EETs抗炎机理研究进展

作者简介:王爱琴(1983-),女,硕士生。梁统(1957-),男,教授。

【摘要】炎症的发生与多种因素相关,发病原因尤其复杂,发病机制仍不完全明确。环氧化二十碳三稀酸(epoxyeicosatrienoic acids,EETs)显著的抗炎功能被作为炎症性疾病治疗的新靶点。对该分子抗炎机制的研究将为进一步明确炎症性的发生机制提供理论参考。本文从EETs的抗炎作用入手,对其抗炎机理的研究进展进行综述。

【关键词】炎症;EETs;抗炎机理

doi:10.3969/j.issn.1006-1959.2010.09.437文章编号:1006-1959(2010)-09-2658-02

Advances on anti-inflammatory mechanism of Epoxyeicosatrienoic acidsWANG Ai-qin,ZHOU Ying-qiu,LIANG TongKey Laboratory of Medical Molecular Activity Research,Guangdong Medical College,Dongguan,523808

【Abstract】The incidence of inflammation associated with a variety of factors, particularly complex etiology and pathogenesis is still not entirely clear.Epoxyeicosatrienoic acids have various anti-inflammatory function and are known as new targets of treating inflamation. Anti-inflammatory mechanism of the moleculars research will further clarify the pathogenesis of inflammatory and provide theoretical references.Detailed mechanisms of anti-in?ammatory of these EETs are reviewd.

【Key words】Inflammation;Epoxyeicosatrienoic acids;Anti-inflammatory mechanism

炎症贯穿于多种疾病中。其发病机制相当复杂。对炎症发病机制的研究,以期寻找有效的治疗靶点,为临床上炎症相关性疾病的治疗提供理论依据,同时为彻底攻克炎症性疾病提供帮助。现从众多的抗炎因子中,发现EETs不仅能抑制关键的致炎因子的表达,还可促进一些抑制炎症因子的表达,其发挥的抗炎作用更为显著,被誉为有效治疗炎症的新靶点。下面本文从其抗炎作用入手,分别对EETs的抗炎机理进行表述。

1.EETs的抗炎作用

环氧化二十碳三稀酸(epoxyeicosatrienoic acids,EETs)存在于花生四烯酸(Arachidonic acid,AA)第三条代谢通路中,由花生四烯酸细胞色素P450表氧化酶的两个同工酶CYP2C8,CPY2C9催化底物花生四烯酸生成具有较高生物活性的四种形式EETs:5,6-EET、8,9-EET、11,12-EET和14,15-EET。正常情况下生成的EETs在很短的时间内即被可溶性环氧化物水解酶(soluble epoxide hydrolase,sEH)催化降解,产生相对应的生理活性较低的四种形式的二聚体DHETs:5,6-DHET、8,9-DHET、11,12-DHET和14,15-DHET。通过抑制sEH可减慢EETs的降解速度,提高EETs的水平。

EETs具有多种生理功能,如扩张血管降低血压,抑制炎症等。据报道在用醋酸去氧皮质酮和高盐(DOCA-salt)对Ephx2-/-鼠诱导的高血压模型中,其肾脏中NF-κB的激活和尿液中单核细胞趋化蛋白MCP-1的量都被降低[1]。通过抑制sEH介导的EET的水解作用可以显著降低啮齿类动物中的炎症反应。在Ephx2-/-鼠[2]以及加入了sEHI的野生型鼠中,加入高剂量的LPS引起的致死量都大大降低。类似的发现还有,sEHI能够阻止吸烟引起的白细胞对鼠的支气管肺泡的渗入[3]。这些研究都证明,CYP催化的EETs可以部分通过抑制NF-κB激活的方式,减少内皮细胞的激活和白细胞的粘附,从而显著的降低与心血管系统相关的病理性炎症的发生[4]。

