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20-ヒドロキシエイコサテトラエン酸（20-HETEまたは20-ヒドロキシ-5 Z ,8 Z ,11 Z ,14 Z -エイコサテトラエン酸とも呼ばれる）は、アラキドン酸のエイコサノイド代謝産物であり、血管緊張の調節、特定の臓器への血流、腎臓におけるナトリウムおよび体液の輸送、血管経路のリモデリングなど、血管系に幅広い影響を及ぼします。20-HETEのこれらの血管および腎臓への影響は、げっ歯類の血圧および特定の臓器への血流の調節に関与していることが示されています。遺伝学的および前臨床研究では、20-HETEが同様に血圧を調節し、脳卒中や心臓発作の発症に寄与する可能性が示唆されています。さらに、その産生の喪失は、ヒトの神経疾患である遺伝性痙性対麻痺の一因となっているようです。前臨床研究では、20-HETEの過剰産生が、特に乳がんなど、特定のヒトがんの進行に寄与する可能性も示唆されている。
シトクロムP450（CYP450）ミクロソーム結合ω-ヒドロキシラーゼのサブセットであるシトクロムP450オメガヒドロキシラーゼは、オメガ酸化反応によってアラキドン酸を20-HETEに代謝します。[ 1 ] CYP450酵素は、ヒトでは少なくとも57メンバー、マウスでは少なくとも120メンバーからなるスーパーファミリーに属しています。[ 2 ] このスーパーファミリーの中で、CYP4ファミリーのCYP4AおよびCYP4Fサブファミリーの特定のメンバーは、ほとんどの組織で20-HETEと、同時に少量の19-ヒドロキシ-5 Z ,8 Z ,11 Z , 14 Z -エイコサテトラエン酸（19-HETE）を生成する主要なシトクロムP450酵素と考えられています。[ 1 ] しかし、CYP2U1もこれら2つのHETEの生成に寄与する可能性があり[ 3 ]、CYP4F8はアラキドン酸を19-HETEに代謝する一方で、20-HETEはほとんど、あるいは全く生成しない。[ 4 ]
19-HETEと20-HETEの共生は重要である可能性がある。なぜなら、19( R )-HETEは、その立体異性体である19( S )-HETEとは異なり、血管内皮細胞に対する20-HETEの作用を阻害するからである。[ 5 ] CYP酵素による他のHETEの産生を分析した研究に基づくと、[ 6 ]これらの酵素による19-HETEの産生には、そのRおよびS立体異性体の両方が含まれる可能性がある。
ヒトでは、CYP4 ω-ヒドロキシラーゼにはCYP4A11、CYP4F2、およびCYP4F3が含まれ、20-HETE 合成酵素の主たるものは CYP4F2 であり、これはヒトの腎臓で 20-HETE を生成する主要な酵素であり、次いで CYP4A11 が続きます。[ 7 ] [ 8 ] [ 9 ] CYP4F3 は、単一の pre-mRNA 前駆体分子の選択的スプライシング により、CYP4F3A と CYP4F3B という 2 つの異なる酵素として発現します。CYP4F3Aは主に白血球で発現し、CYP4F3B は主に肝臓で発現します。[ 10 ]ヒトの乳房や卵巣などの限られた組織で発現している ヒトCYP4Z1もアラキドン酸を 20-HETE に代謝する可能性がある[ 11 ]一方、かつて 20-HETE 産生に寄与すると考えられていたヒトCYP4A22は、現在では代謝的に不活性であると考えられている。[ 8 ] 最後に、ヒト CYP2U サブファミリーの唯一のメンバーであるCYP2U1 は、脳と胸腺で高発現しており、腎臓、肺、心臓などの他の多くの組織ではそれほどではないが発現している。 [ 12 ] [ 13 ] CYP2U1 タンパク質は、他のいくつかのチトクロム P450 酵素と比較して、悪性乳腺組織でも高発現している。[ 14 ] MCF -7ヒト乳癌細胞株は、このチトクロムのメッセンジャー RNAを発現している。[ 15 ]
マウスでは、Cyp4aサブファミリーの20-HETEおよび19-HETE産生酵素は、相同性の高い2つの酵素、Cyp4a12aとCyp4a12bのみである。Cyp4a12aは雄の腎臓でアンドロゲンホルモン依存的に発現する。[ 16 ] ラットでは、Cyp4a1、Cyp4a2、Cyp4a3、およびCyp4a8が20-HETEを産生する。[ 7 ] これらの酵素の組織分布はヒトとは異なるため[ 9 ]、げっ歯類の研究からヒトへの外挿はやや複雑である。
