20-羥二十烷四烯酸在血壓調節中的作用

盧帥軍 綜述， 譚龍益 審校

(上海市第一人民醫院寶山分院檢驗科，上海200940)

20-羥二十烷四烯酸(20-hydroxy eicosate traenoic acid，20-HETE)是細 胞 色 素-P450(CYP450)家族成員4A和4F介導的花生四烯酸代謝產物，是調節血管張力、血壓和腎功能的主要因素之一［1］。20-HETE代謝紊亂可能是血壓相關性疾病發生的重要機制，已經成為抗高血壓等疾病研究的主要靶點。我們綜述了新近相關研究的主要進展。

一、20-HETE的生理功能

20-HETE是CYP450催化花生四烯酸生成的重要代謝產物之一。花生四烯酸在體內的轉化主要有3種途徑:經環氧酶途徑生成前列腺素類和血栓素類等類似物;經脂氧酶途徑生成5-羥二十烷四烯酸、12-羥二十烷四烯酸、15-羥二十烷四烯酸和白三烯類;經細胞色素途徑生成環氧碳二十烯酸等。其中，細胞色素-P4A(CYP4A)和細胞色素-P4F(CYP4F)是催化花生四烯酸ω-羥基生成20-HETE的主要同工酶，廣泛分布在多種組織［2］。相關研究表明心腦血管病、高血壓病與CYP4A基因多態性相關［3-5］;氧化應激、內皮功能紊亂與CYP4F基因多態性相關［6-8］。

20-HETE是一種由血管平滑肌細胞合成、有強效活性的花生酸類［9］。微循環中20-HETE生理功能主要有:(1)通過抑制Na+-K+-ATP酶活性、調節腎小管Na+轉運來控制血壓［4］;(2)作為血管生長因子刺激相關的活性類激素［如血管緊張素Ⅱ(AngⅡ)等］引起血管收縮反應，收縮效用與其所作用的離子通道相關［10］;(3)參與血管平滑肌細胞和內皮細胞的增殖、遷移、管道形成和凋亡，促進血管形成相關分子如低氧誘導因子-a、血管內皮生長因子和趨化因子配體-12的分泌，介導表皮生長因子受體(EGFR)的下游信號通路，包括促分裂原活化蛋白激酶(MAPK)和IKβ激酶(IKKβ)途徑，內皮細胞型一氧化氮合酶(eNOS)解偶聯及活性氧(ROS)系統的激活等［11-13］;(4)對抗前列腺素H2/血栓素A2受體，抑制血小板聚集和血栓素的合成［4］。此外，在缺血或再灌注損傷中也有明顯效用，如外源性注射20-HETE明顯增加心肌梗死面積［4］。20-HETE相關信號作用途徑見圖1。

圖1 20-HETE相關信號作用途徑

二、20-HETE與相關生物因子對血壓的調節

1.20-HETE 和一氧化氮(nitric oxide，NO)的關系 NO是一種由一氧化氮合酶(NOS)催化L-精氨酸(L-NAME)合成的氣體自由基，具有抑制血小板聚集、抑制平滑肌細胞增生、調節血管張力、介導細胞免疫等生理作用，在心血管疾病中具有重要意義［13-14］。現已知 NOS有3種亞型:eNOS、神經元型NOS(nNOS)和細胞因子誘導型NOS(iNOS)。eNOS是產生NO最重要的限速酶，能催化L-NAME與氧生成L-胍氨酸，同時產生NO。iNOS主要受炎性細胞因子的誘導表達并產生大量NO［15］。生理狀態下NO濃度很低，其作用是通過與可溶性鳥苷酸環化酶(sGC)亞鐵血紅素中的Fe2+結合，促進cGMP產生，這個過程中20-HETE 是主要調節者［16］。相關體外實驗［9，12］已證實:20-HETE通過解偶聯eNOS抑制NO產生和刺激超氧陰離子(·O－2)的形成，激活NADPH氧化酶活性將其生成的·O－2迅速轉換成H2O2;在體內，20-HETE通過EGFR的MAPK和IKKβ信號通路解偶聯eNOS作用于內皮細胞，降低NO水平和增加·O－2濃度。在膿毒性休克癥中，20-HETE通過抑制iNOS的活性降低內毒素引起低血壓［15］。上述研究表明20-HETE活性的增強減少了NO的生物利用率、增加·O－2的水平，而易誘發氧化應激，加重血管功能紊亂。

