氧化型低密度脂蛋白促动脉硬化机制＊

张 谦，李培华，岳文峰，冯文利综述，阿拉坦高勒审校

（1.巴彦淖尔市医院检验科，内蒙古 015000；2.内蒙古医科大学药学院，内蒙古 呼和浩特 010110；3.中国医学科学院北京协和医学院血液学研究所实验血液学国家重点实验室，天津 300020；4.内蒙古大学生命科学院，内蒙古 呼和浩特 010021）

氧化型低密度脂蛋白促动脉硬化机制＊

张 谦1，2，李培华1，岳文峰1，冯文利3综述，阿拉坦高勒4△审校

（1.巴彦淖尔市医院检验科，内蒙古 015000；2.内蒙古医科大学药学院，内蒙古 呼和浩特 010110；3.中国医学科学院北京协和医学院血液学研究所实验血液学国家重点实验室，天津 300020；4.内蒙古大学生命科学院，内蒙古 呼和浩特 010021）

氧化型低密度脂蛋白； 溶血磷脂酰胆碱； 溶血磷脂酸； 动脉粥样硬化

动脉粥样硬化（As）是一种复杂的炎症性疾病，主要症状为动脉壁增厚变硬，失去弹性及管腔狭小等。其伴随的病理特征主要为动脉某些部位内膜下脂质沉积，伴有平滑肌细胞和纤维基质成分的增殖，并逐步发展形成动脉硬化斑块。研究发现低密度脂蛋白（LDL），尤其是氧化型低密度脂蛋白（ox－LDL）在As的发病形成过程中起着重要作用。

1 ox－LDL及其脂质成分

1.1 ox－LDL 动脉斑块的生成源于脂蛋白通过脂蛋白脂肪酶（LPL）向动脉壁的黏附，单核细胞向内皮细胞黏附，这一过程由趋化因子和细胞因子所介导，单核细胞进入内皮下间隙吸收LDL特别是ox－LDL后转变成巨噬细胞，这些巨噬细胞被困在动脉壁形成脂质丰富的核心，细胞因子吸引中性粒细胞，然后又进入内皮下空间，平滑肌细胞保护动脉硬化斑块，但是此过程会被金属蛋白酶所阻断［1］。在多种细胞类型中，如单核细胞、平滑肌细胞、血小板中存在低密度脂蛋白受体（LDLR）、低密度脂蛋白受体相关蛋白（LRP－1）和清道夫受体。这些受体在动脉硬化病变中发挥着关键的作用。在LDLR缺陷小鼠中，低剂量蛋白酶抑制剂可以发挥抗炎和抗氧化作用，从而减轻动脉粥样硬化病变的发展［2］。

LDL如何被修饰曾一度存在争议。起初认为LDL是受内皮细胞修饰，破损或死亡的内皮细胞释放蛋白和一些复合物会黏附于LDL，随着LDL及其黏附物积累增加，其可以被巨噬细胞受体所识别，巨噬细胞吸收LDL成为ox－LDL［3］；另一个假说则认为：死亡的内皮细胞释放各种酶修饰LDL，使其能够被巨噬细胞所识别，但是这个假说被体外实验所否定［4］；氧化性的变化是转化LDL成为细胞毒性形式的必要因素，使用低Cu2＋和其他过渡金属的DMEM培养基培养内皮细胞，在加入Cu2＋后，内皮细胞的修饰作用得以恢复，但是此修饰作用会被之后加入的EDTA、维生素E或低浓度的全血清所阻断。至此，内皮细胞修饰LDL的观点为氧化反应修饰LDL的观点所取代［3］。参与低密度脂蛋白氧化的主要酶是NADPH氧化酶和过氧化物酶［4］。