マウスのCYP2J9、ラットのCYP2J3、ヒツジのCYP2Jはアラキドン酸を主に19-HETEに代謝するが、少量の20-HETEにも代謝し、ヒツジの酵素の場合は18-HETEにも代謝する。一方、ヒトのCYP2J2はエポキシゲナーゼであり、アラキドン酸をエポキシド生成物に代謝する。[ 17 ]
多くの因子が細胞や組織を刺激して、試験管内および生体内で20-HETEを産生させる。 アンドロゲンは特にこの産生を強力に刺激する。[ 18 ] [ 19 ] 他の刺激因子には、強力な血管収縮誘発剤であるアンジオテンシンII、エンドセリン、およびαアドレナリン化合物（ノルエピネフリンなど）が含まれる。[ 20 ]
一酸化窒素、一酸化炭素、スーパーオキシドは20-HETEの産生を阻害します。これらの非薬理学的物質は、20-HETE産生シトクロムp450酵素のヘム結合部位に結合することによって阻害します。 [ 21 ] 20-HETEを代謝するUDP-グルクロノシルトランスフェラーゼ（UGT）酵素 の基質となる薬剤、例えば非ステロイド性抗炎症薬、オピオイド、ゲムフィブロジル、ラシックス、プロパノール、および様々なCOX-2阻害剤などは、望ましくない副作用として20-HETEのレベルを上昇させる可能性があります。[ 21 ] [ 22 ] 20-HETEの合成を阻害する薬理学的物質は多岐にわたり、CYP酵素の基質結合部位をめぐってアラキドン酸と可逆的に競合する様々な脂肪酸アナログやベンゼン系薬剤などがあります。[ 8 ] [ 1 ]
CYP4AおよびCYP4Fサブファミリーに属するものやCYP21を含むシトクロムω酸化酵素は、アラキドン酸だけでなく、さまざまな短鎖（例：ラウリン酸）および/または長鎖（例：ドコサヘキサエン酸）脂肪酸も水酸化します。[ 3 ] [ 23 ]また、炎症、血管反応、その他の反応を調節するさまざまな脂肪酸代謝物（例：LTB4、5 -HETE、5-オキソエイコサテトラエン酸、12-HETE、およびいくつかのプロスタグランジン）をω水酸化してその活性を低下させることもできます。[ 4 ] [ 24 ]この代謝誘導不活性化は、炎症反応を抑制するシトクロムの役割や、特定のCYP4F2およびCYP4F3の一塩基変異体とヒトのクローン病およびセリアック病との関連が報告されていることの根底にある可能性がある。[ 10 ] [ 25 ] [ 26 ] シトクロムω-ヒドロキシラーゼの過剰発現または低発現、薬理学的阻害、一塩基変異体または変異体に関連する多くの効果および疾患は、20-HETE産生への影響に起因するとされているが、これらの代替代謝作用の影響はしばしば定義されていない。
UDP-グルクロノシルトランスフェラーゼ（UGT）による20-HETEのグルクロン酸抱合は、ヒトにおける20-HETEの除去および不活性化の主要な経路であると考えられている。[ 27 ]
20-HETEを代謝する他の経路もいくつかあります。ヒト血小板や他の組織は、シクロオキシゲナーゼ(s)を介してこれを代謝し、プロスタグランジンG2、トロンボキサンA2、トロンボキサンB2の20-ヒドロキシアナログと、11( R )-ヒドロペルオキシ-20-ヒドロキシ-5Z , 8Z , 11Z , 14Z-エイコサテトラエン酸を生成します。これは急速に11,20-ジヒドロキシ-5Z , 8Z , 11Z , 14Z-エイコサテトラエン酸に還元されます。また、 12-リポキシゲナーゼを介して代謝し、12( S )-ヒドロペルオキシ-20-ヒドロキシ-5Z , 8Z , 101E , 14Z-エイコサテトラエン酸を生成し、これもまた急速に12,20-ジヒドロキシ-5Z ,8Z, 101E , 14Z-エイコサテトラエン酸に還元される。[ 28 ] [ 29 ] (エイコサテトラエン酸の11位と12位のヒドロペルオキシ基とヒドロキシル基のキラリティは、これらの酵素によって作られるアラキドン酸代謝物のキラリティを定義する研究に基づいて予測される。 [ 30 ] [ 31 ] ) 20-HETEのプロスタグランジンおよびトロンボキサン代謝物は、そのプロスタグランジンおよびトロンボキサン前駆体のような血小板刺激活性を欠いており、20-HETEの12-ヒドロキシおよび11-ヒドロキシ代謝物も不活性である可能性があるため、これらの代謝経路は血小板系に関して20-HETEを不活性化する機能を持つと考えられる。[ 32 ] しかし、20-ヒドロキシプロスタグランジン代謝物はラット大動脈輪を収縮させることができ、それによって20-HETEの高血圧作用に寄与する可能性がある。[ 33 ]
