帕金森病与多不饱和脂肪酸CYP450代谢途径的研究进展

陈斯梅 综述 陈煜森 审校

广东医科大学附属医院神经内科，广东 湛江 524001

帕金森病(Parkinson's disease，PD)是世界常见的慢性神经退行性疾病，其特征是脑内多巴胺能神经元选择性丢失，多巴胺合成减少引起一系列运动和非运动症状。其与氧化应激、炎症反应、线粒体功能障碍等相关，具体机制尚未明确。细胞色素P450 是体内重要的代谢酶，在催化代谢中起着关键作用。一些CYP450 能催化多不饱和脂肪酸(polyunsaturated fatty acid，PUFA)转化为促炎或抗炎介质，在炎症中发挥重要作用。当前PD 治疗以药物治疗为主，但目前治疗只能改善症状，不能阻止疾病进展。因此，探索多不饱和脂肪酸经CYP450途径的代谢过程及产物对帕金森病的影响具有重大意义。本文将综述PD 与PUFA关于CYP450代谢途径的研究进展。

PUFA 据双键的位置和功能不同主要可分为ω-3 PUFA 和ω-6 PUFA。ω-3 PUFA 主要包括二十碳五烯酸(ecosapentaenoic acid，EPA)、二十二碳六烯酸(docosahexaenoic acid，DHA)和二十二碳五烯酸(docosapentaenoic acid，DPA)；ω-6 PUFA 主要为花生四烯酸(arachidonic acid，AA)。两类脂肪酸竞争CYP酶促途径生成类二十烷酸。EPA、DHA 经CYP450 环氧合酶途径分别代谢生成环氧二十碳四烯酸(EEQs)、环氧二十碳五烯酸(EDPs)。AA经CYP450环氧合酶途径产生了4种EETs区域异构体，并快速被sEH或微粒体环氧化物羟化酶(mEH)代谢为无活性或活性较低的代谢物，体内半衰期为数秒至数分钟[1]；经CYP450羟化酶酶途径产生羟基二十碳四烯酸(HETEs)。

1 ω-3 PUFA的CYP450代谢途径与PD的研究进展

DHA 是脑内主要的ω-3 多不饱和脂肪酸，占脑PUFA的40%以上，DHA高度富集于神经元和突触膜，具有神经保护作用。DHA 神经保护作用与增强膜流动性、改善突触传递的能力等有关。DHA的不饱和双键会降低DHA 的熔点，增加了膜流动性，进而导致脑功能改变。用DHA 处理后，突触蛋白(如突触素和突触前密度蛋白95)的表达水平增加[2-3]，改善突触传递功能。另外，研究发现DHA可以通过调节微管蛋白发挥神经保护作用[3]。微管蛋白是微管(细胞骨架细丝)的主要结构单元，在许多细胞内过程(如神经元生长、形态、运输和极性)中起着至关重要的作用。在该研究中，发现鱼藤酮可使α-微管蛋白降低，用DHA预处理可降低鱼藤酮对微管蛋白的不良影响。COULOMBE等[4]研究结果表明DHA 诱导了多巴胺能系统的部分神经修复，进一步证明了DHA的神经保护作用，在该研究中，小鼠予富含n-3多不饱和脂肪酸饮食后多巴胺能神经元计数保持不变，但细胞体积增大了，表明DHA诱导后细胞活性增加而不是细胞数量增加。其他动物研究也支持了n-3 PUFA对PD具有有益作用[5-6]。一项PD患者的随机双盲安慰剂对照临床试验发现，用亚麻籽油(主要成分为n-3 PUFA)联合维生素E治疗3个月可以改善统一帕金森病评分状态评分，增加了总抗氧化能力和谷胱甘肽浓度，降低了高敏C-反应蛋白水平[7]。一前瞻性队列鹿特丹研究评估了5 289名年龄在55岁及以上的受试者，研究PUFA摄入量与PD发病率之间的关系，在该研究中，n3-PUFA 亚型α-亚麻酸(α-Linolenic acid，ALA)与降低PD 风险显著相关(HR 0.65，95%CI 0.45～0.95)[8]。α-亚麻酸可以在体内合成、转化为DHA和EPA，表明了高ω-3 PUFA摄入量对降低PD风险的有益作用。另外，有研究表明，n-3 PUFA 对脑源性神经营养因子(BDNF)和神经胶质细胞源性神经营养因子(GDNF)具有调节作用[9-10]。与n-3 PUFA 对BDNF调节的积极作用相一致的是，发现ALA缺乏饮食会降低小鼠的纹状体BDNF 含量[11]。饲喂DHA 的动物表现出帕金森病症状减轻和多巴胺能神经元死亡减少[12]。因此，通过刺激脑部BDNF 的产生，n-3 PUFA给药也有望成为治疗PD的一种策略。

