ABCA1在系統(tǒng)性紅斑狼瘡合并心血管疾病發(fā)病機(jī)制中的研究進(jìn)展*

寇艷婷,張 旋 綜述,原江水 審校

(1.大連醫(yī)科大學(xué),遼寧大連 116044; 2.青島市市立醫(yī)院檢驗科,山東青島 266071;3.山東省青島衛(wèi)生學(xué)校,山東青島 266000)

系統(tǒng)性紅斑狼瘡(systemic lupus erythematosus,SLE)是一種累及多臟器的自身免疫性炎癥性結(jié)締組織病,常累及腎臟、心血管系統(tǒng)和腦等多個組織器官,其中血脂異常、炎癥反應(yīng)和免疫因素直接或間接促進(jìn)動脈粥樣硬化的發(fā)生、發(fā)展,加速發(fā)生的SLE相關(guān)的心血管疾病(cardiovascular disease,CVD)是SLE患者的主要死亡原因之一[1-2]。ATP結(jié)合盒轉(zhuǎn)運蛋白A1(ATP binding cassette transporter A1,ABCA1)介導(dǎo)的膽固醇外流是膽固醇外流的主要途徑之一,通過介導(dǎo)膽固醇逆向轉(zhuǎn)運(reverse cholesterol transport,RCT)過程參與CVD的發(fā)病過程。近年來,研究發(fā)現(xiàn)ABCA1介導(dǎo)的膽固醇外流途徑在SLE患者加速發(fā)生的CVD中起重要作用,與其發(fā)生、發(fā)展具有密不可分的關(guān)系。

1 ABCA1結(jié)構(gòu)和功能

ABC轉(zhuǎn)運蛋白家族是一種完整的細(xì)胞膜蛋白,由一條包含2 261個殘基的多肽鏈組成,該多肽鏈構(gòu)成ABC轉(zhuǎn)運蛋白的4個核心結(jié)構(gòu)域,即兩個跨膜結(jié)構(gòu)域和兩個核苷酸結(jié)合結(jié)構(gòu)域。ABCA1是ABC轉(zhuǎn)運蛋白家族中的一員,含有一定數(shù)量的二硫鍵并具有兩個糖基化修飾的細(xì)胞外結(jié)構(gòu)域,這些結(jié)構(gòu)域,調(diào)節(jié)蛋白與蛋白之間的相互作用[3]。它將不同化學(xué)成分的底物透過細(xì)胞膜磷脂雙層轉(zhuǎn)運耦合到ATP,以ATP作為能源在膜上運輸各種分子,通過驅(qū)動細(xì)胞中新生的高密度脂蛋白(high-density lipoprotein,HDL)顆粒的產(chǎn)生來增加血漿HDL-膽固醇水平,且在HDL生成過程中去除細(xì)胞內(nèi)膽固醇[4]。ABCA1在人體廣泛分布,在組織水平多分布于心臟、動脈、骨骼肌、小腸、結(jié)腸、脂肪、腎、肝、肺、脾、胃、胰腺、皮膚、腦和前列腺組織等處,在細(xì)胞水平多分布于T細(xì)胞、B細(xì)胞及巨噬細(xì)胞等處[5-6]。

ABCA1主要功能是介導(dǎo)細(xì)胞內(nèi)膽固醇和磷脂外流并參與吞噬凋亡細(xì)胞的過程,在HDL顆粒形成和膽固醇外流的過程中,ABCA1結(jié)合至細(xì)胞表面的載脂蛋白A-Ⅰ(apolipoprotein A-Ⅰ,ApoA-Ⅰ),形成HDL前體顆粒,進(jìn)而生成新生的HDL顆粒,增強(qiáng)膽固醇從外周轉(zhuǎn)運至肝臟進(jìn)行代謝的過程[3,7-8]。通過促進(jìn)膽固醇的單向外流,啟動RCT過程。ABCA1通過與Apo受體相互作用,調(diào)節(jié)HDL顆粒的形成[9],當(dāng)細(xì)胞內(nèi)膽固醇增加時,ABCA1可調(diào)整細(xì)胞膜上的脂質(zhì)分布,形成富含膽固醇和磷脂的區(qū)域,這些細(xì)胞膜上的脂質(zhì)區(qū)域彎曲形成有利于ApoA-Ⅰ結(jié)合的脂質(zhì)表面。當(dāng)ApoA-Ⅰ與ABCA1結(jié)合后可激活信號分子Janus激酶2(Janus kinase 2,JAK2),引起JAK2迅速磷酸化,ApoA-Ⅰ與ABCA1的緊密結(jié)合更有利于ApoA-Ⅰ與突出的脂質(zhì)膜的相互作用,加速膽固醇和磷脂外流。

