氧化低密度脂蛋白與動脈粥樣硬化的關(guān)系及其防治進(jìn)展

劉含嫣,霍清萍

腦血管疾病是目前世界上主要致死性疾病之一[1],同時也是我國高發(fā)病種之一,世界衛(wèi)生組織2006年12月發(fā)布的“全世界腦血管病死亡地圖”中明確指出中國是全世界腦血管病死亡率最高的國家,全國每年約有150萬人死于腦血管病[2]。動脈粥樣硬化(atherosclerosis,AS)是所有腦血管意外事件發(fā)生的共同基礎(chǔ),主要累及大、中型動脈,導(dǎo)致缺血和損傷,嚴(yán)重威脅人類健康。

近年來隨著研究的逐步深入,有人提出了“AS是一種炎癥性疾病”的觀點(diǎn)[3],并指出氧化應(yīng)激是炎癥反應(yīng)的一個顯著特征[4],是AS發(fā)生發(fā)展的中心環(huán)節(jié)[5-7]。大量流行病學(xué)調(diào)查和實(shí)驗(yàn)研究均表明氧化應(yīng)激是AS的重要發(fā)病機(jī)制之一[8],而血清低密度脂蛋白(low density lipoprotein,LDL)水平的升高是AS眾多危險(xiǎn)因素中唯一不需要其他因子協(xié)同而足以誘發(fā)和推進(jìn)動脈粥樣硬化發(fā)生、發(fā)展的重要危險(xiǎn)因素。LDL在體內(nèi)被氧化修飾為氧化型低密度脂蛋白(oxidized low density lipoprotein,ox-LDL)后引發(fā)的一系列復(fù)雜的病理生理過程,在動脈粥樣硬化的發(fā)生、發(fā)展中起著重要的作用[9]。本文就ox-LDL的形成過程、ox-LDL致AS的機(jī)制及對AS防治做一綜述。

1 ox-LDL的形成

LDL是由肝臟合成的極低密度脂蛋白(very low density lipoprotein,VLDL)轉(zhuǎn)化而來,天然的LDL顆粒主要由膽固醇酯、Apo-B、磷脂、游離膽固醇等組成,含有豐富的多不飽和脂肪酸,很容易被氧化修飾[10]。LDL經(jīng)過氧化修飾后形成ox-LDL,卵磷脂轉(zhuǎn)變?yōu)槿苎蚜字?/p>

1.1 LDL氧化修飾的形式

1.1.1 細(xì)胞介導(dǎo)的LDL氧化修飾 1981年,Henriksen等將兔主動脈內(nèi)皮細(xì)胞和LDL孵育一段時間后,發(fā)現(xiàn)該LDL被巨噬細(xì)胞攝取的速度較未與內(nèi)皮細(xì)胞共同孵育的LDL快,而且在孵育的基質(zhì)中發(fā)現(xiàn)了硫代巴比妥酸反應(yīng)物(TBARS),據(jù)此,認(rèn)為內(nèi)皮細(xì)胞可以氧化修飾LDL。這是細(xì)胞介導(dǎo)的LDL氧化修飾,又稱生物氧化修飾的LDL。后來發(fā)現(xiàn)除內(nèi)皮細(xì)胞外,巨噬細(xì)胞、血管內(nèi)膜平滑肌細(xì)胞、單核細(xì)胞都可以氧化修飾LDL。

1.1.2 過度金屬離子介導(dǎo)的 LDL氧化修飾 過度金屬離子Ca2+、Fe2+等,在體外適宜條件下與LDL孵育一段時間后,也能使LDL發(fā)生氧化變構(gòu)。因?yàn)檫@是利用化學(xué)物質(zhì)氧化LDL,故稱為化學(xué)氧化修飾的LDL。

1.1.3 其他形式的氧化修飾 還可以使用物理學(xué)方法如紫外線、鈷60對 LDL進(jìn)行氧化修飾。利用過氧化酶類也可能使LDL轉(zhuǎn)變成 ox-LDL。

