白三烯類成分在動脈粥樣硬化中的研究進展

黃家欣 田 稷 倪 維 都文文 黃榮增 宋成武 謝 云 金姝娜

1.湖北中醫藥大學藥學院，湖北武漢 430065；2.湖北省中醫院檢驗科，湖北武漢 430060；3.河南省焦作市人民醫院藥劑科，河南焦作 454000；4.華中科技大學公共衛生學院，湖北武漢 430030

Feldberg 和Kellaway[1]于1938～1940 年首次發現白三烯C 化合物（leukotriene C，LTC），稱其為“緩慢的平滑肌刺激物質”。隨后由瑞典學家Bengt Samuelsson[2]于1979 年命名為“白三烯”，其名稱來源于“白血球”和“三烯”。以往的綜述僅基于LTs 某一類化合物或相關聯的某一種疾病進行講解，現通過PubMed 和Web of Science 等網上資料庫評估現有動物實驗和人體臨床研究文獻中LTs 和該類疾病之間的相關性，總結在相應部位測量白三烯含量可用于相關疾病的病情監測及治療方案的調整，同時確定白三烯拮抗劑和白三烯受體拮抗劑在相關疾病治療中的關系，為基于LTs 疾病生物標志物的篩選及其應用于臨床靶向新型治療方案的研究提供參考，提高未來藥物治療的優質選擇。

1 LTs 存在形式及代謝途徑

1.1 存在形式

白三烯類成分（LTs）以一條具有四對雙鍵的二十碳長鏈為結構特征，其中三對共軛。該類成分由炎癥細胞分泌，如中性粒細胞、巨噬細胞等，在體內主要有A4、B4、C4、D4、E4、F4 六種主要存在形式。LTs 半衰期短，在體內代謝快，主要通過膽汁、尿液排出。其中LTA4 是白三烯體系中最不穩定的成分，常被LTA4 水解酶（leukotriene A4 hydrolase，LTA4H）、LTC4 合成酶（leukotriene C4 synthetase，LTC4S）迅速氧化成LTB4、LTC4，研究較少。LTB4 具有較強的白細胞趨化作用及免疫調節作用，屬于白三烯二羥酸類。LTC4、LTD4、LTE4、LTF4 屬于半胱氨酰白三烯類（Cys-LTs）[3]，其特征是化學結構C6 位上均有一個硫醚連接的肽，需要通過與激活的半胱氨酰白三烯受體（cysteinyl leukotrienes receptor，Cys-LTR）結合產生活性，能誘導正常外周血液中白細胞；LTC4 與LTE4 結構相似，由β1 和β2 整合素與內皮細胞表面結合，刺激嗜酸性粒細胞分泌而來；LTD4 由外周血嗜酸性粒細胞經白三烯D4 合成酶（leukotriene D4 synthetase，LTD4S）或γ-谷?；D移酶（γ-glutamyl transpeptidase，γ-GT）代謝生產，和LTF4 一樣都是LTC4 的代謝產物，其中LTD4 脫掉的為谷胱甘肽的谷氨酸殘基，而LTF4 結構中缺失的是谷胱甘肽的甘氨酸殘基[4]。6 種白三烯化學結構見圖1。

圖1 白三烯類成分LTA4、LTB4、LTC4、LTD4、LTE4、LTF4 化學結構式

1.2 代謝途徑

LTs 生物合成啟動需要抗原與肥大細胞表面IgE受體相互作用，免疫反應過程中，接觸變應原后產生的炎性反應能刺激并激活嗜曙紅細胞等炎癥細胞細胞膜、核膜磷脂雙分子層上的膜磷脂或甘油二酯經磷脂酶A2（phospholipase A2，PLA2）釋放AA[5-7]。AA 存在兩條代謝途徑：①環氧化酶（cyclooxygenase，COX）途徑，生成前列腺素類[8]；②脂氧合酶途徑，5-LO 代謝生成5-氫化氧化二十碳四烯酸和LTA4[9]。之后，部分LTA4 被LTA4H（有環氧化物水解酶、氨肽酶雙重活性[10]，是水解LTA4 產生LTB4 的關鍵酶[11]）轉化為LTB4 和水，再通過LTC4S 和谷胱甘肽作用生成LTC4，再經γ-GT 脫去谷氨酸生成LTD4，LTD4 在二肽酶參與轉換下生成LTE4[12-13]。其代謝途徑見圖2。

