載脂蛋白M與動脈粥樣硬化的研究進展*

劉 楊， 張曉膺△， 羅光華

(蘇州大學附屬第三醫院 1心胸外科， 2綜合實驗室，江蘇 常州 213003)

載脂蛋白M與動脈粥樣硬化的研究進展*

劉 楊1， 張曉膺1△， 羅光華2

(蘇州大學附屬第三醫院1心胸外科，2綜合實驗室，江蘇 常州 213003)

心、腦血管疾病的發生率及死亡率居各種疾病前列，動脈粥樣硬化(atherosclerosis，AS)是其重要的病理基礎，因此對動脈粥樣硬化的研究具有極其重要的臨床意義。動脈粥樣硬化研究范圍廣泛，近年來，載脂蛋白與動脈粥樣硬化關系的研究進展尤為迅速。

載脂蛋白是脂蛋白的重要組成部分，在脂蛋白代謝中具有重要的生理作用。例如：構成并穩定脂蛋白的結構；修飾并影響脂蛋白代謝有關的酶活性；作為脂蛋白受體的配體；參與脂蛋白與細胞表面脂蛋白受體的結合代謝過程等。載脂蛋白種類很多，主要在肝(部分在小腸)合成，按ABC系統命名，各類又可細分幾個亞類，以羅馬數字表示，其氨基酸序列大多數已闡明。

載脂蛋白M(apolipoprotein M, apoM)是一種屬于脂質運載蛋白家族的血漿蛋白質，主要存在于高密度脂蛋白中。盡管血漿內apoM的濃度與血漿高密度脂蛋白膽固醇(high-density lipoprotein cholesterol，HDL-C)的濃度有關聯，但是兩個獨立性研究[1，2]證實，apoM尚不能被認為是心血管疾病的一個危險因子。然而，實驗證明apoM是合成前β-HDL(pre-β high-density lipoprotein，pre-β HDL)的必要前體物質[3]，并且另一項研究[4]也表明，apoM缺失小鼠的前β-HDL表達降低，導致膽固醇逆向轉運(reverse cholesterol transport，RCT)明顯減少，而高脂肪/高膽固醇飲食的小鼠在過表達apoM后能減少動脈粥樣硬化斑塊的形成，這些均說明apoM在動物體內具有抗動脈粥樣硬化的保護作用。

1 ApoM概述

1.1發現、命名與組織分布 人類apoM是由Xu等[5]于1999 年發現并從乳糜微粒中分離、克隆。因為此前最后一個發現的載脂蛋白為apoL(apolipoprotein L)，故將其按順序命名為apoM。

ApoM主要在肝臟內合成，部分在腎臟內合成[5]。人血液中的apoM絕大多數是作為高密度脂蛋白的組成成分存在，但是在其它類別的脂蛋白(低密度脂蛋白、乳糜微粒)，也含有少量的apoM[5，6]。ApoM在血漿中的濃度約為0.9 μmol/L[7]，大約為apoA-Ⅰ(apolipoprotein A-Ⅰ)的2%-3%。人體內約5%的HDL含有apoM，而約2%的低密度脂蛋白含有apoM[6]。

Northern blotting分析顯示，apoM主要在肝臟及腎臟中表達[8]。人類組織陣列表達研究也顯示apoM 僅在肝臟和腎臟中表達，且胎肝和胎腎中也可見少量表達[8，9]。Zhang等[10]研究了apoM在鼠和人胚胎中的表達時間。證明了鼠和人胚胎發育過程中，肝臟的apoM表達時間較早，而腎臟的apoM表達時間較晚。

1.2基因定位與蛋白結構 人apoM基因包含6個外顯子，定位于6號染色體p21.31人類主要組織相容性復合物(MHC-Ⅲ)區域[11,12]。由于該區很多基因都與炎癥免疫反應有關，并且apoM的基因定位非常靠近腫瘤壞死因子α和淋巴毒素基因，提示apoM與炎癥免疫反應可能有關聯[13]。

根據序列檢索結果分析，apoM 屬于lipocalin蛋白超家族成員(lipocalin超蛋白家族包含多種類別的蛋白質，除了載脂蛋白外，還包括影響免疫機制和生長發育的蛋白[14])。該家族的絕大部分載脂蛋白含有兼性的α螺旋結構，它可以將載脂蛋白與HDL顆粒的脂質部分連接起來。然而，apoM缺少這種兼性的α螺旋，它與HDL的結合是通過其保留的疏水親脂性信號肽與脂蛋白顆粒結合[15，16](結合珠蛋白相關蛋白和對氧磷酶1擁有相同的特點)。Christoffersen等通過實驗證實了保留信號肽的生理學作用。在該實驗中，由點突變造成的不含保留信號肽的apoMQ22A不能與脂蛋白結合，并且會在腎臟內通過濾過作用被迅速地從血漿中清除。相反，保留信號肽的apoM能夠特異地與血漿HDL結合而免于被清除[16]。這些結果證實，保留信號肽是維持apoM的循環所必不可少的。

