二十碳五烯酸生物活性及藥理作用研究進(jìn)展

張兆倩 ，劉 飛 ，張金華，黃 碩 ，朱希強(qiáng)

（1. 山東大學(xué) 藥學(xué)院 生化與生物技術(shù)藥物研究所，山東 濟(jì)南 250012；2. 山東省藥學(xué)科學(xué)院 山東省生物藥物重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 多糖類藥物發(fā)酵與精制國家地方聯(lián)合工程實(shí)驗(yàn)室，山東 濟(jì)南 250101；3. 山東省藥學(xué)科學(xué)院 博士后科研流動(dòng)站，山東 濟(jì)南 250101）

二十碳五烯酸（eicosapentaenoic acid，EPA）屬ω-3系列多不飽和脂肪酸，分子量為302.451，是人體內(nèi)必需的微量生物活性物質(zhì)。人體自身無法合成EPA，但可通過日常飲食獲取。攝入二十二碳六烯酸（docosahexaenoic acid，DHA）也可在人體內(nèi)轉(zhuǎn)化為EPA。天然存在的EPA主要在藻類、真菌、細(xì)菌等浮游生物中通過脂肪酸碳鏈延長、脫氫去飽和途徑和聚酮合酶（polyketide synthase，PKS）途徑合成。天然存在的EPA多為順式結(jié)構(gòu)（見圖1），進(jìn)入機(jī)體后在β-氧化酶系的作用下，在過氧化物酶體和線粒體中被氧化分解，但只有在特殊情況下才有可能被氧化分解供能，如重度饑餓時(shí)且其他脂肪酸被大量利用后。

圖1 EPA結(jié)構(gòu)

EPA的分子結(jié)構(gòu)中含5個(gè)雙鍵，極易發(fā)生脂質(zhì)過氧化，因此提取分離過程較為復(fù)雜，常用的有尿素包合法、低溫結(jié)晶法、分子蒸餾法、超臨界萃取法和吸附分離法。為了得到高純度的EPA，工業(yè)上常采用兩種或兩種以上分離方法相結(jié)合。

EPA作為ω-3家族的重要成員，近年多被報(bào)道具有降血脂、降低心血管疾病風(fēng)險(xiǎn)、抗腫瘤、抗炎、抗氧化應(yīng)激、穩(wěn)定斑塊及穩(wěn)定細(xì)胞膜等生物活性，國外已有EPA相關(guān)降血脂藥物上市，是重要的輔助治療藥物和保健品。本文對EPA國內(nèi)外相關(guān)臨床試驗(yàn)和作用機(jī)制研究結(jié)果作一綜述，旨在為EPA的進(jìn)一步研究和相關(guān)適應(yīng)癥研究提供參考。

1 EPA相關(guān)上市藥物及臨床試驗(yàn)

現(xiàn)有EPA相關(guān)藥物能顯著降低重度高甘油三酯血癥患者的甘油三酯（triglyceride，TG）水平，如美國Amarin公司2012年獲FDA批準(zhǔn)的藥物Vascepa（處方藥）的有效成分是EPA乙酯；2014年5月，阿斯利康ω-3脂肪酸制劑Epanova獲得FDA批準(zhǔn)，主要成分EPA和DHA，作為飲食療法的輔助藥物；又如日本武田制藥公司的 Lotriga包含高度濃縮及純化的EPA乙酯和DHA乙酯，此外還有Lovaza和Omtryg等國際上市藥物。國內(nèi)已上市的藥物有多烯酸乙酯膠囊、膠丸，其成分為EPA乙酯和DHA乙酯，具有降低甘油三酯和總膽固醇的作用。美國Amarin公司于2019年第一季度末在美國提交一份補(bǔ)充新藥申請，增加EPA心臟保護(hù)作用。

