SR-B1在抑制炎癥反應中的作用

1.南華大學附屬第二醫(yī)院心內科湖南衡陽4210012.南華大學醫(yī)學院組胚教研室

B類Ⅰ型清道夫受體(scavenger receptor class B type I,SR-B1)是位于細胞表面的一種呈馬蹄形結構的糖蛋白,其基因定位于人類第12號染色體上,含13個外顯子,編碼的蛋白含509個氨基酸。成熟SR-B1蛋白的分子量約為82 KD,去除N末端糖鏈后減少為54 KD左右。SR-B1蛋白定位于細胞表面富含糖脂和膽固醇的小窩,其獨特的理化特性對SR-B1介導的脂類轉移,抗動脈粥樣硬化(atherosclerosis,AS)等功能十分重要。SR-B1上的配體結合位點具有多樣性、重疊性,并且高度依賴于其胞外域的403個氨基酸殘基,該域含有6個半胱氨酸殘基,有多個位點可以發(fā)生N-糖基化[1]。近年多項研究表明,脂多糖(lipopolysaccharides,LPS)、血清淀粉樣蛋白A(serumamyloid A protein,SAA)等致炎因子能調節(jié)SR-B1的表達,影響其功能;SR-B1也能調節(jié)C反應蛋白(C-reactive protein,CRP)、腫瘤壞死因子α(tumor necrosis factorα;TNFα)等炎癥因子表達,而且,它也參與HDL的抗炎反應過程,因此,SR-B1在AS性疾病的炎癥反應中起到非常重要的作用。

1 SR-B1在脂多糖致炎反應中的作用

在脂多糖(lipopolysaccharides,LPS)引起感染的過程中,單核/巨噬細胞表面防御性受體(如SR-B1)下調、興奮性受體(如CD14、TLR4、TLR2等)上調,這可能是早期的防御性(清除、滅活LPS)轉化為后期的效應性(釋放大量的炎癥介質和抗炎介質)的重要機制。在LPS誘導的炎癥狀態(tài)下,脂肪細胞的膽固醇流出減少,通過上調SR-B1表達,能促進炎性脂肪細胞內膽固醇的流出,減少膽固醇在脂肪細胞內的蓄積[2]。研究表明,LPS減少膽固醇的流出率可能部分是因為下調SR-B1的表達,也有可能與炎癥狀態(tài)下脂肪細胞膜的通透性改變等有關。

SR-B1是LPS結合蛋白,有研究證實,SR-B1可能通過影響細胞內LPS的攝取和清除,在感染性休克中起到重要的作用[3]。在SR-B1基因敲除的巨噬細胞,LPS能誘導強烈的炎癥反應,而在過度表達SR-B1的J774巨噬細胞中,LPS誘導的炎癥反應減弱,因此,SR-B1在巨噬細胞中具有抗炎作用。有研究顯示SR-B1可以介導LPS和細菌的細胞壁——磷脂酸壁(LTA)的粘附和攝取,從而干預炎癥反應。阻斷SR-B1的表達可導致老鼠體內促炎因子的含量明顯增加,小鼠對LPS和細菌誘導的膿毒血癥的敏感性增加,引起強烈的炎癥反應,最終導致死亡,其根本原因可能是腎上腺皮質功能不全和肝臟對LPS等病原體清除率下降[4]。SR-B1能保持腎上腺皮質激素的水平,促進肝臟清除LPS,抑制一氧化氮(nitric oxide,NO)誘導的細胞毒性,提示SR-B1能抑制LPS誘導的巨噬細胞的炎癥反應,增強老鼠抵抗敗血癥死亡的能力[5]。Guo等[6]通過實驗表明,在敲除SR-B1基因的老鼠盲腸穿刺結扎術引起的敗血癥早期,炎癥因子的產生延遲,而SR-B1高表達的轉基因老鼠更能抵抗敗血癥死亡,此過程可能與SR-B1能抑制Toll樣受體4(TLR4)誘導的NF-κB的激活有關,且通過調節(jié)巨噬細胞炎癥反應和促進LPS募集和清除起到保護作用。SR-B1、SR-BⅡ、CD36都能調節(jié)被LPS誘導的細菌識別和促炎信號,說明SR-B家族的三個成員都在識別和介導LPS炎性信號的先天免疫和后天防御功能起著重要作用[7]。肝硬化患者體內較低的HDL水平可能導致單核細胞LPS誘導產生過量的炎癥因子TNFα和CD14,而SR-B1的表達也下降,說明HDL能也中和體內LPS,且該過程與SR-B1密切相關[8]。進一步研究顯示,在SR-B1基因敲除的細胞中炎癥因子增加與NF-κB和JNK以及P38信號通路有關。也有研究發(fā)現(xiàn)LPS是通過抑制轉錄因子結合到SR-B1啟動子來發(fā)揮抑制效應的,LPS反應區(qū)定位在SRB1基因啟動子區(qū)-476bp到-456bp。越來越多的證據(jù)顯示LPS誘導的炎癥反應受SR-B1的干預調節(jié),它們共同影響AS、敗血癥等疾病的進展。

