白三烯与衰老的研究进展及其在皮肤老化中的作用

刘倩云 鲁绪玲 洪芬芳 杨树龙 (南昌大学医学院，江西 南昌 330006)

衰老是人类科研探索过程中的永恒话题。炎症是衰老伴随的反应之一，而白三烯(LTs)是重要的前炎症因子。目前研究表明，LTs与老年肺疾患、神经退行性疾病、骨性关节炎、老年肝肾疾病、心血管老化、皮肤衰老等有着密切的关系。但针对LTs与皮肤衰老方面的相关研究报道还很少。本文就白三烯与衰老相关的研究进展及其在皮肤老化中作用进行综述。

1 LTs的体内代谢及生物学功能

1.1 LTs的生物合成 LTs是花生四烯酸(AA)经5-脂氧合酶(5-LO)代谢生成的一组脂类介质，多种细胞参与了白三烯的体内合成，包括中性粒白细胞、嗜酸性粒细胞、巨噬细胞、枯否氏细胞、肺泡上皮细胞、脑垂体前叶细胞肥大细胞。以及皮肤的肥大细胞、表皮角质化细胞等〔1〕。首先是免疫球蛋白E介导抗原抗体反应导致肥大细胞或嗜碱性细胞内的磷脂酶A2活化，裂解成膜磷脂(phospholipid)同时释放出AA，5-酯氧酶激活蛋白(FLAP)促进AA的转移，5-LO催化AA氧化产生5-羟过氧化二十碳四烯酸(5-HPETE)，5-HPETE在 LTA4合成酶(LTA4S)的催化下产生 LTA4，LTA4经过 LTA4水解酶(LTA4H)、LTC4 合成酶(LTC4S)、谷肽甘肽转移酶(GSH)、γ-谷氨酰转移酶(γ-Glu)和脱羧酶(decarboxylase)的一连串催化作用先后产生 LTB4、LTC4、LTD4、LTE4和 LTF4。其中 LTC4、LTD4、LTE4和LTF4是重要的过敏介质，称为半胱氨酰白三烯(cysLTs)，又称过敏性物质(SRS-A)。这4种cysLTs均有强烈收缩血管平滑肌的能力，其排序为LTD4＞LTC4＞LTE4＞＞LTF4〔2〕。LTs主要通过羟基化、C20羧化及 β 氧化来灭活。CysLTs可以在细胞外髓过氧化物酶作用下形成各自的硫氧化物，或与LTB4相似，通过ω-基化、羧化及外周小体β-氧化作用来降解，LTE4还可发生N-乙酰化，是人尿中的主要代谢产物。LTs的生物学功能主要有:促进炎性细胞尤其是嗜酸性粒细胞聚集、引起气道平滑肌收缩、血管通透性增加、促进黏膜分泌渗出，还可以引起气道高反应性和气道重塑〔3〕。

2 LTs与组织器官衰老

2.1 LTs与老年肺疾患 慢性阻塞性肺疾病(COPD)是一种通气功能衰退、患者的运动能力减弱和健康状况逐步下降的疾病。其特点是炎症细胞因子(如TNF-α、LTB 4、IL-8等)的体内含量增加。有研究者对20例有稳定COPD的病人〔男15例，女5例;平均年龄(72.8±6.3)岁〕进行心理压力评价，用 LTs受体拮抗剂(孟鲁司特钠片，10 mg/d)治疗12个月，观察到血清LTB4、IL-8明显减少。此结果和门诊就诊、住院人数和住院时间减少相一致〔4〕。另有作者报道哮喘大鼠肺组织中LTB4含量显著高于正常对照组〔5〕，结果提示LTB4可能对老年性肺疾病有促进作用。

2.2 LTs与神经退行性疾病 5-LO是LTs体内合成的关键酶之一，最近的数据表明，此酶的生物活性能影响中枢神经的功能和神经退行性病理性疾病(如AD)〔6〕。5-LO广泛分布于心血管以及中枢神经系统，其表达水平随年龄而增加，显示其可能参与老龄化有关疾病〔7〕。通过免疫印迹发现，年长老鼠小脑和大脑中膜/胞质中5-LO蛋白含量表达较年轻老鼠都有明显增加〔8〕。测定年轻与年老C57BL16小鼠不同脑区5-LO表达水平和活性发现，5-LO mRNA在大脑所有皮质、海马和小脑区域均有表达。25个月的小鼠与3个月的小鼠相比，其海马区5-LO的mRNA和其表达的蛋白质水平显著增加，5-LO通路的代谢产物LTs在年老小鼠的海马区含量也显著增加〔9〕，表明LTs很可能对神经退行性疾病的发生有促进作用。

