过氧化物酶体增生物激活受体介导的前列环素/前列环素类似物相关药理作用研究进展

房文通，李宏建，周聊生(1.江苏省人民医院药剂科，南京市210029；2.山东大学附属千佛山医院药学部，济南市250014；.山东大学附属千佛山医院老年医学部，济南市250014)

自20世纪70年代发现前列环素(Prostacyclin，PGI2)以来，人们就开始探讨PGI2/PGI2类似物的作用及途径。此前有研究[1]发现，PGI2/PGI2类似物可与其受体(Prostacyclin receptor，IP)结合，激活腺苷酸环化酶(AC)，升高环磷腺苷(cAMP)，进而激活cAMP依赖性蛋白激酶(PKA)，发挥舒张血管、抑制血小板聚集、抑制血管平滑肌细胞增殖和迁移、促进血管平滑肌细胞分化等作用。最近的研究[2]发现，PGI2/PGI2类似物还作用于另一种受体即过氧化物酶体增生物激活受体(Peroxisomal proliferator-activated receptors，PPARs)，通过激活PPARs信号转导途径调节某些重要的心血管生理效应，如血管生成和血管内皮生长因子(VEGF)诱导等，具有重要的药理学意义。本文就PPARs受体介导的PGI2/PGI2类似物相关药理作用研究进展进行综述。

1 PPARs途径的发现

PGI2是前列腺素家族的重要成员，由花生四烯酸在环氧化物酶(COX)和前列环素合酶(PGIS)催化作用下生成。Spisni等[3]通过免疫组化实验发现，PGIS抗体不但位于血管平滑肌细胞(VSMC)质膜中，而且位于胞核中。在内皮细胞，PGIS活性与内质网有关。故进一步的研究发现，在人脐静脉内皮细胞(HUVECs)中，由质膜形成的小囊泡里含有大量的PGIS和小窝蛋白(caveolin-1)。共聚显微镜观察也表明，多于80%的PGIS与caveolin-1抗体共染色。由于PGI2很不稳定的特性，其定位于胞核有重要意义，caveolin-1将PGIS固定于核周腔隙，使PGI2易于与核受体——PPARs[2]相互作用。

2 PPARs的亚型及分布

在小鼠中，已发现3种PPARs亚型:α、β(亦称δ)和γ，它们由不同的基因编码，分布于不同的组织。不同的PGI2类似物对PPARs亚型的亲和力不同[4]，如前列腺素代谢产物15d-PGI2是PPARγ的配体，伊洛前列腺素(Iloprost)和碳化前列环素(Carbaprostacyclin，cPGI)可以通过PPARα和PPARγ促进脱氧核糖核酸(DNA)结合和转录表达。另一些PGI2类似物，如西卡前列素只与IP结合，不能活化PPARs信号转导途径。

PPARα主要分布在棕色脂肪组织和肝脏，通过基因转录直接控制过氧化物酶和线粒体的β-氧化途径，脂肪酸摄取和甘油三酯(TG)分解代谢，来影响细胞内脂质代谢[5，6]。

PPARγ高表达于脂肪组织，中等程度表达于肝脏，低表达于肌肉组织，对脂肪细胞分化、脂肪沉积起重要作用。PPARγ和视黄酸X类受体α(RXRα)形成的异源二聚体在调节胚泡着床和蜕膜化过程中起重要作用[5]。

PPARδ表达于小鼠胚胎和成体的各种组织中，在肠、肾和心脏中表达最高，可以调节细胞生长和分化[5]。PGI2也可以通过PPARδ调节胚泡植入和蜕膜化。

3 PPARs的作用方式

PPARs属于核转录因子家族，通过结合于靶基因启动子区域的特异性的过氧化物酶增殖子反应元件，而调节靶基因的表达。首先，PPARs在靶基因的启动子区域结合1个特异性元件(配体)，然后与其它核受体一同结合到启动子上，如PPARs与9-顺-视黄酸受体(Retinoid X receptor，RXR)形成异源二聚体。接着，异源二聚体激活转录过程，作为对配体结合的应答。PPARs-RXRs异源二聚体无论结合两者中哪一个的配体，都能被激活，如同时结合2个配体则效应更强。

