卵磷脂胆固醇酰基转移酶的研究进展

欧　露,彭乐乐(综述),田　英,龙石银(审校)

(南华大学生物化学与分子生物学教研室，湖南 衡阳 421001)

卵磷脂胆固醇酰基转移酶的研究进展

欧露△,彭乐乐(综述),田英,龙石银※(审校)

(南华大学生物化学与分子生物学教研室，湖南 衡阳 421001)

卵磷脂胆固醇酰基转移酶(lecithin cholesterol acyltransferase,LCAT)是由Glomset[1]于1962年分离并命名的。LCAT由肝脏合成分泌释放入血,在血浆中与脂蛋白结合形式存在，或游离存在，是血浆脂蛋白代谢的一种关键酶。在血浆高密度脂蛋白胆固醇(high-density lipoprotein cholesterol,HDL-C)代谢及高密度脂蛋白(high-density lipoprotein,HDL)的形成和成熟过程中发挥十分重要的作用。LCAT主要参与胆固醇逆转运(reverse cholesterol transport,RCT)的血管内阶段，该过程也是HDL调节动脉粥样硬化形成和发展的主要机制[2]。现就LCAT与HDL、RCT及动脉粥样硬化的关系予以综述。

1LCAT的分子结构和生理功能

人类的LCAT基因位于人的第16号染色体长臂q22上,包含6 个外显子和5个内含子，全长大约有4200个碱基对。LCAT基因主要在肝脏中表达，少部分表达于大脑和睾丸中[3]。编码LCAT的信使RNA由长约1500 bp碱基组成，其信号肽是440个氨基酸组成的密码子。人的成熟LCAT是由416个氨基酸残基组成的分泌蛋白，属于糖蛋白，在其蛋白分子中，糖链约占24%，是维持其活性必不可少的组分[4]。其酶分子组成富含谷氨酸、天冬氨酸、甘氨酸、脯氨酸、亮氨酸等氨基酸，每一酶分子含6个半胱氨酸(Cys)，其中Cys31和Cys184是游离的，另外4个半胱氨酸两两之间分别构成(Cys50～Cys74,Cys313～Cys356)两个二硫键。根据对LCAT的二级结构测序的结果分析认为LCAT的二级结构中α螺旋较少，而β折叠比较多。LCAT的三级结构尚不清楚，但根据其与其他脂酶在结构和功能上的同源性比较，已经得到了LCAT的部分结构模型，该模型显示LCAT属于α/β-水解酶折叠家族，推测酶的活性中心有7条β折叠链和4个α螺旋，并由β折叠链组成环状[4]。

LCAT是人体血浆脂蛋白代谢的过程中起关键作用的一种酶，对维持胆固醇稳态及调节血液循环中胆固醇转运有十分重要的作用。血浆胆固醇几乎70%～80%是胆固醇酯，均是LCAT催化生成所致。它在血液中以与脂蛋白结合的形式，或者以游离形式循环,并在血浆中起催化作用，其作用是将卵磷脂分子中的Sn-2位上结合的不饱和脂肪脂酰基转移给HDL3的胆固醇3位的羟基上，生成溶血卵磷脂和胆固醇酯。

2LCAT的基因突变和多态性

绝大多数的基因突变是有害的，基因结构上发生微小的变化往往会导致整个基因的功能缺陷，甚至完全丧失其生理功能。LCAT的突变能引起家族性LCAT 缺乏症和鱼眼病，两者均为常染色体显性遗传疾病，临床上均出现白内障和低脂蛋白血症[5]。从DNA水平对LCAT缺乏综合征患者的LCAT基因分析，目前已发现数十种不同的LCAT基因突变。Kuivenhoven等[6]根据患者的临床表现及对患者体内相关变异蛋白的功能分析，将LCAT的基因突变分为4类，分别为无效突变导致的LCAT催化活性完全丧失和LCAT缺乏的家族性LCAT 缺乏症；错义突变导致的LCAT催化活性完全丧失，而LCAT水平正常或减少的家族性LCAT 缺乏症；无效突变或缺失突变导致的介于前两种家族性LCAT 缺乏症和鱼眼病之间的表型，LCAT仅对LDL的催化活性缺失或对LDL和HDL催化活性部分缺失，LCAT血浆水平降低；错义突变，LCAT仅缺失α-LCAT活性，其血浆水平正常或降低的典型的鱼眼病。

Cargill等[7]研究发现，LCAT编码区有3个多态位点，即608C/T、911T/C和1188T。通过总结相关研究者的成果，朱晓岩等[8]又对中国汉族人群进行研究，他们推测，LCAT的608C/T多态性现象可能是中国人群动脉粥样硬化型脑硬化梗死的易患因素。高达等[9]又针对性地对中国湖南地区汉族人群进行血样研究，发现LCAT基因608C/T位点多态性可能与中国湖南地区汉族人群家族聚集性脑出血无关，T等位基因可能与HDL-C代谢有关，进而表明LCAT基因608T等位基因与动脉粥样硬化性心血管疾病患者较高的血浆HDL胆固醇水平相关联。