マウス脳微小血管の培養平滑筋細胞および内皮細胞は、一連のβ酸化反応により、20-HETEをその20-カルボキシアナログである20-カルボキシ-5Z , 8Z , 11Z , 14Z-エイコサテトラエン酸に酸化し、次に18-カルボキシ-5Z , 8Z , 10Z , 14Z-オクタデカテトラエン酸に、そしてさらに鎖が短縮されたジカルボン酸である16-カルボキシ-5Z , 8Z , 10E-ヘキサデカトレノ酸に酸化する。[ 29 ] [ 34 ] [ 35 ] これらの短縮経路は、20-HETE の不活性化にも役立つと考えられますが、この短縮経路の最初の産物である 20-カルボキシ-HETE は、ブタの心臓の冠状微小血管を拡張するため、少なくともこの臓器と種では、20-HETE の血管収縮作用に拮抗する可能性があります。[ 9 ]ブタから分離した冠状動脈内皮細胞は、主に補酵素 A 依存性プロセスを介して、リン脂質の sn-2 位に 20-HETE を取り込みます。[ 36 ] これらのマウスとブタの 20-HETE 代謝経路は、まだ証明されていませんが、ヒトにも存在すると考えられます。
20-HETE合成酵素は、肝臓、腎臓、脳、肺、腸、血管に広く分布している。[ 1 ]ほとんどの血管系では、20-HETE合成活性は小血管の血管平滑筋に限られており、血管内皮細胞や大血管ではそのような活性はほとんど、あるいは全くない。[ 7 ] しかし、マウス脳微小血管から得られた平滑筋と内皮細胞の両方が、培養下で20-HETEを産生する。[ 29 ]
20-HETEは、ヒトの好中球[ 37 ]および血小板[ 38 ]、ならびにウサギの腎臓の髄質の尿細管上行細胞、糸球体前細動脈、およびその他の特定の局所領域によって産生される。 [ 9 ] [ 39 ]
様々なげっ歯類モデルにおいて、20-HETEは低濃度（<50ナノモル）で、これらの動脈の平滑筋細胞の収縮反応をαアドレナリン作動薬[ 40 ] 、バソプレシン[ 41 ] 、エンドセリン[ 7] 、レニン・アンジオテンシン系の産物であるアンジオテンシンII[7]などの他の収縮剤に対して感作（すなわち増加）させることにより、動脈を収縮させる作用を示す。20-HETEはレニン・アンジオテンシン系と特に複雑な相互作用を示す。アンジオテンシンIIはラット腎臓の糸球体前微小血管を刺激して20-HETEを産生させる。この産生はアンジオテンシンIIが完全な収縮効果を発揮するために必要であり、20-HETEはアンジオテンシンIをアンジオテンシンIIに変換する酵素、すなわちアンジオテンシン変換酵素の転写を誘導する。アンドロゲン[ 18 ] [ 19 ]やノルエピネフリンなどのαアドレナリン作動性化合物[ 20 ]などの他の物質も同様に20-HETEの産生を刺激し、20-HETEによって増強される血管収縮作用を有する。これらの循環的または正のフィードバック相互作用は、血管収縮反応を永続させるのに役立つ可能性がある[ 7 ] 。
げっ歯類モデルでは、20-HETEはカルシウム活性化カリウムチャネルを阻害し、L型カルシウムチャネルを介して血管平滑筋細胞へのイオン性カルシウムの流入を促進する。それに伴う細胞内カルシウムの上昇がこれらの筋肉の収縮を引き起こす。[ 8 ]
ラットを用いた研究でも、血管内皮細胞において20-HETEが、一酸化窒素産生酵素である内皮型一酸化窒素合成酵素（eNOS）と熱ショックタンパク質90との結合を阻害することが示されており、これによりeNOSの活性化能力が阻害されます。内皮細胞は、血管拡張剤である一酸化窒素の産生能力が低下し、潜在的に有害な酸素ラジカルであるスーパーオキシドアニオンのレベルが上昇するなど、機能不全に陥ります。これらの機能不全の内皮細胞が属する血管は、血管拡張剤であるアセチルコリンに対する反応性が低下します。[ 7 ] [ 5 ] [ 42 ]