N-二十二碳六烯醇酰胺(DHA-EA)又称突触酰胺，由脂肪酸与乙醇胺结合组成。DHA-EA 能促进神经元突触的形成。在GPR110 KO 小鼠大脑中的突触蛋白表达和突触数量可显著降低，消除了DHA-EA还诱导神经源性分化和神经突增生，表明了DHA-EA/GPR110 信号可能为神经发生和突触形成的重要机制[13]。cAMP 反应元件结合蛋白(CREB)是一种细胞核内调控因子，在神经元再生、突触形成等方面具有重要的调节作用[14]。DHA-EA还增加了蛋白激酶A 底物的磷酸化，可介导CREB 信号通路[15]。DHA-EA 具有抗炎作用，在分化脂肪细胞中，补充DHA-EA 可减少促炎性细胞因子(如IL-6 和单核细胞趋化蛋白1)的产生[16]。大脑小胶质细胞中CYP450 同工酶CYP2J2 能够代谢DHA-EA 和二十碳五烯酸-乙醇酰胺(EPA-EA)形成相应的环氧化物为环氧二十碳五烯酸-乙醇酰胺(19,20-EDP-EA)、环氧二十碳四烯酸-乙醇酰胺(17,18-EEQ-EA)。脂多糖是革兰氏阴性细菌的成分，使用脂多糖可诱发促炎反应。MC DOUGLE 等[17]测量了用脂多糖刺激小胶质细胞产生的EEQ-EA 和EDP-EA 区域异构体，其中19,20-EDP-EA 和17,18-EEQ-EA 都呈剂量依赖性地抑制了促炎生物标记物白细胞介素-6 和一氧化氮的产生，同时增加了产生抗炎细胞因子白细胞介素-10，表明这些代谢物在炎症中起作用。这些研究表明，DHA-EA、EPA-EA 以及CYP450 代谢产物可以作为神经炎性疾病的潜在治疗靶标。

2 ω-6 PUFA的CYP450途径代谢与PD的研究进展

2.1 EETs与PD 花生四烯酸通过CYP450环氧合酶途径产生了4种EETs区域异构体：5,6-、8,9-、11,12-和14,15-EET，EETs通过减弱氧化应激、炎症和细胞凋亡在细胞保护中起着至关重要的作用，这些作用归因于它们使核因子-κB(NF-κB)信号失活、降低环氧酶活性以及直接抵消前列腺素E2促炎作用等[18-19]。抗白血病药物三氧化二砷(ATO)可以导致活性氧(ROS)产生，使线粒体功能受损并诱导凋亡。LIU 等[20]研究发现11,12-EET预处理可减弱了ATO 处理后ROS 生成，增加癌细胞抗氧化酶超氧化物歧化酶和过氧化氢酶表达，阻止了ATO 诱导的p38 丝裂原活化蛋白激酶、c-Jun磷酸化、caspase-3和caspase-9的激活，抑制ATO诱导的细胞凋亡。另外EETs 通过激活过氧化物酶体增殖物激活受体-γ (PPAR-γ)，抑制NF-κB 介导炎症反应相关分子如血管细胞黏附分子-1(VCAM-1)、胞间黏附分子-1(ICAM-1)和内皮素的表达来减少白细胞诱导的小胶质细胞活化介导的炎症损害[21]。EETs的抗炎作用也可能由瞬时受体电位类香草素1 型(TRPV1)引起，TRPV1激活引起钙离子(Ca2+)进入细胞内，导致细胞内钙增多，细胞内钙超载是引发神经元抗炎反应的信号[21-22]。除此以外，体外培养实验显示星形胶质细胞在14,15-EET 诱导下可以分泌神经元生长因子，其中包括了BDNF[23-24]。BDNF 通过其受体原肌球蛋白受体激酶B(TrkB)作用促进神经细胞的生长、分化和神经保护作用。EET除了通过作用于辅助细胞的起到神经保护作用外，还可以直接作用于神经元促进神经突的生长[25-26]。TERASHVILI等[27]研究发现，在星形胶质细胞-多巴胺能神经元细胞共培养中，来源于星形胶质细胞的14,15-EET对过氧化氢诱导的细胞损伤具有保护作用。EETs 在周围组织中与大脑中的细胞保护作用类似，EETs 具有减少氧化应激、减少炎性物质产生以及促进神经突触生长等特性，起到了保护神经元的作用，因此EETs 有望成为新型抗PD 治疗药物。

