花生四烯酸细胞色素P450代谢途径在糖尿病中的作用研究进展

花生四烯酸(arachidonic acid,AA)是生物体内含量最丰富,其代谢产物最具生物活性的小分子物质之一.其代谢产物在众多生理及病理生理过程中发挥重要的调节作用.它们除参与细胞生长和分化、生殖和发育、体温及血压的维持等重要生理过程调节外,也在诸如炎症、疼痛、肿瘤、高血压、动脉粥样硬化等人类重大疾病的发生发展中发挥着极其重要的作用.AA及其代谢产物在糖尿病发生发展中的作用也逐渐引起关注,尤其是环氧化酶和脂氧酶代谢途径与糖尿病的关系研究较为广泛.花生四烯酸还可以经细胞色素P450途径产生表氧-二十碳三烯酸(EETs)和20-羟二十烷四烯酸(20-HETE).它们与糖尿病的关系研究甚少.近年来发现EETs和其水解酶与葡萄糖的吸收和胰岛素抵抗有关,20-HETE则参与糖尿病肾功能损伤和血管活性的改变.因而探讨花生四烯酸P450代谢途径对糖尿病的影响及其机制将有利于进一步阐明糖尿病的发病机理,为糖尿病的防治提出新的思路.本文就近五年有关花生四烯酸P450代谢途径与糖尿病关系的研究做一综述,以期为我国在该领域的研究提供新的方向.     

花生四烯酸细胞色素P450表氧化酶代谢物EETs的内源性心血管保护作用

花生四烯酸(arachidonic acid, AA)是生物体内最丰富的多不饱和脂肪酸,其代谢产物具有广泛的生物学活性。环氧二十碳三烯酸(epoxyeicosatrienoic acids, EETs)是AA经细胞色素P450表氧化酶(cytochrome P450 epoxygenase, CYP450)代谢产生的内源性小分子化合物,近20年的研究表明EETs具有广泛的心血管保护作用,是重要的内源性心血管保护因子。EETs不仅可以改善不同病因导致的心脏重构,抑制心肌肥厚,减轻不同因素导致的心肌损伤,还能明显改善上述病理过程所导致的血流动力学紊乱和心功能损害。在血管保护方面,最早的研究证明EETs是一种内皮来源的超极化因子,可以通过作用于内皮细胞和平滑肌上的钙离子敏感通道而发挥血管舒张作用,随后研究发现,EETs可能有更多非超极化效应而产生降压、改善冠状动脉血供、调节肺动脉压力等作用。此外,EETs还具有显著的内皮保护效应,可以抑制内皮细胞的炎症反应和黏附作用,抑制血小板聚集,促进纤溶和血管的新生。EETs还能改善主动脉重构,包括抑制动脉粥样硬化、主动脉外膜纤维化和主动脉钙化。EETs心血管保护作用的分子机制是多方面的,EETs可通过调控多个信号通路从而调节不同病理生理环节,是一种多靶点内源性心血管保护因子。因此研究EETs在心血管系统中的生理和病理生理作用有利于阐明心血管疾病的内源性保护机制,为心血管疾病的防治提供新策略。本文综述了EETs的内源性心血管保护作用和机制,以期为该领域的转化研究提供新的思路。     

20-羟-二十烷四烯酸对血管内皮细胞的作用研究进展

20-羟-二十烷四烯酸(20-hydroxyeicosatetraenoic acid,20-HETE)是花生四烯酸的细胞色素P-450代谢途径的一个重要代谢产物。近年来研究发现20-HETE对血管内皮细胞发挥重要的生理和病理生理作用。20-HETE可激活内皮细胞烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(nicotinamide adenine dinucleoti-de phosphate,NADPH)氧化酶系统和核因子-кB(nuclear factor-кB,NF-кB)通路发挥氧化应激和促炎作用;20-HETE可介导血管内皮细胞内皮型一氧化氮合酶(endothelial nitric oxide synthase,eNOS)的解离、降低NO的生物利用度及诱导血管紧张素转换酶,调节血管的舒张和收缩功能;20-HETE还可促进内皮细胞的增生而促进血管新生。但国内对20-HETE研究甚少,因此本文对近年来国际上关于20-HETE对血管内皮细胞的研究作一综述。     

