過氧化物酶體增生物激活受體介導的前列環素/前列環素類似物相關藥理作用研究進展

房文通，李宏建，周聊生(1.江蘇省人民醫院藥劑科，南京市210029；2.山東大學附屬千佛山醫院藥學部，濟南市250014；.山東大學附屬千佛山醫院老年醫學部，濟南市250014)

自20世紀70年代發現前列環素(Prostacyclin，PGI2)以來，人們就開始探討PGI2/PGI2類似物的作用及途徑。此前有研究[1]發現，PGI2/PGI2類似物可與其受體(Prostacyclin receptor，IP)結合，激活腺苷酸環化酶(AC)，升高環磷腺苷(cAMP)，進而激活cAMP依賴性蛋白激酶(PKA)，發揮舒張血管、抑制血小板聚集、抑制血管平滑肌細胞增殖和遷移、促進血管平滑肌細胞分化等作用。最近的研究[2]發現，PGI2/PGI2類似物還作用于另一種受體即過氧化物酶體增生物激活受體(Peroxisomal proliferator-activated receptors，PPARs)，通過激活PPARs信號轉導途徑調節某些重要的心血管生理效應，如血管生成和血管內皮生長因子(VEGF)誘導等，具有重要的藥理學意義。本文就PPARs受體介導的PGI2/PGI2類似物相關藥理作用研究進展進行綜述。

1 PPARs途徑的發現

PGI2是前列腺素家族的重要成員，由花生四烯酸在環氧化物酶(COX)和前列環素合酶(PGIS)催化作用下生成。Spisni等[3]通過免疫組化實驗發現，PGIS抗體不但位于血管平滑肌細胞(VSMC)質膜中，而且位于胞核中。在內皮細胞，PGIS活性與內質網有關。故進一步的研究發現，在人臍靜脈內皮細胞(HUVECs)中，由質膜形成的小囊泡里含有大量的PGIS和小窩蛋白(caveolin-1)。共聚顯微鏡觀察也表明，多于80%的PGIS與caveolin-1抗體共染色。由于PGI2很不穩定的特性，其定位于胞核有重要意義，caveolin-1將PGIS固定于核周腔隙，使PGI2易于與核受體——PPARs[2]相互作用。

2 PPARs的亞型及分布

在小鼠中，已發現3種PPARs亞型:α、β(亦稱δ)和γ，它們由不同的基因編碼，分布于不同的組織。不同的PGI2類似物對PPARs亞型的親和力不同[4]，如前列腺素代謝產物15d-PGI2是PPARγ的配體，伊洛前列腺素(Iloprost)和碳化前列環素(Carbaprostacyclin，cPGI)可以通過PPARα和PPARγ促進脫氧核糖核酸(DNA)結合和轉錄表達。另一些PGI2類似物，如西卡前列素只與IP結合，不能活化PPARs信號轉導途徑。

PPARα主要分布在棕色脂肪組織和肝臟，通過基因轉錄直接控制過氧化物酶和線粒體的β-氧化途徑，脂肪酸攝取和甘油三酯(TG)分解代謝，來影響細胞內脂質代謝[5，6]。

PPARγ高表達于脂肪組織，中等程度表達于肝臟，低表達于肌肉組織，對脂肪細胞分化、脂肪沉積起重要作用。PPARγ和視黃酸X類受體α(RXRα)形成的異源二聚體在調節胚泡著床和蛻膜化過程中起重要作用[5]。

PPARδ表達于小鼠胚胎和成體的各種組織中，在腸、腎和心臟中表達最高，可以調節細胞生長和分化[5]。PGI2也可以通過PPARδ調節胚泡植入和蛻膜化。

3 PPARs的作用方式

PPARs屬于核轉錄因子家族，通過結合于靶基因啟動子區域的特異性的過氧化物酶增殖子反應元件，而調節靶基因的表達。首先，PPARs在靶基因的啟動子區域結合1個特異性元件(配體)，然后與其它核受體一同結合到啟動子上，如PPARs與9-順-視黃酸受體(Retinoid X receptor，RXR)形成異源二聚體。接著，異源二聚體激活轉錄過程，作為對配體結合的應答。PPARs-RXRs異源二聚體無論結合兩者中哪一個的配體，都能被激活，如同時結合2個配體則效應更強。

