20-羟二十烷四烯酸在血压调节中的作用

卢帅军 综述， 谭龙益 审校

(上海市第一人民医院宝山分院检验科，上海200940)

20-羟二十烷四烯酸(20-hydroxy eicosate traenoic acid，20-HETE)是细 胞 色 素-P450(CYP450)家族成员4A和4F介导的花生四烯酸代谢产物，是调节血管张力、血压和肾功能的主要因素之一［1］。20-HETE代谢紊乱可能是血压相关性疾病发生的重要机制，已经成为抗高血压等疾病研究的主要靶点。我们综述了新近相关研究的主要进展。

一、20-HETE的生理功能

20-HETE是CYP450催化花生四烯酸生成的重要代谢产物之一。花生四烯酸在体内的转化主要有3种途径:经环氧酶途径生成前列腺素类和血栓素类等类似物;经脂氧酶途径生成5-羟二十烷四烯酸、12-羟二十烷四烯酸、15-羟二十烷四烯酸和白三烯类;经细胞色素途径生成环氧碳二十烯酸等。其中，细胞色素-P4A(CYP4A)和细胞色素-P4F(CYP4F)是催化花生四烯酸ω-羟基生成20-HETE的主要同工酶，广泛分布在多种组织［2］。相关研究表明心脑血管病、高血压病与CYP4A基因多态性相关［3-5］;氧化应激、内皮功能紊乱与CYP4F基因多态性相关［6-8］。

20-HETE是一种由血管平滑肌细胞合成、有强效活性的花生酸类［9］。微循环中20-HETE生理功能主要有:(1)通过抑制Na+-K+-ATP酶活性、调节肾小管Na+转运来控制血压［4］;(2)作为血管生长因子刺激相关的活性类激素［如血管紧张素Ⅱ(AngⅡ)等］引起血管收缩反应，收缩效用与其所作用的离子通道相关［10］;(3)参与血管平滑肌细胞和内皮细胞的增殖、迁移、管道形成和凋亡，促进血管形成相关分子如低氧诱导因子-a、血管内皮生长因子和趋化因子配体-12的分泌，介导表皮生长因子受体(EGFR)的下游信号通路，包括促分裂原活化蛋白激酶(MAPK)和IKβ激酶(IKKβ)途径，内皮细胞型一氧化氮合酶(eNOS)解偶联及活性氧(ROS)系统的激活等［11-13］;(4)对抗前列腺素H2/血栓素A2受体，抑制血小板聚集和血栓素的合成［4］。此外，在缺血或再灌注损伤中也有明显效用，如外源性注射20-HETE明显增加心肌梗死面积［4］。20-HETE相关信号作用途径见图1。

图1 20-HETE相关信号作用途径

二、20-HETE与相关生物因子对血压的调节

1.20-HETE 和一氧化氮(nitric oxide，NO)的关系 NO是一种由一氧化氮合酶(NOS)催化L-精氨酸(L-NAME)合成的气体自由基，具有抑制血小板聚集、抑制平滑肌细胞增生、调节血管张力、介导细胞免疫等生理作用，在心血管疾病中具有重要意义［13-14］。现已知 NOS有3种亚型:eNOS、神经元型NOS(nNOS)和细胞因子诱导型NOS(iNOS)。eNOS是产生NO最重要的限速酶，能催化L-NAME与氧生成L-胍氨酸，同时产生NO。iNOS主要受炎性细胞因子的诱导表达并产生大量NO［15］。生理状态下NO浓度很低，其作用是通过与可溶性鸟苷酸环化酶(sGC)亚铁血红素中的Fe2+结合，促进cGMP产生，这个过程中20-HETE 是主要调节者［16］。相关体外实验［9，12］已证实:20-HETE通过解偶联eNOS抑制NO产生和刺激超氧阴离子(·O－2)的形成，激活NADPH氧化酶活性将其生成的·O－2迅速转换成H2O2;在体内，20-HETE通过EGFR的MAPK和IKKβ信号通路解偶联eNOS作用于内皮细胞，降低NO水平和增加·O－2浓度。在脓毒性休克症中，20-HETE通过抑制iNOS的活性降低内毒素引起低血压［15］。上述研究表明20-HETE活性的增强减少了NO的生物利用率、增加·O－2的水平，而易诱发氧化应激，加重血管功能紊乱。