PPARs的激活并非完全是IP依赖的，PGI2类似物只有在IP存在时才活化PPARγ，发挥抑制细胞增殖作用，cPGI在活化PPARδ时不依赖于IP。

4 PPARs介导的PGI2效应

4.1 脂肪酸代谢

PPARα是肝脏脂类代谢的中心调节者，PPARα的靶基因包括脂肪酸β氧化旁路有关的酶，如乙酰辅酶A氧化酶和合成酶，PPARα参与脂肪酸的转录和摄取，刺激脂肪酸转运蛋白(FATP)、白细胞分化抗原36(CD36)、脂肪酸结合蛋白及脂蛋白脂肪酶(LPL)的基因编码，下调载脂蛋白(APO)CⅢ表达。人类PPARα上调载脂蛋白AⅠ(APOAⅠ)和载脂蛋白AⅡ(APOAⅡ)表达，参与线粒体脂肪酸的代谢、酮体的生成，肝脏生脂和磷酸化转运及一些胆酸合成基因也由PPARα调节[6]。

PPARγ不但调节脂肪细胞分化的终末标志物，也调节LPL、FATP、CD36及胰岛素信号转导基因的表达。PPARγ激动药使脂肪组织优先于肌肉组织摄取脂肪酸，避免非脂肪组织过多的脂质沉积，保护正常的器官功能。

PPARα在调节心肌细胞脂肪酸-β氧化(FAO)中也发挥着重要作用。配体活化PPARα后，可以逆转心脏缺血再灌注损伤中FAO酶基因表达和FAO活性的向下调节，从而保护鼠类心脏缺血再灌注损伤[7]。cPGI可以通过PPARδ增强肉毒碱棕榈酰基转移酶-1(CPT-1)表达来上调心肌线粒体FAO表达，以调节心肌脂肪酸代谢，此时线粒体表达的FAO活性也提高。

4.2 血管生成

PGI2/PGI2类似物在体内通过与PPARs相互作用而诱导血管发生，而这种作用通过VEGF介导。15d-PGJ2通过PPARγ途径增加内皮细胞、巨噬细胞和平滑肌细胞的VEGF表达。此外，缺氧和缺氧诱导因子-1α(HIF-1α)通过一种血管生成素相关基因PGAR上调PPARα和PPARγ的表达。PPARδ也是PGI2在囊泡植入过程(一种需要血管发生的过程)中的一个作用靶点。在COX-2缺陷小鼠中，子宫VEGF受体(KDR)表达下降，而给予PGI2后VEGF受体表达上调，说明PPARδ可以诱导某些血管生成因子的表达[4]。

研究[8]发现，VSMC、PGI2类似物贝前列腺素钠(BPS)通过PKA/CREB(cAMP应答原件结合蛋白)依赖性机制增加VEGF和降低纤溶酶原激活物抑制剂-1(PAI-1)的基因表达。这些效应都是在低氧状态下观察到的，故BPS是通过诱导血管新生和降低血栓形成来达到缓解低氧状态的目的。

4.3 抗炎作用

大量的小鼠急、慢性炎症模型实验[9]表明，PPARs配体具有抗炎效应。在巨噬细胞中，PPARγ配体通过配体依赖性的反式阻抑作用抑制Toll样受体(TLR)靶基因表达。在慢性炎症中，配体结合PPARα后，抑制CD4+T细胞表达免疫反应性纤维结合素γ(IFNγ)和白介素-17(IL-17)，而PPAR γ活化后调节树突状细胞功能，促进无功能性CD4+T细胞的生成。PPARs活化后还可以抑制内皮细胞表达血管细胞黏附分子(Vascular Cell Adhesion Molecule-1，VCAM-1)及上皮细胞和其它细胞分泌化学增活素，降低粒细胞在炎症部位的聚集。

在HUVECs中，PPARδ激动后能显著抑制肿瘤坏死因子α(TNF-α)和IL-1β诱导的黏附分子VCAM-1、E-选择素的表达，并抑制白细胞与内皮细胞的黏附。进一步研究[10]表明，PPARδ通过上调抗氧化基因，如过氧化氢酶(Catalase)、硫氧还蛋白(Thioredoxin)和超氧化物歧化酶1(SOD1)清除TNF-α诱导产生的活性氧，减少氧化应激，但并不抑制核因子NF-κB、活化蛋白-1(AP-1)信号途径。此外，PPAR δ还有其独特的作用模式，当配体激活TNF-α后，结合在转录复合物上的辅助抑制因子，如B细胞淋巴瘤-6(BCL-6)从复合物上脱落下来，继而结合在VCAM-1等炎性基因的启动序列上，从而抑制基因的转录，起到抗炎作用。

