可溶性环氧化物水解酶与肝脏疾病*

周露萍， 陈露露， 欧阳冬生，△

（1中南大学湘雅医院临床药理研究所，2复杂基质样本生物分析湖南省重点实验室，3长沙都正生物科技有限责任公司，湖南长沙410000）

可溶性环氧化物水解酶（soluble epoxide hydro⁃lase，sEH）是一种双功能同型二聚体酶，于1973年被Gill等［1］在研究类似昆虫保幼激素萜类环氧化物的代谢时发现，因其主要定位于细胞可溶性组分而得名。近年来大量研究表明，sEH在心血管疾病、神经系统疾病和代谢性疾病等多种疾病中发挥着重要作用［2-4］，已被作为疾病治疗的新靶点而进行研究，且已有sEH抑制剂进入了人体临床试验。本文综述了sEH与肝脏疾病之间的关系，以期为sEH作为肝脏疾病治疗新靶点的研究提供参考。

1 sEH的结构

sEH普遍存在于哺乳动物体内，现阶段对人源和鼠源sEH的研究较为深入。人源sEH由位于人类8号染色体p21.2-p21.1区域的EPHX2基因编码，包含19个外显子和18个内含子，共编码555个氨基酸残基。小鼠和大鼠的sEH编码基因Ephx2分别位于14和15号染色体，均可编码554个氨基酸残基，与人类sEH的同源性为73%。

哺乳动物中的sEH由两个单体以反向平行的方式构成，每个单体由含有典型α/β水解酶折叠结构的C端水解酶结构域、N端磷酸酶结构域和富含脯氨酸的柔性连接区域组成［5］。C端结构域和N端结构域中各包含一段过氧化物酶体靶向信号（peroxi⁃somal targeting signal，PTS），分别是受损的PTS-1和潜在的PTS-2［6］。

2 sEH的分布

sEH广泛分布于哺乳动物的各组织器官中，尤其在肝、肾、肠和血管系统中的活性较高［7-8］。关于sEH的亚细胞结构定位，早期研究均认为其定位于过氧化物酶体中，但就其是否可定位于胞浆中未能达成一致意见［9-12］。随着生命科学研究技术的发展，研究人员发现sEH的亚细胞结构定位具有组织和细胞类型依赖性［6］，sEH的二聚体状态被认为是其亚细胞结构定位的一个关键影响因素，具有完整二聚体形式的sEH优先定位于胞浆中，而二聚体结构受到破坏的sEH则优先靶向过氧化物酶体［13］。此外，有研究者在尿液外泌体中检测到了sEH蛋白［14］，但还需开展更多的研究来考察sEH是否存在于外泌体中。

3 sEH的功能

哺乳动物中的sEH包含C端水解酶和N端磷酸酶两个功能结构域。目前，C端水解酶结构域特征及其生物学功能的研究较为深入，该活性中心对环氧脂肪酸具有高度选择性，能将环氧脂肪酸快速水解为其对应的二醇类化合物；而N端磷酸酶结构域的研究尚处于起步阶段，最初的研究认为其主要功能是参与维持蛋白结构稳定，至2003年才被证实具有磷酸酶活性，随后的研究发现该活性中心主要参与了胆固醇代谢的调控［15-16］。

3.1 环氧化物水解酶活性 C端结构域含有经典的α/β水解酶折叠结构，具有环氧化物水解酶活性，可催化环氧化合物代谢成二醇类化合物，从而发挥解毒作用，但也有研究发现sEH可催化白细胞毒素和异白细胞毒素代谢为毒性代谢产物，白细胞毒素经sEH代谢后生成的白细胞毒素二醇可导致严重烧伤患者出现多器官功能衰竭和成人呼吸窘迫综合征［17-18］。

此外，sEH的主要生理作用是将具有较强抗炎活性的环氧脂肪酸，例如花生四烯酸来源的环氧二十碳三稀酸（epoxyeicosatrienoic acid，EETs）和二十二碳六烯酸来源的环氧二十碳五烯酸（epoxydocosa⁃pentaenoic acids，EDPs）代谢为无活性或低活性的二元醇类化合物［19］。EETs具有扩张血管、降低血压、抗炎、线粒体保护等多种生物学功能，抑制sEH是提高EETs生物活性的一种重要途径。因此，干扰sEH活性已成为心血管疾病和炎症性疾病的理想治疗靶点。

