20-羥二十烷四烯酸在高血壓發(fā)生中的作用及機(jī)制研究進(jìn)展

賈蟬憶，賀滟，陳遠(yuǎn)壽，韓勇

(遵義醫(yī)學(xué)院，貴州遵義563000)

花生四烯酸(AA)是一種構(gòu)成細(xì)胞膜磷脂的不飽和ω-6脂肪酸，在體內(nèi)可經(jīng)細(xì)胞色素P450(CYP)代謝途徑生成20-羥二十烷四烯酸(20-HETE)[1]。近年研究發(fā)現(xiàn)，20-HETE在調(diào)節(jié)腎、腦、骨骼肌和腸系膜等小動(dòng)脈血管平滑肌的肌源性收縮中具有重要作用，可通過調(diào)節(jié)血管平滑肌細(xì)胞緊張度導(dǎo)致外周血管收縮、血流阻力增加，繼而引起血壓升高[2]，還可通過誘導(dǎo)血管內(nèi)皮細(xì)胞功能紊亂引起血壓升高[3]。本文結(jié)合文獻(xiàn)就20-HETE在高血壓發(fā)生中的作用及其機(jī)制研究進(jìn)展作一綜述。

1 20-HETE的合成與調(diào)節(jié)

20-HETE是AA經(jīng)CYP的ω-羥化作用催化生成的、具有生物活性的類花生酸。在人類和嚙齒類動(dòng)物的肝、腎、肺以及心腦血管等組織中，主要催化AA生成20-HETE的酶是CYP4A、CYP4F[1]。在人體內(nèi)催化20-HETE生成的酶主要是CYP4A11、CYP4F2，在大鼠體內(nèi)催化20-HETE生成的酶主要是CYP4A1、CYP4A2、CYP4A3和CYP4A8，在小鼠體內(nèi)雖能檢測到CYP4A10、CYP4A12、CYP4A14，但只有CYP4A12能催化生成20-HETE[4]。研究表明，血管系統(tǒng)是生成20-HETE的主要部位，而血管平滑肌細(xì)胞是其生成的主要部位。此外，中性粒細(xì)胞、血小板以及心肌細(xì)胞也具有一定合成20-HETE的能力[4]。最近有研究在大腦皮層神經(jīng)元和在體外培養(yǎng)的星形膠質(zhì)細(xì)胞中檢測到CYP4A，說明在一定條件下神經(jīng)系統(tǒng)亦能生成20-HETE[5，6]。

20-HETE的生成受多種因子調(diào)節(jié)。其中最重要的是血管活性物質(zhì)，如血管緊張素Ⅱ(Ang Ⅱ)、內(nèi)皮素1(ET-1)和去甲腎上腺素等，可通過刺激AA的酯化釋放而促進(jìn)20-HETE生成[7]。最近研究發(fā)現(xiàn)，雄激素可作為CYP4的轉(zhuǎn)錄激活物，經(jīng)二氫睪酮處理，誘導(dǎo)血管中CYP4A表達(dá)以及20-HETE生成[8，9]。

2 20-HETE在不同類型高血壓發(fā)生中的作用

2.1 20-HETE與自發(fā)性高血壓 Sacerdoti等[10]研究發(fā)現(xiàn)，自發(fā)性高血壓大鼠腎組織CYP4A2過表達(dá)，20-HETE生成增多。后續(xù)有研究發(fā)現(xiàn)，抑制20-HETE生成可明顯降低自發(fā)性高血壓大鼠血壓[11]。近年在自發(fā)性高血壓大鼠血管系統(tǒng)中亦觀察到20-HETE生成增多，其可能通過促進(jìn)血管氧化應(yīng)激反應(yīng)、內(nèi)皮細(xì)胞功能紊亂以及增加血管緊張度等引起血管對升壓激素的反應(yīng)性增強(qiáng)，導(dǎo)致血壓升高[12]。表明20-HETE與自發(fā)性高血壓的發(fā)生有關(guān)。

