強大的脂質(zhì)代加工：Alox15基因敲除小鼠的簡介與應(yīng)用

圖1. ALOX15蛋白結(jié)構(gòu)預(yù)測模型^[3]。

Alox15編碼的蛋白酶是不含血紅素鐵的雙加氧酶，具有催化和酯化多不飽和脂肪酸過氧化的功能，并產(chǎn)生一系列生物活性脂質(zhì)中間產(chǎn)物。該蛋白酶能在花生四烯酸酯的C12或C15處插入過氧基，產(chǎn)生12-HPETE和15-HPETE，然后將12-HPETE反應(yīng)，并代謝產(chǎn)生具有促炎特性的因子hepoxilins。

研究人員還發(fā)現(xiàn)，Alox15也可以將亞油酸酯過氧化為13-HPODE，并參與 DHA的氧化以產(chǎn)生特異性促炎癥消退介質(zhì) (specialized pro-resolving mediators ,SPM) ，如分解素D5和能主動下調(diào)免疫反應(yīng)并具有抗血小板聚集特性的(7S ,14S)-diHPDHA^[3]。

除了在免疫和炎癥反應(yīng)中的作用外，研究人員發(fā)現(xiàn)這種酶還可能通過產(chǎn)生脂氧素 A4 (LXA4) 和二十二碳六烯酸衍生的神經(jīng)保護素 D1 (NPD1; 10R,17S- HDHA)具有抗炎和神經(jīng)保護作用。此外，該酶可以調(diào)節(jié)諸如凋亡細胞的吞噬過程中肌動蛋白的聚合，這對多種生物過程來說至關(guān)重要。該酶還參與PPAR-γ內(nèi)源性配體的產(chǎn)生，并調(diào)節(jié)巨噬細胞的發(fā)育和功能，另外，Alox15編碼的蛋白酶還可能通過該途徑調(diào)節(jié)骨量，并對骨骼發(fā)育產(chǎn)生負面影響^[3]。
 

圖2. 一種涉及Alox15的催化反應(yīng)^[3]。

與Alox15相關(guān)的疾病包括哮喘、鼻息肉、阿司匹林耐受不良和腦室旁白質(zhì)軟化。其相關(guān)途徑包括先天免疫系統(tǒng)以及HETE和HPETE生物合成及代謝。與該基因相關(guān)的GO注釋分析包括鐵離子結(jié)合活性和氧化還原酶活性。該基因一個重要同源基因是Alox12^[4]。

Alox15基因敲除小鼠
有研究發(fā)現(xiàn)，純合的Alox15等位基因敲除小鼠表現(xiàn)出花生四烯酸代謝異常，并進一步發(fā)展為脾腫大、脾結(jié)構(gòu)異常、白細胞增多癥、嗜堿性粒細胞增多、淋巴結(jié)形態(tài)異常、皮炎并可能因為貧血引發(fā)相關(guān)骨髓增殖性疾病導(dǎo)致過早死亡^[5]。

硫乙醇酸鹽誘導(dǎo)對Alox15敲除小鼠巨噬細胞的影響
研究人員首先使用尾壓法測量雄性野生鼠（WT）和雄性Alox15敲除小鼠的收縮壓，實驗結(jié)果顯示，兩組基礎(chǔ)血壓無顯著差異，并且，兩組小鼠收縮壓的結(jié)果介于94mmHg和98mmHg之間（圖 3，灰色條），這表明，敲除Alox15基因?qū)π∈蟮幕�礎(chǔ)血壓沒有影響。

接著，研究人員用L-NAME誘發(fā)高血壓，WT組小鼠的血壓在攝入L-NAME的第5天和第7天之間升高至140mmHg，相較而言，Alox15敲除小鼠的血壓基本保持不變（圖 3，黑條）。最后，將硫乙醇酸鹽誘導(dǎo)、來源于Alox15敲除小鼠的腹腔巨噬細胞過繼轉(zhuǎn)移到Alox15敲除小鼠中，研究人員發(fā)現(xiàn)，處理后的Alox15敲除小鼠在L-NAME誘導(dǎo)后產(chǎn)生了高血壓，結(jié)果顯示，巨噬細胞的過繼轉(zhuǎn)移導(dǎo)致Alox15敲除小鼠的血壓升高至122mmHg（圖 3）。

以上這些數(shù)據(jù)表明硫乙醇酸鹽誘導(dǎo)的來源于Alox15敲除小鼠的巨噬細胞可以導(dǎo)致Alox15敲除小鼠在高血壓刺激物的誘導(dǎo)下發(fā)生血壓升高的現(xiàn)象^[6]。
 

 

圖3. Alox15敲除小鼠對L-NAME誘導(dǎo)的高血壓的反應(yīng)。野生型小鼠或Alox15敲除小鼠都能通過L-NAME的誘導(dǎo)產(chǎn)生高血壓。還有一組Alox15敲除小鼠在注射了8*10⁶硫乙醇酸鹽誘導(dǎo)提供來源于Alox15敲除小鼠的巨噬細胞，過繼轉(zhuǎn)移到Alox15敲除小鼠中，并用L-NAME誘導(dǎo)產(chǎn)生了高血壓。本實驗采用尾壓法間接監(jiān)測小鼠血壓。對于要注射腹腔巨噬細胞或誘導(dǎo)物的Alox15敲除小鼠，統(tǒng)計4只小鼠，其他組統(tǒng)計8只小鼠^[6]。

小結(jié)
Alox15是一個重要的蛋白酶，能催化產(chǎn)生多種具有生物活性的脂質(zhì)，該基因涉及的生物學(xué)功能廣泛且復(fù)雜，本文只是簡要介紹了全敲小鼠所具有的一個表型，即敲除小鼠中巨噬細胞不一樣的代謝模式。除此之外，還有文章報道了胰腺特異性Alox15敲除小鼠在肥胖誘導(dǎo)下的胰島的氧化應(yīng)激反應(yīng)，有興趣的老師也可以參考相關(guān)文獻^[7]。最后，相信如此重要且功能廣泛的酶，在不同的部位的敲除可能都會產(chǎn)生不同的生物學(xué)效應(yīng)。