2.20-HETE与氧化应激的关系 氧化应激(oxidative stress，OS)是指由于各种因素破坏体内氧化剂和抗氧化剂的平衡，致使机体产生过量的ROS，主要包括羟自由基(OH·)、·O－2、氧化亚氮(NO·)、过氧化氢(H202)和过氧亚硝酸盐阴离子(ONOO－)等。ROS性质非常活泼，一旦形成便立即与宿主细胞的DNA、蛋白质、脂质发生反应，引起细胞损伤。NO是舒血管活性物，然而过多NO产生将会与ROS作用，生成ONOO－等氧化活性极强的作用物，诱发机体“亚硝化应激”，引起细胞损伤［17］。20-HETE 促进 eNOS解偶联是诱发氧化应激重要因素，该过程中过量ROS产生导致细胞凋亡［18］，作用方式包括:(1)直接损伤DNA诱导凋亡;(2)直接损伤细胞膜，导致细胞膜通透性增加，Ca2+内流导致细胞凋亡;(3)通过细胞膜诱发脂质过氧化影响细胞信号转导系统激发相关调控基因导致凋亡;(4)激活细胞膜上NADPH氧化酶，使组织内ROS大量生成，从而活性氧对脂质和核酸破坏而凋亡。此外，相关文献亦证实:在高血压患者中，氧化应激物水平与20-HETE活性正相关［19］;而在氧化应激反应增强和内皮功能紊乱的心肌缺血再灌注病例中［4］，抑制20-HETE合成对心肌细胞有修复作用。然而究竟是氧化应激引起高血压，还是长期高血压引起机体损伤和氧化应激，目前尚未定论。

3.20-HETE与肾素-血管紧张素系统(RAS)的关系 RAS是体内控制血压和调节体液平衡的关键体系，主要包括肾素、血管紧张素转换酶(ACE)、AngⅡ1型受体(AT1R)等。在心血管内皮功能紊乱中，AngⅡ是通过AT1R和AngⅡ2型受体(AT2R)来调节的:AT1R是调节血管收缩和钠离子滞留，AT2R是调节血管舒张和Na+排泄［20］。在血管平滑肌细胞中，20-HETE通过阻断钙依赖性的钾离子通道，引起细胞内K+浓度的升高，使细胞膜电位降低［9］。这将导致电压门控钙离子通道的激活，由此引起细胞内Ca2+浓度的升高。20-HETE通过Na+、K+和Ca2+通道调节血管舒缩功能，可能是血管生成与功能调节的一个关键分子，已经成为血管新生异常疾病治疗的重要目标［9-10］。20-HETE还可以调节AngⅡ引起的血管收缩反应，但是血管舒张剂(如NO和CO等)抑制 20-HETE的合成［10，13］。AngⅡ通过受体介导脂酶的活化刺激类花生酸(二十烷类)的合成，而花生四烯酸的代谢产物反过来也调节由AngⅡ引起的血管收缩反应，20-HETE的作用更加显著［9］。在微循环中，AngⅡ浓度缓慢升高能够提高20-HETE的合成;在肾脏中，AngⅡ促进细胞色素衍生的花生四烯酸产物羟基二十碳四烯酸(HETEs)和环氧二十碳烯酸的合成，引起20-HETE 和近端 HETEs(16-、17-、18-和19-HETEs)外流数倍的增加，这些产物在肾脏脉管系统和肾单位中起调节肽的作用［9，21］。在脉管系统中，AngⅡ活性包括超氧化物或活性氧的刺激、NF-κB的激活及炎症因子的诱导，这些过程中20-HETE和AngⅡ有着相似的生理功能，如血管收缩和有丝分裂原作用［5］。20-HETE还可以调节AngⅡ引起的肾血管收缩作用，其敏感性可能与其旁分泌或自分泌 AngⅡ和20-HETE的活性相关［9，22］。

