脂氧素及其受体在消化系统疾病中的研究进展*

冯雨，汪庆余，徐芬，郝华△

南昌大学第二附属医院 1病理科，2全科医学科(江西南昌 330006)

脂氧素(lipoxins，LXs)是Serhan等[1]于1984年发现的一类花生四烯酸(arachidonic acid，AA)代谢产物，是体内最重要的内源性脂质抗炎介质之一，被誉为炎症反应的“刹车信号(stop signal)”[2]。随着对LXs研究的深入，已发现其生物学活性在消化系统炎症和肿瘤方面均有十分重要的作用，并受到广大临床与科研工作者的关注，本文通过综述LXs在消化系统疾病中的作用，进一步了解其相关的作用机制，以期望为消化系统疾病的治疗和预防开辟新途径。

1 LXs与胃部疾病

慢性胃炎是一种较为常见的疾病，在胃肠道，炎症是黏膜抵抗内源性和外源性损伤因子的重要病理过程，炎症失控会加重黏膜的损伤。LXs在维持胃黏膜完整性方面起着重要作用，当黏膜被破坏时，这些介质可以显著影响胃肠道对损伤做出适应性反应的能力[3]。有文献报道，LXA4及其异构体对胃黏膜具有有效的保护作用[4]。在大鼠服用阿司匹林之前，腹腔注射LXA4，结果胃中的乙酰化环氧合酶-2(COX-2)表达显著增多，导致了阿司匹林诱导的LXs(ATL)的合成增加，从而减轻了胃黏膜的损伤程度。同时，LXs有助于加强胃黏膜的抵抗能力，有实验表明，胃炎大鼠比正常大鼠对阿司匹林的胃黏膜损伤有更强的抵抗力[5]。慢性胃炎患者，由于其胃中的COX-2表达增多，对非甾体抗炎药的胃黏膜损伤更加耐受。同时，LXs可以下调上皮细胞促炎性趋化因子的分泌，抑制胃黏膜的炎症。另外，LXs被证明可用于预防黏膜损伤和调节黏膜炎症，增加胃黏膜的适应性，ATL在慢性胃炎阿司匹林给药期间在胃适应中发挥重要作用[6]。而且，LXA4和ATL可以活化NO合成酶，在胃黏膜，LXA4和ATL减轻阿司匹林所致的胃损伤可能是通过NO的合成所介导的，通过NO合成酶抑制剂的预处理，可阻断这种效应[4]。因此，LXs作为炎症的终止信号，可阻止胃部炎症的恶化和扩散。

胃癌的发生与慢性萎缩性胃炎关系密切，同时，慢性幽门螺杆菌感染在胃癌发生的早期阶段起主要作用，在这一过程中伴随着许多炎症介质的释放，而LXs在胃癌的生长和侵袭方面有重要的调节作用。Dai等[7]观察多不饱和脂肪酸(PUFAs)在正常胃细胞(GES1)和胃癌细胞(MGC和SGC)的实验中，发现AA可以抑制GES1、MGC和SGC细胞的生长，较低浓度(120和160 μmol/L)的AA对MGC和SGC细胞更有效。在测定LXA4水平时发现在基础条件下，3种细胞系都能够产生大量的LXA4(MGC>SGC>GES1)，向GES1、MGC和SGC细胞补充各种PUFAs(180 μmol/L，48 h)后产生显著的LXA4合成和释放的改变，AA的补充使MGC细胞中LXA4生成最多。这些结果表明，PUFAs诱导正常胃和胃癌细胞的细胞凋亡可部分归因于脂质过氧化过程，而LXs在这些变化中可能发挥着重要作用。

2 LXs与结直肠疾病

溃疡性结肠炎(UC)是结肠的慢性炎症性疾病，LXs可能参与了阻止结直肠慢性炎症的进程。Agis等[8]研究发现，在葡聚糖硫酸钠(DSS)诱导的结肠炎的实验大鼠模型中，米索前列醇治疗增加了结肠黏膜LXA4的合成，LXA4水平与疾病进展呈负相关，研究结果表明米索前列醇诱导的LXA4合成可能有利于溃疡性结肠炎的愈合。Vong等[9]研究结果表明，LXA4的黏膜表达仅在来自UC缓解的个体的活组织检查中升高，并提示LXA4在促进黏膜稳态中的重要作用。以上结果显示，对于肠道慢性炎症性疾病，LXs可以促进炎症消退且具有重要的保护肠黏膜和促进受损黏膜愈合的作用。

