载脂蛋白M对高密度脂蛋白代谢的影响

1、载脂蛋白M对高密度脂蛋白代谢的影响蒋波， 张晓膺， 徐宁【摘要】高密度脂蛋白（HDL）的心脏保护作用主要是通过胆固醇逆向转运（RCT）机制来实现的，而前b-HDL 是细胞胆固醇出胞的主要接受体。载脂蛋白M（ApoM）是新近发现的一种人类HDL载脂蛋白，它通过影响前b-HDL的形成，调节胆固醇的出胞机制，是HDL代谢的重要调节因子，并对人类动脉粥样硬化的病变发展起重要作用。【关键词】 载脂蛋白类; 脂蛋白类,HDL; 动脉硬化 【正文】    脂代谢异常是心血管疾病最重要的危险因子之一。50年代就已经发现血浆高密度脂蛋白（HDL）与动脉粥样硬化呈负相关，但直到197

2、5年人们才意识到这种负相关的重要意义。目前，临床上一般认为HDL低水平、低密度脂蛋白（LDL）和甘油三酯高水平可增加患心血管疾病的风险。HDL被广泛认为具有心脏保护和抗动脉粥样硬化的作用。载脂蛋白AI 和AII（ApoAI，ApoAII）是HDL主要的结构蛋白，ApoCI， ApoCII，ApoCIII，ApoA-IV，ApoA-V，ApoE以及血浆淀粉样物质（Serum amyloid A，ApoSAA）等蛋白均参与了HDL的组成。而ApoM是新近发现的一种崭新的人类载脂蛋白，且主要存在于HDL中。最近的研究表明ApoM对HDL的代谢起重要作用。一、ApoM的结构和功能  

3、;  1999年瑞典隆德大学的Xu和Dahlbäck在做脱脂富甘油三酯脂蛋白（triglyceride-rich lipoprotein，TRL）SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳及测定645 kDa蛋白序列时，发现一氨基末端序列为MFHQIWAALLYFYGI的新型蛋白质。基于这些序列，他们得到了这个含188个氨基酸的蛋白。应用Western Blotting分析此蛋白在各种脂蛋白亚型中的分布发现，HDL中有一条显著的26 kD的带，这条带在LDL和TRL中也能发现，表明它主要存在于HDL中，少量存在于TRL和LDL中。这种蛋白主要与血浆脂蛋白相结合，故命名为ApoM1。氨基酸序

4、列检索表明ApoM属于lipocalin超家族，且所有的哺乳动物基因组中都能够检测到ApoM的基因。Zhang等人通过原位杂交和免疫组化试验证实ApoM主要表达于人类肝实质细胞和肾小管上皮细胞，具有高度的组织特异性2。ApoM在肾脏中表达的意义目前尚不清楚。正常动物尿液中几乎没有ApoM，肾脏近曲小管的Megalin受体介导的胞饮作用阻止了ApoM从尿中排出3。在肝脏中，ApoM仅表达于肝细胞，但ApoM在肝脏的合成途径仍不清楚。实验发现ApoM的峰值出现在餐后3-4 h，5 h后恢复正常，且脂肪餐后TRL中ApoM显著增高，提示ApoM参与了餐后脂蛋白代谢。由于TRL主要产生于肠上皮细胞，而

5、小肠不表达ApoM，因此脂肪餐后增加的ApoM与乳糜微粒的合成无关，并可以推测TRL中的ApoM可能是由HDL转运过来的。     Xu等研究了不同体重指数受试者血浆ApoM水平与瘦素水平、脂蛋白浓度、空腹血糖和空腹胰岛素浓度的关系。在校正了体重指数的影响之后，ApoM与总胆固醇以及ApoM与瘦素的相关性仍然有显著意义。逐步多元回归分析显示人类ApoM与瘦素呈正相关，与总胆固醇呈负相关4。焦国庆等应用点印迹技术检测70例冠心病患者及 85例健康志愿者血浆ApoM的水平，发现冠心病患者血浆中ApoM 水平明显高于对照组5。这些数据表明ApoM在体内可能具有

