內(nèi)皮脂肪酶在高密度脂蛋白介導(dǎo)的動脈粥樣硬化中的作用機制研究進展

馬茴煌,李姚娜,楊慧宇

動脈粥樣硬化(atherosclerosis,As)是一種較常見的慢性炎癥性血管性疾病,早期動脈粥樣硬化的特征是冠狀動脈內(nèi)皮功能障礙(CED)。它的形成會分段破壞內(nèi)皮結(jié)構(gòu)[1],在沒有阻塞性冠狀動脈疾病的情況下,冠狀動脈內(nèi)皮功能障礙可使心室功能障礙、心肌缺血、死亡率增加和主要不良心臟事件(MACE)的發(fā)生風險增加[2]。高密度脂蛋白(HDL)占循環(huán)蛋白質(zhì)的25%～30%,負責在循環(huán)中攜帶脂質(zhì)。HDL具有復(fù)雜的結(jié)構(gòu),其特點是顆粒大小和脂質(zhì)成分不同,從而導(dǎo)致不同的心血管保護作用,除了組織膽固醇動員活性外,HDL還發(fā)揮多種作用,從抗炎到抗糖尿病、抗血栓形成、拮抗心力衰竭等[3]。而內(nèi)皮脂肪酶(endothelial lipase,EL)作用于內(nèi)皮細胞,可以通過水解HDL表面的磷脂,在HDL的分解中起關(guān)鍵作用[4],進而影響動脈粥樣硬化進展。因此,識別早期冠狀動脈粥樣硬化的非傳統(tǒng)危險因素已成為臨床研究的重點?，F(xiàn)就近年來內(nèi)皮脂肪酶在心血管領(lǐng)域中取得的研究進行綜述,探討內(nèi)皮脂肪酶作為一種生物標志物對動脈粥樣硬化的診斷以及利用內(nèi)皮脂肪酶抑制劑治療動脈粥樣硬化的潛在價值。

1 內(nèi)皮脂肪酶的結(jié)構(gòu)和基本特征

內(nèi)皮脂肪酶的基因定位位于18q21.1,由483個氨基酸組成,分子量為55 kD[5]。內(nèi)皮脂肪酶是三酰甘油脂肪酶家族的新成員,是一類磷脂酶,主要由內(nèi)皮細胞合成,與肝脂肪酶(HL)、脂蛋白脂肪酶(LPL)一同歸于脂肪酶,主要參加脂蛋白的新陳代謝。內(nèi)皮脂肪酶通過在內(nèi)皮細胞表面介導(dǎo)HDL,并且在與硫酸肝素蛋白聚糖結(jié)合后,可有效水解HDL產(chǎn)生溶血卵磷脂、游離脂肪酸以及載脂蛋白A1(ApoA1)[5-6],國內(nèi)外已有多項研究表示,內(nèi)皮脂肪酶與HDL水平有著密切的關(guān)系,并且比其他脂蛋白更能有效地水解HDL。

