脂肪酸羥基脂肪酸脂的研究進(jìn)展*

許小芬，胡長鋒，朱嬡嬡，張紀(jì)達(dá)

（1.浙江中醫(yī)藥大學(xué) 基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院，浙江 杭州310053；2.杭州市職業(yè)病防治院，浙江 杭州310014）

隨著脂質(zhì)組學(xué)和分子生物學(xué)技術(shù)的發(fā)展，生物體內(nèi)各類新型脂質(zhì)分子及其功能正在不斷被發(fā)現(xiàn)。2014年Cell 雜志首次報(bào)道了一類具有抗糖尿病和抗炎癥等重要生物學(xué)功能的新型內(nèi)源性脂質(zhì)分子——脂肪酸羥基脂肪酸脂（FAHFAs）[1]。本文對該類脂質(zhì)的復(fù)雜化學(xué)結(jié)構(gòu)組成、體內(nèi)各組織/器官中的分布，已發(fā)現(xiàn)的生物學(xué)功能及當(dāng)前的檢測方法進(jìn)行了詳細(xì)地綜述。另外，根據(jù)已知的生物學(xué)功能，筆者預(yù)測該大類脂質(zhì)分子可能在風(fēng)濕免疫性疾病的發(fā)生、發(fā)展中具有重要的作用。

1 FAHFAs化學(xué)結(jié)構(gòu)及在體內(nèi)分布

FAHFAs 是由主鏈羥基脂肪酸和側(cè)鏈脂肪酸通過酯化反應(yīng)生成的脂質(zhì)分子。目前已知構(gòu)成FAHFAs 主鏈羥基脂肪酸和側(cè)鏈的脂肪酸主要由飽和或單不飽和的C16 或C18 脂肪鏈構(gòu)成，例如硬脂酸（SA，C18:0）、油酸（OA，C18∶1 n-9）、軟脂酸（PA，C16∶0）、棕櫚油酸（PO，C16∶1 n-9）及其相應(yīng)的羥基脂肪酸。另外，主鏈上根據(jù)羥基位置的不同也會產(chǎn)生多種同分異構(gòu)體，例如5-和9-羥基SA與PA 酯化后分別形成5-PAHSA 和9-PAHSA[2]。因此，理論上根據(jù)主側(cè)鏈兩部分相互組合及羥基位置的改變可以形成幾大類近百種復(fù)雜的FAHFAs 異構(gòu)體分子[3]。

FAHFAs 脂質(zhì)分子廣泛存在于生物體內(nèi)各種脂肪及肝臟、胰腺、腎臟、血液等組織內(nèi)，并且不同組織FAHFAs 含量及種類存在顯著差異[3]。以含量最高的棕櫚酸羥基硬脂酸（AHSA）為例，在小鼠皮下脂肪組織中存在5-PAHSAs8、 7-PAHSAs8、 8-PAHSAs8、 9-PAHSAs8、 10-PAHSAs8、 11-PAHSAs8、12-PAHSAs8 和13-PAHSAs 這8 種異構(gòu)體； 血清只含有9-PAHSAs、 10-PAHSAs、 11-PAHSAs、12-PAHSAs 和13-PAHSAs 這5 種異構(gòu)體[3]。在人類的血液和脂肪組織中也存在類似差異，并且各組織間FAHFAs 種類和濃度會隨著飲食結(jié)構(gòu)等外部環(huán)境的變化而改變[1]。PAHSA 同時(shí)也是AG4OX 小鼠（一種葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)載體Glut4 過表達(dá)使得糖耐量增加的肥胖小鼠模型）表達(dá)最高的FAHFA家族之一。有研究表明，在正常喂養(yǎng)狀態(tài)下，BAT（棕色脂肪組織）中PAHSA 總含量最高，在皮下和性腺周圍的WAT（白色脂肪組織）中略低，在肝臟、胰腺和腎臟中較低，禁食使WAT 和腎臟PAHSA 含量增加2～3 倍，胰腺增加65%，但不改變BAT、肝臟或血清中的水平，因此，禁食以組織特異性和異構(gòu)體特異性的方式調(diào)節(jié)參與特定PAHSA 異構(gòu)體的合成、降解或釋放[1]。體內(nèi)FAHFAs 含量和種類主要是由各組織或器官重新合成的且含量受到內(nèi)源性合成機(jī)制的嚴(yán)格調(diào)控，這種調(diào)控可能與其生物學(xué)功能密切相關(guān)[4-5]。最近對人HEK293 細(xì)胞的體外研究發(fā)現(xiàn)，有兩種水解酶優(yōu)先靶向FAHFA，即AIG1 和ADTRP[6]，而另一項(xiàng)研究證實(shí)胰腺脂肪酶CEL 也能水解FAHFAs[7]。

