The Development of Oleamide-an Endogenous Sleep-inducing Lipid
Guo Changbin,Song Hongrui
(Department of Basic Courses,Shenyang Pharmaceutical University,Shenyang 110015)
AbstractOleamide is an endogenous fatty acid primary amide that accumulates in the cerebrospinal fluid under sleep deprivation and induces physiological sleep in animals.This paper reviewed its discovery,physiological activities,structure-activity relationship(SAR),mechanisms of sleep-inducing,distribution,biosynthesis,inactivation in animal tissues and fatty acid amide hydrolase(FAAH).
Key wordsoleamide;sleep;5-hydroxytryptamine receptor;gap junction;cannabinoid receptor;structure-activity relationship;biosynthesis;amide hydrolase
20世纪90年代以来,随着两个天然存在于哺乳动物大脑的长链脂肪酸酰胺——油酰胺(cis-9-octadecenamide,oleamide,ODA)和花生四烯酰乙醇胺(arachidonoylethanolamide,anandamide,AEA)的发现和其生理活性的初步揭示,围绕这两个内源性生理活性物质展开的生化、生理、药理、药化等方面的研究已成为一个科研热点,美、英、日、意、以色列、俄、中国等国的一些科研机构相继开展了该项研究.ODA最初从被剥夺睡眠的猫的脑脊液中分离鉴定,被证明可诱导大鼠产生生理性睡眠〔1〕;AEA最初从猪大脑分离鉴定,被证明是中枢大麻CB1受体的内源性配体〔2〕,两者都具有多种生理活性.ODA和AEA同是脂肪酸酰胺水解酶的底物,因降解速度不同,两者产生了相互作用的关系〔3〕.本文综述了ODA的发现、生理作用、结构与活性关系、体内分布、代谢途径等有关方面.
1油酰胺的发现、生理作用及其结构与活性的关系
寻找内源性诱导睡眠物质一直是很多科研机构的研究热点,有几种物质,包括Δ-睡眠诱导肽和前列腺素PGD2,曾被认为具有睡眠诱导作用,但其生理作用的分子机制大部分还不清楚.Cravatt等人最先从被剥夺睡眠的猫的脑脊液中分离并鉴定了油酰胺,发现其具有睡眠诱导作用〔1〕.该小组后来又用化学合成方法对分离出的痕量油酰胺进行了结构确认〔4〕.
1.1镇静和催眠作用
用合成的油酰胺给大鼠腹腔注射,剂量等于或超过5 mg/只时,明显对自发行为产生抑制,出现运动减少,闭眼和正常睡眠样的镇静行为,象正常睡眠一样,此时,大鼠对声音刺激源保持着方位反应,并对刺激源保持注意,镇静行为的潜伏期是4 min,作用持续时间呈剂量依赖型,且具有饱和性(给药20 mg/只和50 mg/只作用时间均为2.5 h)〔1〕.Yang等人报道,对小鼠腹腔注射油酰胺,对其运动活性产生呈时间相关性的抑制,给药30 min后呈现出最大作用,240 min后恢复正常,且在43.7~700 mg/kg剂量范围呈剂量依赖性.小鼠实验,油酰胺可加强地西泮的抑制作用,并拮抗乙醇、去氧麻黄碱和咖啡因的兴奋作用〔5〕.
经检测油酰胺在脑中含量与睡眠清醒周期密切相关,缺乏睡眠时浓度增加,恢复睡眠时浓度减小,但是目前对其调节通路还不清楚.油酰胺对大鼠腹腔注射超过5 mg/只,或脑腔注射2.8 μg/只,均可诱导产生生理性睡眠,证明油酰胺可直接作用于脑.与给药时用的溶剂和油酸相比,油酰胺可增加总的慢波睡眠时间和个体平均慢波睡眠时间〔1〕.油酰胺可显著增加给予域下催眠剂量戊巴比妥钠的小鼠的睡眠率,并缩短睡眠潜伏期,延长催眠剂量戊巴比妥钠引起的睡眠时间〔5〕.
油酰胺的结构与镇静催眠活性研究表明:油酸无活性;其反式异构体有类似作用但较弱(大鼠给药10 mg/只,反式异构体作用时间1 h,油酰胺2 h);双键移位至8位、11位及增长碳链至22个碳的三个化合物,镇静催眠活性的程度和持续时间均显著降低.这些结果均表明,油酰胺产生镇静催眠活性要求很高的结构专一性〔1〕.
