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【摘要】 内皮脂肪酶是1999年发现的脂肪酶家族新成员，是血管内皮细胞基因表达的产物，其主要为磷脂酶活性，参与高密度脂蛋白的代谢，其基因多态性影响高密度脂蛋白胆固醇的水平，且在促进动脉粥样硬化及冠心病的发生、发展中发挥着重要作用，明确其作用机制可为防治动脉粥样硬化及冠心病提供新途径。
【关键词】 内皮脂肪酶;高密度脂蛋白;基因多态性;脂质;冠心病
冠心病是一种多危险因素疾病，流行病学研究已证实冠心病的危险因素有年龄、性别、血脂异常、高血压、吸烟和糖尿病等, 其中高密度脂蛋白胆固醇(HDL-C)水平是不可忽视的一项重要因素，它与动脉粥样硬化性疾病的发生及发展呈负相关，低HDL-C水平已被证实是冠心病的独立危险因素[1,2]。内皮脂肪酶(endothelial lipase，EL)是1999年发现的脂肪酶家族新成员，越来越多的研究表明EL是调节HDL代谢的关键酶，EL影响着脂蛋白代谢并与动脉粥样硬化及冠心病的发生、发展过程关系密切[3,4]。
1 内皮脂肪酶的生物学特性
EL是在1999年由两组不同的研究人员分别采用不同的方法发现的。其中一组是Hirata等[5]在运用抑相差减杂交技术研究血管形成期的血管内皮细胞的基因特征时，在培养的人脐静脉内皮细胞中首次克隆出了EL。同年，Jaye等[6]在研究氧化型低密度脂蛋白作用下THP-1细胞基因表达的改变时，也发现了EL的基因克隆。并且Jaye等[6]经过核苷酸序列分析发现，EL分别与脂蛋白脂酶有45%的同源性，与肝脂酶有40%的同源性，与胰脂肪酶有27%的同源性。根据以上这些特征，EL被确定为甘油三酯脂肪酶家族的新成员，由于EL是由血管内皮细胞合成和分泌，因此被命名为内皮脂肪酶，相应的基因命名为内皮脂肪酶基因(endothelial lipase gene，LIPG)。
人类的LIPG位于18q21.1，DNA序列长度为75kb，由11个外显子和10个内含子构成。与脂肪酶家族的其他成员相似，EL也是一种分泌型蛋白，由483个氨基酸组成，分子量约55kD，包括有肝磷脂和脂蛋白的结合位点[7]。成人EL是内皮细胞基因表达的产物，在人体多种组织中都有表达：冠状动脉、胎盘、甲状腺、肝脏、肺脏、肾脏、睾丸和卵巢等组织中都可以检测到EL的mRNA。与脂蛋白脂酶和肝脂酶不同的是，EL是在其合成的部位发挥作用，而脂蛋白脂酶和肝脂酶则均是由组织细胞分泌后经血液循环到靶细胞发生作用[8，9]。
EL主要为磷脂酶活性，同时有少量的甘油三酯酶活性，而脂蛋白脂酶主要是甘油三酯酶活性，肝脂酶则同时具有磷脂酶活性和甘油三酯酶活性，但其作用都弱于两者[3,4]。因此，在脂蛋白代谢中，脂蛋白脂酶和肝脂酶易水解富含甘油三酯的脂蛋白，而EL则主要水解HDL。EL的C末端结构域起着调节与HDL结合及水解的作用，而N末端则决定着与脂蛋白结合的特异性。Skropeta等[10]发现N-糖基化位点与EL的分泌、磷脂酶活性及底物特异性密切相关，在已发现的5个潜在的N-糖基化位点中，4个己糖基化且功能各不相同，其中在N末端保守区域的第62位置的N-糖基化位点如果被去除，将显著的增加EL的磷脂酶活性(约增加6倍)。
2 内皮脂肪酶与脂蛋白代谢
