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编号:10503144
胆固醇酯转运蛋白与动脉粥样硬化
http://www.100md.com 中华医学检验杂志
     1999年第22卷第3期Vol.22No.3 1999

    胆固醇酯转运蛋白与动脉粥样硬化

    庄一义

    关键词:胆固醇酯转运蛋白(CETP) 动脉粥样硬化 胆固醇代谢 CETP基因缺陷

    胆固醇酯转运蛋白(cholesteryl ester transfer protein, CETP)催化血浆脂蛋白之间非极性脂质特别是胆固醇酯(CE)的交换和平衡,关系到各种脂蛋白颗粒大小和脂质组成,决定高密度脂蛋白(HDL)和低密度脂蛋白(LDL)质和量的变化,在胆固醇逆向转运中起关键作用,与动脉粥样硬化发生和发展密切相关。CETP基因缺陷和转基因动物的研究使人们的认识进入到分子生物学和分子遗传学水平,必将推动人类对动脉粥样硬化的研究和防治。
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    一、CETP在脂蛋白和胆固醇代谢中的作用

    CETP为疏水性糖蛋白,互补DNA(cDNA)人CETP含476个氨基酸[1],分子量53 000,成熟CETP含4个天冬酰胺N-糖基,分子量约70 000(68 000~74 000多态性),等电点4.6~5.4。基因编码25 kbp,包含16个外显子(大小范围35~250 bp)和15个内含子,位于16染色体(16q13),CETP信使RNA(m-RNA)在脂肪组织、肌肉、肝和胎盘等表达,循环CETP可能主要来源于肝脏。CETP主要介导HDL-CE与含apoB脂蛋白[极低密度脂蛋白(VLDL)、LDL]-TG之间交换,也可以LDL-CE与VLDL-TG之间交换,这些脂蛋白都具有与CE结合的脂酰基,在体外实验为等分子交换、双向反应,如HDL作为胆固醇酯供体,LDL、VLDL为胆固醇酯受体,反之亦然。除了血浆脂蛋白之间中性脂肪的转运全部依赖CETP外,CETP还介导约50%磷脂至HDL或脂蛋白之间磷脂的转运。CETP活性区域位于蛋白羧基端最后26个氨基酸,定向诱变位点研究CETP分子中疏水囊可以抓住胆固醇酯分子,囊外有疏水氨基酸,这种结构使CETP的“分子臂”末端可进入脂蛋白的核心[2]。CETP的作用方式可能先形成供体、CETP、受体三元复合物,然后介导供体和受体之间胆固醇酯与TG的交换[3]。血浆中90%CETP与HDL结合,特别与仅含ApoAl的HDL(前β-HDL)亲和力最大(血浆中含量很低)。CETP在脂蛋白代谢和胆固醇转运中的作用简述如下(图1)[4]
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    (1)apoA1与周围细胞释出C、磷脂在血浆中组成前β1-HDL(Pre-β1HDL);(2)前β1-HDL与细胞表面特异受体结合,细胞C转入HDL;(3)LCAT与成熟HDL结合使HDL形状改变,ApoA1抑制早期CRT中的LCAT,但HDL构型改变后能激活LCAT;(4)C、磷脂继续在HDL中积蓄,C被LCAT转变成胆固醇酯;(5)CETP转运CE至含apoB脂蛋白并交换TG,富含TG的HDL2易位到肝或周围细胞;(6)HDL-TG被肝脂酶水解,释出的游离脂肪酸、胆固醇酯和HDL-R被肝摄取,产生的HDL3返回循环,CETP、肝酯酶作用HDL2释出apoA1生成前β1-HDL和游离apoA1 图1 CETP在胆固醇转运中的作用

