磷脂酸和溶血磷脂酸的生理功能

1、磷脂酸和溶血磷脂酸的生理功能江?波?江林涌??周漢良(浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院藥理學(xué)教研室杭州310031)摘要?磷脂酸(phosphatidicacidPA)和溶血磷脂酸(lysophosphatidicacidLPA)是細(xì)胞內(nèi)和細(xì)胞外信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的重要磷脂信號(hào)分子。它們主要通過(guò)磷脂酶D和磷脂酶C兩條途徑產(chǎn)生并且PA在磷脂酶A2的催化下可水解生成LPA。越來(lái)越多證據(jù)表明PA和LPA在細(xì)胞諸多生理功能中起重要作用。本文主要介紹PA和LPA的生理功能及

2、作用機(jī)制的研究進(jìn)展。關(guān)鍵詞?磷脂酸溶血磷脂酸學(xué)科分類(lèi)號(hào)?R967??近年來(lái)隨著細(xì)胞內(nèi)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)研究的不斷深入磷脂信號(hào)分子的作用日益受到重視。越來(lái)越多的研究表明磷脂代謝的中間產(chǎn)物磷脂酸(PA)和溶血磷脂酸(LPA)是重要的第二信使在細(xì)胞諸多功能中發(fā)揮作用。PA的來(lái)源主要有兩個(gè):(1)磷脂酶D途徑即PLD(PhospholipaseDPLD)水解磷脂酰膽堿(phosphatidylcholinePC)產(chǎn)生PA和膽堿(2)磷脂酶C二脂酰甘油激酶

3、途徑即磷脂酶C(phospholi?paseCPLC)水解磷脂酰肌醇(phosphatidylinositolPIP2)產(chǎn)生IP3和二脂酰甘油(diacylglycerolDAG)DAG在DAG激酶的作用下生成PA。LPA的來(lái)源也有兩個(gè):(1)PA在磷脂酶A2(phospholi?paseA2PLA2)的催化下生成LPA(2)lyso?PC在lyso?PLD的催化下直接生成LPA。其中PA是LPA的主要來(lái)源。兩者在體內(nèi)受多種因素調(diào)節(jié)作用

4、復(fù)雜本文主要綜述兩者主要的生理功能及作用機(jī)制。一、磷脂酸(PA)的生理功能PA是PLD作用的直接產(chǎn)物在細(xì)胞激活狀態(tài)下PA能引起鈣離子動(dòng)員激活或協(xié)同激活細(xì)胞內(nèi)各種酶如磷酸二酯酶(PDE)、蛋白激酶C(PKC)、還原型尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(NADPH)氧化酶等。在此基礎(chǔ)上PA產(chǎn)生各種細(xì)胞效應(yīng)。(一)促進(jìn)細(xì)胞有絲分裂?PA在有絲分裂原誘導(dǎo)的多種細(xì)胞(肝星形細(xì)胞、B淋巴細(xì)胞等)有絲分裂中起作用不僅如此PA在體外直接誘導(dǎo)乳腺上皮細(xì)胞、成骨細(xì)

5、胞、T淋巴細(xì)胞增殖。PA促進(jìn)細(xì)胞有絲分裂主要通過(guò)兩方面作用:1.絲裂原激活蛋白激酶(MAPK)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑:血小板生長(zhǎng)因子(PDGF)是最強(qiáng)的肝星形細(xì)胞的有絲分裂原與PDGF受體結(jié)合后受體中的酪氨酸激酶使酪氨酸殘基發(fā)生自體磷酸化一些含有SH2區(qū)域的分子(如Grb2)即與其結(jié)合。Grb2又與Ras活化蛋白、Sos蛋白(Ras的GDPGTP轉(zhuǎn)化反應(yīng)促進(jìn)蛋白)作用從而引起一個(gè)激酶鏈的活化即Raf?1、MAPKK和細(xì)胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶ERK的活化

6、。其中ERK活性的維持相是細(xì)胞周期運(yùn)轉(zhuǎn)中重要成分的持續(xù)表達(dá)所必需的。Reeves[1]在PDGF誘導(dǎo)肝星形細(xì)胞增殖的研究中發(fā)現(xiàn)PDGF(50ngml)通過(guò)激活PLD產(chǎn)生PA延長(zhǎng)ERK活化的維持相從而PDGF產(chǎn)生比其它有絲分裂原強(qiáng)得多的作用。同時(shí)PA(0~200?molL)與肝星形細(xì)胞共育4小時(shí)能引起肝星形細(xì)胞DNA合成呈劑量依賴(lài)性增加。2.cAMP?PDE信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑:cAMP在多個(gè)位點(diǎn)阻斷有絲分裂原誘發(fā)的有絲分裂作用對(duì)細(xì)胞增殖起負(fù)面調(diào)