花生四烯酸细胞色素P450代谢物在肾脏生理和疾病中的作用(英文)

肾脏疾病在全球范围内都是导致死亡的重要原因。肾脏微血管功能失调在肾病的发生与发展中发挥着不可忽视的作用。药理学和生物化学等领域的许多实验方法已被用来研究花生四烯酸的细胞色素P450 (cytochrome P450, CYP450)代谢物对肾脏微血管功能的调控作用。在肾脏中,CYP450表氧化酶代谢物环氧二十碳三烯酸(epoxyeicosatrienoic acids, EETs)主要在肾脏微血管产生。EETs可以通过舒张血管、降低血压、抗细胞凋亡、抗炎等多个方面发挥肾脏保护作用。CYP450表氧化酶代谢物EETs可作为肾脏疾病的治疗靶点。然而,在肾脏发生疾病时,肾脏微血管产生EETs的能力会显著降低。近来,用转基因动物过表达CYP450表氧化酶或用可溶性环氧化物水解酶(soluble epoxide hydrolase, sEH)抑制剂也均证实增加EETs水平具有明显的肾脏保护作用。本综述将重点讨论花生四烯酸的CYP450代谢物EETs在肾脏生理及疾病状态下具体的调控机制。     

20-HETE在心血管疾病中的作用

20-羟二十四烷四烯酸(20-hydroxyeicosatetraenoic acid,20-HETE)在哺乳动物中由CYP4A酶和4F酶系催化花生四烯酸(arachidonic acid,AA)w-羟基代谢生成的产物之一。随着研究深入,人们发现20-HETE是一种有效的血管活性脂,它可以刺激血管平滑肌的收缩、迁移和增殖,并且能引起内皮功能障碍以及炎症反应。在心血管系统中,20-HETE具有很强的缩血管作用,与多种心血管疾病的发生发展密切相关,其水平的上调对于炎症反应、氧化应激以及内皮功能障碍都有着促进作用。本文就近年来20-HETE在心血管疾病中作用的研究做一简要综述。     

环氧二十碳三烯酸与肺部疾病的研究进展

环氧二十碳三烯酸(epoxyeicosatrienoic acids, EETs)是一种具有强大生物活性的内生脂质环氧化合物。EETs在肺组织疾病中具有抗炎症反应、抗氧化活性、诱导肺血管收缩、促进细胞增殖等作用,可成为多种肺部疾病防治的新型靶点。本文就EETs的作用机制及其在肺部疾病中的研究进展进行了归纳总结。     

可溶性环氧化物水解酶在疾病中的作用

花生四烯酸经过细胞色素P450(cytochrome P450,CYP)表氧化酶途径生成环氧二十碳三烯酸(epoxy eicosatrienoic acid,EETs),具有扩张血管、降低血压、抗炎等多种生物学功能。在哺乳动物系统中的可溶性环氧化物水解酶（soluble epoxide hydrolase,sEH)具有α/β水解酶折叠结构,对环氧脂肪酸具有高度的选择性。sEH能够快速水解EETs,增加患心血管疾病的风险。目前,研究发现sEH抑制剂具有抑制sEH活性、提高EETs的含量的重要功能。 在多种疾病动物模型中应用sEH抑制剂或sEH基因敲除,证实sEH在心肌肥厚、糖尿病、高血压和肾病等疾病中发挥重要的生理作用。因此,sEH已被作为疾病治疗的新靶点而进行研究。本文就sEH的分布、作用机制以及sEH与疾病的关系等方面进行了讨论。     