3.2 磷酸酶活性 N端结构域的生理作用尚不完全清楚，起初认为N端结构域仅参与维持蛋白结构稳定，至2003年才被证实具有金属依赖性的磷酸酶活性［15-16］，可将羟基磷酸化的脂质转化为相应的醇类化合物［20］，其底物主要包括异戊间二烯磷酸盐（焦磷酸法尼酯、焦磷酸香叶基香叶酯和法尼基单磷酸）、4-硝基苯磷酸盐、鞘氨醇-1-磷酸和溶血磷脂酸［21］。sEH的N端结构域虽具有磷酸酶活性，但已知的常规磷酸酶抑制剂不能抑制sEH的磷酸酶活性［15］。

sEH在胆固醇代谢中的作用已被多次报道，但在不同的实验模型中sEH磷酸酶活性与胆固醇水平之间呈现出不同的相关性。稳定表达人源sEH磷酸酶结构域的HepG2细胞中胆固醇水平升高［22］，而在巨噬细胞内特异性过表达sEH磷酸酶结构域可抑制氧化低密度脂蛋白诱导的胆固醇蓄积［23］。EPHX2基因Arg287Gln多态性位点显著升高sEH的磷酸酶活性，该突变位点与家族性高胆固醇血症患者血浆胆固醇和甘油三酯水平升高以及冠状动脉钙化相关［24-26］。

sEH水解酶结构域对血管内皮的调控作用已经很明确，近来其磷酸酶结构域也被证实具有调控血管内皮功能的作用。sEH磷酸酶结构域而非水解酶结构域可明显抑制血管内皮生长因子（vascular endo⁃thelial growth factor，VEGF）的表达［27］，过表达sEH磷酸酶结构域可抑制辛伐他汀或VEGF诱导的一氧化氮（nitric oxide，NO）合成和内皮型NO合成酶（endo⁃thelial NO synthase，eNOS）的磷酸化［28-29］。此外，基因表达谱分析发现sEH磷酸酶结构域的底物可能参与调控细胞黏附分子、血管炎症以及肝脏防御系统相关基因的表达［30］；sEH基因敲除后导致的小鼠焦虑样行为可能与sEH的磷酸酶活性相关［31］。

4 sEH与肝脏疾病

肖佳等［32］于2019年发表在Journal of Hepatology的文章显示，我国超过五分之一的人口受到一种以上肝病的影响，特别是乙型肝炎病毒和丙型肝炎病毒感染、肝硬化、肝癌、非酒精性脂肪性肝病（nonal⁃coholic fatty liver disease，NAFLD）、酒精性肝病（al⁃coholic liver disease，ALD）和药物性肝损伤（drug-in⁃duced liver injury，DILI），肝脏疾病已成为我国疾病率和死亡率的主要影响因素之一。寻找治疗肝脏疾病的新思路、新方法迫在眉睫。sEH是一种广泛分布于各种组织器官的双功能酶，其主要功能是参与胆固醇和抗炎活性物质环氧脂肪酸类化合物的代谢。在多种动物模型中，通过检测sEH表达和活性、使用sEH抑制剂、干扰sEH基因表达等实验方法，证实了sEH在NAFLD、ALD、肝纤维化和部分DILI中发挥一定作用。目前尚未见到sEH与肝细胞癌、胆汁淤积性肝病和传染性肝病之间关系的研究报道。

4.1 肝脏疾病中sEH的表达及活性改变 大多数研究提示，NAFLD、ALD和肝纤维化等肝脏疾病中sEH表达或活性水平升高［33-39］。但sEH与DILI的相关性有待进一步研究。现有研究结果显示，对乙酰氨基酚和舍曲林可降低肝脏中sEH的mRNA水平［40-41］；氯贝特和丙戊酸钠则可分别升高肝脏中sEH的mRNA和蛋白水平［42-43］。

NAFLD是一种与胰岛素抵抗和遗传易感性密切相关的代谢应激性肝损伤，其病理学改变与ALD相似，但患者无过量饮酒史，疾病谱包括非酒精性单纯性脂肪肝、非酒精性脂肪性肝炎（nonalcoholic steato⁃hepatitis，NASH）、肝硬化和肝细胞癌［44-46］，影响着全球25%的成年人，目前还没有发现有效的药物治疗方法。高脂饮食诱导的NAFLD模型中sEH表达水平检测结果提示，短期高脂饮食（8周）虽不影响小鼠肝脏中sEH的蛋白水平，但可导致sEH活性显著升高［34］；长期高脂饮食（16周、5个月和10个月）则可导致小鼠肝脏中sEH的蛋白水平显著升高［33-34］。高同型半胱氨酸血症在NAFLD患者中普遍存在，被认为是一个重要的危险因素，有研究表明sEH活性和表达的增加与高水平同型半胱氨酸诱导的脂质蓄积相关［37］。

近年来由于人们生活习惯的改变，酗酒和过量饮酒已成为全球公共卫生的主要问题之一。ALD是因长期过量饮酒引起的肝脏损伤，早期表现为肝脏脂肪变性，随着饮酒时间的延长可能发展为酒精性脂肪性肝炎、肝纤维化或肝硬化［47］。ALD的治疗方案有限，主要是戒酒治疗，对于已进入不可逆阶段的ALD，目前尚无有效的治疗方法和治疗靶点。Mello等［38］的研究发现，在ALD小鼠模型中sEH的蛋白和mRNA水平均显著升高，因此认为肝脏sEH表达失调可能与ALD的发生发展相关。