2 LTs 受體

LTs 受體分為兩大亞型：LTB4 受體（BLT）和Cys-LTR，可再細分成BLT1、BLT2、Cys-LT1R 和Cys-LT2R四個小亞型[14]。其中LTB4 的受體BLT1 與其親和力較高，主要介導化學誘導和炎性反應，常在白細胞中表達；而BLT2 與LTB4 親和力低，幾乎遍布于全身各個組織，作用尚不明確[15]。Cys-LT1R 主要分布于血管壁，可識別LTC4、LTD4、LTE4（與受體結合能力的順序為：LTD4>LTC4>LTE4），因其廣泛分布于巨噬細胞、嗜酸性粒細胞、肥大細胞等[16-17]，成為治療LTs 疾病藥物的首要作用靶點；Cys-LT2R 也可識別LTC4、LTD4、LTE4（與受體結合能力的順序為：LTD4=LTC4>LTE4），在炎癥、血管通透性、組織纖維化中起重要作用。

圖2 白三烯脂氧合酶途徑代謝過程及其產物

3 LTs 與AS 的相關性

3.1 AS 簡介

高脂血癥（HL）是脂代謝異常最為相關的疾病，作為AS 早期癥狀，臨床表現為血清總膽固醇、三酰甘油、低密度脂蛋白的異常升高。降血脂藥物他汀類通常用于治療HL，使用后可使大多數人血清總膽固醇降低約50%[18]，但對于有HL 病癥而無其他健康問題的患者來說是否有效，存在著爭議。因此，與脂質代謝密切相關的AA 代謝途徑及其相關代謝產物成為新的研究重點之一。研究表明，高膽固醇血癥可引起中性粒細胞數量增多，隨即產生脂質介質，如強化學趨化劑LTB4，通過自分泌方式增加中性粒細胞的動能和數量，其合成取決于其產生途徑的游離花生四烯酸含量和可用性及5-LO 亞細胞定位：中性粒細胞休眠時，5-LO 位于細胞質中，一旦被激活，5-LO 會重新分配到核膜上，啟動LTB4 的生物合成，由其C-末端催化區域（p-5-LO）通過細胞膜外信號調節激酶（extracellular signal regulated kinases，ERKs）介導進行[19]。HL 早期ERKs 增加中性粒細胞中LTB4 的生成，中后期將引起器官功能性褪變，加重血管負擔，從而誘發AS[20]。

