花生四烯酸代谢物及其作用

花生四烯酸代谢、代谢物及其作用膜磷脂PLA2自体活性物质(autacoids)花生四烯酸(arachidonicacid，AA，二十碳四烯酸)二十碳酸类化合物(eicosanoids)血小板活化因子(PAF)环氧酶前列腺素类(prostaglandins,PGs)血栓素类(thromboxanes,TXs)5-脂氧酶白三烯类(leukotrienes,LTs)12-脂氧酶12-过氧化羟基花生四烯酸(12-HPETE)脂氧素类(lipoxins,LXs)15-脂氧酶羟基环氧素类(hepoxilins,HXs)游离花生四烯酸的量很少，绝大多数结合在细胞膜磷脂(如肌醇磷脂、卵磷脂)的甘油第2位碳上，需要时经酶水解而释放出来花生四烯酸在体内可转变成各种代谢产物，大多数具有很强的生理作用，而且作用广泛，是细胞调节的重要物质参与炎症反应、疼痛、发热免疫系统的调控调节血压，诱发血液凝固生殖系统、呼吸系统、胃肠道、心血管系统肾功能第1节前列腺素一、前列腺素的化学花生四烯酸通过环氧酶途径，生成不稳定的环内过氧化物PGG2和PGH2，然后在多种酶的作用下，生成两类化合物：前列腺素类，为前列烷酸(prostanoicacid)的衍生物，如PGD2、PGE2血栓素类，为血栓烷酸(thrombanoicacid)的衍生物，如TXA2均属于二十碳酸代谢产物，统称为前列腺素类化合物，或二十碳酸类化合物(一)前列腺素的化学结构和分类前列腺素是一族含有20个碳原子的不饱和脂肪酸，天然的PG为前列烷酸(前列腺酸)的衍生物前列烷酸以二十碳酸为基本骨架，由1个五碳环(环戊烷)和2条侧链组成，其中1条侧链末端为羧基根据环上取代基和双键位置的不同，可分为A、B、C、D、E、F、G、H、I等九类；每类又根据侧链上双键的多少分为3种，如PGE1、PGE2及PGE3，右下角的数字代表侧链上的双键数；PGF第9位碳上的羟基有立体异构体，又分为PGF和PGF两类PGG2和PGH2是前列腺素合成的中间产物，C9、C11之间有过氧化桥，称为内过氧化物PGI2有双环(环戊烷及含氧的五原子环)，称前列环素TXA2分子中无前列烷酸的基本骨架(二)前列腺素的生物合成和分布各组织的细胞膜磷脂在各种刺激物对膜的作用下(如血小板膜可被胶原、ADP、凝血酶、去甲肾上腺素等刺激，其它细胞膜可被缓激肽、血管紧张素、组胺等刺激)，激活磷脂酶C(PKC)，促进磷脂酰肌醇(PI)代谢，生成磷脂酸(PA)在Ca2+的协同作用下，激活磷脂酶A2(phospholipaseA2，PLA2)，使AA游离出来AA一旦从细胞膜磷脂释放后，立即被代谢AA在前列腺素内过氧化物合成酶的作用下，形成过氧化中间体PGG2在过氧化物酶作用下，使过氧化羟基还原成羟基化合物PGH2然后在各种特异性前列腺素合成酶的催化下，产生各种前列腺素在血小板与巨噬细胞内有血栓烷合成酶(为细胞色素P450样血色素硫醇蛋白)，可催化PGH2转变成血栓烷A2(TXA2)在血管内皮细胞与平滑肌细胞中有前列环素合成酶(为结合于膜的细胞色素P450样酶)，可催化PGH2转变成前列环素(PGI2)20余种前列腺素已从不同组织分离得到内过氧化物酶为膜结合的血色素蛋白，哺乳类动物细胞(除红细胞和淋巴细胞外)均有此酶内过氧化物酶有两种催化活性，即环加氧酶(cycloxygenase，COX)与过氧化物酶活性环加氧酶(cyclooxygenase)有两种同工酶COX-1和COX-2COX-1为结构型，存在于大多数细胞内，如血管、胃、肾等组织中，参与血管舒缩、血小板聚集、胃粘膜血流、胃粘液分泌、肾功能等的调节，在体内以COX-1为主COX-2为诱导型，在正常情况下并不存在，仅在各种化学、物理性损伤和生物因子(细胞因子、生长因子、内毒素等)刺激下，PLA2激活，水解细胞膜磷脂，生成AA，进而经COX-2催化加氧生成PGs阿司匹林与吲哚美辛(消炎痛)对COX-1的抑制作用大大强于COX-2氟比洛