SR-B1在抑制炎症反应中的作用

1.南华大学附属第二医院心内科湖南衡阳4210012.南华大学医学院组胚教研室

B类Ⅰ型清道夫受体(scavenger receptor class B type I,SR-B1)是位于细胞表面的一种呈马蹄形结构的糖蛋白,其基因定位于人类第12号染色体上,含13个外显子,编码的蛋白含509个氨基酸。成熟SR-B1蛋白的分子量约为82 KD,去除N末端糖链后减少为54 KD左右。SR-B1蛋白定位于细胞表面富含糖脂和胆固醇的小窝,其独特的理化特性对SR-B1介导的脂类转移,抗动脉粥样硬化(atherosclerosis,AS)等功能十分重要。SR-B1上的配体结合位点具有多样性、重叠性,并且高度依赖于其胞外域的403个氨基酸残基,该域含有6个半胱氨酸残基,有多个位点可以发生N-糖基化[1]。近年多项研究表明,脂多糖(lipopolysaccharides,LPS)、血清淀粉样蛋白A(serumamyloid A protein,SAA)等致炎因子能调节SR-B1的表达,影响其功能;SR-B1也能调节C反应蛋白(C-reactive protein,CRP)、肿瘤坏死因子α(tumor necrosis factorα;TNFα)等炎症因子表达,而且,它也参与HDL的抗炎反应过程,因此,SR-B1在AS性疾病的炎症反应中起到非常重要的作用。

1 SR-B1在脂多糖致炎反应中的作用

在脂多糖(lipopolysaccharides,LPS)引起感染的过程中,单核/巨噬细胞表面防御性受体(如SR-B1)下调、兴奋性受体(如CD14、TLR4、TLR2等)上调,这可能是早期的防御性(清除、灭活LPS)转化为后期的效应性(释放大量的炎症介质和抗炎介质)的重要机制。在LPS诱导的炎症状态下,脂肪细胞的胆固醇流出减少,通过上调SR-B1表达,能促进炎性脂肪细胞内胆固醇的流出,减少胆固醇在脂肪细胞内的蓄积[2]。研究表明,LPS减少胆固醇的流出率可能部分是因为下调SR-B1的表达,也有可能与炎症状态下脂肪细胞膜的通透性改变等有关。

SR-B1是LPS结合蛋白,有研究证实,SR-B1可能通过影响细胞内LPS的摄取和清除,在感染性休克中起到重要的作用[3]。在SR-B1基因敲除的巨噬细胞,LPS能诱导强烈的炎症反应,而在过度表达SR-B1的J774巨噬细胞中,LPS诱导的炎症反应减弱,因此,SR-B1在巨噬细胞中具有抗炎作用。有研究显示SR-B1可以介导LPS和细菌的细胞壁——磷脂酸壁(LTA)的粘附和摄取,从而干预炎症反应。阻断SR-B1的表达可导致老鼠体内促炎因子的含量明显增加,小鼠对LPS和细菌诱导的脓毒血症的敏感性增加,引起强烈的炎症反应,最终导致死亡,其根本原因可能是肾上腺皮质功能不全和肝脏对LPS等病原体清除率下降[4]。SR-B1能保持肾上腺皮质激素的水平,促进肝脏清除LPS,抑制一氧化氮(nitric oxide,NO)诱导的细胞毒性,提示SR-B1能抑制LPS诱导的巨噬细胞的炎症反应,增强老鼠抵抗败血症死亡的能力[5]。Guo等[6]通过实验表明,在敲除SR-B1基因的老鼠盲肠穿刺结扎术引起的败血症早期,炎症因子的产生延迟,而SR-B1高表达的转基因老鼠更能抵抗败血症死亡,此过程可能与SR-B1能抑制Toll样受体4(TLR4)诱导的NF-κB的激活有关,且通过调节巨噬细胞炎症反应和促进LPS募集和清除起到保护作用。SR-B1、SR-BⅡ、CD36都能调节被LPS诱导的细菌识别和促炎信号,说明SR-B家族的三个成员都在识别和介导LPS炎性信号的先天免疫和后天防御功能起着重要作用[7]。肝硬化患者体内较低的HDL水平可能导致单核细胞LPS诱导产生过量的炎症因子TNFα和CD14,而SR-B1的表达也下降,说明HDL能也中和体内LPS,且该过程与SR-B1密切相关[8]。进一步研究显示,在SR-B1基因敲除的细胞中炎症因子增加与NF-κB和JNK以及P38信号通路有关。也有研究发现LPS是通过抑制转录因子结合到SR-B1启动子来发挥抑制效应的,LPS反应区定位在SRB1基因启动子区-476bp到-456bp。越来越多的证据显示LPS诱导的炎症反应受SR-B1的干预调节,它们共同影响AS、败血症等疾病的进展。