ABCA1基因的純合子功能突變可導(dǎo)致丹吉爾病(Tangier disease,TD),該病特征是血液中HDL嚴(yán)重缺乏,導(dǎo)致膽固醇在全身組織中堆積,引起CVD[10]。ABCA1基因雜合子突變導(dǎo)致家族性低脂蛋白血癥,導(dǎo)致患者的HDL明顯降低,而TD患者則表現(xiàn)為HDL嚴(yán)重缺失。ABCA1介導(dǎo)的膽固醇和磷脂外流過程是HDL顆粒生成的限速步驟。

2 ABCA1功能的調(diào)節(jié)因素

2.1 信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路對ABCA1功能的調(diào)節(jié)

ApoA-Ⅰ與ABCA1的相互作用在數(shù)分鐘內(nèi)刺激JAK2磷酸化,引起JAK2自動磷酸化,進(jìn)一步增加ApoA-Ⅰ與ABCA1的相互作用,加速膽固醇和磷脂的流出。激活的JAK2有兩方面作用:(1)增強(qiáng)ABCA1與ApoA-Ⅰ結(jié)合活性;(2)介導(dǎo)巨噬細(xì)胞中信號轉(zhuǎn)導(dǎo)和轉(zhuǎn)錄激活因子3(activator of transcription 3,STAT3)的磷酸化。磷酸化的STAT3遷移到細(xì)胞核,抑制炎性細(xì)胞因子如腫瘤壞死因子-α(tumor necrosis factor-α,TNF-α)、白細(xì)胞介素-6(interleukin-6,IL-6)和IL-1b的表達(dá)。ApoA-Ⅰ與ABCA1的相互作用可誘導(dǎo)Ca2+內(nèi)流。導(dǎo)致胞內(nèi)Ca2+水平升高,引起鈣調(diào)蛋白激活,激活鈣調(diào)神經(jīng)磷酸酶(calcineurin,CaN)。CaN引起JAK2磷酸化,增加ABCA1的活性。ApoA-Ⅰ與ABCA1結(jié)合激活Rho家族G蛋白Cdc42?；罨腃dC42激活PAK-1,導(dǎo)致肌動蛋白聚合,并通過肌動蛋白磷酸化將含有膽固醇和磷脂的囊泡轉(zhuǎn)運到ABCA1。ApoA-Ⅰ與耦聯(lián)的ABCA1-Gαs結(jié)合后釋放Gαs,激活腺苷酸環(huán)化酶(adenylate cyclase,AC)。這種激活增加了胞內(nèi)cAMP濃度,引起蛋白激酶A(adenylate cyclase A,PKA)介導(dǎo)的ABCA1磷酸化,加速導(dǎo)致ApoA-Ⅰ脂化。

2.2 ABCA1 受ANXA1、 LXRs和PPARγ等多種因素的調(diào)節(jié)

有研究表明,ABCA1除了與ApoA-Ⅰ結(jié)合介導(dǎo)膽固醇外流外,還增加膜聯(lián)蛋白A1(annexin A1,ANXA1)的表達(dá),ANXA1是膜聯(lián)蛋白家族中的一員,也是一種抗磷脂酶蛋白,具有Ca2+和磷脂結(jié)合位點。ABCA1可將ANXA1從細(xì)胞質(zhì)轉(zhuǎn)運至細(xì)胞膜,促進(jìn)ANXA1進(jìn)入細(xì)胞外液,具有抗炎活性并參與凋亡細(xì)胞的清除[11]。ANXA1還可作用于磷脂酶A2抑制蛋白或增加過氧化物酶體增殖物激活受體(peroxisome proliferators-activated receptors,PPARγ)的表達(dá)來促進(jìn)ABCA1表達(dá),增強(qiáng)膽固醇的外流[12-14]。ABCA1、PPARγ和ANXA1之間相互調(diào)節(jié)形成反饋,參與膽固醇的外流過程。