表氧化二十碳三烯对eNOS磷酸化水平的影响及其相关信号转导通路

内皮源性一氧化氮合酶(eNOS)是一氧化氮(NO)参与的血管稳态调节过程中的关键酶. 多种体液因子和机械刺激都可以通过磷酸化修饰调节eNOS的活性, 但具体的信号转导通路因刺激物不同而异. 最近发现花生四烯酸细胞色素P450(CYP)表氧化酶代谢产物表氧化二十碳三烯(EETs)可以显著上调eNOS的蛋白表达并增强其活性, 但其分子机制尚不清楚. 通过在4代以内培养的牛主动脉内皮细胞中直接加入外源性EETs和转染CYP表氧化酶基因CYP2C11和CYPF87V, 并同时给予实验组不同信号转导抑制剂进行干预, 观察其对总的eNOS表达及其在Ser1179 和Thr497位点磷酸化水平的影响. 结果显示, 内外源性EETs均可以显著上调eNOS的蛋白表达并增强及其在Ser1179和Thr497位点的磷酸化水平; PI3K抑制剂LY294002可以阻断EETs对eNOS-Ser1179的磷酸化上调作用, 但它对eNOS-Thr(P)497并无影响, 而Akt抑制剂却可以抑制eNOS在这两个位点的磷酸化, 且这两种抑制剂都可以阻断EETs对eNOS的蛋白表达上调作用.结果提示: (i) EETs对eNOS的活性调节可能与PI3K/Akt所介导的eNOS-Ser1179和Akt所介导的eNOS- Thr497磷酸化水平改变相关; (ii) PI3K/Akt信号通路可能参与了EETs对eNOS的蛋白表达上调过程.     

花生四烯酸Alox15/12-HETE代谢通路抑制血管钙化的发生

本研究旨在探索血管钙化中花生四烯酸脂氧酶代谢产物的变化及作用。采用5/6肾切除及高磷饲喂的方法建立小鼠血管钙化的模型。在造模6周后,检测主动脉全长血管钙含量,主动脉弓部进行茜素红染色和Von Kossa染色检测钙沉积情况。收集对照血管和钙化血管组织进行花生四烯酸代谢产物的质谱检测,分析脂氧酶通路代谢小分子的变化。通过实时定量PCR方法检测钙化血管脂氧酶的表达改变。使用脂氧酶抑制剂明确脂氧酶代谢通路对血管钙化的影响。结果显示,造模6周后,肾切除组小鼠血管钙含量比假手术组显著升高(P 0.05),茜素红染色和Von Kossa染色显示肾切除小鼠主动脉弓部有明显的钙沉积,表明小鼠血管钙化造模成功。收取造模6周的钙化血管和对照血管,通过液相色谱-质谱(LC-MS)方法检测到9种花生四烯酸脂氧酶代谢产物,多种代谢产物(12-HETE、11-HETE、15-HETE等)的含量在钙化血管中显著升高,其中12-HETE含量最高并且升高最显著。进一步检测钙化血管中产生12-HETE的代谢酶的mRNA水平,发现花生四烯酸脂氧酶15(arachidonate 15-lipoxygenase, Alox15)表达增加。Alox15特异性抑制剂PD146176可显著降低血浆12-HETE水平,促进主动脉弓部的钙沉积、增加血管钙含量。这些结果显示花生四烯酸脂氧酶代谢在钙化血管中活化,Alox15/12-HETE通路可能对血管钙化发挥保护作用。     

15-脂氧合酶/15-羟廿碳四烯酸在缺氧性肺动脉高压中的作用和机制

肺动脉高压是一种病因复杂的罕见病,以肺动脉阻力增高,引起右心室后负荷增大,最终导致右心室功能衰竭而使患者死亡为特征。肺血管花生四烯酸信号通路异常在肺动脉高压中发挥重要作用。肺动脉高压患者肺动脉内皮细胞、平滑肌细胞和成纤维细胞中15-脂氧合酶(15-lipoxygenase, 15-LO)及其代谢产物15-羟廿碳四烯酸(15-hydroxyeicosatetraenoic acid,15-HETE)水平均升高。在缺氧条件下,15-LO/15-HETE引起肺动脉收缩,促进肺动脉内皮细胞和平滑肌细胞增殖,抑制肺动脉平滑肌细胞凋亡,促进肺血管外膜纤维化,进而导致肺动脉高压的发生。本文主要对15-LO/15-HETE与缺氧性肺动脉高压相关性的研究进行综述,以阐明15-LO/15-HETE在缺氧性肺动脉高压中发挥的核心作用。     

