卓樂盈，周美茜，吳鎮(zhèn)杰，蔡暢

（1.溫州醫(yī)科大學，浙江 溫州 325015；2.溫州醫(yī)科大學附屬第一醫(yī)院 婦產(chǎn)科，浙江 溫州 325015；3.溫州醫(yī)科大學附屬第一醫(yī)院 呼吸內科，浙江 溫州 325015）

?綜 述?

支氣管哮喘與花生四烯酸脂氧酶代謝及其調控機制

卓樂盈1，周美茜2，吳鎮(zhèn)杰1，蔡暢3

（1.溫州醫(yī)科大學，浙江 溫州 325015；2.溫州醫(yī)科大學附屬第一醫(yī)院 婦產(chǎn)科，浙江 溫州 325015；3.溫州醫(yī)科大學附屬第一醫(yī)院 呼吸內科，浙江 溫州 325015）

半胱氨酸白三烯（CysLTs）和脂氧素（LXs）均是花生四烯酸脂氧酶（LO）途徑代謝的重要產(chǎn)物，而LXs具有拮抗CysLTs的作用，目前兩者在支氣管哮喘發(fā)病機制中的作用已經(jīng)得到基本肯定。5-LO和15-LO作為關鍵酶，其表達水平和活性與CysLTs和LXs的生成密切相關。影響LO的代謝因素包括細胞內Ca2+水平、MAPK信號傳導通路、糖皮質激素等。筆者通過探討造成CysLTs和LXs不平衡狀態(tài)的各種影響因素，研究支氣管哮喘的發(fā)病與緩解的病理生理機制，為支氣管哮喘的臨床防治提供依據(jù)。

哮喘；上皮細胞；白三烯；脂氧酶；綜述

支氣管哮喘（簡稱哮喘）是一種異質性的呼吸系統(tǒng)疾病，以氣道慢性炎癥為特征，并伴有多變的呼氣性氣流受限?；ㄉ南┧幔╝rachidonic acid，AA）的代謝產(chǎn)物半胱氨酸白三烯（cysteinyl leuk otrienes，CysLTs）和脂氧素（lipoxins，LXs）在哮喘發(fā)病機制中的作用已經(jīng)得到基本肯定[1]。正常情況下，CysLTs與LXs處于動態(tài)平衡狀態(tài)，維持支氣管的正常舒張，但在哮喘的發(fā)病過程中，兩者之間的比例發(fā)生紊亂，而這主要與脂氧酶（lipoxygenase，LO）代謝途徑有關。

1 CysLTs與LXs

1.1 CysLTs與LXs的合成代謝 CysLTs包括LTC4、LTD4和LTE4，在體內主要由嗜酸性粒細胞、肥大細胞、單核細胞和上皮細胞通過5-LO單細胞或者跨細胞途徑進行合成。LXs是AA的另一個重要代謝產(chǎn)物，主要由一系列的LO參與合成，目前研究最為廣泛的是脂氧素A4（lipoxin A4，LXA4）。LXA4主要通過3種途徑合成：①通過細胞間的相互作用，主要是多形核細胞與血管內皮細胞或氣道上皮細胞在15-LO和5-LO的參與下合成；②通過細胞與血小板間的相互作用，多形核細胞和血小板在12-LO和5-LO的參與下合成；③通過阿司匹林誘導，使環(huán)氧酶-2乙酰化，在5-LO的催化下生成。5-LO、12-LO和15-LO與LXA4的生成密切相關，但在呼吸道上皮細胞中主要通過15-LO途徑[2]。

1.2 CysLTs與LXs在哮喘中的作用 CysLTs通過與半胱氨酸白三烯受體1（cysteinyl leukotrienes 1 receptor，CysLT1）特異性結合發(fā)揮病理生理作用，包括引起支氣管平滑肌痙攣，增加血管通透性，促進氣道黏液分泌，促進炎性細胞浸潤，引起氣道重塑等[3]。IFN-γ可誘導呼吸道上皮細胞表達CysLT1，增強CysLTs的效應，從而加重哮喘[4]。哮喘患者呼出氣體冷凝液中可以檢測到較高濃度的CysLTs，其含量明顯高于非哮喘患者[5]。哮喘患兒急性發(fā)作時，其尿中LTE4水平明顯高于正常兒童[6]。無論在發(fā)作期還是緩解期，哮喘患者體內CysLTs水平都較健康人群高，且與哮喘嚴重程度有一定的相關性。白三烯受體拮抗劑可通過抑制CysLTs炎癥通路，調節(jié)小氣道功能，從而改善哮喘患者的臨床癥狀[7]。另外，CysLTs可以選擇性促進Th2型細胞因子的產(chǎn)生，使氣道炎癥進一步加重[8]。