ABCA1具有保護(hù)巨噬細(xì)胞活性的作用,也在HDL保護(hù)巨噬細(xì)胞免受氧化導(dǎo)致的細(xì)胞死亡中起介導(dǎo)作用。肝X受體(liver X receptors,LXRs)可從基因?qū)用嬲{(diào)控ABCA1的表達(dá),誘導(dǎo)ABCA1表達(dá)上調(diào),LXRs和ABCA1在促進(jìn)巨噬細(xì)胞吞噬和保持巨噬細(xì)胞吞噬活力方面具有協(xié)同功能[15]。在清除吞噬凋亡細(xì)胞過程中,ABCA1還有明確的磷脂酰絲氨酸轉(zhuǎn)位酶(phosphatidylserine,PtdSer)活性,使ApoA-Ⅰ與細(xì)胞表面PtdSer結(jié)合,形成HDL顆粒,起到預(yù)防CVD的作用。有研究發(fā)現(xiàn),ABCA1基因敲除小鼠的原代成纖維細(xì)胞和巨噬細(xì)胞中,PtdSer的外向轉(zhuǎn)位受到抑制。與野生型小鼠比較,這些細(xì)胞的吞噬能力降低了50%,在胚胎發(fā)育期間表現(xiàn)出凋亡細(xì)胞積聚,發(fā)展出與TD相似的慢性炎癥特征,包括過早的動脈粥樣硬化和脾腫大[16]。

缺氧和全身炎癥反應(yīng)會對ABCA1表達(dá)水平產(chǎn)生影響。缺氧可使細(xì)胞內(nèi)ABCA1水平下降,導(dǎo)致膽固醇外流異常[17]。莫顯剛[18]的研究證實,缺氧可加速誘導(dǎo)ABCA1降解,影響膽固醇外流過程。在動脈粥樣硬化斑塊中,疾病本身由于管腔狹窄及炎癥反應(yīng)等因素,加重斑塊內(nèi)缺氧,同時缺氧誘導(dǎo)的ABCA1降解影響細(xì)胞內(nèi)膽固醇外流,加速泡沫細(xì)胞形成,促進(jìn)動脈粥樣硬化斑塊的發(fā)生、發(fā)展。

SLE患者血清中存在抗ApoA-Ⅰ抗體,且抗ApoA-Ⅰ抗體、抗HDL抗體(IgG)與斑塊易損性增加和斑塊破裂風(fēng)險增加相關(guān)[19],自身抗體與脂質(zhì)代謝相關(guān)的酶結(jié)合形成免疫復(fù)合物,導(dǎo)致患者血清中VLDL水平升高和HDL水平降低[20],加速CVD的發(fā)生、發(fā)展。

3 ABCA1在SLE相關(guān)的CVD中的作用

3.1 ABCA1與CVD的相關(guān)性

膽固醇代謝障礙是CVD發(fā)生、發(fā)展的重要因素,ABCA1有調(diào)節(jié)細(xì)胞脂質(zhì)穩(wěn)態(tài)的作用,與RCT的關(guān)系密切。小鼠實驗發(fā)現(xiàn),應(yīng)用辛夷脂素上調(diào)ApoE缺乏小鼠的巨噬細(xì)胞中ABCA1的表達(dá),與對照組比較,可減少動脈粥樣硬化斑塊面積[21]。有研究發(fā)現(xiàn),鉀電壓門控通道KQT樣亞家族成員1(potassium voltage-gated channel KQT-like subfamily,member 1,KCNQ1)通過與miR-452-3p競爭性結(jié)合,抑制ABCA1表達(dá)和膽固醇外流,促進(jìn)巨噬細(xì)胞內(nèi)脂質(zhì)積累過程并加速動脈粥樣硬化的發(fā)生、發(fā)展[22]。

許多流行病學(xué)研究已經(jīng)證實,HDL水平與CVD發(fā)病風(fēng)險之間存在負(fù)相關(guān)。HDL具有抗動脈粥樣硬化的特性,如抗炎、抗氧化、抗血栓形成和抗凋亡作用,其保護(hù)作用能將肝外組織細(xì)胞中多余的膽固醇輸送至肝臟,最終轉(zhuǎn)化為膽汁酸,通過膽管排出體外,這一過程被稱為RCT[23]。RCT主要通過以下途徑進(jìn)行:(1)水溶性擴(kuò)散途徑;(2)ABCA1和ATP結(jié)合盒G1(ABCG1)介導(dǎo)的膽固醇外流途徑;(3)清道夫受體BI(scavenger receptor class B type Ⅰ,SR-BⅠ)介導(dǎo)的膽固醇外流途徑。其中ApoA-Ⅰ是RCT過程的關(guān)鍵蛋白,能夠使HDL顆粒增大并穩(wěn)定HDL的結(jié)構(gòu)[24]。ABCA1與ApoA-Ⅰ結(jié)合形成的復(fù)合物在膽固醇外流和抗炎活動中起關(guān)鍵作用,介導(dǎo)膽固醇和磷脂與Apo的運輸過程,把游離膽固醇向ApoA-Ⅰ流出,這也是血漿HDL的主要來源[25-26]。ABCA1與ApoA-Ⅰ的結(jié)合可增強(qiáng)巨噬細(xì)胞對凋亡細(xì)胞的吞噬作用,且起到抗炎作用[27],在RCT過程中ApoA-Ⅰ在HDL與ABCA1受體的相互作用中有重要作用[28]。