2.2 20-HETE與鹽敏感性高血壓 鹽敏感性高血壓的病理特征主要為血管功能障礙。Lukaszewicz等[13]研究發(fā)現(xiàn)，20-HETE可通過促進(jìn)活性氧簇(ROS)產(chǎn)生,引起血管內(nèi)皮細(xì)胞功能紊亂。在高鹽飲食誘導(dǎo)的高血壓SD大鼠中，抑制20-HETE生成與采用低鹽飲食的效果類似，均可明顯降低高鹽飲食誘導(dǎo)的血壓升高[14]，其作用與20-HETE能增加腎內(nèi)血管緊張素原生成及激活1型血管緊張素Ⅱ受體有關(guān)[15]。表明20-HETE與鹽敏感性高血壓的發(fā)生有關(guān)。

2.3 20-HETE與雄激素誘導(dǎo)的高血壓 在雄激素誘導(dǎo)的高血壓動(dòng)物模型中發(fā)現(xiàn)，雄激素可誘導(dǎo)大鼠或小鼠體內(nèi)CYP4A8、CYP4A12表達(dá)，促進(jìn)血管系統(tǒng)中20-HETE生成，繼而介導(dǎo)雄激素所致的血壓升高[16]。經(jīng)二氫睪酮處理的雌性大鼠腎臟微血管中CYP4A2表達(dá)升高，20-HETE生成增加，其血壓明顯升高，這類高血壓被稱為雄激素誘導(dǎo)20-HETE依賴性高血壓。以上研究表明20-HETE與鹽敏感性高血壓的發(fā)生有關(guān)。

2.4 20-HETE與其他因素誘導(dǎo)的高血壓 20-HETE不僅受Ang Ⅱ、ET-1等細(xì)胞因子調(diào)節(jié)，也參與Ang Ⅱ和ET-1誘導(dǎo)的血壓升高。研究發(fā)現(xiàn)，抑制20-HETE生成可顯著降低Ang Ⅱ誘導(dǎo)的高血壓大鼠血壓[11]。ET-1作為最有效的血管收縮物質(zhì)，可促進(jìn)大鼠腎臟20-HETE生成，而阻斷20-HETE生成則可減弱腎血管對ET-1的敏感性。最近有研究發(fā)現(xiàn)，在Nω-硝基-L-精氨酸甲酯(L-NAME)誘導(dǎo)的高血壓大鼠中，應(yīng)用20-HETE合成酶抑制劑HET0016能顯著改善血管收縮和舒張功能，降低L-NAME引起的血壓升高[17]。此外，在與高血壓密切相關(guān)的代謝綜合征中，20-HETE能通過增強(qiáng)嗜中性粒細(xì)胞浸潤而誘發(fā)內(nèi)皮細(xì)胞功能紊亂，加重大動(dòng)脈血管硬化以及血壓升高，繼而參與代謝綜合征大鼠高血壓的發(fā)生、發(fā)展[18，19]。

3 20-HETE參與高血壓發(fā)生、發(fā)展的機(jī)制

目前認(rèn)為，20-HETE參與高血壓發(fā)生、發(fā)展的機(jī)制包括：①增加細(xì)胞內(nèi)Ca2+濃度，促進(jìn)血管平滑肌收縮；②降低血管內(nèi)皮細(xì)胞中NO生物利用率、抑制內(nèi)皮型一氧化氮合酶(eNOS)活性、促進(jìn)ROS生成，誘導(dǎo)血管內(nèi)皮細(xì)胞功能紊亂；③促進(jìn)血管平滑肌細(xì)胞增殖與遷移，誘發(fā)血管重塑；④促進(jìn)血管緊張素轉(zhuǎn)換酶(ACE)、Ang Ⅱ及血管緊張素1型受體(AT1R)等活性，激活RAS。