1.2 溶血磷脂酰胆碱（LPC） LPC是ox－LDL的主要组成部分，在未氧化的LDL中，LPC仅占卵磷脂（PC）总含量的1%～5%。但在LDL氧化过程中，有40%～50%的PC由磷脂酶A2（PLA2）催化转化为LPC。LPC是致动脉粥样硬化脂蛋白中一种重要的磷脂组成成分［5］。体内LPC主要有两条生成路径：（1）卵磷脂胆固醇酰基转移酶（LCAT）可以催化PC产生LPC；（2）磷脂酶A2（PLA2）也可水解PC生成LPC。PLA2分为两个类型：分泌性磷脂酶A2（sPLA2）和脂蛋白相关磷脂酶A2（Lp－PLA2）。目前为止，Lp－PLA2在动脉粥样硬化过程中的生物学作用仍具有争议，但现在有优势证据表明Lp－PLA2炎症介质产生溶血卵磷脂和氧化非酯化脂肪酸，这对促As病变和坏死核心的形成起到重要作用，从而导致更多的易损斑块生成［6］。此外，Lp－PLA2在LPC、氧化脂肪酸产生、氧化磷脂降解中起着关键作用，因此认为它可能还具有一定的抗动脉硬化效应。最新研究表明，用高胆固醇饮食喂养光学透明斑马鱼幼体，氧化磷脂和LPC的水平明显升高［7］。LPC可激活多种信号途径，如：蛋白激酶C（PKC）、细胞外信号调控激酶、酪氨酸蛋白激酶、Ca2＋等。研究表明，在多种细胞中，G2A作为LPC的受体通过Gq/11、G12/13激活Rho信号通路，促进T细胞和巨噬细胞的迁移；通过G q/11、G12/13激活磷脂酶C（PLC）、Ca2＋、cAMP或Rho信号通路，促进肌动蛋白重排。LPC在血管壁在氧化应激反应下还可促进人脐静脉内皮细胞（HUVEC）的凋亡［8］。在人动脉粥样硬化斑块中，局部LPC浓度升高可能是一个促进血管细胞钙化的因素［9］。

1.3 溶血磷脂酸（LPA） LPA又称1－脂酰－甘油－3－磷酸酯，它是细胞膜在磷脂合成期间产生的小分子脂质。每毫克LDL大约含有0.4nmol LPA，大约是高密度脂蛋白（HDL）中含量的四倍。积聚于As斑块中的LPA是初级血小板活化的脂质成分［10］。体内LPA可由多种路径生成：血小板衍生生长因子（PDGF）可刺激成纤维细胞、脑细胞和妇科肿瘤细胞产生LPA；血小板在凝血酶的刺激下激活生成LPA。适度氧化或微弱氧化的LDL是LPA产生的另一个来源。已经证明在静态成纤维细胞中，磷脂酶D（PLD）水解LPC可产生LPA；PLC切割磷脂－4，5－二磷酸（PIP2）产生三磷酸肌醇（IP3）和甘油二酯（DAG），DAG在DAG激酶的作用下产生磷脂酸（PA），PA链上一个酰基被PLA2切割产生LPA，后两个反应是可逆的，LPA又可在溶血磷脂酸酰基转移酶（LPAAT）作用下生成PA。但研究表明，血浆LPC的水平可受饮食供给的调节，LPA通过LPC水解产生这个模型受到争议［11］。LPA执行其生物学功能是通过G蛋白偶联受体LPA（1）－LPA（6），会导致血小板聚集，从而释放血小板衍生生长因子，这种正反馈调节机制引起血管平滑肌细胞（VSMC）的持续增长。作为LDL中一个主要生物活性脂质，激活内皮细胞分泌多种炎症多肽和蛋白。

LPA通过G蛋白偶联受体LPA（1）－LPA（6）执行其生物学功能。通过其受体，LPA会导致血小板聚集，从而释放PDGF。这种正反馈调节机制引起血管平滑肌细胞（VSMC）的持续增长。LPA作为LDL中一个主要生物活性脂质，可以激活内皮细胞分泌多种炎症多肽和蛋白，由于ox－LDL促进LPA的产生，因此在动脉硬化组织中LPA的含量是正常组织的13倍。Bot等［10］等研究了在LDL受体基因敲除的小鼠在动脉硬化病变中LPA的平衡调节酶。从动脉硬化斑块中提取脂质和RNA，酶法和液相色谱质谱分析显示：LPC和LPA含量升高，LPA生成酶细胞质磷脂酶A（2）（cPLA（2）IVA）和不依赖于钙离子的磷脂酶A（2）［iPLA（2）VIA］增多，LPA水解α酶酰基转移酶减少。因此，酶法干预抑制LPA的产生可能会作为一种潜在的治疗动脉硬化的方法。