    1. CETP催化VLDL-TG,LDL-TG 与HDL-CE交换(HDL2a→HDL2b),产生富含TG的HDL作为HL的基质,HL水介HDL2b-TG,产生可被肝摄取的FA、胆固醇酯、HDL残核(HDL-R),转变成HDL3,HL和CETP共同作用HDL释出apoA1,apoA1与从细胞中扩散出胆固醇、PL(包括白蛋白作为载体蛋白)组成新Pre-β1 HDL、Pre-β1HDL通过细胞apoA1受体和蛋白激酶C作用,进一步摄取细胞内过剩的胆固醇并转变为Pre-β2HDL,HDL分子中磷脂、C不断增加,在卵磷脂胆固醇酰基转移酶(LCAT)催化下HDL中C→CE,最后形成HDL2a,以上胆固醇逆向转运步骤有效地从细胞中移除C,防止细胞内C的积储,所以认为CETP有抗动脉粥样硬化的作用。
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    2.CETP反应产物为富含CE的VLDL、LDL。从肝脏新分泌的VLDL含胆固醇酯,但经CETP介导接受从HDL转移出的胆固醇酯使VLDL的胆固醇酯含量明显增加,从VLDL转变的LDL,胆固醇酯含量(相对LDL蛋白apoB计)约为VLDL二倍,富含胆固醇酯的LDL与肝LDL受体的结合力较低,因此高水平CETP致大量富含胆固醇酯的LDL、VLDL流入至周围细胞,通常认为这步反应致动脉粥样硬化。必须指出,CETP在其他有关脂蛋白代谢因素协同下,维持机体正常脂蛋白和胆固醇代谢,正如胆固醇代谢是由正向转运和逆向转运二个相辅相成的途径组成一样,解释CETP作用特别是与动脉粥样硬化关系时必须有个整体的观念,不能片面强调CETP某一方面的功能异常。

    高CETP活性动物注射CETP单抗后血浆CETP活性抑制引起HDL-C降低,颗粒变大,富含apoB脂蛋白胆固醇减少[5]。转基因小鼠对于研究CETP的体内作用提供良好的动物模型,因为非转基因小鼠血浆无CETP活性,当人CETP转基因小鼠基因表达量相当于人血浆CETP浓度时HDL-C下降25%,HDL颗粒变小[6]。人apoA1转基因小鼠血浆HDL大小和组成类似于人。人CETP、apoA1转基因小鼠HDL-C下降50%,含apoB脂蛋白的胆固醇升高。同时观察到LCAT与CETP的协同作用,CETP作用产生的血浆前β1-HDL-LCAT最适的基质增加或加速胆固醇酯清除刺激LCAT反应,小鼠血浆LCAT活性增高,肝LCAT mRNA水平升高,示LCAT基因调节促进胆固醇从细胞流出[7]。猴CETP转基因小鼠血浆CETP水平升高,加速胸主动脉胆固醇酯斑块形成[8]。应该指出,体外实验或动物体内的实验结果往往不能在人体内复制,例如小鼠脂蛋白和胆固醇代谢是在缺乏CETP情况下协调的,当转入人CETP基因后(特别是基因的过度表达)建立的模型是在CETP参与下新的代谢平衡,所以有的实验结论不能生硬引证到人体中。
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    二、CETP基因缺陷患者及其脂蛋白异常

    1989年Brown等[9]首次报道一个日本家族(9名成员)伴高α-脂蛋白血症和CE转运功能缺失,发现CETP基因14内含子5′剪接供体位点突变G-A (114A),不能形成正常的mRNA和CETP。2例纯合子患者HDL-C高达6.42和4.53 mmol/L(248 和175 mg/dl),apoA1239和147 mg/dl,血浆CETP活性和浓度均为0,HDL和VLDL颗粒增大,LDL-C、apoB下降。4例杂合子患者HDL-C稍高,HDL2/HDL3升高,apoA1水平正常,CETP活性和浓度明显降低。日本、欧洲、美国也发现多种CETP基因缺陷(表1)[4]