5 PGI2/PGI2类似物的应用展望

PGI2/PGI2类似物最初用于降低肺动脉高压，但随着研究的深入和PGI2新的药理作用及其机制的发现，预示着PGI2/PGI2类似物可以应用于其他疾病的治疗，如动脉粥样硬化、心肌病和胰岛素抵抗等。

5.1 脂蛋白代谢与动脉粥样硬化(AS)

脂质代谢异常和炎症是导致AS的重要原因。PPARδ激动药GW501516作用于胰岛素抵抗的糖尿病恒河猴，可以显著升高血清高密度脂蛋白(HDL)，降低低密度脂蛋白(LDL)、空腹甘油三酯和空腹胰岛素水平。在巨噬细胞中，GW501516可升高胆固醇逆行转运ATP-结合盒A1(ABCA1)的表达，诱导载脂蛋白A1特异性胆固醇外流[11]。另一种PPARδ激动药L-165041可以升高肥胖的糖尿病大鼠的HDL水平，但不影响血清甘油三酯水平。在巨噬细胞中，PPARδ被大剂量的PPARδ激动药激动后，可以抑制脂多糖(LPS)或干扰素(INF-α)敏感基因，从而发挥抗炎症作用。

Braun等[12]建立了高胆固醇血症的新西兰家兔模型，观察PGI2类似物西卡前列素(Cicaprost)对AS斑块形成的影响。结果显示，口服Cicaprost组主动脉内膜表面粥样斑块从84%减少到63%(P＜0.05)，而且受损的内皮功能大大改善。此外，高胆固醇血症家兔血小板和白细胞反应性增高，经Cicaprost治疗后大大改善。这些数据首次展示了长期口服Cicaprost的效果。

5.2 心肌病

Gilde等[13]研究发现，PPARα和PPARδ，而不是PPARγ，对调节心肌脂质代谢发挥着重要作用。PPARα-/-的心肌病模型小鼠给予PPARδ激动药GW0742后，能够部分恢复脂肪酸氧化的关键酶的活力。Cheng等[14]研究发现，PPARδ激动药GW0742可以提高PPARδ+/+小鼠心肌细胞脂肪酸氧化酶的活力，而不能提高PPARδ-/-小鼠心肌细胞脂肪酸氧化酶的活力。因此，PPARα和PPARδ在心肌脂质代谢中发挥重要作用，可以用于心肌病的治疗。

5.3 胰岛素抵抗

胰岛素抵抗是代谢综合征病理生理过程的中心环节。PPARδ配体能改善饮食诱导的或基因缺陷造成的遗传性肥胖小鼠以及灵长类动物的胰岛素抵抗。骨骼肌胰岛素抵抗是2型糖尿病的重要特征，给予C57BL-6J小鼠高脂饮食的同时喂饲GW501516可以缓解饮食诱导的肥胖和胰岛素抵抗，还伴随着代谢率和骨骼肌脂肪酸β氧化增加以及骨骼肌中脂滴的减少。GW501516处理的肥胖ob/ob小鼠的血糖和血中胰岛素水平降低、胰岛素抵抗改善。PPARδ改善ob/ob小鼠胰岛素抵抗与其抑制胰岛过度增生有关，它还能防止或延缓β细胞的损伤[15]。PPARδ激活也能改善灵长类动物胰岛素抵抗。当给予胰岛素抵抗模型中年肥胖恒河猴GW501516后，引起剂量依赖性的HDL升高，血浆LDL、空腹甘油三酯、空腹胰岛素降低[11]。线粒体氧化磷酸化活性与胰岛素的敏感性密切相关，PPARδ上调过氧化物酶刺激因子受体协作子-1α(PGC-1α)的表达，增强线粒体β氧化和能量代谢的能力，从而改善胰岛素的敏感性。

5.4 PGI2与心肌梗死

PPARs可以调节心脏脂肪和能量代谢，通过调控基因编码线粒体脂肪酸β-氧化途径，为心脏以三磷酸腺苷(ATP)的形式提供主要能量来源。PPARs缺陷小鼠的脂肪酸运输和代谢减少，引起心肌脂质堆积、能量消耗减少以及ATP含量减少。与正常小鼠相比，PPARs缺陷小鼠缺血后心肌的收缩力、心率、冠脉血流量恢复减少，对缺血损伤更敏感。