2 FAHFAs生物學(xué)功能

2.1 ChREBP調(diào)控PAHSA水平

胰島素通過葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白4（Glut4）葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)體刺激脂肪組織攝取葡萄糖，改變脂肪組織Glut4 表達(dá)或功能，調(diào)節(jié)全身胰島素敏感性。Glut4也是脂肪細(xì)胞分泌脂肪和合成FAHFAs 的重要調(diào)節(jié)因子[8]。有研究表明，相比正常小鼠，Glut4 脂肪特異性過表達(dá)（AG4OX）小鼠脂肪組織和血液中FAHFAs 含量均顯著升高；而在胰島素抵抗的動物模型和人體的脂肪組織、血液中FAHFAs 含量發(fā)生明顯下調(diào)，且減少幅度與胰島素抵抗程度密切相關(guān)[1]。AG4OX 小鼠的這些效應(yīng)是由碳水化合物反應(yīng)元件結(jié)合蛋白（ChREBP）驅(qū)動的脂肪組織中葡萄糖依賴性誘導(dǎo)脂肪生成介導(dǎo)的。ChREBP 是脂肪組織Glut4 調(diào)節(jié)糖反應(yīng)元件結(jié)合蛋白，該蛋白是造脂和糖酵解基因的轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子，也是脂肪組織脂肪酸合成和全身性胰島素敏感性的主要決定因素之一[9]。通過ChREBP 驅(qū)動脂肪組織合成的FAHFAs 依賴于適應(yīng)性抗氧化系統(tǒng)，表明FAHFAs 可能是聯(lián)系該系統(tǒng)的活性與外周組織的胰島素敏感性的中間環(huán)節(jié)[10]。正常小鼠ChREBP基因敲除會使性腺周圍和皮下白色脂肪組織中的總PAHSA 水平降低75%，而血清中沒有變化。同樣，AG4OX 模型小鼠敲除ChREBP表達(dá)后也可完全逆轉(zhuǎn)性腺周圍和皮下白色脂肪組織、血清PAHSA 顯著升高的趨勢。另有研究表明，脂肪特異性ChREBP基因敲除小鼠會出現(xiàn)高胰島素血癥、脂肪組織炎癥和葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)障礙等癥狀，伴隨血清和脂肪組織中PAHSAs 含量顯著降低[1]，經(jīng)體外大量補(bǔ)充9-PAHSA 后可防止上述癥狀的顯現(xiàn)[11]，充分說明ChREBP 能夠調(diào)節(jié)PAHSA 水平，進(jìn)而影響機(jī)體對胰島素的敏感性。

2.2 PAHSA刺激胰島素和胰高血糖素樣肽-1分泌

相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，在血糖含量升高時(shí)，PAHSA可刺激分泌胰島素和胰高血糖素樣肽-1（GLP-1），從而提高胰島素抵抗模型小鼠的糖耐量[1]。YORE等[1]研究發(fā)現(xiàn)在高血糖條件下，5-PAHSA 能夠直接作用于模型小鼠胰島，刺激胰島素分泌。深入研究發(fā)現(xiàn)5-PAHSA 和9-PAHSA 均可以快速誘導(dǎo)腸內(nèi)分泌細(xì)胞系STC-1 細(xì)胞分泌GLP-1，且呈現(xiàn)一定劑量依賴性，進(jìn)一步證實(shí)PAHSA 可以直接刺激GLP-1 分泌。這一效果與Omega-3 脂肪酸、α-亞麻酸和合成的GPR120 激動劑的產(chǎn)生相似[1,12-13]。因此，PAHSA 促進(jìn)葡萄糖誘導(dǎo)的胰島素分泌的急性效應(yīng)可能既有對胰島的直接作用，又有通過誘導(dǎo)腸道GLP-1 分泌的間接作用。

