環(huán)氧化酶-2與肝損傷

1、    作者：呂月濤劉江偉 馮德元張永久【摘要】  肝損傷是指各種致病因素(物理、化學(xué)和生物性因素)作用于肝組織而引起的肝細(xì)胞的變性、壞死及肝功能的改變，多種炎性介質(zhì)及細(xì)胞因子參與了肝損傷的過程。環(huán)氧化酶-2（COX-2）為一種誘導(dǎo)酶，當(dāng)細(xì)胞受到炎癥等刺激時(shí)可高表達(dá)，是炎癥介導(dǎo)的細(xì)胞毒性重要的決定因素之一。在各種原因所導(dǎo)致的肝損傷中，COX-2表達(dá)增多的現(xiàn)象提示COX-2在肝損傷發(fā)生發(fā)展中具有重要作用, COX-2作為肝損傷的治療靶點(diǎn)將成為今后研究的熱點(diǎn)。 【關(guān)鍵詞】  環(huán)氧化酶-2肝損傷環(huán)氧化酶（cycloxyg

2、enase, COX）又稱前列腺素合成酶，是催化花生四烯酸(arachidonicacid，AA)合成前列腺素(prostaglandins，PGs)和血栓素A2 (thromboxanes A2，TXA2)的限速酶。COX具有環(huán)氧化酶和過氧化物酶雙重功能，細(xì)胞膜中的磷脂在磷脂酶A2催化下釋放出AA，AA在COX的環(huán)氧化活性作用下加入2個(gè)氧分子，氧化成不穩(wěn)定的中間產(chǎn)物PGG2，PGG2在COX的過氧化活性的作用下轉(zhuǎn)變?yōu)镻GH2，然后在各種異構(gòu)化酶的作用下轉(zhuǎn)化成PGE2、PGF2、PGD2、PGI2和TXA2等具有生命活性的終產(chǎn)物，參與機(jī)體生理功能的維持及炎癥、免疫反應(yīng)的調(diào)節(jié)。COX至少有2種亞

3、型，即COX-1和COX-2。近年來研究表明，COX-2在肝損傷的發(fā)生、發(fā)展中具有重要作用1，2。本文就其在肝損傷中的研究進(jìn)展作一綜述。    1COX-2基因定位與結(jié)構(gòu)特點(diǎn)    COX-2基因位于第1號(hào)染色體（1q25.225.3），長度約為8.3×103，由10個(gè)外顯子和9個(gè)內(nèi)含子組成，其mRNA約為4.5 ×103。COX-2的啟動(dòng)子序列上游5非翻譯區(qū)長約0.8×103，包括一個(gè)保守的啟動(dòng)子序列TATA盒和一些與早期應(yīng)答相關(guān)的順式作用元件，其中包括1個(gè)CCAAT增強(qiáng)子結(jié)合蛋白（CCAAT-Enhancer Bindi

4、ng Protein, C/EBP）位點(diǎn)，2個(gè)激活蛋白-2（Activator Protein, AP-2）位點(diǎn)，3個(gè)泛素化DNA結(jié)合轉(zhuǎn)錄因子SP1（ubiquitous DNA binding transcription factor SP1）位點(diǎn)，2個(gè)NF-B位點(diǎn)，1個(gè)cAMP反應(yīng)組件（cAMP responsive element, CRE）和1個(gè)Est-1轉(zhuǎn)錄因子位點(diǎn)。各種刺激可以經(jīng)過一系列信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)如G蛋白偶聯(lián)機(jī)制、TPA活化的蛋白激酶C（protein kinase C, PKC）介導(dǎo)的通路以及生長因子受體、v-src癌基因產(chǎn)物、Src活化的酪氨酸激酶介導(dǎo)的通路，而作用于這些調(diào)控序列

5、,促進(jìn)COX-2轉(zhuǎn)錄,從而誘導(dǎo)COX-2的表達(dá)。COX-2基因下游2.55 ×103的3非翻譯區(qū)為第l0外顯子編碼，該區(qū)高度保守，含有22個(gè)AUUUA重復(fù)基序，迅速降解mRNA的信息，與RNA的不穩(wěn)定性相關(guān)，有些炎癥因子如IL-1，脂多糖（lipopolysaccharide, LPS）就是通過這段序列引起COX-2 mRNA穩(wěn)定性增強(qiáng)。    2COX-2表達(dá)與調(diào)節(jié)    COX-2是膜結(jié)合蛋白，含有604個(gè)氨基酸，其亞細(xì)胞定位則主要在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和核膜。COX-2是一種誘導(dǎo)酶，生理狀態(tài)下在大多數(shù)組織中弱表達(dá)或不表達(dá)，當(dāng)存在外源性刺激時(shí)，COX-2

