环氧合酶(cyclooxygenase，COX)是花生四烯酸(arachidonic acid, AA)代谢过程中的重要限速酶, AA经COX及组织特异性的异构酶作用转变成各种二十烷类,包括前列腺素（PG）E₂、D₂、F_2ａ、I₂和血栓素A₂ (Thromboxane A₂, TXA₂)。前列腺素类物质在多种心血管生理和病理过程中发挥重要作用，可通过参与血小板聚集和局部炎症反应促进动脉粥样硬化(atherosclerosis, AS)和血栓形成^[1]。随着对COX及其同工酶理论研究的不断深入，COX在心血管疾病中的作用和地位也越来越受到重视。

    

1  环氧合酶及其同工酶

    1971 年Vane等在之前发现阿司匹林具有阻断内源性前列腺素合成酶的作用的基础上, 指出非甾体类抗炎药（nonsteroidal anti-inflammatory drugs, NSAIDs）主要通过抑制COX而实现其抗炎作用^{[2, 3 ]} 。1976 年首次从小牛囊腺微粒体中分离得到COX-1酶，这是一种相对分子质量约7.1 ×10⁴的膜结合性糖蛋白，其基因结构被确定为2.7kb的碱基对。20世纪80年代末，Vane等发现了2.7kb以外的另一条4kb的mRNA，并发现新的活性蛋白^[3]。人类COX-2基因于1995年被克隆，总长度8.3kb。从此研究者将COX分为COX-1和COX-2两种亚型，二者都是膜结合蛋白, 受两种独立基因编码, 在被合成和转运后主要存在于内质网中。它们在功能上的差异要大于在结构上的差异。传统认为COX-1在绝大多数组织中组成型表达, 主要合成PGI₂、TXA₂、PGD₂和HHT(12-hydroxy-5,8,10-heptadecatrienoic acid)四种PGs，也合成少量的PGE₂,在保护胃肠道粘膜、调节血管张力、维持血小板和肾脏正常生理功能中起“看家”作用。COX-2为可诱导型，一般在正常组织较少表达,这主要是由于内源性糖皮质激素的抑制作用^[4]；但可高水平地表达于炎症组织,表达水平与炎症的严重程度相关,主要表达在单核细胞、血管内皮细胞、滑膜成纤维细胞、血管平滑肌细胞、巨噬细胞等一些与炎症有密切关系的细胞上。COX-2及其产生的PG在这一过程中起着促进炎症反应的作用。这一阶段的研究一致认为COX-2在炎症部位呈诱导性表达, 是产生PGE₂ 等炎症介质的关键酶。

    随后的深入研究发现, COX-1来源的前列腺素也可促进炎症^[5]，而COX-2 也可结构型表达, 并发挥生理性功能^[6] , 如催化血管内皮细胞生成PGI₂，在维持肾脏功能平衡、促进炎症恢复和溃疡愈合、以及中枢和生殖系统等的功能调节中发挥重要作用等。

    Chandrasekharan 等^[7]于2002年克隆出一种新型COX, 称之为COX-3 。同时还发现两种COX-1短片段—PCOX-1a 和PCOX-1b, 不过前者并无COX 活性, 后者仅有mRNA 存在, 未能翻译成蛋白质。该发现迅速引起广泛关注, 著名杂志纷纷报道并发表评论。选择性作用于COX-3 的对乙酰氨基酚却无抗炎作用, 而抗炎作用明显的COX-2 抑制剂(如塞来昔布), 又对COX-3 不敏感, 所以说COX-3 并不在炎症中发挥作用。

    鉴于不同NSAIDs作用特点的多样性，有作者认为可能还存在其他的COX同工酶形式。

    

    COX-1可在正常动脉和AS病变处表达, COX-2的表达则仅局限于AS病变处而未见于正常动脉^[8]，有研究发现动脉斑块处COX-2mRNA表达是正常动脉处的4.8倍。COX-2和PGE合成酶在AS斑块破裂中起重要作用，COX-2和PGE₂能促进基质金属蛋白酶(MMPs)活化和释放,后者对巨噬细胞迁移具有重要作用，MMPs释放可增加AS斑块的不稳定性，增加临床冠脉缺血事件的发生^[9]。

    载脂蛋白(apo)E缺失小鼠和低密度脂蛋白受体(LDLR)缺失小鼠是目前典型的复制AS模型的动物,可分别在常规和西方饮食饲养后形成类似于人类的AS病变。通过免疫组化和原位杂交的方法发现,  apoE缺失小鼠的AS病变处有COX-2表达^[10], 而给予COX-2抑制剂罗非昔布（rofecoxib）的LDLR缺失小鼠, 经Western饮食喂养6周后,AS的范围较对照组(给予COX-1抑制剂吲哚美辛)明显降低了25%～50%^[11]。Belton等^[12]人对42名进行外科血管重建手术的AS病人进行研究,通过免疫组化及RT-PCR方法,发现COX-1在正常血管壁表达,而COX-2在AS区域表达,同时这些病人尿中TXA₂和PGI₂代谢产物排泄均较正常人升高。不仅如此,涉及AS形成过程的促炎症反应介质,包括肿瘤坏死因子（TNF）、白细胞介素（IL）-1、干扰素（IFN）-ａ、氧修饰低密度脂蛋白 (ox-LDL)、自由基、内毒素、血小板衍生生长因子、缺氧以及应力刺激等,均可诱导COX-2表达^[13], 这表明COX-2对AS的形成和发展具有重要影响。