1.4 磷脂氧化产物 氧化磷脂（PL）在心血管疾病发生发展中具有的潜在作用。由于脂蛋白（a）［（Lp（a）］易于结合氧化磷脂［12］，因此心血管疾病的发生发展也与Lp（a）密切相关。在氧化修饰LDL时，其中脂质也可被修饰。磷脂在体内诸如脂氧合酶的催化下，并经随后的酶或非酶的过程形成一系列氧化产物，如过氧化物、羟基类、酮类和醛类化合物。磷脂氧化产物中含有羰基的醛类、酮类化合物可与LDL受体发生反应，阻断LDL在体内的正常代谢，从而加速动脉硬化［13］。

2 ox－LDL促动脉硬化机制

2.1 诱导血管内皮细胞损伤 动脉硬化伴随着一系列内皮细胞功能的改变：黏附分子（ICAM－1/VCAM－1）、P－选择素和单核细胞趋化蛋白－1（MCP－1）表达上调；钙离子依赖性磷脂酶A2的活化，COX－2上调和花生四烯酸释放；NO和内皮细胞衍生舒张因子（EDHF）介导的血管舒张减少；内皮细胞凋亡增加等。LPC激活caspase－3产生过氧化物会诱导HUVECs的凋亡［8］。氧化磷脂可诱导单核－内皮细胞的相互作用，促进内皮细胞黏附分子表达，致使单核细胞穿越进入内皮下间隙，并将单核细胞分化为巨噬细胞。本研究室在前期研究中发现，用致动脉硬化的饮食喂养雪兔，实验组血浆LPC含量明显增加。

LPC促进血管内皮细胞黏附分子（VCAM－1）和细胞间黏附分子（ICAM－1）的表达是通过与细胞膜上的特定受体发挥生物学效应。Kabarowski［14］报道在单核细胞或巨噬细胞膜上表达一种孤儿G蛋白偶联受体2（G2A），LPC以高度亲和力同其结合发挥作用；G2A介导LPC对巨噬细胞和T淋巴细胞的趋化作用。与正常小鼠相比，敲除G2A的小鼠可以显著抑制LPC对炎症细胞的趋化作用，逆转粥样硬化病变。在内皮细胞中，G蛋白偶联受体4（GPR4）也是一个LPC潜在的G蛋白家族偶联受体。有研究表明，LPC诱导的内皮细胞机能障碍是由GPR4介导的，这表明GPR4可能在LPC诱导的炎症反应中起到重要作用。LPC也可抑制或激活MAPK，如p42/44和p38和PKC。总之，LPC在血管系统的多种细胞中都起到重要的作用。

LPA通过活化小G蛋白A－丝苏氨酸蛋白激酶（RhoARho）信号通路引起细胞肌动蛋白重组和细胞骨架改变，导致内皮细胞渗透性增加。LDL在内皮下间隙中沉积，之后被氧化成ox－LDL，从而引起内皮细胞的损伤。LPA通过Gi蛋白信号通路刺激主动脉内皮细胞（HAEC）表达VCAM－1，促进HAEC与单核细胞、中性粒细胞的黏附。