小鼠實驗結(jié)果顯示,ABCA1缺乏的小鼠表現(xiàn)為發(fā)育遲緩性淋巴結(jié)腫大和狼瘡性腎炎,這種表型在敲除ABCA1小鼠的巨噬細(xì)胞中得到重現(xiàn),標(biāo)記敲除ABCA1基因小鼠的巨噬細(xì)胞,腹腔注射于野生小鼠,檢測結(jié)果為運輸回肝臟的甘油三酯減少50%[29]。TD患者與ABCA1基因敲除小鼠相似,在患者肝細(xì)胞中可以觀察到嚴(yán)重的脂質(zhì)堆積。

細(xì)胞內(nèi)膽固醇水平?jīng)Q定了細(xì)胞內(nèi)氧化甾醇的水平,后者可調(diào)節(jié)低密度脂蛋白氧化和促進(jìn)細(xì)胞凋亡。動脈粥樣硬化斑塊中的巨噬細(xì)胞和活化的T淋巴細(xì)胞釋放促炎因子包括干擾素(interferon,IFN)、TNF和IL,這些因子可降低ABCA1基因表達(dá)mRNA和蛋白質(zhì),促進(jìn)動脈粥樣硬化形成。ABCA1在生成新生HDL顆粒過程中起關(guān)鍵作用,對ABCA1的研究可作為防治SLE相關(guān)CVD發(fā)生的新突破點。

3.2 SLE中加速發(fā)生的CVD

已有研究發(fā)現(xiàn),全身炎癥與動脈粥樣硬化之間存在聯(lián)系,狼瘡、風(fēng)濕性疾病和類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎均可導(dǎo)致CVD,其中動脈病變最為常見[30]。SLE作為一種典型的全身性自身免疫性疾病,特點是先天免疫反應(yīng)和獲得性免疫反應(yīng)持續(xù)激活,因自身抗體過度合成,引起免疫復(fù)合物在全身多個部位沉積,使全身多個組織器官受損,其中以心血管系統(tǒng)受累最為明顯,最終可引起多器官功能衰竭。有研究認(rèn)為,引起SLE患者死亡的主要原因是感染、狼瘡性腎炎和CVD,其致死率呈雙峰模式,早期峰值是狼瘡活動,而后期峰值主要是SLE相關(guān)的CVD[31]。研究顯示,CVD是SLE患者最重要的死亡原因之一,在SLE病程期間的任何時候都可能發(fā)生CVD,與普通人群比較,SLE患者呈現(xiàn)出更高的CVD致死率,其中缺血性卒中和心肌梗死的發(fā)生率是健康人群的3倍[32-33]。SLE主要影響年輕女性,SLE患者晚期常并發(fā)CVD,嚴(yán)重影響患者生活質(zhì)量[34]。HOOPER等[10]研究發(fā)現(xiàn),SLE患者與對照組比較,CVD的發(fā)病風(fēng)險高2.66倍。應(yīng)用超聲多普勒血管檢查和斷層掃描等不同成像技術(shù)研究,發(fā)現(xiàn)SLE患者亞臨床動脈粥樣硬化的患病率較高,32%的患者頸動脈發(fā)現(xiàn)動脈粥樣硬化斑塊,提示早期頸動脈粥樣硬化在預(yù)測SLE患者并發(fā)CVD中發(fā)揮著重要作用[35-36]。一項薈萃分析發(fā)現(xiàn),SLE患者中發(fā)生卒中、心肌梗死、CVD和高血壓的風(fēng)險增加[37]。另一方面,SLE的疾病影響因素與基因組表達(dá)相互作用,促進(jìn)SLE患者的炎癥反應(yīng)并抑制SLE患者的抗炎反應(yīng),如DNA甲基化和組蛋白修飾的表觀遺傳機(jī)制,SLE患者體內(nèi)負(fù)責(zé)啟動和延伸促炎反應(yīng)的基因受到影響[38]。