2 SR-B1对炎症因子血清淀粉样蛋白A的影响

血清淀粉样蛋白A(serumamyloid A protein,SAA)是一种两亲性蛋白,具有两亲性的A螺旋结构,Baranova等通过实验证实,SAA是SR-B1的配体,他们可活化肝细胞及巨噬细胞中的ERK1/2与p38MAPK,推测SR-B1可以介导SAA的结合、摄取及促炎症作用,且与ERK1/2与p38MAPK信号通路有关[9]。SAA能显著增加LPS诱导的炎症产物IL-10,TNF-α,和IL-6的表达,且能减低HDL的抗炎作用,而上调SR-B1能明显减低SAA的致炎作用,减轻SAA对类风湿性关节炎的损害[10]。在炎症过程中,SAA可进入动脉粥样斑块,促进动脉粥样硬化的进展。炎症状态时,SAA和内皮脂肪酶(endothelial lipase,EL)可以使HDL减少,而且EL能通过减少肝脏apoA-I来调节HDL的新陈代谢,SAA对此有协同放大作用,说明EL与SAA能协同干扰HDL的抗炎作用,而SR-B1在此过程中抑制炎症反应,起着非常重要的保护作用[11]。

3 SR-B1调节炎症因子C反应蛋白、肿瘤坏死因子α等表达

C反应蛋白(C-reactive protein,CRP)是肝细胞分泌的由相同的单体组成的五聚体分子。对急性冠脉综合征(ACS)患者的尸检研究发现,AS斑块破裂常见于斑块的肩部,而在该部位的炎症反应最强,CRP沉积也较多。CRP对体外培养的血管细胞有促炎作用[12]。动物实验表明,CRP对心脑血管有强烈的促炎功能,而 SR-B1对此有明显的抑制作用[13]。在有高血压、糖尿病等基础疾病的人群中,血液循环中的 CRP普遍升高,SR-B1、ABCA1、ABCG1减少,这将损害胆固醇逆转运和促进动脉硬化的发展[14]。传统中药南蛇腾具有抗炎、抗氧化的功效,有研究表明,南蛇腾可以上调豚鼠肝脏SR-B1的表达,降低血浆中 CRP、IL-6、TNFα的水平,说明上调SR-B1能抑制CRP的表达[15]。因此,提高体内SR-B1的表达水平,可以降低血浆中CRP等炎症因子的表达,减少心脑血管疾病的发生。

