载脂蛋白M与动脉粥样硬化的研究进展*

刘 杨， 张晓膺△， 罗光华

(苏州大学附属第三医院 1心胸外科， 2综合实验室，江苏 常州 213003)

载脂蛋白M与动脉粥样硬化的研究进展*

刘 杨1， 张晓膺1△， 罗光华2

(苏州大学附属第三医院1心胸外科，2综合实验室，江苏 常州 213003)

心、脑血管疾病的发生率及死亡率居各种疾病前列，动脉粥样硬化(atherosclerosis，AS)是其重要的病理基础，因此对动脉粥样硬化的研究具有极其重要的临床意义。动脉粥样硬化研究范围广泛，近年来，载脂蛋白与动脉粥样硬化关系的研究进展尤为迅速。

载脂蛋白是脂蛋白的重要组成部分，在脂蛋白代谢中具有重要的生理作用。例如：构成并稳定脂蛋白的结构；修饰并影响脂蛋白代谢有关的酶活性；作为脂蛋白受体的配体；参与脂蛋白与细胞表面脂蛋白受体的结合代谢过程等。载脂蛋白种类很多，主要在肝(部分在小肠)合成，按ABC系统命名，各类又可细分几个亚类，以罗马数字表示，其氨基酸序列大多数已阐明。

载脂蛋白M(apolipoprotein M, apoM)是一种属于脂质运载蛋白家族的血浆蛋白质，主要存在于高密度脂蛋白中。尽管血浆内apoM的浓度与血浆高密度脂蛋白胆固醇(high-density lipoprotein cholesterol，HDL-C)的浓度有关联，但是两个独立性研究[1，2]证实，apoM尚不能被认为是心血管疾病的一个危险因子。然而，实验证明apoM是合成前β-HDL(pre-β high-density lipoprotein，pre-β HDL)的必要前体物质[3]，并且另一项研究[4]也表明，apoM缺失小鼠的前β-HDL表达降低，导致胆固醇逆向转运(reverse cholesterol transport，RCT)明显减少，而高脂肪/高胆固醇饮食的小鼠在过表达apoM后能减少动脉粥样硬化斑块的形成，这些均说明apoM在动物体内具有抗动脉粥样硬化的保护作用。

1 ApoM概述

1.1发现、命名与组织分布 人类apoM是由Xu等[5]于1999 年发现并从乳糜微粒中分离、克隆。因为此前最后一个发现的载脂蛋白为apoL(apolipoprotein L)，故将其按顺序命名为apoM。

ApoM主要在肝脏内合成，部分在肾脏内合成[5]。人血液中的apoM绝大多数是作为高密度脂蛋白的组成成分存在，但是在其它类别的脂蛋白(低密度脂蛋白、乳糜微粒)，也含有少量的apoM[5，6]。ApoM在血浆中的浓度约为0.9 μmol/L[7]，大约为apoA-Ⅰ(apolipoprotein A-Ⅰ)的2%-3%。人体内约5%的HDL含有apoM，而约2%的低密度脂蛋白含有apoM[6]。

Northern blotting分析显示，apoM主要在肝脏及肾脏中表达[8]。人类组织阵列表达研究也显示apoM 仅在肝脏和肾脏中表达，且胎肝和胎肾中也可见少量表达[8，9]。Zhang等[10]研究了apoM在鼠和人胚胎中的表达时间。证明了鼠和人胚胎发育过程中，肝脏的apoM表达时间较早，而肾脏的apoM表达时间较晚。

1.2基因定位与蛋白结构 人apoM基因包含6个外显子，定位于6号染色体p21.31人类主要组织相容性复合物(MHC-Ⅲ)区域[11,12]。由于该区很多基因都与炎症免疫反应有关，并且apoM的基因定位非常靠近肿瘤坏死因子α和淋巴毒素基因，提示apoM与炎症免疫反应可能有关联[13]。

