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内源性生物活性物质脂肪酰胺研究进展
杨静玉 吴春福
摘 要 生物体内存在着大量饱和或不饱和脂肪酰胺, 它们自身的高生物活性、受体介导的作用机制以及特异的生物合成和降解途径, 提示它们可能是一类新的生物调节分子家族。 这一家族包括脂肪酸乙醇胺, 如花生四烯酸乙醇胺(anandamide, ANA)、棕榈酰乙醇胺(palmitoylethanolamine, PEA)等, 和脂肪酸伯酰胺, 如油酸酰胺 (oleamide, OLA ) 、芥子酸酰胺(erucamide, ERA)等。 研究表明, 内源性脂肪酰胺具有显著的中枢与外周活性。关于他们的生物学存在意义与作用机制的研究正在广泛深入地进行。
关键词：脂肪酰胺 花生四烯酸乙醇胺 油酸酰胺 脂肪酰胺水解酶 大麻受体
早在1957年就有人报道大豆、花生油和蛋清中含有棕榈酰乙醇胺(palmitoylethanolamine, PEA), 并发现它具有抗炎活性。但是,直到90年代内源性大麻受体(cannabinoid receptor, CB receptor)配体花生四烯酸乙醇胺(anandamide, ANA) 以及能诱导动物生理性睡眠的油酸酰胺的发现，才使人们认识到脂肪酰胺可能是生物体内具有多种生理活性的脂质家族。目 前,对这类物质的生理、药理活性研究已取得了较大进展, 并对其生物合成、降解途径有了深入了解。本文将近年来有关脂肪酰胺的生理、生化方面的研究作一综述。
1 脂肪酰胺的生理活性研究
1.1 脂肪酸乙醇胺 (ethanolamides of fatty acids) 目前已知的脂肪酸乙醇胺有饱和与不饱和两种, 前者有PEA, 后者有ANA、双同-γ-亚麻酸乙醇胺(dihomo-γ-linolenoylethanolamine)、廿二碳四烯酸乙醇胺(docosatetraenoylethanolamine) 、和廿二碳六烯酸(docosahexaenoic acid)与廿碳三烯酸(eicosatrienoic acid)的乙醇胺等。研究表明,脂肪酸乙醇胺的生理活性多与大麻受体有关。已知大麻受体是与抑制性G蛋白相偶联的受体类型。大麻受体分两种亚型:一种是主要分布在中枢下丘脑、皮层、基底核、小脑等结构的CB1型,另一种是分布在外周脾脏、扁桃体等免疫系统的CB2型。 关于大麻受体的确切生理作用还不甚了解,但从大麻类物质的神经与精神方面作用来看, CB1型受体可能主要参与调节机体的活动性、记忆、情感、疼痛及植物神经系统的功能, 而CB2型受体则与机体免疫功能的调节有关。 ANA 为内源性CB1受体的配体, 而PEA则对 CB2受体具有较高的亲和性。除了与大麻受体结合而发挥作用外,脂肪酸乙醇胺还具有不依赖于大麻受体的其它活性。 如ANA能够激活细 胞生长与增殖的信号传导途径[1], 抑制纹状体星状胶质细胞的细胞间隙通讯与钙波扩散,这些作用均不能被大麻受体拮抗剂所阻断。最近研究表明,以不同方式刺激大鼠脑神经元能诱导脂肪酸乙醇胺及其前体物质的形成[2]。更重要的是,在受损神经元中伴随钙离子浓度的升高会有大量脂肪酸乙醇胺的产生[3],提示它们在脑中可能具有重要的生理和病理意义。
1.1.1 ANA ANA的某些生物活性与外源性大麻类物质类似。 给予小鼠较高剂量(10～100 mg.kg-1)的ANA能引起明显的僵住症、镇痛、镇静、体温降低等中枢抑制作用,并抑制淋巴细胞的吞噬功能;而较低剂量(0.01 mg.kg-1)时则产生与之相反的兴奋作用。 ANA可通过CB1受体参与抑制 LTP的形成[4]，并影响大鼠海马神经元的N型和P/Q型钙离子通道[5]。 上述研究提示ANA对中枢突触传递具有重要调节功能。
