低密度脂蛋白

1、LDL受体介导的血浆低密度脂蛋白胆固醇的内吞范丽娟,李 仲*细胞通过细胞表面的低密度脂蛋白受体(LDL receptor, LDLR)介导的内吞从血液中摄取富含胆固醇的低密度脂蛋白，这是体内清除血浆中胆固醇的最主要方式。当细胞表面的LDLR出现功能缺陷时，可以导致高胆固醇血症,继而引起动脉粥样硬化、冠心病和中风等严重疾1血浆中的脂蛋白在人类和其他脊椎动物的血液中，由于脂肪包括甘油三酯、胆固醇等都不溶或微溶于水,故其在血液中是以脂蛋白的形式运输的。脂蛋白，顾名思义,是由脂质与蛋白质组成，它们之间是通过疏水性相互作用而结合在一起.脂蛋白一般都是以不溶于水的甘油三酯（TG)和胆固醇酯（CE)为核心，

2、表面覆盖有极性的磷脂、胆固醇和少量蛋白质，它们的亲水基团暴露在表面，故具有亲水性1。应用超速离心法可将血浆脂蛋白分为四类：乳糜微粒（CM）、极低密度脂蛋白（VLDL）、低病。密度脂蛋白(LDL）和高密度脂蛋白(HDL)，其中LDL是富含胆固醇水平最高的脂蛋白2。脂蛋白中的蛋白质被称为载脂蛋白（Apo），不同脂蛋白含不同的载脂蛋白,如表1所示。图1LDLR介导的血浆中LDL脂蛋白内吞的模型 LDL是一种球形颗粒的脂蛋白,其直径为1925 nm，核心是1 500个胆固醇酯，外面由800个磷脂和500个未酯化的胆固醇分子包裹，最外层有一个相对分子质量为514 000的载脂蛋白B100 （Apo B1

3、00）3-5,LDL是血浆中主要的胆固醇转运脂蛋白。在血浆中大约70的LDL是通过低密度脂蛋白受体（LDLR）介导的内吞作用进入各组织细胞所清除，其余由清道夫受体摄取、氧化,以及由周围组织进行非受体介导途径所摄取9.由此可见，LDLR介导的LDL内吞途径对于调节血浆总胆固醇浓度及胆固醇的体内平衡起关键性作用10。在血浆中LDL水平的升高已经被证明是冠状动脉疾病和其他动脉粥样硬化疾病的一个普遍的危险因素1113。清除LDL主要通过肝脏的LDLR介导的内吞过程，LDL受体的功能缺陷是引起家族性高胆固醇血症和冠状动脉疾病最主要的原因之一。3低密度脂蛋白受体介导的血浆中低密度脂蛋白胆固醇的内吞在发现L

4、DLR后,Brown和Goldstein进一步提出了由LDLR介导的LDL细胞内吞的过程以及相关的机制10,33，这种由LDLR介导LDL内吞的代谢过程称为LDL受体途径（LDL receptor pathway)， 该途径依赖于LDLR介导的细胞膜内吞作用完成。如图一所示，当血浆中出现LDL颗粒，LDLR可与LDL的ApoB100结合形成LDL-受体复合物，出现在有被小窝（coated pit）,之后深陷的有被小窝脱离质膜形成有被小泡（coated vesicles）进入细胞.有被小泡的外被很快解聚，形成的无被小泡与胞内体(endo-some)融合,从而引起LDL与其受体分离。LDL受体回到

5、质膜上进行下一次循环再利用，而LDL被传送给溶酶体（Lysosome），在溶酶体中LDL上的蛋白质被降解，胆固醇酯被水解成游离胆固醇和脂肪酸,游离胆固醇被释放进入胞浆，用于细胞膜的装配或进入其他代谢途径10。在此过程如果配体异常或受体异常,就会引起血浆胆固醇水平异常，从而引起动脉粥样硬化等心血管疾病。4低密度脂蛋白受体转录水平的表达调控LDLR广泛分布于肝脏和其它组织，它的主要功能是摄入血浆胆固醇，调节血浆和组织内胆固醇水平的动态平衡.对于LDLR表达的调控,目前已经在分子水平开展了大量研究工作。LDLR的表达可以受到固醇调节元件结合蛋白(sterol regulatory element b

