HDL功能特性及其與心血管疾病關(guān)系的研究進(jìn)展▲

張斌強 王 豪 魏 英 王 翔 王靳琎 黃慧敏 徐先琳

(湖北醫(yī)藥學(xué)院附屬國藥東風(fēng)總醫(yī)院1 實驗中心,2 ICU,湖北省十堰市 442008;3 十堰市中西醫(yī)結(jié)合醫(yī)院檢驗科,湖北省十堰市 442008)

【提要】 傳統(tǒng)觀點認(rèn)為HDL具有逆向轉(zhuǎn)運膽固醇、抗炎、抗氧化等作用,并且HDL-C是心血管疾病的有效預(yù)測因子。但近年來越來越多研究顯示HDL的生物學(xué)功能及調(diào)控因素遠(yuǎn)比預(yù)想復(fù)雜,臨床上關(guān)注HDL水平的同時還應(yīng)關(guān)注HDL的特性與功能,針對HDL與心血管疾病關(guān)系的研究也應(yīng)從單純的HDL水平變化轉(zhuǎn)到對HDL顆粒、結(jié)構(gòu)、內(nèi)容物及功能水平的研究,從而更準(zhǔn)確地預(yù)測心血管疾病發(fā)生風(fēng)險。本文就HDL功能特性及其與心血管疾病的關(guān)系進(jìn)行綜述。

近年來,隨著心血管疾病患病率的持續(xù)升高,如何盡早診治心血管疾病成為人們關(guān)注的重點。動脈粥樣硬化是多數(shù)心血管疾病的病理基礎(chǔ),而動脈粥樣硬化與HDL密切相關(guān)[1]。HDL由多個分散的微粒亞群組成,這些微粒在大小、形狀、電荷及脂質(zhì)上均與蛋白質(zhì)等不同,其以單個成分進(jìn)入血漿后形成HDL顆粒[2]。既往觀點認(rèn)為,高濃度HDL可以預(yù)防動脈粥樣硬化,降低心血管疾病發(fā)生風(fēng)險,而低濃度HDL是心血管事件發(fā)生的獨立預(yù)測因子[3]。但最近研究顯示,過高濃度的HDL-C也是多種疾病的危險因素[4]。相對于HDL的濃度,HDL的結(jié)構(gòu)和功能與心血管疾病的關(guān)系更密切[5]。因此在臨床工作中,我們在關(guān)注HDL濃度的同時,也應(yīng)進(jìn)一步了解HDL的功能及相關(guān)特性,從而更好地預(yù)防心血管不良事件的發(fā)生。本文就HDL的成分變化、化學(xué)修飾及其功能對心血管疾病的影響進(jìn)行綜述。

1 血漿HDL水平與心血管疾病的關(guān)系

血脂異常會增加心血管疾病的發(fā)病風(fēng)險,其中膽固醇、三酰甘油、LDL-C、載脂蛋白a是心血管疾病發(fā)生的危險因素,而HDL則被證實是心血管疾病發(fā)生的保護(hù)因素,低水平的HDL會增加心血管事件發(fā)生風(fēng)險[3,6-7]。HDL可以預(yù)防動脈粥樣硬化,降低心血管事件發(fā)生風(fēng)險,主要與HDL能夠逆向轉(zhuǎn)運膽固醇到肝臟有關(guān)[8]。另外,HDL的抗炎、抗氧化和抗血栓特性,以及促胰島素分泌的功能對心臟也起到一定的保護(hù)作用[9-10]?；诖?有學(xué)者嘗試通過提高機(jī)體內(nèi)HDL的水平以降低心血管疾病風(fēng)險,結(jié)果顯示,通過靜脈注射HDL或者通過基因轉(zhuǎn)染過表達(dá)ApoA1基因來增加小鼠體內(nèi)的HDL水平后,可以降低小鼠動脈粥樣硬化易感性[11]。但給予心血管疾病患者膽固醇酯轉(zhuǎn)運蛋白抑制劑或煙酸等藥物以提高血漿HDL水平后,患者的病情和死亡率并沒有獲得明顯改善[12-13]。而最近的流行病學(xué)研究證實,血漿HDL-C濃度和心血管疾病死亡率之間呈正U型關(guān)系,即低濃度與過高濃度的HDL-C均可以增加心血管疾病患者的死亡風(fēng)險[4]。還有學(xué)者發(fā)現(xiàn),在未合并心血管疾病的其他疾病患者中,過高水平的HDL-C會導(dǎo)致其死亡率增加[14]。這可能與HDL-C水平升高或者HDL微粒內(nèi)部結(jié)構(gòu)損壞和功能異常導(dǎo)致某些疾病進(jìn)展有關(guān),但相關(guān)機(jī)制目前尚未明確。