20-HETEは、トロンボキサンA2受容体を直接活性化することにより、げっ歯類（およびヒト）の動脈標本を収縮させることもできる。この受容体を活性化する力はトロンボキサンA2より著しく弱いものの、ラットおよびヒトの脳動脈標本を用いた研究では、これらの動脈を通る血流の増加が20-HETEの産生を誘発し、それがトロンボキサン受容体に結合してこれらの血管を収縮させ、それによって血流を減少させることが示されている。後者の作用において、20-HETEは脳への血流を調節するメディエーターとして機能すると考えられている。[ 43 ] [ 44 ]
20-HETEのこれらの血管収縮作用は、脳（前の段落を参照）だけでなく、腎臓、肝臓、心臓、その他の臓器、およびこれらの臓器の一部への血流を減少させる可能性があり、全身性高血圧やトロンボキサン受容体活性化の生理学的および病理学的効果にも寄与する可能性があります。[ 20 ] [ 8 ] [ 43 ] [ 44 ]
総頸動脈にバルーン損傷を受けたSprague Dawleyラットでは、損傷した動脈の平滑筋におけるCYP4A酵素の免疫染色レベルが上昇し、損傷した動脈における20-HETEレベルも上昇した。2種類の異なる薬剤による20-HETE産生の阻害は、バルーン損傷後に発生した血管内膜肥厚と血管リモデリングを大幅に減少させた。これらの研究は、CYP4Aの発現増加と20-HETE産生が血管内膜の成長、リモデリング、ひいては損傷したラット頸動脈の治癒に寄与することを示唆している。[ 45 ]
C57BL/6マウス実験モデルでは、20-HETE前処理により、総頸動脈および大腿動脈における血栓形成誘発剤である塩化第二鉄による血流が促進され、減少します。ヒト臍帯静脈内皮細胞に関する付随研究では、 20 - HETEが細胞外シグナル調節キナーゼの活性化を刺激し、ERK依存性およびL型カルシウムチャネル依存性のフォン・ヴィルブランド因子の放出を引き起こし、それが血小板の内皮細胞への接着を刺激することが示されています。[ 46 ] 20-HETEの内皮作用、血小板作用、および凝固促進作用は、組織への血流を阻害する能力に寄与している可能性があります。
動物モデルでは、20-HETEは腎臓の近位尿細管の上皮細胞におけるプロテインキナーゼCの活性化を刺激します。キナーゼはNa+/K+-ATPaseをリン酸化して阻害し、同時にヘンレ係蹄太上行脚（TALH）のNa-K-Cl共輸送体と70 pS K+チャネルもブロックします。これらの効果により、ネフロンにおけるナトリウムと体液の吸収が減少し、血圧が低下する傾向があります。[ 8 ]
上記のように、20-HETEは動脈血管を収縮させることで血圧を上昇させる可能性がある一方で、腎臓でのナトリウムと体液の喪失を促進することで血圧を低下させる可能性もある。したがって、20-HETEの効果は複雑であり、以下の動物モデルを用いた研究で示されている。これらのモデルの多くは、ヒトの高血圧症と類似している点で、ヒトの高血圧症に関連していると考えられる。すなわち、男性は女性よりも高血圧症の発症率が高く、アンドロゲンレベルが高い女性（例えば、閉経後の女性や多嚢胞性卵巣症候群の女性）は高血圧症の発症率が高い。[ 18 ]
自然発症高血圧ラットでは、CYP4A2と20-HETEのレベルが上昇しており、20-HETE産生の阻害はこのモデルで血圧を低下させる。[ 21 ] この効果は雌ラットで特に顕著であり、閉経後の高齢の自然発症高血圧ラットでは、閉経前の雌ラットとは異なり、CYP誘導20-HETE産生の非選択的または選択的阻害剤で治療すると血圧が著しく低下する。[ 47 ] [ 48 ]
Dahl食塩感受性ラットは高血圧を発症し、高塩分（塩化ナトリウム）摂取によりその発症が早まり悪化し、低塩分摂取により改善する。このモデルでは、ラットの脳血管系においてCYP4A/20-HETE経路が上方制御され、血管内皮細胞による活性酸素種の過剰産生が起こり、これがCYP4A/20-HETE経路を刺激する。CYP4Aおよび20-HETE産生の非選択的および非選択的阻害剤は、このモデルの高血圧を軽減する。[ 49 ]このモデルの高血圧は雄ラットでより重篤であり、少なくとも部分的にはバソプレシン、レニン・アンジオテンシン系、およびアンドロゲン によって媒介されていると考えられる。 [ 50 ] [ 51 ]
