花生四烯酸的细胞色素P450酶代谢在高血压研究中的进展

综述

文章编号:1006-2866(2002)05-0409-05 中图分类号:Q55;R544.1 文献标识码:A

花生四烯酸的细胞色素P450酶代谢在高血压研究中的进展

王　炎(综述),汪培华,汪道文(审校)

(华中科技大学同济医学院附属同济医院内科心血管,湖北武汉430030)

收稿日期:2002-05-20

作者简介:王炎(男,31岁),主治医师,博士研究生。

Cytochrome P450Metabolic pathway of Arachidonic Acid In Hypertension

WANG Yan ,WANG Pei -H ua ,WANG Dao 2w en

(Cardiovascular Division ,Internal Medicine ,Tongji Hospital ,Tongji Medical College ,Huazhong Univess o f Science and Techndogy 430030,Chi 2na )

花生四烯酸(AA )在体内含量丰富,其代谢产物具有重要的生理和病理作用。目前已知,花生四烯酸在受体依赖的

P LA 2激活后由细胞膜释放,可经过三条途径进行代谢:一是环氧化酶途径,终产物有前列腺素(prostaglandin )、前列环素(pros 2tacyclin ,PGI 2)和血栓素A 2(thrombixaneA 2,TX A 2);二是脂氧化酶途径,形成HPETES (hydroperoxyeicosatetraenoic acids )、HETES (hydroxyeicosatetraenoic acids )和leukotrienes 等;第三就是细胞色素P450酶(CY P )途径,花生四烯酸经此途径的代谢也有三种方式,(1)丙烯氧化反应,生成52,82,92,112,122,152HETE ,其中除12(R )2HETE 外,其它也可以经脂氧化酶途径产生,(2)表氧化反应,主要由血管内皮细胞生成EETs (epoxyeicosatrienoic ac 2id ),包括5,62,8,92,11,122和14,152EET 及其下级产物DHETs (dihydroxyeicosatetraenoic acids ),(3)ω2和ω212羟化反应,生成202和192HETE [1]

。

CY P 是一种血红蛋白,由血红素和细胞色素P450的脱辅基蛋白结合而成,其命名源于还原型的CY P 与CO 在450nm 有强吸收。CY P 是一个超基因家族,目前根据氨基酸序列同源性分类,序列同源性大于40%归为同族(用阿拉伯数字标明),大于55%为同一亚族(用大写字母标明),最后一位数字用以表示基因产物,斜体CY P 代表细胞色素P450基因及其cDNA ,正体CY P 表示所有种属细胞色素P450mRNA 及其蛋

白

[2]

。

CY P 最初发现于肝微粒体,其在生物转化、药物代谢、解毒等方面研究进行较早且较广泛,而AA 经P450酶途径的代谢产物对心血管的影响近年来日益受到重视,在目前的研究

中发现其代谢产物中以四种表氧化物(EETs )和羟化产物202HETE 在调节局部血管张力和高血压的发展中有重要影响。1　202HETE 202HETE 由P4504A 亚家族代谢产生,是一种

AA 的CY P ω羟化酶的代谢产物,是内皮素、Ang Ⅱ等多种调节物质信号传导通路中的重要物质[3,4]

,对血压调节有重要作

用。Ang Ⅱ可使鼠肾脏中202HETE 的释放增加2～3倍,而缓激

肽、苯肾上腺素等无此作用

[5]

。

1.1　在血管平滑肌中的作用

202HETE 被认为在平滑肌细胞内作为第二信使起作用,牵

张反应时释放,随跨壁压力增加,被认为与微血管的自身调节有关,尤其与肾和脑动脉的肌源性调节相关,是决定局部血管张力的重要因素。在平滑肌细胞[Ca 2+

i ]升高后在其细胞内

生成202HETE ,通过抑制钙离子敏感的钾通道(K +

Ca )使细胞去极化并进一步升高[Ca

2+

]i ,导致平滑肌张力增加,这一作用

还可能与L 2Ca 2+

通道激活有关,另外尚可能与激活PK C 和抑制钠钾泵有关

1.2　在肾脏中代谢与高血压

202HETE 具有收缩微血管作用,在肾血管中含量丰富并是AA 的主要代谢产物

[6]