可溶性表氧化物水解酶与脂代谢

可溶性表氧化物水解酶(soluble epoxide hydrolase,sEH)在哺乳动物体内广泛存在。研究发现,sEH可以降解表氧二十碳三烯酸(epoxyeicosatrienoic acids,EETs)以及其他脂肪酸表氧化物。EETs具有广泛的心血管系统保护及抗炎作用,故sEH因其与心血管疾病的关系而受到关注。新近研究显示,sEH与脂质代谢密切相关,并与其C端水解酶区域和N端磷酸酶区域的不同活性有关。进一步深入探讨sEH的作用机制,将为研究脂质调节紊乱相关的代谢疾病提供一个新的治疗靶点。本文对sEH两端酶活性,及其与脂质代谢调节的研究进展予以综述。     

环氧二十碳三烯酸在心血管系统稳态中的生理功能

细胞色素P450表氧化酶与其代谢产物EETs在心血管系统的稳态中具有重要的作用。目前的研究表明,EETs具有调节血管张力,降低血压,促进血管新生以及抗炎等生理作用。深入研究细胞色素P450表氧化酶与EETs在心血管系统中的保护作用及其作用机制,有助于为探索心血管疾病新的治疗策略提供理论依据。     

20-羟二十烷四烯酸在机体生理及病理调节中的作用

20多年前,国外学者就报道了机体内某些组织中存在着细胞色素P-450（cytochrome P-450,CYP）。已经证实它能催化花生四烯酸（arachidonic acid,AA）的ω-羟基生成20-羟二十烷四烯酸（20-hydroxyeicosatetraenoic acid,20-HETE）。随着研究的不断深入,人们逐渐发现作为第二信使,20-HETE在调节血管平滑肌紧张度、肾功能、脑血流量和肺血管舒张过程中发挥了重要作用;外源性的20-HETE对心脏冠脉循环也有明显的调节作用;并且它与高血压和妊娠毒血症等疾病的发生和发展关系密切。但国内对于20-HETE的相关研究还鲜有报道,本文将主要就20-HETE在机体生理及病理及病理调节中的作用作一综述。     

表氧化二十碳三烯对eNOS磷酸化水平的影响

内皮源性一氧化氮合酶(eNOS)是一氧化氮(NO)参与的血管稳态调节过程中的关键酶. 多种体液因子和机械刺激都可以通过磷酸化修饰调节eNOS的活性, 但具体的信号转导通路因刺激物不同而异. 最近发现花生四烯酸细胞色素P450(CYP)表氧化酶代谢产物表氧化二十碳三烯(EETs)可以显著上调eNOS的蛋白表达并增强其活性, 但其分子机制尚不清楚. 通过在4代以内培养的牛主动脉内皮细胞中直接加入外源性EETs和转染CYP表氧化酶基因CYP2C11和CYPF87V, 并同时给予实验组不同信号转导抑制剂进行干预, 观察其对总的eNOS表达及其在Ser¹¹⁷⁹ 和Thr⁴⁹⁷位点磷酸化水平的影响. 结果显示, 内外源性EETs均可以显著上调eNOS的蛋白表达并增强及其在Ser¹¹⁷⁹和Thr⁴⁹⁷位点的磷酸化水平; PI3K抑制剂LY294002可以阻断EETs对eNOS-Ser¹¹⁷⁹的磷酸化上调作用, 但它对eNOS-Thr(P)⁴⁹⁷并无影响, 而Akt抑制剂却可以抑制eNOS在这两个位点的磷酸化, 且这两种抑制剂都可以阻断EETs对eNOS的蛋白表达上调作用.结果提示: (i) EETs对eNOS的活性调节可能与PI3K/Akt所介导的eNOS-Ser¹¹⁷⁹和Akt所介导的eNOS-Thr⁴⁹⁷磷酸化水平改变相关; (ii) PI3K/Akt信号通路可能参与了EETs对eNOS的蛋白表达上调过程.     