2 HDL的膽固醇攝取及排出能力與心血管疾病的關(guān)系

研究表明,提高血漿HDL水平并不能直接降低心血管事件的死亡概率,這提示血漿HDL水平并不能直接反映機(jī)體HDL的功能狀態(tài),HDL的功能或許與其結(jié)構(gòu)有關(guān)。HDL介導(dǎo)的膽固醇逆向轉(zhuǎn)運是預(yù)防心血管疾病發(fā)生的重要生物學(xué)過程,在此過程中外周組織的膽固醇分子被轉(zhuǎn)運到肝臟內(nèi),最終通過膽汁和糞便排出體外,這個過程一旦受阻,將會加速動脈粥樣硬化[15]。

HDL的膽固醇外流能力(cholesterol efflux capacity,CEC)是指HDL促進(jìn)膽固醇從巨噬細(xì)胞流出的能力,該指標(biāo)可以反映膽固醇從外周組織移動到肝臟的速率和數(shù)量的動態(tài)過程。CEC是評估人類和動物模型中膽固醇逆向運輸?shù)目蓽y量指標(biāo),可用于預(yù)測動脈粥樣硬化和冠狀動脈疾病的發(fā)生[16]。臨床研究表明,相比于HDL-C,CEC預(yù)測冠狀動脈疾病發(fā)生的效能更佳[17-18]。一項有關(guān)膳食模式對人類HDL功能影響的研究顯示,地中海飲食能夠在不改變HDL水平的情況下提升CEC,這可能是地中海飲食可以減少心血管疾病患病風(fēng)險的原因之一[19]。以上研究顯示CEC與心血管事件發(fā)生率呈負(fù)相關(guān),并且不會受到HDL、LDL等其他心血管危險因素的干擾。有學(xué)者在調(diào)整HDL或ApoA-Ⅰ濃度后依然得到上述結(jié)果,但在調(diào)整CEC后,HDL或ApoA-Ⅰ濃度與心血管事件發(fā)生率的相關(guān)性變得不明顯[5,20]。以上研究顯示,CEC可能比HDL更具有潛力成為心血管疾病的獨立預(yù)測因子,但CEC的檢測涉及HDL的分離、放射性同位素標(biāo)記膽固醇和巨噬細(xì)胞培養(yǎng),該過程耗時較長且對設(shè)備要求較高,難以在臨床普及推廣。

由于CEC的檢測難度較大,難以在臨床上普及,有學(xué)者提出采用HDL的膽固醇攝取能力(cholesterol uptake capacity,CUC)來代替CEC用于評估HDL對膽固醇排出能力的影響[21]。CUC檢測過程較為簡單,不需要進(jìn)行巨噬細(xì)胞培養(yǎng)和放射性同位素標(biāo)記,只需采用熒光標(biāo)記和酶聯(lián)免疫法檢測熒光值,可降低實驗耗材和時間成本。研究顯示,調(diào)整LDL水平后,CUC與血運重建后冠狀動脈病變的復(fù)發(fā)率呈負(fù)相關(guān)[21]。有學(xué)者通過測量CUC對HDL的功能進(jìn)行評估,結(jié)果顯示,CUC可作為預(yù)測進(jìn)展性心血管疾病的潛在生物標(biāo)志物,其水平與心血管事件的發(fā)生率呈負(fù)相關(guān)[23],CUC還有助于評價支架植入患者的預(yù)后情況,可作為警示指標(biāo)預(yù)測患者術(shù)后再狹窄的發(fā)生[24]。有學(xué)者發(fā)現(xiàn),CUC與斑塊負(fù)荷、巨噬細(xì)胞積累程度呈負(fù)相關(guān),可用于評估心血管疾病風(fēng)險分層[25]。但目前有關(guān)CUC與心血管疾病相關(guān)性的研究報告較少,其具體機(jī)制還有待進(jìn)一步研究。

