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首页医源资料库在线期刊中华中西医杂志2009年第10卷第9期

脂蛋白脂肪酶基因与动脉粥样硬化

来源:中华中西医杂志
摘要:【关键词】脂蛋白脂肪酶基因动脉粥样硬化动脉粥样硬化(atherosclerosis,AS)是缺血性心脑血管疾病重要的病理生理基础,其危险因素包括高胆固醇血症、吸烟、糖尿病、肥胖、高血压和家族史等,但确切的病因和发病机制尚未完全明了。目前许多研究脂蛋白脂肪酶(lipoproteinlipase,LPL)基因与AS的发生和发展密切相......

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【关键词】  脂蛋白 脂肪酶基因 动脉粥样硬化

动脉粥样硬化(atherosclerosis,AS)是缺血性心脑血管疾病重要的病理生理基础,其危险因素包括高胆固醇血症、吸烟、糖尿病、肥胖、高血压和家族史等,但确切的病因和发病机制尚未完全明了。目前许多研究脂蛋白脂肪酶(lipoprotein lipase,LPL)基因与AS的发生和发展密切相关,本文对近几年的研究介绍如下。

  1 脂蛋白脂肪酶概述

  脂蛋白脂肪酶(lipoprotein lipase LPL),全称为三脂酰甘油蛋白脂酰基水解酶,习惯上称为脂蛋白脂肪酶[1]。成熟的LPL是由448个氨基酸组成的糖蛋白,分子量为65000,LPL主要由脂肪细胞、心肌、骨骼肌等肝外实质细胞合成分泌、释放入血后,借助硫酸肝素等葡糖胺聚糖结合在毛细血管内皮上,活性形式为通过非共价键结合形成的同二聚体,其催化中心由Ser132、Asp156、His241组成。载脂蛋白CⅡ为LPL的激活剂[1]。

  LPL的主要生理功能是水解血液中富含甘油三酯(triglyceride,TG)脂蛋白中的三脂酰甘油,生成的甘油、脂肪酸可供组织氧化分解并提供能量。它在乳糜微粒(chylomicron,CM)和极低密度脂蛋白(very low density lipoprotein,VLDL)的分解代谢中具有关键性作用[2]。

  乳糜微粒(CM)是运输外源性甘油三酯及胆固醇酯的主要形式。脂肪消化吸收时小肠黏膜再合成的甘油三酯,连同合成及吸收的磷脂及胆固醇,加上载脂蛋白(apo)B48A1 AIV AⅡ等形成新生的CM。新生CM经淋巴管进入血液,从高密度脂蛋白(HDL)获得apoC及E,并将部分apoAI AIV AⅡ转移给HDL形成成熟的CM。新生CM获得apoC后,其中的apoCⅡ激活肌肉、心及脂肪组织毛细血管内皮细胞表面的LPL。LPL使CM中的甘油三酯及磷脂逐步水解,产生甘油、脂肪酸及溶血卵磷脂等。apoCⅡ是LPL不可缺少的激活剂,使其活性增加10~50倍。在LPL的反复作用下,CM内核的甘油三酯90%以上被水解,释放出的脂肪酸为心肌、骨骼肌、脂肪组织及肝组织所摄取利用,同时其表面的apoAⅠ AⅣ AⅡ、C等连同表面的磷脂及胆固醇离开CM颗粒,形成新生的HDL,CM颗粒逐步变小,最后转变成为富含胆固醇酯、apoB48及apoE的CM残粒,后者为肝细胞膜apoE受体结合并被肝细胞摄取利用。

  极低密度脂蛋白(VLDL)是运输内源性甘油三酯的主要形式。肝细胞可以用葡萄糖为原料合成甘油三酯。也可利用食物及脂肪组织动员的脂肪酸合成脂肪,然后加上apoB100、E以及磷脂、胆固醇等即形成VLDL。此外,小肠黏膜细胞亦可合成少量VLDL。VLDL分泌入血后,从高密度脂蛋白(HDL)获得apoC,其中apoCⅡ激活肝组织毛细血管内皮细胞表面的LPL。和CM一样VLDL的甘油三酯在LPL作用下逐步水解,同时其表面的apoC、磷脂及胆固醇向HDL转移,而HDL的胆固醇酯又转移到VLDL。