芬对COX-1的抑制作用则稍强于对COX-2的抑制作用塞来昔布对COX-2的抑制作用大大强于COX-1罗非昔布和尼美舒利是高度选择性的COX-2抑制剂非选择性COX抑制剂在解热镇痛抗炎时因抑制了COX-1而有明显副作用选择性COX-2抑制剂有很好的解热镇痛抗炎作用而不良反应减轻PGs广泛存在于哺乳动物的所有体液和组织液中，发挥多种生理效应，在心血管系统、生殖系统、神经系统、内分泌系统尤为明显(三)前列腺素的代谢PGs经多种方式在体内被代谢，主要途径为脱氢与还原，参与降解的脱氢酶广泛存在于哺乳动物的各种组织中主要代谢方式是被前列腺素-15-脱氢酶(存在于肾、肝、肺)代谢，将15位的羟基转变为酮基对某些PG，可将13-14位间的双键还原而使之失去活性其它：将第20位碳氧化成羟基或进一步氧化成二羧酸、自羧基链脱去2碳单位、脱氢等肺是代谢灭活PGs的主要器官，而且是选择性灭活(如经过1次肺循环分别代谢PGE2、PGE1、PGF2的95%、75%、58%，但不代谢PGA、PGI2、6-keto-PGE1)PGI2可经水解为无活性的6-keto-PGF1，再经-氧化而由尿排出；TXA2可经水解为TXB2，也可再经-氧化。通常测定6-keto-PGF1和TXB2以表示PGI2和TXA2的含量或活性体内各类PGs也可在各种酶的作用下相互转化，如PGF经9-羟基脱氢酶的作用而转变成PGE，肾、血管中的PGE2可经9-酮基还原酶转变成PGF2；PGE2可转变成PGA2，PGA2可转变成PGB2二、前列腺素受体及信号转导前列腺素效应的多样性是由多样化的受体介导根据对血小板聚集和血管舒张的调节将PG受体分为多种亚型，并经配体结合、克隆、选择性阻断剂等证实，包括DP(PGD)、FP(PGF)、IP(PGI2)、TP(TXA2)、EP(PGE)等，EP分为EP1(平滑肌收缩)、EP2(平滑肌舒张)、EP3、EP4PG受体被激动后的信号跨膜转导皆涉及G蛋白。在血小板和平滑肌涉及两类第二信使：激活或抑制腺苷酸环化酶(使cAMP增加或减少)，激活PLC(生成IP3、DG，而使细胞内Ca2+增高)在血小板，前列腺素内过氧化物及TXA2可激动TP受体，伴随的PLC激活则促使细胞内Ca2+释放，引起血小板聚集和TXA2释放PGI2与IP受体结合后激活腺苷酸环化酶，抑制血小板聚集PGE1也可与IP受体相互作用PGD2与DP受体相互作用后也激活腺苷酸环化酶PGE2可激动EP受体、IP受体、DP受体选择性的TP受体阻断剂磺曲苯(Sulotroban)及伐哌前列素(Vapiprost)口服后可使正常人及动脉粥样硬化患者的血小板聚集被抑制三、前列腺素的作用前列腺素生理作用的特点在于多样性与广泛性同一族中各种前列腺素基本上具有相同的生物学作用，但强度不同同一前列腺素对不同组织的作用不同机体各个组织及器官均有前列腺素(一)对免疫系统的作用单核-巨噬细胞是合成前列腺素的主要免疫细胞淋巴细胞与巨噬细胞相互作用，可使淋巴细胞从胞膜释放花生四烯酸，然后生成各种代谢物分泌前列腺素的免疫细胞具有被动附着性(猪除外)在动物，B细胞及抑制性T细胞也能合成前列腺素前列腺素具有免疫调节作用，其作用的主要靶细胞为淋巴细胞1.前列腺素对细胞免疫的作用①抑制T细胞分化和增殖多种物质如抗体被覆红细胞、内毒素、肠毒素、免疫复合物、丝裂原等，可刺激外周血单核细胞增加前列腺素的分泌，抑制淋巴细胞转化，抑制程度与PGE2的水平有关②抑制淋巴因子的产生当T细胞对抗原或其他刺激因子反应时释放许多淋巴因子，可杀伤靶细胞和调节免疫；前列腺素可减少IL-2产生，抑制T细胞的有丝分裂，抑制细胞免疫反应③抑制细胞溶解反应细胞毒性T细胞具有对靶细胞的细胞毒作用和杀伤作用，即细胞溶解反应。前列腺素可增加细胞内cAMP，抑制致敏淋巴细胞杀死靶细胞。吲哚美辛能明显增加人外周血单核细胞的细胞毒作用④抑制NK细胞活性正常动物均有NK细胞。NK细胞对各种肿瘤细胞呈现细胞毒作用。