6、与肝脏脂质及脂蛋白代谢有关的特殊功能。二、ApoM对HDL形成的影响     HDL的形成是一系列相互关联的复杂反应的结果，从小颗粒的前b-HDL转化为HDL3 再变为HDL2的过程，有利于组织细胞脂质的输出。前b-HDL在血管内外的穿梭，一方面完成了自身转变，另一方面启动了胆固醇的逆向转运6。另外还发现在肝脂肪酶以及胆固醇酯转运蛋白、磷脂转运蛋白等作用下，HDL可反向重塑7，即从球形的成熟HDL逐步转变为盘状的前b-HDL，这一途径具体作用仍不清楚。各种载脂蛋白也参与了HDL的代谢。ApoM对前b-HDL 的形成起重要作用，从而影响脂质代谢。 

7、;   实验发现ApoM过表达的小鼠血浆HDL胆固醇水平和前b-HDL 浓度明显升高。作为对比，ApoM缺乏将导致前b-HDL完全消失，而肾脏摄取缺乏ApoM的HDL并没有增加，所以可排除前b-HDL通过肾脏排泄而被清除的可能性，表明ApoM对前b-HDL的生成至关重要8。同时ApoM缺乏还导致HDL2水平下降，但大颗粒的HDL1增加，表明ApoM参与HDL胆固醇的重新分布，且与HDL的重塑过程有关。    Shin DQ等发现肝细胞核因子1缺失（Hepatocyte nuclear factor 1，Tcf1-/-）的成熟小鼠缺乏ApoM的表

8、达且含大量HDL19。为了证实Tcf1-/-小鼠的HDL代谢缺陷是由于HDL中ApoM的表达沉默引起的，而不是其它Tcf1靶基因缺失的缘故，Christian等采用ApoM基因敲除的小鼠，发现肝脏ApoM mRNA的表达下降超过90%，而且其血浆ApoM也剧烈下降，HDL胆固醇含量下降25%，与Tcf1-/-小鼠相似。而Lipocalin家族其它基因的    表达（如编码L-Fabp和E-Fabp的基因）则无变化。表明Tcf1-/-小鼠的ApoM基因表达受阻，是研究ApoM的合适动物模型。 通过尾静脉注射腺病毒载体装配的ApoM后，Tcf1-/-小鼠血浆ApoM浓

9、度恢复至野生型小鼠那样的水平。而Tcf1-/-小鼠和ApoM基因敲除小鼠血浆ApoM的变化对其它载脂蛋白无明显影响。进一步研究发现，Tcf1-/-小鼠注射腺病毒载体装配的ApoM后，肝脏ApoM的重新表达导致胆固醇大量分布至HDL2，而HDL1 胆固醇含量急剧下降。缺乏ApoM的HDL1 颗粒比HDL2包含更少的ApoAI和更多的ApoE。但缺乏ApoM的HDL2 颗粒与正常HDL2 颗粒相比ApoAI无明显变化，ApoAII轻微增加。这些数据表明缺乏ApoM可促使HDL1 形成8，但其载脂蛋白分布有所变化，提示其胆固醇转运功能受到影响。     Kir

10、sten Faber 等发现野生型小鼠、LDL受体缺失型小鼠和ApoE基因敲除小鼠的血浆ApoM水平无明显差异，但在ApoAI基因敲除小鼠的血浆中ApoM含量下降约33%，提示ApoM和ApoAI的代谢有关联。而ApoAI基因敲除小鼠和野生型小鼠肝脏的ApoM mRNA表达水平相近，提示其血浆中ApoM水平降低可能与HDL清除作用加快有关10。目前已知，血浆中ApoM的含量大约为ApoAI的10%，但它们之间的相互关系仍未完全阐明。三、ApoM对胆固醇逆向转运的影响     HDL的心脏保护作用主要是通过胆固醇逆向转运（Reverse Cholesterol Tr