2 EPA的生物活性及藥理作用

2.1 降血脂作用

血脂代謝紊亂，指血液中的膽固醇、TG、低密度脂蛋白異常升高，而高密度脂蛋白異常降低。血脂紊亂是引發(fā)動(dòng)脈粥樣硬化、冠心病等心血管疾病的主要原因之一，降血脂藥可有效預(yù)防心血管疾病。目前臨床常用的降脂藥物可分為5大類：他汀類、貝特類、煙酸類、膽酸螯合劑、膽固醇吸收抑制劑。此外，新型的PCSK9抑制劑和魚油類降血脂藥物也具有較大的市場潛力。

EPA可抑制肝臟脂肪和脂蛋白的合成，促進(jìn)膽固醇排泄，降低血液中的TG和低密度脂蛋白膽固醇（low density lipoprotein cholesterol，LDL-C），同時(shí)增高有益的高密度脂蛋白膽固醇（high density lipoprotein cholesterol，HDL-C）。針對于高脂血癥病人的兩項(xiàng)隨機(jī)、雙盲、多中心擴(kuò)展的III期臨床試驗(yàn)結(jié)果[1]證實(shí)，Amarin公司開發(fā)的主要成分為EPA乙酯的降血脂藥AMR101對混合型血脂異常有顯著療效，在降低TG水平的同時(shí)，不會增加LDL-C水平。EPA導(dǎo)致餐后TG水平的降低是由于脂蛋白脂酶（lipoprteinlipase，LPL）活性增加和血清極低密度脂蛋白（very low density lipoprotein，VLDL）濃度降低引起的，從而導(dǎo)致乳糜微粒清除率增加。但EPA減少VLDL產(chǎn)生的確切機(jī)制尚不清楚，有可能是EPA減少了肝臟中脂質(zhì)的保留，增加了肝臟脂肪酸氧化。載脂蛋白E（apolipoprotein E，ApoE）多存在于血漿乳糜微粒（chylomicron，CM）、VLDL及其殘粒中，是LDL受體的高親和力配體，與脂蛋白的代謝密切相關(guān)。ApoE的基因位點(diǎn)具有遺傳多態(tài)性，與個(gè)體血脂水平的發(fā)展變化密切相關(guān)，EPA對LDL-C的作用機(jī)制復(fù)雜，并受ApoE遺傳多態(tài)性影響[2]。研究證實(shí)，補(bǔ)充魚油（含EPA和DHA）的患者脂肪組織中LPL mRNA表達(dá)增加[3]。LPL的活性受載脂蛋白的調(diào)控，載脂蛋白C II（ApoC-II）是其內(nèi)源性激活劑，載脂蛋白C III（ApoC-III）是其內(nèi)源性抑制劑。ApoC-III是富含TG的脂蛋白代謝和肝臟TG水平穩(wěn)態(tài)的重要調(diào)節(jié)因子，ApoC-III的主要作用是通過非競爭性抑制內(nèi)皮結(jié)合的LPL來調(diào)節(jié)脂解過程，從而減少血漿中TG的清除[1]。使用EPA乙酯和ω-3不飽和脂肪酸制劑治療可降低血漿ApoC-III水平[1,4-5]。

2.2 心血管保護(hù)作用

EPA現(xiàn)已被證明可降低心血管疾病風(fēng)險(xiǎn)，在面向所有潛在的心臟疾病事件的大型隨機(jī)臨床試驗(yàn)中，ω-3不飽和脂肪酸（EPA和DHA）的攝入可減少心臟死亡事件[6]，補(bǔ)充ω-3不飽和脂肪酸可積極預(yù)防致命性心律失常。在Amarin公司開展的一項(xiàng)心血管試驗(yàn)中[7]，以EPA乙酯為活性成分的藥物Vascepa將心血管病死亡風(fēng)險(xiǎn)降低20 %，將心血管病死亡、非致死性心臟病發(fā)作和非致死性卒中的相對風(fēng)險(xiǎn)降低26 %。與安慰劑相比，EPA乙酯將首發(fā)和再發(fā)心血管病死亡、非致命性心臟病發(fā)作或卒中、冠狀動(dòng)脈疾病手術(shù)治療（如支架置入）或不穩(wěn)定型心絞痛住院治療的復(fù)合事件發(fā)生率降低了30 %。