片方の腎臓を摘出し、高塩食を与えたルイスラット（実験用ラットモデルを参照）は高血圧である。20-HETE産生阻害剤を腎髄質間質に注入すると、注入した腎臓の外髄質における20-HETEの生成が減少し、注入した腎臓の皮質における20-HETEの産生には影響がなく、平均動脈圧はベースラインの115mmHgから142mmHgに上昇した 。この研究は、20-HETEの高血圧作用と低血圧作用は、その産生器官だけでなく、腎臓に関しては、その器官内の産生部位にも依存することを示している。[ 52 ]
アンドロゲン治療は正常な雄および雌ラットに高血圧を引き起こしますが、この高血圧反応はCyp4aおよび20-HETE産生の様々な阻害剤によって大幅に軽減されます。[ 18 ]
Cyp4a12を過剰発現するCyp4a12トランスジェニックマウスは、20-HETEレベルの上昇を伴うアンドロゲン非依存性高血圧を発症する。この高血圧は、20-HETE産生のCyp4a選択的阻害剤による治療で完全に可逆的である。[ 53 ]
Cyp4a14遺伝子ノックアウトによってCyp4a14が枯渇したマウス（Cyp4a14(-/-)マウス）は、雄特異的なアンドロゲン依存性高血圧を発症する。この一見矛盾する結果は、Cyp4a12aの過剰発現によるものである。Cyp4a14のノックアウト（Cyp4a14は20-HETEを産生しない）は、20-HETE産生シトクロムCyp4a149(-/-)の過剰発現と、それに伴う20-HETEの過剰産生につながる。このモデルには、血漿アンドロゲンの増加、血管および尿中の20-HETEレベルの上昇、去勢による高血圧の緩和、およびナトリウム-水素アンチポーター3の過剰発現に続発する腎臓近位尿細管における過剰な体液再吸収によって引き起こされる高血圧が含まれる。これらの効果は、過剰産生によるものと推定されるが、まだ証明されていない。 20-HETE。[ 16 ] [ 54 ] [ 55 ] [ 56 ] この仮説を裏付けるものとして、Cyp4a12トランスジェニックモデル（上記）が参照されている。[ 16 ]
Cyp4a10を欠損したマウスは、低塩食では正常な血圧を維持するが、通常の塩食または高塩食では高血圧になる。この逆説的な結果は、Cyp4a10の喪失によって腎臓のCyp2C44レベルが低下するためであると思われる。Cyp2C44は、血管拡張作用と降圧作用を持つエポキシエイコサトリエン酸（EET）ファミリーであるアラキドン酸を代謝する。このモデルでは、20-HETEレベルは正常、Cyp2c44の発現低下、EETレベル低下、EETによって調節される腎尿細管のナトリウム吸収の欠陥、およびマウスにCyp2c44の発現誘導剤、すなわちPPARαの活性化剤を投与してCyp2c44の発現を増加させることによる高血圧の正常化がみられる。[ 16 ] [ 57 ]
20-HETEはマウスおよびヒトの一過性受容体電位カチオンチャネルサブファミリーVメンバー1（TRPV1、カプサイシン受容体およびバニロイド受容体1としても知られる）を活性化し、この受容体を介してマウスから採取した培養背根神経節細胞を活性化する。[ 58 ]
ヒトのCYP4A11は、マウスのcyp4a14と72.69%のアミノ酸配列同一性、マウスのcyp4a10と73.02%の同一性を示しており、ヒトではマウスのcyp4a14および/またはcyp4a10と同様の役割を果たしていることが示唆される。[ 59 ]下記に示すように、ヒトにおけるCYP4A11の欠損と高血圧との関連性は、マウスにおけるCyp4a14遺伝子ノックアウトに伴う高血圧と類似しているように思われる（上記の遺伝子モデルに関するセクションを参照）。
CYP4A11の遺伝子多型rs1126742変異体は、ヌクレオチド8590でチミジンをシトシンに置換し[T8590C]、アミノ酸434でフェニルアラニンからセリンへの置換を引き起こします。このF434S変異体は、アラキドン酸を20-HETEにω酸化する能力が著しく低下しており、以下の症例で本態性高血圧と関連付けられています。テネシー州の白人男性512人（オッズ比=2.31）、フラミンガム心臓研究の男性と女性1538人（オッズ比=1.23）、アフリカ系アメリカ人腎疾患研究に参加した高血圧性腎疾患の黒人アメリカ人732人のうち男性のみ（女性を除く） [ 60 ] 。 [ 61 ]日本の507人のサンプルにおける男性[ 62 ]、および第3回MONICA（心血管疾患の傾向と決定要因のモニタリング調査、1397人）では、ホモ接合型C8590C遺伝子型とホモ接合型T8590T遺伝子型とのオッズ比は、全被験者で3.31、男性で4.30、女性で2.93であった。[ 63 ]