结直肠癌是世界第三大常见的恶性肿瘤，也是世界第四大最常见的癌症死亡原因。流行病学，实验和临床研究已普遍接受炎症和结直肠癌相关联。特别是炎症性肠病与结肠直肠癌关系十分密切[10]。内源性产生的特定的促进脂质介质(SPM)[LXA4和resolvin D1(RvD1)]在炎症和组织稳态中起重要作用，并且与癌发生有关。RvD1是一种内源性脂质介质，RvD1抑制肿瘤坏死因子-α(TNF-α)和结肠癌细胞刺激的正常结肠细胞中c-Myc的表达。通过核因子-κB(NF-κB)信号传导的减弱介导TNF-α诱导的正常细胞中c-Myc上调的抑制并揭示RvD1通过与ALX(LXA4受体，FPR2)的直接相互作用刺激c-Myc降解。这种相互作用导致抑制细胞外信号调节激酶的活化，从而减弱c-Myc的磷酸化依赖性稳定化[11]。研究发现，COX-2和白三烯(LTs)是结直肠癌发展中的关键介质，LTB4主要在人结肠癌组织的上皮层过量产生，调节COX-2的表达，刺激结肠癌细胞的增殖，另外，LTD4也可以引起COX-2的上调，而且半胱氨酸白三烯受体1(CysLT1)在结肠癌组织中表达上调，LTD4与CysLT1受体结合促进了癌细胞的存活。LTB4和LTD4的作用可以被LXA4抑制[12]。Zhang等[13]在PUFAs和5-FU处理人体结肠癌LoVo和RKO细胞，发现PUFAs处理的癌细胞减少了LTB4的生成和5-脂氧合酶(5-LOX)的表达，而LXA4的表达增加，相反，5-FU增强了LTB4的形成，但抑制了LXA4合成和COX-2表达。结果证实了PUFAs对结肠直肠LoVo和RKO癌细胞的体外杀肿瘤作用与LXA4生成增加，5-LOX、COX-2表达抑制相关。15-脂氧合酶(15-LOX)在关键脂质介质(脂氧素和溶解素)的形成中起重要作用以终止炎症。15-LOX表达在结肠直肠癌(CRC)中下调。Tian等[14]在小鼠中的肠内靶向转基因表达抑制葡聚糖硫酸钠诱导的结肠炎促进氧化偶氮甲烷诱导的结直肠肿瘤发生的实验中，证明15-LOX可抑制炎症驱动的致癌物诱导的结直肠肿瘤发生，因此在肿瘤发生过程中15-LOX下调可能增强结肠炎和结直肠肿瘤发生之间的联系。15-LOX抑制TNF-α、白细胞介素-1β(IL-1β)/NF-κB和IL-6/STAT3信号通路，这些通路在慢性炎症促进结直肠癌中起主要作用。因此，15-LOX在结肠炎相关结肠直肠癌中的表现出抑制作用。另有研究表明，5-脂氧合酶(5-LOX)和12-LOX具有促癌作用，15-LOX具有抗癌作用[15]。人结直肠癌早期阶段15-LOX-1表达和活性降低，而5-LOX和12-LOX表达增高[12]。这些观察结果提供了结肠癌致癌基因及炎症相关疾病的新治疗方法的基本原理。

3 LXs与肝脏疾病

有研究发现，肝脏中存在大量的LXs前体物质，在肝损伤时生成大量的LXA4，因此，LXs在肝损伤和护肝方面扮演重要角色。Yan等[16]研究发现，在脂多糖(LPS)和半乳糖胺(d-GalN)诱导大鼠的急性肝损伤实验中，LXA4受体激动剂BML-111可以抑制嗜中性粒细胞浸润以及TNF-α、IL-1β和COX-2的表达，增加超氧化物岐化酶、过氧化氢酶的活性以及羟自由基的清除能力，并证实了BML-111通过提高抗氧化能力和调节细胞因子的平衡，对大鼠急性肝损伤起到保护作用。Xia等[17]在扑热息痛(PCM)诱发的肝损伤中，在LXA4处理组，TNF-α的表达显著低于PCM组(P<0.05)，IL-10的水平显著高于PCM组(P<0.05)，PCM组NF-κB/p65的表达显著高于LXA4组和对照组(P<0.05)，LXA4治疗组也显示出更高的存活率。所以，LXA4可以显著减轻对乙酰氨基酚诱导的肝损伤，其中抗炎作用可能发挥重要作用，通过阻断NF-κB/p65的表达，减少TNF-α释放及肝细胞凋亡和坏死来达到护肝的作用。El-Tanbouly等[18]在大鼠盲肠结扎和穿刺(CLP)模型中发现BML-111阻止肝组织中明显的炎症细胞浸润，并降低CLP诱导的血清肝生物标志物[丙氨酸氨基转移酶(ALT)、天冬氨酸氨基转移酶(AST)、总胆红素(TB)、γ-谷氨酰转移酶(γ-GT)]的升高。此外，BML-111减弱IL-6的血清水平升高和下调肝脏IL-6 mRNA表达。同时，BML-111进一步增加血清IL-10和上调肝脏IL-10 mRNA表达，同时下调Toll样受体-4(TLR-4)和5-LOX mRNA表达，此外，BML-111阻止NF-κB/p65核转位和激活。总之，BML-111通过降低NF-κB活性，TLR-4和5-LOX表达以及随后的促炎性IL-6降低和抗体升高，通过其抗炎作用减弱CLP诱导的急性肝功能障碍。上述研究中，均揭示了LXs在肝损伤中明显的护肝作用。