第一時(shí)相胰島素對葡萄糖反應(yīng)的喪失是2 型糖尿病中早期胰島B 細(xì)胞功能損害的主要原因之一[14]。相比賦形劑治療的小鼠，經(jīng)長期5-PAHSA和9-PAHSA 作用的小鼠體內(nèi)胰島素分泌量增加40%。因此PAHSA 治療不僅可快速改善胰島素和GLP-1 對葡萄糖的第一相反應(yīng)，且作用效果可以維持>5 個月，不會出現(xiàn)胰島B 細(xì)胞耗盡等副作用[15]。

2.3 PAHSA 通過激活GPR120 增強(qiáng)葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)和GLUT4移位

FAHFAs 能夠直接激活G 蛋白偶聯(lián)受體120（GPR120），提高脂肪組織中Glut4 等糖轉(zhuǎn)運(yùn)載體表達(dá)量，增強(qiáng)胰島素的敏感性[1]。此外，PAHSA 還通過促進(jìn)Glut4 移位來提高胰島素分泌水平，增加葡萄糖的轉(zhuǎn)運(yùn)[4]。FAHFAs 還可以通過與G 蛋白偶聯(lián)受體（GPCRs）等細(xì)胞表面受體結(jié)合來影響其他的生物學(xué)功能[16]。HIRASAWA 等[12]認(rèn)為PAHSA 對GLP-1分泌和葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)的影響與GPCRs 激活可能存在協(xié)同作用。

PAHSA 還具有信號傳導(dǎo)的功能，9-PAHSA 和5-PAHSA 都能與GPR120 結(jié)合并激活GPR120，而GPR120 激活又進(jìn)一步促進(jìn)脂肪細(xì)胞中葡萄糖的轉(zhuǎn)運(yùn)和Glut4 移位[1,4]。另外，長期使用5-PAHSA 和9-PAHSA 可以改善小鼠的胰島素敏感性和糖耐量，這些胰島素敏感性的改善與PAHSA 在體外增加胰島素刺激的葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)和脂肪細(xì)胞中Glut4 移位的作用是一致的[3]。從臨床的角度而言，PAHSA 可同時(shí)激活多個脂質(zhì)的G 蛋白偶聯(lián)受體，降低配體抵抗和毒性的風(fēng)險(xiǎn)[3]。

2.4 FAHFAs抗慢性炎癥的功能

慢性炎癥反應(yīng)在肥胖誘導(dǎo)胰島素抵抗過程中發(fā)揮重要的作用[17]。脂肪組織增多、脂肪因子（如瘦素、視黃醇結(jié)合蛋白等）、脂降解、細(xì)胞死亡及缺氧均會引發(fā)相應(yīng)的炎癥反應(yīng)[18-20]。脂肪酸及其代謝物通過激活Toll 樣受體促使脂肪組織中相關(guān)的免疫細(xì)胞，如巨噬細(xì)胞、樹突狀細(xì)胞等發(fā)生免疫反應(yīng)[21]。這些反應(yīng)也會刺激后續(xù)炎癥信號通路，包括絲裂原活化蛋白激酶（MAPKs）和核因子κB（NFκB）等，增加腫瘤壞死因子（TNF）、白細(xì)胞介素1β（IL-1β）、白細(xì)胞介素6（IL-6）等炎癥因子的分泌，引發(fā)一系列胰島素代謝通路的紊亂[22]。另外，Toll樣受體激活還可大量產(chǎn)生與胰島素抵抗密切相關(guān)的神經(jīng)酰胺類脂質(zhì)，促進(jìn)炎癥小體的活化，進(jìn)一步加劇炎癥反應(yīng)[23]。