花生四烯酸代谢与肝脏糖脂代谢稳态调控

花生四烯酸(arachidonic acid, AA)是一种ω-6多不饱和脂肪酸,在生物体内主要是以磷脂的形式存在于细胞膜上。AA在细胞内主要通过环氧合酶(cyclooxygenase, COX)途径、脂氧合酶(lipoxygenases, LOX)途径、细胞色素P450单氧化酶(cytochrome P450 monooxygenase, CYP450)途径等进行代谢。糖脂代谢的稳态调控是维持机体基本生命活动的基础,肝脏是糖脂代谢调控的中枢器官。肝脏糖脂代谢紊乱与2型糖尿病、非酒精性脂肪性肝病等代谢性疾病的发生和发展密切相关。已有研究表明AA代谢与肝脏糖脂代谢紊乱有密切的关系。本文就AA代谢在肝脏糖脂代谢稳态调控中的作用及其作为脂肪肝和胰岛素抵抗等代谢性疾病治疗靶点的价值作一综述。     

CYP2J2*7SNP与心血管疾病相关性的研究现状

花生四烯酸的CYP450环氧化物酶(主要是CYP2C和2J亚家族)代谢物EETs具有心血管保护作用,包括血管扩张、抗炎、抗血栓、抗细胞凋亡、促进缺血组织平滑肌细胞生长及血管生成等作用。而基因多态性会导致酶活性的下降或酶合成量的减少,使得相应代谢物合成量减少,并可能与疾病的发生息息相关。因此科研工作者从基因出发,寻找疾病的易感基因,以期从分子水平治疗疾病。CYP450环氧化物酶基因突变的位点很多,仅就其花生四烯酸代谢产物之一EETs在心血管中的作用和CYP2 J2中一个普遍存在且具有功能意义的突变点G-50T(即CYP2 J2*7)单核苷酸多态性与心血管疾病关系的研究现状作一综述。     

20-HETE对小鼠葡萄糖刺激胰岛素分泌反应的影响

为了考察20-羟基二十碳四烯酸(20-hydroxyeicosatetraenoic acids, 20-HETE)对葡萄糖刺激胰岛素分泌反应的影响,本研究选择CYP4F2转基因小鼠和小鼠胰岛素瘤INS-1E细胞作为研究材料,通过LCMS/MS检测WT和TG小鼠的胰腺20-HETE水平。通过IPGTT测定小鼠葡萄糖耐量,通过ELISA测定小鼠血浆C肽水平来检测胰岛素分泌。通过Western blotting、Real time PCR、免疫组化和免疫荧光来检测小鼠胰腺或INS-1E细胞中Glut2、GSK-3β(Ser9点)和AKT (Ser473点)的磷酸化水平。TG小鼠的20-HETE水平((7.26±2.03) ng/mg蛋白)显著高于WT小鼠((2.14±0.76) ng/mg蛋白)。在用20-HETE合成的选择性抑制剂HET0016处理后,TG小鼠((0.33±0.07) ng/mg蛋白)和WT小鼠((0.27±0.06) ng/mg蛋白)胰腺组织中的20-HETE水平均急剧降低。给予葡萄糖处理30 min后,TG小鼠的血糖水平均显著高于WT小鼠,而血浆C肽水平显著低于WT小鼠(p<0.05)。与WT小鼠相比,TG小鼠的胰腺组织中Glut2 m RNA和蛋白水平显著降低。与WT小鼠相比,CYP4F2转基因小鼠的GSK-3β和AKT磷酸化均显著降低。20-HETE处理可导致INS-1E细胞中AKT/GSK-3β磷酸化水平和Glut2表达水平显著降低(p<0.05)。此外,用17 mmol/L葡萄糖处理INS-1E细胞1 h,20-HETE处理组的胰岛素分泌显著降低。应用GSK-3β选择性抑制剂TWS119预处理INS-1E细胞3 h后,TWS119 (一种GSK-3β选择性抑制剂)预处理显著逆转了Glut2表达水平的降低以及胰岛素分泌的减少。20-HETE主要通过AKT/GSK-3β信号通路来下调Glut2的表达,进而减弱胰岛素分泌,导致胰岛素分泌功能障碍。     

