房文通，李宏建，周聊生(1.江蘇省人民醫(yī)院藥劑科，南京市210029；2.山東大學(xué)附屬千佛山醫(yī)院藥學(xué)部，濟(jì)南市250014；.山東大學(xué)附屬千佛山醫(yī)院老年醫(yī)學(xué)部，濟(jì)南市250014)

自20世紀(jì)70年代發(fā)現(xiàn)前列環(huán)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(fā)現(xiàn)，PGI2/PGI2類似物可與其受體(Prostacyclin receptor，IP)結(jié)合，激活腺苷酸環(huán)化酶(AC)，升高環(huán)磷腺苷(cAMP)，進(jìn)而激活cAMP依賴性蛋白激酶(PKA)，發(fā)揮舒張血管、抑制血小板聚集、抑制血管平滑肌細(xì)胞增殖和遷移、促進(jìn)血管平滑肌細(xì)胞分化等作用。最近的研究[2]發(fā)現(xiàn)，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(zhuǎn)導(dǎo)途徑調(diào)節(jié)某些重要的心血管生理效應(yīng)，如血管生成和血管內(nèi)皮生長因子(VEGF)誘導(dǎo)等，具有重要的藥理學(xué)意義。本文就PPARs受體介導(dǎo)的PGI2/PGI2類似物相關(guān)藥理作用研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

1 PPARs途徑的發(fā)現(xiàn)

PGI2是前列腺素家族的重要成員，由花生四烯酸在環(huán)氧化物酶(COX)和前列環(huán)素合酶(PGIS)催化作用下生成。Spisni等[3]通過免疫組化實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，PGIS抗體不但位于血管平滑肌細(xì)胞(VSMC)質(zhì)膜中，而且位于胞核中。在內(nèi)皮細(xì)胞，PGIS活性與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)有關(guān)。故進(jìn)一步的研究發(fā)現(xiàn)，在人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞(HUVECs)中，由質(zhì)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(wěn)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(fā)現(xiàn)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(chǎn)物15d-PGI2是PPARγ的配體，伊洛前列腺素(Iloprost)和碳化前列環(huán)素(Carbaprostacyclin，cPGI)可以通過PPARα和PPARγ促進(jìn)脫氧核糖核酸(DNA)結(jié)合和轉(zhuǎn)錄表達(dá)。另一些PGI2類似物，如西卡前列素只與IP結(jié)合，不能活化PPARs信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑。

PPARα主要分布在棕色脂肪組織和肝臟，通過基因轉(zhuǎn)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(xì)胞內(nèi)脂質(zhì)代謝[5，6]。

PPARγ高表達(dá)于脂肪組織，中等程度表達(dá)于肝臟，低表達(dá)于肌肉組織，對脂肪細(xì)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(diào)節(jié)胚泡著床和蛻膜化過程中起重要作用[5]。

PPARδ表達(dá)于小鼠胚胎和成體的各種組織中，在腸、腎和心臟中表達(dá)最高，可以調(diào)節(jié)細(xì)胞生長和分化[5]。PGI2也可以通過PPARδ調(diào)節(jié)胚泡植入和蛻膜化。

3 PPARs的作用方式

PPARs屬于核轉(zhuǎn)錄因子家族，通過結(jié)合于靶基因啟動子區(qū)域的特異性的過氧化物酶增殖子反應(yīng)元件，而調(diào)節(jié)靶基因的表達(dá)。首先，PPARs在靶基因的啟動子區(qū)域結(jié)合1個特異性元件(配體)，然后與其它核受體一同結(jié)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(zhuǎn)錄過程，作為對配體結(jié)合的應(yīng)答。PPARs-RXRs異源二聚體無論結(jié)合兩者中哪一個的配體，都能被激活，如同時結(jié)合2個配體則效應(yīng)更強(qiáng)。

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(fā)揮抑制細(xì)胞增殖作用，cPGI在活化PPARδ時不依賴于IP。

4 PPARs介導(dǎo)的PGI2效應(yīng)

4.1 脂肪酸代謝

PPARα是肝臟脂類代謝的中心調(diào)節(jié)者，PPARα的靶基因包括脂肪酸β氧化旁路有關(guān)的酶，如乙酰輔酶A氧化酶和合成酶，PPARα參與脂肪酸的轉(zhuǎn)錄和攝取，刺激脂肪酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白(FATP)、白細(xì)胞分化抗原36(CD36)、脂肪酸結(jié)合蛋白及脂蛋白脂肪酶(LPL)的基因編碼，下調(diào)載脂蛋白(APO)CⅢ表達(dá)。人類PPARα上調(diào)載脂蛋白AⅠ(APOAⅠ)和載脂蛋白AⅡ(APOAⅡ)表達(dá)，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(zhuǎn)運(yùn)及一些膽酸合成基因也由PPARα調(diào)節(jié)[6]。

PPARγ不但調(diào)節(jié)脂肪細(xì)胞分化的終末標(biāo)志物，也調(diào)節(jié)LPL、FATP、CD36及胰島素信號轉(zhuǎn)導(dǎo)基因的表達(dá)。PPARγ激動藥使脂肪組織優(yōu)先于肌肉組織攝取脂肪酸，避免非脂肪組織過多的脂質(zhì)沉積，保護(hù)正常的器官功能。

PPARα在調(diào)節(jié)心肌細(xì)胞脂肪酸-β氧化(FAO)中也發(fā)揮著重要作用。配體活化PPARα后，可以逆轉(zhuǎn)心臟缺血再灌注損傷中FAO酶基因表達(dá)和FAO活性的向下調(diào)節(jié)，從而保護(hù)鼠類心臟缺血再灌注損傷[7]。cPGI可以通過PPARδ增強(qiáng)肉毒堿棕櫚酰基轉(zhuǎn)移酶-1(CPT-1)表達(dá)來上調(diào)心肌線粒體FAO表達(dá)，以調(diào)節(jié)心肌脂肪酸代謝，此時線粒體表達(dá)的FAO活性也提高。