在仓鼠肝细胞和人肝肿瘤细胞上,炎症状况下细菌释放LPS可降低肝SR-B1的表达,这种效应是促炎因子肿瘤坏死因子 α(tumor necrosis factorα;TNFα)和IL-I所介导的。TNF-α可以通过调控NF-κB,在补体介导参与下促进炎症细胞进入外周组织和释放各种炎症因子,形成血管源性和细胞源性组织水肿。有研究发现,在J774细胞和3T3-L1细胞内SR-B1的过表达具有下调TNFα的作用;这一作用可能与SR-B1结合HDL后激活磷脂酰肌醇3激酶(PI3k)和一氧化氮合酶(NOS)等信号转导分子有关。实验表明细胞因子(如TNFα、IL-1)和LPS均可下调体外培养的肝细胞及脉粥样斑块中SR-B1表达,抑制胆固醇从血管巨噬细胞中流出,加速AS发展[16]。用致AS的高脂饮食喂养老鼠,发现老鼠体内SR-B1的表达减少,TNF-α等炎症因子表达增加,表明 SR-B1能影响 AS老鼠的炎症反应过程[17]。在脓毒症小鼠体内,SR-B1能抑制细胞内细菌增殖,减少血液中TNF-α、IL-6等炎症因子,从而减少系统性炎症和器官损伤,降低动物死亡率[18]。众多实验结果表明,SR-B1与TNF-α等炎症因子互为抑制因素,在SR-B1起主导作用时,可以抑制炎症反应,但在炎症反应的某些阶段,大量表达的炎症因子也能抑制SR-B1的表达。

4 SR-B1参与HDL的抗炎反应过程

SR-B1是HDL新陈代谢的一个关键的调节分子,是一个重要的HDL功能性受体。HDL具有抗As作用,而SR-B1介导HDL胆固醇逆转运[19]和抗炎作用[20]。有实验证明HDL与SR-B1结合主要取决于HDL上apoA-1的两性A螺旋结构,且人工合成的含两性A螺旋结构肽也能与SR-B1结合,进而抑制由SR-B1介导LPS的摄取及LPS介导的促炎症反应[21,22]。HDL参与血管内皮细胞和巨噬细胞中SR-B1的表达调节,从而调节损伤细胞的凋亡,去除损伤的细胞,可抑制进一步的炎症损伤,避免了炎症反应的进一步扩大,抑制动脉粥样斑块的发展。在正常生理条件下,SR-B1诱导的凋亡可以被HDL和内皮型一氧化氮合酶(endothelial nitric oxide synthase,eNOS)抑制,不会引起细胞凋亡。但当血浆HDL浓度降低和氧化应激产生的ox-LDL诱导了eNOS移位的时候,就会开启SR-B1凋亡途径,迅速清除损伤细胞,避免进一步的炎症反应波及到邻近细胞,从而发挥抗动脉粥样硬化的作用。对锯齿类和灵长类动物的实验性研究发现,炎症也可以改变HDL的结构和功能,使HDL微粒的分解代谢增多,炎症急性期SAA在HDL内富集,apoA-I丢失,这些改变与炎症下调肝脏内SR-B1表达,减少胆汁和粪便中的胆固醇转运有关[23]。科学家们已经明确SR-B1参与了HDL介导的胞内信号通路有HDLSR-B1-PDZK1-Src-PI3K-Akt/PMAPK-Rac和 HDLSR-B1-Ras/PPKC-MAPK通路等,目前也已经有关于HDL-SR-B1靶向治疗药物载体的相关研究[24],但是炎症是否对这些通路有影响,是否还有未知的信号通路参与介导抗炎作用,还需要进一步的研究探索。

5 在动脉粥样硬化的炎症反应中SRB1的保护作用

SR-B1的抗AS作用已经得到广泛认同,而炎症反应贯穿于AS发生、发展及斑块破裂、血栓形成的全过程。从脂质转运角度来看,SR-B1具有介导肝细胞选择性摄取胆固醇酯和促进游离胆固醇从外周细胞流出的功能,可逆转游离胆固醇和胆固醇酯在动脉壁上沉积,可以预防和治疗AS。转基因和基因敲除鼠的实验研究都证实了SR-B1的表达可以抗AS的形成。诱导小鼠肝脏SR-B1的过度表达能明显减少AS的发生。SR-B1基因的完全丢失会加速AS的发生,据报道,SR-B1/a-poE(载脂蛋白E)双基因敲除鼠将在4周内发生严重的心血管闭塞性疾病和动脉粥样硬化,而apoE单基因敲除鼠需要几个月才能发生这样的疾病[25],实验证明SR-B1可以明显降低血浆脂质(尤其胆固醇)、抑制血管炎症,延缓动脉狭窄,降低器官血液供应障碍的发生率,从而抑制外周组织脂质异常蓄积,减少局部组织炎症反应的发生[26]。炎症可以影响脂质代谢,加速AS的进展。重组ApoA-I(M)能稳定和逆转AS斑块,上调ABCA1和SR-B1的表达,减低AS斑块中炎症标志物的水平[27]。炎症反应是促进AS形成、发展的机制仍在不断探索中。SR-B1在AS中起到了保护作用,他对AS炎症反应是否有影响,还需要进一步实验来明确。