3.3 ABCA1介導(dǎo)的膽固醇外流途徑與SLE相關(guān)的CVD的相關(guān)性

RONDA等[39]采用放射性同位素標(biāo)記SLE患者和對照組的血清膽固醇,沉淀血清中的ApoB脂蛋白,獲得富含ApoA脂蛋白的血清,血清ApoA脂蛋白用于評估血清中總的HDL水平,反映細(xì)胞內(nèi)膽固醇流出能力。結(jié)果顯示,SLE患者中ABCA1介導(dǎo)的膽固醇外流較對照組減少,膽固醇流出通道受損。SLE中ABCG1和ABCA1通路介導(dǎo)的膽固醇外流同時受損可能對泡沫細(xì)胞的形成、巨噬細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞的炎癥激活有重要影響。SLE患者血清膽固醇流出能力的損傷為SLE患者動脈粥樣硬化風(fēng)險的增加提供了新的機(jī)制。一項關(guān)于SLE和類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎患者高密度脂蛋白膽固醇外排能力差異的研究發(fā)現(xiàn),與類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎患者比較,SLE患者的血漿HDL和ApoB水平較高,且SLE患者的膽固醇外流率下降。類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎患者的促動脈粥樣硬化血脂模式更強(qiáng),然而SLE患者的膽固醇外流可能比類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎患者的損傷更大,這種變化獨立于傳統(tǒng)的心血管危險因素、他汀類藥物的使用、疾病相關(guān)數(shù)據(jù)及與疾病相關(guān)的血脂譜其他變化[40]。

一項性別對SLE和類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎易感性影響的研究發(fā)現(xiàn),在男性SLE患者中,啟動子中含有雄激素受體元件的ABCA1表達(dá)上調(diào),且抗ABCA1自身抗體存在于SLE患者中,并與狼瘡動脈粥樣硬化的發(fā)病機(jī)制有關(guān)[41]。SLE患者中,抗ABCA1自身抗體與ABCA1結(jié)合,減少巨噬細(xì)胞膽固醇外流,增加細(xì)胞內(nèi)膽固醇含量,影響ABCA1的功能,加速SLE相關(guān)CVD的進(jìn)程。一項研究分析ABCAl蛋白表達(dá)水平在SLE患者動脈粥樣硬化形成中的影響,在體外培養(yǎng)人單核細(xì)胞株THP-1細(xì)胞,通過PMA刺激使細(xì)胞膜高表達(dá)ABCAl,提取ABCAl蛋白進(jìn)行定量和鑒定,檢測患者和對照組血清中抗ABCAl抗體陽性情況。研究發(fā)現(xiàn),SLE患者ABCAl抗體陽性率明顯高于對照組,SLE伴動脈粥樣硬化組ABCAl抗體陽性率高于SLE不伴動脈粥樣硬化組,且抗ABCA1抗體可抑制SLE患者細(xì)胞內(nèi)的膽固醇外流,加速動脈粥樣硬化的發(fā)生、發(fā)展。ABCA1表達(dá)水平對SLE患者并發(fā)CVD的發(fā)生起到重要作用[42]。

4 小結(jié)與展望

ABCA1在SLE患者并發(fā)CVD中發(fā)揮重要作用,通過介導(dǎo)細(xì)胞內(nèi)膽固醇外流和增強(qiáng)吞噬凋亡細(xì)胞作用,對動脈粥樣硬化斑塊的發(fā)生、發(fā)展有重要影響。動脈粥樣斑塊中,巨噬細(xì)胞源性泡沫細(xì)胞促進(jìn)斑塊進(jìn)展,其與某些促炎因子(如C反應(yīng)蛋白和IL)均與動脈粥樣硬化斑塊的形成直接相關(guān)。SLE患者本身的活動性全身性炎癥如血管炎和免疫復(fù)合物沉積直接介導(dǎo)血管壁損傷,前者進(jìn)一步加重細(xì)胞缺氧,使細(xì)胞內(nèi)ABCA1水平下降,后者是動脈粥樣硬化斑塊形成的基礎(chǔ)。SLE患者血清中存在抗ApoA-Ⅰ抗體和抗HDL抗體,導(dǎo)致血清中ApoA-Ⅰ和HDL水平下降,LDL水平升高,增加動脈粥樣斑塊形成和破裂的風(fēng)險。這些因素相互影響,在SLE患者動脈粥樣硬化斑塊的發(fā)生和發(fā)展中有重要作用。ABCA1與以上因素的相互作用機(jī)制還需進(jìn)一步研究和探討,這為ABCA1在SLE早期并發(fā)動脈粥樣硬化的臨床診斷和治療方面提供新的方向。