2.EETs的抗炎机理

2.1抑制CAMs的表达。细胞粘附分子(cell adhesion molecules,CAMs)是一大类位于细胞膜表面的糖蛋白分子,负责细胞与细胞之间及细胞与细胞外基质之间的相互作用及信息交流。CAMs和COX-2,诱导型一氧化氮合成酶(iNOS)类似,是炎症进一步发生和发展的诱导剂。巨噬细胞和白细胞代谢生成的细胞因子如肿瘤坏死因子α(TNF-α)、IL-1α等可激活内皮细胞,促进CAMs包括VCAM-1,E-selectin以及ICAM-1的表达,促进炎症的发生与发展[5]。

Nodeet等报道,11,12-EET是对VCAM-1表达最强的抑制剂,对由TNF-α诱导产生的VCAM-1的抑制作用最强,可达到72%,其次是8,9-EET、5,6-EET,而14,15-EET对其是没有抑制作用[6]。无论是转染入的CYP环氧化酶CYP2J2,以增加细胞内EETs的合成,还是通过直接加入外源性的11,12-EET,都可以显著的降低异源系统中TNF-α诱导的VCAM-1启动子的活性。Falck等证明了11,12-EET和它的一系列的结构类似物都能抑制人隐静脉血管内皮细胞(HSVEC)[7]中TNF-α诱导的VCAM-1的表达。

2.2减少COX-2介导的炎症反应。多项研究证明:CYP催化生成的EETs可通过直接抑制COX-2介导的炎症反应和(或)减少NF-κB介导的COX-2的表达。直接添加11,12-EET可以通过抑制COX-2的活性,剂量依赖性的减少LPS刺激的前列腺素E2(PGE2)合成。抑制细胞色素P450表氧化酶的活性,EETs生成量减少,可导致鼠单核细胞中LPS诱导的PGE2的生成量增加。类似地,在培养的鼠脑微血管平滑肌细胞中发现,在不改变COX-1、COX-2表达的情况下,添加14,15-EET也可降低PGE2的生成[8]。另外,加入可溶性环氧化物水解酶的抑制剂(sEHI),导致EETs水平增高,能显著减少由LPS介导的肝COX-2以及PGE2生成的诱导作用。在鼠体内,sEHI减少LPS诱导的COX-2的表达,脑室注射EETs降低LPS诱导的发热作用[9]。总之,这些都表明细胞色素P450表氧化酶途径协同作用减少COX-2介导的炎症反应。

但是,Michaelis等发现,在炎症刺激的前提下,CYP2C9的过表达可增强COX-2启动子的活性,使COX-2和PGE2的表达增高,而且在一般情况下还可以使人脐静脉内皮细胞(HUVEC)中cAMP的表达增加2倍左右,但是如果加入CYP2C9的专一性抑制剂的话,这些现象都消失。直接加入11,12-EET也可以使COX-2的表达显著增加[10]。

如上两方面所述,由CYP催化生成的EETs与COX-2之间的相互作用不是单一抑制或促进的关系,EETs抑制COX-2从而发挥抗炎作用的功能是毋庸置疑的,但是机体的复杂性使得仍需对这一自相矛盾的现象做出更进一步的解释,对EETs抗炎机理做更深入的研究和探讨。