3LCAT和HDL代谢

胆固醇在血液循环中的运输，需要依赖脂蛋白来完成。其中，HDL将外周组织中的胆固醇转运至肝脏并以胆汁酸盐的形式分泌，或转运至类固醇组织用于合成固醇类激素，LCAT是脂蛋白代谢过程中的一种关键酶，能调节血液循环中胆固醇转运及维持胆固醇在血浆中的稳态。LCAT对HDL的代谢具有重要作用[10]，LCAT水平与HDL-C呈正相关，与三酰甘油呈负相关，LCAT活性和水平的改变都将影响HDL的成熟代谢过程[11]。LCAT主要是催化HDL的游离胆固醇酯化，促使新生的小球状或盘状的HDL3转化为成熟的球状HDL2，从而使HDL经前β1-HDL→HDL3→HDL2 的过程逐渐成熟。由于胆固醇酯比游离胆固醇疏水作用更强，因此，胆固醇酯必须转运到脂蛋白的疏水中心，即HDL核心是LCAT酶反应产物胆固醇酯的贮存库，随后通过胆固醇酯转移蛋白将胆固醇酯转移至其他脂蛋白和细胞膜上，并与其交换，完成胆固醇的转移[12]。由于LCAT催化合成的胆固醇酯比胆固醇的疏水性更强，因此随着前β-HDL逐渐转变为成熟的、球状的α-HDL，被转移至脂蛋白的疏水中心。在胆固醇酯转移蛋白和一些脂肪酶的协同作用下，α-HDL也可反转变为β-HDL。β-HDL的血浆半衰期很短，在肾中被迅速清除[4]，而α-HDL有一个较慢的转变的过程，表明LCAT在血浆HDL的代谢和决定血浆HDL水平中具有重要作用。

Calabresi等[3]提出血浆LCAT约75%的活性与HDL密切相关，对于低密度脂蛋白和其他富含载脂蛋白(apolipoprotein,Apo)B的脂蛋白，LCAT也能结合并产生胆固醇酯。

HDL中的Apo AI是LCAT最重要的生理激活剂[13]，在LCAT发挥其催化作用过程中具有重要功能。Apo AI水平减少会使LCAT的活性降低，HDL的成熟受到影响，并出现小颗粒的前β1-HDL增多，而大颗粒的HDL2a和HDL2b减少的现象[14]。LCAT活性或水平的改变，可使HDL成熟代谢受阻，引起HDL失功能。HDL失功能可分为HDL被修饰后失功能和HDL组分改变失功能两种主要形式。“失功能性”HDL主要表现为其介导的RCT、抑制LDL氧化、抗炎等功能显著降低或丧失[15]。抗氧化酶、胆固醇酯转移蛋白、LCAT等酶类的减少，HDL亚类组成改变，导致胆固醇酯化被抑制，HDL抗氧化能力减少，氧化LDL生成增加[16]，这些改变均会使动脉粥样硬化的发生、发展的风险增加。但LCAT与HDL失功能存在怎样的联系尚未明确，LCAT是否可作为判断HDL失功能的生物标志还有待进一步研究。

4LCAT与RCT

将肝外细胞的胆固醇逆向转运回肝脏，以胆固醇或胆汁酸形式分泌至胆管，经小肠排除体外的过程称为RCT，LCAT的主要功能就是参与RCT，维持胆固醇平衡。Glomset[17]于1968年首次提出，LCAT有助于细胞内游离胆固醇外流，通过维持细胞膜与细胞外受体之间的胆固醇梯度来促进胆固醇通过被动扩散或三磷酸腺苷结合盒转运蛋白G1(ATP banding casstette transponder G1,ABCG1)受体外流。Fielding等[18]的研究也指出，LCAT在肝与周围组织间胆固醇的主要转运途径中起重要的催化功能。

有效地促使细胞内胆固醇流出是RCT过程中的第一步，也是防止细胞内胆固醇堆积最直接、最关键的一步。LCAT能促进周围组织胆固醇外流，Kunnen和Van Eck[19]报道LCAT是增加胆固醇向肝脏转移的调节者之一。LCAT可将HDL中游离的胆固醇酯化形成胆固醇酯并转运至HDL中心，从而使新生的HDL进一步成熟，最后由胆固醇转运蛋白将HDL中的胆固醇酯与其他脂蛋白交换，或者直接被肝脏摄取，以维持细胞胆固醇的稳定。