2.2 促进血管平滑肌细胞迁移和增殖 Komachi等［5］研究发现LPA及其受体LPA1介导LDL的促细胞增殖和迁移作用，而LPA的这种促细胞增殖作用被一种Gi/o蛋白的特异性抑制剂百日咳毒素（PTX）所抑制。这表明LPA是通过PTX敏感型Gi/o蛋白偶联的LPA受体起刺激DNA合成的作用。LPA1受体经特异性的siRNA处理后，LPA和LDL引起的DNA合成应答被抑制。存在于ox－LDL中高浓度的LPC作为ox－LDL作用的媒介物，也能够刺激血管平滑肌细胞增殖。本研究室在前期构建的雪兔模型中发现，实验组雪兔（高脂饲料饲养）主动脉内出现肉眼可见的动脉硬化斑块，并采用定磷法等实验技术发现实验组雪兔血浆中的LPC的水平明显降低，用试剂盒测定血浆中能使LPC分解为LPA的磷脂酶D的活性，发现实验组雪兔血浆的磷脂酶D的活性明显提高，同时，用LPA受体抑制剂处理细胞可以抑制LPC的促细胞增殖作用。此外，血管平滑肌细胞中的一种酶（Autotaxin，具有磷脂酶D活性）大量表达，并且能催化LPC水解为LPA。由此可推断，LPC与血管平滑肌细胞接触时，很有可能其中的一部分转化为LPA后再通过LPA受体介导下游的一系列信号途径来刺激血管平滑肌细胞的增殖与迁移。

2.3 促进泡沫细胞的形成 泡沫细胞的形成是As早期的变化。浸润到血管内皮下间隙的LDL，受氧化修饰后形成ox－LDL。一方面ox－LDL能促进单核细胞向血管内皮下聚集，促进胆固醇流入巨噬细胞，抑制巨噬细胞胆固醇外流；另一方面ox－LDL则通过清道夫受体进入巨噬细胞等内，通过分化等一系列作用最终导致泡沫细胞的形成。巨噬细胞吞噬ox－LDL后，由于ox－LDL的细胞毒作用，可刺激巨噬细胞分泌一种特定的巨噬细胞集落刺激因子（M－CSF）。M－CSF负责介导巨噬细胞的激活、分泌、增殖、聚集、退化，并进一步转变为泡沫细胞；同时M－CSF还能诱导巨噬细胞表面清道夫受体的表达，使ox－LDL摄取增多，导致动脉硬化的进一步发生。LPC可减少内皮下硫酸乙酰肝素蛋白多糖（HSPG），增加单核细胞向内皮下基质聚集，使血管壁上单核细胞滞留增加，继而增加它们转变为负载脂质的泡沫细胞的机会。

2.4 促炎症反应 ox－LDL中的某些脂类小分子，如LPC和LPA可以作为信号分子与细胞受体结合后激活基因的表达，生成VCAM－1、ICAM－1、单核细胞趋化蛋白－1（MCP－1）、巨噬细胞集落刺激因子（M－CSF）、PAF、白细胞介素－1（IL－1）等多种促炎症的细胞因子。VCAM－1、ICAM－1引起内皮细胞机能障碍和血小板聚集［15］。MCP－1促进单核细胞向内皮细胞迁移，使之进入内皮下层并与内皮细胞结合。M－CSF则促进单核细胞向巨噬细胞转化，成熟的巨噬细胞又可氧化LDL产生ox－LDL，形成恶性循环。IL－1和PAF则间接地促进血管平滑肌细胞的增殖，从而加速As的炎症反应。见图1。

综上所述，ox－LDL及其所含生理活性脂质LPC、LPA等与心血管、免疫和神经系统、炎症、动脉硬化和癌症的发生发展关系密切，它们激活多种类型的G蛋白偶联受体，调节细胞钙离子的动态平衡，促进细胞骨架重排，促进细胞增殖和存活、迁移和黏附。因此，进一步深入地研究ox－LDL及其所含生理活性脂质对动脉粥样硬化的影响，抑制LDL在体内的氧化修饰过程，促进 HDL介导的胆固醇逆向运输［16］，酶法干预抑制LPC、LPA的产生，拮抗LPC、LPA与As相关的受体及其信号通路，提高HDL－C水平［17］，以及一些天然抗氧化剂和草药的使用可能会导致生产氧化LDL的抑制，并可能减少动脉粥样硬化的发展和进展［18］。对防治动脉粥样硬化性心脑血管疾病具有重要的意义。

［1］Tomkin GH.Atherosclerosis，diabetes and lipoproteins［J］.Expert Rev Cardiovasc Ther，2010，8（7）：1015－1029.