Tanno-Sobetsu Studyから募集した1501人の参加者を対象とした研究では、CYP411のプロモーター領域の変異体-845G（-845Aが優勢な遺伝子型）が、CYP411の転写の低下および高血圧と関連していることが判明しました（ホモ接合型およびヘテロ接合型の-845G遺伝子型とホモ接合型-845A遺伝子型のオッズ比は1.42でした）。[ 64 ]
CYP4A11 のハプロタイプタグ一塩基多型(SNP) (タグ SNPを参照)バリアントである C296T (296 位のシトシンからチミンへの置換) は、漢民族集団から抽出された 2000 人以上の個人において、虚血性脳卒中のリスクの有意な増加(ホモ接合体およびヘテロ接合体の C296T 被験者をホモ接合体の C286C 被験者と比較した場合の調整オッズ比 1.50) と関連していた。[ 65 ] −296C>T 単一塩基対置換がベースライン CYP411 転写活性に及ぼす影響は有意ではなかったため、この多型は原因バリアントではなく、原因バリアントと連鎖不平衡にある可能性が示唆される。いずれにせよ、この SNP はこの集団における大血管疾患脳卒中リスクの遺伝マーカーとして役立つ可能性がある。
rs2108622のTアレルは、Pharmacogene Variation ConsortiumによってHuman CYP Allele Nomenclature DatabaseでCYP4F2*3と指定されており、位置433のバリンの代わりにメチオニン残基を持つCYP4F2酵素（Val433Met変異体）を生成します。これは一塩基多型（1347C>T; NM_001082.5:c.1297G>A; p.Val433Met ; rs2108622）です。このCYP4F2酵素の変異体は、アラキドン酸を20-HETEに代謝する能力が低下しますが、尿中への20-HETEの排泄量が増加します。[ 66 ] [ 67 ]研究では、次のことが判明しました。a )オーストラリアの高血圧患者 161 名と正常血圧者 74 名のうち、Val433Met 変異の発生率は高血圧患者で有意に増加していました。[ 32 ] b)マルメ食生活とがん研究の心血管コホートに登録され 10 年にわたってモニタリングされた多数のスウェーデン人患者のうち、この変異を持つ男性のみが高血圧を示しました。[ 68 ] c)インドの数百人の被験者のうち、この変異は高血圧と関連していました。[ 69 ] d )日本の高血圧患者 249 名と年齢を一致させた対照群 238 名を比較したところ、この変異は高血圧とは関連していませんでした。[ 70 ] 食事による減量後に低血圧を維持することは、Val433Met 変異の保有者にとってより困難であり、動脈硬化の増加と 20-HETE 合成の増加に関連している可能性があります。[ 71 ]
Val433Met変異体は、日本で行われた脳梗塞患者175人と対照群246人を比較した研究[ 72 ] 、インドで行われた脳卒中患者507人と年齢と性別を一致させた対照群487人を比較した研究[ 69 ] 、中国で行われた患者558人と対照群557人を比較した研究[ 65 ]において、男性ではあるが女性ではない脳梗塞（虚血性脳卒中）の発生率増加と関連している。この変異体は、インドで行われた患者507人と年齢と性別を一致させた対照群487人を比較した研究[ 69 ] 、日本で行われた患者234人と対照群248人を比較した研究[ 73 ]、スウェーデンで行われたマルメ食生活と癌研究の心血管コホートに登録された患者のうち男性ではあるが女性ではない心筋梗塞と関連している。[ 68 ] これらの研究における脳梗塞および心筋梗塞の発生率は、高血圧とは無関係であるように思われる。（Val433Met変異のヘテロ接合体またはホモ接合体の個体の血小板は、エピネフリンに対する血小板凝集反応の増加を示す。[ 74 ]このエピネフリンに対する血小板の過剰反応性は、特に他の血小板凝集剤に対しても見られる場合、脳梗塞および冠動脈梗塞の一因となる可能性がある。）