2 SR-B1對炎癥因子血清淀粉樣蛋白A的影響

血清淀粉樣蛋白A(serumamyloid A protein,SAA)是一種兩親性蛋白,具有兩親性的A螺旋結構,Baranova等通過實驗證實,SAA是SR-B1的配體,他們可活化肝細胞及巨噬細胞中的ERK1/2與p38MAPK,推測SR-B1可以介導SAA的結合、攝取及促炎癥作用,且與ERK1/2與p38MAPK信號通路有關[9]。SAA能顯著增加LPS誘導的炎癥產物IL-10,TNF-α,和IL-6的表達,且能減低HDL的抗炎作用,而上調SR-B1能明顯減低SAA的致炎作用,減輕SAA對類風濕性關節(jié)炎的損害[10]。在炎癥過程中,SAA可進入動脈粥樣斑塊,促進動脈粥樣硬化的進展。炎癥狀態(tài)時,SAA和內皮脂肪酶(endothelial lipase,EL)可以使HDL減少,而且EL能通過減少肝臟apoA-I來調節(jié)HDL的新陳代謝,SAA對此有協(xié)同放大作用,說明EL與SAA能協(xié)同干擾HDL的抗炎作用,而SR-B1在此過程中抑制炎癥反應,起著非常重要的保護作用[11]。

3 SR-B1調節(jié)炎癥因子C反應蛋白、腫瘤壞死因子α等表達

C反應蛋白(C-reactive protein,CRP)是肝細胞分泌的由相同的單體組成的五聚體分子。對急性冠脈綜合征(ACS)患者的尸檢研究發(fā)現(xiàn),AS斑塊破裂常見于斑塊的肩部,而在該部位的炎癥反應最強,CRP沉積也較多。CRP對體外培養(yǎng)的血管細胞有促炎作用[12]。動物實驗表明,CRP對心腦血管有強烈的促炎功能,而 SR-B1對此有明顯的抑制作用[13]。在有高血壓、糖尿病等基礎疾病的人群中,血液循環(huán)中的 CRP普遍升高,SR-B1、ABCA1、ABCG1減少,這將損害膽固醇逆轉運和促進動脈硬化的發(fā)展[14]。傳統(tǒng)中藥南蛇騰具有抗炎、抗氧化的功效,有研究表明,南蛇騰可以上調豚鼠肝臟SR-B1的表達,降低血漿中 CRP、IL-6、TNFα的水平,說明上調SR-B1能抑制CRP的表達[15]。因此,提高體內SR-B1的表達水平,可以降低血漿中CRP等炎癥因子的表達,減少心腦血管疾病的發(fā)生。