7、控作用。PDE能水解cAMP調(diào)節(jié)或終止環(huán)核苷酸的作用。Bawab在ConA(concanavalinA)誘發(fā)大鼠胸腺細(xì)胞增殖的研究中發(fā)現(xiàn)PA(10~60ng3106cell)能激活PDE降低細(xì)胞內(nèi)cAMP水平使細(xì)胞由G0期轉(zhuǎn)入G1期。甘油基C2為不飽和脂肪酸的PA對(duì)PDE的激活能力明顯高于甘油基C2為飽和脂肪酸的PA提示PA的疏水成分在PA激活PDE中起較重要的作用。另外許多研究表明鈣離子、PKC等也參與PA介導(dǎo)的有絲分裂。PA也具有抗

8、細(xì)胞增殖效應(yīng)。Gilbert在大鼠和人類(lèi)B淋巴細(xì)胞中首次發(fā)現(xiàn)PA有抗增殖作用。在百日咳桿菌及酪氨酸激酶抑制劑抑制抗原誘導(dǎo)的B淋巴細(xì)胞增殖過(guò)程中PA量有升高。在ATP(1?molL)激活B淋巴細(xì)胞表面的P2嘌呤受體而抑制B淋巴細(xì)胞增殖過(guò)程中PA量亦有升高。上述國(guó)家自然科學(xué)基金資助課題(39670836)?浙江省杭州市第一人民醫(yī)院!159!生理科學(xué)進(jìn)展2002年第33卷第2期前已發(fā)現(xiàn)四條G蛋白介導(dǎo)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑:(1)磷脂酶C和磷脂酶D活化

9、途徑(2)腺苷酸環(huán)化酶抑制途徑(3)Ras和下游RafMAP激酶活化途徑(4)Rho信號(hào)途徑調(diào)控粘著斑蛋白(adhesionpro?teins)的酪氨酸磷酸化和肌動(dòng)蛋白細(xì)胞骨架的重組。LPA在這些信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑的基礎(chǔ)上調(diào)控細(xì)胞各項(xiàng)生理活動(dòng)。(一)促進(jìn)細(xì)胞有絲分裂?LPA能引起多種細(xì)胞增殖其中對(duì)成纖維細(xì)胞的研究最多。Cook在大鼠成纖維細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)LPA(100?molL)能誘導(dǎo)ERK的延遲相。Dunlop在人胰島細(xì)胞上進(jìn)一步證明LPA(10

10、ngml)能激活CDK4(Cyclin?DependentKinase?4)促進(jìn)CDK4與cyclineD1形成復(fù)合物使細(xì)胞從G1期轉(zhuǎn)入S期。近來(lái)G蛋白偶聯(lián)受體的發(fā)現(xiàn)使LPA促有絲分裂的研究重點(diǎn)轉(zhuǎn)入Gi?Ras?MAPK途徑。LPA激活MAPK后協(xié)同其他MAPK活化后基因及Raf反應(yīng)后基因的作用共同引起早期基因c?fos和c?jun的轉(zhuǎn)錄(Cook.1999)。隨著分子生物學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展對(duì)LPA引起細(xì)胞增殖的研究逐步進(jìn)入到核內(nèi)。NF?

11、?B是轉(zhuǎn)錄因子Rel家族成員是重要的轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)蛋白。靜息狀態(tài)下其與I?B抑制蛋白結(jié)合以非活性狀態(tài)存在。Shahrestanifar[6]發(fā)現(xiàn)LPA能激發(fā)成纖維細(xì)胞I?B降解活化NF??B引起DNA合成和SRE(serumre?sponseelement)活化。LPA活化NF??B的EC50值為1~5?molL。Gaits發(fā)現(xiàn)LPA對(duì)腎小球細(xì)胞的增殖有雙重作用。低劑量(10~20?molL)LPA能促進(jìn)腎小球細(xì)胞增殖但大劑量LPA(100?

12、molL)有輕微的抑制作用(Gaite.1997)。這可能與大劑量的LPA產(chǎn)生毒性作用有關(guān)。(二)抗細(xì)胞凋亡?LPA(1?molL)是促進(jìn)施旺細(xì)胞(一種神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞)存活的有力因子具有抗細(xì)胞凋亡的作用。其發(fā)揮抗凋亡效應(yīng)通過(guò)Gi依賴(lài)途徑、PI3K活化及下游的AktPKB激酶的激活(Moolenaar.1999)。目前認(rèn)為L(zhǎng)PA對(duì)施旺細(xì)胞的抗凋亡作用參與一些脊髓疾病的病理機(jī)制。Koh發(fā)現(xiàn)LPA(50~7700nmolL)對(duì)外周血巨噬細(xì)胞也有