5LCAT与动脉粥样硬化

Calabresi等[11]在研究LCAT血浆水平和颈动脉内膜厚度的相关关系时发现，在高心血管风险的受试者中，男性受试者的血浆LCAT水平与颈动脉内膜厚度没有相关性，而在女性受试者中，LCAT血浆水平升高与颈动脉内膜厚度增加相关，表明LCAT与动脉粥样硬化的发生密切相关，并存在性别差异。

近年来，大量研究表明，HDL在一定程度上能很好地预测动脉粥样硬化及心血管疾病的发生风险，其中HDL介导的RCT功能尤为重要[20]。Calabresi等[21]研究发现，在慢性肾脏病患者中，伴随有获得性LCAT缺乏是其表现为低HDL水平的一个重要原因，因此LCAT成为了逆转血脂异常干预治疗的有吸引力的目标，并可能在这些慢性肾脏病患者中降低心血管疾病的风险。Daniels等[22]研究发现，2型糖尿病患者增加水果和蔬菜摄取量后，LCAT和对氧磷酸酶1的水平和活性也随之升高，HDL3水平也有所上升，表明LCAT、HDL等均参与了抗动脉粥样硬化的发生、发展过程，但具体机制不明。

Apo AI作为LCAT最重要的生理激活剂，当其水平降低时，LCAT活性有一定程度下降，HDL成熟受阻，使HDL大颗粒比重减少，小颗粒比重增加，HDL-C水平有所降低，RCT水平一定程度下降，三酰甘油水平相对升高。若体内长时间的脂质代谢失调，脂质积累，动脉壁上粥样的脂类沉积，动脉弹性降低、管腔变窄，动脉粥样硬化斑块形成。

LCAT的水平与活性不论是在HDL成熟过程还是在RCT过程中均有至关重要的作用，并且，多数研究成果显示其与动脉粥样硬化的发生、发展存在一定的相关关系，当然在这一条复杂的关系链中，HDL-C的重要性也不可忽视[2,10-11]。目前，国内外的研究对LCAT的致动脉粥样硬化作用并没有得到一致的结论，有学者甚至得到增强LCAT的活性或水平对动脉保护并没有益处[23]。因此，研究者更应该慎重的看待LCAT的活性、水平与动脉粥样有硬化发生、发展的之间的复杂关系。

6结语

LCAT在人类血浆胆固醇代谢及HDL代谢中扮演重要角色。LCAT的基因缺失是一种罕见的代谢失调症，并伴随着低水平的HDL-C。即LCAT与HDL代谢、RCT存在相关关系，但LCAT到底是抗动脉粥样硬化还是致动脉粥样硬化还颇有争议，LCAT在动脉粥样硬化的发病机制中的作用尚未清楚[11]。因此，有关LCAT在动脉粥样硬化等相关的心血管疾病中的影响，尚需更多的研究和探索。

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摘要：卵磷脂胆固醇酰基转移酶(LCAT)是人体血浆脂蛋白代谢过程中起关键作用的一种酶，对维持胆固醇稳态、调节胆固醇在血液循环中的转运及胆固醇在外周组织中的清除有十分重要的作用。它能催化血浆中高密度脂蛋白(HDL)游离胆固醇的酯化，参与胆固醇逆向转运，在HDL的成熟代谢及动脉粥样硬化发生、发展过程中起重要作用，因此，对LCAT的深入探讨和研究，有利于心血管疾病的防治。

关键词：卵磷脂胆固醇酰基转移酶；高密度脂蛋白胆固醇；胆固醇逆转运；动脉粥样硬化

Research Progress in Lecithin Cholesterol AcyltransferaseOULu,PENGLe-le,TIANYing,LONGShi-yin.(DepartmentofBiochemistryandMolecularBiology,UniversityofSouthChina,Hengyang421001,China)

Abstract:Lecithin cholesterol acyltransferase(LCAT) plays a vital role in the metabolism of plasma lipoproteins,which maintains cholesterol homeostasis,regulates cholesterol transport and removes cholesterol from peripheral tissue.It also plays a significant role in free cholesterol esterification of high-density lipoprotein(HDL),cholesterol reverse transport,metabolism of HDL and the process of atherosclerosis.Therefore,the depth research of LCAT is helpful to the prevention and treatment of cardiovascular diseases.

Key words:Lecithin cholesterol acyltransferase; High-density lipoproteins cholesterol; Cholesterol reverse transport; Atherosclerosis

收稿日期：2014-11-03修回日期：2015-01-16编辑：相丹峰

基金项目：国家自然科学基金(30800474)；湖南省科技厅科技计划项目(2013SK3120)；衡阳市科技局项目(2013KJ05)；湖南省高层次卫生人才“225”工程项目基金；南华大学研究生科研创新项目(2013XCX20)；南华大学十二五科技创新团队基金；南华大学留学归国人员启动基金

doi：10.3969/j.issn.1006-2084.2015.15.010

中图分类号：R543.5；R34

文献标识码：A

文章编号：1006-2084(2015)15-2715-03