在倉鼠肝細胞和人肝腫瘤細胞上,炎癥狀況下細菌釋放LPS可降低肝SR-B1的表達,這種效應是促炎因子腫瘤壞死因子 α(tumor necrosis factorα;TNFα)和IL-I所介導的。TNF-α可以通過調控NF-κB,在補體介導參與下促進炎癥細胞進入外周組織和釋放各種炎癥因子,形成血管源性和細胞源性組織水腫。有研究發(fā)現(xiàn),在J774細胞和3T3-L1細胞內SR-B1的過表達具有下調TNFα的作用;這一作用可能與SR-B1結合HDL后激活磷脂酰肌醇3激酶(PI3k)和一氧化氮合酶(NOS)等信號轉導分子有關。實驗表明細胞因子(如TNFα、IL-1)和LPS均可下調體外培養(yǎng)的肝細胞及脈粥樣斑塊中SR-B1表達,抑制膽固醇從血管巨噬細胞中流出,加速AS發(fā)展[16]。用致AS的高脂飲食喂養(yǎng)老鼠,發(fā)現(xiàn)老鼠體內SR-B1的表達減少,TNF-α等炎癥因子表達增加,表明 SR-B1能影響 AS老鼠的炎癥反應過程[17]。在膿毒癥小鼠體內,SR-B1能抑制細胞內細菌增殖,減少血液中TNF-α、IL-6等炎癥因子,從而減少系統(tǒng)性炎癥和器官損傷,降低動物死亡率[18]。眾多實驗結果表明,SR-B1與TNF-α等炎癥因子互為抑制因素,在SR-B1起主導作用時,可以抑制炎癥反應,但在炎癥反應的某些階段,大量表達的炎癥因子也能抑制SR-B1的表達。

4 SR-B1參與HDL的抗炎反應過程

SR-B1是HDL新陳代謝的一個關鍵的調節(jié)分子,是一個重要的HDL功能性受體。HDL具有抗As作用,而SR-B1介導HDL膽固醇逆轉運[19]和抗炎作用[20]。有實驗證明HDL與SR-B1結合主要取決于HDL上apoA-1的兩性A螺旋結構,且人工合成的含兩性A螺旋結構肽也能與SR-B1結合,進而抑制由SR-B1介導LPS的攝取及LPS介導的促炎癥反應[21,22]。HDL參與血管內皮細胞和巨噬細胞中SR-B1的表達調節(jié),從而調節(jié)損傷細胞的凋亡,去除損傷的細胞,可抑制進一步的炎癥損傷,避免了炎癥反應的進一步擴大,抑制動脈粥樣斑塊的發(fā)展。在正常生理條件下,SR-B1誘導的凋亡可以被HDL和內皮型一氧化氮合酶(endothelial nitric oxide synthase,eNOS)抑制,不會引起細胞凋亡。但當血漿HDL濃度降低和氧化應激產生的ox-LDL誘導了eNOS移位的時候,就會開啟SR-B1凋亡途徑,迅速清除損傷細胞,避免進一步的炎癥反應波及到鄰近細胞,從而發(fā)揮抗動脈粥樣硬化的作用。對鋸齒類和靈長類動物的實驗性研究發(fā)現(xiàn),炎癥也可以改變HDL的結構和功能,使HDL微粒的分解代謝增多,炎癥急性期SAA在HDL內富集,apoA-I丟失,這些改變與炎癥下調肝臟內SR-B1表達,減少膽汁和糞便中的膽固醇轉運有關[23]?？茖W家們已經明確SR-B1參與了HDL介導的胞內信號通路有HDLSR-B1-PDZK1-Src-PI3K-Akt/PMAPK-Rac和 HDLSR-B1-Ras/PPKC-MAPK通路等,目前也已經有關于HDL-SR-B1靶向治療藥物載體的相關研究[24],但是炎癥是否對這些通路有影響,是否還有未知的信號通路參與介導抗炎作用,還需要進一步的研究探索。