,在鼠肾花生四烯酸70%由ωΠω21羟化

酶代谢而仅23%由表氧化酶代谢

[1]

,鼠和兔肾皮质微粒体主

要将AA 代谢为202HETE ,而192HETE 较少,约为4～5:1[7]

。

在大鼠肾脏中CY P4A 1、CY P4A 2、CY P4A 3可代谢产生202HETE ,CY P4A 2为主要代谢酶,但近期从Lewis 2Wistar 大鼠中经RT 2PCR 扩增并表达于昆虫细胞的研究显示CY P4A 1的活性较CY P4A 2、CY P4A 3约强10倍,后两者除了产生202HETE 外还可

产生11,122EET ,另外CY P4A 8不能代谢AA

[8]

。

在小鼠CY P4A 家族已发现有CY P4A 10、4A 12、4A 14。4A 10可代谢AA ,CY P4A 14可羟化月桂酸而不能羟化AA ,CY P4A 12的功

能尚不清楚。

在兔CY P4A 家族已发现CY P4A 4、4A 5、4A 6、4A 7。CY P4A 6和(或)CY P4A 7为兔肾主要的代谢酶。

CY P 4A 在肾的的表达因部位不同且与性别相关,CY P4A 1、4A 3、4A 8主要位于近端小管;CY P4A 2被认为是大鼠肾

微血管中主要的代谢酶,主要表达于外髓段、Henle ’s 袢升支粗

段;CY P4A 2建构表达于雄性鼠而CY P4A 1、4A3可被降脂药物安妥明诱导

[9]

,也有资料提示CY P4A 1在肾脏表达与性别相

关,在雄性鼠难以检测而在雌性呈建构表达。另使用RT 2PCR 检测在鼠肾中可检出CY P4A 1、4A 2、4A 3、4A 8的mRNA ,在肾小球前小动脉未检出CY P4A 1和4A 8的mRNA ,而CY P4A 2的mR 2NA 在雄性鼠超过雌性鼠三倍[10]

。

CY P4A 在肾脏的表达还与年龄相关,CY P4A 1和CY P4A 3

可在胎鼠中检出并逐渐降低,至9周后维持在低水平;CY P4A 2在5周后方可检出并逐渐升高,在雄性大鼠肾脏成为主要的代谢酶;CY P4A 8mRNA 于3周后检出其后逐渐降至低水平

[11]

。

202HETE 在鼠和兔的肾脏主要位于皮质近端小管、髓袢升支粗段(T A LH )和外髓,为水的重吸收和电解质转运的重要部位。也有研究发现在雄性Lewis 大鼠肾小球添加NADPH 和O 2时亦可产生202HETE ,给予NO 供体和高盐饮食可抑制其在肾

小球的生成[2]

。

AA 在人的肾皮质亦主要代谢为202HETE ,而基本无表氧化物和中间羟化物产生,免疫组化检测和Western blot 显示人肾脏主要表达CY P4F 2和CY P4A 11而无CY P 2C 8、CY P 2C 9、CY P 2E 1,另有少量的CY P 3A 5表达。CY P4F 2和CY P4A 11仅表达

于近端小管的s 2和s 3段及外髓段

[12]

,其中CY P4F 2的代谢能

力明显强于CY P4A 11,而CY P4A 11可代谢AA 同时产生202HETE 和192HETE (比值约为5:1)

[7]

202HETE 被认为具有收缩肾微血管和抑制钠的重吸收的双重作用。

202HETE 可收缩犬肾的弓型动脉,增加血管阻力从而减少肾血流,另外有研究发现202HETE 具有收缩兔肾入球小动脉的作用,但仅对预收缩的血管(如去甲肾上腺素)有作用,并且使用含抗人Ⅷ因子抗体的牛血清白蛋白等干扰内皮功能后该作用可被完全抑制,另外环氧化酶抑制剂可部分抑制该效应。入球小动脉中202HETE 的增加被认为可使压力-尿钠曲线右移(高血压的生理特征)。另一方面202HETE 还可抑制钠的重