2.4.1 PAHSA 能夠抑制促炎因子的分泌 PAHSA已被證明同時(shí)影響免疫系統(tǒng)和β 細(xì)胞。有研究表明，PAHSA 既能減弱非肥胖糖尿病小鼠的自身免疫反應(yīng)，又能促進(jìn)β 細(xì)胞的存活[24]。PAHSA 通過減少JNK/MAPK 通路的激活，進(jìn)而抑制內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激反應(yīng)，減少非肥胖糖尿病小鼠胰腺T、B 細(xì)胞浸潤活化，而增加Treg 活化。

相關(guān)研究表明，F(xiàn)AHFAs 可以抑制肥胖模型小鼠脂肪組織中巨噬細(xì)胞TNF、IL-1β 等促炎癥因子的分泌和LPS 誘導(dǎo)的樹突狀細(xì)胞激活[1]。另外，化學(xué)誘導(dǎo)的結(jié)腸炎模型小鼠經(jīng)PAHSA 處理后，體內(nèi)炎癥細(xì)胞因子的表達(dá)顯著減少，并明顯延緩結(jié)腸炎的發(fā)作并減輕其嚴(yán)重程度[4,25]。因此，PAHSA 是一種很有希望的抗炎脂質(zhì)，對炎癥性疾病的治療可能具有有益的效果。介導(dǎo)PAHSA 抗炎作用的受體尚不清楚，LEE 等[26]認(rèn)為PAHSA 在體內(nèi)導(dǎo)致結(jié)腸T 細(xì)胞活化的促炎細(xì)胞因子和趨化因子表達(dá)減少，在體外減弱T 細(xì)胞增殖和Th1 極化的這些抗炎作用似乎部分依賴于GPR120。但GPR120 是否介導(dǎo)PAHSA 的抗炎作用這一設(shè)想還有待進(jìn)一步研究。

同時(shí)，并非所有的FAHFAs 都具有抗炎癥的功能[1]。9-PAHSA 可劑量依賴性抑制白細(xì)胞介素12 誘導(dǎo)的樹突狀細(xì)胞成熟，降低IL-1 和TNF-α 的分泌。此外，從巨噬細(xì)胞IL-6、TNF-α 和IL-1β 的基因表達(dá)量和IL-6 分泌水平來看，9-PAHSA 可減弱LPS誘導(dǎo)的巨噬細(xì)胞的激活[27]。然而與9-PAHSA 不同的是，5-PAHSA 在體外和體內(nèi)實(shí)驗(yàn)中均未觀察到抗炎作用，表明不同的FAHFAs 異構(gòu)體具有不同的生物學(xué)功能[1]。

2.4.2 DHAHLA 在肥大細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)中具有抗炎作用 二十二碳六烯酸羥基亞油酸酯（DHAHLA）是FAHFAs 家族中一種具有抗炎活性的脂類，通過研究骨髓單個核細(xì)胞對抗原和前列腺素E2（PGE2）的趨化反應(yīng)發(fā)現(xiàn)[28]，對照細(xì)胞對PGE2 的趨化性高于抗原。與單獨(dú)暴露于二甲基亞砜的對照細(xì)胞相比，經(jīng)13（R）和13（S）-DHAHLA 處理的細(xì)胞對抗原和PGE2 的趨化作用顯著且相似地受到抑制。DHA 及其代謝物的抗炎作用歸功于專門的促炎介質(zhì)（如溶血素、保護(hù)素和松脂）[29-30]，其可以限制和化解持續(xù)的炎癥。肥大細(xì)胞的主要作用是感知局部微環(huán)境，識別趨化刺激，做出快速反應(yīng)，并引發(fā)炎癥。一旦激活，15 種合成的炎癥介質(zhì)在一個稱為脫顆粒的過程中被釋放。然而，慢性激活會導(dǎo)致組織損傷。有研究表明，13-DHAHLA 對抗原-IgE 復(fù)合物和PGE2 兩種不同的趨化物質(zhì)和抗原介導(dǎo)的脫顆粒有一定的趨化作用[28]。