    动脉壁内活化的巨噬细胞中COX-2表达增加和PG产物可能通过很多机制促进AS, 包括增加血管渗透性,促进单核细胞粘附,诱导巨噬细胞化学趋化性,促进巨噬细胞迁移,刺激促炎因子(如IL-6和IL-8)产生,激活基质金属蛋白酶,促进平滑肌细胞迁移和增殖,增加细胞外基质合成、使白细胞和血小板活化以及炎症级联反应的扩大等^{[14, 15]}。在炎症部位及粥样硬化的动脉病变部位均可发现血液来源的单核细胞，它们是炎症介质如PGE₂ 和 TXA₂ 的丰富来源。新鲜的人单核细胞暴露于缺氧状态下时COX-2蛋白表达增加^[16]。另外，COX-2可诱导血管生长因子合成,新生血管形成促进了粥样斑块的病变及扩大^[17]。

    由于在AS斑块、以及AS的不同阶段均发现COX-2表达上调,越来越多的证据显示使用选择性COX-2抑制剂可以对AS心血管事件产生有益的作用。选择性COX-2抑制剂可以抑制血管炎症,因而可以减少单核细胞浸润、增加一氧化氮含量、延缓AS进程、增加斑块稳定性从而减少粥样硬化血栓事件^[18]。

    

    COX-1的主要代谢产物TXA₂可引起血小板活化，活化血小板释放的TXA₂反过来又作为血小板激动剂和强有力的血管收缩剂扩大这一过程。阿司匹林通过不可逆地乙酰化COX-1活化位点处的529位丝氨酸而灭活COX-1,减少TXA₂合成从而起到预防血栓形成的作用^[19]。无核血小板再生蛋白的有限能力使其成为阿司匹林作用的一个特殊靶点，单次服用阿司匹林并不能完全阻断血小板COX-1，长期服用低剂量阿司匹林则有累积性地抑制该酶产生其主要产物TXA2的能力。

    虽然微血管内皮静止状态下只有COX-1表达，内皮可在体内层流剪切力的作用下上调COX-2表达^[20]。COX-2抑制剂塞来昔布和罗非昔布均可将尿中PGI₂生物合成的标志物2，3-dinor6-ketoPGF_1α(PGI-M)降低至与健康人服用结构明确的传统NSAIDs后相似的程度，但并无同时发生的对TXA₂依赖的血小板功能的抑制^[21]。据此推测COX-2在体内受血流动力的诱导，是人类生理状态下PGI₂的主要来源。推测这一机制有可能介导COX-2抑制剂在易感个体发生血栓形成的风险。动物研究发现抑制PGI₂的活性并不导致自发的血栓形成，但可增加对致血栓物质的反应^[22]。

    

    缺氧在不依赖于其它刺激物的情况下可使培养的人内皮细胞COX-2基因表达增加。免疫印迹分析显示缺氧时（1%O2）人脐静脉内皮细胞COX-2蛋白增加4倍以上，Northern blot和RT-PCR均显示COX-2 mRNA水平相应增加^[23]。

    Bolli及其同事^[24]在兔的缺血/再灌注损伤模型发现,缺血后24小时即有COX-2蛋白及其代谢产物增加,认为COX-2表达及活性上调,对于预适应晚期的心肌顿抑和心肌梗死具有保护作用,而COX 2抑制剂可使这种保护作用完全丧失。

    也有研究发现COX-2抑制剂对急性心肌梗死的有益作用，如在啮齿类动物的急性心肌梗死模型中,选择性COX-2抑制剂能改善心功能^[25],而且不论在心肌梗死前或心肌梗死后给药, COX-2抑制剂rofecoxib均可以减少巨噬细胞浸润和成纤维细胞增生,而且对梗塞面积无明显影响^[26]。Saito等发现大鼠急性心肌梗死后2周梗死区的心肌细胞、血管内皮细胞和巨噬细胞均可检测到强的COX-2免疫活性。与溶媒组比较，用选择性COX-2抑制剂-5, 5-dimethyl –3- (3-fluorophenyl1) –4 -(4-methyl-sulphonyl-2(5H)-fluranone DFU治疗3月，可显著降低左室舒张末期压、中心静脉压、肺湿重/干重比值及梗死面积，改善心肌收缩能力，这些结果显示心梗大鼠COX-2表达促进了心肌的损伤和功能不良，而旨在抑制COX-2代谢通路的疗法可能是有益的^[27]。

    

   

 

文章来源：www.365heart.com
点击查看全文：http://www.365heart.com/tabloid/2009/05/temp_29599.shtml