5 在動脈粥樣硬化的炎癥反應中SRB1的保護作用

SR-B1的抗AS作用已經得到廣泛認同,而炎癥反應貫穿于AS發(fā)生、發(fā)展及斑塊破裂、血栓形成的全過程。從脂質轉運角度來看,SR-B1具有介導肝細胞選擇性攝取膽固醇酯和促進游離膽固醇從外周細胞流出的功能,可逆轉游離膽固醇和膽固醇酯在動脈壁上沉積,可以預防和治療AS。轉基因和基因敲除鼠的實驗研究都證實了SR-B1的表達可以抗AS的形成。誘導小鼠肝臟SR-B1的過度表達能明顯減少AS的發(fā)生。SR-B1基因的完全丟失會加速AS的發(fā)生,據(jù)報道,SR-B1/a-poE(載脂蛋白E)雙基因敲除鼠將在4周內發(fā)生嚴重的心血管閉塞性疾病和動脈粥樣硬化,而apoE單基因敲除鼠需要幾個月才能發(fā)生這樣的疾病[25],實驗證明SR-B1可以明顯降低血漿脂質(尤其膽固醇)、抑制血管炎癥,延緩動脈狹窄,降低器官血液供應障礙的發(fā)生率,從而抑制外周組織脂質異常蓄積,減少局部組織炎癥反應的發(fā)生[26]。炎癥可以影響脂質代謝,加速AS的進展。重組ApoA-I(M)能穩(wěn)定和逆轉AS斑塊,上調ABCA1和SR-B1的表達,減低AS斑塊中炎癥標志物的水平[27]。炎癥反應是促進AS形成、發(fā)展的機制仍在不斷探索中。SR-B1在AS中起到了保護作用,他對AS炎癥反應是否有影響,還需要進一步實驗來明確。

6 結語與展望

越來越多的臨床試驗表明急性冠脈綜合征患者早期應用他汀類藥物,可以減少心血管病死亡率和再梗死的發(fā)生率,使粥樣斑塊面積明顯縮小。他汀類藥物不但有調脂作用,而且還有抗炎,減少血小板聚集,抑制血栓,穩(wěn)定斑塊的效應。動物試驗顯示他汀類藥物抗炎機理是抑制誘導單核細胞貼壁,抑制粘附到血管內皮細胞的粘附因子的表達,抑制單核細胞的激活,減少組織因子的釋放。研究者發(fā)現(xiàn)他汀類藥物能明顯改善膽固醇水平不高但CRP水平增高的ACS病人的預后,因此也有臨床試驗將CRP作為他汀類藥物治療的靶點。國外有研究顯示,匹伐他汀能通過減少膽固醇合成中間體和抗炎作用刺激巨噬細胞SR-B1的表達,他能通過誘導NF-κB失活,恢復LPS和TNFα抑制的SR-B1表達,提示額外的他汀類藥物的多效性可減低冠心病的發(fā)病率。二氫辣椒素能通過PPARc/LXRa通路抑制apoA-1基因敲除且高脂喂養(yǎng)的老鼠AS的發(fā)展,增加老鼠體內HDL及SR-B1的表達,抑制炎癥因子的產生[28]。冠心病患者PBMs源性巨噬細胞清道夫受體活性與CRP、sICAM-1、sVCAM-1呈正相關,推測炎癥因子可能通過某種分子激活通路增強清道夫受體活性。因此PBMs源性巨噬細胞清道夫受體活性可作為易損斑塊活動程度的監(jiān)測指標。在兔子體內,非諾貝特可通過增加HDL在體內循環(huán)池的質量,優(yōu)化SR-B1的保護作用,因此非諾貝特可能有益于AS的預防和治療[29]。也有研究表明,阿司匹林可能通過抑制炎癥分子NF-κB和MMP-9的活性維護斑塊穩(wěn)定性,誘導ABCA1和SR-B1的表達,增加膽固醇流出來減輕AS的癥狀[30]。荷葉生物堿通過上調THP-1單核細胞源性泡沫細胞SR-B1的表達,促進細胞內膽固醇流出產生抗AS作用[31]。

目前,多項研究闡明炎癥反應在AS中的所起的作用,尋求具有調節(jié)炎癥反應功能,并能在某個靶點或多個靶點發(fā)揮作用的有效藥物,可以為心腦血管病變的治療提供新的思路。所以,從多個層面加強對預防心血管事件的深入研究,如從分子水平系統(tǒng)的探討SR-B1對抗炎作用機制的研究有重要意義。雖然理論上應用各種炎癥因子抑制劑可治療心腦血管疾病,然而在臨床試驗中抗炎治療并沒有取得預期的效果?？寡字委熓欠窨勺鳛槟X卒中或冠心病治療的新策略?如何選擇抗炎治療時機?此一系列問題將成為科研工作者和臨床醫(yī)師的關注的熱點。綜上所述,SR-B1在減少炎癥因子的分泌、抑制炎癥反應及抗AS過程中扮演著重要的角色。而SR-B1抑制炎癥基因表達的機制是目前研究的熱點,針對SR-B1的藥物研究也將成為AS的治療新的前景。