2.1 内皮脂肪酶与高密度脂蛋白代谢 EL的磷脂酶活性决定着其主要参与HDL代谢。研究人员通过不同的动物实验来观察EL在调节HDL代谢和水平中的作用。1999年Jaye等[6]在克隆出EL的同时发现，通过腺病毒基因转染使肝脏过量表达EL的小鼠HDL-C和磷脂水平显著下降。Ishida等[3]和Ma等[11]为了证实EL功能的缺失对HDL-C水平的影响，在相同饲养条件下，采用EL基因敲除的小鼠(EL-/-)与野生型小鼠进行比较，发现EL基因敲除的小鼠HDL-C和磷脂水平都显著高于野生型小鼠(>55%)。其机制一部分可能是由于EL的缺失导致HDL中磷脂的周转减慢，HDL分解代谢减少, 另一部分还可能同时促进了胆固醇和磷脂从其他脂蛋白或组织转运到HDL前体，从而增加HDL的合成。
与上述实验相似，Jin等[12]将EL多克隆抗体分别注入野生型小鼠、载脂蛋白A-I转基因小鼠以及缺失HL基因小鼠模型体内，以观察其抑制EL的作用。结果这三种小鼠模型均出现HDL-C和磷脂明显升高，具体表现为HDL微粒增大，HDL磷脂周转减慢，EL介导HDL的水解减少;与其他两种小鼠模型比较，载脂蛋白A-I转基因小鼠体内的HDL与人类的HDL更为相似，由此推测EL对人HDL有相似的作用。以上多个实验说明，EL在HDL的代谢中发挥着重要作用，EL基因的表达量与HDL-C水平密切相关。
EL对HDL的代谢存在脂解和非脂解功能[13]。EL以HDL为优先底物，在内皮细胞表面介导HDL与硫酸肝素蛋白多糖结合后，可水解HDL产生游离脂肪酸和溶血卵磷脂以及低脂载脂蛋白A-I，HDL的结构发生改变，其中的磷脂、胆固醇酯和游离胆固醇成分明显减少，导致HDL微粒体积变小，从而易于分解。且EL对HDL的水解作用及磷脂酶活性增高存在剂量依赖性，Maugeais等[14]将不同剂量编码有人类EL的重组腺病毒注射到小鼠体内，均可出现磷脂酶活性的增高和HDL-C水平的下降，并且呈现剂量依赖性。EL的脂解功能在HDL的代谢中占主要地位，且EL对HDL的脂解作用受其催化活性的影响。过量表达无催化活性EL的野生型小鼠和载脂蛋白A-I转基因小鼠，它们的HDL-C水平并没有受到影响;而缺失HL基因小鼠过量表达无催化活性的EL，也可出现一定程度的HDL-C水平下降;但无论是缺失HL基因小鼠还是野生型小鼠，过量表达正常状态的EL都会使HDL-C水平下降[13]。这些实验结果说明，EL和HL在参与HDL代谢中有部分功能是重叠的，两者都可影响HDL-C的水平，但EL和肝脂酶在调节HDL组成和颗粒大小方面的作用有所不同;EL对HDL代谢的影响主要与有催化活性的EL有关，但在HL功能缺失的状态下，无催化功能的EL可通过发挥介导功能来影响HDL-C的水平。因此，EL的催化活性对HDL的代谢起着至关重要的作用，抑制EL的活性可作为升高HDL-C水平的一个新途径。Shimamura等[15]在研究血管生成素样蛋白-3对HDL代谢的影响时发现，EL的磷脂酶活性可被血管生成素样蛋白-3抑制，从而增加HDL-C的水平。
以上研究表明，无论是在基因水平还是蛋白水平，EL在调节HDL代谢和决定HDL水平中均起着重要的作用，是调节HDL代谢的关键酶。HDL介导胆固醇的逆转运是抗动脉粥样硬化作用的一个重要机制，升高HDL-C的水平能够保护心血管系统，减少心血管事件的发生，因此深入研究EL调节HDL代谢的机制对防治动脉硬化性疾病尤其是冠心病有着极其重要的意义。
2.2 内皮脂肪酶与其他脂蛋白的代谢 EL除了参与HDL的代谢，也对含载脂蛋白B脂蛋白的代谢有一定影响[16]。EL可水解含载脂蛋白B的脂蛋白，介导含载脂蛋白B脂蛋白与细胞表面硫酸肝素蛋白多糖结合，促进含载脂蛋白B脂蛋白的分解。表达EL的小鼠模型极低密度脂蛋白、低密度脂蛋白、磷脂和载脂蛋白B水平均下降，经EL作用的低密度脂蛋白微粒结构发生改变，磷脂和甘油三酯含量减少，蛋白含量增加，低密度脂蛋白微粒变得小且致密因而更容易分解，但必须是有催化活性的EL才能对含载脂蛋白B的脂蛋白发生作用。