PPARs的激活并非完全是IP依賴的，PGI2類似物只有在IP存在時才活化PPARγ，發揮抑制細胞增殖作用，cPGI在活化PPARδ時不依賴于IP。

4 PPARs介導的PGI2效應

4.1 脂肪酸代謝

PPARα是肝臟脂類代謝的中心調節者，PPARα的靶基因包括脂肪酸β氧化旁路有關的酶，如乙酰輔酶A氧化酶和合成酶，PPARα參與脂肪酸的轉錄和攝取，刺激脂肪酸轉運蛋白(FATP)、白細胞分化抗原36(CD36)、脂肪酸結合蛋白及脂蛋白脂肪酶(LPL)的基因編碼，下調載脂蛋白(APO)CⅢ表達。人類PPARα上調載脂蛋白AⅠ(APOAⅠ)和載脂蛋白AⅡ(APOAⅡ)表達，參與線粒體脂肪酸的代謝、酮體的生成，肝臟生脂和磷酸化轉運及一些膽酸合成基因也由PPARα調節[6]。

PPARγ不但調節脂肪細胞分化的終末標志物，也調節LPL、FATP、CD36及胰島素信號轉導基因的表達。PPARγ激動藥使脂肪組織優先于肌肉組織攝取脂肪酸，避免非脂肪組織過多的脂質沉積，保護正常的器官功能。

PPARα在調節心肌細胞脂肪酸-β氧化(FAO)中也發揮著重要作用。配體活化PPARα后，可以逆轉心臟缺血再灌注損傷中FAO酶基因表達和FAO活性的向下調節，從而保護鼠類心臟缺血再灌注損傷[7]。cPGI可以通過PPARδ增強肉毒堿棕櫚酰基轉移酶-1(CPT-1)表達來上調心肌線粒體FAO表達，以調節心肌脂肪酸代謝，此時線粒體表達的FAO活性也提高。

4.2 血管生成

PGI2/PGI2類似物在體內通過與PPARs相互作用而誘導血管發生，而這種作用通過VEGF介導。15d-PGJ2通過PPARγ途徑增加內皮細胞、巨噬細胞和平滑肌細胞的VEGF表達。此外，缺氧和缺氧誘導因子-1α(HIF-1α)通過一種血管生成素相關基因PGAR上調PPARα和PPARγ的表達。PPARδ也是PGI2在囊泡植入過程(一種需要血管發生的過程)中的一個作用靶點。在COX-2缺陷小鼠中，子宮VEGF受體(KDR)表達下降，而給予PGI2后VEGF受體表達上調，說明PPARδ可以誘導某些血管生成因子的表達[4]。

研究[8]發現，VSMC、PGI2類似物貝前列腺素鈉(BPS)通過PKA/CREB(cAMP應答原件結合蛋白)依賴性機制增加VEGF和降低纖溶酶原激活物抑制劑-1(PAI-1)的基因表達。這些效應都是在低氧狀態下觀察到的，故BPS是通過誘導血管新生和降低血栓形成來達到緩解低氧狀態的目的。

4.3 抗炎作用

大量的小鼠急、慢性炎癥模型實驗[9]表明，PPARs配體具有抗炎效應。在巨噬細胞中，PPARγ配體通過配體依賴性的反式阻抑作用抑制Toll樣受體(TLR)靶基因表達。在慢性炎癥中，配體結合PPARα后，抑制CD4+T細胞表達免疫反應性纖維結合素γ(IFNγ)和白介素-17(IL-17)，而PPAR γ活化后調節樹突狀細胞功能，促進無功能性CD4+T細胞的生成。PPARs活化后還可以抑制內皮細胞表達血管細胞黏附分子(Vascular Cell Adhesion Molecule-1，VCAM-1)及上皮細胞和其它細胞分泌化學增活素，降低粒細胞在炎癥部位的聚集。

在HUVECs中，PPARδ激動后能顯著抑制腫瘤壞死因子α(TNF-α)和IL-1β誘導的黏附分子VCAM-1、E-選擇素的表達，并抑制白細胞與內皮細胞的黏附。進一步研究[10]表明，PPARδ通過上調抗氧化基因，如過氧化氫酶(Catalase)、硫氧還蛋白(Thioredoxin)和超氧化物歧化酶1(SOD1)清除TNF-α誘導產生的活性氧，減少氧化應激，但并不抑制核因子NF-κB、活化蛋白-1(AP-1)信號途徑。此外，PPAR δ還有其獨特的作用模式，當配體激活TNF-α后，結合在轉錄復合物上的輔助抑制因子，如B細胞淋巴瘤-6(BCL-6)從復合物上脫落下來，繼而結合在VCAM-1等炎性基因的啟動序列上，從而抑制基因的轉錄，起到抗炎作用。

