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)是細胞內(nèi)和細胞外信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的重要磷脂信號分子。它們主要通過磷脂酶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。越來越多證據(jù)表明PA和LPA在細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、作用機制的研究進展。關(guān)鍵詞?磷脂酸溶血磷脂酸學(xué)科分類號?R967??近年來隨著細胞內(nèi)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)研究的不斷深入磷脂信號分子的作用日益受到重視。越來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胞諸多功能中發(fā)揮作用。PA的來源主要有兩個:(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的來源也有兩個:(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制。一、磷脂酸(PA)的生理功能PA是PLD作用的直接產(chǎn)物在細胞激活狀態(tài)下PA能引起鈣離子動員激活或協(xié)同激活細胞內(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)生各種細胞效應(yīng)。(一)促進細胞有絲分裂?PA在有絲分裂原誘導(dǎo)的多種細胞(肝星形細胞、B淋巴細胞等)有絲分裂中起作用不僅如此PA在體外直接誘導(dǎo)乳腺上皮細胞、成骨細

5、胞、T淋巴細胞增殖。PA促進細胞有絲分裂主要通過兩方面作用:1.絲裂原激活蛋白激酶(MAPK)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑:血小板生長因子(PDGF)是最強的肝星形細胞的有絲分裂原與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)促進蛋白)作用從而引起一個激酶鏈的活化即Raf?1、MAPKK和細胞外信號調(diào)節(jié)激酶ERK的活化

6、。其中ERK活性的維持相是細胞周期運轉(zhuǎn)中重要成分的持續(xù)表達所必需的。Reeves[1]在PDGF誘導(dǎo)肝星形細胞增殖的研究中發(fā)現(xiàn)PDGF(50ngml)通過激活PLD產(chǎn)生PA延長ERK活化的維持相從而PDGF產(chǎn)生比其它有絲分裂原強得多的作用。同時PA(0~200?molL)與肝星形細胞共育4小時能引起肝星形細胞DNA合成呈劑量依賴性增加。2.cAMP?PDE信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑:cAMP在多個位點阻斷有絲分裂原誘發(fā)的有絲分裂作用對細胞增殖起負面調(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)大鼠胸腺細胞增殖的研究中發(fā)現(xiàn)PA(10~60ng3106cell)能激活PDE降低細胞內(nèi)cAMP水平使細胞由G0期轉(zhuǎn)入G1期。甘油基C2為不飽和脂肪酸的PA對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、細胞增殖效應(yīng)。Gilbert在大鼠和人類B淋巴細胞中首次發(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淋巴細胞增殖過程中PA量有升高。在ATP(1?molL)激活B淋巴細胞表面的P2嘌呤受體而抑制B淋巴細胞增殖過程中PA量亦有升高。上述國家自然科學(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信號途徑調(diào)控粘著斑蛋白(adhesionpro?teins)的酪氨酸磷酸化和肌動蛋白細胞骨架的重組。LPA在這些信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑的基礎(chǔ)上調(diào)控細胞各項生理活動。(一)促進細胞有絲分裂?LPA能引起多種細胞增殖其中對成纖維細胞的研究最多。Cook在大鼠成纖維細胞中發(fā)現(xiàn)LPA(100?molL)能誘導(dǎo)ERK的延遲相。Dunlop在人胰島細胞上進一步證明LPA(10

10、ngml)能激活CDK4(Cyclin?DependentKinase?4)促進CDK4與cyclineD1形成復(fù)合物使細胞從G1期轉(zhuǎn)入S期。近來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LPA引起細胞增殖的研究逐步進入到核內(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對腎小球細胞的增殖有雙重作用。低劑量(10~20?molL)LPA能促進腎小球細胞增殖但大劑量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)抗細胞凋亡?LPA(1?molL)是促進施旺細胞(一種神經(jīng)膠質(zhì)細胞)存活的有力因子具有抗細胞凋亡的作用。其發(fā)揮抗凋亡效應(yīng)通過Gi依賴途徑、PI3K活化及下游的AktPKB激酶的激活(Moolenaar.1999)。目前認為LPA對施旺細胞的抗凋亡作用參與一些脊髓疾病的病理機制。Koh發(fā)現(xiàn)LPA(50~7700nmolL)對外周血巨噬細胞也有

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

14、明LPA通過作用于線粒體引起細胞凋亡而一些胰島素樣生長因子對此有保護作用。(三)影響神經(jīng)細胞形態(tài)?LPA能誘導(dǎo)許多神經(jīng)細胞發(fā)生形態(tài)變化還能誘導(dǎo)成纖維細胞和神經(jīng)細胞產(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)細胞形態(tài)改變已經(jīng)在大鼠N1E?115成纖維細胞上廣泛開展研究。這些來源于周圍神經(jīng)系統(tǒng)的細胞在遷移、增殖或分化

15、上都表現(xiàn)成神經(jīng)細胞樣特點。在LPA(10~100nmolL)作用下這些細胞生長錐(growthcone)崩潰生長突觸回縮繼而退化伴隨短暫的細胞體變圓。一些含有EDG2受體的細胞如PC12細胞皮層神經(jīng)纖維細胞中樞神經(jīng)系統(tǒng)來源的B103神經(jīng)纖維瘤細胞等在LPA誘導(dǎo)下亦可發(fā)現(xiàn)同樣的改變可能通過小G蛋白RhoA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

16、胞變圓是通過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)突觸的回縮仍在進一步研究中酪氨酸激酶活化可能在其中起作用。近來有文獻報道在體外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)細胞形態(tài)?LPA對星形膠質(zhì)細胞同樣具有RhoA介導(dǎo)

17、的細胞形態(tài)改變的作用。中樞神經(jīng)系統(tǒng)的星形細胞通常表現(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。這種被稱為?反應(yīng)性神經(jīng)膠質(zhì)增生%是一個神經(jīng)元損傷的敏感指標(biāo)并且被認為是中樞神經(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)細胞表現(xiàn)為扁平的上皮或成纖維細胞樣形態(tài)而增加cAMP水平的藥物作用后星形膠質(zhì)細胞表現(xiàn)為星形相似于其在體內(nèi)的表現(xiàn)。LPA和其他的激動劑尤其是凝血酶除了促DNA合成外還能