Nomura等[8]評估了沙格雷酯、EPA和匹伐他汀對2型糖尿病患者動(dòng)脈粥樣硬化閉塞癥相關(guān)生物標(biāo)志物的影響，結(jié)果表明匹伐他汀和EPA聯(lián)合治療具有抗動(dòng)脈粥樣硬化的作用，并有助于預(yù)防2型糖尿病患者的血管并發(fā)癥。在體外研究和針對高甘油三酯血癥患者的臨床試驗(yàn)中[9]，發(fā)現(xiàn)EPA可通過有效的抗氧化機(jī)制減少含載脂蛋白B（ApoB）顆粒的氧化，有助于LDL-C的清除和減緩血管斑塊的進(jìn)展。EPA對于心臟細(xì)胞可發(fā)揮直接的電生理效應(yīng)[10]，EPA的抗氧化作用可增強(qiáng)HDL-C的動(dòng)脈粥樣硬化保護(hù)功能。Sherratt等[9]研究發(fā)現(xiàn)EPA以劑量依賴性方式阻止HDL-C氧化，并隨著時(shí)間的推移而保持抗氧化作用的穩(wěn)定性。

Den等[10]發(fā)現(xiàn)EPA可使舒張壓降低，腎上腺素引起的心肌細(xì)胞的敏感性降低，同時(shí)可調(diào)節(jié)離子通道的活動(dòng)[11]。在常用劑量下，檢查EPA對脂質(zhì)和載脂蛋白水平及腦血管疾病（cerebrovascular disease，CVD）風(fēng)險(xiǎn)的炎癥生物標(biāo)志物的影響，發(fā)現(xiàn)高劑量EPA（1800 mg/d）組脂蛋白相關(guān)磷脂酶A2濃度降低14.1 %[12]。

EPA乙酯不直接影響血管，而是EPA乙酯代謝物具有血管保護(hù)作用。大鼠灌胃給予14C標(biāo)記的EPA乙酯，EPA、二十二碳六烯酸（docosahexaenoic acid，DPA）和DHA被鑒定為EPA乙酯的代謝產(chǎn)物[13]，這些代謝物直接影響血管反應(yīng)性。推測EPA乙酯的血管保護(hù)作用部分歸因于血管內(nèi)皮保護(hù)因子的功能增強(qiáng)，從而改善內(nèi)皮功能障礙[14]。

2.3 抗腫瘤作用

EPA具有較好的抗腫瘤及協(xié)同抗腫瘤作用。絕大多數(shù)研究體外實(shí)驗(yàn)、動(dòng)物實(shí)驗(yàn)及對腫瘤患者的臨床觀察中發(fā)現(xiàn)EPA可影響腫瘤細(xì)胞膜表面酶活性、受體表達(dá)及離子代謝通道等，進(jìn)而調(diào)控腫瘤細(xì)胞內(nèi)的細(xì)胞增殖周期、信號傳導(dǎo)和蛋白質(zhì)代謝等過程，同時(shí)EPA還可改善腫瘤患者的營養(yǎng)狀況。

多不飽和脂肪酸代謝和生物轉(zhuǎn)化通路對腫瘤影響很大，多種來自ω-3多不飽和脂肪酸的代謝產(chǎn)物可明顯抑制腫瘤發(fā)生通路，如EPA代謝轉(zhuǎn)化產(chǎn)物環(huán)氧化物能級聯(lián)激活抗增殖和促凋亡通路，經(jīng)脂氧合酶（lipoxygenase，LOX）代謝產(chǎn)生的消退素是腫瘤源性炎癥通路的有效抑制因子。因此，含ω-3多不飽和脂肪酸的磷脂分子可能是潛在抗癌劑，近來已成功對這類分子進(jìn)行烷基化修飾以提高體內(nèi)的穩(wěn)定性。烷基化磷脂對多種腫瘤（皮膚癌和白血?。┯休^高的抗癌活性[15]，并可與已有抗癌藥一起發(fā)揮協(xié)同作用。