2.4.3 13-LAHLA對巨噬細(xì)胞具有抗炎活性 有研究證實(shí)，燕麥油餾分中的三種羥基亞油酸亞油酸酯（LAHLA）異構(gòu)體（15-LAHLA、13-LAHLA 和9-LAHLA）是含量最豐富的FAHFAs[31]。在這些LAH‐LA 中，13-LAHLA 是攝入分離燕麥油脂質(zhì)體后在人血清中含量最豐富的LAHLA 異構(gòu)體，也是小鼠和人脂肪組織中含量最豐富的內(nèi)源性LAHLA。

13-LAHLA 能夠抑制脂多糖刺激的細(xì)胞因子分泌和促炎基因表達(dá)。KUDA 等[27]發(fā)現(xiàn)13-DHAHLA可抑制脂多糖誘導(dǎo)的小鼠巨噬細(xì)胞RAW-264.7 細(xì)胞因子的分泌。當(dāng)脂多糖刺激RAW 264.7 細(xì)胞時(shí)，13-LAHLA 也抑制誘導(dǎo)型一氧化氮合酶和環(huán)氧合酶-2mRNA 的表達(dá)，減少促炎癥細(xì)胞因子以及炎癥下游調(diào)節(jié)因子iNOS 和COX-2 的表達(dá)，并抑制IL-6和IL-1β 的mRNA 水平，表明13-LAHLA 具有廣泛的抗炎作用。

3 FAHFAs 在風(fēng)濕免疫性疾病中應(yīng)用的展望

風(fēng)濕免疫性疾病是臨床常見的嚴(yán)重影響人們生活質(zhì)量的慢性自身免疫性疾病，包括類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎、幼年特發(fā)性全身性關(guān)節(jié)炎、系統(tǒng)性紅斑狼瘡、成人Still 病、強(qiáng)直性脊柱炎、反應(yīng)性關(guān)節(jié)炎、銀屑病關(guān)節(jié)炎等[32]。絕大多數(shù)風(fēng)濕免疫性疾病患者體內(nèi)存在異常的免疫炎癥反應(yīng)，例如高水平的炎癥因子，慢性炎癥損傷可使內(nèi)皮細(xì)胞、上皮細(xì)胞等釋放IL-33，當(dāng)其與具有跨膜結(jié)構(gòu)的ST2L 結(jié)合后，通過NF-κB 及MAPKs 通路引起血清TNF-α、IL-17、IL-113、IL-6 及Th2 細(xì)胞因子（IL-4、IL-5、IL-13）增多，繼而引起各組織器官損傷，如骨侵蝕，肺、腎臟及皮膚纖維化等，并進(jìn)入炎癥反應(yīng)的惡性循環(huán)中，加重炎癥反應(yīng)[33]。

PAHSA 能抑制T 細(xì)胞反應(yīng)[26]，特別是Th1 相關(guān)的致炎基因（IFN-γ、Tbx2）和Th17 相關(guān)基因（IL-17、IL-23）的表達(dá)。此外，PAHSA 還能顯著降低促炎細(xì)胞因子（TNF-α、IL-6 和IL-1β）和趨化因子（趨化因子巨噬細(xì)胞炎性蛋白1、人巨噬細(xì)胞趨化蛋白1 和角質(zhì)形成細(xì)胞的趨化因子）的表達(dá)。另外，9-PAHSA 也可以通過直接影響樹突狀細(xì)胞的成熟，抑制促炎T 細(xì)胞的活化和隨后的擴(kuò)張，從而發(fā)揮其調(diào)節(jié)免疫反應(yīng)和抗慢性炎癥的功能[25]。單獨(dú)刺激LPS 可誘導(dǎo)骨髓來源的樹突狀細(xì)胞活化，導(dǎo)致MHCII、CD80、CD86 和CD40 水平升高。然而，用9-PAHSA 預(yù)處理骨髓來源的樹突狀細(xì)胞，然后刺激LPS，可降低MHCII 和共刺激分子的水平。除PAHSA 具有抗炎作用外， 有研究也發(fā)現(xiàn)13DHAHLA 和13-LAHLA 對巨噬細(xì)胞具有抗炎活性，13-LAHLA 能影響細(xì)胞炎癥反應(yīng)的許多分支，包括細(xì)胞因子的產(chǎn)生和分泌、一氧化氮信號和前列腺素的產(chǎn)生[32]?？傊現(xiàn)AHFAs 參與調(diào)節(jié)眾多免疫炎癥反應(yīng)通路，具有重要的生物學(xué)功能。因此，研究風(fēng)濕免疫性疾病患者體內(nèi)FAHFAs 代謝水平可進(jìn)一步深入認(rèn)識相關(guān)的發(fā)病機(jī)理，對于開發(fā)新的治療方法具有重要意義。