    表1 胆固醇酯转运蛋白的基因突变

    定位
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    类型

    碱基对

    编码

    表型

    外显子 1

    缺失

    C294

    38 ala→stop

    HDL

    外显子 9

    剪接

    外显子9缺失,活性↓

    外显子10
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    无义

    C1106T

    309 gln→stop

    mRNA生产无活性蛋白

    外显子11

    错义

    G1298G

    373 ala→pro

    HDL↑

    外显子12

    错义

    A1394G

, 百拇医药     405 ile→val

    HDL↑

    内含子14

    替代

    g+la

    -

    mRNA剪接缺陷,活性不受影响

    内含子14

    插入

    t+3

    -

    mRNA剪接缺陷,活性↓

    外显子15
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    错义

    A1506G

    442asp→gly

    HDL↑

    外显子15

    错义

    G1533A

    451 arg→gln

    HDL↑

    外显子16

    错义

    G1996A

    3′末转译区域
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    血浆CETP活性↓,无脂质改变

    大量资料证实日本是目前世界上CETP基因缺陷最频发的国家,主要有二种基因缺陷类型,114A约占日本人口1%~2%,高α-脂蛋白血症(HALP:HDL-C≥2.58 mmol/L)的20%。另一种为15外显子错义突变442Asp-Gly(D442G),接近CETP羧基端活性位置,CETP生物合成和特异活性都降低,血浆CETP浓度和活性类似114A,但HDL-C轻度至中度升高,这类基因缺陷约占日本人口4.5%~7%,HALP的18%。很显然,CETP基因缺陷足以影响日本人群HDL-C浓度和活性。

    Akita等[10]报道226名日本人,其中44例114A及/或D442G,4名复合基因缺陷114A/D442G。Zhong等[11]调查夏威夷3 469名日本世系男子,114A杂合子17人,D442G杂合子170人,纯合子6人,基因缺陷患者HDL-C明显高于正常人(P<0.001),114A HDL-C平均1.73 mmol/L,D442G1.43 mmol/L,明显高于无基因缺陷正常人的平均1.31 mmol/L。
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    最近日本报道Omagari地区114A频率高于日本其他地区20倍,(纯合子0.6 %,杂合子27%);HALP高5~10倍,占调查104 505人的1%左右,HDL-C平均男子(1.50±0.41) mmol/L,女子(1.52±0.42) mmol/L[12],如此大数量人群的资料对于研究CETP分子遗传学以及CETP基因缺陷与动脉粥样硬化关系提供了极其宝贵的依据。

    除了以上两种主要CETP基因缺陷外,日本还发现6外显子G181X无义突变,181编码G-T伴过早终止密码TGA,产生新的限制酶切位点(Mae Ⅲ)。294例HALP中 1例纯合子,4例杂合子。还发现1例34岁男子10内含子剪接缺陷引起外显子10遗漏,在外显子13~14间插入31 bp片断[13]。美、欧洲研究很少发现日本常见的二类基因缺陷,Funke等[14]发现德国15外显子突变(405 Ile-Val)非常频发,约占研究人数40%,伴HDL-C增高约10%,因此对人群HDL-C水平影响非常显著。Tamminen等[15]报道芬兰高加索人115例冠状动脉搭桥低HDL-C患者检出CETP基因3′未编码区1696 bpG→A突变,纯合子患者CETP活性较其他基因型低29%。
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    关于中国人CETP基因缺陷仅见日本的2篇报道,Akita[16]调查25名北京居民,检出1例63岁汉族男子为D442G杂合子,胆固醇3.16、LDL-C 1.42、HDL-C 1.32mmol/L。Hui[17]检测379名北京居民,发现16例D442G杂合子(等位基因频率2.1%),患者不伴有HDL-C增高,LDL、TC明显降低,不同于日本D442G杂合子HDL-C增高、LDL-C和TC无变化。在中国开展CETP研究,特别是中国人CETP基因缺陷研究已成为十分迫切的任务。