3.2 LTs 參與AS 的途徑

由近幾年文獻，此文總結出四大途徑，具體途徑及其參與物質見圖3。

圖3 LTs 參與AS 的四條途徑

3.2.1 FLAP、LTA4H、LTC4S LTs 通過提高白細胞趨藥性，加速心血管炎癥及鈣化，其合成路線上的酶類與AS 的發病機制密不可分[21]。FLAP 激活蛋白位于人類ALOX5AP 基因染色體上，其中遺傳變異體rs4769874能增加基因產物FLAP 表達，從而增加冠狀動脈疾病（coronary artery disease，CAD）風險，放大LTs 途徑的炎性反應和導致AS 的產生；rs9579646 則減少ALOX5AP的表達和其基因產物FLAP，降低CAD 風險[22]。動物體內實驗表明[23]，ALOX5 基因敲除的小鼠能增加環氧合酶途徑COX-2 和PPAR-γ 的表達，其激活的PON1基因能減少LDL 的氧化，還能水解ox-LDL，減少單核細胞的激活，阻止他們黏附在內皮細胞上，從而阻止AS 的進程。LTA4H 是LTB4 合成過程中的關鍵蛋白，涉及AA 的新陳代謝。LTC4S 是LTC4 合成酶，與谷胱甘肽共同組成LTC4 這種血管收縮劑。有實驗表明[23]，與健康對照組比較，在AS 斑塊中這三種酶的mRNA 水平有顯著增加趨勢，且FLAP、LTA4H 蛋白在AS 病灶的巨噬細胞中大量聚集。此外，FLAP、LTA4H、LTC4S 代謝通路上產生重要的炎癥介質，其豐富的表達可提高持續性AS 患者中斑塊的不穩定。實驗證明在給阿曲留通（VIA-2291，5-LO 活性抑制劑）24 周后，通過冠狀計算機斷層掃描，抑制劑組的34 例患者AS 斑塊量相對于安慰劑組大幅度下降[24]，由此可知這條途徑中關鍵酶類的拮抗劑可成為藥物干預的潛在靶標[25]。

3.2.2 MMPs、HNE 金屬蛋白酶類（MMPs）是一組能特異降解細胞外基質成分的蛋白水解酶家族，位于泡沫細胞的胞質中，增加MMPs 活性是介導穩定型AS 斑塊向不穩定表現型發展的必要物質條件。有研究提出，在有癥狀的AS 斑塊中，刺激巨噬細胞而激活的5-LO 能通過LTB4-BLT1 途徑、CysLTs 途徑分別促進血管平滑肌細胞（VSMC）、巨噬細胞中MMP-2、MMP-9的釋放[26]，后者通過軟化細胞外基質，降解斑塊內保護性纖維帽，從而促進斑塊破裂[27]。在急性缺血綜合征的預防及穩定保護糖尿病患者AS 斑塊的防治策略中，LTs 受體拮抗劑通過抑制LTs 受體，使LTs 及其衍生物產生減少，從而降低MMPs 的表達[28]，預防和治療糖尿病患者急性AS 血栓形成，為該類新藥的研發提供了方向。

3.2.3 LTB4 研究發現肥胖組織中LTB4 明顯增加，且其高親和受體——BLT1，作為新的化學誘導物受體角色，通過LTB4/BLT1 途徑促進脂肪組織中的單核細胞聚集，導致慢性炎癥。LTB4 通過上調細胞間黏附因子（ICAM-1）和血管細胞黏附分子（VCAM-1）分別與其在單核細胞/巨噬細胞表面的受體整合素β1、β2 的親和力，促進單核細胞黏附和貼壁，啟動內皮反應。選擇性提高5-LO 基因表達的氧化型心磷脂，激活5-LO 生成其衍生物LTB4，增加單核細胞/巨噬細胞內游離Ca2+濃度，增加腫瘤壞死因子（TNF-α）誘導血管細胞間黏附因子表達[29]，還能增加ICAM-1、VCAM-1水平，加速動脈粥樣硬化。LTB4 還能從I-κB 激酶β/NF-κB 通路促進血管結合激活的BLT1 促使單核細胞中CCL2 的產生[30]，促進其在血管內皮的聚集和黏附，增加血管通透性，使VSMC 增殖、遷移，增加單核趨化蛋白1（MCP-1）產生[31]，參與動脈粥樣硬化早期進程。粥樣硬化斑塊組織中，巨噬細胞產生脂肪酶、活性氧、自由基等使LDL 分子氧化，并通過清道夫受體攝取ox-LDL。LTB4 能使單核細胞/巨噬細胞膜表面ox-LDL 受體表達上調，激活內皮細胞、單核細胞、巨噬細胞、T 細胞，引起巨噬細胞吞噬膽固醇脂質，最終轉化成泡沫細胞，導致斑塊內脂質堆積，形成不穩定斑塊。且溶血性卵磷脂（LPC）在ox-LDL 誘發的免疫活化中起重要作用，能促進LDL 向ox-LDL 轉化。因此抑制巨噬細胞攝取ox-LDL，從而減少血管炎癥及脂質堆積，也能成為一個新的治療AS 的方向。