在IP基因缺陷或药物抑制COX-2的动物模型中，AS、损伤后再狭窄、临床不良心血管事件发生率增升。BPS通过cAMP应答元件结合蛋白(PKA/CREB)途径上调VEGF mRNA表达，抑制纤溶酶原激活物抑制剂-1(PAI-1)mRNA表达，诱导新内膜形成和减少血栓形成，从而调节AS，增加梗死后的再灌注[8]。Iloprost可通过刺激型G蛋白Gs活化cAMP/PKA途径，而抑制超氧阴离子形成和Ras相关C3肉毒素底物1(Rac1)活化，可以预防心绞痛和心肌梗死的发生。

6 结语

随着PPARs受体的发现，使我们发现了PGI2/PGI2类似物新的药理作用及其机制，拓宽了PGI2/PGI2类似物的临床应用领域。PGI2类似物依前列醇(Epoprostenol)、乌尼前列素(Uniprost)、BPS、Ilprost现在已经应用于临床，更多的PGI2类似物正在研发当中。相信随着对PGI2途径认识的深入，PGI2类似物在临床的应用会越来越广。

[1]Vane JR，Blotting RM.Pharmacodynamic profile of prostacyclin[J].Am J Cardiol，1995，75(3):3A.

[2]Kubis N，Levy BI.Angiogenic effect of prostaglandin I2in relation with its effect on PPAR nuclear receptors[J].J Mol Cell Cardiol，2004，36(3):331.

[3]Spisni E，Griffoni C，Santi S，et al.Colocalization prostacyclin(PGI2)synthase-caveolin-1 in endothelial cells and new roles for PGI2in angiogenesis[J].Exp Cell Res，2001，266(1):31.

[4]Pola R，Gaetani E，Flex A，et al.Comparative analysis of the in vivo angiogenic properties of stable prostacyclin analogs:a possible role for peroxisome proliferator-activated receptors[J].J Mol Cell Cardiol，2004，36(3):363.

[5]Barbara DA.Review of the expression of peroxisome proliferators-activated receptors alpha(PPARα)，beta(PPARβ)，and gamma(PPARγ)in rodent and human development[J].Reprod Toxicol，2009，27(3～4):246.

[6]Lefebvre P，Chinetti G，Fruchart JC，et al.Sorting out of PPARα in energy metabolism and vascular hormeostasis[J].J Clin Invest，2006，116(3):571.

[7]Yue TL，Bao WK，Beat J，et al.Activation of peroxisomeproliferator-activatedreceptor-alphaprotectsthe heart from ischemia/reperfusion injury[J].Circulation，2003，108(19):2393.

[8]Atsuta H，Uchiyama T，Kanai H，et al.Effects of a stable prostacyclin analogue beraprost sodium on VEGF and PAI-1 gene expression in vascular smooth muscle cells[J].Int J Cardiol，2009，132(3):411.

[9]Straus DS，Glass CK.Anti-inflammatory actions of PPAR ligands:new insights on cellular and molecular mechanisms[J].Trends Immunol，2007，28(12):551.

[10]Fan Y，Wang Y，Tang Z，et al.Suppression of proinflammatory adhesion molecules by PPAR-δ in human vascular endothelial cells[J].Arterioscler Thromb Vasc Biol，2008，28(2):315.

[11]Oliver Jr WR，Shenk JL，Snaith MR，et al.A selective peroxisome proliferator-activated receptor δ promotes reverse cholesterol transport[J].Proc Natl Acad Sci USA，2001，98(9):5306.

[12]Braun M，Hohlfeld T，Kienbaum P，et al.Antiatherosclerotic effects of oral cicaprost in experimental hypercholesterolemia in rabbits[J].Atherosclerosis，1993，103(1):93.

[13]Gilde AJ，van der Lee KAJM，Willemsen PHM，et al.Peroxisome proliferator-activated receptor(PPAR)α and PPARβ，but not PPARγ，modulate the expression of genes involved in cardiac lipid metabolism[J].Circ Res，2003，92(5):518.

[14]Cheng L，Ding G，Qin Q，et al.Cardiomyocyte-restricted peroxisome proliferator-activated receptor-δ deletion perturbs myocardial fatty acid oxidation and leads to cardiomyopathy[J].Nat Med，2004，10(11):1245.

[15]范艳波，汪南平.PPAR-δ在动脉粥样硬化中的作用[J].生理科学进展，2008，39(3):251.