环氧化酶与发热

1、环氧化酶与发热【关键词】发热；,环氧化酶,摘要：综述了环氧化酶(ylxygenase,X)3种同功酶的生物学特性、在发热过程中的作用及与X有关的发热的治疗，指出在X的3种同功酶中，与发热关系亲密的是X2，X1可能与发热的关系不大，而X3是否与发热有关，还很有争议。关键词：发热；环氧化酶环氧化酶(ylxygenase,X)又称前列腺素H合成酶prstaglandinsHsynthase,PGHS，是一种膜结合性糖蛋白，是花生四烯酸arahidniaid，AA代谢途径中合成各种前列腺素(prstaglandins,PGs)的关键限速酶，兼有环氧化酶和过氧化酶双重功能1。磷脂酶A2(phsphlip

2、aseA,PLA2)受各种因素刺激活化后水解膜磷脂释放出AA，AA在X作用下生成不稳定的中间产物PGG2，PGG2在过氧化酶活性作用下又转变成各种前列腺素的共同前体PGH2，PGH2可被不同的PG异构酶作用转化成小分子的活性终末产物，如PGE2、PGF2、PGD2、PGI2、血栓素(thrbxane,TXA2,TXB2)等。X广泛参与机体的多种生理及病理过程，如炎症、发热、出凝血机制、免疫调节及肿瘤的发生开展等，是近年的研究热点。现就近年来X与发热的研究进展综述如下。1X的生物学特性目前认为，X有X1、X2、X3三种同功酶。人X1基因长约22.5kb，定位于第9号染色体9q3233.3，由11

3、个外显子和10个内含子构成；人X2基因约长8.3kb，定位于第1号染色体1q25.225.3，由10个外显子和9个内含子构成，与X1具有61%的同源性。人类的X3RNA是由9号染色体编码的，但RNA中保存了内含子1，其中包含开放读码框架。犬X3全长2706bp，人X3约5.2kb。X1和X2均为71kD的膜结合蛋白，而且长度几乎一样，约600个氨基酸。同一种属的X1和X2间有60%65%同源性，而不同种属间每种酶有85%90%同源性。两者的主要区别是X2在N端含有17个氨基酸残基的较短粘性信号肽，而X1的N端为较大的疏水性信号肽；X2在端含有1个特异性的18个氨基酸残基片段(NASSRSGLD

4、DINPTVLLK)，而X1不含此片段。缺失此段基因对X2的催化活性没有影响，但此序列很可能与X2蛋白的快速降解有关2。X3是一种相对分子质量为65000的膜结合蛋白，具有糖基化依赖性X活性，根据物种不同，可在疏水性信号肽插入3034个氨基酸，引导酶进入内质网腔和核被膜。X3还保存有内含子序列，这可以显著改变酶的特性，使该酶的生物学活性与完全拼接形成的X1不同3。X1和X2的X射线晶体构造非常相似，三维空间构造约有60%是一样的。两种同功酶在疏水通道间的氨基酸组成略有差异，X1在434和523位是异亮氨酸，而X2在这两个位点是缬氨酸，因缬氨酸体积较小，所以使X2具有更大的活性位点，可承受更广范

5、围的脂肪酸作为底物，比X1多大约25%的抑制剂结合位点4。至于X3的晶体构造目前还不太清楚。X1一般在胃黏膜、肾、血小板、中枢神经系统(entralnervussyste,NS)、单核细胞和巨噬细胞等组织细胞中呈原生型表达。X2那么在NS(包括大脑皮质、海马、下丘脑等)、胃肠道、肾、肺、骨骼和生殖系统前列腺、睾丸、子宫等中呈原生型表达5，在单核细胞、巨噬细胞、内皮细胞、软骨细胞、成骨细胞和滑膜细胞等细胞中表现为诱生作用3。X1和X2的组织分布随物种的不同而有差异，甚至同一组织中也存在差异。在大、小鼠脑中主要是X1的表达，人脑中两种酶都有同等程度的表达。在大鼠胃中，X2分布在外表黏膜细胞内，X1

6、分布在黏膜颈细胞内。X同功酶的分布在细胞程度也有所不同，X1主要定位于内质网，而X2那么定位于内质网和核膜，且X2在核膜的免疫反响是内质网的2倍。而X3在人的成熟大脑和脊髓有丰富表达，但在胎儿的NS却缺乏。X3RNA在大鼠脉络丛和脊髓中的表达程度最高，其次是脑垂体、下丘脑、海马、髓质、小脑、皮层6。X1由“看家基因编码，一般情况下酶的表达量相对稳定，受刺激后其表达仅上升24倍；而X2由“炎症反响基因编码，是一种诱导性即刻反响基因，在正常生理状态下多数组织内检测不到，在各种刺激因素作用下便可从头合成，X230in内迅速增加，并保持68h，24h后降至根底程度，其表达可上调1080倍7。诱导X表达