6、inding protein，SREBPs）的转录调控。有研究表明甲状腺激素也可以通过调节SREBP-2信号通路升高LDLR的表达水平从而降低血浆中LDL的水平4042， 对冠状动脉疾病的防治有积极作用。此外，研究发现LDLR的表达水平还受氧化型LDL(oxidant-LDL, ox-LDL）的负调控，导致LDL在血液中水平明显升高,引起LDL在血管壁的堆积，促进冠状动脉疾病的发生43,44。他汀类药物，即HMGCoA还原酶抑制剂，通过竞争性抑制内源性胆固醇合成限速酶HMGCoA还原酶活性，减少胞内胆固醇合成，从而抑制了SREBP活性，增加了细胞表面LDLR的表达量,促进血浆LDL内吞进入细胞

7、，释放的胆固醇用于各种代谢需求。最终胞内胆固醇量处于正常水平，而血浆胆固醇水平得以降低45。高低密度脂蛋白胆固醇血症与症状性颅内外动脉粥样 硬化的相关性研究动脉粥样硬化作为发生在动脉内皮的慢性炎性反应，LDL，尤其是Ox-LDL在内皮下的沉积发挥着至关重要的作用.Ox-LDL被巨噬细胞等炎性细胞吞噬，形成泡沫细胞，进一步释放炎性因子，损伤动脉内皮细胞,并进一步促进炎性细胞的聚集,启动AS过程LDL持续沉积和泡沫细胞持续聚集，使动脉内皮增厚或形成斑块,甚至斑块破裂、斑块内出血等,最终发生血管阻塞事件。而HDL具有抑制LDL过氧化的作用，显著减少机体Ox-LDL水平,从而发挥抗AS作用.此外，目前

8、对于HDL的抗动脉粥样硬化机制有了更深入的研究，其中包括:逆向转运胆固醇、抗氧化作用、抑制内皮细胞凋亡、抑制血管内皮细胞的炎症反应、促进损伤后血管内皮细胞的增生和迁移等多种机制发挥直接的抗AS作用，此外，HDL还能通过促进胰腺 细胞胰岛素分泌、抑制 细胞凋亡，促进肌细胞和脂肪细胞葡萄糖代谢等作用调节机体血糖水平，而间接发挥对血管的保护作用16低密度脂蛋白颗粒大小及sd-LDL浓度比与冠脉病变程度的相关性研究流行病学研究发现LDL是动脉粥样硬化致病的主要危险因素1，传统的危险因素年龄、性别、高血压，糖尿病、血脂异常、吸烟,肥胖、家族史等只能预测50%冠心病进展的危险性。在临床上可见许多患者尽管血

9、浆胆固醇水平在正常范围但其仍发生急性心梗，还有许多患者尽管应用他汀类药物使胆固醇降到正常范围但其仍发病，因此用总胆固醇和低密度脂蛋白胆固醇水平来评估这些患者的危险性就显得有所欠缺。是否这些患者低密度脂蛋白胆。LDL颗粒大于265称为A型即大而轻的LDL，颗粒小于265称为B型即小而密的LDL(sdLDL）。所以研究低密度脂蛋白的亚组分与冠心病的关系尤为重要，尤其是研究低密度脂蛋白水平正常的冠心病患者的低密度脂蛋白的颗粒大小及亚型的改变意义更为重要。期待sd-LDL成为预测冠心病的一个新指标。LDL是一组由大小、密度、化学组成不同的颗粒组成,具有异质性。目前研究认为,LDL是冠心病最重要的致病危

10、险因素之一，在冠心病的发生发展过程中起着重要的作用。但是在临床约有50的冠心病患者LDL水平在正常范围,而有些冠心病患者即使LDLC达到目标值，其仍有心血管事件的发生,因此，我们不应仅关注LDL-C水平，而且更应关注LDL的理化性质.本研究结果显示冠心病患者其低密度脂蛋白颗粒较小，B型比例及sdLDL所占百分比高与正常对照组，logistic回归分析显示，sdLDL与冠心病密切相关,这与文献报道一致。Kwon等6研究发现低密度脂蛋白胆固醇颗粒与冠心病患者的Gensini和Framingham评分密切相关，发现病变越重其低密度脂蛋白胆固醇颗粒越小.我们不仅对低密度脂蛋白胆固醇颗粒大小与冠脉病变程

