脂氧素与缺血/再灌注损伤

唐艳荣（综述），吴升华（审校）

（南京医科大学第一附属医院儿科，南京 210029）

脂氧素（lipoxins，LX）是 Serhan于1984年发现的二十烷类家族中一类花生四烯酸的产物［1］。近年来对于LX的合成途径、生物学作用及其机制，以及LX在脑、心肌、肾脏、胃、肠、肺等缺血/再灌注损伤的作用机制及临床应用前景等方面有进一步的研究进展。

1 脂氧素简介

1.1 LX的分类 LX分子中包含三个羟基和四个共轭双键，根据分子中羟基位置和构象的不同可分为 LXA4、LXB4、15-epi-LXA4 和 15-epi-LXB4［2］。

1.2 LX的合成途径 LX主要是通过细胞间的相互作用而合成，其跨细胞的合成有 3 条途径［1，3］。①花生四烯酸在单核巨噬细胞、气管上皮细胞、血管内皮细胞内通过15-脂氧化酶（lipoxygenase，LO）作用，形成中间产物，并通过与多形核中性白细胞（polymorphonuclear neutrophil，PMN）相互作用，通过 5-LO合成LX。②在血管腔内，花生四烯酸在白细胞内通过5-LO途径合成白三烯（leukotriene，LT）A4后，被转入血小板内，由12-LO催化从而生成 LXA4和LXB4。③阿司匹林可使在炎症、细胞因子等作用下的血管内皮细胞、胃肠上皮细胞等表达的环氧酶2乙酰化，使其丧失原有的合成前列腺素的功能，转换为15-LO的催化作用，使花生四烯酸转变为LX的前体，通过内皮细胞、上皮细胞等传递给PMN，由PMN合成15-立体异构体-LX，主要为15-epi-LXA4，也称为阿司匹林诱生的 LX［1，3］。除此之外，LX也可在单个细胞中合成［2］，15-epi-LX 也可经非阿司匹林诱导的途径而由细胞色素P450或LO催化合成［4］。

1.3 LX的失活 LX合成后在局部组织发挥作用，然后被15-羟/oxo-二十碳四烯酸氧化还原酶及LXA4/前列腺素 E 13，14-还原酶、LTB4 12-羟脱氢酶作用而迅速失活，LXA4最后形成无活性的13，14-二氢-LXA4，LXB4 可形成 5-oxo-LXB4 而失活［1］。另外，LXA4、LXB4也可被 PMN 代谢为20-羟-LXA4 及20-羟-LXB4 而失活［3］。

1.4 LX合成的调节 LX合成过程中有多种因素的参与。白细胞介素（interleukin，IL）4、IL-13可通过促进15-LO表达与活性，促进LX生成。粒细胞单核细胞集落刺激因子、IL-3、血小板衍生的生长因子、血小板与白细胞的黏附等也可通过促进5-LO表达而促进 LX 生成［1，3，5］。糖皮质激素可通过减少 PMN 的5-LO转录活性而减少LX生成，但增加人单核细胞的5-LO活性可使LX的生成增多［6］。肿瘤坏死因子α（tumor necrosis factor α，TNF-α）、IL-1β 也可通过促进乙酰化环氧酶2的活性而促进阿司匹林诱生的LX合成［1］。

1.5 LX受体 白细胞、肠上皮细胞、血管内皮细胞等表面分布有 LXA4受体和 LXB4受体，分别与LXA4与LXB4相互作用。此外，阿司匹林诱生的LX也可与LXA4受体结合。甲酰基-甲硫氨酰-亮氨酰-苯丙氨酸及血小板源生长因子可活化LXA4受体，内毒素、IL-4、IL-6、IL-13、IL-1β 及干扰素 γ 可促进LXA4 受体表达［1，7］。LXA4 受体与半胱氨酰LT 有一定同源性，在血管内皮细胞、肾小球系膜细胞内，LXA4可与LTD4竞争性地与半胱氨酰LT1结合，拮抗LTD4的作用。在气管上皮细胞，LX也可与LTC4竞争性地与半胱氨酰LT2结合，拮抗LTC4的作用。但LTD4、LTC4不能与LX受体结合，LXA4也不能与LTB4 受体结合［1，8］。

2 LX的生物学作用

LX有强力的抗炎症效应，称之为炎性反应的“刹车信号（braking signals）”或“停止信号（stop signals）”［1，3，5］，在炎性反应中发挥广泛的抗炎、促进炎症消散和抗增殖作用［9］。LX可作用于多种细胞发挥作用，如多形核白细胞、单核巨噬细胞、血管内皮细胞、上皮细胞、肾小球系膜细胞、成纤维细胞、平滑肌细胞等。