肝纤维化是NASH、严重性ALD、病毒性肝炎和胆汁淤积性肝病等多种肝脏疾病的病理特征，进行性肝纤维化最终会导致肝硬化和肝功能衰竭［48］。在采用50%四氯化碳和橄榄油构建的表现为肝纤维化和门静脉高压症的肝硬化模型大鼠中，肝脏sEH蛋白水平显著升高［39］。

DILI是指药物和（或）其代谢产物引起的肝脏损害，也被称为药物性肝毒性或药物性肝病［49］，严重者可导致急性肝衰竭甚至死亡，是临床上常见的药物不良反应之一以及药物退出市场的常见原因之一［50-51］。目前，美国国立卫生研究院建立的LiverTox数据网站已收录了1 200多种可导致肝损伤的药物。近年来DILI的发病率逐年升高，仅次于病毒性肝炎和脂肪性肝病，加之其发生隐匿和复杂，因此临床医生和研究人员应对DILI予以高度重视。DILI的发病机制复杂，涉及药物代谢、线粒体功能损伤、免疫反应、信号转导、遗传和环境等多个方面［50，52］。虽然sEH在肝脏中高表达，但目前仅被报道可能与对乙酰氨基酚、舍曲林、氯贝特和丙戊酸钠的肝毒性相关：对乙酰氨基酚显著降低小鼠肝脏sEH的mRNA水平［40］；舍曲林显著降低兔肝脏sEH的mRNA水平［41］；氯贝特显著升高小鼠肝脏sEH的mRNA水平［42］；丙戊酸钠显著升高大鼠肝脏sEH（P80299）的蛋白水平［43］。由于sEH在肝脏中相对高表达以及其代谢底物在体内广泛存在，sEH与DILI之间的相关性值得被重视。

4.2 sEH抑制在肝脏疾病治疗中的应用 现有的sEH抑制方法分为2种：基因干扰和药物抑制。研究中常用的sEH抑制剂有t-AUCB｛trans-4-［4-（3-ada⁃mantan-1-yl-ureido）-cyclohexyloxy］-benzoic acid｝和TPPU［1-trifluoromethoxyphenyl-3-（1-propionylpiperi⁃din-4-yl）urea］。sEH抑制剂（TPPU和t-AUCB）或敲除sEH基因均可明显改善四氯化碳诱导的肝纤维化和高脂饮食诱导的肝脏脂质蓄积［36，53-55］；t-AUCB可明显减轻高碳水化合物和高脂饮食诱导的代谢综合征模型大鼠中的葡萄糖、胰岛素和脂质异常［56］；TPPU可减轻高同型半胱氨酸血症引起的肝脏脂肪变 性 和 蛋 氨 酸 胆 碱 缺 乏 饮 食 诱 导 的NASH［37，57］。Warner等［58-59］于2018年发表的研究结果显示，在慢性和慢加急性酒精性肝损伤模型小鼠中，sEH抑制剂t-AUCB可减轻乙醇诱导的肝损伤，表现为血浆转氨酶活性降低和肝细胞凋亡减少，但肝脏脂肪变性和氧化应激未有明显减轻。但近期的一篇研究认为sEH基因干扰或sEH抑制剂TPPU不仅可明显抑制酒精摄入导致的肝损伤，也能减轻炎症和肝脏脂肪变性［38］。目前尚未见到使用特异性sEH抑制剂或基因干扰方法，观察sEH抑制对DILI影响的研究报道。我们前期研究人参皂苷CK减轻丙戊酸钠肝毒性的时候发现，人参皂苷CK可明显抑制丙戊酸钠诱导的大鼠肝脏组织sEH表达上调，提示sEH可能介导了人参皂苷CK的肝保护作用［43］，sEH抑制或许可被用于部分DILI的治疗。

5 结语与展望

sEH在心血管系统和神经系统中已被广泛研究，但其在肝脏疾病中的作用尚未明确，仍有诸多问题值得研究。比如，sEH抑制在其他肝脏疾病如病毒性肝炎、胆汁淤积性肝病和肝癌中的作用；sEH抑制剂减轻非酒精性脂肪肝的作用是否与胆固醇代谢相关；sEH的水解酶结构域和磷酸酶结构域分别与肝脏疾病之间的关系；能否同时对sEH的水解酶活性和磷酸酶活性进行不同方向的调控；sEH编码基因的多态性是否与肝脏疾病相关；sEH是否参与其他药物的肝毒性发生；以及sEH抑制剂可能产生的副作用有哪些等。此外，虽然人源和鼠源sEH的同源性较好，但已知两者的蛋白异构体类型之间存在明显差异，提示在研究sEH时需考虑物种差异的影响。

综上所述，基于sEH可调控环氧脂肪酸和胆固醇的代谢，不难推测sEH在肝脏疾病的发生发展中发挥了重要作用，但其是否可以成为肝脏疾病治疗的靶点，仍需进一步研究证实。