宿主细胞和肿瘤细胞均可产生前列腺素。前列腺素在体外是NK细胞活性的强抑制剂2.前列腺素对体液免疫的作用前列腺素对抗体形成有抑制作用，其机制可能是通过直接作用于形成抗体的B细胞，作用于辅助性T细胞和抑制性T细胞肿瘤细胞可分泌前列腺素而抑制体液免疫反应吲哚美辛可促进小鼠B细胞在体内和体外对SRBC刺激的抗体应答前列腺素可使cAMP水平升高，当细胞内cAMP增加时，抗体生成细胞增多，此仅限于培养前12-24h，这可能是由于PGE2促使B细胞与T细胞分化所致3.前列腺素对巨噬细胞的作用巨噬细胞生成前列腺素，反过来可抑制巨噬细胞自身的增殖PG抑制巨噬细胞的伸展、附着与移动等PG抑制干扰素激活巨噬细胞杀肿瘤细胞活性PGE能抑制人外周血单核细胞抗肿瘤细胞的细胞毒作用但PG也促进巨噬细胞的某些功能，如增强巨噬细胞的吞噬功能4.前列腺素及其衍生物在细胞介导的器官移植排斥反应中有重要作用。PGE2、PGI2可阻止T细胞分化，逆转肾移植排斥反应前列腺素的免疫调节机制：抗原刺激淋巴细胞，活化分泌淋巴因子淋巴因子一方面进一步活化淋巴细胞，构成正反馈另一方面淋巴因子激活产生PGE的细胞(如巨噬细胞)分泌PGE，再抑制T细胞、B细胞的功能，构成负反馈前列腺素对淋巴细胞的作用一般是抑制性的，但PG对淋巴细胞分化常具有促进作用前列腺素的负反馈调节作用:①通过抑制PG的合成，可纠正免疫抑制状态②PG可治疗某些免疫功能亢进性疾病(二)心血管系统PGE类可使大多数动物(包括人)的大多数血管床，包括小动脉、毛细血管前括约肌、毛细血管后小静脉，呈现舒张，而对大静脉无作用。PGE类通常可使血压下降，使大多数器官(心脏、内脏及肾)血流量增加，在高压患者，这些效应特别明显。由于血压下降，反射性地引起心收缩力增强、心率加快而使心输出量增加PGD2可产生血管收缩效应及舒张效应，在大多数血管床(内脏、冠脉及肾)对低浓度的PGD2呈舒张反应，而肺动脉对PGD2呈收缩反应PGF2对不同动物的不同血管床作用不同，可使人肺动脉及肺静脉强烈收缩，对人血压无影响前列腺素内过氧化物对血管的作用比较复杂：它本身的主要作用可使血管收缩，但由于被迅速转化为PG，特别是PGI2，可伴有血管舒张PGI2是血管舒张的生理性调节剂，静注PGI2可引起明显的血压下降，作用比PGE2强5倍，并伴有心率加速TXA2是强烈的血管收缩剂(三)血小板PG及TXA2可调节血小板功能由血管内皮生成的PGI2可抑制血小板聚集而呈现抗血栓形成作用TXA2是血小板中花生四烯酸的主要代谢产物，它具有生理性的、强大的促进血小板聚集和释放作用，该作用可被阿司匹林所抑制(四)平滑肌1.支气管平滑肌对支气管平滑肌，PGF类、PGD2、PG内过氧化物和TXA2可使之收缩，而PGE类、PGI2可使之舒张。哮喘患者对PGF2特别敏感，可引起强烈的支气管痉挛。哮喘患者在喷雾吸入PGE1及PGE2可产生支气管舒张，但偶见支气管痉挛2.子宫平滑肌在未受孕者，对PGF类及TXA2均呈收缩反应，对PGE类呈舒张反应在受孕者对PGF类及低浓度的PGE2呈收缩反应，对PGI2和高浓度的PGE2则呈舒张反应3.胃肠平滑肌其主要的纵肌，对PGE类及PGF类均呈收缩反应；而其环肌，对PGE类呈舒张反应PG内过氧化物、TXA2及PGI2均能使胃肠道平滑肌收缩，但均较PGE类和PGF类的为弱(五)胃肠分泌PGE及PGI2可抑制由饮食、组胺或胃泌素(gastrin)所致的胃酸分泌，分泌液、酸度及胃蛋白酶含量均降低，这可能是直接作用于分泌细胞所致PGE可增加胃和肠的粘液分泌，PGE可作为胃粘膜的保护物质PGE及PGF均可增加水和电解质向肠管的转运，在应用PG时可发生水性腹泻；但PGI2无此作用(六)神经系统1.将PGE注入脑室可使体温持续性地增高，解热药并不能使之下降。细菌内毒素引起体温升高时，脑脊液中PG的含量增加，抑制前列腺素合成的解热药对此有解热作用。内毒素可引起PG(特别是PGE)的合成和释放，PG可作用于体温调节中枢而使