11、ansport，RCT）机制来实现的。RCT一般包括以下主要步骤：（1）从周围细胞到胞外受体的胆固醇出胞过程，前b-HDL 扮演关键角色。（2）HDL内游离胆固醇酯化，有助于HDL颗粒的成熟。（3）肝脏直接摄取HDL携带的胆固醇，或HDL内的胆固醇酯先转运至LDL，然后再由肝脏摄取LDL的间接过程。（4）胆固醇在肝脏中代谢以及胆汁分泌的过程7。目前的研究主要集中于ApoM对前b-HDL 的调节来影响RCT进程。    前b-HDL 的主要功能是促进细胞排出胆固醇至胞外受体。胆固醇出胞包括主动耗能的快速方式和被动扩散不耗能的慢速方式11。前b-HDL的特殊结构适合于

12、这两种出胞方式，其表面的ApoAI为胞外受体之一，估计ApoM也可能有相同的作用。Christian Wolfrum等人分别用ApoM基因沉默小鼠和野生型小鼠的血浆中提取的HDL和前b-HDL，来培养的RAW巨噬细胞。结果前者培养的RAW巨噬细胞胆固醇分泌量较后者减少50%。两者细胞中胆固醇和胆固醇酯的含量与ApoM不存在负相关。另外，使用含抗ApoM或抗ApoAI抗体的HDL培养的RAW细胞，其胆固醇分泌量较不含抗体或仅含抗ApoB抗体的HDL培养组减少50%8。这些数据表明ApoM在HDL和前b-HDL中的存在有助于胆固醇出胞转运，且与ApoAI功能可能有互补关系。此外，目前已知细胞清道夫

13、受体I（Scavenger receptor B-I，SR-BI）和 ATP结合盒转运蛋白I（ATP-binding cassette transporter AI，ABCAI）也参与了胆固醇出胞，它们似乎对主动转运方式很重要12。ABCAI 是脂质通过细胞膜表面亲水孔转运至胞外ApoAI的关键因子13，而ABCA1 基因与动脉硬化及泡沫细胞形成有关14。它们与ApoM之间的关系目前还不清楚。四、ApoM与动脉粥样硬化的关系    动脉粥样硬化是多因素影响下的复杂病理过程，与机体炎症反应和脂质代谢异常有密切关系。HDL具有抗氧化和抗炎作用，保护血管内皮细胞，因此具

14、有抗动脉粥样硬化的作用15。但当机体处于因感染、创伤、肿瘤生长和免疫紊乱等引起的急性相反应时，HDL颗粒中胆固醇酯消失而游离胆固醇、甘油三酯和游离脂肪酸大大增加。实验提示，急性相HDL颗粒与正常HDL相比，其转运胆固醇出胞作用受抑，卵磷脂胆固醇酰基转移酶（Lecithin：cholesterol acyltransferase，LCAT）活性降低，胆固醇酯转运至肝脏的能力也由于HDL组份改变和SR-BI减少而下降，且急性相HDL也没有保护LDL免于氧化的能力。这些功能变化与其所含的载脂蛋白有关。在炎症过程中，血浆ApoJ、ApoSAA以及磷脂酶A2 可增加数倍，血浆ApoAIV和ApoAV亦有

15、明显增加，而ApoAI、ApoAII、LCAT和对氧磷酸脂酶（Paraoxonasel）则下降16，而ApoM的变化目前还不清楚。由于ApoM基因位于6 号染色体组织相容性复合物区，该区很多基因都与免疫反应有关，并且非常靠近肿瘤坏死因子和淋巴毒素基因，提示 ApoM可能与免疫反应可能有关联17。大鼠肝脏缺血再灌注损伤模型发现，肝脏ApoMmRNA先有一过性下降，而后随着再灌注时间的加长而明显增加，提示ApoM具有急性相反应蛋白的特性18。血小板活化因子（Platelet-activating factor，PAF）是一种活性很强的磷脂类前炎性细胞因子，体外实验发现PAF 可激活HEPG2肝癌细

16、胞株ApoM的表达和分泌，并呈剂量依赖效应，而 PAF受体拮抗剂（Lexipafant）则明显抑制ApoM mRNA的表达。但是作为急性相反应中关键的细胞因子，如肿瘤坏死因子和白介素1 ，在体外实验中对ApoM的表达和分泌无明显影响17，提示ApoM在炎症过程中的变化可能比较复杂。      ApoM对动脉粥样硬化的影响在动物模型研究中有了初步进展。实验采用高胆固醇喂养的LDL受体缺失型小鼠，这种小鼠证实可引起动脉粥样硬化，予注射腺病毒载体装配的ApoM后，小鼠血浆ApoM水平升高2至3倍且持续三周高水平，同时HDL也上升40%，结果发现实验组