1.2 LDL氧化修飾過程 LDL氧化可人為劃分為三個階段。

1.2.1 遲滯階段 此階段持續(xù)2 h～3 h,是內(nèi)源性抗氧化劑的消耗過程。內(nèi)源性抗氧化劑與自由基發(fā)生反應(yīng)而逐漸消耗,若得不到及時的補(bǔ)充或再生,自由基會進(jìn)一步氧化脂肪酸。外源性抗氧化劑可由食物從腸道吸收,具有與內(nèi)源性抗氧化劑同樣的作用。

1.2.2 進(jìn)展階段 此階段持續(xù)1 h～2 h,多不飽和脂肪酸(PUFAs)快速氧化為脂質(zhì)氫過氧化物。由于第1階段抗氧化劑的消耗,不能有效對抗自由基的作用,氧自由基攻擊LDL中多不飽和脂肪酸上的雙鍵,使之發(fā)生斷裂先形成不飽和脂肪酸自由基,再氧化成脂過氧基,最后生成過氧化脂質(zhì),而過氧化脂質(zhì)本身又是一種氧自由基,可以與另外不飽和脂肪酸自由基分子鏈鎖循環(huán)反應(yīng)下去,啟動過氧化的鏈?zhǔn)椒磻?yīng),低密度脂蛋白被氧化,多不飽和脂肪酸轉(zhuǎn)變?yōu)楣曹椂?、過氧化氫、烴醛復(fù)合物等[11]。

1.2.3 分解階段 脂質(zhì)氫過氧化物轉(zhuǎn)變?yōu)楸?MDA)、4-羥烯酸(4-HNE)和己醛等,MDA、4-HNE除本身具有細(xì)胞毒作用外,更為關(guān)鍵的是可以和ApoB發(fā)生共價(jià)結(jié)合(主要和ApoB的賴氨酸殘基結(jié)合),形成新的抗原決定簇。此種“修飾”完全喪失了與天然 LDL受體結(jié)合的能力,轉(zhuǎn)而被清道夫受體AI(scavenger receptor-AI,SR-AI)識別結(jié)合。此種結(jié)合速度快、數(shù)量大,同時不受巨噬細(xì)胞內(nèi)膽固醇濃度飽和的負(fù)反饋調(diào)節(jié)。這一特征對促進(jìn)AS的發(fā)生具有重要的作用。

2 ox-LDL在AS發(fā)生發(fā)展中的作用

眾多研究表明,修飾后的LDL生物活性發(fā)生了改變,呈現(xiàn)明顯的細(xì)胞毒性、化學(xué)趨向性和免疫原性[12],參與AS的發(fā)生、發(fā)展過程。

目前普遍認(rèn)為AS最早的變化是動脈內(nèi)膜的損傷和內(nèi)膜下間隙LDL的氧化修飾,其氧化修飾在細(xì)胞內(nèi)發(fā)生,并且可能是發(fā)生在細(xì)胞溶酶體內(nèi)[13]。ox-LDL對單核細(xì)胞具有趨化性,能上調(diào)內(nèi)皮細(xì)胞產(chǎn)生單核細(xì)胞刺激因子和單核細(xì)胞趨化因子(monocyte chemoattractant protein-1,MCP-1),使單核巨噬細(xì)胞募集增殖,并使巨噬細(xì)胞分化成泡沫細(xì)胞,造成內(nèi)皮細(xì)胞和平滑肌細(xì)胞功能失調(diào)。內(nèi)皮細(xì)胞損傷時,脂質(zhì)遷移到大動脈內(nèi)膜下,誘導(dǎo)細(xì)胞表面黏附分子如細(xì)胞間黏附分子(intercellular adhesion molecular-1,ICVM-1)、血管細(xì)胞黏附分子(vascular cell adhesion molecule-1,VCAM-1)及P選擇素表達(dá)。此外還可使一些細(xì)胞成分活化,誘導(dǎo)腫瘤壞死因子-α(tumor necrosis factor-α,TNF-α)、白細(xì)胞介素-6(Interleukin-6,IL-6)及其他趨化因子、促炎因子、炎性因子的表達(dá),加劇AS炎癥反應(yīng)。

