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。     

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。     

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.     

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。     

花生四烯酸的细胞色素P450酶代谢途径产物EETs和20-HETE在血管功能调控中的作用

花生四烯酸(arachidonic acids, AA)广泛存在于生物体内,并可通过多种途径代谢成为具有强大生物学功能的脂质小分子。其中,经细胞色素P450酶代谢途径产生的环氧二十碳三烯酸(epoxyeicosatrienoic acids, EETs)及20-羟基二十碳四烯酸(20-hydroxyeicosatetraenoic acid, 20-HETE)的作用备受关注,尤其是在血管稳态中的作用。血管功能调控是维持血管稳态的基础,主要通过对血管的结构和(或)生物学活性的影响而实现。近30年来,EETs及20-HETE在血管功能调控中的作用及机制被广泛研究。本文分别就EETs和20-HETE在血管新生和血管炎症反应等方面的研究进展逐一进行综述。总的来说,在生物学活性方面,EETs主要体现为舒张血管和抑制血管炎症,而20-HETE则可以促进血管收缩和血管炎症。两者在血管新生方面的作用类似,都可以促进血管新生。另外,本文还对EETs和20-HETE在常见的血管性疾病(如高血压和心肌缺血)中的作用进行了探讨,对其中的作用机制进行了分析和总结,并对基于EETs和20-HETE的血管性疾病靶向治疗提出了展望。     

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。     

15-羟二十碳四烯酸下调肺动脉内皮型一氧化氮合酶的活性

15-羟二十碳四烯酸（15-hydroxyeicosatetraenoic acid,15-HETE）在低氧性肺血管收缩中起着重要作用,低氧肺动脉高压下调内皮型。氧化氮合酶（endothelial nitric oxide synthase,eNOS）,使一氧化氮（nitric oxide,NO）的产量下降,但目前尚无关于15-HETE与eNOS／NO相互作用研究的报道。我们通过Wistar大鼠肺动脉环张力、牛肺动脉内皮细胞NO产量、总eNOS表达及eNOS磷酸化测定等方法对15-HETE与eNOS／NO的相互作用进行研究。首先分离人鼠肺动脉,分为eNOS抑制剂L-NAME组（0．1mmol／L）、去缸管内皮组与内皮完整组,用15-HETE作用夫鼠离体肺动脉环,测定肺动脉张力。结果表明,L-NAME组、去除内皮组与内皮完整组分别比较,15-HETE对血管的收缩作用增强,且都有统计学意义（P〈0．05）。培养牛肺动脉内皮细胞,分别用15-HETE、15-脂氧酶（15-lipoxygenase,15-LO）抑制剂[（cinnamyl 3,4-dihydroxy-[alpha]-cyanocinnamate,CDC）和（nordihydroguiairetic acid,YDGA）]处理细胞,通过Greiss方法检测亚硝酸盐含量,间接测定NO产量,与对照组比较,1μmol／L 15-HETE明显降低肺动脉内皮细胞NO水平（P〈0．05）,10μmol／L CDC和0．1mmol／L NDGA显著增加NO水平（分别是P〈0．05,P〈0．01）;通过Western blot检测不同时间（5,10,15,20,30,60min）eNOS的表达情况,结果显示,15-HETE的不同作用时间,没有引起eNOS表达的明显不同;用苏氨酸495位点磷酸化eNOS（Thr495）抗体进行免疫沉淀,再用总eNOS抗体和15-LO抗体通过Western blot检测磷酸化型含量,问接测定eNOS活性,结果表明15-HETE增强Thr495磷酸化型eNOS含量。由于Thr495为eNOS抑制性磷酸化位点,因此15-HETE降低eNOS活性。这些数据表明：15-HETE的缩血管作用有eNOS／NO参与,15-HETE可以通过磷酸化Thr495位点降低eNOS活性,并且首次发现磷酸化eNOS（Thr495）和15-LO之间存在蛋白质相互作用。     

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）。     

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。