3.1 增加細(xì)胞內(nèi)Ca2+濃度，促進(jìn)血管平滑肌收縮 在血管系統(tǒng)中，20-HETE作為血管平滑肌細(xì)胞產(chǎn)生的縮血管物質(zhì)，通過調(diào)節(jié)血管緊張度以及血管平滑肌對縮血管物質(zhì)的敏感性，導(dǎo)致外周血管收縮、外周血循環(huán)阻力增加，從而引起血壓升高[3，11]。研究表明，20-HETE可通過激活蛋白激酶C、絲裂原活化蛋白激酶(MAPK)、酪氨酸激酶、Rho激酶等途徑抑制血管平滑肌細(xì)胞的Ca2+依賴性大電導(dǎo)K+通道(BKCa)活性，減少K+外流引起的細(xì)胞膜去極化，從而誘發(fā)細(xì)胞膜電壓門控L型Ca2+通道開放[11]。20-HETE一方面通過增加血管平滑肌細(xì)胞內(nèi)Ca2+濃度，另一方面通過激活Rho激酶，維持肌球蛋白輕鏈磷酸化水平，增加血管平滑肌細(xì)胞對Ca2+的敏感性，通過增加血管緊張度、促進(jìn)血管平滑肌收縮[20]。最近研究發(fā)現(xiàn)，20-HETE還可激活瞬時(shí)受體電位陽離子通道6，增加非選擇性陽離子內(nèi)流，引起血管平滑肌細(xì)胞肌源性收縮[21]。

3.2 降低血管內(nèi)皮細(xì)胞NO生物利用率、抑制eNOS活性、促進(jìn)ROS生成，誘導(dǎo)血管內(nèi)皮細(xì)胞功能紊亂 血管內(nèi)皮細(xì)胞功能紊亂與高血壓、動(dòng)脈粥樣硬化等多種心血管疾病密切相關(guān)[22]。雖然血管內(nèi)皮細(xì)胞不是20-HETE生成的主要部位，但20-HETE在血管內(nèi)皮細(xì)胞功能調(diào)節(jié)方面具有重要作用[23]。在各種類型高血壓中均伴有20-HETE誘導(dǎo)的血管內(nèi)皮細(xì)胞功能紊亂，主要表現(xiàn)為降低NO生物利用率、抑制eNOS活性、促進(jìn)ROS生成導(dǎo)致血管內(nèi)皮細(xì)胞氧化應(yīng)激損傷等。

NO通過環(huán)磷酸鳥苷依賴途徑作用于血管平滑肌細(xì)胞，產(chǎn)生舒血管效應(yīng)[24]。近年研究發(fā)現(xiàn)，在NO介導(dǎo)的環(huán)磷酸鳥苷依賴途徑中，20-HETE是參與NO舒血管作用的重要調(diào)節(jié)因子。在血管平滑肌細(xì)胞中，NO可與CYP1B、CYP2C、CYP4A結(jié)合，從而減少20-HETE生成，減弱其對BKCa的抑制作用，從而阻斷20-HETE介導(dǎo)的血管平滑肌收縮效應(yīng)[25]。而在血管內(nèi)皮細(xì)胞中，20-HETE通過MAPK/IKK/NF-κB信號通路引起eNOS解聚或抑制eNOS與熱休克蛋白HSP90結(jié)合，導(dǎo)致NO生成障礙，降低其生物利用率，從而導(dǎo)致血管內(nèi)皮細(xì)胞功能紊亂[26，27]。20-HETE與NO在血管活性調(diào)節(jié)方面的作用是相互的。NO是血管內(nèi)皮細(xì)胞和平滑肌細(xì)胞中20-HETE生成的重要調(diào)節(jié)物，而20-HETE通過降低血管內(nèi)皮細(xì)胞NO生物利用率，誘導(dǎo)血管內(nèi)皮細(xì)胞功能紊亂，參與高血壓的發(fā)生和發(fā)展。此外，20-HETE還可通過eNOS解聚或激活煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸氧化酶途徑生成過量的ROS，引起細(xì)胞過氧化反應(yīng)，進(jìn)一步加重內(nèi)皮細(xì)胞損傷[28，29]。

3.3 促進(jìn)血管平滑肌細(xì)胞增殖與遷移，誘發(fā)血管重塑 血管重塑是高血壓所致的血管結(jié)構(gòu)性改變，主要表現(xiàn)為血管壁肥厚、壁腔比增加、外周血管阻力增大等[30]。20-HETE通過RAS/MAPK途徑刺激血管平滑肌細(xì)胞增殖以及通過MAPK/PI3K信號通路刺激血管平滑肌細(xì)胞遷移，這些作用與20-HETE依賴性高血壓血管重塑密切相關(guān)[4]。

