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发表于 2013-7-8 16:03:53
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第九步聚:抑制5 - 脂氧合酶(5-LOX)
正如在第4步抑制环氧化酶-2(COX-2)酶所指出的,大量实验和临床已经证明,炎症在癌症的形成和发展起着举足轻重的作用。
白三烯是一类重要的炎症介质,由花生四烯酸经过一系列的酶促反应生成。花生四烯酸(arachidonic acid, AA)主要经环氧合酶(cyclooxygenase,COX)及5-脂氧合酶(5-lipoxy-genase, LOX)两条途径代谢(另外一条是 15- 脂氧合酶支路,产生羟基二十碳四烯酸类活性物质。),代谢产物为主要包括前列腺素(prostaglandins, PGs)、血栓素(thromboxanes, TXs)和白三烯(leukotrienes, LTs)在内的二十碳不饱和脂肪酸。其中,COX是体内催化AA合成PGs和TXs的关键酶,COX-2是其可诱导型异构酶;5-LOX则主要催化AA合成LTs。这些产物作为脂类介质参与调节细胞代谢,并介导炎症、免疫、过敏、增生和凋亡等重要病理过程。
花生四烯酸(从)无论是通过COX通路还是LOX通路代谢,均可生成类花生酸,而类花生酸参与人类多种疾病,包括癌症的致病过程,同时在肿瘤的发生、发展及转移过程中起重要作用。各种LOX可以将花生四烯酸、亚油酸及多不饱和脂肪酸转化为具有生物活性的物质,进而影响细胞信号、结构及代谢。5一LOX和12一LOX具有前致癌作用,并且参与从通路的初期过程。
5-脂氧合酶是体内催化花生四烯酸生成生物活性物质白三烯的关键酶,其普遍存在于哺乳动物的各类组织及血液细胞,主要见于白细胞、巨噬细胞和肥大细胞中。近年来5-LOX 在肿瘤发生中的意义日益受到重视,除了在正常细胞表达外,多种肿瘤细胞包括肺癌、胰腺癌、食管癌及肝癌等均可出现5-LOX 高表达,且与肿瘤的发展及预后相关。抑制5-脂氧合酶及其产物的表达有可能预防和逆转恶性肿瘤的发生,
LOX抑制剂的作用方式和化学结构类型多种多样。一般划分为:氧化还原抑制剂、非氧化还原抑制剂、铁离子配体抑制剂以及FLAP抑制剂等。
氧化还原抑制剂主要是亲脂还原剂,如:NDGA,黄酮类化合物,香豆素类等。这些化合物作用于LOX活化部位的铁离子,把+3价活性状态的铁离子还原为+2价的非活性状态,干扰了铁离子催化循环,阻止LOX的激活。体内外实验均证实其具有高效的LOX抑制作用。
多西苯醌是研究得最广泛的还原抑制剂,属于亲脂的醌类物,结构上与辅酶Q相似,是有效的5 -LOX特异性抑制剂。
黄酮类化合物的黄酮结构是由一个γ吡喃酮环连接两个苯环而成的邻苯二酚,实验表明其具有自由基清除作用及对于LTs合成的半数抑制浓度低于20μmol/L外,还发现吡喃酮环与苯环间扭转角度的二维结构特性是影响其作用的一个重要因素,例如槲皮素-27°扭转角度的最小能量构象对LOX活性的抑制作用是儿茶素(-107.4°)和双氢槲皮素(-85.08°)作用的两倍左右。在体外实验中发现天然黄酮类抗氧化剂茶多酚、槲皮素、芦丁等可明显降低大豆脂氧合酶介导联苯氨等多种具有苯环结构化合物的协同氧化,其作用显著强于一些常用的脂氧合酶活性调节物还原型谷胱甘肽、棉子酚及NDGA。这些抗氧化剂对协同氧化的抑制不仅表现在氧化终产物生成量及生成速度的降低,还体现在其自由基中间体的生成降低。
此外,三羟基异黄酮、大豆黄素和山萘酚等天然黄酮类物质能以非竞争性的方式抑制大豆脂氧合酶和5/12 LOX的活化作用,限制5/12-HETE等产物的生成。临床实验方面,Neuhouser综合评价了4个群组研究和6个病例对照研究,得出了一致的结论:黄酮类物质尤其是槲皮素,能有效降低肺癌病人的危险度。同样,对血管和下肢静脉曲张性溃疡等疾病,富含黄酮类物质的食物或黄酮类的浓缩提取物可以改善血管内皮的情况,加速溃疡的愈合。
NDGA是从常青灌木中提取的一种天然药物成分,是花生四烯酸代谢过程中5/12 LOX的强抑制剂。对于经幽门螺杆菌转染诱导的胃上皮细胞和巨噬细胞的炎性应答反应,NDGA表现出较强的遏制作用,其原理可能是下调白介素-8和肿瘤坏死因子等促炎反应介质。二甲基苯胺(DMA)、联苯胺以及一些相关外源化合物经LOX氧化后具有亲电子性,能与DNA共价结合,可能产生致癌作用。作为LOX的经典抑制剂,NDGA兼有抗氧化剂和自由基的还原剂作用,能明显地抑制LOX介导DMA的N脱甲基化及代谢活性产物甲醛的生成,也呈剂量依赖地抑制LOX对联苯胺、愈创木酚等外源化学物在亚麻酸参与下的协同氧化酶活性。另外,NDGA还能阻滞大豆脂氧合酶介导的对氨基苯酚与谷胱甘肽共轭化合物的生成,降低对氨基苯酚的肾毒性。
氧化还原抑制剂多属于非选择性抗氧化物,由于容易干扰其他活性自由基的合成和生物氧化还原系统,并具有一定的副作用(如高铁血红蛋白的生成),妨碍了它们进一步在临床的研究和应用。但仍有少数例外,如多西苯醌和艾地苯醌。
采取更加积极的措施来制止5-脂氧合酶这种致命的酶将有利癌症的治疗。乳香已被证明可有效地减轻各种慢性炎症性疾病(Kimmatkar 2003; Ammon 2002; Wallace 2002; Gupta 2001; Gerhardt 2001; Gupta 1998; Kulkarni 1991; Park 2002; Liu 2002; Syrovets 2000)。一种新型的乳香提取物已被开发利用,其生物利用度相比标准乳香提取物提高了一倍52%,(Sengupta 2011; Zhang 2006)。它对抑制致命的5-LOX和其他癌症,降低花生四烯酸及其衍生的副产品提供了更大的机会。此生物利用度更高的的乳香提取物申请了专利。
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