LXs能促進炎癥反應的及時消退，是重要的內源性脂質抗炎介質，被譽為炎癥反應的“剎車信號（braking signals）”或“停止信號（stop signals）”[9]。LXs及其類似物在炎癥及其相關性疾病中的作用已經(jīng)得到廣泛驗證[10]。脂氧素受體（lipoxin receptor，ALXR）主要表達在白細胞和氣道上皮細胞，LXA4與其結合而發(fā)揮抗炎作用。有研究[11]發(fā)現(xiàn)IL-13及IFN-γ能夠誘導支氣管上皮細胞表達ALXR。另外，與正常及輕度哮喘患兒相比，重癥哮喘患兒誘導痰中ALXR的表達量下降[12]，這可能與機體發(fā)生失代償有關。另一方面ALXR能與CysLT1結合而發(fā)揮拮抗CysLTs的作用。在急性肝衰竭動物模型中，LXA4可阻斷核因子-κb（nuclear factor-κb，NF-κb）通路，減少促炎癥因子的分泌，從而發(fā)揮保護性作用[13]。另外，LXA4能下調嗜酸性粒細胞趨化蛋白的表達，促進單核細胞趨化而不誘發(fā)活性氧的產(chǎn)生等[14]。給哮喘小鼠吸入LXA4可抑制肺部氣道變態(tài)反應性炎癥，調節(jié)Th1/Th2的失衡[15]。

1.3 CysLTs與LXs的不平衡狀態(tài) 研究發(fā)現(xiàn)，重度哮喘患者，其外周血、支氣管肺泡灌洗液、誘導痰中LXA4水平顯著降低，而CysLTs水平升高[16]。另外，哮喘患者體內合成LXs的相關基因也被不同程度地抑制[17]。由于LXA4能夠有效調節(jié)氣道炎癥，當患者體內LXA4水平低下時，體內拮抗CysLTs的作用不足，CysLTs/LXA4之間出現(xiàn)一種不平衡狀態(tài)，可導致哮喘發(fā)作或加重，其機制可能是哮喘患者體內LO途徑存在缺陷。

2 5-LO與15-LO

5-LO和5-脂氧酶激活蛋白（lipoxygenaseactivating protein，F(xiàn)LAP）是CysLTs合成的關鍵酶及輔酶，兩者活性決定了氣道內CysLTs濃度的高低。研究顯示，哮喘患者外周血白細胞5-LO mRNA表達量明顯高于正常對照者[18]。5-LO抑制劑齊留通能夠顯著減輕哮喘的癥狀，其機制主要是促進5-LO從胞核轉移到胞質[19]。15-LO主要有15-LOX-1和15-LOX-2兩種同工酶[20]，分別由ALOX15及ALOX15B編碼[21]。在信息轉導和轉錄激活因子-6作用下，15-LO可在Th2類細胞因子的誘導下表達增加[20]。AA在15-LOX-1和15-LOX-2的作用下轉變成15-羥二十烷四烯酸（15-hydroxy eicosatetraenoic acid，15-HETE），以15-LOX-2的作用為主[22]。在人類呼吸道，15-LOX-1主要表達在支氣管上皮細胞、嗜酸性粒細胞和肥大細胞，其中以支氣管上皮細胞為著，尤其是在重癥哮喘患者中[23]。無論是成人還是兒童哮喘患者，其呼出氣、肺泡灌洗液、誘導痰中15-LO及15-HETE含量均顯著超過正常人[24]，這可能與CysLTs增加，LXs發(fā)生代償有關。上皮細胞合成LXs主要依靠15-LO活性，LXA4的缺失可能與15-LO的表達與活性下降有關。重度哮喘患者仍然含有高水平的CysLTs，而LXA4含量減少[16]，提示5-LO可能不參與重度哮喘的LXA4缺失機制，其缺失可能主要由15-LO所致。因此探討何種原因導致15-LO的表達與活性下降對于哮喘的發(fā)病機制研究有著重要作用。

3 LO的分子調控機制

LO作為雙刃劍，參與了內源性抗炎介質和致炎介質的產(chǎn)生，其異常表達及活性狀態(tài)可能會打破兩者間的平衡狀態(tài)而導致哮喘的發(fā)生。研究[25]表明，重度哮喘患者較輕度患者體內5-LO增多而15-LO減少，從而導致LXs水平前者較后者低，體內拮抗CysLTs作用不足。影響LO活性及表達的途徑主要包括以下幾個方面：