7、的刺激因素很多，广泛存在于细胞内外，主要包括细胞因子、生长因子、内毒素、致癌物如佛波酯、癌基因及癌基因产物等。各种刺激因素有各自不同的胞内信号传导系统且具有组织特异性，例如紫外线可以通过激活P38APK使X2过表达，该过程可以被APK抑制剂SB202190抑制8；脂多糖能通过PK/ERK/NFB信号通路促使X2基因表达，维生素E那么能抑制该通路使X2基因表达减少9。其他一些信号传导系统还包括通过G蛋白偶联机制、酪氨酸激酶介导的通路、生长因子受体等。由于X1在多数成年哺乳动物中的表达程度没有太大变化，因此很难对它的转录调节进展研究，而X2基因表达的调控主要在转录和转录后程度上进展10，并且同蛋白

8、产物的合成及降解也有关系。X1和X2的转录产物和5调控区、3UTR区不同是其调控作用有显著差异的原因。X1和X2基因的转录产物长度分别为2.83.6kb和4.04.1kb。X1的5调控区为2.4kb，而X2基因的5调控区长度为1kb。X2的5调控区含有许多与转录有关的序列，如AP反响元件(RE)、NFB识别位点、AP1识别位点、IL6反响元件、AAT增强子结合蛋白、Sp1、PEA3、GATA1以及糖皮质激素反响元件等，这些结合位点与转录起始点的间隔 很近，承受不同的外界刺激后产生反响，经过一系列信号传递，将细胞受到的刺激表现于5端转录起始点的调控系列，从而激活X2基因转录，实现基因转录程度的调

9、控11。X2RNA的3UTR区含有22个AUUUA重复基序该重复基序在多种即早转录基因中存在，从而使RNA倾向于迅速降解，这与X2RNA不稳定、容易降解有关。皮质类固醇激素如地塞米松、IL4、IL10、IL13、干扰素(IFN)、氧化性磷脂、X2抑制剂及丝裂原活化蛋白激酶(APKs)抑制剂等可通过降低X2RNA的稳定性和(或)干扰翻译过程而抑制X2表达。至于X3，目前有关其表达和调控方面的研究还比拟少。Kis等6研究认为，X3RNA在大鼠NS中表达主要与血管密度有关。Butaud等12发现，低浓度的氧化剂和AA程度有助于对X的抑制，X3N端构造的变化使其暴露于含有低浓度AA的氧化复原微环境中，

10、从而影响对乙酰氨基酚对其的抑制作用。在所有对X1和X2不敏感的药物当中，对乙酰氨基酚和非那西丁对X3的抑制作用最强。2X在发热过程中的作用发热过程中，内生致热原(Endgenuspyrgen,EP)能刺激多种细胞的AA代谢，尤其是，视前区下丘脑前部Thepreptiareaandanterirhypthalanus.P/AH区的神经细胞，其PLA2被介导活化后会以AA为底物激活X通路，使X通路的PGs等合成增多，一些EP还能直接使X表达和AA代谢增加。国外曾利用X，EP，IL1，IL1R，IE，IL1ra，IL1，RaP，IL6，IL10，TNFR及PLA2基因敲除小鼠对不同致热原性发热的机制

11、进展研究，他们发现，各种发热的诱导都需要AAPGE2级联反响系统的参与，而非PGE2依赖性信号转导系统那么都对发热机制的作用微乎其微物理性应激反响引起的体温升高可能例外13。目前认为，在X的3种同功酶中，与发热关系亲密的是X214，如在小鼠模型中敲除X2基因，能使发热终止，而敲除X1基因对发热无阻断作用。在退热过程中，X2被诱导表达，PGE2上升，而与X1基因无任何关系15。下丘脑前部表达X2的转基因小鼠的发热反响比非转基因小鼠明显得多，并且转基因小鼠的发热反响在给予LPS后12h有一个明显的上升，因此Svetlana等16认为是诱导性的X2在发热反响中发挥了作用。illughby等17也发现

12、，X2基因敲除小鼠的发热作用减弱，X2抑制剂的解热作用显著降低。此外，国外还采用X2的定位杂交技术对LPS致发热大鼠脑组织X2RNA的表达进展了研究，认为引起发热的PGE2来源于脑血管及柔脑膜18，进一步的研究认为主要是脑血管中的内皮细胞通过X2进步了PGE2的程度而引起发热19。atsuura等证实，循环中的内毒素能诱导下丘脑血管上皮细胞中X2的表达，X2产生的PGs再透过血脑屏障进入VLT区，从而引起发热20，并且他们还发现，LPS诱导的大脑脉管系统和柔脑膜的X2RNA表达是引起发热的原因21，同时他们还进一步证实，在给予LPS后，X2RNA和蛋白在脑室附近的血管和蛛网膜下腔被诱导表达，并

13、且X2RNA和蛋白被诱导表达的时间进程与发热相平行22。可见，X2或X2的亚型/变异体在发热中起主导作用的可能性远高于X1或X323。但X2的许多功能仍不非常清楚，它在发热中的作用终究怎样，仍需要进展大量深化的研究。对于X1在发热过程中的作用，现有的研究说明，X1可能与发热的关系不大。StEiner等24证实，对低剂量LPS引起的单相发热和高剂量LPS引起的多相发热，其第一阶段的发热反响在X1基因敲除小鼠中均减弱，而在X2基因敲除小鼠中均消失，并且在X2基因敲除小鼠中，多相发热的第二三阶段也均消失。这不仅提示X2在静脉注射LPS引起的早期发热反响中包括单相发热和多相发热的第一阶段的关键性作用，