除对大麻受体的作用外，ANA对其它受体功能也有一定的影响。 如ANA抑制 5-HT与其受体的结合[6],抑制大鼠结状神经节的神经元5-HT3受体离子通道[7],降低大鼠纹状体中多巴胺含量等。 ANA对NMDA受体介导的神经传递具有双重作用[8], 但却不能拮抗NMDA对神经细胞的兴奋毒作用。
研究表明,ANA还具有免疫抑制作用。如抑制泰勒病毒诱发的星状细胞产生一氧化氮和肿瘤坏死因子[9],抑制B、T细胞的增殖等,提示ANA对外周CB2受体有一定影响。 Facci等[10]报道, ANA能够降低PEA对CB2受体的结合,说明ANA具有CB2受体拮抗剂的特性。 此外, ANA能引起心动过缓,并对血压产生双向调节作用, 对生殖功能也有一定影响。
1.1.2 PEA PEA的活性与机体免疫功能相关联。 Facci等[10]发现,通过CB2受体PEA能够抑制肥大细胞中5-HT释放。此外, PEA能抑制谷氨酸对小脑颗粒细胞的兴奋毒性, 在低氧状态下, 能阻断细胞与细胞器的钙离子外流,进而提示饱和脂肪酰胺对缺血损伤具有保护作用。
1.2 脂肪酸伯酰胺(fatty acid primary amides) 目前已知的具有生物活性的脂肪酸伯酰胺有芥子酸酰胺(erucamide, ERA)和油酸酰胺(oleamide, OLA)。然而,对ERA的研究还较少。 牛肠系膜中有ERA存在,具有血管生成作用。 ERA对再生的肌肉有同样的活性,但对内皮细胞和结缔组织却没有增殖作用。
OLA最早发现于剥夺睡眠的猫的脑脊液中,它能够诱导动物产生生理性睡眠[11]。本文作者证实, OLA对小鼠产生显著的镇静作用,并能拮抗中枢兴奋剂引起的动物兴奋作用[12],增加大鼠的慢波睡眠。 研究认为,OLA对5-羟色胺能神经传递具有调节作用。在转染的非洲蟾蜍卵母细胞中,OLA增强5-HT2A、 5-HT2C受体介导的氯离子电流,但不影响 5-HT3及其它与G蛋白偶联的受体(如毒蕈碱胆碱受体、代谢型谷氨酸受体、 NMDA受体、 AMPA受体等)功能。 Thomas等报道, OLA能增强 5-HT2受体、抑制 5-HT7介导的cAMP水平[13]。 另外, OLA还能增强 5-HT1A受体功能[14]。 至此已知, OLA能够增强 5-HT1A、 5-HT2A、 5-HT2C受体及影响 5-HT7受体的功能,而对 5-HT3受体的功能没有影响。新近报道, OLA能增强苯二氮
敏感的 GABA受体功能,但不影响 desflurane的最小麻醉肺泡浓度[15]。 Guan等报道, OLA抑制大鼠胶质细胞间隙介导的化学或电信息传递,但对钙波扩散没有影响[16],提示 OLA可能通过此作用的产生诱导睡眠。OLA的活性具有显著的结构特异性。 反式油酸酰胺诱导睡眠的活性很低,改变烯键的位置、延长碳链的长度均会降低活性。 9位烯键的存在、位置和立体结构是 OLA发挥对5-HT受体作用的基本特性,羧基的酰胺化也是必不可少的[14]。大量实验证明OLA与ANA具有相似的活性。如OLA也具有大麻拟似物样的活性,同样抑制淋巴细胞的增殖, 而且与ANA一样都能被同一种酶--脂肪酰胺水解酶( fatty acid amide hydr olase, FAAH)降解失活。二者活性与生化特性的相似性提示在神经调节作用机制上他们可能具有一定相同之处。然而,值得一提的是 OLA对大麻受体没有亲和性。
脂肪酸与其它胺类或生物胺生成的酰胺也具有多种生物活性。如油酸香草酰胺具有镇痛、抗炎作用。 棕榈酸、硬脂酸、亚油酸与多巴胺生成的相应酰胺能降低小鼠的自主活动。 Bezuglov等报道花生四烯酸与多巴胺、5-羟色胺生成的酰胺具有多巴胺、5-羟色胺拟似物的活性, 并认为这些酰胺也同属于上述脂质家族成员[17],但此类酰胺的生物学存在有待于证实。