17、主动脉粥样病变面积仅为对照组28%8，提示高ApoM水平对动脉粥样硬化的形成有复杂的保护作用。     近期研究证实ApoM在体内受瘦素的调节，而瘦素与生长发育、糖代谢和脂质代谢密切相关，通过氧化应激反应、促进巨噬细胞和平滑肌细胞的增殖、加强炎症反应、促进血栓形成以及影响脂代谢等机制，加速动脉粥样硬化的形成。动物实验发现小剂量的瘦素可使肥胖小鼠（ob/ob）肝脏ApoM、ApoAI、ApoAII和ApoH mRNA的表达上升，而ApoAIV mRNA则下调19。瘦素 缺失的ob/ob鼠、瘦素受体缺失的db/db 鼠与正常对照鼠相比，肾脏和肝脏中ApoM

18、的表达明显降低。而且，ob/ob小鼠在注射瘦素后，肝脏和肾脏中的apoM mRNA 水平以及血浆中ApoM 浓度都明显升高，提示瘦素和瘦素受体对ApoM的表达都很重要20。但是，体外实验却发现，瘦素可抑制HEPG2细胞ApoM mRNA的表达，并呈剂量依赖性，而且生理浓度的瘦素就可下调ApoMmRNA的表达，但对ApoAI 、ApoE和ApoB却无显著影响21，这种体内体外结果相反的原因仍不清楚。糖尿病患者动脉粥样硬化发生率较高，糖代谢紊乱和血脂异常促进了动脉粥样硬化的发生发展。Richer等证实成年发病的年轻型糖尿病（Maturity onset diabetes of the young，

19、MODY3）人与正常人和血糖控制良好的糖尿病人相比，血浆ApoM水平下降，提示低ApoM水平可增加人类患动脉粥样硬化的易感性9。Niu N等发现了汉族人群中ApoM基因近端启动子单核苷酸多态性 T-778C与血浆胆固醇和空腹血糖相关，并可能增加罹患2型糖尿病的风险22。动物实验表明，糖尿病小鼠血浆ApoM下降70%。肝脏ApoM mRNA水平下降40%，肾脏ApoMmRNA水平下降20%。而外源性的胰岛素注射可增加血浆以及肝肾ApoM mRNA的表达，部分逆转ApoM的下调23。细胞实验发现胰岛素、胰岛素样生长因子1（insulin-like growth factor I，IGF-I）和IG

20、F-1功能肽（IGF-I potential peptide，IGF-IPP）可明显抑制人类肝癌细胞株ApoM mRNA的表达，且呈时间和剂量依赖性。这种下调作用可被特殊胰岛素受体阻断剂和三磷酸肌醇激酶（phosphatidylinositol 3-kinase，PI3K） 阻断剂所抑制，提示ApoM是通过PI3K途径调节的24。关于ApoM与糖尿病之间的关系还需深入研究。     总之，ApoM作为新近发现的载脂蛋白，可能通过多种机制影响脂质代谢，也受多种细胞因子和其它脂蛋白的调节。ApoM通过影响前b-HDL形成调节胆固醇的出胞机制，是HDL代谢的重要调节因子

21、，亦影响人体对动脉粥样硬化的易感性。而ApoM影响HDL以及其他脂蛋白代谢的分子机制以及利用这种机制的治疗方案来预防动脉粥样硬化还有待进一步深入研究。【参考文献】1 Xu N, Dahlb?ck B. A novel human apolipoprotein (apoM). J Biol Chem, 1999, 274(44):31286-31290.PubMed2 Zhang XY, Jiao GQ, Hurtig M, et al. Expression pattern of apolipoprotein M during mouse and human embryogenesis. Ac

22、ta Histochem, 2004, 106(2):123-128.PubMed3 Faber K, Hvidberg V, Moestrup SK, et al. Megalin is a receptor for apolipoprotein M, and kidney-specific megalin-deficiency confers urinary excretion of apolipoprotein M. Mol Endocrinol, 2006, 20(1):212-218.PubMed 4 Xu N, Nilsson-Ehle P, Ahrén B. Corre