2 內(nèi)皮脂肪酶與HDL的關(guān)系

HDL被廣為人知的是在膽固醇中的逆向轉(zhuǎn)運(RCT)作用,該過程將多余的膽固醇從細胞中去除,然后運輸?shù)礁闻K,再排泄到膽汁中[7]。HDL是一種脂蛋白顆粒的異質(zhì)混合物,負責在循環(huán)中攜帶脂質(zhì)[1],對內(nèi)皮發(fā)揮了幾種潛在的血管保護功能[8]。值得注意的是,HDL的經(jīng)典功能,即誘導(dǎo)動脈粥樣硬化斑塊中巨噬細胞泡沫細胞的膽固醇流出需要兩次通過內(nèi)皮屏障,一次進入動脈內(nèi)膜,另一次可能通過淋巴管返回血流[9]。而內(nèi)皮功能障礙被認為在動脈粥樣硬化的發(fā)生發(fā)展中起到了關(guān)鍵的作用,在近幾年的研究中表明,HDL發(fā)揮直接的內(nèi)皮保護作用,例如刺激內(nèi)皮產(chǎn)生抗動脈粥樣硬化分子,還具有抗氧化、抗炎和抗血栓形成的作用[10]。內(nèi)皮脂肪酶是具有磷脂酶活性的三酰甘油脂肪酶家族的最新成員[11],主要由內(nèi)皮細胞分泌,是HDL結(jié)構(gòu)和功能特性的有效調(diào)節(jié)劑,內(nèi)皮脂肪酶以高親和力結(jié)合HDL并有效水解其磷脂,產(chǎn)生溶血磷脂和游離脂肪酸,這些磷脂和游離脂肪酸部分與內(nèi)皮脂肪酶修飾的HDL相關(guān),部分分布到清蛋白以及表達內(nèi)皮脂肪酶的底層細胞[12]。Jaye等[13]研究表明,通過腺病毒介導(dǎo)的基因轉(zhuǎn)移在肝臟中高水平過度表達內(nèi)皮脂肪酶導(dǎo)致高密度脂蛋白膽固醇(HDL-C)和ApoA1明顯降低,表明內(nèi)皮脂肪酶可能是HDL代謝的生理調(diào)節(jié)劑。Schilcher等[14]研究了內(nèi)皮脂肪酶在體外和體內(nèi)對血清和分離HDL的組成和功能的影響,表明內(nèi)皮脂肪酶對人和小鼠血清進行體外修飾會增加血清的膽固醇流出能力(CEC),但會降低從內(nèi)皮脂肪酶修飾的血清中分離HDL的膽固醇流出能力。內(nèi)皮脂肪酶的過度表達會消耗HDL,從而嚴重損害血清的膽固醇流出能力。Schaltenberg等[15]實驗研究表明,通過對小鼠進行冷刺激,激活的產(chǎn)熱脂肪細胞會誘導(dǎo)棕色脂肪組織和腹股溝白色脂肪組織中內(nèi)皮脂肪酶的表達,但內(nèi)皮脂肪酶編碼的缺失不影響產(chǎn)熱標志物的基因表達。此外,在野生型(WT)和內(nèi)皮脂肪酶編碼的缺陷型小鼠中,產(chǎn)熱的激活導(dǎo)致HDL-C水平下降。在內(nèi)皮脂肪酶編碼的小鼠中,寒冷誘導(dǎo)的肝臟HDL-C清除率較低。總結(jié)出內(nèi)皮脂肪酶是高產(chǎn)熱活動條件下HDL脂質(zhì)組成、膽固醇通量和HDL轉(zhuǎn)換的決定因素,內(nèi)皮脂肪酶在激活適應(yīng)性產(chǎn)熱后促進HDL代謝加速,內(nèi)皮脂肪酶參與小鼠冷誘導(dǎo)的HDL轉(zhuǎn)換和反向膽固醇轉(zhuǎn)運,內(nèi)皮脂肪酶的損失會增加血漿HDL濃度。通過這些研究可以得出內(nèi)皮脂肪酶表達水平的升高通過一系列的分解及代謝過程,導(dǎo)致HDL水平下降。