3 LX对脑缺血/再灌注的作用

在卒中后脑组织损伤的发病机制中炎性反应起到了重要作用，促炎细胞因子构成了缺血性损伤向炎症性损伤转变的基础，而脑缺血可以明显诱导TNF-α 和 IL-1β 的表达［10］。TNF-α 和 IL-1β 过度表达可激活内皮细胞表达其他黏附分子，介导中性粒细胞和血管内皮细胞的黏附，促使中性粒细胞在缺血区脑组织中聚集、趋化，将加剧神经功能的恶化并扩大脑梗死体积［11，12］。由此可见，脑缺血后过度的炎性反应是造成脑组织进一步损伤的主要原因之一，另外血脑屏障损伤是加重脑缺血/再灌注损伤的重要原因［13］。

有实验表明，LXA4对血脑屏障通透性及炎性反应有多方面的抑制作用，主要表现在以下几个方面。

3.1 LX抑制中枢神经系统促炎细胞因子的表达Serhan等［14］和 Mitchell等［15］的研究发现，LXA4 能抑制TNF-α、IL-1β的表达。叶习红等［16］采用线栓法复制大鼠局灶性脑缺血/再灌注模型，结果显示，缺血2 h再灌注24 h后模型组大鼠神经功能缺损严重，脑梗死灶明显，脑组织中髓过氧化物酶（myeloperoxidase，MPO）活性升高和丙二醛（malondialdehyde，MDA）含量增多，IL-1β和 TNF-α表达上调，表明炎性因子过表达参与了缺血/再灌注组织损害和神经功能缺失。而LX可明显降低缺血/再灌注大鼠脑组织MPO活性和MDA含量，减轻缺血区的炎性反应，表现明显的脑保护作用［16］。

3.2 LX降低血脑屏障的通透性 已有研究证实，脑皮质基质金属蛋白酶9（matrix metalloproteinase 9，MMP-9）基因剔除小鼠及应用基因沉默技术抑制脑MMP-9基因表达的大鼠与MMP-9基因正常表达者血脑屏障的通透性降低，脑缺血后梗死体积及脑水含量降低，神经功能缺陷征象明显改善［17，18］。为了进一步了解LX是否对脑缺血后血脑屏障通透性有影响，实验者对脑组织伊文思蓝含量及MMP-9表达进行测定，发现LXA4组与缺血/再灌注组相比，脑水含量、伊文思蓝含量及MMP-9表达明显降低［19］，而脑伊文思蓝含量与血脑屏障损伤程度呈正相关［20］，由此可见，LXA4可降低血脑屏障通透性，减轻脑水肿，促进局灶性脑缺血/再灌注损伤大鼠的神经功能恢复。

3.3 新生儿缺氧缺血性脑病合成LXA4能力受损Weinberger等［21］发现新生儿缺氧缺血性脑病者合成LXA4的5-LO、15-LO的活性是降低的，从而引起LXA4合成减少。黄士锟等［22］通过对新生儿缺氧缺血性脑病者轻、中、重度及正常新生儿出生即刻、生后第3天、第7天清晨采集空腹静脉血进行LXA4检测，发现重度缺氧缺血性脑病患儿合成LXA4的能力显著受损，随着时间的延长，合成 LXA4的5-LO、15-LO的活性功能显著恢复，表明LXA4在新生儿缺氧缺血性脑病发病过程中起着明显的抗感染作用。

4 LX对心肌缺血/再灌注的作用

中性粒细胞的聚集和活化是心肌缺血/再灌注中炎症损伤的主要因素之一，活化的中性粒细胞释放各种细胞因子和活性氧，可进一步加重和损伤心肌组织。

4.1 LXA4降低TNF-α血清浓度及MDA水平 对大鼠心肌细胞建立缺氧复氧模型，发现LXA4组与对照组相比，TNF-α的血清浓度及MDA水平明显降低，说明在心肌再灌注损伤的炎症中LXA4可抑制中性粒细胞的趋化、黏附和渗出，减少中性粒细胞的活化和浸润，减少再灌注中氧自由基生成造成的细胞损伤，从而减轻了心肌再灌注损伤［23］。