2.2 sEH与PD 由于EETs区域异构体能快速被可溶性环氧水解酶(sEH)或微粒体环氧化物羟化酶(mEH)代谢为活性较低的二羟基二十碳三烯酸(DHET)，因此通过抑制sEH、mEH 来延长EET 的半衰期是一种神经保护的新策略。由于mEH 的某些底物是毒素、致癌物和某些药物代谢产物，因此在临床治疗中，mEH的抑制治疗不可取。许多研究已经证明可溶性环氧化物水解酶(sEH)对多种疾病例如高血压、糖尿病和脑缺血具有有益作用，并且该作用是通过抑制EETs降解代谢来实现的。大脑中的EETs主要来源于小胶质细胞。TERASHVILI等[27]报告了用sEH抑制剂12-(3-金刚烷-1-基-脲基)-十二烷酸(AUDA)预处理神经元-星形胶质细胞的共培养细胞，发现两种细胞内源性14,15-EET 水平都较前增加，而且星形胶质细胞14,15-EET 水平远高于神经元中的。在1-甲基-4-苯基-1,2,3,6-四氢吡啶(MPTP)诱导的小鼠帕金森模型中，sEH缺乏和抑制可降低酪氨酸羟化酶阳性(TH+)细胞损害，相应的小鼠旋转脚架性能测试改善证实了这一点。当使用14,15-EET 拮抗剂14,15-epoxyeicosa-5(Z)-烯酸(14,15-EEZE)时，消除了sEH缺乏的神经元保护作用，说明了sEH抑制剂对PD具有有益作用，并且该作用可能是通过增加14,15-EET 水平介导的。另外，有数据表明了sEH缺乏和抑制作用是通过增加了14,15-EET 水平来激活了蛋白激酶B 介导的TH 阳性神经元保护功能[28]。不同种类sEH抑制剂其作用位点不同、活性不同。LAKKAPPA 等[29]用sEH 抑制剂1-(1-乙酰哌啶-4-基)-3-金刚烷酰脲(APAU)预处理N27多巴胺能神经元及鱼藤酮诱导的果蝇帕金森病模型，发现APAU可以显著减弱鱼藤酮诱导的氧化、促炎和凋亡参数，表明分子sEH 抑制剂APAU 对鱼藤酮诱导的帕金森病模型具有神经保护作用。REN 等[30]研究发现重复MPTP给药导致野生型小鼠纹状体多巴胺(DA)及其代谢物二羟苯乙酸(DOPAC)和高香草酸(HVA)减少，多巴胺能神经元活性降低，但不改变sEH基因剔除的小鼠纹状体中DA 或其代谢物的组织水平；另一方面，用sEH抑制剂1-三氟甲氧基苯基-3-(1-丙酰基哌啶-4-基)脲(TPPU)重复给药可以减弱小鼠纹状体中MPTP 诱导的神经毒性，减弱内质网应激和氧化应激。该团队还发现sEH 表达与纹状体中α-突触核蛋白磷酸化比率之间存在正相关。这些结果表明sEH水平升高在MPTP诱导的脑多巴胺能神经毒性中起重要作用。另外，PARK2是由PARKIN突变引起的家族性PD 之一，PARK2 诱导性多能干细胞衍生的神经元中sEH mRNA 的表达显著高于对照组诱导性多能干细胞，实验表明TPPU 对sEH 的抑制作用可抑制PARK2神经元发生凋亡。以上都提示了sEH在PD的发病机理中起关键作用，并且sEH抑制剂可能是治疗PD的有效药物。

2.3 20-HETE 与PD AA 经CYP450 羟化酶途径产生HETEs，目前已鉴定出多种异构体包括5-、8-、9-、11-、12-、15-、16-、17-、18-、19-、20-HETE。其中20-HETE 具有调节血管生成、血管炎症，引起内皮功能障碍，导致脑血管狭窄痉挛等作用[31]。研究发现敲除小鼠GPR75 或GIT1 的基因，可通过阻止20-HETE介导表皮生长因子受体磷酸化及血管紧张素酶诱导从而改善血压、血管内皮功能等[32]。抑制20-HETE合成还可以减少超氧化物产生和减少基质金属蛋白酶-9/c-Jun氨基末端激酶途径激活来维持血脑屏障功能[33]。帕金森综合征的一种亚型称为血管性PD，被认为是脑微血管缺血的结果[34]。多项研究表明脑灌注在PD中的重要性[35-37]。20-HETE具有促炎性，在内皮细胞中过表达时会刺激NFκB 活化以及细胞黏附分子、细胞因子的表达[38]。20-HETE/EET+DHET 的形成比率是炎症状态的潜在生物标记[39]。SEET 等[40]研究发现在PD 的早期，血浆HETEs、F2-异前列腺素(F2-IsoPs)水平较对照组高；左旋多巴累积摄入量与血浆总HETE呈显著负相关，与尿8-羟基脱氧鸟苷(DNA氧化损伤作用的生物标志物)呈显著负相关，结果提示抗PD 治疗可能改变了这些血管介质对PD 的影响。也有研究认为ω-3PUFAs EPA 和DHA 在体外通过CYP4F3B 进行ω-羟基化的底物，竞争性地抑制了花生四烯酸向20-HETE的转化，这种竞争性抑制可能是ω-3PUFA抗炎作用的另一种机制[41]。