2.20-HETE與氧化應激的關系 氧化應激(oxidative stress，OS)是指由于各種因素破壞體內氧化劑和抗氧化劑的平衡，致使機體產生過量的ROS，主要包括羥自由基(OH·)、·O－2、氧化亞氮(NO·)、過氧化氫(H202)和過氧亞硝酸鹽陰離子(ONOO－)等。ROS性質非常活潑，一旦形成便立即與宿主細胞的DNA、蛋白質、脂質發生反應，引起細胞損傷。NO是舒血管活性物，然而過多NO產生將會與ROS作用，生成ONOO－等氧化活性極強的作用物，誘發機體“亞硝化應激”，引起細胞損傷［17］。20-HETE 促進 eNOS解偶聯是誘發氧化應激重要因素，該過程中過量ROS產生導致細胞凋亡［18］，作用方式包括:(1)直接損傷DNA誘導凋亡;(2)直接損傷細胞膜，導致細胞膜通透性增加，Ca2+內流導致細胞凋亡;(3)通過細胞膜誘發脂質過氧化影響細胞信號轉導系統激發相關調控基因導致凋亡;(4)激活細胞膜上NADPH氧化酶，使組織內ROS大量生成，從而活性氧對脂質和核酸破壞而凋亡。此外，相關文獻亦證實:在高血壓患者中，氧化應激物水平與20-HETE活性正相關［19］;而在氧化應激反應增強和內皮功能紊亂的心肌缺血再灌注病例中［4］，抑制20-HETE合成對心肌細胞有修復作用。然而究竟是氧化應激引起高血壓，還是長期高血壓引起機體損傷和氧化應激，目前尚未定論。

3.20-HETE與腎素-血管緊張素系統(RAS)的關系 RAS是體內控制血壓和調節體液平衡的關鍵體系，主要包括腎素、血管緊張素轉換酶(ACE)、AngⅡ1型受體(AT1R)等。在心血管內皮功能紊亂中，AngⅡ是通過AT1R和AngⅡ2型受體(AT2R)來調節的:AT1R是調節血管收縮和鈉離子滯留，AT2R是調節血管舒張和Na+排泄［20］。在血管平滑肌細胞中，20-HETE通過阻斷鈣依賴性的鉀離子通道，引起細胞內K+濃度的升高，使細胞膜電位降低［9］。這將導致電壓門控鈣離子通道的激活，由此引起細胞內Ca2+濃度的升高。20-HETE通過Na+、K+和Ca2+通道調節血管舒縮功能，可能是血管生成與功能調節的一個關鍵分子，已經成為血管新生異常疾病治療的重要目標［9-10］。20-HETE還可以調節AngⅡ引起的血管收縮反應，但是血管舒張劑(如NO和CO等)抑制 20-HETE的合成［10，13］。AngⅡ通過受體介導脂酶的活化刺激類花生酸(二十烷類)的合成，而花生四烯酸的代謝產物反過來也調節由AngⅡ引起的血管收縮反應，20-HETE的作用更加顯著［9］。在微循環中，AngⅡ濃度緩慢升高能夠提高20-HETE的合成;在腎臟中，AngⅡ促進細胞色素衍生的花生四烯酸產物羥基二十碳四烯酸(HETEs)和環氧二十碳烯酸的合成，引起20-HETE 和近端 HETEs(16-、17-、18-和19-HETEs)外流數倍的增加，這些產物在腎臟脈管系統和腎單位中起調節肽的作用［9，21］。在脈管系統中，AngⅡ活性包括超氧化物或活性氧的刺激、NF-κB的激活及炎癥因子的誘導，這些過程中20-HETE和AngⅡ有著相似的生理功能，如血管收縮和有絲分裂原作用［5］。20-HETE還可以調節AngⅡ引起的腎血管收縮作用，其敏感性可能與其旁分泌或自分泌 AngⅡ和20-HETE的活性相關［9，22］。