2.3 LTs与骨性关节炎 骨性关节炎(OA)是中老年人常见多发慢性退行性骨关节病，以软骨退行性变和继发骨质增生为主〔10〕，是与老化有关的渐进性关节疾病，代表着关节的衰老。非甾体抗炎药广泛应用于OA的治疗过程，其机制为抑制环氧化酶，影响AA的代谢，减少前列腺素合成〔11〕，其中双氯芬酸钠还能一定程度上抑制脂氧酶而减少LTs生成。而蓖麻油可通过抑制磷脂酶A2和LTB4治疗膝关节骨性关节炎，其效果与双氯芬酸相似，但更安全〔12〕。目前正在研究的治疗骨性关节炎的新药Licofelone，能够阻断COX-1、COX-2和5-LOX，减少 LTs的产生〔11〕。

2.4 LTs与老年肝肾疾病 许多研究表明，LTs可能导致肝细胞的衰老〔13〕。LTs在体内主要由肝脏代谢、失活和肝胆排泄，另外肾脏也参与小部分的代谢过程。检测肝肾综合征(HRS)，失代偿性肝硬化而肾功能正常患者和正常对照组的血浆LTC4和肌酐浓度，发现失代偿性肝硬化患者血浆LTC4增高，合并HRS者升高更显著。HRS患者血清LTC4与肌酐浓度有显著相关性，表明LTC4在肝硬化并发HRS的过程中有重要作用〔14〕。严重肝衰竭(肝硬化失代偿、肝肾综合征)患者尿中LTE4及NAC-LTE4排泄量非常显著地增高，甚至超过正常人100倍。对照研究发现，慢性肾衰竭患者尿中CysLTs排泄下降，但以肌酐清除率校正后趋于正常;肝病伴随其他原因导致的肾衰竭，尿中检测量轻度增加;而肝肾综合征(HRS)患者尿中LTE4、NAC-LTE4排泄量，以及以肌酐清除率校正后其值均显著高于正常人，同时随肌酐清除率下降，HRS患者内源性LTE4排泄也平行下降，但以3H-LTC4示踪发现HRS时肾脏LTE4的清除率比正常人减少，提示LTE4在HRS时合成增多。严重肝衰竭时，肝脏代谢LTs功能下降使之转向肾脏代谢增多，以及LTs产生的病理性增加、门腔分流增加等，共同导致肾内LTs浓度增加，进一步使肾血管收缩、肾小球滤过面积减少、肾小球滤过率下降，这可能在HRS发生中起重要作用。另外，非皮质醇类抗感染药物也会在某些情况下促进LTs的产生〔15〕。这些研究提示LTs引起肝细胞病变，从而加速肝脏的衰老。但有实验表明，LTs只有其他因素的协同作用下才能促肝脏疾病的发生，所以cysLT作为肝脏炎症损害的介质，其作用可能通过细胞释放的某种第二信使所介导，还可能与其缩血管活性以及肝脏局部缺氧有关。

2.5 LTs与心血管老化 动脉粥样硬化性血管疾病是一种多因素疾病，年龄是动脉粥样硬化(AS)发生与发展的独立危险因素〔16〕。AS的发病机制有多种学说，其中“慢性炎症学说”已为广大学者所认同〔17〕。LTs是促进炎症反应的脂类调控因子，在心血管组织中具有强烈的致炎作用。近年对AS的研究发现，5-LO途径及其下游产物LTs对AS形成、发展及斑块不稳定性有重要作用〔18〕。已知5-LO广泛分布于心血管，且在该部位的表达水平随年龄而增加，这表明它可能参与该老龄化疾病〔7〕。有研究显示，5-LO信号通路的激活通过多种机制，在促进AS形成中发挥强效作用〔18〕。

3 LTs在皮肤老化中作用

衰老时机体向炎症过程倾斜，抑炎作用逐渐减弱，最终导致衰老的慢性炎症〔19〕。皮肤是衰老过程中最易显露的器官，作为机体衰老的一个重要组成部分，皮肤衰老的明显特征为皮肤粗糙、松弛、皱纹出现或加重，色素沉着出现老年斑，以及血管扩张、表皮消化不良等〔20〕。

3.1 LTs通过调节微循环促皮肤衰老 皮肤微循环系统每时每刻都在向皮肤组织输送氧气及营养物质、排泄代谢产物，并调节人体组织液的产生、流动以及血管内外的平衡。微循环状态良好，细胞就能获得充分的营养和氧气，使皮肤组织细胞的代谢功能正常，是保证皮肤健美的最佳途径〔21〕。