6、則大量增加，其mRNA的水平也明顯升高。COX-2主要在炎癥細(xì)胞中被誘導(dǎo)表達(dá)，與疼痛、發(fā)熱、腫瘤及損傷等關(guān)系密切。誘導(dǎo)其表達(dá)的因素包括細(xì)胞因子（如LPS、IL-1、TNF-和IL-6）、生長因子（如表皮生長因子、血小板衍生生長因子）和內(nèi)源性調(diào)節(jié)因素（如血小板激活因子、5-羥色胺、甲狀旁腺激素和花生四烯酸），另外NO、致癌劑及癌基因產(chǎn)物、缺氧、高脂飲食、紫外線等因素也可誘導(dǎo)其表達(dá)。地塞米松、IL-4、抑癌蛋白P53、氧化性磷脂則可抑制其表達(dá)，新近研究發(fā)現(xiàn)CO可通過C/EBP抑制COX-2的表達(dá)3。    COX-2在正常肝組織不表達(dá)或極少表達(dá)；在肝癌、病毒性肝炎、酒精性肝病和

7、肝損傷等肝組織中表達(dá)明顯增高，且主要定位于肝臟的炎癥細(xì)胞，主要分布在單核樣細(xì)胞、血管內(nèi)皮細(xì)胞、Kupffer細(xì)胞以及膽管內(nèi)皮細(xì)胞的胞質(zhì)中，其中Kupffer細(xì)胞可能是表達(dá)COX-2的最主要細(xì)胞，由其產(chǎn)生的COX-2在肝損傷的發(fā)生、發(fā)展過程中起重要作用。    3COX-2在肝損傷中的作用    3.1COX-2與肝損傷的關(guān)系大量實(shí)驗(yàn)研究表明，COX-2在各種原因造成的肝損傷中起著重要的作用。在酒精性肝病肝損傷中氧應(yīng)激和內(nèi)毒素兩因素均可以介導(dǎo)NF-B的活化，NF-B被激活后可以誘導(dǎo)COX-2的產(chǎn)生，另外還可以誘導(dǎo)許多炎性細(xì)胞因子（如TNF-）的產(chǎn)生，這些細(xì)

8、胞因子可與COX-2共同作用，在肝損傷中起重要作用1。劉江等2在探討COX-2在肝衰竭損傷肝組織中的表達(dá)時(shí)發(fā)現(xiàn)，肝衰竭組血漿ALT、AST、IL-10、TNF-和細(xì)胞黏附分子-1（ICAM-1）水平均顯著高于對(duì)照組，且隨損傷時(shí)間的延長而逐漸升高；COX-2 mRNA僅在肝衰竭組表達(dá)，表達(dá)量隨肝損傷時(shí)間延長也逐漸增高，認(rèn)為COX-2可能參與了內(nèi)毒素（LPS）/ D-氨基半乳糖（D-Gal）誘導(dǎo)的肝衰竭模型肝損傷過程。還有研究證實(shí)，COX-2可通過調(diào)節(jié)Kupffer細(xì)胞TXA2的生成，參與膽道結(jié)扎誘導(dǎo)的門靜脈高壓肝損傷的發(fā)生4。在缺血/再灌注肝損傷、嚴(yán)重創(chuàng)傷后引起的肝損傷中COX-2同樣也起著重要

9、作用。    3.2COX-2參與肝損傷的作用機(jī)制    3.2.1COX-2與細(xì)胞因子各種致病因素造成肝臟損害時(shí)，Kupffer細(xì)胞被激活，產(chǎn)生大量的細(xì)胞因子，如TNF-、IL-1和IL-6，這些因子可誘導(dǎo)COX-2表達(dá)及PGs合成，參與肝臟的炎性損傷。COX-2除受TNF-的誘導(dǎo)外還可通過誘導(dǎo)TNF-的產(chǎn)生促進(jìn)肝損傷，Ito等研究證實(shí)在缺血前30 min給予COX-2抑制劑可以明顯改善大鼠肝臟缺血/再灌注后肝臟的微循環(huán)障礙，降低血漿ALT和TNF-水平，提示COX-2可通過TNF-的產(chǎn)生促進(jìn)肝微循環(huán)障礙及肝細(xì)胞損傷的發(fā)生。   