14、同时也说明X1基因包括其产物都与这些反响无关。而对于X3在发热过程中的作用如何，目前还知之甚少并且很有争议。Kis等25发现，与X2不同，LPS刺激后X2的表达上升几倍，而X3RNA和X1一样，表达并没有发生明显改变，提示X3的表达不受LPS的刺激。同时，在啮齿类和人类，X3编码的蛋白与X1、X2的氨基酸序列完全不同并且没有X活性，因此他们认为X3在这些物种中不可能起到介导发热的作用26。Shaftel等27在小鼠中获得了类似的实验结果。另有研究说明，X3主要与痛觉关系亲密，而与发热反响无关28。因为X3主要在大脑皮质、心脏组织中表达，与发热相关部位并不一致，虽然对乙酰氨基酚具有较好的解热作用

15、，但对X3无影响的X2选择性抑制剂仍有明显的解热作用，因此推测，参与发热反响的可能另有其他亚型，并且参与发热反响的X还可能不止一种。但也有观点与之相反，认为X3在发热机制中也具有重要作用3。3与X有关的发热的治疗近年来，国内外学者通过对NSAIDS非甾体类抗炎药物Nnsteridalantiinflaatrydrugs的解热作用机制的进展大量研究后认为，NSAIDS的作用机制主要通过抑制X，阻止AA转化为PGs而发挥解热作用29。因此，假如抑制了X，便足以抑制各种PGs的生成从而产生解热作用30。研究说明，X2特异性抑制剂与非选择性X抑制剂一样具有退热作用31，特异性X2抑制剂美洛昔康具有较强

16、的解热作用，能使发热者体温下降但对正常体温几乎无影响，动物实验也说明，特异性X2抑制剂能抑制LPS诱导的体温升高而对大鼠的正常体温无影响。致热原如LPS刺激NS内的非神经细胞如颅脑血管的内皮细胞和小胶质细胞的X2表达增加，刺激PGE2合成，从而直接作用于P/AH的体温调节中枢影响体温调节，而X2抑制剂可以抑制LPS刺激的大鼠发热反响32。研究发现，NSAIDS对X2基因转录和翻译的影响在几种不同的细胞中得到不同的结果。美洛昔康能抑制LPS所致大鼠发热，但却没有抑制X2蛋白的表达，推测美洛昔康是通过改变X2的活性起作用，这个结果与在LPS刺激下阿司匹林、NS398和奈普生不影响X2RNA和蛋白的

17、表达这一研究结果相符，而与吲哚美辛和吡罗昔康在一定程度上抑制IL1刺激下的人成骨细胞中X2RNA表达的报道相反33。某些动物和人细胞中，NSAIDs还能同时抑制X2酶的活性和X2的基因转录34。因此有学者推测，在发热过程中，NSAIDS对于X2基因表达的调节很可能在很大程度上受组织细胞特异性的影响，如不同的组织细胞中可能存在不同的X2亚型，或很可能存在不同的蛋白调节机制。此外，土屋千佳子等35在讨论大黄的解热作用及大黄的主要成分对AA代谢的影响时发现，大黄对于LPS引起的大鼠发热反响有解热作用，并且大黄对X活性以及X2RNA的表达均有抑制作用，同时，大黄酸对LPS所致的X2RNA表达也有抑制作

18、用，大黄素和番泻苷A、B可通过显著抑制X活性从而阻止PGE2生成。而齐云等36实验发现，桂枝汤对发热及低体温大鼠发挥体温双向调节作用时，对下丘脑中PGE2含量也有或降或升的双向调节作用，并认为这可能是桂枝汤双向调节体温的作用机理之一，但桂枝汤的这种体温双向调节作用却并不依赖于下丘脑细胞中X活性的变化。转贴于论文联盟.ll.4展望综上所述，发热是一个相当复杂的过程，而X在发热中的作用也远比原先的认识更为错综复杂。目前的研究说明，在X的3种同功酶中，与发热关系亲密的是X2，X1可能与发热的关系不大，而X3是否与发热有关，还很有争议。由于X存在多种同功酶或变异体，他们可能来源于Xl或X2基因，从而形

19、成了一个X酶家族系列，这些同功酶存在功能互相重叠现象，共同发挥着生理和病理的作用。相信随着更多的深化研究，能更好地完善X理论，真正提醒出发热的机制和X在其中的作用，对寻找高效低毒的新型的解热药物具有重要意义。参考文献：1ParenteL,Perretti.Advanesinthepathphysilgyfnstitutiveandinduibleylxygenases:tenzyesinthesptlightJ.BihePharal,2022,65:153.2朱辉,杨增明.环氧合酶的研究进展J.生理科学进展,2022,35(1):81.3handrasekharanNV,DaiH,RsKl,e

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