根据序列检索结果分析，apoM 属于lipocalin蛋白超家族成员(lipocalin超蛋白家族包含多种类别的蛋白质，除了载脂蛋白外，还包括影响免疫机制和生长发育的蛋白[14])。该家族的绝大部分载脂蛋白含有兼性的α螺旋结构，它可以将载脂蛋白与HDL颗粒的脂质部分连接起来。然而，apoM缺少这种兼性的α螺旋，它与HDL的结合是通过其保留的疏水亲脂性信号肽与脂蛋白颗粒结合[15，16](结合珠蛋白相关蛋白和对氧磷酶1拥有相同的特点)。Christoffersen等通过实验证实了保留信号肽的生理学作用。在该实验中，由点突变造成的不含保留信号肽的apoMQ22A不能与脂蛋白结合，并且会在肾脏内通过滤过作用被迅速地从血浆中清除。相反，保留信号肽的apoM能够特异地与血浆HDL结合而免于被清除[16]。这些结果证实，保留信号肽是维持apoM的循环所必不可少的。

ApoM 蛋白具有一个以8链的反向B环为特征的三维结构[17]。该结构形成了1个可以与小的亲脂性分子结合的配体结合口袋。像其它载脂蛋白运载超家族成员一样，预测apoM含有1个疏水性口袋，使apoM具有结合小分子亲脂性物质的能力[17，18]，而这种结合能力很有可能与维持apoM在血浆中的浓度有关联。

在血浆中还存在一些apoM 的异构体。更确切地说这些异构体是由apoM经过不同程度糖基化、唾液酸化或磷酸化形成的，比如HDL中就存在3种apoM异构体[19]，不过，这些异构体的生理学作用尚不明了。

2 ApoM与脂蛋白

2.1ApoM与HDL Wolfrum等[4]运用小RNA(siRNA)干扰技术和腺病毒注射等手段来调节肝脏中apoM 的表达。 ApoM的表达下调使大颗粒HDL1(high density lipoprotein 1)在血浆中堆积。与之相类似，肝细胞核因子(hepatocyte nuclear factor-1α，HNF-1α)缺陷小鼠不表达apoM，脂蛋白的存在方式与apoM siRNA干扰后的小鼠一致，而通过apoM腺病毒注射使其体内apoM表达增加时，血浆内脂蛋白的分布又能恢复正常。肥胖(ob/ob)小鼠血浆内apoM表达有所降低，同样有HDL1的积聚，表明apoM 在HDL1形成过程中起着重要的作用。然而，Christoffersen等[20]采用apoM基因敲除小鼠为研究对象进行实验，结果并没有发现大颗粒HDL1的形成。出现这种结果的原因可能是HNF-1α缺陷不只是影响apoM的表达，还有可能影响到其它基因的表达(HNF-1α缺陷小鼠体内很多基因表达异常)。不过，在另一项用apoM基因敲除小鼠为研究对象的实验中又发现了大颗粒的HDL1在血浆中的积聚[21]。因此，apoM对HDL1的影响目前还没有定论，根据以上实验推测，apoM基因“敲低”和“敲除”对动物实验结果的影响是不同的，所以，猜测apoM对动物体内HDL的代谢有一定的影响。

研究表明，siRNA干扰技术介导的apoM基因敲低小鼠实际上导致体内真正缺乏的是前β-HDL[4,21]。而且，近来的研究中发现转基因的apoM过表达小鼠其前β-HDL的表达水平将近是正常小鼠及apoM表达缺陷小鼠水平的10倍。因此，apoM的确能够影响前β-HDL 的形成过程。而前β-HDL是细胞胆固醇出胞的主要接受体。因此，apoM在鼠类体内也许起到卸载其粥样硬化病变中超载的胆固醇的作用。

2.2ApoM与VLDL和LDL ApoM与极低密度脂蛋白(VLDL)和低密度脂蛋白(LDL)的关系一直存在争议。Christoffersen等[22]在最近的一项研究中发现，LDL受体缺陷(Ldlr-/-)小鼠和表达无功能LDL受体相关蛋白1(LDL receptor-related protein 1，Lrp1)的小鼠血浆内apoM的表达水平较正常水平分别增高了约2.1倍和1.5倍。但是，apoE(apolipoprotein E)基因缺陷小鼠体内的apoM的表达不受影响。由此可见，VLDL和LDL的代谢调节通路可影响apoM的表达。当Ldlr-/-小鼠体内apoM过表达时(约为正常的10倍)，其血浆VLDL和LDL胆固醇的表达水平增加了约50%-70%；而当其apoM表达缺陷时，血浆VLDL和LDL胆固醇的表达水平降低了约25%，但是apoM对能够完整表达LDL受体的小鼠血浆VLDL及LDL水平无影响。在缺乏功能性的LDL受体和表达LRP1的小鼠实验证实，富含apoM的LDL和VLDL的血浆清除率低于对照组，这说明在缺乏功能性的LDL受体和表达LRP1的小鼠体内，apoM削弱了它们的代谢作用。在apoE缺陷小鼠和高脂肪/高胆固醇喂养的小鼠实验中，apoM降低动脉粥样硬化的发生率分别达到了60%和70%。不过，apoM在LDL-/-小鼠体内的抗动脉粥样硬化作用被它增加的VLDL、LDL的作用削弱了。LDL受体的功能缺陷会导致血浆内apoM的浓度升高，而同时，也使得体内VLDL和LDL的清除变得困难。这种机制同apoM在其它方面所表现出来的抗动脉粥样硬化作用很不一致。

