш铣汕傲邢偎氐哪芰?，卻具有催化AA的功能，催化產(chǎn)物被PMN中的5-LOX催化合成15-立體異構(gòu)體(epimer, epi)-LXs[7]。LOX參與LXs合成過程復雜，詳見圖1[6]。

3 LOX與腫瘤

近年來，LOX與腫瘤關(guān)系的研究越來越多。研究已證實，LOX與細胞的增殖、分化等過程密切相關(guān)，參與腫瘤發(fā)生、發(fā)展的多個過程。腫瘤血管的形成已經(jīng)成為腫瘤發(fā)生、發(fā)展的必要條件，而血管發(fā)生是錯綜復雜、分階段的過程，由很多不同細胞因子介導完成。

3.1 5-LOX與腫瘤 5-LOX的氧化產(chǎn)物可以促進內(nèi)皮細胞的增殖[6]。Wasilewicz等[8]對120例結(jié)腸腺瘤患者研究發(fā)現(xiàn)，5-LOX過表達常見于高級別的上皮內(nèi)瘤變，與低級別的上皮內(nèi)瘤變相比，其差異具有統(tǒng)計學意義，該差異與組織學分型也有關(guān)，絨毛狀腺瘤中5-LOX的陽性率為100%，被認為具有較高惡變能力，而管狀腺瘤的陽性率為49.1%。5-LOX的抑制劑Zileuton可抑制細胞增殖，抑制肺癌、食管癌等惡性腫瘤細胞的增殖[9]。由此可推測，5-LOX參與腫瘤的發(fā)生、發(fā)展，其抑制劑有望用于腫瘤治療。

3.2 8-LOX與腫瘤 目前，對于8-LOX的研究較少?，F(xiàn)已證實8-LOX具有催化AA代謝為8S-羥二十碳四烯醇(8S-HETE)及催化亞油酸代謝為9S-HODE的能力，8S-HETE具有誘導細胞生長抑制的功能[10]，因此推測，8-LOX具有抑制細胞生長的功能。

3.3 12-LOX與腫瘤 12-LOX能促進多種腫瘤細胞的增殖，其抑制劑能抑制腫瘤細胞增殖、促進腫瘤細胞凋亡。Klampfl等[11]發(fā)現(xiàn)12-LOX廣泛表達于結(jié)腸癌。Xu等[12]通過免疫組化和RT-PCR檢測發(fā)現(xiàn)，12-LOX在人類兩個肝癌細胞系SMMC-7721、HepG2中高表達，在正常肝細胞系L-02中不表達；在肝癌細胞中抑制12-LOX的表達可以抑制細胞增殖、促進細胞凋亡。12-LOX的抑制劑黃芩素呈時間-劑量依賴性抑制SMMC-7721、HepG2細胞增殖、促進其凋亡。因此推測，12-LOX具有促進肝癌發(fā)生、發(fā)展能力，其抑制劑具有抑制肝癌作用。Krishnamoorthy等[13]研究發(fā)現(xiàn)12-LOX及其代謝產(chǎn)物12S-羥二十碳四烯醇(12S-HETE)能促進前列腺癌的進展與轉(zhuǎn)移，在低氧條件下調(diào)節(jié)實體瘤中VEGF的表達，從而促進前列腺癌的發(fā)生、發(fā)展。Singh等[14]通過對86例乳腺癌患者進行研究發(fā)現(xiàn)，乳腺癌患者與健康對照組相比12-LOX顯著增加，12-LOX與患者淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移相關(guān)；經(jīng)化療后75%患者的12-LOX表達水平顯著下降，且12-LOX濃度越高的患者對化療越敏感。因此推測，12-LOX的篩查有助于乳腺癌的早期診斷。12-LOX抑制劑黃芩素呈劑量依賴性地降低活性氧簇(reactive oxygen species, ROS)的生成[15]，抑制白三烯誘導ROS的形成[16]，促進細胞凋亡。Guo等[17]研究發(fā)現(xiàn)12-LOX及其代謝產(chǎn)物12S-HETE對卵巢癌生長有重要的調(diào)控作用，12-LOX高表達于卵巢癌組織和卵巢癌細胞系OVCAR-3和SK-OV-3；其抑制劑BMD-122呈劑量依賴性抑制卵巢癌細胞株的生長，純化的12S-HETE能顯著性逆轉(zhuǎn)其抑制作用。Xu等[12-14,17]的研究結(jié)果保持一致。李志超等[18]研究表明，12-LOX是神經(jīng)膠質(zhì)瘤臨床分期診斷的標志物，與患者預后密切相關(guān)。研究均表明12-LOX對腫瘤的發(fā)生、發(fā)展具有促進作用。12-LOX參與腫瘤的發(fā)生、發(fā)展，臨床對12-LOX篩查可能有助于腫瘤的早期診斷，其抑制劑可能成為腫瘤治療的新途徑。