[1]Valacchi G,Sticozzi C,Lim Y,et al.Scavenger receptor class B type I：a multifunctional receptor[J].Ann N Y Acad Sci,2011,1229(1)：E1-E7.

[2]Maitra U,Li L.Molecular mechanisms responsible for the reduced expression of cholesterol transporters from macrophages by low-dose endotoxin[J].Arterioscler Thromb Vasc Biol,2013,33(1)：24-33.

[3]Vishnyakova TG,Bocharov AV,Baranova IN,et al.Binding and internalization of lipopolysaccharide by Cla-1,a human orthologue of rodent scavenger receptor B1[J].J Biol Chem,2003,278(25)：22771-22780.

[4]El BM,Gilibert S,Moreau M,et al.Cholesteryl ester transfer protein expression partially attenuates the adverse effects of SR-BI receptor deficiency on cholesterol metabolism and atherosclerosis[J].J Biol Chem,2011,286(19)：17227-17238.

[5]Vergeer M,Korporaal SJ,Franssen R,et al.Genetic variant of the scavenger receptor BI in humans[J].N Engl J Med,2011,364(2)：136-145.

[6]Guo L,Song Z,Li M,et al.Scavenger receptor BI protects against septic death through its role in modulating inflammatory response[J].J Biol Chem,2009,284(30)：19826-19834.

[7]Baranova IN,Vishnyakova TG,Bocharov AV,et al.Class B scavenger receptor types I and II and CD36 mediate bacterial recognition and proinflammatory signaling induced by Escherichia coli,lipopolysaccharide,and cytosolic chaperonin 60[J].J Immunol,2012,188(3)：1371-1380.

[8]Galbois A,Thabut D,Tazi KA,et al.Ex vivo effects of high-density lipoprotein exposure on the lipopolysaccharide-induced inflammatory response in patients with severe cirrhosis[J].Hepatology,2009,49(1)：175-184.

[9]Baranova IN,Vishnyakova TG,Bocharov AV,et al.Serum amyloid A binding to CLA-1(CD36 and LIMPII analogous-1)mediates serum amyloid A protein-induced activation of ERK1/2 and p38 mitogen-activated protein kinases[J].J Biol Chem,2005,280(9)：8031-8040.

[10]Connolly M,Mullan RH,Mccormick J,et al.Acute-phase serum amyloid A regulates tumor necrosis factor alpha and matrix turnover and predicts disease progression in patients with inflammatory arthritis before and after biologic therapy[J].Arthritis Rheum,2012,64(4)：1035-1045.

[11]Wroblewski JM,Jahangiri A,Ji A,et al.Nascent HDL formation by hepatocytes is reduced by the concerted action of serum amyloid A and endothelial lipase[J].J Lipid Res,2011,52(12)：2255-2261.

[12]Agrawal A,Hammond DJ,Singh SK.Atherosclerosis-related functions of C-reactive protein[J].Cardiovasc Hematol Disord Drug Targets,2010,10(4)：235-240.

[13]Zhang R,Zhou SJ,Li CJ,et al.C-reactive protein/oxidised low-density lipoprotein/beta2-glycoprotein I complex promotes atherosclerosis in diabetic BALB/c mice via p38mitogen-activated protein kinase signal pathway[J].Lipids Health Dis,2013,12(1)：42.

[14]Li C,Guo R,Lou J,et al.The transcription levels of ABCA1,ABCG1 and SR-BI are negatively associated with plasma CRP in Chinese populations with various risk factors for atherosclerosis[J].Inflammation,2012,35(5)：1641-1648.