3.1 MAPK途徑的調控作用 LXs與受體結合后可通過調節(jié)促絲裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinase，MAPK）、信號轉導和轉錄活化因子途徑、蛋白激酶C及NF-κB、激活蛋白-1等的活性而發(fā)揮炎癥調節(jié)效應。其中MAPK是一類廣泛分布于細胞內的絲氨酸蘇氨酸蛋白調節(jié)激酶，活化前的MAPK位于胞漿，一旦磷酸化即進入核內激活靶基因。LXA4調控的MAPK信號轉導通路包括JNK通路、ERK通路、p38 MAPK通路等。對于不同類型的細胞、不同的刺激因素所激活的MAPK家族或成員不同，所引起的生物學效應也不相同?；罨拇笫竽X缺血再灌注模型研究提示，LXA4通過ERK1/2的激活使5-LO的核轉位受到抑制，使CysLTs的表達降低，從而實現(xiàn)了LXA4的神經(jīng)保護作用[26]。在坐骨神經(jīng)分支損傷導致的神經(jīng)痛模型中，小膠質細胞5-LO表達明顯上調，若給予p38 MAPK信號通路抑制劑則可顯著抑制5-LO的上調[27]。5-LO抑制劑MK886可使p38 MAPK磷酸化[28]，激活的p38 MAPK可以通過IL-13途徑誘導15-LO的表達[29]。另外，絲裂原活化蛋白激酶激活的蛋白激酶2及ERK2雖不影響5-LO的活性及表達但可促進5-LO的核膜轉位以及LT生成[30]。研究發(fā)現(xiàn)，5-LO的磷酸化主要發(fā)生在Ser-271、Ser-523和Ser-663位點，其中通過Ser-663位點的磷酸化，可產(chǎn)生活化的15-LO，盡管有些細胞并不表達15-LO[31]。另有研究表明，5-LO的磷酸化可以下調CysLTs的表達，同時促進LXA4的合成[31]。LXA4通過與ALXR結合的方式，抑制MAPK信號傳導通路，降低5-LO表達及活性或者影響5-LO的核膜轉位，導致CysLTs的表達量下降，從而控制炎癥的發(fā)生發(fā)展。

3.2 胞內Ca2+濃度的調控作用 LO的表達與活性狀態(tài)接受細胞內Ca2+濃度等調控[32]。細胞內Ca2+濃度是CysLTs合成的重要調節(jié)因素，其在5-LO從胞質轉移到核膜的過程中發(fā)揮關鍵作用[33]。核膜上分布著大量的FLAP，對于CysLTs的合成必不可少[34]。5-LO的激活、5-LO與核膜的結合具有Ca2+依賴性[31]。15-LO合成后儲存于細胞質，在Ca2+的介導下可結合到細胞膜上，酶活性增強；當用EDTA螯合劑結合Ca2+后，15-LO可從細胞膜上解離下來，酶活性減弱。細胞膜與15-LO的可逆性結合，依賴于Ca2+的存在。研究發(fā)現(xiàn)，在腦缺血期，特別是再灌注期，上調的細胞內Ca2+和活性氧均能激活5-LO，而LXA4能下調細胞內Ca2+和活性氧水平[35]。因此LXA4可以通過下調胞內Ca2+濃度，影響5-LO的活化，發(fā)揮抗炎作用。

3.3 糖皮質激素的調控作用 吸入性糖皮質激素（inhaled corticosteroid，ICS）作為哮喘的基礎治療藥物，并不能有效抑制LTs的合成與釋放，反而上調5-LO表達[15]，但是可以通過15-LO通路合成LXs，拮抗白三烯的生物作用。研究表明，哮喘大鼠肺組織15-LO表達低下，經(jīng)過地塞米松干預后，15-LO的表達顯著上調，提示地塞米松的抗炎作用部分通過增加哮喘大鼠肺組織15-LO的表達而實現(xiàn)[36]。另外，ICS可以上調ALXR的表達，增強LXA4的效應[37]。

4 總結

目前哮喘的抗炎治療主要專注于阻斷促炎介質通路，如糖皮質激素和一些拮抗IgE、IL-5、IL-13的藥物。LXA4是具有拮抗白三烯作用的內源性抗炎介質。AA關鍵產(chǎn)物CysLTs和LXs的不平衡狀態(tài)，與哮喘臨床癥狀和慢性氣道炎癥狀況有密切關系。在15-LO占優(yōu)勢時，LXA4合成增多，抑制氣道炎癥和支氣管收縮；以5-LO途徑占優(yōu)勢時則白三烯合成增多，哮喘癥狀加重。例如，前列腺素E2（prostaglandin E2，PGE2）可抑制5-LO而上調15-LO的表達，相反的是，15-LO的產(chǎn)物15-HETE可抑制PGE2的合成[38]。目前發(fā)現(xiàn)，影響LO的代謝因素包括細胞內Ca2+水平、MAPK信號傳導通路、糖皮質激素等，但是其具體機制尚未闡明。研究探討何種因素影響LO的優(yōu)勢表達，這可能是哮喘藥物治療的一個潛在靶點，能為哮喘的臨床防治提供實驗依據(jù)。

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（本文編輯：丁敏嬌）

R562.2

A

10.3969/j.issn.2095-9400.2017.05.016

2016-04-27

國家自然科學基金資助項目（81470225）。

卓樂盈（1992-），女，浙江溫州人，碩士生。

蔡暢，副主任醫(yī)師，Email：rudy199@sina.cn。