炎症在肝纤维化的发生和发展中起重要作用。Zhou等[19]观察脂氧素类似物BML-111对四氯化碳(CCl4)诱导的肝纤维化的实验中，用BML-111治疗的大鼠肝细胞坏死性炎症明显改善并抑制肝纤维化与α-平滑肌肌动蛋白(α-SMA)表达减少和胶原沉积减少相关，BML-111可显著下调转化生长因子-β1(TGF-β1)和血小板衍生生长因子(PDGF)的表达。该研究表明，BML-111可能通过抑制α-SMA、TGF-β1和PDGF在肝纤维化中发挥重要的保护作用。另外，Hu等[20]发现LXs对纤维化疾病有保护作用，肾素-血管紧张素-醛固酮系统(RAAS)在肝纤维化中发挥了重要的双向作用。他们在大鼠CCl4诱导的肝纤维化模型中发现脂氧素类似物BML-111能显著改善CCl4诱导的肝纤维化，包括减少炎症损伤，减少细胞外基质沉积和改善肝功能。此外，BML-111不仅可以明显降低血管紧张素转换酶(ACE)的活性，还可以显著降低CCl4诱导的ACE，血管紧张素Ⅱ(AngⅡ)和血管紧张素Ⅱ1型受体(AT1R)的表达水平。另一方面，除了ACE2，Ang-(1-7)及其受体Mas的表达水平外，BML-111还能显著增加ACE2的活性。更重要的是，LXA4受体阻滞剂Boc-2可以逆转这些现象。他们从ACE-AngⅡ-AT1R轴和ACE2-Ang-(1-7)-Mas轴介导BML-111对大鼠肝纤维化的保护作用。

肝癌的发生与慢性肝炎密切相关，慢性肝炎炎症微环境在肿瘤的发生、发展与转移中扮演重要角色，研究发现，LXs在肝癌的生长、迁移和侵袭等方面发挥着十分重要的作用。Hao等[21]通过体外实验证实了LXA4能够促进细胞凋亡并抑制由LPS或活化的激活的巨噬细胞上清液(ACM)刺激的HepG2肝癌细胞的增殖、迁移和血管生成。另外，他们还发现，LXA4类似物BML-111可有效抑制H22肝癌细胞荷瘤小鼠的肿瘤增殖、侵袭和血管生成。Zhou等[22]在肝癌细胞HepG2中检测到ALX的表达，LXA4和BML-111可以抑制肝细胞生长因子(HGF)诱导的肝癌细胞的迁移和侵袭，并且下调COX-2、基质金属蛋白酶(MMP)-2和MMP-9，抑制NF-κB转位和NF-κB在HepG2细胞中的转录活性。该结果显示LXA4可通过NF-κB/COX-2信号通路抑制HGF诱导的HepG2细胞侵袭。Xu等[23]发现LXA4可通过下调整合素连接激酶(ILK)(一种伪激酶)抑制佛波醇肉豆蔻酸乙酸酯(PMA)或激活的ACM刺激的Hep3B细胞中的EMT和迁移，这些作用是通过抑制AKT和GSK3β的磷酸化。而且，沉默ILK后，LXA4不能抑制PMA刺激的Hep3B细胞的EMT和迁移。另外，BML-111可以抑制肝癌细胞的EMT和转移。他们还证明沉默ILK后，LXA4不能抑制下游信号传导靶点AKT和GSK3β的磷酸化，也不能降低MMP-2和MMP-9的表达。上述实验结果均表明，LXs对于肝癌的生长、迁移和侵袭等方面有抑制作用，这为肝癌的临床治疗提供了新的理论基础。