吸收并对近端直小管的水重吸收有直接的抑制作用[13,14]

,有研究提示202HETE 通过PK C 途径抑制近端小管细胞的钠钾泵,202HETE 可显著增强PK C 对钠钾泵的磷酸化,而PK C 抑制剂或PK C 调节位点的突变可取消20-HETE 对钠钾泵的抑制

作用。202HETE 还可抑制兔髓袢升支粗段的Na 2K 22Cl 2共转运

功能,抑制在体鼠肾的202HETE 产生可抑制肾脏血流的自身调节和球管平衡

[15]

。

许多研究发现CY P4A 的表达和202HETE 的水平在遗传和实验高血压模型中发生改变,例如在SHR 、DOCA 和Ang Ⅱ注射的高血压大鼠、Lyon 高血压大鼠,肾脏202HETE 的水平升高,与正常血压WKY 鼠相比,202HETE 在SHR 其含量相对较多,是肾小球前微血管的主要产物。

在SHR 大鼠202HETE 的形成增加和P4504A 的表达增加

先于高血压的形成,另外12aminobenzotriazole (一种CY P ω羟化酶选择性抑制剂)有降低幼年SHR 高血压的能力[16]

。抑制

P450酶可阻止DOCA 盐诱导的大鼠高血压的形成

[17]

,但亦有

资料显示在SHR 脉压的增加使EETs 的水平升高更明显而不是202HETE

[18]

。

在SHR 、Brown 2Norway 、Dahl 盐敏感(SS ΠJr )和盐不敏感(SR ΠJr )大鼠肾脏微粒体中,低盐饮食者202HETE 的水平明显高于

高盐饮食者

[19]

,另高盐饮食可使大鼠肝肾(包括肾微血管)中

CY P4A 表达下调,但如果同时静脉给予Ang Ⅱ可防止CY P4A

的下调。这些研究提示CY P4A 在肾血管中的活性与高盐饮食的适应有关并受肾素血管紧张素水平的调节

[2]

。另外与SR Π

Jr 和Lewis Wistar rats 相比,202HETE 在SS ΠJr 大鼠肾脏的外髓

段明显减少,而202HETE 灌注可抑制henle 袢的Cl -

的转运达到与SR ΠJr 相同的水平,但对SR ΠJr 相应部位的Cl -

的转运无影响,这种抑制具有特异性,因较高浓度的152HETE 并无此作用。

有研究使用CY P4A 1反义寡核苷酸治疗幼年SHR 时除减少202HETE 的合成外尚伴有血压的下降

[20]

。

近期另一研究支持202HETE 的促高血压作用,实验使用缺失CY P4A 14的小鼠,小鼠开始表现出的显著高血压似乎否定其促高血压作用的设想。这些动物202HETE 的水平在肾脏呈现出反常性的升高,但202HETE 的升高是CY P4A 14缺失的直接效应,因CY P4A 14的缺失与循环中雄激素的升高和入球小动脉附近另一CY P4A 基因CY P4A 12的表达增加相关,而CY P4A 12的表达和202HETE 水平增加使入球小动脉的阻力增加和自身调节能力发生改变。该研究另外发现雄性鼠的高血压更明显,阉割使血压下降、CY P4A 12的表达减少、202HETE 的水平降低,雄激素替代治疗可使血压回升,这些结果提示在肾脏中雄激素可能参与CY P 途径代谢的202HETE 水平和高血压的调节

[21]

。

另外有一些相反的报道,在SS ΠJr 大鼠使用安妥明诱导的202HETE 可降低血压,CY P4A 2基因型与血压在SS ΠJr 和Lewis Wistar rats 杂交的F 2呈伴随分离。DOCA 盐诱导高血压小鼠肾