花生四烯酸和代谢物的生物学作用

花生四烯酸及其代物的生物学作用

花生四烯酸(arachidonic acid)简称AA，是5，8，11，14-二十碳四烯酸.它是人体的一种必需脂肪酸.该脂肪酸含有20个碳原子，4个双键，其中第一个双键起始于甲基端起第6个碳原子(其结构见图1)，故属于n-6系列的多不饱和脂肪酸，简记为

20∶4(n-6).

Fig.1 The molecular structural formula

1 AA的存在与分布

AA广泛分布于动物的中性脂肪中，牛乳脂、猪脂肪、牛脂肪、血液磷脂、肝磷脂和脑磷脂中含量较少(约为1%)，肾上腺磷脂混合脂肪酸中也含有该成分(15%).在油料种子中的分布也比人们原先估计的要广泛一些，是花生油中的一种主要成分.Sohlek等人〔1〕从几种苔藓和蕨类植物中检测到了AA.另外，在日本沙丁鱼油中，也分析出一定数量的花生四烯酸.AA也是人体中含量最高，分布最广的一种多不饱和脂肪酸(PUFA).尤其是在脑和神经组织中，AA含量一般占总PUFAs的40%～50％.在神经末梢甚至高达70％.在正常人的血浆中的含量也高达400 mg/L，而DH-γ-亚油酸(DHLG)含量为100 mg/L，γ-亚麻酸仅为25 mg/L.母乳中，存在着丰富的AA.授乳第一周后母乳中AA的含量约占类脂物总量的0．4%〔2〕.

真菌中，AA主要分布在原始的几个纲中，如丝壶菌纲(Hyphochytrimycete)、壶菌纲(Hytridiomycetes)、卵菌纲

(Oomycetes)以及被孢霉属(Mortierella)等〔3〕.

2 AA的生化代途径

AA是多种生物活性物质的前体，在人体由油酸转化而来〔4〕.它在生物体主要是以磷脂的形式存在于细胞膜上，在磷脂酶A2和磷脂酶C的作用下分解成游离的AA.AA的释放受磷脂酶A2和磷脂酶C的调节.虽然游离的AA在正常的生理状态下水平很低，但当细胞膜受到各种刺激时，AA便从细胞膜的磷脂池中释放出来，并转变为具有生物活性的代产物.目前知道至少有三类酶参与AA 的代，形成具有生物活性的二十碳衍生物(eicosanoids)〔5〕.

游离的AA在环加氧酶(CO)的作用下，先形成不稳定的环过氧化物(PGG2和PGH2)，然后进一步形成前列腺素(PG)，前列环素(PGI2)和血栓烷素(TXA2).TXA2在水溶液中不稳定，很快降解为TXB2.PGI2的性质不稳定，在中性溶液中可水解成6-k-PGF1α，然后在肝脏中进一步代为6-k-PGE1.AA经脂加氧酶(LPO)作用生成羟基二十碳四烯酸(HETEs)，白三烯(LTs)以及脂氧素(LXs).CO 和LPO都是双氧化酶，还有一类酶是单氧化酶，叫细胞色素P-450单氧化酶，也叫环氧化酶(EPO).它分解AA生成多种环氧化物(epoxides)，同时也产生HETEs等.其代途径示意图见图2.

Fig.2 The metabolism passes of AA

1990年Morrow等〔6〕发现，在氧自由基催化下AA形成过氧化中间产物，并最终生成一类结构与前列腺素类似的物质，称为异构前列腺素(iso-PGs).

AA及其代衍生物具有很强的生物活性，并在许多疾病的病理生理过程中起着重要的作用.下面就有关的研究现状加以综述.

3 AA及其代物的生理功效

3.1 第二信使作用

细胞产生的AA及其代物在细胞可发挥第二信使作用.D．Piomelli等〔7〕发现AA活性代物二十碳酸类是海生软体动物海兔感觉神经元突触前抑制作用的第二信使.LPO代物在海兔神经节细胞中能引起双向反应中的迟发成分——超级化，介导由组胺等引起的效应，发挥第二信使作用.