4 LXs与胰腺疾病

胰腺炎是由于各种原因导致的胰液流出道受阻而出现胰蛋白酶自身消化胰腺组织引起的疾病，胰腺水肿、充血、出血及坏死，这一系列的病理过程，炎症反应发挥着重要作用。Yang等[24]研究中，在向胰管中注射5%牛磺胆酸钠诱导大鼠重症胰腺炎的实验中，阿司匹林触发脂氧素(ATL)组中发现大鼠血清中TNF-α，IL-1β和IL-6水平较低，细胞间黏附分子-1(ICAM-1)，血小板内皮细胞黏附分子-1(PECAM-1)降低，最终证明了ATL通过上调血红素加氧酶-1(HO-1)的表达，下调NF-κB信号通路，降低ICAM-1和PECAM-1的表达，减少实验性重症胰腺炎的促炎细胞因子，从而保护胰腺及阻止疾病的进展。此外，Lv等[25]也证实了在急性胰腺炎伴随的急性肺损伤中，发现LXA4显著下调单核细胞趋化蛋白-1(MCP-1)，E-选择素和IL-6 mRNA以及ICAM-1，抑制NF-κB/p65的磷酸化和核易位以及p38丝裂原活化蛋白激酶(p38MAPK)的磷酸化，上调细胞保护性HO-1的表达。同样，Zhou等[26]和周春华等[27]也证实了LXA4在大鼠急性胰腺炎中发挥保护作用，而这一作用可以通过抑制NF-κB的激活来实现。以上实验结果均显示，LXs可以通过抑制NF-κB信号通路来阻止胰腺炎的进展并发挥保护胰腺组织的作用。

慢性胰腺炎患者被认为是胰腺癌发病的高危人群，持续的炎症可能导致肿瘤抑制基因的丢失和原癌基因的突变，因此为胰腺炎症和胰腺癌之间的联系提供了可靠证据[10]。Zong等[28]在胰腺癌Panc-1细胞的研究中，LXA4可以显著抑制细胞侵袭和MMP-9及MMP-2的表达，LXA4降低细胞内活性氧(ROS)的水平和细胞外信号调节激酶(ERK)途径的活性，结果显示LXA4通过抑制ROS/ERK/MMPs途径来减弱胰腺癌细胞迁移，并且由LXA4受体FPR2介导的LXA4活性可显著抑制胰腺癌侵袭能力和逆转间充质表型。他们还发现LXA4可以下调TGF-β1的表达和自分泌信号通路活性。另外，在裸鼠肝转移模型中，BML-111可抑制胰腺癌细胞的转移。而且在胰腺癌患者中，低脂氧素效应评分(LES)与侵袭性转移潜能相关[29]。Schnittert等[30]发现胰腺星状细胞(PSC)是肿瘤相关成纤维细胞(CAF)的前体，其增强胰腺肿瘤生长和进展。LXA4能够抑制人PSC(hPSCs)向CAF样肌成纤维细胞的分化，从而抑制hPSC诱导的促肿瘤发生作用。LXA4通过抑制pSmad2/3信号传导显著抑制TGF-β介导的hPSCs分化。此外，用LXA4处理在体外消除了hPSC的旁分泌作用(即Panc-1肿瘤细胞的增殖和迁移)。LXA4作为hPSC的有效抑制剂，可用于重新编码肿瘤基质以治疗胰腺癌。这些结果表明，LXs对胰腺癌的发生发展有抑制作用，并可能成为其潜在的药物分子靶点。

5 展望

LXs是一类重要的内源性抗炎和促炎症消退介质，通过主动调动内源性抗炎成分以促进炎症消退，同时具有细胞保护作用，参与了人类多种疾病的病理生理过程。已经证明炎症发生的机制与肿瘤发生的不同阶段有独特的相关性，LXs通过调节肿瘤相关巨噬细胞、细胞因子等炎症的消退并最终可能抑制肿瘤。随着在消化系统疾病的深入研究，特别是在消化系统恶性肿瘤的作用中，其发挥生物学效应的机制逐渐被阐明。因此，LXs可能成为治疗结肠癌，胰腺癌和其他上皮癌以及降低其发病率的较有希望的一组药物。但LXs的研究仍然处于实验室试验阶段，对于其临床试验还需要做更多深入的研究，以找到更合适的治疗人类难治性疾病的新途径。