3.2.4 LTC4、LTD4 LTC4、LTD4 能誘導氣管平滑肌收縮，使支氣管哮喘患者的白細胞產生強烈趨化性[32]，在氣道黏液分泌、膠原合成中起著重要作用[33]。其小部分通過結合CysLT2R 誘導大量Ca2+進入人臍靜脈內皮細胞，增加TNF-α 誘導血管細胞間黏附因子表達；還能從兩個受體的不同途徑——CysLT2R/Rho 激酶（Rho GTP 酶超家族的Rho 亞家族）途徑和CysLT1R/Erk（細胞外調節蛋白激酶）依賴途徑，誘導內皮細胞收縮，加速動脈粥樣硬化，顯著誘導AS 患者冠狀動脈收縮。大部分與CysLT1R 結合，通過MAPK 和核轉錄因子-κB（NF-κB）途徑誘發人單核細胞/巨噬細胞中MCP-1 表達[34]。MAPK 屬于絲氨酸蘇氨酸激酶群體，在各種不同細胞功能的信號傳導，哺乳動物細胞中有3 種主要MAPK 亞型：ERK1/2、JNK、p38 MAPK。在抗原呈遞細胞中，ERK 信號通路促進最初的天然T 輔助細胞向Th2 表現型分化，從而激活Ras/ERK 通路，介導自身炎癥免疫反應；JNK 激活轉錄因子激活蛋白，能編碼各種不同種類的免疫調節基因。LTC4、LTD4 能顯著加速ERK1/2、JNK 途徑磷酸化過程，控制一些炎癥細胞激活過程，進而導致斑塊趨于不穩定狀態。NF-κB 是基因中普遍存在的轉錄因子，編碼前炎癥細胞活素、趨化因子、黏附因子等，LTD4 在人上皮細胞中刺激NF-κB 途徑活化；而THP-1 細胞和外周血CD14+中[34]，LTC4、LTD4 通過結合其受體CysLT1R誘導NF-κB 途徑活化，且THP-1 細胞中由LTC4、LTD4 誘導產生的MCP-1 能被NF-κB 途徑抑制劑所阻斷[34]，可證明NF-κB 途徑能介導人單核細胞/巨噬細胞中CysLTs 誘導MCP-1 產生，從而參加到AS 進程中[33]。多藥耐藥相關蛋白-1（MRP1），作為谷胱甘肽、LTC4、雌激素等的轉運體，能介導LTC4 轉運、血管功能和粥樣斑塊的形成。大量MRP1 存在于VSMCs中，對血管細胞中氧化應激的管理具有重要作用，特別是在AS 早期，能通過血管緊張素Ⅱ刺激VSMCs 增加LTC4 生產和釋放，LTC4 的增加又導致活性氧含量上升，進一步影響AS 發展。實驗結果表明，這些釋放的活性氧也能被Cys-LT1R 拮抗劑孟魯司特所抑制，作為AS 治療作用的潛在方向[35]。由此可見，MRP1和Cys-LT1R 阻斷劑可能成為治療內皮功能障礙和AS 的潛在作用靶點[36]。

4 小結

LTs 是一種強有力的細胞趨化因子，具有活化炎癥細胞的功能，且有較強的趨化作用及自身免疫調節作用，通過與其受體結合激活并聚集較多的炎癥細胞及免疫效應細胞，參與全身性炎癥、過敏反應。經多種檢測手段，測量白三烯含量，可用于相關疾病的病情監測及治療方案的調整。本文主要介紹了AS 及由各種途徑導致其斑塊趨于不穩定甚至破裂誘發的疾病，已成為全球發病率和死亡率的新高，所以此文從白三烯入手，僅為新型藥物的開發及使用提供理論依據，為相應疾病的防治和治療開辟新道路新靶點。