[15] Zhang Y,Si Y,Yao S,et al.Celastrus orbiculatus Thunb.decreases athero-susceptibility in lipoproteins and the aorta of guinea pigs fed high fat diet[J].Lipids,2013,48(6)：619-631.

[16]Zuckerman SH,Panousis C,Evans G.TGF-beta reduced binding of high-density lipoproteins in murine macrophages and macrophage-derived foam cells[J].Atheroscle-rosis,2001,155(1)：79-85.

[17]Wang S,Miller B,Matthan NR,et al.Aortic cholesterol accumulation correlates with systemic inflammation but not hepatic and gonadal adipose tissue inflammation in low-density lipoprotein receptor null mice[J].Nutr Res,2013,33(12)：1072-1082.

[18]Leelahavanichkul A,Bocharov AV,Kurlander R,et al.Class B scavenger receptor types I and II and CD36 targeting improves sepsis survival and acute outcomes in mice[J].J Immunol,2012,188(6)：2749-2758.

[19]Liu X,Xiong SL,Yi GH.ABCA1,ABCG1,and SR-BI：Transit of HDL-associated sphingosine-1-phosphate[J].Clin Chim Acta,2012,413(3-4)：384-390.

[20]Ji A,Wroblewski J M,Cai L,et al.Nascent HDL formation in hepatocytes and role of ABCA1,ABCG1,and SRBI[J].J Lipid Res,2012,53(3)：446-455.

[21]Wang N.High-density lipoprotein extinguishes fire in fat[J].Circ Res,2013,112(10)：1304-1306.

[22]Umemoto T,Han CY,Mitra P,et al.Apolipoprotein AI and high-density lipoprotein have anti-inflammatory effects on adipocytes via cholesterol transporters：ATP-binding cassette A-1,ATP-binding cassette G-1,and scavenger receptor B-1[J].Circ Res,2013,112(10)：1345-1354.

[23]Khalil A,Berrougui H,Pawelec G,et al.Impairment of the ABCA1 and SR-BI-mediated cholesterol efflux pathways and HDL anti-inflammatory activity in Alzheimer's disease[J].Mech Ageing Dev,2012,133(1)：20-29.

[24]Liu X,Suo R,Xiong SL,et al.HDL drug carriers for targeted therapy[J].Clin Chim Acta,2013,415：94-100.

[25]Braun A,Trigatti BL,Post MJ,et al.Loss of SR-BI expression leads to the early onset of occlusive atherosclerotic coronary artery disease,spontaneous myocardial infarctions,severe cardiac dysfunction,and premature death in apolipoprotein E-deficient mice[J].Circ Res,2002,90(3)：270-276.

[26]Al-Jarallah A,Igdoura F,Zhang Y,et al.The effect of pomegranate extract on coronary artery atherosclerosis in SR-BI/APOE double knockout mice[J].Atherosclerosis,2013,228(1)：80-89.

[27]Cimmino G,Ibanez B,Vilahur G,et al.Up-regulation of reverse cholesterol transport key players and rescue from global inflammation by ApoA-I(Milano)[J].J Cell Mol Med,2009,13(9B)：3226-3235.

[28]Hu YW,Ma X,Huang JL,et al.Dihydrocapsaicin Attenuates Plaque Formation through a PPARgamma/LXRalpha Pathway in apoE Mice Fed a High-Fat/High-Cholesterol Diet[J].PLoS One,2013,8(6)：e66876.

[29]Fournier N,Tuloup-Minguez V,Pourci M L,et al.Fibrate treatment induced quantitative and qualitative HDL changes associated with an increase of SR-BI cholesterol efflux capacities in rabbits[J].Biochimie,2013,95(6)：1278-1287.

[30]Lu L,Liu H,Peng J,et al.Regulations of the key mediators in inflammation and atherosclerosis by aspirin in human macrophages[J].Lipids Health Dis,2010,9：16.

[31]常冠楠,徐新,張社兵.荷葉生物堿對THP-1單核細胞源性巨噬細胞泡沫化及B類Ⅰ型清道夫受體表達的影響[J].中國動脈硬化雜志,2012,20(7)：611-615.