  2 脂蛋白脂肪酶基因结构和功能

  自1987年,已成功地从鸡、牛、人类和小鼠中克隆到了LPL基因,并进行了顺序分析[3]。通过原位杂交等方法,已将人LPL基因定位于8号染色体短臂8p22上,全长30kb,含9个内含子和10个外显子[4],5′侧上游存在多种表达调控序列,可转录在3.549kb成熟mRNA。外显子1编码5′端非翻译区和27个氨基酸残基的信号肽。外显子2~5分别编码161、180、112、234个氨基酸残基,形成以β折叠为主的二级结构,构成酶的底物结合域和催化活性中心。其中由Ser132、His241、Asp156构成的三联体是保持酶催化活性的重要结构,与鼠肝性脂酶、猪胰脂酶等有高度同源性。外显子6~9分别编码243、121、183和105个氨基酸残基。构成的结构域参与肝素、Apo-CⅡ和亚基间的结合。其中外显子9编码的第279~300位含有丰富的碱性氨基酸,与血管内皮表面的肝素结合。外显子10长达1.948kb,是最大的外显子,编码终止密码最后一个核苷酸和mRNA的3′端非翻译区,且与mRNA稳定有关[3]。

  脂蛋白脂肪酶(LPL)的突变有可能影响其催化功能,甚至造成严重的以甘油三酯水平升高为主要特征的高乳糜微粒血症,并出现一系列的临床症状,这些突变的发现为深入探讨LPL的催化机理、明确诊断以及有效治疗提供了丰富的资料。

  3 脂蛋白脂肪酶基因突变的分布

  目前文献报道的LPL基因突变有105种,遍及调控区、内含子和外显子,是已报道的基因突变最丰富的蛋白质之一。其中调节区4种:-93T→G,引起杂合子家族性联合高脂血症(familiai combined hyperlipidemia,FCHL),使冠状动脉疾病风险增加,与Asp9Asn连锁;-53G→C,启动子活性降低,可能造成FCHL;-39T→C,启动子活性降低,可能造成FCHL;+13→+19CC,5′非翻译区插入,降启动子活性。内含子8种:内含子1(-2至-4缺失,外显子2跳跃);内含子2(G→A,受体拼接点突变),内含子2(G→A,供体拼接点突变);内含子3(C→T,距受体拼接点5′端6bp),内含子6(4212T/C,4509T/C,4575A/C)[4]。内含子8(HindⅢ多态性与Ser447stop连锁)。余93种均发生在外显子区。在外显子中,除外显子10外均有基因突变报道。在已有突变报道的9个外显子中,以外显子6和5检出突变种类最多,分别为26和25种之多。其次为外显子3,为15种。以外显子1报道的突变最少,仅为1种。

  4 脂肪白脂肪酶基因突变常用的检测方法

  以前LPL突变检测人群主要集中在家族性高脂血症,特别是高乳糜微粒血症患者。LPL纯化相当困难,其蛋白质序列是从cDNA的核酸序列推测出来的。随着分子生物学技术的迅猛发展,使LPL突变的检测转移到基因组DNA,并建立了一系列的检测技术,且随着这些技术的普及,使在更大范围内检测LPL突变成为可能,故不断有新的LPL突变被发现。

  检测LPL突变常用的方法有:聚合酶链反应-单链构象多态性(PCR-SSCP),聚合酶链反应-限制性片段长度多态性(PCR-RFLP),聚合酶链反应-寡核苷酸探针杂交(PCR-ASO),聚合酶链反应-变性梯度凝胶电泳(PCR-DGGE),聚合酶链反应-变性高压液相色谱(PCR-Dhplc),温度调控高效液相色谱(PCR-TmHPLC)[5],PCR-直接测序,聚合酶链反应-毛细血管电泳(PCR-CE),酶切后SSCP。逆转录聚合酶链反应(RT-PCR)后直接测序等。