10、NF-B是一個(gè)多功能的轉(zhuǎn)錄因子，對(duì)許多參與損傷后全身炎癥反應(yīng)的快速反應(yīng)基因都有誘導(dǎo)調(diào)控作用。COX-2的啟動(dòng)子序列就含有NF-B特異結(jié)合序列，該序列與NF-B結(jié)合后可以促進(jìn)COX-2基因的轉(zhuǎn)錄。NF-B還可以通過增強(qiáng)炎性細(xì)胞因子TNF-、IL-1、IL-18和干擾素的轉(zhuǎn)錄上調(diào)COX-2的表達(dá)，從而形成對(duì)COX-2調(diào)控的網(wǎng)絡(luò)，使炎癥反應(yīng)放大，加重肝細(xì)胞損傷。    3.2.2COX-2與花生四烯酸類代謝產(chǎn)物各種致病因素造成肝臟損害時(shí)COX-2被誘導(dǎo)產(chǎn)生，COX-2能催化AA代謝生成PGs和TXA2參與炎癥反應(yīng)。PGE2是前列腺素家族中比較重要的一種，PGE2通過持久而廣泛的血

11、管擴(kuò)張、致痛及影響免疫作用在創(chuàng)傷中起重要作用。此外，COX-2還可合成PGI2、PGD2、TXA2等前炎癥介質(zhì)參與肝損傷，Ganey等研究表明，在丙烯醇引起的肝損傷動(dòng)物模型中COX-2 mRNA的表達(dá)增強(qiáng)與血漿中PGD2增高趨勢是一致的，應(yīng)用COX-2抑制劑NS-398可以減輕血漿PGD2的升高及ALT和AST水平，認(rèn)為PGD2可促進(jìn)丙烯醇引起肝損的發(fā)生。易輝等的研究亦證實(shí)C0X-2參與了大鼠酒精性肝損傷，使用選擇性COX-2抑制劑塞來昔布對(duì)大鼠酒精性肝損傷有保護(hù)作用，并可能是通過減少TXA2的生成來實(shí)現(xiàn)的。    3.2.3COX-2與NONO主要有誘導(dǎo)型一氧化氮合酶（i

12、nducible nitricoxide synthase，iNOS）誘導(dǎo)產(chǎn)生，iNOS主要分布在肝細(xì)胞和Kupffer細(xì)胞中，正常情況下不表達(dá)，在病理狀態(tài)下如內(nèi)毒素血癥、出血性休克、缺血再灌注損傷、感染、肝炎、肝癌及肝再生時(shí)，活性顯著增高，持續(xù)產(chǎn)生大量NO。在不同的情況下，NO對(duì)肝細(xì)胞既有保護(hù)功能又有殺傷毒性與促炎的雙重作用。國內(nèi)外大多數(shù)研究認(rèn)為，肝內(nèi)NO在未達(dá)到病理濃度時(shí)起抗炎作用，但在肝損傷特別是急性肝損傷時(shí)，NO明顯增多，造成肝細(xì)胞損傷。Ahmad等研究急性內(nèi)毒素血癥時(shí)肝巨噬細(xì)胞COX-2和iNOS的活性及它們之間的關(guān)系時(shí)發(fā)現(xiàn)，急性內(nèi)毒素血癥時(shí)COX-2出現(xiàn)快速短暫的升高，PGE2也隨

13、之升高，同時(shí)伴有iNOS的表達(dá)和NO的釋放，抑制iNOS后可以降低內(nèi)毒素血癥大鼠肝巨噬細(xì)胞COX-2 mRNA及蛋白的表達(dá)和PGE2的產(chǎn)生，提示COX-2在肝巨噬細(xì)胞對(duì)內(nèi)毒素的反應(yīng)中起重要作用，并且NO對(duì)COX-2的產(chǎn)生起誘導(dǎo)作用。在許多肝損傷情況下COX-2與iNOS有相似的增高趨勢，兩者之間的關(guān)系有待深入研究。    3.2.4COX-2與氧應(yīng)激肝內(nèi)炎性細(xì)胞能產(chǎn)生過氧化物引起氧應(yīng)激，氧應(yīng)激可激活磷脂酶A2，使細(xì)胞內(nèi)游離AA增多，COX-2在催化AA代謝的過程中會(huì)同時(shí)產(chǎn)生活性氧簇（reactive oxygen species，ROS），ROS的生成可以造成核酸、蛋白質(zhì)和

14、脂質(zhì)的損傷，ROS還可通過對(duì)COX-2調(diào)控引起炎癥反應(yīng)造成損傷。Kim 等研究發(fā)現(xiàn)在四氯化碳誘導(dǎo)的慢性肝損傷大鼠模型中，ROS和NF-B活性增強(qiáng)，COX-2的表達(dá)模型組較對(duì)照組亦明顯增強(qiáng)，認(rèn)為ROS可以增強(qiáng)NF-B的活性，進(jìn)一步引起COX-2的表達(dá)，加重肝損傷。Ozturk等的研究亦證實(shí)氧應(yīng)激參與了大鼠肝臟缺血/再灌注肝損傷的發(fā)生，COX-2抑制劑塞來昔布可以通過影響氧應(yīng)激減輕肝損傷。    3.2.5COX-2與內(nèi)毒素LPS可以誘導(dǎo)肝細(xì)胞多種炎癥相關(guān)因子的表達(dá)，是誘導(dǎo)COX-2的主要因素之一。LPS與Kupffer細(xì)胞膜上的特異受體CD14及Toll樣受體4（toll l