1.2对5-羟色胺(5-HT)受体系统的调节作用
最近的研究表明油酰胺可调节5-羟色胺能神经传导,对5-HT受体各亚型有不同的药理作用〔6~8〕.在分别表达了不同5-HT受体亚型的青蛙卵母细胞中,用微电极测量由5-HT与受体作用而引发的氯离子流,在ODA和5-HT均为100 nmol/L情况下,ODA对5-HT与5-HT2C受体的反应产生365%的加强作用;对5-HT与5-HT2A受体的反应产生260%的加强作用;对5-HT与离子门控通道5-HT3受体的反应无影响〔6〕.在自然表达有5-HT2A受体的大鼠脑垂体P11细胞中,在ODA和5-HT均为100 nmol/L情况下,ODA对在5-HT作用下5-HT2A受体引发的磷酸肌醇的水解产生228%的加强作用;在表达了5-HT7受体的Hela细胞中,ODA对由该受体介导的cAMP水平的增加产生呈浓度依赖性的加强作用,但当有5-HT存在时,当两者浓度均为100 nmol/L时,ODA对5-HT与5-HT7受体的反应产生50%的抑制作用〔7〕,由此推测ODA可能作用于一个变构位点.在表达了大鼠5-HT2A受体的NTH3T3细胞和表达了人5-HT1A受体的RAT-1细胞中,受体激发产生的细胞增生作用可由测定β-半乳糖苷酶活性而确定,当ODA和5-HT均为100nmol/L时,ODA对5-HT与5-HT1A受体的反应产生370%的加强作用;对5-HT与5-HT2A受体的反应产生260%的加强作用〔8〕.
油酰胺对5-HT受体2A和2C亚型调节的结构与活性关系是:1)9位顺式双键的存在、位置和立体构型是必须的,甚至微小的结构改变都会减弱或消除活性,其双键饱和物产生与之相反的拮抗作用.2)当其酰胺端被取代为仲或叔酰胺后还有部分活性,且小取代基取代更有利于保持活性.3)当其酰胺端换成酸、酯、醛、醇、胺、缩醛或亲电的酮后,均引起活性减弱或消失.4)对甲基端或者连接双键与酰胺的烃链的修饰可非常明显地消除活性.对于5-HT1A受体酰胺端的结构修饰造成的活性减少较轻.总之,油酰胺及其结构类似物可对5-HT受体亚型产生选择性调节,甚至对不同亚型有相反的影响〔6,8〕.
1.3对大鼠神经胶质细胞间进行的缝隙连接介导的信号传输(GJMC)的抑制作用
缝隙连接是高等动物神经元间的一种信号传输方式,通过它可传递局部电流,并允许分子量小于1 000道尔顿的小分子被动扩散.ODA可强有力并有选择性地抑制在大鼠神经胶质细胞间进行的缝隙连接介导的信号传输,但是对在同样细胞中由机械刺激引起的Ga2+传递却没有影响,然而传统上GJMC抑制剂(如庚醇、18β-甘草亭酸等)不仅抑制GJMC而且抑制细胞间的Ga2+流.ODA通过抑制GJMC调节着大脑细胞间的信号联系,由此可能会影响到诸如睡眠等高级神经活动〔9〕.
ODA抑制GJMC的结构与活性关系是:1)与花生四烯酰胺相比,油酰胺更有效.2)要求链长16~24个碳(16~18个碳最好).3)羰基端应为酰胺键,做氢键受体而非供体.4)9位双键的顺式构型.5)疏水的甲基末端.在这些限制条件下,可做一些结构修饰,有的衍生物比ODA可有更好的体内活性〔10〕.Guan等人报道:油酸和ODA的反式异构体,即使在大剂量时也无效;(Z)-11-十八碳烯酰胺、油酰乙醇胺和(Z)-8-十八碳烯酰胺有效但较弱〔9〕.
1.4ODA的大麻样作用
1964年发现了大麻的活性成分Δ9-四氢大麻酚,近几年来相继发现大麻CB1和CB2受体,CB1受体存在于中枢和外周神经系统,CB2受体主要存在于免疫细胞中,两者均与Gi/Go蛋白相耦联.AEA是大麻中枢CB1受体的配体.大麻受体的生理作用涉及到运动活性抑制、细胞增生、止疼、炎症与免疫调节、食欲和呕吐控制等方面〔11〕.ODA浓度直到10 μmol/L也不与大麻CB1或CB2受体直接结合,但是它表现出如下一些大麻样的作用:1)ODA可抑制抗CD3细胞、ConA激活的初生淋巴细胞、T细胞和B细胞的增生,100 μmol/L时产生完全抑制,该活性具有立体选择性,反式异构体和其双键饱和物无活性.在抑制淋巴细胞增生上ODA和AEA是协同作用的.2)ODA可对人乳腺癌EFM-19细胞和大鼠肾上腺嗜铬细胞瘤PC-12细胞的增生和分化产生抑制作用,ODA抑制作用的IC50值为11.3 μmol/L.CB1受体拮抗剂SR14176(0.5 μmol/L)可拮抗ODA和AEA的作用,说明此作用可能由大麻CB1受体所介导〔12〕.3)在对小鼠大麻样运动行为的四个实验中,ODA有显著活性,但比AEA弱〔3〕.这可能与它对AEA产生竞争性抑制有关.
2关于ODA诱导睡眠的作用机制的几个假说
到目前为止,对ODA诱导睡眠的作用机制还没有定论,在实验基础上提出了以下几个假说:1)通过加强5-羟色胺对5-HT受体的作用而产生〔6~8〕.2)通过抑制在神经胶<