5 PGI2/PGI2類似物的應用展望

PGI2/PGI2類似物最初用于降低肺動脈高壓，但隨著研究的深入和PGI2新的藥理作用及其機制的發現，預示著PGI2/PGI2類似物可以應用于其他疾病的治療，如動脈粥樣硬化、心肌病和胰島素抵抗等。

5.1 脂蛋白代謝與動脈粥樣硬化(AS)

脂質代謝異常和炎癥是導致AS的重要原因。PPARδ激動藥GW501516作用于胰島素抵抗的糖尿病恒河猴，可以顯著升高血清高密度脂蛋白(HDL)，降低低密度脂蛋白(LDL)、空腹甘油三酯和空腹胰島素水平。在巨噬細胞中，GW501516可升高膽固醇逆行轉運ATP-結合盒A1(ABCA1)的表達，誘導載脂蛋白A1特異性膽固醇外流[11]。另一種PPARδ激動藥L-165041可以升高肥胖的糖尿病大鼠的HDL水平，但不影響血清甘油三酯水平。在巨噬細胞中，PPARδ被大劑量的PPARδ激動藥激動后，可以抑制脂多糖(LPS)或干擾素(INF-α)敏感基因，從而發揮抗炎癥作用。

Braun等[12]建立了高膽固醇血癥的新西蘭家兔模型，觀察PGI2類似物西卡前列素(Cicaprost)對AS斑塊形成的影響。結果顯示，口服Cicaprost組主動脈內膜表面粥樣斑塊從84%減少到63%(P＜0.05)，而且受損的內皮功能大大改善。此外，高膽固醇血癥家兔血小板和白細胞反應性增高，經Cicaprost治療后大大改善。這些數據首次展示了長期口服Cicaprost的效果。

5.2 心肌病

Gilde等[13]研究發現，PPARα和PPARδ，而不是PPARγ，對調節心肌脂質代謝發揮著重要作用。PPARα-/-的心肌病模型小鼠給予PPARδ激動藥GW0742后，能夠部分恢復脂肪酸氧化的關鍵酶的活力。Cheng等[14]研究發現，PPARδ激動藥GW0742可以提高PPARδ+/+小鼠心肌細胞脂肪酸氧化酶的活力，而不能提高PPARδ-/-小鼠心肌細胞脂肪酸氧化酶的活力。因此，PPARα和PPARδ在心肌脂質代謝中發揮重要作用，可以用于心肌病的治療。

5.3 胰島素抵抗

胰島素抵抗是代謝綜合征病理生理過程的中心環節。PPARδ配體能改善飲食誘導的或基因缺陷造成的遺傳性肥胖小鼠以及靈長類動物的胰島素抵抗。骨骼肌胰島素抵抗是2型糖尿病的重要特征，給予C57BL-6J小鼠高脂飲食的同時喂飼GW501516可以緩解飲食誘導的肥胖和胰島素抵抗，還伴隨著代謝率和骨骼肌脂肪酸β氧化增加以及骨骼肌中脂滴的減少。GW501516處理的肥胖ob/ob小鼠的血糖和血中胰島素水平降低、胰島素抵抗改善。PPARδ改善ob/ob小鼠胰島素抵抗與其抑制胰島過度增生有關，它還能防止或延緩β細胞的損傷[15]。PPARδ激活也能改善靈長類動物胰島素抵抗。當給予胰島素抵抗模型中年肥胖恒河猴GW501516后，引起劑量依賴性的HDL升高，血漿LDL、空腹甘油三酯、空腹胰島素降低[11]。線粒體氧化磷酸化活性與胰島素的敏感性密切相關，PPARδ上調過氧化物酶刺激因子受體協作子-1α(PGC-1α)的表達，增強線粒體β氧化和能量代謝的能力，從而改善胰島素的敏感性。

5.4 PGI2與心肌梗死

PPARs可以調節心臟脂肪和能量代謝，通過調控基因編碼線粒體脂肪酸β-氧化途徑，為心臟以三磷酸腺苷(ATP)的形式提供主要能量來源。PPARs缺陷小鼠的脂肪酸運輸和代謝減少，引起心肌脂質堆積、能量消耗減少以及ATP含量減少。與正常小鼠相比，PPARs缺陷小鼠缺血后心肌的收縮力、心率、冠脈血流量恢復減少，對缺血損傷更敏感。