3 HDL與動脈粥樣硬化的關(guān)系

動脈粥樣硬化是多種心腦血管疾病發(fā)生的基礎(chǔ),可進一步引發(fā)心肌梗死、腦梗死等,是全球主要死亡原因之一,約占全球死亡人數(shù)的30%,而脂質(zhì)代謝紊亂是導(dǎo)致動脈粥樣硬化發(fā)展的關(guān)鍵因素之一[16]。在動脈粥樣硬化形成的早期,血漿膽固醇異常沉積,血液中高水平的脂蛋白和含低密度脂蛋白膽固醇(LDL-C)的載脂蛋白B(ApoB)對內(nèi)分泌細胞造成損害;低密度脂蛋白(LDL)可攜帶大量的膽固醇,在血管內(nèi)分泌間隙發(fā)生氧化,從而形成氧化型低密度脂蛋白(ox-LDL),進一步促進脂質(zhì)沉積[17]。同時,巨噬細胞表面的清道夫受體可以快速識別并吞噬ox-LDL,演變成含有大量膽固醇酯(CEs)的泡沫細胞,大量積累形成動脈粥樣硬化脂質(zhì)斑塊[17-18]。泡沫細胞逐漸分解形成不穩(wěn)定的、富含脂質(zhì)的核心,并帶有易破裂的纖維帽。不穩(wěn)定的斑塊會出現(xiàn)裂縫、侵蝕或破裂,從而導(dǎo)致血栓形成,進而導(dǎo)致急性靶器官損傷[19]。反向膽固醇轉(zhuǎn)運途徑是抑制動脈粥樣硬化形成的主要機制,通過將異常沉積的膽固醇從外周組織細胞轉(zhuǎn)運到肝臟進行排泄,其中包括動脈粥樣硬化斑塊中的泡沫細胞[20]。由HDL轉(zhuǎn)運不溶性脂質(zhì),HDL是唯一具有抗動脈粥樣硬化作用的血漿脂蛋白[21],最主要就是通過促進膽固醇的逆向運輸加以調(diào)控,所以被看作是心血管防護因子,與冠狀動脈粥樣硬化性心臟病的發(fā)病機制以及預(yù)后有著密切的聯(lián)系。HDL不僅可以促進膽固醇的外流,同時也參與調(diào)控了動脈粥樣硬化的免疫細胞的一系列反應(yīng),還具有多效性動脈粥樣硬化保護特性,如抗炎、抗血栓形成、拮抗心力衰竭、抗氧化等[22-23]。HDL可以在體內(nèi)有效保護LDL免受由動脈內(nèi)膜中自由基引起的氧化損傷,從而抑制促炎氧化脂質(zhì)的產(chǎn)生,主要是脂質(zhì)氫過氧化物,還有短鏈氧化磷脂[24]。HDL還抑制內(nèi)皮細胞中黏附分子的表達,從而減少血液單核細胞向動脈壁的募集[25]。因此,現(xiàn)在認為HDL功能性,而不是HDL-C水平,可以更好地反映這些脂蛋白的抗動脈粥樣硬化作用和保護作用[16]。表明HDL可能發(fā)揮幾種潛在的重要抗動脈粥樣硬化和內(nèi)皮保護作用,特別是可以促進膽固醇的逆向轉(zhuǎn)運,如今已被認為是HDL的抗動脈粥樣硬化作用,可促進動脈粥樣硬化病變的消退[10]。

4 內(nèi)皮脂肪酶與動脈粥樣硬化的關(guān)系

逆向膽固醇轉(zhuǎn)運是HDL防止動脈粥樣硬化的主要機制,內(nèi)皮脂肪酶會降低HDL水平[26]。有研究表明,在載脂蛋白E(ApoE)基因敲除小鼠中,靶向破壞內(nèi)皮脂肪酶可使動脈粥樣硬化病變的形成減少約70%,缺乏內(nèi)皮脂肪酶會導(dǎo)致血漿中抗動脈粥樣硬化性HDL水平以及促動脈粥樣硬化性極低密度脂蛋白和LDL-C水平升高[27]。少數(shù)研究認為,內(nèi)皮脂肪酶可通過促進致動脈硬化脂蛋白的攝取和代謝發(fā)揮一定的抗動脈粥樣硬化作用,但更多的研究表明,內(nèi)皮脂肪酶能促進動脈粥樣硬化發(fā)生。也曾有報道稱,白細胞介素-1β(IL-1β)和腫瘤壞死因子-α(TNF-α)等炎性細胞因子可增加人臍靜脈和冠狀動脈內(nèi)皮細胞中內(nèi)皮脂肪酶的表達[28]。Yu等[29]研究發(fā)現(xiàn),在小鼠中使用病毒載體或轉(zhuǎn)基因動物過度表達內(nèi)皮脂肪酶會導(dǎo)致HDL-C和ApoA1的血漿濃度明顯降低。相反,在內(nèi)皮脂肪酶基因突變的動物中或注入抗內(nèi)皮脂肪酶抗體,HDL-C水平明顯增加[30-31],表明內(nèi)皮脂肪酶在體內(nèi)調(diào)節(jié)血漿HDL水平。這連同內(nèi)皮脂肪酶對HDL的影響表明,內(nèi)皮脂肪酶可能與動脈粥樣硬化的發(fā)展有關(guān)。日本Yan 等[32]對轉(zhuǎn)基因和非轉(zhuǎn)基因(Tg)兔,喂食含有不同量膽固醇的飲食,以使其血漿膽固醇水平升高。從而得出肝臟中內(nèi)皮脂肪酶的過表達通過增強β-極低密度脂蛋白(β-VLDL)清除率來防止飲食誘導(dǎo)的動脈粥樣硬化。Badellino 等[33]研究發(fā)現(xiàn),代謝綜合征病人血中內(nèi)皮脂肪酶濃度明顯高于正常人群,并且與動脈粥樣硬化的發(fā)生呈正相關(guān)。Schilche等[34]研究證明,內(nèi)皮脂肪酶還調(diào)節(jié)小鼠血漿中含載ApoB的脂蛋白水平,并且與人類的促動脈粥樣硬化脂質(zhì)譜和亞臨床動脈粥樣硬化有關(guān)。此外,目前認為內(nèi)皮脂肪酶促進動脈粥樣硬化的可能機制有:①通過果膠裂解酶(PL)活性水解HDL而使HDL失去抗動脈粥樣硬化的作用;②通過水解HDL產(chǎn)生的游離脂肪酸和溶血卵磷脂,可抑制內(nèi)皮依賴性血管舒張,從而可激活內(nèi)皮細胞表達細胞間黏附分子-1(ICAM-1)和血管細胞黏附分子-1(VCAM-1),促進血管內(nèi)皮細胞與巨噬細胞的黏附;③可減弱內(nèi)皮細胞增殖能力,降低生長速度,進而使遷徙能力增加,凋亡率增加;④錨定在血管內(nèi)皮細胞表面的內(nèi)皮脂肪酶,可促進LDL在動脈壁內(nèi)的聚集,增加對動脈粥樣硬化的易感性[35]。