2 脂肪酰胺的生化研究
2.1 生物合成 脂肪酸与乙醇胺或氨经酶催化可以直接缩合生成相应的脂肪酰胺。 哺乳动物的组织匀浆中存在有催化此种反应的酶,生成饱和或不饱和的乙醇胺。 在兔脑膜样本中，高浓度的乙醇胺(130 mmol.L-1)与花生四烯酸(7 μmol.L-1)在酶催化下可合 成ANA[18]。此酶与 PEA的合成酶类似,不依赖于ATP与CoA 。 由此可见, 由花生四 烯酸与乙醇胺直接合成ANA需要较高浓度的底物。 Sugiura等报道了大鼠脑微粒体中油酸与 氨经酶催化合成OLA[19]。 此酶与ANA合成酶类似,也是ATP、CoA非依赖性的。目前 有学者对这种非生理浓度的脂肪酰胺的合成提出质疑, 认为此种合成途径在完整细胞中是不 可行的[20]。
脂肪酸乙醇胺也可由相应的N-酰基磷酯酰乙醇胺(N-acyl-phosphatidylethano lamine, NAPE)水解生成。 此种反应首先发现于心肌梗塞后的犬心脏中,随后在大鼠脑中也发现了水解NAPE的酶。Di Marzo等在1993年首次报道了ANA由相应的NAPE经磷脂酶D(PLD)水解生成[21]。 另外,根据碳末端酰化的肽类激素的生物合成途径, Merkler等提出了OLA较为合理的来源方式, 即由N-酰基甘氨酸(N-acyl-glycine)在肽基-甘 氨酸α酰化酶作用下氧化裂解而生成[22]。小鼠成神经细胞瘤细胞可能经此途径生成OLA[20]。
2.2 生物降解 脂肪酰胺在脂肪酰胺水解酶(FAAH) 作用下水解成相应的脂肪酸和胺。如ANA在ANA酰胺酶作用下水解成花生四烯酸和乙醇胺。 从大鼠肝脏中克隆出脂肪酰胺水解酶,此酶能水解灭活OLA,同时也能水解ANA[23]。COS-7细胞中表达的FAAH水解 ANA的活性远大于水解OLA的活性, 提示FAAH与ANA酰胺酶可能是同一蛋白质。Giang等比较了小鼠、大鼠和人类的FAAH, 发现三者的基本结构、生化、酶学特征的一致性[24],提示 FAAH在哺乳动物体内可能具有相同的功能。
FAAH在一定条件下能够反向地将脂肪酸合成脂肪酰胺[25]。 FAAH对脂肪酰胺具有特异性,不能水解肽键, 也不具有神经酰胺的活性。 此外, FAAH的底物特异性与组织的类型相关[20], 如大鼠RBL-1细胞中的酶对PEA有高度活性,而神经元中的酶则对ANA有高度亲和力[10]。
与相应的脂肪酸相似, 多不饱和脂肪酸乙醇胺能在脂氧合酶作用下降解生成羟基衍生物。不同类型的脂氧合酶对ANA具有不同的亲和力, 形成的羟基衍生物又具有不同于ANA的活性。
3 展望
越来越多的证据表明,脂肪酰胺作为内源性生物活性脂质参与生物体多种功能的调节。 此外, 脂肪酰胺又与其它脂质调节分子相联系。 如ANA与PEA由相应NAPE水解生成的同时,伴有另一细胞调节物质磷脂酸的形成, ANA降解生成的花生四烯酸通过激活其特异的磷脂酶A2而与廿碳烷类的合成相关。由此可以认为,脂肪酰胺是生物效应脂质家族的有机组成部分。这些结构较为简单的化合物的高生物活性、受体介导的作用机制、内源性合成和降解途径的不断阐明，将使它们可能被确定为一类新的生物调节物质。
作者简介:杨静玉, 女, 28岁, 药理学博士研究生；
吴春福, 男, 40岁, 教授, 博士生导师, 副校长，研究方向:神经药理学
杨静玉(沈阳药科大学药理学教研室, 沈阳 110015)
吴春福(沈阳药科大学药理学教研室, 沈阳 110015)
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