  5 脂蛋白脂肪酶基因与动脉粥样硬化的研究

  5.1 脂蛋白脂肪酶基因多态性 樊芸等[6]对成都地区内源性HTG患者和血脂正常者脂蛋白脂肪酶(LPL)基因内含子6PvuⅡ多态性进行了研究。结果发现,HTG患者和正常人均以P+等位基因为主,HTG组以P+P+基因型为主,而正常对照组以P+P-基因型为主。LPL基因P+P+基因型与中国人内源性HGT的遗传易感性有一定关联;LPL基因内含子8HindⅢ酶切位点的多态性与中国人Ⅱb型高脂蛋白血症有一定关联[7];LPL基因内含子8HindⅢ酶切位点的多态性与中国人内源性HTG有一定的相关性。苏智广等[8]研究了110名健康人和102例冠心病患者LPL基因第6外显子和第6内含子的片段,发现在LPL基因第6内含子中发现了3个尚未报道的SNP(42121/c、45091/c和45761/c)。它们的频率在被检测的冠心病患者和健康人群中存在差异,其中42121/c和45761/c两组间差异有显著性。LPL基因SNP8的研究可能对冠心病等复杂疾病机理的认识有重要价值。赵水平等[9]研究了132例冠心病患者及120例非冠心病者,发现LPL基因Ser447Ter突变杂合子(CG型携带者)和纯合子(GG型携带者)血TG浓度低于无Sex447Ter突变者(cc型携带者),前者HDL和胆固醇水平高于后者;这种效应女性携带者更为明显。汪俊军等[10]检测200例冠心病患者胆固醇酯转运蛋白(CETP)基因15外显子D442G错义突变,并分析LDL颗粒直径及图形。共检测出6例杂合子和1例纯合子突变,冠心病患者该基因突变率为3.5%。突变患者(7例)LDL颗粒直径显著大于非突变患者(40例),突变组LDL亚组分图形均为A型;而非突变组A型占52.5%,B型占47.5%。突变组CETP水平显著降低,而HDLC和载脂蛋白AI浓度明显升高。CETP基因突变患者LDL亚组分颗粒直径增大。

  5.2 抗动脉粥样硬化因素的研究 在保护血管,抑制AS病变,尤其在抗AS因素方面有较多的研究。

  5.2.1 高密度脂蛋白 易光辉等[11]实验得出人血浆HDL对实验性家兔AS具有预防和治疗作用,其效果优于洛伐他汀。吴新伟等[12]给高脂饲养家兔静脉注射人血浆HDL制剂,发现HDL制剂虽无降低高脂饲养家兔血清脂质的作用,但可减少其肝脏脂质沉积,并且具有促进脂质经胆道排泄的作用。另外,注射人血浆HDL可使高脂饲养家兔肝细胞膜HDL受体呈现以受体数目增加为特征的活性升高。杨宝田等[13]通过实验认为HDL制剂能较大幅度地降低总胆固醇和TG的水平,可清除AS的面积达70%以上,AS的病理学改变可从Ⅳ级转变为Ⅰ级。同时,对于血小板聚集率、全血粘度和血浆粘度等AS病变的影响因素均有较显著的降低作用。刘录山等[14]在ECV304上观察到HDL促使一氧化氮、NOS合成和分泌增加及内皮素1生成减少,可能是其细胞保护作用和抗AS作用的重要机制之一。

  许敏等[15]发现,内源性高TG血症患者血浆HDL组成异常,HDL中TG含量显著增加,TC、载脂蛋白A、载脂蛋白C及载脂蛋白E含量下降;患者血浆HDL亚类含量改变,HDL2b显著降低;HDL2a及HDL3a增加,且随血浆含量的升高而升高,HDL3b及HDL3c则未见改变。与正常人比较,Ⅳ型高脂血症患者血清中小颗粒的前β1-HDL和HDL3a含量显著增加,而成熟的HDL2b含量显著减少。患者血清TG浓度与前β1-HDL及HDL3a水平呈正相关,而与HDL2b及HDL2a水平呈显著负相关。提示Ⅳ型高脂血症患者的HDL成熟过程可能受阻[16]。并发现肥胖者血清HDL颗粒直径呈变小趋势,也提示其HDL成熟代谢过程受阻[17]。