［2］Wilck N，Fechner M，Dreger H，et al.Attenuation of early atherogenesis in low－density lipoprotein receptor－deficient mice by proteasome inhibition［J］.Arterioscler Thromb Vasc Biol，2012，32（6）：1418－1426.

［3］Steinberg D，Witztum JL.Oxidized low－density lipoprotein and atherosclerosis［J］.Arterioscler Thromb Vasc Biol，2010，30（12）：2311－2316.

［4］Peluso I，Morabito G，Urban L，et al.Oxidative stress in atherosclerosis development：the central role of LDL and oxidative burst［J］.Endocr Metab Immune Disord Drug Targets，2012，12（4）：351－360.

［5］Komachi M，Damirin A，Malchinkhuu E，et al.Signaling pathways involved in DNA synthesis and migration in response to lysophosphatidic acid and low－density lipoprotein in coronary artery smooth muscle cells［J］.Vascul Pharmacol，2009，50（5/6）：178－184.

［6］Chauffe RJ，Wilensky RL，Mohler ER 3rd.Recent developments with lipoprotein－associated phospholipase A2inhibitors［J］.Curr Atheroscler Rep，2010，12（1）：43－47.

［7］Fang L，Harkewicz R，Hartvigsen K，et al.Oxidized cholesteryl esters and phospholipids in zebrafish larvae fed a high cholesterol diet：macrophage binding and activation［J］.J Biol Chem，2010，285（42）：32343－32351.

［8］Park S，Kim JA，Choi S，et al.Superoxide is a potential culprit of caspase－3dependent endothelial cell death induced by lysophosphatidylcholine［J］.J Physiol Pharmacol，2010，61（4）：375－381.

［9］Vickers KC，Castro－Chavez F，Morrisett JD.Lyso－phosphatidylcholine induces osteogenic gene expression and phenotype in vascular smooth muscle cells［J］.Atherosclerosis，2010，211（1）：122－129.

［10］Bot M，Bot I，Lopez－Vales R，et al.Atherosclerotic lesion progression changes lysophosphatidic acid homeostasis to favor its accumulation［J］.Am J Pathol，2010，176（6）：3073－3084.

［11］Block RC，Duff R，Lawrence P，et al.The effects of EPA，DHA，and aspirin ingestion on plasma lysophospholipids and autotaxin［J］.Prostaglandins Leukot Essent Fatty Acids，2010，82（2/3）：87－95.

［12］Yoshida H.Front line of oxidized lipoproteins：role of oxidizedlipoproteins in atherogenesis and cardiovascular disease risk［J］.Rinsho Byori，2010，58（6）：622－630.

［13］Feige E，Mendel I，George J，et al.Modified phospholipids as anti－inflammatory compounds［J］.Curr Opin Lipidol，2010，21（6）：525－529.

［14］Kabarowski J H.G2Aand LPC：regulatory functions in immunity［J］.Prostaglandins Other Lipid Mediat，2009，89（3/4）：73－81.

［15］Bercher M，Hanson B，van Staden C，et al.Agonists of the orphan human G2Areceptor identified from inducible G2Aexpression and beta－lactamase reporter screen［J］.Assay Drug Dev Technol，2009，7（2）：133－142.

［16］Adameova A，Xu YJ，Duhamel TA，et al.Anti－atherosclerotic molecules targeting oxidative stress and inflammation［J］.Curr Pharm Des，2009，15（27）：3094－3107.

［17］Barter P.HDL－C：role as a risk modifier［J］.Atheroscler Suppl，2011，12（3）：267－270.

［18］Ahmadvand H，Bagheri S，Khosrobeigi A，et al.Effects of olive leaves extract on LDL oxidation induced－CuSO（4）in vitro［J］.Pak J Pharm Sci.2012，25（3）：571－575.

10.3969/j.issn.1673－4130.2015.03.041

A

1673－4130（2015）03－0382－04

2014－10－25）

高等学校博士学科点专项科研基金项目（20091501110001）；国家自然基金资助项目（31160184）。 作者简介：张谦，男，检验技师，主要从事细胞信号转导的相关研究。△

，E－mail：zhang2005qian2006＠126.com。