低密度脂蛋白
LDL 受体介导的血浆低密度脂蛋白胆固醇的吞丽娟，仲* 细胞通过细
胞表面的低密度脂蛋白受体(LDL receptor, LDLR) 介导的吞从血液中
摄取富含胆固醇的低密度脂蛋白，这是体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，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。密度脂蛋白和高密度脂蛋白(HDL) ，其中
(LDL) 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。
LDL
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\ 图1 LDLR 介导的血浆中LDL 脂蛋白吞的模型 LDL 是一种球形颗粒的脂蛋白，其直径为 19~25 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B-100 (Apo B-100) [3-5] ，LDL 是血浆中主要的胆固醇转运 脂蛋白。 在血浆约70%的LDL 是通过低密度脂蛋 白受体(LDLR)介导的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 吞途径对于调节血浆总胆固醇浓度及胆 固醇的体 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[11-13] 。清除LDL 主要通过肝脏的LDLR 介导 的吞过程，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吞在发现 LDLR 后，Brown 和Goldstein 进一步提出了由 LDLR 介导的LDL 细 胞吞 的过程以及相关的机制 [10,33]，这种由LDLR 介导LDL 吞的代 过 程称为LDL 受体途径(LDL receptor pathway),该途 LDL N 4- CflG44l O L igwhd-SMW Fig Wiwfi 电I ￡Gt rw*er WMlw WTMiH 甲 0 pf^prior fruajM | CJ^HI 严 i>d MBn^rarm - Rfri/nrEj drmwri 才g 管—* Lyivwm Lfwison&e F?H dio^frlrrcil 径依赖于LDLR 介导的细胞膜吞作用完成。如图一所示，当血浆中出 现LDL 颗粒，LDLR 可与LDL 的ApoB-100 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体(endo- some)融合，从而引起LDL与其受体分离。LDL受体回到质膜上进行 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 binding 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 [40-42] , 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，通过竞争性抑制源性胆固醇合成限速酶HMGCoA 还原酶活性，减少胞胆固醇合成，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 吞进入细胞，释放的胆固醇用于各种代需求。最终胞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皮的慢性炎性反应，LDL ，尤其是Ox-LDL 在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，使动脉皮增厚或形成斑块，甚至斑块破裂、斑块出血等，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、抑制皮细胞凋亡、抑制血管皮细胞的炎症反应、促进损伤后血管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B细胞胰岛素分泌、抑制3 细胞凋 亡，促进肌细胞和脂肪细胞葡萄糖代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浆胆固醇水平在正常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 （sd-LDL ）。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 水平在正常围，而有些冠心病患者即使LDL-C 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sd-LDL 所占百分比高与正常对照组，logistic 回归分析 显示，sd-LDL 与冠心病密切相关，这与文献报道一致。Kwon [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度进行了研究，而且对sd-LDL 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。力平等[8]研究结果示sd-LDL 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。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。sd-LDL 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，与动脉膜上蛋白聚糖亲和力高，易粘附于血管壁进入血管皮细胞；sd-LDL 颗粒小，易进入动脉壁，并被动脉壁的巨噬细胞吞噬； sd-LDL 颗粒表面保护层单薄，抗氧化成分少，进入血管壁后易被氧化，氧化后的血浆LDL 是导致动脉粥样硬化的重要诱变因素。sd-LDL 使血管皮细胞的血栓素（TXA2 ）合成增加，抑制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。sd-LDL 较大而轻的LDL 能显著升高血管平滑肌细胞钙离子浓度，细胞钙离子是细胞重要的第二信使，参与动脉粥样硬化形成的多个过程。可见sd-LDL 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。wdnesiytlipporotein,LDL) 等在 血管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 损伤皮细胞并进入皮下蓄积,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 可能对单核细胞与皮细胞的粘附、跨皮迁移以及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 —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 通过促进皮细胞SDF 一 1C/XCR4 表达，增加单核细胞与皮细胞的粘附；(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 向动脉壁的传输并不受血管皮细胞(vascularendohtelialcell，VEC) 上LDL 受体的调节，大部分LDL 主要是通过皮细胞间的疏松间隙渗透到血管壁7[] 。这类脂蛋白向血管壁的渗透与传输很大程度上取决于脂蛋白在动脉血管壁表面的浓度，脂蛋白在血管壁表面浓度越高，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壁表面LDL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 将损害皮细胞的功能,进入皮下蓄积并氧化为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(srtomalderiVedafctor 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I,MIP —I)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、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 —1/CXCR4在LDL浓度极化致动脉粥样硬化发生发展中的作用,探讨LDL 浓度极化致动脉粥样硬化假说的分子机制,将可能为动脉粥样 硬化的防治提供新的思路和靶点。因此,进一步证实LDL 浓度极化对动脉粥样硬 化形成的影响,探讨LDL 浓度极化致动脉粥样硬化的分子机制,将对深入了解和认识动脉粥样硬化的成因以及加强对动脉粥样硬化的有效防治有着重要意义。 5LDL 诱导动脉粥样硬化过程中SDF 一1C/XCR4 的作用机制血液与动脉细胞之间的相互调控在动脉 粥样硬化的发生、发展中起着极为 重要的作用,而且这种调控是通过这些细胞分泌趋化因子、生长因子以及其它细胞因子而实现,其中趋化因子起着主导作用。斑块形成过程中白细胞的捕获、血管生成、平滑肌细胞的迁移和增殖等均与趋化因子的作用密切相关。许多危险因素通过作用于白细胞和皮细胞,使其趋化因子异常表达,而发挥致动脉粥样硬化的作用。SDF 一1C/XCR4 是新近发现的趋化因子,对血液干/祖细胞的归巢具有强烈的趋化能力,并能介导巨核细胞跨皮 迁移,并且在与动脉粥样硬化发生、发展密切相关的单核细胞、受损后的皮细胞以及活化的血小板中均有表达,提示我们SDF 一1C/XCR4 在介导LDL 浓度极化诱导的动脉粥样硬化发生发展过程中可能起着重要调节作用。 低密度脂蛋白与血小板免疫活化的关联及对血管皮细胞动脉粥样硬化相关基因表达的影响单纯LDL ( 5 卩g/mL-50 卩g/mL )不能影响HUVECs COX-2 及PPAR a