在IP基因缺陷或藥物抑制COX-2的動物模型中，AS、損傷后再狹窄、臨床不良心血管事件發生率增升。BPS通過cAMP應答元件結合蛋白(PKA/CREB)途徑上調VEGF mRNA表達，抑制纖溶酶原激活物抑制劑-1(PAI-1)mRNA表達，誘導新內膜形成和減少血栓形成，從而調節AS，增加梗死后的再灌注[8]。Iloprost可通過刺激型G蛋白Gs活化cAMP/PKA途徑，而抑制超氧陰離子形成和Ras相關C3肉毒素底物1(Rac1)活化，可以預防心絞痛和心肌梗死的發生。

6 結語

隨著PPARs受體的發現，使我們發現了PGI2/PGI2類似物新的藥理作用及其機制，拓寬了PGI2/PGI2類似物的臨床應用領域。PGI2類似物依前列醇(Epoprostenol)、烏尼前列素(Uniprost)、BPS、Ilprost現在已經應用于臨床，更多的PGI2類似物正在研發當中。相信隨著對PGI2途徑認識的深入，PGI2類似物在臨床的應用會越來越廣。

[1]Vane JR，Blotting RM.Pharmacodynamic profile of prostacyclin[J].Am J Cardiol，1995，75(3):3A.

[2]Kubis N，Levy BI.Angiogenic effect of prostaglandin I2in relation with its effect on PPAR nuclear receptors[J].J Mol Cell Cardiol，2004，36(3):331.

[3]Spisni E，Griffoni C，Santi S，et al.Colocalization prostacyclin(PGI2)synthase-caveolin-1 in endothelial cells and new roles for PGI2in angiogenesis[J].Exp Cell Res，2001，266(1):31.

[4]Pola R，Gaetani E，Flex A，et al.Comparative analysis of the in vivo angiogenic properties of stable prostacyclin analogs:a possible role for peroxisome proliferator-activated receptors[J].J Mol Cell Cardiol，2004，36(3):363.

[5]Barbara DA.Review of the expression of peroxisome proliferators-activated receptors alpha(PPARα)，beta(PPARβ)，and gamma(PPARγ)in rodent and human development[J].Reprod Toxicol，2009，27(3～4):246.

[6]Lefebvre P，Chinetti G，Fruchart JC，et al.Sorting out of PPARα in energy metabolism and vascular hormeostasis[J].J Clin Invest，2006，116(3):571.

[7]Yue TL，Bao WK，Beat J，et al.Activation of peroxisomeproliferator-activatedreceptor-alphaprotectsthe heart from ischemia/reperfusion injury[J].Circulation，2003，108(19):2393.

[8]Atsuta H，Uchiyama T，Kanai H，et al.Effects of a stable prostacyclin analogue beraprost sodium on VEGF and PAI-1 gene expression in vascular smooth muscle cells[J].Int J Cardiol，2009，132(3):411.

[9]Straus DS，Glass CK.Anti-inflammatory actions of PPAR ligands:new insights on cellular and molecular mechanisms[J].Trends Immunol，2007，28(12):551.

[10]Fan Y，Wang Y，Tang Z，et al.Suppression of proinflammatory adhesion molecules by PPAR-δ in human vascular endothelial cells[J].Arterioscler Thromb Vasc Biol，2008，28(2):315.

[11]Oliver Jr WR，Shenk JL，Snaith MR，et al.A selective peroxisome proliferator-activated receptor δ promotes reverse cholesterol transport[J].Proc Natl Acad Sci USA，2001，98(9):5306.

[12]Braun M，Hohlfeld T，Kienbaum P，et al.Antiatherosclerotic effects of oral cicaprost in experimental hypercholesterolemia in rabbits[J].Atherosclerosis，1993，103(1):93.

[13]Gilde AJ，van der Lee KAJM，Willemsen PHM，et al.Peroxisome proliferator-activated receptor(PPAR)α and PPARβ，but not PPARγ，modulate the expression of genes involved in cardiac lipid metabolism[J].Circ Res，2003，92(5):518.

[14]Cheng L，Ding G，Qin Q，et al.Cardiomyocyte-restricted peroxisome proliferator-activated receptor-δ deletion perturbs myocardial fatty acid oxidation and leads to cardiomyopathy[J].Nat Med，2004，10(11):1245.

[15]范艷波，汪南平.PPAR-δ在動脈粥樣硬化中的作用[J].生理科學進展，2008，39(3):251.