CYP4F2のイントロンにある一塩基多型rs1558139グアニンからシトシンへの変異は、日本の高血圧患者249人と年齢をマッチさせた対照群238人を対象とした研究において、男性の本態性高血圧とのみ関連している。[ 70 ]この変異がCYP4F2の発現に及ぼす影響は不明である。
研究者らは、アラキドン酸からHETE-20への変換に影響を与える可能性のあるCYP4F2の少なくとも3つの単一ヌクレオチド多型（2024C>G P85A、80 C>T A27V rs771576634、139C>T R47C rs115517770）を特定した。[ 75 ]
CYP2U1 の変異 (c.947A>T) は、遺伝性痙性対麻痺の少数の患者と関連付けられており、罹患した 2 つの家系でホモ接合体として疾患と分離しています。この変異は、CYP2U1オルソログや他のシトクロム P450 タンパク質間で高度に保存されているアミノ酸 (p.Asp316Val) に影響を与えます。p.Asp314Val 変異は酵素の機能ドメインに位置し、酵素の活性に損傷を与えると予測され、ミトコンドリア機能障害と関連しています。[ 76 ] [ 77 ] 2 番目のホモ接合性の酵素不活性化変異が CYP2U1 で同定されており、c.1A>C/p.Met1? は遺伝性痙性対麻痺患者の 1% 未満と関連しています。[ 78 ]これらの変異における 20-HETE の役割は確立されていませんが、20-HETE 産生の減少、ひいては神経組織における TRPV1 受容体の 20-HETE による活性化の減少が、疾患の一因となっている可能性があると仮説されています。[ 76 ]
トランスフェクションによりCYP4Z1を過剰発現するように作られた2つのヒト乳癌細胞株T47DとBT-474は、血管内皮増殖因子AのメッセンジャーRNAを過剰発現し、血管内皮増殖因子Aを過剰産生する一方で、メタロプロテイナーゼ阻害因子-2のメッセンジャーRNAとタンパク質の発現は低下している。CYP4Z1を過剰発現するT47D細胞は20-HETEも過剰産生し、無胸腺Balb/cマウスに移植すると、対照T47D細胞と比較して腫瘍重量と血管新生の増加が大きくなる。これらの増加は20-HETE産生の阻害剤によって阻止される。[ 11 ]癌治療薬として提案されているイソリクイリティゲニンは、アポトーシスを誘発することにより、培養したMDA-MB-231およびMCF-7ヒト乳癌細胞を死に至らしめる。この薬の多くの他の効果の中でも、これらの細胞ではin vitroで20-HETEレベルが低下する。これらの培養物に 20-HETE を加えると、細胞はアポトーシスから救われた。[ 79 ] [ 80 ]イソリクイリティゲニンは、MDA-MB-231 細胞移植の生体内肺転移を阻害すると同時に、腫瘍の 20-HETE レベルを低下させる。[ 80 ]無胸腺ヌード雌マウスに移植された MDA-MB-231 細胞の増殖、および血管内皮増殖因子を含む血管新生を刺激するさまざまな因子の細胞による産生は、マウスを 20-HETE 産生の阻害剤で処理することにより阻害された。[ 81 ]
CYP4Z2 [ 82 ] [ 83 ]だけでなく、CYP4A11、CYP4A22、CYP4F2、および CYP4F3 のメッセンジャー RNA も、正常な乳腺組織と比較してヒト乳がん腫瘍のサンプルでより高発現しています。[ 84 ] CYP4Z1 遺伝子とその偽遺伝子CYP4Z2P の 3つの主要な非翻訳領域(3'UTR) は、miR-211、miR-125a-3p、miR-197、miR-1226、および miR-204' を含むいくつかのmiRNA結合部位を共有しています。これらの miRNA は CYP4Z1 の翻訳を減少させるため、CYP4Z2P の発現はこれらの miRNA に結合して CYP4Z1 への干渉を減らし、それによって CYP4Z1 タンパク質およびおそらく 20-HETE の産生を増加させることができます。実際、これらの3'UTRの強制発現は、乳がん細胞におけるin vitroでの腫瘍血管新生を、部分的にはmiRNA依存的なホスホイノシチド3-キナーゼ-MAPK /ERK経路の活性化を介して促進し、それによって血管内皮増殖因子およびおそらく他の内皮増殖因子の産生を刺激した。[ 83 ]これらの前臨床研究を総合すると、引用した1つ以上のシトクロムP450酵素によって生成される20-HETEは、乳がんの生存、増殖、および血管内皮増殖因子誘導性新生血管 形成を促進することによって、乳がんの進行に寄与する可能性があることが示唆される。