11、度进行了研究,而且对sdLDL所占百分比与冠脉病变程度也进行了研究，结果显示与单支病变组比，多支病变的LDL颗粒更小，sd-LDL所占百分比显著升高，随着冠脉病变的加重，低密度脂蛋白的颗粒变小。冠心病组B型者平均Gensini积分比A型者高,但差异无统计学意义，这可能与本研究所选例数较少有关。郭和平等7研究发现sd-LDL增多患者的甘油三酯水平明显高于sd-LDL正常者。陈力平等8研究结果示sdLDL的浓度与甘油三脂水平有明显的正相关，而我们对低密度脂蛋白颗粒大小与Gensini积分、甘油三脂水平进行了相关分析得出低密度脂蛋白颗粒大小与Gensini积分呈负相关,病变越重，低密度脂蛋白颗粒越小

12、。低密度脂蛋白颗粒大小与甘油三酯呈负相关,甘油三酯水平越高，低密度脂蛋白颗粒越小。甘油三酯偏高，小而密低密度脂蛋白升高，高密度脂蛋白的降低，称为致动脉粥样硬化表型，这也是冠心病患者常见的血脂谱。LDL亚型中sd-LDL致动脉粥样硬化作用很强，其机制可能与sd-LDL易于氧化，血浆清除速度慢，易于粘附于血管壁，并且易进入动脉壁内。sdLDL与受体的结合力减低，不易通过LDL受体途径从循环中清除；sd-LDL颗粒表面极性分子减少，与动脉内膜上蛋白聚糖亲和力高，易粘附于血管壁进入血管内皮细胞；sdLDL颗粒小，易进入动脉壁内,并被动脉壁内的巨噬细胞吞噬;sd-LDL颗粒表面保护层单薄，抗氧化成分少，

13、进入血管壁内后易被氧化，氧化后的血浆LDL是导致动脉粥样硬化的重要诱变因素。sdLDL使血管内皮细胞的血栓素（TXA2)合成增加,抑制内皮细胞及血小板合成前列环素(PGI2)从而破坏了PGI2/TXA2间的平衡，导致血小板的聚集.sdLDL较大而轻的LDL能显著升高血管平滑肌细胞内钙离子浓度，细胞内钙离子是细胞内重要的第二信使，参与动脉粥样硬化形成的多个过程。可见sdLDL在动脉粥样硬化的过程中起着重要的作用，但其具体机制有待进一步研究。低密度脂蛋白浓度极化对动脉粥样硬化形成的影响及其机制近年来，邓小燕、王贵学等认为由于动脉系统中浓度极化现象的存在,致动脉粥样硬化的物质如低密度脂蛋白（1。wd

14、nesiytlipporotein,LDL）等在血管内壁表面的浓度会高于本体流中的浓度，特别在血流滞止区、涡漩缓流区、以及低剪切率流动区，致动脉粥样硬化性脂质的壁面浓度远高于动脉系统中的本体浓度，局部高浓度的LDL损伤内皮细胞并进入内皮下蓄积，进而影响单核细胞和平滑肌细胞的行为，促进动脉粥样硬化性病变的发生和发展。在动脉粥样硬化的发生、发展过程中,众多的趋化因子、粘附分子及细胞因子参与其中。基质细胞衍生因子l(Stromalcellderivedafcto-rl，soF一l）是新发现的一种趋化因子。近年来的研究发现,SDF一1及其受体CXCR4对单核细胞和干细胞的趋化、迁移以及增殖具有重要的调

15、节作用.基于SDF一1C/xCR4的生物学功能，我们推测，SDF一1C/xCR4可能对单核细胞与内皮细胞的粘附、跨内皮迁移以及内皮下聚积起着重要的调节作用,介导着研究结果表明:(）l狭窄血管远心端流场紊乱，有涡流和二次流形成,入口速度和狭窄程度影响着流场的分布；（2)狭窄血管远心端形成显著的LDL浓度极化现象，壁面LDL浓度峰值与入口速度以及狭窄程LDL浓度极化诱导的动脉粥样硬化发生、发展过程.度相关;（3）狭窄血管远心端有的动脉粥样硬化斑块形成，提示LDL浓度极化对动脉粥样硬化的形成和发展起着重要的作用;（4）SDF一1C/xCR4轴在动脉粥样硬化斑块中有高表达,而在对照侧血管SDF一1无表