不过，apoM在apoE基因敲除(apoE-/-)小鼠或者高脂肪/高胆固醇饮食喂养小鼠体内，能够延缓动脉粥样硬化的发生，且雄性小鼠更为显著。

3 ApoM与动脉粥样硬化

3.1与脂类代谢有关的调节因子对apoM的影响 这些调节因子主要包括HNF-1α、瘦素(leptin)、肝X受体(liver X receptor，LXR)、肝脏受体同系物-1(liver receptor homolog，LRH-1)等。

HNF-1α是肝脏基因表达的主要调控者，其基因表达缺陷会导致肾、胰、肝功能的严重异常，包括胆汁酸转运障碍，胆汁酸及肝胆固醇合成的增加，HDL代谢障碍、糖代谢障碍等[23]。突变的HNF-1α-/-小鼠体内完全没有apoM的表达。HNF-1α可以与apoM启动子区结合位点结合[24]。ApoM启动子区域的HNF结合位点已被确认，该区域高度保守。结合位点的特异突变将导致apoM基因转录失活[24]。

Leptin是一种由脂肪组织分泌的激素，普遍认为它进入血液循环后会参与糖、脂肪及能量代谢的调节，促使机体减少摄食，抑制脂肪细胞的合成。动物实验中，与野生型小鼠相比，leptin缺陷型ob/ob小鼠的apoM mRNA水平降低[25]。而且，leptin缺陷型ob/ob小鼠在给予leptin后apoM 表达上调，证实在体内leptin途径与apoM调节相关。然而，在体外实验中，leptin却抑制apoM的表达[26]。与leptin相类似，LXR作为一种通过调节ATP结合盒转运体A1(ATP-binding cassette transporter A1，ABCA1)表达水平，进而调节脂质外流功能的重要受体，对apoM的调节在体内和体外也出现了矛盾的结果[27,28]。提示leptin和LXR作用于apoM的表达也许不是直接的，而是通过一些生物学信号进行的间接调控。

LRH-1是细胞核激素受体家族的一成员，对基因调控的作用表现在：影响胆汁酸的合成、胆固醇逆向转运(通过影响apoA-Ⅰ和ATP结合盒转运子)、胆固醇酯转运蛋白和SRBⅠ。LRH-1在人和鼠类apoM基因上的作用元件位于启动子区-90碱基对附近，并且，在体外实验培养的肝细胞中LRH-1能够促进apoM转录[29]。

其它一些因素，比如高血糖和一些细胞因子，如白细胞介素-1、白细胞介素-6、肿瘤坏死因子、胰岛素样生长因子、血小板生长因子等均可影响apoM的表达，提示apoM在体内的调节是多因素的共同作用，而一些炎症因子也能调节apoM的表达，说明apoM可能在动脉粥样硬化病变中起到抗炎的作用。

3.2ApoM与脂质代谢的关系 Christoffersen等[22]在实验中发现，apoM对Ldlr-/-小鼠的VLDL和LDL影响是正相关的，且雌性更显著。而对野生型小鼠体内的VLDL、LDL水平无影响，根据这个结论推测，家族性高胆固醇血症(familial hypercholesterolemia，FH)病人，apoM的水平也许能够影响其血浆VLDL和LDL水平。而正常人(LDL受体完整表达者)，apoM对VLDL及LDL的影响是：对其清除作用大于对其增加作用。而清除率的不同是造成个体间VLDL、LDL浓度差异的主要因素，因此推断，apoM对正常人体的保护作用(抗AS)大于损伤作用(致AS)。