ox-LDL具有細(xì)胞毒性作用,可直接損傷內(nèi)皮細(xì)胞,損傷動脈壁正常的舒縮功能;增強(qiáng)花生四烯酸代謝和血栓素 B2(TXB2)的產(chǎn)生,減少膜脂的流動性;使前列腺素I2(PGI2)和血栓素A2(TXA2)代謝紊亂,降低血小板流動性,促使血小板聚集,引起血管痙攣,血栓形成;抑制卵磷脂膽固醇?；D(zhuǎn)移酶,拮抗HDL介導(dǎo)的膽固醇逆向轉(zhuǎn)運(yùn);產(chǎn)生抗ox-LDL的自身抗體。

3 抗氧化治療與AS

LDL的氧化應(yīng)激學(xué)說給AS抗氧化治療提供了理論依據(jù),抗氧化劑已獨(dú)立分類為抗AS的重要一類,可作用于AS形成中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

4 中醫(yī)藥抗氧化作用

中醫(yī)學(xué)認(rèn)為,脈屬于“奇恒之腑”,為氣血的通道,脈屬于心,無獨(dú)立的生理功能和病理變化,故沒有與動脈粥樣硬化相對應(yīng)的病名。而從臨床表現(xiàn)上來看,由動脈粥樣硬化所引起的疾病表現(xiàn)似于中醫(yī)眩暈、頭痛、健忘、癡呆、中風(fēng)、胸痹、真心痛、脈痹、脫疽等病證,是以脾、肝、心、腎四臟為本,痰、瘀、熱毒為標(biāo),痰瘀熱毒相互膠結(jié)所致。痰濁是AS形成的物質(zhì)基礎(chǔ),結(jié)合微觀研究分析,痰濁患者的抗氧化能力顯著降低,體內(nèi)的ox-LDL水平明顯升高[14]。中醫(yī)藥具有調(diào)節(jié)靶點(diǎn)多、毒副作用小、藥源廣泛等特點(diǎn)。

4.1 中藥對ox-LDL形成的干預(yù)

4.1.1 單味中藥或其有效成分的研究 余甘子含有豐富的維生素C、維生素 E、鞣質(zhì)、有機(jī)酸、酚類等,還含有相當(dāng)數(shù)量的能清除自由基的SOD。余甘子對血管的保護(hù)作用與其所含有的多酚類抗氧化物質(zhì)有關(guān),其可減少脂質(zhì)過氧化物、ox-LDL的生成,抑制內(nèi)皮素表達(dá)[15]。代海平等[16]通過實(shí)驗(yàn)研究證明枸杞多糖(LBP)能明顯降低AS血清脂質(zhì)過氧化物(LPO)、SOD活性,降低一氧化氮(NO)、C-反應(yīng)蛋白(CRP)濃度,提示其具有清除氧自由基、抗脂質(zhì)過氧化的藥理作用[17]。孟曉萍等[18]通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)注射用丹參(凍干)在活體內(nèi)能夠抗LDL氧化修飾,減少ox-LDL的生成,抑制AS的形成,增加斑塊的穩(wěn)定性,在AS進(jìn)程中具有保護(hù)作用。

4.1.2 中藥復(fù)方的研究 馬學(xué)盛等[19]通過高脂飲食喂飼法建立大鼠高脂血癥模型,同時灌胃給予化濁去脂方,結(jié)果表明化濁祛脂方能顯著降低高脂大鼠血中 TC、TG、ox-LDL水平,提高HDL-C和SOD活力,具有降脂和抗脂質(zhì)過氧化作用。劉艷等[20]的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,祛瘀消斑膠囊能降低血清ox-LDL、LDL-C、TC和TG濃度,同時能升高 HDL-C/LDL-C,該藥能通過調(diào)節(jié)脂質(zhì)代謝、抑制脂質(zhì)過氧化反應(yīng)起到消退和穩(wěn)定AS斑塊的作用。金匱瀉心湯能夠顯著降低AS大鼠血清MDA水平,增強(qiáng)SOD活性,抑制Ox-LDL的生成[21]。