4.2 血管生成

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

研究[8]發(fā)現(xiàn)，VSMC、PGI2類似物貝前列腺素鈉(BPS)通過PKA/CREB(cAMP應(yīng)答原件結(jié)合蛋白)依賴性機(jī)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(dá)。這些效應(yīng)都是在低氧狀態(tài)下觀察到的，故BPS是通過誘導(dǎo)血管新生和降低血栓形成來達(dá)到緩解低氧狀態(tài)的目的。

4.3 抗炎作用

大量的小鼠急、慢性炎癥模型實(shí)驗(yàn)[9]表明，PPARs配體具有抗炎效應(yīng)。在巨噬細(xì)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(dá)。在慢性炎癥中，配體結(jié)合PPARα后，抑制CD4+T細(xì)胞表達(dá)免疫反應(yīng)性纖維結(jié)合素γ(IFNγ)和白介素-17(IL-17)，而PPAR γ活化后調(diào)節(jié)樹突狀細(xì)胞功能，促進(jìn)無功能性CD4+T細(xì)胞的生成。PPARs活化后還可以抑制內(nèi)皮細(xì)胞表達(dá)血管細(xì)胞黏附分子(Vascular Cell Adhesion Molecule-1，VCAM-1)及上皮細(xì)胞和其它細(xì)胞分泌化學(xué)增活素，降低粒細(xì)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(dǎo)的黏附分子VCAM-1、E-選擇素的表達(dá)，并抑制白細(xì)胞與內(nèi)皮細(xì)胞的黏附。進(jìn)一步研究[10]表明，PPARδ通過上調(diào)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(dǎo)產(chǎn)生的活性氧，減少氧化應(yīng)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(dú)特的作用模式，當(dāng)配體激活TNF-α后，結(jié)合在轉(zhuǎn)錄復(fù)合物上的輔助抑制因子，如B細(xì)胞淋巴瘤-6(BCL-6)從復(fù)合物上脫落下來，繼而結(jié)合在VCAM-1等炎性基因的啟動序列上，從而抑制基因的轉(zhuǎn)錄，起到抗炎作用。

5 PGI2/PGI2類似物的應(yīng)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(jī)制的發(fā)現(xiàn)，預(yù)示著PGI2/PGI2類似物可以應(yīng)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(zhì)代謝異常和炎癥是導(dǎo)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(xì)胞中，GW501516可升高膽固醇逆行轉(zhuǎn)運(yùn)ATP-結(jié)合盒A1(ABCA1)的表達(dá)，誘導(dǎo)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(xì)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(fā)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(jié)果顯示，口服Cicaprost組主動脈內(nèi)膜表面粥樣斑塊從84%減少到63%(P＜0.05)，而且受損的內(nèi)皮功能大大改善。此外，高膽固醇血癥家兔血小板和白細(xì)胞反應(yīng)性增高，經(jīng)Cicaprost治療后大大改善。這些數(shù)據(jù)首次展示了長期口服Cicaprost的效果。

5.2 心肌病

Gilde等[13]研究發(fā)現(xiàn)，PPARα和PPARδ，而不是PPARγ，對調(diào)節(jié)心肌脂質(zhì)代謝發(fā)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(fù)脂肪酸氧化的關(guān)鍵酶的活力。Cheng等[14]研究發(fā)現(xiàn)，PPARδ激動藥GW0742可以提高PPARδ+/+小鼠心肌細(xì)胞脂肪酸氧化酶的活力，而不能提高PPARδ-/-小鼠心肌細(xì)胞脂肪酸氧化酶的活力。因此，PPARα和PPARδ在心肌脂質(zhì)代謝中發(fā)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(huán)節(jié)。PPARδ配體能改善飲食誘導(dǎo)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(dǎo)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(guān)，它還能防止或延緩β細(xì)胞的損傷[15]。PPARδ激活也能改善靈長類動物胰島素抵抗。當(dāng)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(guān)，PPARδ上調(diào)過氧化物酶刺激因子受體協(xié)作子-1α(PGC-1α)的表達(dá)，增強(qiáng)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(diào)節(jié)心臟脂肪和能量代謝，通過調(diào)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(yùn)輸和代謝減少，引起心肌脂質(zhì)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(fù)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(fā)生率增升。BPS通過cAMP應(yīng)答元件結(jié)合蛋白(PKA/CREB)途徑上調(diào)VEGF mRNA表達(dá)，抑制纖溶酶原激活物抑制劑-1(PAI-1)mRNA表達(dá)，誘導(dǎo)新內(nèi)膜形成和減少血栓形成，從而調(diào)節(jié)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(guān)C3肉毒素底物1(Rac1)活化，可以預(yù)防心絞痛和心肌梗死的發(fā)生。

6 結(jié)語

隨著PPARs受體的發(fā)現(xiàn)，使我們發(fā)現(xiàn)了PGI2/PGI2類似物新的藥理作用及其機(jī)制，拓寬了PGI2/PGI2類似物的臨床應(yīng)用領(lǐng)域。PGI2類似物依前列醇(Epoprostenol)、烏尼前列素(Uniprost)、BPS、Ilprost現(xiàn)在已經(jīng)應(yīng)用于臨床，更多的PGI2類似物正在研發(fā)當(dāng)中。相信隨著對PGI2途徑認(rèn)識的深入，PGI2類似物在臨床的應(yīng)用會越來越廣。

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