4.2 LXA4可能通过血红素加氧酶1介导其抗氧化、抗凋亡、抗炎作用 活性氧系统可激活核因子κB，大量产生TNF-α，而血红素加氧酶1（heme oxygenase-1，HO-1）可抑制TNF-α的生成，LXA4可能通过诱导HO-1的生成，通过活性氧系统，抑制核因子κB活化，减少TNF-α的生成，即通过上调HO-1表达发挥抗炎、抗凋亡作用。HO-1抑制剂锌原卟啉可以阻断升高的HO-1的心肌保护作用，消除LXA4的抗氧化及清除氧自由基的能力，表明 LXA4可能通过HO-1介导其抗氧化、抗凋亡、抗炎的作用［23］。

4.3 LXA4受体激动剂可抑制缺血/再灌注引起的心脏损害 LXA4受体激动剂CGEN-855A可抑制活化的中性粒细胞聚集，在小鼠体内心肌缺血后再灌注前立即给予不同剂量的CGEN-855A，发现心肌梗死减少的面积可达25%～36%，肌钙蛋白I的表达水平降低。而且，CGEN-855A呈剂量依赖性地进行心脏保护作用，剂量越大，心肌梗死减少的面积越大，肌钙蛋白I的表达水平也越低［24］。

5 LX对肾缺血/再灌注的作用

15-epi-16-（FPhO）-LXA4-Me是人工合成的15-epi-LXA4类似物，将其用于治疗缺血引起的急性肾衰竭的小鼠，与未治疗组相比，发现活化的中性粒细胞受到抑制，趋化因子GRO1的mRNA水平及细胞因子IL-1β、IL-6水平降低，细胞因子信号转导抑制蛋白 1、2的 mRNA水平升高，说明 15-epi-16-（FPhO）-LXA4-Me抑制缺血/再灌注引起的肾衰竭，具有保护性的作用［25］。

6 LX对胃缺血/再灌注的作用

大鼠胃缺血/再灌注可引起胃黏膜损伤，5-LO抑制剂、12-LO抑制剂、15-LO抑制剂以及LXA4/膜联蛋白1拮抗剂呈剂量依赖性的增加胃黏膜的损伤，而LXA4可以对抗环氧化酶或脂氧化酶抑制剂诱发缺血/再灌注引起的胃黏膜损伤，从而起到对胃黏膜的保护作用［26］。

7 LX对肠缺血/再灌注的作用

肠缺血/再灌注期间，在多种因素的作用下，中性粒细胞在损伤部位聚集、活化，造成肠黏膜上皮细胞损伤和肠通透性增加。目前研究表明，TNF-α在肠缺血/再灌注导致肠黏膜损伤过程中起着十分重要作用，是肠缺血/再灌注损伤时细胞因子连锁反应中的一个关键介质［27］。

为了进一步探讨LXA4对肠道缺血/再灌注所致的炎症损伤是否有治疗作用，林峥等［28］对雄性SD大鼠建立肠缺血/再灌注模型，发现肠缺血/再灌注组的肠组织中二胺氧化酶活性明显下降，MPO、MDA活性及TNF-α的水平明显升高，表明肠缺血/再灌注后肠道存在过氧化应激，小肠清除自由基的能力下降，大量自由基生成及大量PMN浸润聚集，导致肠缺血/再灌注后肠道损伤的发生。LXA4组肠组织中二胺氧化酶活性明显升高、MPO、MDA活性及TNF-α明显降低，提示LXA4对肠缺血/再灌注损伤具有明显的保护作用。

8 LX对肺缺血/再灌注的作用

在LTB4受体转基因小鼠，后肢缺血/再灌注损伤后发生远处器官的第二次损伤，肺组织中PMN浸润增多并损伤，肺缺血后LXA4生成并随着再灌注逐渐增多。应用LXA4或阿司匹林诱生的LX可抑制肺组织中PMN浸润及损伤［29］。

9 LX临床应用前景

LXA4主要在机体内发挥抗炎、抗凋亡、抗增殖等作用，并不参与各种生理功能的维持。LXA4的作用与糖皮质激素、非甾类抗炎药物有相近之处，但在体内应用无骨髓抑制、肾功能损害等不良反应，人工合成的LXs类似物正在被开发成新型药物，有极广泛的应用前景［9］。目前已成功地治疗了多种人或动物的炎性疾病，在缺血/再灌注损伤方面，LXA4本身可抑制内皮细胞活性氧的产生［30］，对脑、心脏、胃、肾、肠、肺等缺血/再灌注引起的一系列损害有一定的抑制作用，从而发挥对机体多器官的保护作用。目前为止，LXA4对缺血/再灌注的作用主要通过哪些机制以及LX作用于受体后通过哪些信号转导通路等仍有许多不明之处，但随着深入的研究，必将对LX有一个全面的认识，对以后临床应用提供更加有效及有价值的依据。

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