3.2 LTs通过收缩血管影响皮肤微循环 LTC4/D4/E4收缩大、小血管和微血管，导致皮肤细胞层氧气及营养物质供应不足，而细胞必须储存充足的氧，才能完成分裂增殖、代谢排毒等工作。细胞代谢排毒及时，脸部皮肤才会细腻、白嫩、年轻态。如果脸部细胞缺氧，就会停止代谢活动，却要消耗养分维持生命。当脸部的缺氧细胞增多时，其他细胞还要替代这部分缺氧的细胞完成工作，如此超负荷运转，使各项机能耗损退化，整个面部皮肤自我修复能力下降、代谢排毒失调、防御能力减弱，此时细胞就会分泌大量黑色素来抵御外界因素对皮肤的伤害，但当黑色素过度增长或分布不均匀时会造成皮肤局部过黑或色素沉着，皮肤逐渐变得粗糙、黯黑、灰黄，甚至出现色斑、皱纹〔22，23〕。

3.3 LTs对白细胞的趋化作用影响皮肤微循环 LTB4对白细胞有很强的趋化功能。研究表明，血小板和白细胞被活化后，其表面的黏附分子增加，黏附分子可形成血小板-白细胞集聚体，造成皮肤毛细血管或静脉血栓形成，导致颧部潮红、皮肤大理石花纹、全层皮肤变薄(其中角质层变薄会影响皮肤水分，导致细胞皱缩、老化、组织缺水、萎缩)，出现组织学结构和形态学改变，使皮肤逐渐出现细小皱纹。随着皱纹的进一步增多和加深，皮肤表面积也不断增大，使皮肤屏障修复延迟〔24〕;加上表皮进一步变薄，水分丧失更加严重，此时，肉眼可见皮肤干燥、皮肤老化加重〔25〕，毛发脱落易断。

LTs直接参与白细胞黏附功能及白细胞聚集、释放，包括释放自由基、蛋白酶、LTs、血小板活化因子等，并进一步影响微循环。白细胞聚集本身引起的物理机械梗死也影响微循环〔26〕。

LTs参与血小板聚集释放，头皮部血管发生血栓或小血管发炎，使其支配范围的毛发由于血液供应受阻而脱发〔27〕。

LTs影响血管通透性，使组织液渗出增加，导致皮肤水肿，或引起湿疹等皮肤疾病，还有可能使皮肤毛细血管显露，皮肤红血丝明显〔28〕。

3.4 LTs对皮肤自然润泽因子(NMF)的影响 人体正常富有弹性的皮肤与其中天然保湿系统有着密切关系〔29〕。水分是皮肤表皮角质层重要的塑形物质之一，角质层中水分含量约10%。维持这一比值的相对恒定，主要依靠皮肤角质层中存在的NMF(其成分包括尿素、有机酸、氨基酸等成分)的作用。随着年龄增长，皮肤渐进老化，皮肤表皮角质层变薄，角质层中NMF含量不断减少，皮肤水合能力降低，水分丢失增加。LTs能导致皮肤表皮角质层变薄，故其可能通过促进皮肤中NMF的减少，导致出现一系列皮肤衰老的临床表现。有研究认为〔30〕，老年人皮肤角质层中的水合能力较正常年轻人减少20%～25%，严重时下降更加明显。由于水合能力降低，皮肤组织细胞的水分减少，细胞皱缩、老化、组织缺水、萎缩，出现组织学结构和形态学改变而使皮肤逐渐出现细小皱纹。角质层衰老在皮肤老化中的作用现已越来越受到人们的重视，因为它在皮肤保水、保湿、屏障以及皮肤病形成等多方面具有非常重要的调节作用〔31〕。

3.5 LTs可上调基质金属蛋白酶(MMP)促进皮肤衰老MMP是一组锌离子依赖性内肽酶，是细胞外基质降解的关键酶。其中MMP-9和MMP-1对ECM(细胞外基质)的降解作用被广泛研究〔32〕，MMP-9被认为是降解ECM的主要蛋白酶〔33〕。这些MMP在激活后可导致皮肤真皮中支撑皮肤结构的胶原蛋白和弹性蛋白被过度降解，从而使皮肤出现皱缩、无弹性等衰老症状。LTB4是一个作用很强的趋化因子，它可以激活并聚集许多炎性和免疫效应细胞，作用于T细胞释放的各种细胞因子，如 IL-1、TNF(肿 瘤 坏 死 因 子)及 MMP-2、MMP-3、MMP-9〔34〕。同时，有证据显示炎症反应时多种细胞因子可上调MMP-9的表达，而MMP-9又可对促炎因子发挥正反馈作用，可以说它是炎症反应重要的“调节剂”〔35〕。

4 小结与展望

综上所述，LTs在机体衰老过程中起着多方面重要作用，无论是为了加深对衰老机制的了解，还是为了解决延缓衰老这一科学难题，LTs及其抑制剂的研究和探索都将为其开辟一条新途径。在不久的将来，LTs抑制剂可能作为一剂良药而被应用到防治心、脑、肺、肾等诸多器官老化的疾病中去。迄今为止，有关皮肤衰老的研究，仅有证据表明，LTs作为一种主要炎症因子参与了皮肤老化的部分过程，其作用机制的研究还不是十分成熟。

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