5 血管生成素樣(ANGPTL)拮抗劑對內(nèi)皮脂肪酶的抑制

血漿三酰甘油(TG)的升高和HDL-C水平的降低是動脈粥樣硬化和心血管疾病的危險因素[36]。因此,可同時降低血漿TG和增加HDL-C水平的藥物能預(yù)防和治療動脈粥樣硬化和心血管疾病。已有研究表明,ANGPTL蛋白家族中的3個成員即血管生成素樣3(ANGPTL3)、血管生成素樣4(ANGPTL4)和血管生成素樣8(ANGPTL8)已被證明可調(diào)節(jié)脂質(zhì)代謝。3者均通過抑制內(nèi)皮脂肪酶和脂蛋白脂肪酶,水解HDL的磷脂來調(diào)節(jié)血漿TG和HDL-C水平。Zhang等[37]通過培養(yǎng)的缺乏內(nèi)皮脂肪酶和低密度脂蛋白受體(LDLR)小鼠,測試ANGPTL3抑制劑對小鼠脂質(zhì)水平的影響,從而證明ANGPTL3是脂蛋白脂肪酶和內(nèi)皮脂肪酶的抑制劑,且目前已成為血管脂質(zhì)代謝的關(guān)鍵調(diào)節(jié)劑。Gusarova等[38]使用單克隆抗體REGN3776阻斷ANGPTL8,通過上調(diào)脂蛋白脂肪酶活性有效減少循環(huán)TG,從而提出了ANGPTL8抑制是治療高三酰甘油血癥的潛在靶點。Chen等[39]在37 ℃和22 ℃下,使用ANGPTL3、ANGPTL3/8、ANGPTL4和ANGPTL4/8進行內(nèi)皮脂肪酶活性實驗,在確認ANGPTL3作為內(nèi)皮脂肪酶抑制劑的同時,發(fā)現(xiàn)ANGPTL4是比ANGPTL3更有效的內(nèi)皮脂肪酶抑制劑。

6 總結(jié)與展望

內(nèi)皮脂肪酶作為三酰甘油酶家族的新成員,可以通過水解HDL表面的磷脂,在HDL的分解中起關(guān)鍵作用,進而影響動脈粥樣硬化進展。血漿低水平的HDL-C 已經(jīng)成為動脈粥樣硬化發(fā)生的獨立危險因素,由此考慮抑制內(nèi)皮脂肪酶,進而間接升高血漿HDL可對冠狀動脈粥樣硬化病變產(chǎn)生有益影響,故通過對其進一步的深入研究及研發(fā)相關(guān)的內(nèi)皮脂肪酶抑制劑或拮抗劑,可為臨床上動脈粥樣硬化相關(guān)疾病的防治開辟一個嶄新的方向。