4.20-HETE与高血压的关系 高血压相关疾病与内皮功能障碍有关，主要特征是血管扩张剂和收缩剂敏感性表达不平衡造成血管张力增加，从而引起流动阻力［6，9，11-14］。如前所述，涉及血管内皮功能障碍的血管活性因子有NO、ROS、RAS及环氧酶和脂氧化酶终端产物等。然而，在血管内皮功能障碍与高血压动物模型中，20-HETE的相关数据与研究人类的数据是不匹配的。但从中证实20-HETE能在人体内合成，如人类肾皮质通过CYP4F和CYP4A酶的活性代谢花生四烯酸为20-HETE，而且20-HETE从尿中排泄［3，6-8］。最近，在人类血小板和中性粒细胞内亦检测出20-HETE［22］。20-HETE对血压具双向调节作用:在肾小管，20-HETE通过抑制肾小管上皮细胞离子转运机制促进尿钠排泄和利尿作用来调节血压;在脉管系统，20-HETE增加血管平滑肌细胞收缩、损害内皮依赖性血管舒张增加血管阻力、升高血压［3，21］。另外，相关生物活性因子还可通过调节ω-羟化酶的活性及表达量来影响20-HETE对血压的控制。同时，几乎所有的缩血管因子都能激活磷脂酶，上调肾脏和血管组织20-HETE合酶的表达，促进20-HETE的释放;而舒血管因子NO对20-HETE的合成起抑制作用，并且依赖于钠的摄入量［10，23］。激素介导的ω-羟化酶在血压调控中也非常重要，如绝经后妇女高血压的发病率明显升高，且尿中20-HETE的含量与血压正相关［24］;更值得注意的是多囊卵巢综合征患者高血压的发病率和20-HETE之间的联系还可能与肥胖相关［25］。总之，20-HETE通过多条途径、涉及多种生物因子参与血压的调节，其机理有待更深入全面的探索。

三、20-HETE检测方法及临床意义

20-HETE同分异构体近10多种，其在体液中的浓度以pg/mL、ng/mL 级别表示［21，26］，这给常规检测技术带来了困难，也很难制备出相关的单克隆抗体。目前各实验室主要通过高敏感、高特异性的液相色谱/质谱(LC/MS)技术检验相关体液中20-HETE的含量，其检测过程牵涉到相应标准品的购买、LC/MS条件的摸索及相关样品的提取、纯化等，甚为复杂且成本较高［3，26］。20-HETE作为较为稳定的生物活性因子，在很多病理条件下均能检测到其浓度的变化对相关疾病(如心脑血管疾病［1-5］、糖尿病［3］、子痫前期［24-25］和癌症［27］等)的预防及治疗具有重要意义。以20-HETE为靶点的新型抗高血压药物疗效显著［28］，即将上市。

四、小结

综上所述，20-HETE作为一种血管收缩剂和促尿钠排泄类花生酸，既是维持生理条件下稳态平衡的重要物质，又是很多疾病发生、发展中的关键因素。20-HETE对血压相关疾病的调节主要依其合成部位和相关的活性激素的影响，但其潜在的机制尚未完全阐明。通过对其相关信号传导途径的追踪，进一步了解20-HETE作用血压相关疾病的机制，为血压相关疾病的治疗及药物的研发提供新途径。

另外，20-HETE作为一种新型的生物信息递质对基础医学和临床医学都起到了推动作用，但在实验室及临床还缺乏一种理想的方法直接、快速、精确的测定其含量。因此，20-HETE的物理、化学及生物学特性还有待进一步观察，其检测方法尚待进一步探索。

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