血管炎癥是誘發(fā)血管重塑的重要因素[31]。Toth等[12]報(bào)道，20-HETE通過增加血管ROS生成及激活NF-κB途徑促進(jìn)自發(fā)性高血壓大鼠腦血管炎癥發(fā)生；使用CYPω羥化酶抑制劑HET0016可明顯降低其大腦中動(dòng)脈氧化應(yīng)激反應(yīng)，降低NF-κB活化以及TNF-α、IL-1β和IL-6表達(dá)[12]。除了促進(jìn)炎癥細(xì)胞因子產(chǎn)生外，20-HETE還能刺激血管內(nèi)皮細(xì)胞中黏附分子表達(dá)，如細(xì)胞間黏附分子1、血管內(nèi)皮細(xì)胞黏附分子1，這些黏附分子表達(dá)可促進(jìn)巨噬細(xì)胞與血管壁的黏附，從而引發(fā)起炎癥反應(yīng)[23]。在大鼠肺動(dòng)脈血管中，20-HETE可通過轉(zhuǎn)錄激活因子ETS樣蛋白1激活TNF-α轉(zhuǎn)錄，誘導(dǎo)炎癥反應(yīng)，并促進(jìn)血管平滑肌細(xì)胞由收縮型向合成型轉(zhuǎn)變，這種細(xì)胞表型改變可導(dǎo)致其增殖和遷移能力增強(qiáng)，繼而引起血管重塑[32]。

近年研究發(fā)現(xiàn)，20-HETE促進(jìn)血管重塑作用并不依賴于血壓升高。Ding等[33]報(bào)道，在5α-二氫睪酮(DHT)誘導(dǎo)的高血壓大鼠中，20-HETE生成增加，利血平干預(yù)雖能降低血壓，但未能阻止血管壁肥厚、壁腔比增大等血管重塑。在血壓降低條件下，抑制20-HETE生成或阻斷其作用才能逆轉(zhuǎn)DHT引起的血管重塑。提示20-HETE誘導(dǎo)的血管重塑并不依賴于血壓升高[33]。Garcia等[34]對CYP4A12轉(zhuǎn)基因小鼠研究亦發(fā)現(xiàn)，腎素-血管緊張素系統(tǒng)(RAS)激活可參與20-HETE介導(dǎo)的血壓升高效應(yīng)，但并不影響20-HETE誘導(dǎo)的血管重塑。

3.4 促進(jìn)ACE、Ang Ⅱ、AT1R等活性，激活RAS RAS是由多種肽類激素及酶類構(gòu)成的體液調(diào)節(jié)系統(tǒng)，在維持機(jī)體內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)以及血壓調(diào)節(jié)方面具有重要作用[35]。RAS中的主要活性成分包括ACE、Ang Ⅱ、AT1R等。病理?xiàng)l件下，RAS激活被認(rèn)為是高血壓發(fā)病的主要機(jī)制之一。

RAS與20-HETE介導(dǎo)的高血壓存在交互作用。一方面，RAS可介導(dǎo)高血壓狀態(tài)下血管平滑肌細(xì)胞生成20-HETE。Ang Ⅱ可通過AT1R受體途徑激活磷脂酶A2和磷脂酶C，促進(jìn)血管平滑肌細(xì)胞內(nèi)AA釋放，增加20-HETE合成，后者介導(dǎo)的縮血管效應(yīng)可參與Ang Ⅱ的升壓作用。因此，減少20-HETE生成可抑制Ang Ⅱ依賴性高血壓的發(fā)生、發(fā)展[36]。另一方面，20-HETE又是激活RAS的重要因子。在CYP4A2誘導(dǎo)的20-HETE依賴性高血壓大鼠中，20-HETE可誘發(fā)RAS中ACE活性增強(qiáng)以及循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)Ang Ⅱ水平增加[37]，抑制ACE活性或阻斷AT1R受體可逆轉(zhuǎn)20-HETE誘導(dǎo)的血管內(nèi)皮細(xì)胞功能紊亂[38]。因此，20-HETE與RAS協(xié)同作用共同促進(jìn)血管內(nèi)皮細(xì)胞功能障礙及高血壓的發(fā)生、發(fā)展。

綜上所述，20-HETE可通過多種途徑介導(dǎo)高血壓的發(fā)生及發(fā)展；20-HETE有可能成為防治高血壓等心血管疾病的潛在藥物作用靶點(diǎn)。