  江渝等[18]利用体外培养的人主动脉SMC,观察了天然HDL和ox-HDL对培养的人主动脉SMC原癌基因c-fos及PDGF受体基因转录表达的影响。结果表明,ox-HDL的致AS作用可能与刺激SMC c-fos原癌基因表达增加有关。他们的实验[19]显示,HDL经Cu2+介导发生氧化修饰后细胞胆固醇清除率显著降低。这可能由于HDL经过氧化修饰后载脂蛋白A变性,产生寡聚载脂蛋白A,丧失接受从细胞流出胆固醇的能力。作者还发现ox-HDL对人SMC有细胞毒作用。为了探讨HDL在体内发生氧化修饰的部位及机制,傅强等[20]分别观察了培养人动脉SMC,动脉内皮细胞及巨噬细胞与HDL共同温育过程中氧化指标的变化。结果显示,活体内HDL可能主要在动脉壁的内皮细胞及巨噬细胞的作用下发生氧化修饰。

  5.2.2. LPL基因突变 以往较多的关注于LPL基因突变的致病作用:在已发现的较高频率的突变如Asp9→Asn、Asn291→Ser、Gly188→Glu和其他一些罕见突变通常与血浆高甘油三酯(TG)、低高密度脂蛋白胆固醇(HDLc)及早发性CAD成正相关,但最近有资料显示Ser447→终止密码突变是一种保护性因素,有阻碍CAD发展的作用[21]。Ser447→终止密码突变导致缩短的LPL与受体亲和力增加。一项对健康荷兰男性的研究显示,Ser447→终止密码突变与HDLc增高及TG降低相关,可以推测,这种基因型有益于其携带者。男性冠状动脉疾病患者中,Ser447→终止密码突变携带者较非携带者有更高的HDLc及较低的TG。在Framingham研究中受检者有近乎17%为Ser447→终止密码突变携带者,并且在男性这种突变与较高HDLc和较低TG有关,对男性冠心病患者有保护作用[22]。-93T→G是位于调节区的突变,这种突变可以增强启动子的活性,突变携带者较非携带者有更低的TG水平,这种突变对携带者有保护作用。

【参考文献】
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  13 杨宝田,王倩,任海波,等.高密度脂蛋白(HDL)制剂治疗兔实验性动脉粥样硬化疗效研究. 中国输血杂志,2001,14(增刊):151.

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  17 徐燕华,傅明德,徐勇霞,等.肥胖者血清高密度脂蛋白亚型组成的研究.华西医科大学学报,2001,32(4):509-512.

  18 江渝,刘秉文,覃扬,等.氧化修饰高密度脂蛋白对培养人平滑肌细胞原癌基因c-fos及PDGF受体基因表达的影响.华西医科大学学报,2000,31(1):37-41.

  19 江渝,刘秉文.氧化修饰HDL对培养人主动脉平滑肌细胞胆固醇流出的影响.中国生物化学与分子生物学报,1999,15(5):839-842.

  20 傅强,刘秉文.巨噬细胞、内皮细胞对高密度脂蛋白的氧化修饰.中国生物化学与分子生物学报,2001,17(5):666-670.

  21 Garenc C,Perusse L,Gagnon J,et al.Linkage and assocation studies of the lipoprotein lipase gene with postheparin plasma lipapse activities,body fat,and plassma lipid and lipoprotein concerntrations:the HERITAGE Family Study.Mtabolism,2000,49(4):432-439.

  22 Gagne SE,Larson Mg,Pimstone SN,et al.A common truncation variant of ipoprotein lipase (Ser447X) confers protection against coronary heart disease:the Framingham offspring Study.Clin Genet,1999,55(6):450-454.

  


作者单位:1 266000 山东青岛,青岛市第八人民医院 2 山东青岛,青岛市疾病控制中心

作者: 滕亚娟,张 华 2010-1-13
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