6 结语与展望

越来越多的临床试验表明急性冠脉综合征患者早期应用他汀类药物,可以减少心血管病死亡率和再梗死的发生率,使粥样斑块面积明显缩小。他汀类药物不但有调脂作用,而且还有抗炎,减少血小板聚集,抑制血栓,稳定斑块的效应。动物试验显示他汀类药物抗炎机理是抑制诱导单核细胞贴壁,抑制粘附到血管内皮细胞的粘附因子的表达,抑制单核细胞的激活,减少组织因子的释放。研究者发现他汀类药物能明显改善胆固醇水平不高但CRP水平增高的ACS病人的预后,因此也有临床试验将CRP作为他汀类药物治疗的靶点。国外有研究显示,匹伐他汀能通过减少胆固醇合成中间体和抗炎作用刺激巨噬细胞SR-B1的表达,他能通过诱导NF-κB失活,恢复LPS和TNFα抑制的SR-B1表达,提示额外的他汀类药物的多效性可减低冠心病的发病率。二氢辣椒素能通过PPARc/LXRa通路抑制apoA-1基因敲除且高脂喂养的老鼠AS的发展,增加老鼠体内HDL及SR-B1的表达,抑制炎症因子的产生[28]。冠心病患者PBMs源性巨噬细胞清道夫受体活性与CRP、sICAM-1、sVCAM-1呈正相关,推测炎症因子可能通过某种分子激活通路增强清道夫受体活性。因此PBMs源性巨噬细胞清道夫受体活性可作为易损斑块活动程度的监测指标。在兔子体内,非诺贝特可通过增加HDL在体内循环池的质量,优化SR-B1的保护作用,因此非诺贝特可能有益于AS的预防和治疗[29]。也有研究表明,阿司匹林可能通过抑制炎症分子NF-κB和MMP-9的活性维护斑块稳定性,诱导ABCA1和SR-B1的表达,增加胆固醇流出来减轻AS的症状[30]。荷叶生物碱通过上调THP-1单核细胞源性泡沫细胞SR-B1的表达,促进细胞内胆固醇流出产生抗AS作用[31]。

目前,多项研究阐明炎症反应在AS中的所起的作用,寻求具有调节炎症反应功能,并能在某个靶点或多个靶点发挥作用的有效药物,可以为心脑血管病变的治疗提供新的思路。所以,从多个层面加强对预防心血管事件的深入研究,如从分子水平系统的探讨SR-B1对抗炎作用机制的研究有重要意义。虽然理论上应用各种炎症因子抑制剂可治疗心脑血管疾病,然而在临床试验中抗炎治疗并没有取得预期的效果。抗炎治疗是否可作为脑卒中或冠心病治疗的新策略?如何选择抗炎治疗时机?此一系列问题将成为科研工作者和临床医师的关注的热点。综上所述,SR-B1在减少炎症因子的分泌、抑制炎症反应及抗AS过程中扮演着重要的角色。而SR-B1抑制炎症基因表达的机制是目前研究的热点,针对SR-B1的药物研究也将成为AS的治疗新的前景。

[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,张社兵.荷叶生物碱对THP-1单核细胞源性巨噬细胞泡沫化及B类Ⅰ型清道夫受体表达的影响[J].中国动脉硬化杂志,2012,20(7)：611-615.