12/15 - 脂氧合酶缺乏可减轻内皮细胞中流动诱导的低密度脂蛋白（LDL）氧化反应

《Biochemical and Biophysical Research Communications》：12/15- lipoxygenase deficiency attenuates disturbed flow-induced LDL oxidation in endothelial cells

湍流通过激活12/15-脂氧合酶促进内皮细胞低密度脂蛋白氧化，其机制涉及NOX2上游ROS生成，该酶在动脉分支处的高表达是动脉粥样硬化的重要病理基础，为靶向治疗提供新思路。

　　动脉粥样硬化是一种复杂的慢性疾病，其发展过程与多种因素密切相关，包括血管内的血流模式、脂质代谢以及氧化应激反应。研究发现，动脉粥样硬化更倾向于在血流紊乱的区域形成，这些区域通常位于血管分支和弯曲处，血液流动呈现出低剪切力和振荡性特点。相较之下，直段动脉在高剪切力和单向流动的条件下，表现出较强的抗病变能力。这一现象表明，血流模式在动脉粥样硬化的发生中扮演了重要角色，尤其是血流紊乱对内皮细胞功能的负面影响。

内皮细胞作为血管内血流模式的主要感受器，能够将不同的剪切力转化为相应的生物化学信号。在血流紊乱的刺激下，内皮细胞不仅会产生大量活性氧（ROS），还会促进白细胞与内皮细胞的相互作用以及血管通透性的增加。这些变化被认为是动脉粥样硬化发生的重要诱因，尤其是在与其它系统性风险因素如血脂异常和糖尿病共同作用时更为显著。此外，低密度脂蛋白（LDL）的氧化修饰在动脉粥样硬化的病理过程中占据核心地位，而氧化修饰的脂蛋白（ox-LDL）不仅与血流紊乱协同作用引发内皮功能障碍，还能在血流紊乱区域形成有利于ox-LDL生成、摄取和积累的微环境。

在ox-LDL的生成过程中，存在多种机制，包括酶促途径和非酶促途径。其中，12/15-脂氧化酶（12/15-LOX）作为一类重要的脂氧化酶，其在脂质氧化中的作用已被广泛研究。12/15-LOX能够催化多不饱和脂肪酸（PUFA）的过氧化反应，生成一系列具有生物活性的脂质产物。这种酶在不同物种中具有不同的亚型，其反应特异性及生成的脂质产物也有所不同。在人类中，12/15-LOX主要催化生成15-羟基二十烷酸（15-HETE），因此也常被称为15-LOX；而在小鼠中，其同源酶则主要生成12-HETE。这一酶不仅参与LDL颗粒内酯化脂质的氧化，还促进自由脂肪酸的氧化，这些自由脂肪酸可能进一步参与脂质的氧化修饰过程。大量研究表明，12/15-LOX在动脉粥样硬化的发展过程中具有促动脉粥样硬化的功能，其作用机制包括内皮细胞激活、单核细胞募集以及泡沫细胞形成等。

本研究的假设是，12/15-LOX在血流紊乱的刺激下，可能作为关键的分子介质，促进LDL的氧化过程。为了验证这一假设，研究团队首先利用人类冠状动脉内膜切除样本，分析了不同血流模式下12/15-LOX的表达和亚细胞定位情况。接着，通过体外流动系统，评估了12/15-LOX对内皮细胞LDL氧化和ROS生成的贡献。最后，在小鼠部分颈动脉结扎模型中，通过药物抑制或基因敲除的方式验证了相关发现。研究结果表明，12/15-LOX在血流紊乱的条件下显著上调，这一上调过程可能通过SREBP2依赖的机制实现。通过12/15-LOX的上调，内皮细胞能够促进产生促炎性的PUFA代谢产物，并进一步加剧血管炎症反应。

此外，研究发现，在血流紊乱条件下，12/15-LOX能够通过NOX2（NADPH氧化酶2）上游的途径增加ROS的生成。然而，12/15-LOX介导的LDL氧化过程并不依赖于NOX，这表明该酶在不同功能上可能涉及不同的信号通路。这一发现为理解血流紊乱与动脉粥样硬化之间的关系提供了新的机制视角。通过抑制或敲除12/15-LOX，研究团队观察到血流紊乱区域的氧化脂质沉积显著减少，这一结果进一步支持了12/15-LOX在动脉粥样硬化发展中的关键作用。

从临床观察来看，ALOX15基因的rs916055多态性与肥胖相关表型在亚洲人群中存在显著关联，这一发现提示ALOX15的遗传变异可能与代谢性疾病，包括动脉粥样硬化，具有潜在的联系。因此，研究不仅揭示了12/15-LOX在血流紊乱条件下促进LDL氧化的机制，还为开发新的治疗策略提供了理论依据。通过调控12/15-LOX的表达，可能有效减轻动脉粥样硬化，尤其是针对血流紊乱区域的病变。

在实验方法方面，研究团队采用了多种技术手段，包括免疫荧光分析、ELISA检测、DCFH-DA检测ROS生成等。这些技术能够准确评估12/15-LOX在不同血流模式下的表达情况，以及其对LDL氧化和ROS生成的影响。同时，研究还利用了基因敲除小鼠和药物抑制模型，进一步验证了12/15-LOX在体内的作用。这些实验不仅具有高度的科学性，还为后续的临床研究奠定了基础。

研究材料包括人类脐静脉内皮细胞（HUVECs）以及多种实验试剂和仪器。HUVECs来自六个生物独立批次，并在特定的培养基中进行培养。实验中使用的试剂包括脂质氧化相关酶的抑制剂、细胞转染试剂、ELISA检测板以及膜蛋白提取试剂等。这些材料的选择和处理方法确保了实验结果的准确性和可重复性。此外，研究还使用了Nile red等荧光染料，用于观察脂质的沉积情况。

研究结果不仅表明12/15-LOX在血流紊乱条件下能够显著促进LDL的氧化，还揭示了其在不同功能上的不同作用机制。这一发现为理解动脉粥样硬化的空间分布提供了新的视角。通过抑制12/15-LOX的表达或活性，可能有效减少血流紊乱区域的氧化应激反应，从而延缓动脉粥样硬化的进程。这一结论不仅对基础研究具有重要意义，还为临床治疗提供了新的思路。

综上所述，12/15-LOX在动脉粥样硬化的发生和发展过程中扮演了关键角色。其在血流紊乱区域的表达上调可能通过多种机制促进LDL的氧化，进而导致血管炎症和动脉粥样硬化病变的形成。研究团队通过一系列实验，验证了这一假设，并进一步揭示了12/15-LOX在不同功能上的作用机制。这些发现不仅加深了对动脉粥样硬化发病机制的理解，还为开发针对血流紊乱区域的新型治疗策略提供了科学依据。未来的研究可以进一步探索12/15-LOX在不同人群中的表达差异及其与代谢性疾病的关联，从而为个体化治疗提供支持。