20-HETEは培養ヒト脳グリオーマ細胞株U251の増殖を刺激し、遺伝子導入によりCYP4Z1を過剰発現させると、20-HETEを過剰産生し、劇的に増加した増殖速度を示したが、細胞が20-HETEを産生するのを阻害すると、この増殖速度は抑制された。同様の一連の知見は、ヒト非小細胞肺癌細胞でも見られた。[ 85 ] 20-HETE合成の選択的阻害剤と20-HETE拮抗薬は、培養中の2つのヒト腎臓癌細胞株786-Oと769-Pの増殖を減少させた。20-HETE拮抗薬は、無胸腺ヌードマウスに移植された786-O細胞の増殖も阻害した。[ 86 ]
CYP4A11、CYP4A22、CYP4F2、および/またはCYP4F3のメッセンジャーRNAは、正常組織と比較して卵巣、結腸、甲状腺、肺、卵巣癌でより高発現しています。卵巣癌では、この高発現はCYP4F2タンパク質発現レベルの増加とアラキドン酸を20-HETEに代謝する能力の増加に関連しています。[ 84 ] [ 87 ]卵巣癌ではCYP4Z1 mRNAタンパク質も過剰発現しており、この過剰発現は疾患の予後不良と関連しています。[ 14 ] [ 88 ] [ 89 ]
これらの研究は、CYP4A11、CYP4A22、CYP4F2、および/またはCYP4F3が20-HETEを生成し、それがモデル系で引用された癌の増殖を促進し、したがってヒトの癌でも同様の作用を示す可能性があることを示唆しているが、この示唆には明らかにさらなる研究が必要である。例えば、20-HETE生成の阻害剤は培養中のヒト脳U251グリオーマ細胞の増殖を阻害する。これらの細胞は20-HETEを生成することが示されていないため、阻害剤の標的となるチトクロム酵素によって他の代謝物がこれらの細胞の増殖を維持している可能性があると提案された。[ 90 ]また、そのような阻害剤には、その作用の原因となるオフターゲット効果がある可能性もある。
20-HETEは、プロスタグランジンH2およびトロンボキサンA2を生成する酵素をアラキドン酸と競合することで、ヒト血小板の凝集を阻害します。これらの物質は血小板刺激に応じて生成され、トロンボキサン受容体を介して作用し、ほとんどの刺激に対する血小板凝集反応を媒介および／または促進します。血小板は20-HETEをプロスタグランジンH2およびトロンボキサンA2の20-ヒドロキシアナログに代謝しますが、これらの物質は血小板内では実質的に不活性であり、結果としてアラキドン酸由来のプロスタグランジンおよびトロンボキサンの生成量が減少します。さらに、20-HETE自体がプロスタグランジンおよびトロンボキサン代謝物がトロンボキサン受容体と相互作用するのを阻害します。[ 32 ] 20-HETEの血小板凝集抑制作用は、プロスタグランジンとトロンボキサンの産生を血小板不活性物質に置き換える作用とトロンボキサンA2受容体を遮断する作用の両方によるものです。しかし、20-HETEの血小板凝集抑制作用はマイクロモル濃度を必要とするため、生理作用というよりは薬理作用である可能性があります。
20-HETEは、トロンボキサンA2受容体を直接活性化することでヒト動脈標本を収縮させる。この受容体を活性化する力はトロンボキサンA2より著しく弱いものの、ヒト脳動脈標本を用いた研究では、これらの動脈を通る血流の増加が20-HETEの産生を誘発し、それがトロンボキサン受容体に結合してこれらの血管を収縮させ、それによって血流を減少させることが示されている。後者の作用において、20-HETEはヒト脳への血流を調節するメディエーターとして機能すると考えられている。[ 43 ] [ 44 ]
ある研究では、メタボリックシンドロームの患者30人が、対照群と比較して血漿および尿中の20-HETEレベルが有意に上昇していることが示されました。特に、メタボリックシンドロームの女性では尿中の20-HETEレベルが高かったことが分かりました。[ 91 ]