    三、CETP与动脉粥样硬化的关系

    已被公认血浆HDL-C含量与CHD发病率呈反比关系,所以称高HDL-C为“长寿型”脂蛋白谱主要特征,但是大多临床研究仅检测HDL-C总量,未分析其它有关HDL代谢的重要因素,如CETP、肝酯酶和LCAT等作用决定了HDL大小、脂质含量等HDL质的变化。
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    在较早的CETP文献中认为血浆CETP升高是致动脉粥样硬化,例如冠心病(CHD)患者血浆CETP水平高于正常对照;肾病、糖尿病等易发CHD患者常伴血浆CETP活性增高,高胆固醇血症和Ⅲ型高脂蛋白血症等异常脂蛋白血症血浆CETP增高,在机理解释上大多强调CETP致动脉粥样硬化作用:HDL-C降低,CRT障碍和LDL-C、VLDL-C升高等。同时较早的CETP基因缺陷文献多认为CETP基因缺陷患者CHD发病率降低[3],在机理解释上则强调CETP抗As作用,如高HDL-C有利于CE从周围细胞到肝脏的CRT,以及LDL-C、VLDL-C降低减少了周围细胞胆固醇酯的流入。近年来几个较大样本和较大数量CETP基因缺陷的调查资料,对CETP基因缺陷与脂蛋白代谢和动脉粥样硬化关系进行了深入分析,从而改变了以上的结论。

    Zhong等[11]报道的3 469名日本男子,CETP基因缺陷组HDL-C显著高于非基因缺陷组,但CHD发病率明显高于对照组,用已知CHD危险因素校正后Odds ratio 1.55(P=0.024)。基因缺陷患者伴CHD的HDL-C主要集中在1.04~1.55 mmol/L(40~60 mg/dl)范围内,HDL-C>1.55 mol/L时CHD频率陡然下降,其原因解释为CETP基因缺陷时较小的或前β移动HDL含量降低使CRT障碍,当HDL-C>1.55mmol/L时,增加的HDL颗粒克服了CRT中HDL质量的缺陷,使CHD发病率下降。
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    日本Omagari地区CETP基因缺陷调查资料指出, 基因缺陷患者虽然平均HDL-C水平高于对照组,但HDL-C与CHD(心电图示心肌缺血性变化)关系在统计学上呈“U”型,当HDL-C<1.81 mmol/L时,血浆HDL-C与CHD频率呈反比关系,即HDL-C愈低CHD发病率愈高,HDL-C>1.81时,CHD频率随HDL-C增高而升高。有血管造影确诊的CHD的45人,其中36例为CETP基因缺陷(包括2例HALP),CHD发病率6 倍于Osaka地区同年龄、同性别无CETP基因缺陷患者。作者对CETP基因缺陷是否伴长寿,HALP患者是否长寿进行分析。>80岁组I 14A频率明显低于<80岁各年龄组(P<0.05);>80岁HALP频率亦明显低于<80岁各组;Omagari地区平均寿命较日本人口平均寿命稍短,分别为女子81.9岁和82.27岁、男子75.3岁和76.04岁,结论是CETP基因缺陷所致的HALP决不伴长寿。作者认为血浆HDL受各种环境和遗传因素的影响,HAL为多原因引起综合征,如CETP水平降低常伴HL活性下降,导致富含TG的HDL堆积,影响apoA1产生和新Pre-β1HDL形成,阻滞胆固醇的逆向转运。CETP基因缺陷患者血清富含apoE的 HDL-C水平增加,引起游离胆固醇积蓄,脂蛋白胆固醇的酯化抑制。深入分析CETP基因缺陷患者脂蛋白结构、功能和代谢调节才能从分子生物学基础上揭示CETP与动脉粥样硬化关系从而正确评价CETP的病理生理和临床意义。
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    对CETP的研究国内正在起步,期待我国CETP研究进展将揭示中国人CETP活性、含量水平和基因缺陷等特点,为动脉粥样硬化防治开辟新的途径。

    作者单位:210002 南京军区南京总医院 全军医学检验中心

    参考文献

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    (本文编辑:张莉)

    (收稿:1998-07-30 修回:1998-12-25), http://www.100md.com