3.4 15-LOX與腫瘤 15-LOX同12-LOX一樣，在腫瘤領(lǐng)域中的研究也較多。15-LOX在細胞分化及腫瘤生長中發(fā)揮重要作用，能抑制多種惡性腫瘤的增殖，特別是抑制上皮性腫瘤增殖、促進腫瘤細胞凋亡，體現(xiàn)抗癌功能。Yuan等[19]發(fā)現(xiàn)在非小細胞肺癌中，15-LOX在香煙的誘導下表達下調(diào)，從而導致肺癌的進展。15-LOX-1是代謝亞油酸的關(guān)鍵酶，其代謝產(chǎn)物可以抑制腫瘤細胞的侵襲力，其在治療原發(fā)腫瘤和對腫瘤轉(zhuǎn)移的抑制均發(fā)揮著關(guān)鍵作用[20]，其應(yīng)用將成為具有發(fā)展前景的抗腫瘤治療手段。15-LOX-1在結(jié)直腸癌中的表達受到抑制，而且這種低表達促進腫瘤的發(fā)生，其陽性率與患者生存率呈正相關(guān)[21]。15-LOX-2誘導AA形成15S-HETE的關(guān)鍵酶，其可以使細胞停留在G0/G1期，15S-HETE的抗癌作用主要是拮抗其他類型LOX的代謝產(chǎn)物，如LTB4和12S-HETE以抑制腫瘤細胞的增殖、誘導其凋亡。15-LOX-2在卵巢癌、子宮頸癌等婦科惡性組織中過度表達，并與臨床病理分級密切相關(guān)[22]，因此，15-LOX-2可能成為在惡性腫瘤治療中潛在的藥物分子靶點。

4 LOX與炎癥

LXs作為炎癥過程的剎車信號，具有抗炎癥促消退的藥理作用，LOX作為其生成的關(guān)鍵酶，也參與了炎癥過程。炎癥可以促進腫瘤基質(zhì)的生成，對腫瘤的發(fā)生、發(fā)展、轉(zhuǎn)移具有十分重要的意義[23]。巨噬細胞主要起源于外周循環(huán)的單核細胞，是天然免疫系統(tǒng)的主要成員。腫瘤相關(guān)巨噬細胞(tumor-associated macrophages, TAMs)參與炎癥反應(yīng)，能發(fā)揮多種促腫瘤作用，如促進腫瘤細胞增殖、血管生成與增強腫瘤細胞侵襲力[24]。研究發(fā)現(xiàn)，TAMs 浸潤密度與腫瘤直徑和TNM分期有關(guān)[25]。因此，在人類多數(shù)腫瘤中若有大量的炎癥細胞浸潤，其預后不良。5-LOX參與炎癥反應(yīng)，提高其代謝產(chǎn)物能促進卵巢癌炎癥細胞的浸潤[26]。

12-LOX也是一種重要的炎癥信號分子，參與機體炎癥反應(yīng)[27]。Dilly等[28]發(fā)現(xiàn)12-LOX和其產(chǎn)物12S-HETE通過NF-κB途徑促進血管生成、參與炎癥反應(yīng)，12-LOX催化誘導型一氧化氮合酶(induced nitric oxide synthase, iNOS)誘導一氧化氮(nitric oxide, NO)大量生成，導致炎癥損傷[29]與Uderhardt等[27]研究結(jié)果保持一致。15-LOX作為AA代謝途徑的關(guān)鍵酶，參與炎癥反應(yīng)[5]。對LOX的研究可能成為抗炎治療的新突破。

5 展望

LOX的不同亞型及其代謝產(chǎn)物在炎癥及部分腫瘤發(fā)生、發(fā)展中的作用已被證實。因此，臨床治療有望利用對LOX表達水平的調(diào)控，實現(xiàn)抑制腫瘤細胞的增殖、抑制血管生成及炎癥反應(yīng)；根據(jù)LOX在正常組織和癌變組織中表達的差異，考慮可將LOX作為常規(guī)腫瘤的生物學標志物，實現(xiàn)腫瘤的早期診斷。LOX抑制劑作用雖在部分體外實驗中得到證實，但尚未進入臨床試驗階段，對機體影響的研究仍需大量臨床試驗。隨著對LOX研究的不斷深入，對其將有一個更加全面的認識，有望為其臨床應(yīng)用提供更有效、更有價值的依據(jù)。

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張 建，女，碩士研究生。E-mail: 1067433026@qq.com 郝 華，男，博士，副主任醫(yī)師，碩士生導師，通訊作者。Tel: (0791)86297631，E-mail: haohua410@126.com

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