3 HDL miRNA變化與心血管疾病的關(guān)系

miRNA是一類非編碼小RNA,長度約22 nts,通過與mRNA非翻譯區(qū)互補結(jié)合調(diào)控基因表達(dá)。目前研究顯示,miRNA介導(dǎo)的基因調(diào)控涉及炎癥、膽固醇穩(wěn)態(tài)、氧化應(yīng)激、高血壓等與心血管相關(guān)的生物過程,在冠心病、周圍血管疾病、腦卒中和其他血管病變患者的體內(nèi)均存在miRNA表達(dá)失調(diào)[26]。動脈粥樣硬化是冠心病、腦卒中、高血壓和外周動脈疾病等心血管疾病的病因之一,而miRNA 已被證實是內(nèi)皮基因表達(dá)和功能動力的調(diào)節(jié)因子,其與動脈粥樣硬化的形成密切相關(guān)[27]。miRNA存在于生物體液中,并通過與細(xì)胞外囊泡、脂質(zhì)、蛋白載體結(jié)合而免受核酸酶的攻擊[28]。血漿中的HDL可以儲存和運輸miRNA,這類儲存在HDL中的miRNA被稱為HDL-miRNA,且已有研究證實高膽固醇血癥、冠心病和心肌梗死等心血管疾病患者的HDL-miRNA水平明顯異常[29]。

目前關(guān)于HDL-miRNA的研究主要集中在兩個方面,一方面主要探討HDL作為miRNA的載體,將miRNA傳遞到受體細(xì)胞,從而引起受體細(xì)胞的基因表達(dá)及功能的改變[29]。例如,Tabet等[30]的研究顯示,采用1 mg HDL干預(yù)人冠狀動脈內(nèi)皮細(xì)胞16～24 h后,細(xì)胞中的miRNA-223水平明顯升高,且HDL可通過將HDL-miR-223傳遞到內(nèi)皮細(xì)胞,使內(nèi)皮細(xì)胞中細(xì)胞間黏附分子1的表達(dá)受到抑制,從而發(fā)揮抗炎作用。另一方面是通過分析HDL-miRNA的表達(dá)變化,將其作為診斷與評估心血管疾病的生物標(biāo)志物。研究顯示,人類HDL中存在大量與血管生物學(xué)和炎癥反應(yīng)相關(guān)的miRNA,如miRNA-223、miRNA-126、miRNA-92a、miRNA-146a、miRNA-155、miRNA-378等[31]。Ouimet等[32]研究表明,健康人群和家族性高膽固醇血癥患者的HDL-miRNA表達(dá)水平存在明顯差異,家族性高膽固醇血癥患者的HDL中miRNA-223、miRNA-105、miRNA-106a表達(dá)水平更高。另外,有學(xué)者對不同心血管疾病患者的HDL亞型及其miRNA含量進(jìn)行分析,發(fā)現(xiàn)冠狀動脈性疾病、不穩(wěn)定型心絞痛患者HDL3中miRNA-92a表達(dá)水平較高,而心肌梗死、不穩(wěn)定型心絞痛、穩(wěn)定型心絞痛患者HDL2中miRNA-486表達(dá)水平較高[33]。以上研究提示,不同心血管疾病患者的HDL亞型中miRNA存在差異表達(dá),其有望成為心血管疾病新的生物分子標(biāo)志物。

總之,在不同的疾病狀態(tài)下,HDL可以將miRNA傳遞給受體細(xì)胞,通過調(diào)節(jié)受體細(xì)胞基因的表達(dá)影響疾病的進(jìn)程[29],而HDL-miRNA可能具有作為心血管疾病新的生物標(biāo)志物或藥物靶點的價值。

4 HDL的化學(xué)修飾與心血管疾病的關(guān)系

HDL由磷脂、載脂蛋白、膽固醇和少量的脂肪酸組成,這些物質(zhì)是HDL發(fā)揮生物學(xué)功能的基礎(chǔ),HDL及其組分的化學(xué)修飾如氧化、甲酰化、糖化均可影響心血管疾病的發(fā)生與發(fā)展[34]。