4 FAHFAs定性定量分析方法

FAHFAs 功能研究依賴于靈敏、準(zhǔn)確的定性、定量方法[34]。然而，由于生物體內(nèi)FAHFAs 含量極低，且每個FAHFA 家族又包含眾多化學(xué)結(jié)構(gòu)極其相似的異構(gòu)體組成。因此，F(xiàn)AHFAs 準(zhǔn)確的定性、定量分析是個巨大的難題。

目前建立的FAHFA 定量分析的方法基本上都是基于固相微萃取聯(lián)合LC-MS 分析[2，35-37]。例如ZHANG 等[2]提出硅膠固相萃取與LC-MS 聯(lián)用測定16 種不同脂肪酸家族的策略；LOPEZ-BASCON等[35]建立了一種基于固體在線耦合的血清中FAHFAS 采用固相萃取和LC-MS 聯(lián)用的的自動定性定量檢測方法；VERONIKA 等[28]建立了一種高靈敏性、高準(zhǔn)確度的生物樣品FAHFAs 分析方法：超高效液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)。這些方法成功實(shí)現(xiàn)了部分FAHFAs 分子的定性、定量分析，具有開創(chuàng)性意義，但同時(shí)也存在諸多不足：①樣本前處理復(fù)雜；②單獨(dú)的流動相體系；③所需樣本量大；④分析時(shí)間長；⑤各組分之間不能完全分開。另外，這些方法還有在FAHFAs 流動相中溶解度低、所需標(biāo)準(zhǔn)品種類多、數(shù)據(jù)重現(xiàn)性差及其他脂質(zhì)干擾產(chǎn)生的假陽性等問題。

最近，基于多維質(zhì)譜的鳥槍脂組學(xué)原理，以一種合成的FAHFA 標(biāo)準(zhǔn)品為內(nèi)標(biāo)，建立了生物樣品經(jīng)固相萃取和AMPP 化學(xué)衍生化后脂類提取物中FAHFAs 分析的新方法[38]。該方法不僅大大地提高了FAHFAs 離子化效率，且還有效地克服了其他方法中存在的神經(jīng)酰胺類物質(zhì)干擾產(chǎn)生的假陽性。同時(shí)，該方法具有所需生物樣品量少、敏感性高、特異性好和線性動態(tài)范圍寬等特點(diǎn)。因此，該方法將有助于研究各種生理/特定條件下FAHFA 水平的變化，極大地促進(jìn)FAHFAs 脂質(zhì)分子的生物學(xué)功能的研究。

5 小結(jié)

FAHFAs 是近年脂質(zhì)研究領(lǐng)域最重大的發(fā)現(xiàn)之一。大量研究已證實(shí)，F(xiàn)AHFAs 參與調(diào)節(jié)大量免疫炎癥反應(yīng)相關(guān)通路，在體內(nèi)具有重要的生物學(xué)功能。因此，研究風(fēng)濕免疫性疾病患者體內(nèi)FAHFAs代謝特征及信號傳導(dǎo)途徑的變化，可以深入揭示風(fēng)濕免疫性疾病的發(fā)病機(jī)制，對早期的標(biāo)志物尋找和精準(zhǔn)的個性化治療方法開發(fā)均具有重大的意義。