23、lation of apolipoprotein M with leptin and cholesterol in normal and obese subjects. J Nutr Biochem, 2004, 15(10):579-582.PubMed 5 焦国庆, 张晓膺, 董选, 等. 冠心病患者血浆载脂蛋白M水平及其相关性研究. 现代医学, 2004, 32(1):22-25. 6 仝其广, 赵水平. 高密度脂蛋白的代谢研究进展. 中国动脉硬化杂志, 2001, 9(2):169-170.7 Borggreve SE, De Vries R, Dullaart RP. Alterat

24、ions in high-density lipoprotein metabolism and reverse cholesterol transport in insulin resistance and type 2 diabetes mellitus: role of lipolytic enzymes, lecithin: cholesterol acyltransferase and lipid transfer proteins. Eur J Clin Invest, 2003, 33(12):1051-1069.PubMed 8 Wolfrum C, Poy MN, Stoffe

25、l M. Apolipoprotein M is required for preb-HDL formation and cholesterol efflux to HDL and protects against atherosclerosis. Nat Med, 2005, 11(4):418-422.PubMed9 Richter S, Shih DQ, Pearson ER, et al. Regulation of apolipoprotein M gene expression by MODY3 gene hepatocyte nuclear factor-1alpha: hapl

26、oinsufficiency is associated with reduced serum apolipoprotein M levels. Diabetes, 2003, 52(12):2989-2995.PubMed10 Faber K, Axler O, Dahlback B, et al. Characterization of apoM in normal and genetically modified mice. J Lipid Res, 2004, 45(7):1272-1278.PubMed11 Blanco-Vaca F, Escolà-Gil JC, Mar

27、tín-Campos JM, et al. Role of apo A-II in lipid metabolism and atherosclerosis:advances in the study of an enigmatic protein. J Lipid Res, 2001, 42:1727-1739.PubMed12 von Eckardstein A, Nofer JR, Assmann G. High density lipoproteins and arteriosclerosis. Role of cholesterol efflux and reverse c

28、holesterol transport. Arterioscler Thromb Vasc Biol, 2001, 2:13-27.PubMed13 Schmitz G, Langmann T. Structure, function and regulation of the ABC1 gene product. Curr Opin Lipidol, 2001, 12:129-140.PubMed14 刘胜林, 郭志刚, 赖文岩, 等. ABCA1基因启动子区-477C/T 单核苷酸多态性与血浆高密度脂蛋白水平及冠脉病变的关系. 中华医学网络杂志, 2004, 2:132-136 2006

29、-7-31. http:/www.cma-15 Assmann G, Gotto AM Jr. HDL cholesterol and protective factors in atherosclerosis. Circulation, 2004, 109(23 Suppl 1):III8- III 14.PubMed16 Khovidhunkit W, Duchateau PN, Medzihradszky KF, et al. Apolipoproteins A-IV and A-V are acute-phase proteins in mouse HDL. Atheroscleros

30、is, 2004, 176(1):37-44.PubMed17 Xu N, Zhang XY, Dong X, et al. Effect s of platelet-activating factor, tumor necrosis factor, and interleukin-1alpha on the expression of apolipoprotein M in Hep G2 cells. Bio-chem Biophys Res Commun, 2002, 292(4):944-950.PubMed18 许贤林, 叶启发, 何小舟, 等. 大鼠肝脏缺血再灌注损伤早期载脂蛋白M的

31、表达. 中国普通外科杂志, 2005, 7:501-50419 Liang CP, Tall AR. Transcriptional profiling reveals global defects in energy metabolism, lipoprotein, and bile acid synthesis and transport with reversal by leptin treatment in ob/ob mouse liver. J Biol Chem, 2001, 276(52): 49066-49076.PubMed 20 Xu N, Nilsson-Ehle P, Hurtig M, et al. Both leptin and leptin-receptor are essential for apolipoprotein M expression in vivo. Biochem Biophys Res Commun, 2004, 321(4):916-921.PubMed21 Luo G, Hurtig M, Zhang X, et al. Lept