15、ike receptor 4，TLR4） 結(jié)合后激活該細(xì)胞,通過多條信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，如絲裂原活化蛋白激酶（MAPK）通路、PKC通路、NF-B通路等，從而誘導(dǎo)細(xì)胞內(nèi)TNF-、IL-1、NO 等多種炎性介質(zhì)大量生成，這些炎癥介質(zhì)除可直接造成肝損傷還可進(jìn)一步誘導(dǎo)COX-2的表達(dá)，細(xì)胞因子、NO與COX-2構(gòu)成炎癥介質(zhì)網(wǎng)絡(luò)，協(xié)同作用于肝細(xì)胞。有研究證實(shí)，LPS可以誘導(dǎo)TXA2和PGE2的產(chǎn)生，COX-1和COX-2在其中均有重要作用，但早期TXA2的產(chǎn)生主要由COX-1介導(dǎo)，而PGE2則由COX-2介導(dǎo)。也有研究表明由COX介導(dǎo)產(chǎn)生的TXA2在內(nèi)毒素血癥時(shí)肝微循環(huán)障礙中其重要作用。 

16、60; 4結(jié)語    綜上所述，COX-2在各種損傷肝組織中均可見高表達(dá)，參與肝損傷的發(fā)生、發(fā)展，并與其它細(xì)胞因子相互作用，通過多種途徑主導(dǎo)肝損傷病理生理過程。這就為肝損傷的預(yù)防和治療提供了新的思路，選擇性COX-2抑制劑有可能在預(yù)防肝損傷、減輕炎癥反應(yīng)方面發(fā)揮一定的作用。但對(duì)于COX-2在肝損傷中作用的研究是一個(gè)新進(jìn)展，目前的觀點(diǎn)尚不一致。因此，進(jìn)一步研究其在肝損傷中的作用及機(jī)制將為預(yù)防和治療肝損傷提供新的切入點(diǎn)?！緟⒖嘉墨I(xiàn)】  1 Nanji AA. Role of Kupffer cells in alcoholic hepatitisJ. Alc

17、ohol, 2002,27(1): 13 -15.2 劉江, 施柏年, 何建方, 等. 環(huán)氧化酶2在肝衰竭模型肝損傷中的表達(dá)J. 第二軍醫(yī)大學(xué)學(xué)報(bào), 2006,27(4):444-446.3 Suh GY, Jin Y, Yi AK, et al. CCAAT/enhancer-binding protein mediates carbon monoxide-induced suppression of cyclooxygenase-2J. Am J Respir Cell Mol Biol, 2006,35(2):220-226.4 Yokoyama Y, Xu H, Kresge N, e

18、t al. Role of thromboxane A2 in early BDL-induced portal hypertensionJ. Am J Physiol Gastrointest Liver Physiol, 2003,284(3):453-460.5 Ito Y, Katagiri H, Ishii K, et al. Effects of selective cyclooxygenase inhibitors on ischemia/reperfusion-induced hepatic microcirculatory dysfunction in miceJ. Eur

19、Surg Res, 2003,35(5):408-416.6 Ganey PE, Barton YW, Kinser S, et al. Involvement of cyclooxygenase-2 in the potentiation of allyl alcohol-induced liver injury by bacterial lipopolysaccharideJ. Toxicol Appl Pharmacol, 2001,174(2):113-121.7 易輝, 王新, 苗繼延, 等. 選擇性環(huán)氧合酶-2抑制劑對(duì)大鼠酒精性肝損傷的保護(hù)作用J. 中華肝臟病雜志, 2003,11

20、(11)663-666.8 Ahmad N, Chen LC, Gordon MA, et al. Regulation of cyclooxygenase-2 by nitric oxide in activated hepatic macrophages during acute endotoxemiaJ. J Leukoc Biol, 2002,71(6):1005-1011.9 Kim SH, Chu HJ, Kang DH, et al. NF-kappa B binding activity and cyclooxygenase-2 expression in persistent CCl(4)-treated rat liver injuryJ. J Korean Med Sci, 2002,17(2):193-200.10 Ozturk H, Gezici A, Ozturk H. The effect of celecoxib, a selective COX-2 inhibitor,on liver ischemia