Wolfrum等[4]采用高胆固醇喂养的Ldlr-/-小鼠12周致其动脉粥样硬化，然后注射腺病毒载体装载的apoM，使其血浆apoM水平升高2-3倍且持续3周，结果发现前β-HDL水平上升且实验组主动脉粥样病变面积仅为对照组28%，提示高apoM及前β-HDL水平增高对动脉粥样硬化的形成有保护作用。

通过分析含apoM的HDL的研究，证实与普通的HDL相比，含apoM的HDL在其大小、所带电荷以及密度上均有所不同[6]。同时，含apoM的HDL在胆固醇动员和对抗Cu2+介导的LDL氧化效应，相对于普通的HDL而言，效果显著[6]。这些研究同上面的动物实验，都证实了一个结论-apoM同血浆HDL的抗动脉粥样硬化作用密切相关。

不过，apoM的抗动脉粥样硬化作用的机制目前尚不清楚，也许与上述的apoM促进前β-HDL的形成及胆固醇的逆转运有关。不过，研究发现apoM转基因小鼠的HDL对Cu2+介导的氧化作用的敏感性要明显低于野生组[20]。而且，从apoM转基因小鼠血浆内分离出的HDL在介导泡沫细胞的胆固醇外流中的活性明显高于对照组[4,20]。因此，apoM的抗动脉粥样硬化作用机制可能是多方面的。

然而，Axler等[7]用ELISA法检测普通人和心血管病患者体内的apoM水平，证实其血浆浓度在同血浆总胆固醇具有明显关联的同时，与LDL和HDL也具有密切的联系，如前所述，LDL和HDL在致AS方面的作用是相反的，因此，apoM在人体内究竟起到怎样的生物学作用十分令人费解。

4 总结与展望

近几年来，关于apoM的研究工作正在逐步展开，而apoM的生物学作用也正被一步步地揭示[30]，尽管这些作用尚未完全阐明，不过，apoM对前β-HDL的形成有一定的影响[3，4]。而且，动物实验也证实apoM具有防止动脉硬化斑块形成的性质[4]。不过，由于另有实验表明apoM同VLDL和LDL的表达水平有所关联[7,22]，而且，另一项研究还证明，apoM的表达水平在心血管病组和对照受试组之间并无差异[1]，因此尚不能将apoM定义为人心血管病的危险因子。而apoM的生物学作用，包括它在动脉粥样硬化中所扮演的角色，这些都需要更多的实验来进一步阐明。

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RecentadvancesinapolipoproteinMandatherosclerosis

LIU Yang1, ZHANG Xiao-ying1, LUO Guang-hua2

(1CardiothoracicSurgery,2LaboratoryofMolecularMedicine,TheThirdAffiliatedHospitalofSuzhouUniversity,Changzhou213003,China.E-mail:xiaoyingzhang6689996@msn.com)

Atherosclerosis is a complex pathological process, which has a close relationship with inflammatory response and disorder of lipid metabolism. The cardioprotective role of high-density lipoprotein (HDL) is related to its characters of protecting the vascular endothelial cells and the properties of anti-inflammation and anti-oxidation. Low-density lipoprotein (LDL) and very-low-density lipoprotein (VLDL) are thought to have the adverse effects on human atherosclerosis. Apolipoprotein M (apoM, found in 1999) is an apolipoprotein mainly associated with HDLs. ApoM has a remarkable property of anti-atherosclerosis in animal experiment. However, recent studies have not yet been able to establish that apoM is a defining risk factor for human coronary heart disease, and the biological functions of apoM, including its potential role in human atherogenesis, need to be established.

载脂蛋白M； 动脉粥样硬化； 脂蛋白类, HDL； 脂质代谢

Apolipoprotein M; Atherosclerosis; Lipoproteins, HDL; Lipid metabolism

R541.4

A

10.3969/j.issn.1000-4718.2011.01.040

1000-4718(2011)01-0200-05

2010-05-05

2010-08-10

国家自然科学基金资助项目(No.30972955)

△通讯作者 Tel：0519-68871278; E-mail: xiaoyingzhang6689996@msn.com