4.2 中藥對ox-LDL致內(nèi)皮細(xì)胞損傷的干預(yù)

4.2.1 單味中藥或其有效成分的研究 絞股藍(lán),性苦寒,清熱解毒,止咳祛痰,為清熱解毒藥之一。許士凱等[22]在小牛主動脈內(nèi)皮細(xì)胞(BAEC)中加入ox-LDL及不同劑量的GYP培養(yǎng)24 h后,觀察到中高劑量的GYP可減少 ox-LDL對BAEC的生長增殖的抑制作用,并可減少培養(yǎng)液中M DA的生成。另外,何翠瑤等[23]研究證實(shí)三七皂苷對ox-LDL損傷的血管內(nèi)皮細(xì)胞具有一定的保護(hù)作用,可調(diào)節(jié)內(nèi)皮細(xì)胞活性物質(zhì)的分泌。銀杏葉制劑以灌胃方式給以高脂喂飼Wistar種大鼠,測試發(fā)現(xiàn),給藥后大鼠血中MDA含量明顯減少而SOD活力增強(qiáng),提示銀杏葉有改善內(nèi)皮細(xì)胞氧化損傷的作用[24]。

4.2.2 中藥復(fù)方的研究 張啟春等[25]發(fā)現(xiàn)六味地黃方含藥血清能促進(jìn)ox-LDL損傷的血管內(nèi)皮細(xì)胞增殖、抑制ox-LDL造成的內(nèi)皮細(xì)胞凋亡、降低胞內(nèi)MDA含量、減少細(xì)胞乳酸脫氫酶(LDH)釋放量,提高SOD活力及NO含量,對ox-LDL損傷的血管內(nèi)皮細(xì)胞有一定的保護(hù)作用。陳徹等[26]通過建立ox-LDL致臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞損傷模型,運(yùn)用化學(xué)比色法檢測LDH釋放量、SOD活性、NO含量及一氧化氮合酶(NOS)活性,證明紅芪總黃酮對ox-LDL誘導(dǎo)臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞損傷具有保護(hù)作用,其作用機(jī)制可能與提高臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞的抗氧化能力有關(guān)。

4.3 中藥對ox-LDL誘導(dǎo)泡沫細(xì)胞形成的干預(yù)

4.3.1 單味中藥或其有效成分的研究 范春雷等[27]研究發(fā)現(xiàn),川芎嗪能通過影響ox-LDL對γ-干擾素活性位點(diǎn)(GAS)元件(SRad-SRap)調(diào)控系統(tǒng)的上調(diào)作用來抑制SR-AⅠ基因的過量表達(dá),從而減少ox-LDL的吸收和泡沫細(xì)胞的形成,發(fā)揮降血脂抗AS作用。鄭偉等[28]的研究表明,蓮子心所含甲基蓮心堿(Neferine)可以通過下調(diào)ox-LDL誘導(dǎo)的巨噬細(xì)胞CD36受體表達(dá),從而減少細(xì)胞對ox-LDL的內(nèi)吞,抑制巨噬細(xì)胞向泡沫細(xì)胞轉(zhuǎn)化。

4.3.2 中藥復(fù)方的研究 抵當(dāng)湯改良方能有效改善實(shí)驗(yàn)性AS家兔血脂代謝紊亂,提高血SOD活性,降低MDA含量,且顯著降低主動脈的動脈壁神經(jīng)酰胺含量,阻止泡沫細(xì)胞的形成與凋亡,從而減少主動脈的脂質(zhì)斑塊面積[29]。馬愛玲等[30]通過半定量 RT-PCR的方法檢測高脂飲食大鼠動脈壁黏附分子ICAM-1和VCAM-1的基因表達(dá),證實(shí)芪丹通脈片各劑量組可以不同程度地下調(diào)血管壁內(nèi)黏附分子VCAM-1和ICAM-1的表達(dá),抑制單核細(xì)胞的浸潤和泡沫細(xì)胞的形成。