AA及其代物亦能促进或放大其他第二信使系统，如cAMP和cGMP.另外PG(E1，E2，I2，D2)也能使腺苷酸环化酶活化，致使细胞cAMP浓度增高〔8〕.

细胞形成的AA及其代物亦可释放至细胞外，作为第一信使作用于产生它们的细胞或邻近细胞，通过另外的第二信使产生效应.如在成纤维细胞、激素促进细胞PGs合成，而形成的PGs则作用于细胞表面的受体促进cAMP的形成〔9〕.

3.2 参与造血和免疫调节〔10〕

PGs对免疫活性细胞能产生不同作用，即双向功能.主要表现为：对M?吞噬作用的促进与抑制；巨噬细胞抗肿瘤作用的抑制与恢复；对抗体产生的抑制与促进作用；对Tc细胞活性的抑制与增强；对NK细胞活性的抑制与增强.

PGs对红系造血干细胞增殖分化都有明显的促进作用.

AA的LPO代产物(HETEs及其前体HPETEs和LTs)对免疫细胞和免疫反应有抑制作用，外源性HPETEs有直接损伤细胞的作用，而其在体还抑制淋巴因子产生.LTB4，LTD4和LTE4在浓度非常低时就可抑制免疫功能，抑制淋巴细胞对有丝分裂源刺激的反应及抗体产生.LTB4可诱导抑制性T细胞和NK细胞活性增强.

3.3 对心血管系统的影响

研究表明，AA及其代物能引起血管舒，某些血管含有EPO，AA需经EPO代后发挥作用.离体和整体实验都发现5，6-环氧化物具有扩血管作用.血小板中CO的活性很高，当血小板受胶原、血栓素等激活时，能释放ADP和5-HT，增加TXs合成，从而引起聚集作用.而EPO代物则能抑制血小板CO活性，减少TXs产生，从而抑制血小板聚集.这样EPO代物可能与其它抗血小板聚集因

子如PGD2和PGI2有协同作用，而与促血小板聚集因子(ADP，5-HT，TXs)达成平衡〔5〕.

TXA2是血小板中AA的一种主要代产物，具有促进血小板聚集和诱发血栓形成的作用.TXA2能促使致密管系统中Ca2+的游离，引起致密体收缩，并释放出ADP和5-HT，使附近的血小板发生聚集.PGI2是血管壁中AA代的主要产物，是一种对血小板聚集最有效的源性抑制剂〔11〕.在正常的生理状态下，循环血中TXA2和PGI2的水平处于相对平衡状态，这是维持血液循环畅通的重要因素之一.TXA2-PGI2失衡可导致血栓形成和组织缺血的一系列生理机能的改变.血栓形成时，通常都有TXA2产生增多或/PGI2产生减少.尽管TXA2-PGI2失衡只能部分解释血栓栓塞倾向，但TXA2-PGI2这对相互作用的因子为有关的药理学研究提供了重要的指标.

LTs可刺激TXA2合成，PGI2能抑制LTs的合成.实验证明，LTC4和LTD4可引起明显的血管收缩，它们是强效冠脉血管收缩剂，能降低冠脉血流，且LTC4＞LTD4.LTC4和LTD4可致灌注心脏的收缩力下降，心输出量减少，特别当发生速发型过敏反应时，白三烯对心脏的抑制作用更加明显，有时可致各种传导阻滞，因此可诱发或加重心肌梗塞和心绞痛〔12〕.

3.4 对肝、胆器官的影响〔13〕

PG，TXA2和LT均参与肝、胆多种生理功能的调节并与某些肝胆疾病有关.胆汁中存在较大量的各种PG和LT.前列腺素类化合物可改变肝胆汁流量，并可能与某些促胆汁分泌的激素的释放