3 LIPG多态性及其与血脂的关系
EL的基因多态性及其对血脂特别是HDL-C水平是否有影响，一直以来都是研究的热点问题。从2002年DeLemos等[17]首次发现EL的17个基因变异开始，迄今研究EL的基因变异已超过30个。DeLemos等[17]首次发现在EL的17个基因变异中确认6个有潜在功能，其中有4个可引起氨基酸替换(Gly26Ser，Thr111Ile，Thr298Ser，Asn396Ser)，其他2个变异在EL基因启动子区域(-410C/G，-303A/C);Mank-Seymour等[18]在2004报道了13个新的EL基因单核苷酸变异，12个与HDL-C水平有显著相关性，其中5个单核苷酸变异与性别有关，在男性中有2个(C + 42T/In5, T + 2864C/In8)与HDL-C水平密切相关，另外3个( T + 229G/Ex1, C + 53T/Ex3, G + 98A/In4)则与女性HDL-C水平密切相关，此外T + 2864C/In8还与男性的高密度脂蛋白胆固醇水平相关。Yamakawa-Kobayashi等[19]在研究6个EL基因变异与日本学龄儿童HDL-C水平的关系时，发现启动子-384A/C和第10个外显子2237G/A的变异与HDL-C水平升高有关。
在已发现的EL基因变异中以Thr111Ile的突变最为常见，也是最受关注和研究最多的突变位点。Thr111Ile位于外显子3，由于单核苷酸的变异导致在第111位密码子位置上异亮氨酸替代了苏氨酸。在DeLemos等[17]的研究中，Thr111Ile突变率在白种人和黑人中分别为31.2%和10.3%，Mank-Seymour等[18]对美国人群研究发现Thr111Ile突变率为50%，朱劲草等[20]研究我国汉族人群发现Thr111Ile的突变率为23.3%，但未发现突变纯合子, 说明Thr111Ile突变在西方人群与东方汉族人群中存在明显的种族差异。关于Thr111Ile突变对HDL水平的影响，研究人员在不同国家的人群中已进行了大量的研究。Paradis等[21]在对加拿大人群的研究中发现，Thr111Ile突变纯合子的女性HDL3-C水平高于未突变组，且富含不饱和脂肪酸的饮食可导致Thr111Ile突变纯合子的女性HDL3-C水平升高，而正常纯合子女性则出现HDL3-C水平下降，其原因可能是突变降低了EL的活性。Halverstadt等[22]的研究也证实，Thr111Ile突变的人群HDL3-C水平高于正常纯合子的人群，但也发现正常纯合子人群通过运动锻炼提高HDL-C水平的程度显著高于突变人群。Shimizu等[23]发现Thr111Ile突变与日本人的急性心肌梗死有相关性，急性心肌梗死组的突变率要比正常对照组低，且Thr111Ile的突变与急性心肌梗死的相关性独立于HDL-C水平。与Shimizu等[23]的研究相似，Tang等[24]在对我国冠心病人群的研究中发现，Thr111Ile突变可减少罹患冠心病的危险，对冠心病患者具有保护作用，且这种保护作用并非是单纯通过影响HDL-C水平变化，也可能与Thr111Ile突变后致动脉粥样硬化的作用下降有关。