早期大型流行病學(xué)研究顯示，ω-3不飽和脂肪酸具有抗結(jié)直腸癌特性，膳食ω-3不飽和脂肪酸可預(yù)防初級結(jié)直腸癌。近年，大量的人體觀察臨床前數(shù)據(jù)表明ω-3不飽和脂肪酸可能在治療結(jié)直腸癌方面具有臨床效用，不僅僅是預(yù)防原發(fā)性結(jié)直腸癌。趨化因子配體2（chemokine C-C motif ligand 2，CCL2）是一種在腫瘤轉(zhuǎn)移中發(fā)揮重要作用的促炎趨化因子，Volpato等[16]發(fā)現(xiàn)EPA治療后結(jié)直腸癌患者血漿CCL2水平顯著下降，且以前列腺素E2依賴性方式減少直結(jié)腸癌細(xì)胞CCL2的產(chǎn)生。同時(shí)EPA可調(diào)節(jié)環(huán)氧合酶（cyclooxygenase，COX）代謝，減少前列腺素的產(chǎn)生，進(jìn)而抑制結(jié)直腸癌的發(fā)展[16-17]。

近期有研究顯示EPA以劑量依賴的方式有效抑制Nav1.5通道鈉電流，進(jìn)而抑制Nav1.5通道介導(dǎo)的卵巢癌細(xì)胞遷移和生長[18]。Wang等[19]的研究發(fā)現(xiàn)，EPA可下調(diào)腫瘤細(xì)胞中蛋白激酶B，抑制雷帕霉素靶蛋白信號通路中吲哚胺雙加氧酶的表達(dá)，從而激活宿主抗腫瘤免疫。同時(shí)，用EPA處理腫瘤細(xì)胞后，觀察到犬尿氨酸水平的顯著降低和T細(xì)胞存活的增加[19]。EPA能使腫瘤體積明顯縮小，該效應(yīng)與EPA可抑制血管內(nèi)皮生長因子α（vascular endothelial growth factor α，VEGF-α）的表達(dá)有關(guān)。乳腺癌小鼠接受魚油治療后腫瘤生長減慢，肺轉(zhuǎn)移灶數(shù)目明顯減少，腫瘤血管內(nèi)皮上VEGF 和血小板內(nèi)皮細(xì)胞黏附分子CD31 的表達(dá)下降，腫瘤組織血管面積縮小。EPA 能下調(diào)VEGF 受體KDR 的表達(dá)，VEGF 誘導(dǎo)的內(nèi)皮細(xì)胞增殖和管腔的形成呈EPA劑量依賴性抑制。

EPA具有良好的安全性和耐受性，在抗腫瘤及協(xié)同抗腫瘤免疫治療方面具有較大的應(yīng)用潛力。

2.4 抗炎作用

EPA口服給藥可改善特殊飲食誘導(dǎo)的特異性皮炎小鼠的皮膚屏障功能障礙和瘙癢。特異性皮炎小鼠的角質(zhì)層中，共價(jià)結(jié)合的神經(jīng)酰胺顯著減少，給予EPA后，神經(jīng)酰胺水平恢復(fù)正常。Che等[20]的研究表明EPA降低細(xì)胞內(nèi)淀粉樣前體蛋白（APP）水平并改變APP的裂解，從而抑制氧化應(yīng)激、高磷酸化、神經(jīng)炎癥和細(xì)胞凋亡，表明EPA可用作食品補(bǔ)充劑或功能性成分以緩解神經(jīng)退行性疾病。