血管生成素与炎症性疾病

血管生成素（angiogenin,ANG）是首个被发现来源于肿瘤的具有血管生成能力的蛋白质,但其在炎症中的作用机制尚未完全阐明. 研究表明, ANG在炎症性疾病的发生发展中起重要作用,并与炎症的调控密切相关,而慢性炎症正是导致肿瘤形成、生长和转移的因素之一. 本文以ANG与炎症的关联为基础,结合我们的工作阐述ANG在炎症性疾病特别是肿瘤中的作用和调控机制,明确ANG与蛋白质的相互作用、对信号通路的调控及核内作用是其发挥功能的重要机制,也可能是调控肿瘤炎症的重要机制. 因而,深入研究ANG与炎症的关系不仅可加深我们对ANG兼具抗炎、抗新生血管双重功能的认识,更可为炎症性疾病的治疗提供潜在的作用靶点和新的思路和方法.     

ERK1/2通路参与15-羟二十碳四烯酸收缩缺氧大鼠肺动脉的过程

缺氧诱导的15-羟二十碳四烯酸（15-hydroxyeicosatetraenoic acid,15-HETE）是引起肺动脉收缩的重要介导因子。15-HETE引起肺动脉收缩的信号转导途径尚不清楚。本研究旨在确定细胞外信号调节激酶1／2（extracellular signal-regulated kinase-1／2,ERK1／2）信号转导通路是否参与15-HETE收缩缺氧火鼠肺动脉的过程。采用组织浴槽肺动脉环张力检测、蛋白质免疫印迹Western blot）和免疫细胞化学方法。制备缺氧大鼠动物模型,成年雄性Wistar大鼠在低氧环境下（吸入氧分数为0．12）正常喂养9d。显微分离直径1-1．5mm肺动脉,剪成长为3mm的动脉环,进行血管张力检测。用ERK1／2上游激酶（MEK）抑制剂PD98059抑制ERK1／2活性。结果显示,PD98059可明显抑制15-HETE对缺氧大鼠肺动脉环的收缩作用。在去除内皮的肺动脉环,PD98059仍叮明显降低15-HETE的缩血管作用。Western blot和免疫细胞化学结果都显示,15-HETE能促进ERK1／2磷酸化。由此表明ERK1／2信号转导通路参与15-HETE收缩缺氧大鼠肺动脉的过程。     

Kv3.4通道参与15-羟二十碳四烯酸诱导的大鼠肺动脉收缩

通过组织浴槽血管环方法观察Kv3．4通道特异阻断剂BDS-Ⅰ对15-羟二十碳四烯酸（15-hydroxyeicosatetraenoic acid,15-FETE）收缩肺动脉血管的影响;通过酶法分离、培养Wistar大鼠肺动脉血管平滑肌细胞（pulmonary artery smooth musclecells,PASMCs）,RT-PCR和Western blot技术观察15-HETE对大鼠PASMCs上Kv3．4通道表达的影响,以探讨Kv3．4通道在15-HETE收缩肺动脉过程中的作用。结果如下：（1）15-HETE以浓度依赖方式使肺动脉环张力增加,对缺氧组大鼠肺动脉环张力作用更为明显,与正常对照组相比差异显著;（2）除去肺动脉内皮后,15-HETE引起血管收缩的强度较内皮完整时增强,呈剂量依赖性收缩反应;（3）阻断Kv3．4通道可抑制15-HETE收缩肺动脉;（4）15-HETE下调PASMCs膜上Kv3．4通道mRNA及蛋白质表达。上述观察结果提示Kv3．4通道参与由15-HETE引起的缺氧肺动脉血管收缩（hypoxic pulmonary vasoconstriction,HPV）。