第二节 花生四烯酸代谢产物
一、花生四烯酸简介
花生四烯酸是5，8，11，14-二十碳四烯酸的简称，是生物体内分布最广的一种必需多不饱和脂肪酸。它在细胞内主要以磷脂化的形式存在于细胞膜内表面。当细胞受到刺激时，花生四烯酸在磷脂酶A2的作用下被分解成游离形式并释放到细胞液中，进而在一系列代谢酶的作用下形成上百种生物活性代谢物。目前已知至少有三类酶参与了花生四烯酸的代谢，包括环氧化酶（cyclooxygenase，COX）、脂氧酶（lipoxygenase，LOX）和细胞色素P450（cytochrome P450，CYP）。其中，COX和LOX是双氧化酶，可将花生四烯酸分解成前列腺素、白三烯、羟基二十碳四烯酸（hydroxyeicosatetraenoic acid，HETE）等二十碳衍生物；CYP是单氧化酶，又包括表氧化酶和ω-羟化酶2种，前者将花生四烯酸分解成多种表氧二十碳三烯酸（epoxyeicosatrienoicacids，EETs），后者将花生四烯酸分解成20-HETE等小分子活性物质。
二、COX途径
COX是花生四烯酸代谢过程中前列腺素（prostaglandins，PGs）合成的限速酶。传统观念认为，COX有两种结构亚型，即结构型COX-1和诱导型COX-2。近期，COX的第三种同工酶——COX-3，在神经系统组织内被发现。COX-1在人体生理状态下持续表达于血小板、内皮细胞、胃肠道、肾脏等处，而COX-2只有在细胞受到生长因子、细胞因子等刺激时才会表达。COX-1主要存在于正常的组织细胞中，催化产生维持正常生理功能的PGs。COX-2是一种膜结合蛋白。研究证实，在巨噬细胞、成纤维细胞、内皮细胞和单核细胞中COX-2均可被诱导表达。生理状态下绝大部分组织细胞不表达COX-2；而在炎症、肿瘤等病理状态下受炎性刺激物、损伤、有丝分裂原和致癌物质等促炎介质诱导后，呈表达增高趋势，参与多种病理生理过程，具体是细胞膜磷脂通过磷脂酶A2途径被水解释放出花生四烯酸，在COX-2的催化下，合成前列腺素E2（prostaglandins E2，PGE2），最后产生系列炎症介质，并通过瀑布式级联反应参与机体各生理、病理过程。人类 COX-2基因位于1号染色体q25.2～q25.3，长8.3kb，含有10个外显子和9个内含子，编码604个氨基酸，含有17个氨基酸残基的信号肽。花生四烯酸在COX的作用下代谢生成前列腺素G2，进而生成前列腺素H2，并以此为底物生成其他种类的前列腺素产物，包括前列环素（PGI2）、前列腺素E2（PGE2）、前列腺素D2（PGD2）、血栓素A2（thromboxane A2，TXA2）等，具体生成哪类前列腺素与细胞的种类和状态有关。
1.PGI2
由花生四烯酸在血管壁中依赖COX-2和PGI2合成酶生成，有强大的抗血小板聚集的作用；TXA2由花生四烯酸在血小板中依赖COX-2和TXA2合成酶生成，有促进血小板聚集、收缩血管、增强黏附分子和趋化因子的表达、促进白细胞对内皮细胞的黏附等作用。PGI2和TXA2的活性作用正好相反。在正常生理状态下，循环血中TXA2和PGI2的水平处于相对平衡状态，是维持血液循环畅通的重要因素之一。
2.PGD2
主要经COX-2微粒体前列腺素E合成酶-1（microsomal PGE synthase-1，mPGES-1）途径形成，并通过调节基质降解金属蛋白酶（matrix-degrading metalloproteinase，MMP）发挥作用。与PGE2相反，PGD2具有抗炎作用。核转录因子-κB（nuclear factor kappa B，NF-κB）在炎症反应中起着重要作用，PGD2衍生出的15d-PGJ2（15-deoxy-a12，14-PGJ2）可以抑制NF-κB，并激活过氧化物酶体增殖物激活受体γ来发挥抗炎症反应的作用。
三、LOX途径
在人体参与花生四烯酸代谢的LOX主要包括：5-LOX、12-LOX、15-LOX等。花生四烯酸被5-LOX氧化，在5-脂氧酶激活蛋白（FLAP）的辅助下，生成不稳定的白三烯A4（A4，LAT4）。LAT4一方面可以被LAT4水解酶水解成白三烯B4（LTB4），另一方面通过白三烯C4（LTC4）合成酶与谷胱甘肽结合生成LTC4，继而生成白三烯D4、白三烯E4。LTB4可以增强细胞间黏附分子-1（ICAM-1）和血管内皮细胞黏附分子-1与单核/巨噬细胞膜的亲和力，促使单核细胞更易黏附于血管内皮。LTB4还可以强烈诱导单核细胞趋化蛋白-1的表达，使其趋化效应放大。LTB4同时可上调单核/巨噬细胞膜表面氧化低密度脂蛋白受体CD36的表达，促进单核/巨噬细胞转化为泡沫细胞，促进脂质堆积，参与动脉粥样硬化斑块的形成和发展。
四、CYP途径
花生四烯酸经CYP途径主要产生两类产物：通过CYP氧化酶生成的EETs和通过CYP羟化酶生成的HETE。EETs有5，6-EET、8，9-EET、11，12-EET和14，15-EET四种异构体，生物体中以11，12-EET和14，15-EET的表达为主。EETs在心脑血管系统发挥着显著而多样的保护作用。EETs通过开放血管平滑肌细胞膜上的Ca 2＋活化的K ＋通道，使冠状动脉平滑肌细胞因K ＋外流、细胞超极化而引起血管舒张，所以EETs被认为是一种不同于一氧化氮和PGI2舒张血管作用的内皮衍生性超极化因子。随后的研究表明在外周动脉EETs也发挥着同样的作用，并发现EETs能激活心肌细胞ATP敏感性钾离子通道，从而调节心肌细胞的电生理特征和舒缩功能，并起到保护心肌的作用。