5 問題與展望

AS是一個多因素導(dǎo)致的復(fù)雜疾病,ox-LDL作為動脈粥樣硬化的獨(dú)立危險(xiǎn)因素,在動脈粥樣硬化發(fā)生、發(fā)展過程中起著至關(guān)重要的作用。抑制LDL氧化,減少ox-LDL生成,采取措施拮抗ox-LDL的作用,有望成為抗動脈粥樣硬化及預(yù)防其并發(fā)癥的一條有效途徑。但是,目前為止,大部分研究還僅限于動物實(shí)驗(yàn)與流行病學(xué)調(diào)查研究,缺乏抗氧化治療AS方面嚴(yán)格設(shè)計(jì)的臨床試驗(yàn)研究資料,其臨床療效還有待驗(yàn)證。相信隨著對AS研究的不斷深入,一定會為AS的治療帶來新的突破。

[1]Lopez AD,Mather CD,Ezzati M,et al.Global and regional burden of disease and risk factors,2001:Systematic analysis of population health data[J].Lancet,2006,367(9524):1747-1757.

[2]高穎,周莉.中風(fēng)病中醫(yī)藥防治研究的回顧與現(xiàn)狀分析[J].環(huán)球中醫(yī)藥,2009,2(1):15-18.

[3]Ross R.Atherosclerosis:An inflammation disease[J].N Engl J Med,1999,340:115-126.

[4]劉凱,周旭晨.炎癥與動脈粥樣硬化[J].醫(yī)師進(jìn)修雜志,2005,28(13):15-18.

[5]Madamanchi NR,Vendrov A,Runge MS.Oxidative stress and vascular disease[J].Arterioscler Thromb Vasc Biol,2005,25(1):29-38.

[6]Papaharalambus CA,Griendling KK.Basic mechanisms of oxidative stress and reactive oxygen species in cardiovascular injury[J].T rends Cardiovasc M ed,2007,17(2):48-54.

[7]Armando R,Hector F,Lamberto R,et al.Oxidative stress at the vascular wall mechanistic and pharmaco logical aspects[J].Archives Medical Research,2006(37):436-448.

[8]黃衛(wèi)江,陳朝俊,付強(qiáng).參七脈心通膠囊對動脈粥樣硬化斑塊穩(wěn)定影響的實(shí)驗(yàn)研究[J].中西醫(yī)結(jié)合心腦血管病雜志,2009,7(11):1310-1311.

[9]Steinberg D,Witztum JL.Is the oxidative modification hypothesis relevant to human atherosclerosis?Do the antioxidant trials conducted to date refute the hypothesis[J].Circulation,2002,105(17):2107-2111.

[10]李素敏.弱氧化型低密度脂蛋白的致動脈粥樣硬化作用[J].中國動脈硬化雜志,2002,10(3):271-274.

[11]Yong IS,M cEneny J.Lipoprotein oxidation and atherosclerosis[J].Biochem Soc T rans,2001,29(2):358-362.

[12]Steinerová A,Racek J,Stozicky F,et al.Antibodies against oxidized LDL-theory and clinical use[J].Physiol Ress,2001,50:131-141.

[13]Wen Y,Leake DS.Low density lipoprotein undergoes oxidationwithin lysosomes in cells[J].Circ Res,2007,100(9):1337-1343.

[14]冷興文,劉志華,王磊.動脈粥樣硬化中醫(yī)治療法則與方藥作用機(jī)理研究[J].實(shí)用中西醫(yī)結(jié)合雜志,1997,10(7):604-606.

[15]王綠婭,王大全,秦彥文,等.余甘子抗脂質(zhì)過氧化和保護(hù)血管內(nèi)皮的實(shí)驗(yàn)研究[J].中國藥學(xué)雜志,2003,38(10):505.