除了Thr111Ile，Gly26Ser也较受到研究人员的关注。相对于Thr111Ile，Gly26Ser的突变率较低，在DeLemos等[17]的研究中，Gly26Ser在黑人的突变率仅为5.7%，在白种人为0;Brown等[22]在两组不同的队列研究中发现Gly26Ser在黑人的突变率分别为10.6%和11.8%，同样也未在白种人中发现有Gly26Ser的突变;朱劲草等[20]在对我国汉族人群的研究中也未发现Gly26Ser的多态性。由此可见，Gly26Ser的多态性与Thr111Ile一样也存在明显的种族差异性，且DeLemos等[17]和Brown等[22]的研究均发现，Gly26Ser突变的人群HDL-C水平均高于未突变人群。另一个较受关注的是突变率较低的Asn396Ser，在DeLemos等[17]的研究中，Asn396Ser在白种人和黑人中的突变率仅为1.2%和0.6%，但Asn396Ser在高HDL-C水平的白种人中突变率要高于未突变组，Edmondson等[23]在对5个有关Asn396Ser突变的队列研究进行分析时发现，Asn396Ser的突变可使HDL-C水平升高，低密度脂蛋白胆固醇水平降低，且对冠心病患者有保护作用。此外，Smith等[24]在对T + 2864C/In8变异与女性身体活动之间的关系进行研究时发现，完全突变型纯合子的女性在低运动量的状态下，相对容易增加患动脉粥样硬化的危险，其HDL-C水平较低，HDL微粒较小，低密度脂蛋白胆固醇水平较高。启动子-384A/C多态位点也已在三个不同人群(正常日本学龄前儿童[19]、日裔美国人家系人群[25]及中国汉族人群[26])中进行了研究，其中Hutter等[25]在对日裔美国人家系人群研究时发现，-384A/C多态位点除了对HDL-C水平存在影响外，对低密度脂蛋白胆固醇水平也存在显著影响，黄燚等[26]在研究中也发现，-384A/C多态性与中国成都地区正常汉族人的血清总胆固醇、低密度脂蛋白胆固醇及nHDL-C水平存在关联，但未见其与内源性甘油三酯血症患者血脂及载脂蛋白水平有关。
4 EL与冠心病的关系
冠心病是由多种危险因素导致冠状动脉粥样硬化而引起的慢性疾病，动脉粥样硬化是冠心病的基础病因，而动脉粥样硬化则是多因素参与的慢性炎症过程，其中除涉及甘油三酯升高和HDL水平下降等血脂代谢异常外，炎症介质和细胞因子也起着重要作用。
4.1 EL与炎症因子 Hirata等[27]在2000年首先发现白细胞介素-1β和肿瘤坏死因子-α可以诱导体外培养的人脐静脉内皮细胞和人冠状动脉内皮细胞的EL mRNA表达上调。Jin等[28]也通过同样的方法证实内皮细胞EL的表达受炎症因子的调节, 并且发现白细胞介素-1β和肿瘤坏死因子-α可上调内皮细胞EL的分泌和活性，提示EL mRNA和蛋白表达增加的机制是白细胞介素-1β和肿瘤坏死因子-α通过核因子κB介导的方式对EL发挥作用。Paradis等[29]在对肥胖的男性人群研究中发现，炎症细胞因子如C反应蛋白和白细胞介素-6的浓度与EL浓度呈正相关性。Badellino等[30]也在有冠心病家族史的健康人群中检测了多种炎症细胞因子与EL水平的关系，结果发现高敏C反应蛋白、白细胞介素-6、可溶性肿瘤坏死因子受体Ⅱ、可溶性细胞黏附分子-1和瘦素水平与EL水平显著正相关，而脂联素则与EL呈负相关，另外还发现脂联素可抑制人冠状动脉内皮细胞由肿瘤坏死因子-α诱导的EL分泌，且呈剂量依赖性，同时也观察到试验性低剂量内毒素也能够增加EL的浓度，证明了EL通过炎症反应上调。以上研究说明，EL表达的上调和活性的增加受炎症细胞因子的影响，两者之间的相互作用影响着动脉粥样硬化的发生和发展过程。