3 CYP450代谢途径与抗PD药物

目前PD治疗主要是药物对症治疗,包括拟多巴胺类药和抗胆碱药，前者有左旋多巴，通过提高血液中左旋多巴浓度来促进颅内多巴胺合成。后者包括苯海索、东莨菪碱等，通过拮抗相对过高的胆碱能神经功能起作用。另外还可以通过减少左旋多巴、多巴胺的降解来提高多巴胺递质水平，例如：儿茶酚-O-甲基转移酶(COMT)抑制剂、单胺氧化酶-B(MAO-B)抑制剂。

3.1 CYP可能影响多巴胺合成 在人体中，酪氨酸或苯丙氨酸经过羟化酶作用生成左旋多巴，左旋多巴经过脱羧作用生成多巴胺。由于多巴胺不能通过血脑屏障，因此补充多巴胺前体物质左旋多巴是提高脑内多巴胺水平最常用而有效的方法。BROMEK等[42]首次证实了脑线粒体中的CYP2D 可以影响酪胺酸羟基化形成多巴胺的过程，并且通过使用CYP2D的抑制剂奎尼丁、抗CYP2D4 抗体来降低酪胺到多巴胺的羟基化作用直接验证了这一点。

3.2 CYP 与COMT 抑制剂 COMT 抑制剂通过抑制左旋多巴在外周的代谢，使血浆左旋多巴浓度保持稳定来增加其入脑量。宋秋霞等[43]研究帕金森病的基因遗传时发现，COMT基因与不同CYP1 A1基因型作用可产生不同的结果，当COMT G/G 基因型和CYP1A1 T/T 基因型作用时，PD 患病风险增加3.288倍；当COMT G/G 基因型和CYP1A1 T/C 基因型作用则可使PD 患病风险降低24.5%；另外，COMT 基因存在G/A多态性，其中Val(G)的活性比Met(A)高3～4倍，不同活性的基因型对体内DA 的代谢影响不同。BISHOP等[44]发现体内Val等位基因数量与DA降解速率呈正相关，而体内Met 等位基因数量与DA 降解速率则相反。HONEA 等[45]发现携带COMT 基因Val 等位基因的患者，脑容积较其他型有明显减少，提示COMT基因多态性对脑灰质的影响可能与DA水平改变引起的神经毒性有关。同时，临床上使用COMT抑制剂治疗帕金森病，能够改善患者症状，提示COMT在PD的病理生理过程中可能发挥作用。

3.3 CYP与MAO-B抑制剂 单胺类神经递质在单胺氧化酶(MAO)作用下氧化脱氨失活。人体内含有MAO-A 和MAO-B 两种单胺氧化酶，MAO-B 主要分布于颅内及血小板中，颅内MAO-B 通过阻止多巴胺降解来增加多巴胺浓度。随着年龄增长，MAO-B的含量不同程度增加。有研究表明在PD 患者脑内，MAO-B 的活性比正常人高25%[46]。因此MAO-B 活性可能参与了PD 的发生、发展。雷沙吉兰是一种MAO-B 抑制剂，临床使用雷沙吉兰治疗可以增加脑内多巴胺含量，以达到改善患者临床症状的目的。药理代谢动力学研究结果表明雷沙吉兰主要经肝脏CYP1A2 代谢，与CYP1A2 抑制剂合用时雷沙吉兰曲线下面积可增加83%。环丙沙星是一种CYP1A2抑制剂，因此雷沙吉兰与环丙沙星合用时可能会增加其血药浓度，应给予注意。

4 结语

CYP450 酶催化PUFA 生成多种代谢产物可影响PD的发病和预后。较低水平的14,15-EET、较高水平的20-HETE和sEH可能是PD患者病情进展及不良预后的标志。在饮食中较高水平的ω-3 PUFA摄入可以降低PD 风险。提高EETs 水平、使用sEH 抑制剂可以通过减少氧化应激、减少炎性物质产生以及促进神经突触生长等途径起到保护神经元的作用。CYP450酶通过影响多巴胺的合成过程、基因的协调作用以影响PD 药物的代谢过程对脑内多巴胺水平具有一定的影响。然而，关于CYP450 途径产生的其他小分子物质比如DHETs、HETEs 结构异构体研究鲜少，待将来分离检测技术更成熟后才能更好地揭示PUFA 经CYP450途径产物与PD的关系。目前，关于PUFA经CYP450途径的代谢产物与PD发生、进展及预后仍处于初步研究阶段，其具体的抗炎、抗氧化应激等相互作用机制尚未明确。因此，PD 与PUFA 经CYP450 代谢途径的谜团有待进一步研究探索，为PD 的防治提供新的思路。