[16]代海平,李志強(qiáng),徐波.枸杞多糖抗家兔動脈粥樣硬化的研究進(jìn)展[J].牡丹江醫(yī)學(xué)院學(xué)報(bào),2008,29(2):73-74.

[17]馬靈筠,孫海雙,等.枸杞多糖對動脈粥樣硬化內(nèi)皮細(xì)胞功能及炎癥反應(yīng)的影響[J].江蘇中醫(yī)藥,2006,27(5):61-63.

[18]孟曉萍,武敏.注射用丹參(凍干)對實(shí)驗(yàn)性動脈粥樣硬化兔基質(zhì)金屬蛋白酶和氧化低密度脂蛋白的影響[J].中西醫(yī)結(jié)合心腦血管病雜志,2008,6(1):36-37.

[19]馬學(xué)盛,王新陸.化濁祛脂方對實(shí)驗(yàn)性高脂血癥大鼠血脂及脂質(zhì)過氧化的影響[J].中華中醫(yī)藥學(xué)刊,2007,25(11):2371-2372.

[20]劉艷,趙玉霞,燕芳芳,等.祛瘀消斑膠囊對高脂血癥兔動脈硬化斑塊的影響[J].中醫(yī)雜志,2008,49(1):70-71.

[21]吳智春,吳凱,王浩,等.金匱瀉心湯抗動脈粥樣硬化的實(shí)驗(yàn)研究[J].中國老年學(xué)雜志,2003,23(7):461-462.

[22]許士凱,何紅,王福弟.絞股藍(lán)總皂甙對氧化修飾低密度脂蛋白損傷小牛主動脈內(nèi)皮細(xì)胞的防治作用[J].中國臨床藥理學(xué)與治療學(xué),2002,7(5):389-392.

[23]何翠瑤,李曉輝,李淑惠.三七皂苷對氧化低密度脂蛋白損傷血管內(nèi)皮細(xì)胞保護(hù)作用的研究[J].中國藥房,2008,1(6):401-402.

[24]鄭勇英,楊雋,潘喜華,等.銀杏葉抗衰老和調(diào)節(jié)血脂的實(shí)驗(yàn)研究[J].上海預(yù)防醫(yī)學(xué)雜志,2000,12(2):71.

[25]張啟春,卞慧敏,喻麗珍,等.六味地黃方含藥血清對氧化低密度脂蛋白損傷血管內(nèi)皮細(xì)胞的保護(hù)作用[J].中國實(shí)驗(yàn)方劑學(xué)雜志,2007,13(7):31-33.

[26]陳徹,楊雅麗,楚惠媛,等.紅芪總黃酮對氧化低密度脂蛋白致內(nèi)皮細(xì)胞損傷的保護(hù)作用[J].中醫(yī)藥學(xué)報(bào),2008,36(1):19-21.

[27]范春雷,高麗萍,沃興德,等.川芎嗪對爪蟾卵母細(xì)胞外源清道夫受體基因表達(dá)的影響[J].中國藥理學(xué)通報(bào),2005,21(6):746-751.

[28]鄭偉,周潔,陳娟,等.甲基蓮心堿對RAW264.7巨噬細(xì)胞泡沫化的影響[J].醫(yī)學(xué)分子生物學(xué)雜志,2005,2(3):170-174.

[29]黃河清,劉培慶,黃民.抵當(dāng)湯改良方抗家兔實(shí)驗(yàn)性動脈粥樣硬化效應(yīng)及機(jī)制初探[J].中國藥理學(xué)通報(bào),2003,19(5):590.

[30]馬愛玲,王宗仁,鄭瑾,等.芪丹通脈片對實(shí)驗(yàn)性動脈粥樣硬化大鼠動脈壁ICAM-1、VCAM-1基因表達(dá)的影響[J].第四軍醫(yī)大學(xué)學(xué)報(bào),2004,25(4):355-358.