13、抗凋亡作用(Koh.1998)。Goetzl[7]研究證明LPA通過(guò)降低細(xì)胞內(nèi)Bax的水平來(lái)拮抗Fas、CD2、CD3、CD28復(fù)合抗體引起的T淋巴細(xì)胞的凋亡。LPA對(duì)抗這兩種細(xì)胞的凋亡可能在人體免疫功能中起作用。LPA拮抗腎小管遠(yuǎn)曲小管細(xì)胞凋亡可能參與腎小管損傷后腎臟疾病發(fā)展的病理機(jī)制。LPA本身具有細(xì)胞毒性在高濃度(0.1mmolL)情況下LPA可誘導(dǎo)大鼠神經(jīng)細(xì)胞凋亡更高濃度LPA(10mmolL)可誘導(dǎo)PC12細(xì)胞凋亡。初步研究表

14、明LPA通過(guò)作用于線(xiàn)粒體引起細(xì)胞凋亡而一些胰島素樣生長(zhǎng)因子對(duì)此有保護(hù)作用。(三)影響神經(jīng)細(xì)胞形態(tài)?LPA能誘導(dǎo)許多神經(jīng)細(xì)胞發(fā)生形態(tài)變化還能誘導(dǎo)成纖維細(xì)胞和神經(jīng)細(xì)胞產(chǎn)生氯離子介導(dǎo)的快速膜去極化(Dubin.1999)提示LPA具有神經(jīng)調(diào)節(jié)因子作用甚至可能是一種神經(jīng)遞質(zhì)。LPAS1P(sphingosine1?phosphate)誘導(dǎo)細(xì)胞形態(tài)改變已經(jīng)在大鼠N1E?115成纖維細(xì)胞上廣泛開(kāi)展研究。這些來(lái)源于周?chē)窠?jīng)系統(tǒng)的細(xì)胞在遷移、增殖或分化

15、上都表現(xiàn)成神經(jīng)細(xì)胞樣特點(diǎn)。在LPA(10~100nmolL)作用下這些細(xì)胞生長(zhǎng)錐(growthcone)崩潰生長(zhǎng)突觸回縮繼而退化伴隨短暫的細(xì)胞體變圓。一些含有EDG2受體的細(xì)胞如PC12細(xì)胞皮層神經(jīng)纖維細(xì)胞中樞神經(jīng)系統(tǒng)來(lái)源的B103神經(jīng)纖維瘤細(xì)胞等在LPA誘導(dǎo)下亦可發(fā)現(xiàn)同樣的改變可能通過(guò)小G蛋白R(shí)hoA及其下游因子Rho?激酶(ROK)介導(dǎo)引起肌球蛋白輕鏈磷酸化導(dǎo)致細(xì)胞骨架收縮。Kranenburg[8]發(fā)現(xiàn)LPA誘導(dǎo)的神經(jīng)突觸回縮和細(xì)

16、胞變圓是通過(guò)G1213亞單位而不是其他G亞單位。目前G1213亞單位如何引起RhoA的活化和神經(jīng)突觸的回縮仍在進(jìn)一步研究中酪氨酸激酶活化可能在其中起作用。近來(lái)有文獻(xiàn)報(bào)道在體外G1213亞單位與一種Rho特異性交換因子(Rho?specificexchangefact)有直接作用。LPA通過(guò)G1213?RhoA?ROK鏈影響神經(jīng)元形態(tài)這在體內(nèi)的神經(jīng)生理和病理中有重要意義。(四)影響星形膠質(zhì)細(xì)胞形態(tài)?LPA對(duì)星形膠質(zhì)細(xì)胞同樣具有RhoA介導(dǎo)

17、的細(xì)胞形態(tài)改變的作用。中樞神經(jīng)系統(tǒng)的星形細(xì)胞通常表現(xiàn)為星形并不斷變化的形態(tài)。當(dāng)血腦屏障被破壞星形膠質(zhì)細(xì)胞接觸到血液中因子其形態(tài)發(fā)生改變并增殖形成膠質(zhì)疤痕。這種被稱(chēng)為?反應(yīng)性神經(jīng)膠質(zhì)增生%是一個(gè)神經(jīng)元損傷的敏感指標(biāo)并且被認(rèn)為是中樞神經(jīng)系統(tǒng)損傷后神經(jīng)元再生的障礙。培養(yǎng)的神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞表現(xiàn)為扁平的上皮或成纖維細(xì)胞樣形態(tài)而增加cAMP水平的藥物作用后星形膠質(zhì)細(xì)胞表現(xiàn)為星形相似于其在體內(nèi)的表現(xiàn)。LPA和其他的激動(dòng)劑尤其是凝血酶除了促DNA合成外還能