氧化是機(jī)體內(nèi)常見的化學(xué)修飾之一,高膽固醇血癥、高血壓、糖尿病和吸煙等均可誘發(fā)體內(nèi)的氧化應(yīng)激,從而導(dǎo)致動脈粥樣硬化的發(fā)生和發(fā)展[35]。HDL通過將脂質(zhì)過氧化物轉(zhuǎn)變?yōu)橹|(zhì)氫氧化物,從而減少LDL等脂蛋白引起的氧化應(yīng)激,但HDL被過度氧化后該功能將會減弱[36]。HDL的氧化修飾主要有兩種,一種是磷脂酰膽堿氧化后生成溶血磷脂酰膽堿,溶血磷脂酰膽堿不僅可以促進(jìn)LDL誘發(fā)動脈粥樣硬化,還可以通過改變HDL的ApoA-Ⅰ和ApoA-Ⅱ結(jié)構(gòu)影響HDL逆向轉(zhuǎn)運膽固醇的功能[37-38];另一種是HDL的ApoA-Ⅰ被髓過氧化物酶(myeloperoxidase,MPO)氧化后生成甲硫氨酸殘基,導(dǎo)致ApoA-Ⅰ失活[39],使得周圍免疫細(xì)胞產(chǎn)生促炎癥細(xì)胞因子[40],加速動脈粥樣硬化的發(fā)展。

氨基甲酰化是HDL的另一種化學(xué)修飾,由異氰酸和蛋白質(zhì)的氨基基團(tuán)相互作用產(chǎn)生,尿素分解代謝和炎癥誘導(dǎo)的MPO活化過程中產(chǎn)生大量的異氰酸,并堆積在動脈粥樣硬化病變部位[41]。這些堆積的異氰酸與HDL的ApoA-Ⅰ氨基基團(tuán)在MPO作用下發(fā)生氨基甲?；?生成氨甲酰賴氨酸基團(tuán),帶有氨甲酰賴氨酸基團(tuán)的HDL可促進(jìn)巨噬細(xì)胞中B1型清道夫受體依賴的膽固醇積累和脂滴形成,同時抑制卵磷脂膽固醇脂酰轉(zhuǎn)移酶和對氧磷酶1活性,影響HDL對心血管的保護(hù)功能[42-43]。流行病學(xué)調(diào)查發(fā)現(xiàn),機(jī)體內(nèi)的氨甲酰賴氨酸含量與動脈粥樣硬化病變的嚴(yán)重程度相關(guān),其可獨立預(yù)測心血管疾病的發(fā)生風(fēng)險[44]。

還有一種常見的化學(xué)修飾是糖基化。HDL糖基化在糖尿病患者中較為常見,HDL微粒發(fā)生糖基化可誘導(dǎo)內(nèi)皮細(xì)胞凋亡,促進(jìn)氧化應(yīng)激[45],從而促進(jìn)平滑肌細(xì)胞增殖和遷移,加速動脈粥樣硬化進(jìn)程[46]。在2型糖尿病患者中,糖基化ApoA-Ⅰ與冠心病的嚴(yán)重程度及冠狀動脈斑塊的進(jìn)展有關(guān)[47]。

綜上所述,在氧化應(yīng)激和高糖等刺激下,HDL可發(fā)生氧化、甲?；?、糖基化等化學(xué)修飾,從而使其心血管保護(hù)功能降低,加速動脈粥樣硬化的進(jìn)展。

5 小 結(jié)

HDL與心血管疾病的發(fā)生和發(fā)展密切相關(guān),越來越多研究顯示僅根據(jù)HDL水平評估其對心血管的保護(hù)作用并不全面,且極高水平的HDL是心血管疾病患者死亡率升高的獨立預(yù)測因素。因此,了解HDL各類成分及其功能特性,對研究HDL與心血管疾病發(fā)生和發(fā)展的關(guān)系有積極作用。但HDL各類成分改變及功能失調(diào)對心血管疾病的影響還有待進(jìn)一步研究。