4.20-HETE與高血壓的關系 高血壓相關疾病與內皮功能障礙有關，主要特征是血管擴張劑和收縮劑敏感性表達不平衡造成血管張力增加，從而引起流動阻力［6，9，11-14］。如前所述，涉及血管內皮功能障礙的血管活性因子有NO、ROS、RAS及環氧酶和脂氧化酶終端產物等。然而，在血管內皮功能障礙與高血壓動物模型中，20-HETE的相關數據與研究人類的數據是不匹配的。但從中證實20-HETE能在人體內合成，如人類腎皮質通過CYP4F和CYP4A酶的活性代謝花生四烯酸為20-HETE，而且20-HETE從尿中排泄［3，6-8］。最近，在人類血小板和中性粒細胞內亦檢測出20-HETE［22］。20-HETE對血壓具雙向調節作用:在腎小管，20-HETE通過抑制腎小管上皮細胞離子轉運機制促進尿鈉排泄和利尿作用來調節血壓;在脈管系統，20-HETE增加血管平滑肌細胞收縮、損害內皮依賴性血管舒張增加血管阻力、升高血壓［3，21］。另外，相關生物活性因子還可通過調節ω-羥化酶的活性及表達量來影響20-HETE對血壓的控制。同時，幾乎所有的縮血管因子都能激活磷脂酶，上調腎臟和血管組織20-HETE合酶的表達，促進20-HETE的釋放;而舒血管因子NO對20-HETE的合成起抑制作用，并且依賴于鈉的攝入量［10，23］。激素介導的ω-羥化酶在血壓調控中也非常重要，如絕經后婦女高血壓的發病率明顯升高，且尿中20-HETE的含量與血壓正相關［24］;更值得注意的是多囊卵巢綜合征患者高血壓的發病率和20-HETE之間的聯系還可能與肥胖相關［25］。總之，20-HETE通過多條途徑、涉及多種生物因子參與血壓的調節，其機理有待更深入全面的探索。

三、20-HETE檢測方法及臨床意義

20-HETE同分異構體近10多種，其在體液中的濃度以pg/mL、ng/mL 級別表示［21，26］，這給常規檢測技術帶來了困難，也很難制備出相關的單克隆抗體。目前各實驗室主要通過高敏感、高特異性的液相色譜/質譜(LC/MS)技術檢驗相關體液中20-HETE的含量，其檢測過程牽涉到相應標準品的購買、LC/MS條件的摸索及相關樣品的提取、純化等，甚為復雜且成本較高［3，26］。20-HETE作為較為穩定的生物活性因子，在很多病理條件下均能檢測到其濃度的變化對相關疾病(如心腦血管疾病［1-5］、糖尿病［3］、子癇前期［24-25］和癌癥［27］等)的預防及治療具有重要意義。以20-HETE為靶點的新型抗高血壓藥物療效顯著［28］，即將上市。

四、小結

綜上所述，20-HETE作為一種血管收縮劑和促尿鈉排泄類花生酸，既是維持生理條件下穩態平衡的重要物質，又是很多疾病發生、發展中的關鍵因素。20-HETE對血壓相關疾病的調節主要依其合成部位和相關的活性激素的影響，但其潛在的機制尚未完全闡明。通過對其相關信號傳導途徑的追蹤，進一步了解20-HETE作用血壓相關疾病的機制，為血壓相關疾病的治療及藥物的研發提供新途徑。

另外，20-HETE作為一種新型的生物信息遞質對基礎醫學和臨床醫學都起到了推動作用，但在實驗室及臨床還缺乏一種理想的方法直接、快速、精確的測定其含量。因此，20-HETE的物理、化學及生物學特性還有待進一步觀察，其檢測方法尚待進一步探索。

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