2.3抑制核因子-κB(NF-κB)的激活。核转录因子(Nuclear factor,κB,NF-κB)是一种广泛存在于各种类型细胞中的一种转录因子,因其能与免疫球蛋白κ链基因增强子结合而得名。激活的NF-ΚB可促进许多致炎因子的转录和表达,被作为炎症治疗的“靶点”。NF-κB正常情况下与其抑制蛋白(IkB)结合,停留在胞质内,不具活性,但是当受到TNF-α、IL-1a等的刺激时,IkB激酶被激活,使得IkB32,36位上的色氨酸被磷酸化,NF-κB-IkB复合物解离。游离的NF-κB从胞浆转移到核内,和促炎因子靶基因结合,促进细胞粘附分子(CAMs),COX-2等的转录和翻译。11,12-EET能显著降低TNF-α刺激的IκB激酶的活性,抑制κB-α-IκB-α复合物的分解,抑制NF-κB向细胞核的移位,通过抑制NF-κB的激活发挥对促炎细胞因子诱导的内皮细胞的激活以及对白细胞粘附的抑制作用[11]。在体外培养的HUVEC中,加入外源性的11,12-EET(100nM)可降低TNF-α诱导的NF-κB的活性,显著的降低10ng/ml的TNF-α刺激的细胞表面VCAM-1,E-selectin,和ICAM-1的表达。另外三种形式的EETs也可以减少牛主动脉内皮细胞(BAECs)中TNF-α刺激的IκB-α的降解。近来研究表明,在培养的鼠动脉内皮细胞中,无论是转染入的CYP环加氧酶CYP2J2还是直接加入8,9-EET都可以抑制IκB-α的降解,RelA的核转移以及NF-κB与DNA的结合,降低高半胱胺酸诱导的基质金属蛋白酶(MMP-9)的表达与活性[12]。在原代培养的支气管细胞中,直接加入14,15-EET也可以降低TNF-α刺激的IκB-α的降解[13]。而且在培养的心肌细胞中,直接加入一种sEH的抑制剂可以抑制血管紧张素II刺激的RelA的核转移[14]。用胸主动脉缩窄诱导鼠心肌肥厚的模型研究,6周后用sEHI治疗发现,心肌IκB-α的磷酸化,IκB-α降解以及核ReLA的表达都显著减少[15]。EETs可能通过抑制核因子IκB的降解与NF-κB的激活,减少了促炎因子的表达,从而达到降低病理性炎症发生与发展[17]。

图1平滑肌细胞中,CYP催化生成的EETs抑制核因子

IκB的降解以及NF-κB的激活[18]

2.4激活PPAR-α和PPAR-γ。过氧化物酶体增殖物激活受体(PPARs)转录因子属于核受体超家族成员,在脂类代谢,细胞凋亡以及炎症信号的调节中发挥重要的作用。由PPAR-α,PPARβ/δ,γ三种异构体组成。PPAR-α不仅在具高代谢活力的细胞中表达,在免疫类型如内皮细胞,单核/巨噬细胞,血管平滑肌细胞及平滑肌细胞中存在。它们可被脂肪酸以及脂肪酸衍生物激活并且在血管和心肌中表达,发挥调节脂质利用率,脂肪细胞分化和胰岛素敏感性的作用,激活的PPAR-α、PPAR-γ负向调节促炎转录因子NF-κB活性,抑制NF-κB,CAM表达,降低血管平滑肌细胞中COX以及内皮细胞和血管平滑肌细胞中VCAM-1的表达,降低白细胞对内皮细胞粘附,发挥抗炎功能[19]。最近的研究发现,在体外,EETs以及对应的DHETs可结合到PPAR-α,PPAR-γ对应的配体结合域上,诱导PPAR/RXR异二聚体与过氧化酶体增殖反应元件(PPRE)结合,反向激活PPAR-α和PPAR-γ基因的表达。尤其是14,15-DHET,对PPAR-α,PPAR-γ的反式激活作用最强,被誉为两者最强的反式激活因子[20]。

由此可知,PPAR-α、PPAR-γ和EETs以及DHETs之间是相互激活和促进的关系,共同减弱炎症的发生和发展。在牛主动脉内皮细胞中,加入PPAR-γ的拮抗剂GW96625可以消除因加入EET引起的TNF-α诱导的IkB-α降解减弱作用。该发现表明,内皮细胞中,EET引起的对NF-κB的抑制作用至少部分上可以被激活的PPAR-γ代替。更进一步证明PPAR-γ的激活对EETs发挥的抗炎作用是不可少的。

3.展望

近年来,EETs作为炎症的重要调节者,受到极大关注。临床研究已经证明EETs通过旁分泌和(或)自分泌途径抑制内皮细胞的激活和白细胞的粘附,还可通过多种细胞信号途径促进内皮细胞的存活达到抗炎的目的。但是目前还不清楚这些作用是否是通过与细胞表面或细胞内特定的EETs受体相结合发挥的作用,而且大部分证明EETs抗炎功能的实验是在体外完成的,且EETs的半衰期很短,考虑通过发展sEH的抑制剂或者采取基因敲除的方法减少EETs的降解增加其含量。另外EETs的增强剂以及拮抗剂的开发迫在眉睫,临床上也急需确认该代谢通路与炎症之间的关系,因此使得这方面的研究任重而道远。

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