16、达、CXCR4少量表达,提示SDF一1C/XCR4在动脉粥样硬化的发生、发展中可能起着重要的作用；（5）LDL通过促进内皮细胞SDF一1C/xCR4表达,增加单核细胞与内皮细胞的粘附；（6）ox一LDL通过上调平滑肌细胞和单核细胞SDF一1/CxCR4的表达，促进单核细胞的迁移以及单核细胞与平滑肌细胞的粘附。总之，本文通过研究狭窄血管远心端的LDL浓度极化对动脉粥样硬化形成和发展的影响,初步证实了LDL浓度极化的致动脉粥样硬化作用,并从组织、细胞、分子多个层次和环节探讨了LDL浓度极化致AS的作用机制，为动脉粥样硬化的防治提供了新的思路，也为人工心瓣膜、人工血管的研究提供了新的参考.早期动脉粥

17、样硬化损伤的组织形态学研究表明,胆固醇以及其它脂质在血管壁内的沉积是动脉粥样硬化整个进程中的始发事件5，这些脂质沉积物主要来源于血液中的脂蛋白,特别是低密度脂蛋白（lowdensiytlipoprotein,LoL）6。研究发现，LoL向动脉壁内的传输并不受血管内皮细胞（vascularendohtelialcell，VEC）上LDL受体的调节，大部分LDL主要是通过内皮细胞间的疏松间隙渗透到血管壁内7.这类脂蛋白向血管壁内的渗透与传输很大程度上取决于脂蛋白在动脉血管内壁表面的浓度，脂蛋白在血管内壁表面浓度越高，渗入血管壁的脂蛋白将越多。Deng，wang等降。在数值模拟和实测血管内壁表面LD

18、L浓度分布的基础上，认为动脉系统的脂质浓度极化特别是LDL的浓度极化对动脉粥样硬化的局灶性以及斑块中大量脂质沉积起着关键的作用,提出动脉粥样硬化的脂质浓度极化假说。该假说认为:由于血管壁具有渗透性,致动脉粥样硬化性脂质,如LDL等在血管内壁表面的浓度会高于本体流中的浓度,产生浓度极化现象。由于血流中浓度极化现象的产生,在整个人体动脉血管树中，即便有害脂质的本体浓度均一，而在血管内壁表面上的浓度并不一定均一，它将会受到局部血流流场的影响。在血流滞止区、涡漩缓流区、以及低剪切率流动区，致动脉粥样硬化性脂质的壁面浓度会远高于动脉树中的血流层流高速区。高浓度的LDL将损害内皮细胞的功能，进入内皮下蓄积

19、并氧化为ox一LDL,进一步影响平滑肌细胞和单核细胞的生物学行为,从而引发和促进动脉粥样硬化的发生和发展。但该学说尚需进一步实验证实并对其分子机制作深入探讨。单核细胞和平滑肌细胞的迁移是动脉粥样硬化发生、发展的重要事件。一方面外周血单核细胞迁入内膜，分化为巨噬细胞，并通过其表面的清道夫受体摄取脂质而形成动脉粥样硬化斑块内的巨噬细胞源性的泡沫细胞，成为动脉粥样硬化早期的重要事件.另一方面,动脉中膜的平滑肌细胞迁入内膜,通过其表面的LDL受体和清道夫受体摄取脂质而成为平滑肌细胞源性的泡沫细胞。单核细胞、平滑肌细胞的迁移都受到趋化因子、粘附分子的调控.sDF一l(srtomalderiVedafct

20、or一l，soF一l)是一种新近发现的强烈趋化因子，soF一l及其受体CXCR4（srtomalderivedarctorlreceptor,exeR4）对T细胞的趋化活性t匕单核细胞趋化蛋白一l(monocytechemoattractantprotein一l，MCp一l)以及巨噬细胞炎症蛋白一l（macrophageinflammato卿protein一l,MIP一l)高10倍以上，并且对造血干/祖细胞、前B细胞、树突状细胞、血小板、单核细胞、内皮祖细胞等都有趋化和促进迁移的作用。我们推测SDF一1C/XCR4在LDL浓度极化诱导的动脉粥样硬化的发生发展过程中单核细胞和平滑肌细胞的趋化和迁移可能起着重要的调节作用,因此深入研究SDF一1/CXCR4在LDL浓度极化致动脉粥样硬化发生发