4.2 EL与动脉粥样硬化 Azumi等[8]在人动脉粥样硬化斑块的内皮细胞、平滑肌细胞、巨噬细胞中及动脉粥样硬化病变处新生血管均发现有EL的表达，证实EL参与了动脉粥样硬化的过程。但关于EL在动脉粥样硬化发展过程中的作用，动物实验的结果并不一致。Ishida等[31]用EL-/-小鼠、载脂蛋白E-/-小鼠及EL-/-和载脂蛋白E-/-双敲除小鼠模型比较动脉粥样硬化的发展情况，结果发现EL-/-和载脂蛋白E-/-双敲除小鼠动脉粥样硬化病变的面积较载脂蛋白E-/-小鼠减少了70%左右。相反，Ko等[32]的研究认为EL缺陷对EL-/-、低密度脂蛋白受体E-/-小鼠的动脉粥样硬化过程没有影响。有关两个研究结果不一致的原因，Ko等[32]认为可能与环境因素及检测时粥样病变本身处于不同阶段有关。
在粥样斑块的形成过程中，单核细胞的黏附和聚集是重要环节，而EL可通过内皮细胞表面的硫酸肝素蛋白多糖的介导作用促进单核细胞与血管内皮发生黏附，这与其本身的酶促作用无关，EL的这个特性对粥样斑块的形成也有一定的影响[33]，同时内皮细胞表达的EL亦可呈剂量依赖的促进黏附分子表达，进一步促进单核细胞等与血管内膜黏附，引起动脉粥样硬化的早期反应[34]。方玉强等[35]研究结果提示在动脉粥样硬化损伤发生后，其周边表达EL的内皮细胞往受损区迁移较正常内皮细胞快，但迁移到病损区的内皮细胞却因生长慢且凋亡增加而不能像正常内皮细胞那样尽快覆盖病损区，使之再内皮化，使病损区较长时间暴露于致栓因子下，导致血栓和粥样硬化的形成，从而引起再狭窄和动脉粥样硬化的发生和发展。
另一方面，EL本身的强磷脂酶活性和特异性水解HDL的生物学特性，可通过降低HDL-C水平，减少HDL受体介导的胆固醇逆向转运，引起或促进动脉粥样硬化。此外，EL在血管内皮细胞表面又能够促进巨噬细胞对低密度脂蛋白的摄取与代谢并增加含载脂蛋白B的脂蛋白在动脉壁内的聚积，提高动脉粥样硬化的易感性[36]。
作用于血管的物理因素被认为是动脉粥样硬化的发病机制之一，并与动脉粥样硬化的发展密切相关。作用于血管壁的剪切力和张力的改变可导致内皮细胞功能发生异常，使EL mRNA水平显著增加[27]，说明血管壁的物理因素通过增加EL的表达及合成促进动脉粥样硬化的发展。
4.3 EL与冠心病 冠心病是以动脉粥样硬化为基础病因的慢性炎症性疾病。EL参与的炎症反应及与各种危险因素协同促进动脉粥样硬化的发生及发展，直接或间接地导致冠心病的发生。Badellino等[37]研究证实EL与高血压、脂质代谢异常、肥胖及胰岛素抵抗等危险因素呈正相关。成丽英等[38，39]进一步研究发现高血压、脂质异常和肥胖等冠心病危险因素影响EL表达，高血压合并肥胖、脂质异常合并肥胖时可进一步促进EL的表达，当三种危险因素并存时EL表达最高，由此可以推测冠心病危险因素在致冠心病过程中可能通过增高EL的表达来实现，且冠心病患者的血浆EL水平与冠心病的发生及冠状动脉病变的严重程度密切相关。方玉强等[40]运用循环内皮细胞来反映冠状动脉内皮细胞的损伤情况，结果发现冠心病患者循环内皮细胞中存在EL表达, 且EL + /循环内皮细胞随着临床病情的加重、冠状动脉危险积分的增加而显著升高。以上研究显示，EL与冠心病危险因素、冠状动脉病变严重程度及冠心病患者临床病情都有着相关性，提示EL水平可帮助评价冠状动脉病变严重程度及预测冠心病患者的临床病情。
5 结语
作为脂肪酶家族的成员，EL与脂蛋白代谢特别是HDL代谢关系密切，其基因多态性可对HDL的结构及功能产生影响，从而影响HDL的水平;作为血管内皮细胞基因表达的产物，EL的表达受到炎症细胞因子的调控并参与炎症相关疾病，在动脉粥样硬化及冠心病的发生和发展中发挥着重要作用。进一步明确EL活性的调节及其多态性对HDL代谢的影响，探讨EL在促进动脉粥样硬化及冠心病方面的作用机制，将为提高HDL水平，防治动脉粥样硬化及冠心病提供一条新的途径。
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