2.5 預(yù)防肥胖作用

棕色脂肪組織可對白色脂肪進(jìn)行分解、氧化，加快新陳代謝，促進(jìn)白色脂肪消耗，在能量消耗中起關(guān)鍵作用，因此活化棕色脂肪組織可預(yù)防、治療肥胖癥。高脂飲食喂養(yǎng)小鼠給予EPA后，小鼠棕色脂肪組織中產(chǎn)熱基因如PRDM16和PGC1α及解偶聯(lián)蛋白1的表達(dá)水平顯著升高，同時(shí)在EPA處理的HIB 1B細(xì)胞中，產(chǎn)熱基因PGC1α和SIRT2的mRNA表達(dá)水平顯著升高。Rossignoli等[21]的研究表明膳食補(bǔ)充EPA可降低棕色脂肪組織中的線粒體密度，且EPA誘導(dǎo)的線粒體變化與身體能量消耗增加有關(guān)。

此外，EPA可下調(diào)與產(chǎn)熱負(fù)相關(guān)的基因如缺氧誘導(dǎo)因子1α亞基抑制劑，上調(diào)與產(chǎn)熱相關(guān)的途徑如過氧化物酶體增殖物激活受體（PPAR），下調(diào)與肥胖和炎癥相關(guān)的途徑如活化B細(xì)胞的核因子κB（nuclear factor kappa-B，NF-κB）。Pahlavani等[22]對來自棕色脂肪組織的RNA進(jìn)行測序，發(fā)現(xiàn)參與產(chǎn)熱的關(guān)鍵miRNA如miR-455-3p和miR-129-5p受EPA調(diào)節(jié)。EPA對其他miRNA的調(diào)控作用需更進(jìn)一步的研究。

2.6 其他作用

Che等[20]通過Morris迷宮試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)EPA顯著改善了高脂肪喂養(yǎng)SAMP8小鼠的學(xué)習(xí)和記憶功能，進(jìn)一步的機(jī)制研究表明，EPA可通過抑制β-淀粉樣蛋白的產(chǎn)生，顯著改善阿爾茨海默病模型小鼠的認(rèn)知障礙。對新生幼仔小鼠喂食富含EPA的人造乳，通過行為測試發(fā)現(xiàn)小鼠腦功能得到提高，表現(xiàn)出優(yōu)秀的學(xué)習(xí)和記憶能力[23]。

董白霞等[24]研究發(fā)現(xiàn)在背景期和增殖前期體內(nèi)應(yīng)用EPA，可通過封閉flk-1受體、抑制VEGF發(fā)揮作用延緩糖尿病視網(wǎng)膜病變進(jìn)展；還可下調(diào)基因Bax的表達(dá)抑制視網(wǎng)膜神經(jīng)細(xì)胞的凋亡，延緩糖尿病視網(wǎng)膜病進(jìn)展。

EPA目前在臨床上用作改善不孕癥的營養(yǎng)補(bǔ)充劑，特別是在患有多囊卵巢綜合征的女性中，EPA可誘導(dǎo)胰島素樣生長因子1（insulin-like growth factor 1，IGF-1）mRNA基因表達(dá)，并抑制環(huán)氧合酶2（cyclooxygenase 2，COX-2）的mRNA基因表達(dá)[25]。EPA治療增加了卵泡細(xì)胞層的數(shù)量并促進(jìn)了卵母細(xì)胞的成熟。EPA能通過膽固醇調(diào)節(jié)元件結(jié)合蛋白1（SREBP-1）/Toll樣受體4（TLR4）途徑改善大鼠多囊卵巢綜合征[26]。

此外，補(bǔ)充EPA還可改善人類肘屈肌的周圍肌肉向心收縮功能[27]、降低耐藥性癲癇患者的癲癇發(fā)作頻率[28]及抑制膽道閉鎖患者的肝纖維化[29]等。

3 總結(jié)

近年，越來越多的體內(nèi)和體外研究專注于EPA的生理作用。眾多臨床研究證實(shí)，EPA具有多種生物學(xué)活性，可保護(hù)心血管和關(guān)節(jié)的健康，有效幫助腦部和神經(jīng)發(fā)育，提高機(jī)體免疫力，適量補(bǔ)充EPA對機(jī)體尤為重要。目前市場上的高純度EPA主要來源于魚油，魚腥味明顯且價(jià)格昂貴。所以開發(fā)利用微生物資源生產(chǎn)EPA具有廣闊的應(yīng)用前景。