類花生酸功能、合成及調控

類二十烷酸也稱類花生酸（eicosanoid），包括前列腺素（prostaglandin，PG）、凝血惡烷酸（thromboxane，TX）、白三烯（leukotriene，LT）和脂氧素（lipoxins ，LX）。它們均由花生四烯酸（Arachidonic acid，AA）衍生而來，含二十個碳且有羧基，故名。

天然的前列腺素共19種，由一個五元環和兩條側鏈構成。根據五元環的結構可分為A－I等9類，根據雙鍵數可分為1、2、3三類。其中含有2個雙鍵的2系最為常見。

代表性類花生酸的結構。引自themedicalbiochemistrypage

前列腺素的功能主要有兩個，一是影響平滑肌的收縮，強烈作用於腸道、血管、支氣管、子宮等；二是改變腺苷酸環化酶的活性，一般是促進，但在脂肪組織是抑制，所以有抗脂解作用。

除紅細胞外，所有哺乳動物細胞都能合成類花生酸。具體合成途徑分為環狀途徑和線性途徑兩類。前列腺素和血栓烷合成屬於環狀途徑。

腎上腺素、凝血酶和緩激肽（bradykinin）等可以通過GPCR升高鈣濃度，活化PKC，從而激活磷脂酶A2（PLA 2）。後者水解細胞膜上的磷脂，放出花生四烯酸。

前列腺素和血栓素的合成。引自themedicalbiochemistrypage

脂肪酸環加氧酶（cyclooxygenase，COX）在9位和11位引入過氧化物，再環化，生成PGG2，隨後將其還原為PGH2。PGH2是多種類花生酸的前體，在不同細胞中可由特異性的前列腺素合成酶催化，形成PGI2、PGD2、PGE2和TXA2等。

凝血惡烷酸（TX）由血小板合成，有一個含氧的六元雜環，環中還有一個氧。它強烈促進血管收縮和血小板凝集，所以也叫做血栓烷或血栓素。這個作用與PGI2相拮抗。PG和TX均含有環狀結構，統稱類前列腺素。

白三烯（LT）主要由白細胞製造，是線性分子，有三個共軛雙鍵，故名。雖然叫白三烯，但其實可以有多個雙鍵，只是其餘雙鍵不構成共軛。具體結構又可分為ABCDE等類。

白三烯可由幾種不同的細胞合成，包括白細胞、肥大細胞、肺、脾、腦和心臟。其功能主要與化學趨化性、炎症和變態反應有關，是一種促炎性類花生酸。LTB4是最有效的炎症介導脂類之一。

白三烯的合成不需要成環，所以叫線性途徑。催化線性途徑的是花生四烯酸脂加氧酶（LOX），共有三種：5-LOX，12-LOX和15-LOX。產生白三烯的是5-LOX。12-LOX和15-LOX用於合成脂氧素。

白三烯的合成。引自themedicalbiochemistrypage

脂氧素（LX）也是線性分子，含有三個羥基和四個共軛雙鍵。它與白三烯外形相似，功能相反，是有效的抗炎性類花生酸，並可抵消促炎性類花生酸的作用（主要是LTB 4、PGE 2和TXA 2）。脂氧素通過結合G蛋白偶聯受體ALXR / FPRL1蛋白起作用，抑制趨化因子和炎性細胞因子產生，抑制多形核粒細胞（PMN）聚集，促進非炎性吞噬作用，從而促使炎症反應快速進入消退階段。這種作用被稱為炎症過程的「剎車信號」。

脂氧素的合成途徑有三條，都是跨細胞的途徑。「經典」途徑首先由白細胞中的5-LOX催化生成LTA4，然後再由血小板中的12-LOX催化生成脂氧素。第二條主要的合成途徑是先在上皮細胞中由15-LOX催化，然後再由白細胞5-LOX催化。

脂氧素合成的經典途徑。引自themedicalbiochemistrypage

第三條途徑與阿司匹林有關。在內皮細胞和上皮細胞中，低劑量阿司匹林誘導的COX-2乙醯化會使其功能發生改變，可以將花生四烯酸轉化為15-R-羥基二十碳四烯酸（15-R-HETE）。然後再通過5-脂氧合酶（5-LOX）的作用，在單核細胞和白細胞中代謝為差向脂氧素（epi-LX），也稱為阿司匹林觸發脂氧素（ATL）。與LX相比，epi-LX更穩定，活性更強。

與花生四烯酸形成脂氧素類似，二十碳五烯酸（EPA）和二十二碳六烯酸（DHA）也可以通過阿司匹林的作用產生活性代謝物。其中消退素（resolvin，Rv）、保護素（protectin，PD）和maresin（MaR）都是重要的抗炎脂類。

幾種重要的消退素和保護素。引自themedicalbiochemistrypage

這些免疫調節性EPA和DHA衍生物被稱為專一性促消退介質（specialized proresolving mediators，SPM）。它們不會抑制炎症的發作，但會促進炎症反應的消退。它們通過與細胞表面受體結合而發揮作用，其中大多數屬於G蛋白偶聯受體（GPCR）家族。

含有兩個雙鍵的2系列前列腺素和血栓烷（主要是PGE 2和TXA 2）主要作用是促炎的，而4系列的白三烯（主要是LTB 4）也是促炎的。所以減少這些化合物的產生有利於減輕炎症和相關的血管病變。非甾體抗炎藥（NSAIDs），如阿司匹林、布洛芬、消炎痛等均通過抑制COX起作用。

阿司匹林

COX有3種同工酶。COX-1是組成型表達，是體內的主要形式。它被普遍表達並參與體內穩態功能，例如腎臟和血管功能的調節。相比之下，COX-2的基礎表達較低，並被炎症刺激上調。但COX-2在心血管組織中也有組成型表達，並具有正常生理調節功能。COX-3發現較晚，在大腦皮層中含量最高。已經在大鼠膠質母細胞瘤中檢測到其表達（J Neurooncol. 2016 Jan;126(2):271-8.）。

布洛芬等非選擇性抑制劑對各種同工酶都有作用，為減少副作用又開發了羅非考昔和塞來昔布等選擇性的COX-2抑制劑，可減少COX-1抑制對胃腸道的影響。

阿司匹林也是非選擇性抑制劑，可以通過乙醯化作用抑制COX，從而阻斷PG和TX合成。但它是很特殊的一種非甾體抗炎藥，因為它在低劑量時可以誘導脂氧素和消退素等物質。阿司匹林在高劑量時，或與選擇性的COX-2抑制劑同時服用就會失去這種作用。

前列腺素合成的調控也比較獨特。COX會發生自溶，所以存在時間短，不依賴反饋調節，而是由酶量調節。其活性被酚類促進，被某些藥物及花生四烯酸、乙炔類似物抑制。