ApoM 蛋白具有一個以8鏈的反向B環為特征的三維結構[17]。該結構形成了1個可以與小的親脂性分子結合的配體結合口袋。像其它載脂蛋白運載超家族成員一樣，預測apoM含有1個疏水性口袋，使apoM具有結合小分子親脂性物質的能力[17，18]，而這種結合能力很有可能與維持apoM在血漿中的濃度有關聯。

在血漿中還存在一些apoM 的異構體。更確切地說這些異構體是由apoM經過不同程度糖基化、唾液酸化或磷酸化形成的，比如HDL中就存在3種apoM異構體[19]，不過，這些異構體的生理學作用尚不明了。

2 ApoM與脂蛋白

2.1ApoM與HDL Wolfrum等[4]運用小RNA(siRNA)干擾技術和腺病毒注射等手段來調節肝臟中apoM 的表達。 ApoM的表達下調使大顆粒HDL1(high density lipoprotein 1)在血漿中堆積。與之相類似，肝細胞核因子(hepatocyte nuclear factor-1α，HNF-1α)缺陷小鼠不表達apoM，脂蛋白的存在方式與apoM siRNA干擾后的小鼠一致，而通過apoM腺病毒注射使其體內apoM表達增加時，血漿內脂蛋白的分布又能恢復正常。肥胖(ob/ob)小鼠血漿內apoM表達有所降低，同樣有HDL1的積聚，表明apoM 在HDL1形成過程中起著重要的作用。然而，Christoffersen等[20]采用apoM基因敲除小鼠為研究對象進行實驗，結果并沒有發現大顆粒HDL1的形成。出現這種結果的原因可能是HNF-1α缺陷不只是影響apoM的表達，還有可能影響到其它基因的表達(HNF-1α缺陷小鼠體內很多基因表達異常)。不過，在另一項用apoM基因敲除小鼠為研究對象的實驗中又發現了大顆粒的HDL1在血漿中的積聚[21]。因此，apoM對HDL1的影響目前還沒有定論，根據以上實驗推測，apoM基因“敲低”和“敲除”對動物實驗結果的影響是不同的，所以，猜測apoM對動物體內HDL的代謝有一定的影響。

研究表明，siRNA干擾技術介導的apoM基因敲低小鼠實際上導致體內真正缺乏的是前β-HDL[4,21]。而且，近來的研究中發現轉基因的apoM過表達小鼠其前β-HDL的表達水平將近是正常小鼠及apoM表達缺陷小鼠水平的10倍。因此，apoM的確能夠影響前β-HDL 的形成過程。而前β-HDL是細胞膽固醇出胞的主要接受體。因此，apoM在鼠類體內也許起到卸載其粥樣硬化病變中超載的膽固醇的作用。

2.2ApoM與VLDL和LDL ApoM與極低密度脂蛋白(VLDL)和低密度脂蛋白(LDL)的關系一直存在爭議。Christoffersen等[22]在最近的一項研究中發現，LDL受體缺陷(Ldlr-/-)小鼠和表達無功能LDL受體相關蛋白1(LDL receptor-related protein 1，Lrp1)的小鼠血漿內apoM的表達水平較正常水平分別增高了約2.1倍和1.5倍。但是，apoE(apolipoprotein E)基因缺陷小鼠體內的apoM的表達不受影響。由此可見，VLDL和LDL的代謝調節通路可影響apoM的表達。當Ldlr-/-小鼠體內apoM過表達時(約為正常的10倍)，其血漿VLDL和LDL膽固醇的表達水平增加了約50%-70%；而當其apoM表達缺陷時，血漿VLDL和LDL膽固醇的表達水平降低了約25%，但是apoM對能夠完整表達LDL受體的小鼠血漿VLDL及LDL水平無影響。在缺乏功能性的LDL受體和表達LRP1的小鼠實驗證實，富含apoM的LDL和VLDL的血漿清除率低于對照組，這說明在缺乏功能性的LDL受體和表達LRP1的小鼠體內，apoM削弱了它們的代謝作用。在apoE缺陷小鼠和高脂肪/高膽固醇喂養的小鼠實驗中，apoM降低動脈粥樣硬化的發生率分別達到了60%和70%。不過，apoM在LDL-/-小鼠體內的抗動脈粥樣硬化作用被它增加的VLDL、LDL的作用削弱了。LDL受體的功能缺陷會導致血漿內apoM的濃度升高，而同時，也使得體內VLDL和LDL的清除變得困難。這種機制同apoM在其它方面所表現出來的抗動脈粥樣硬化作用很不一致。

不過，apoM在apoE基因敲除(apoE-/-)小鼠或者高脂肪/高膽固醇飲食喂養小鼠體內，能夠延緩動脈粥樣硬化的發生，且雄性小鼠更為顯著。

3 ApoM與動脈粥樣硬化

3.1與脂類代謝有關的調節因子對apoM的影響 這些調節因子主要包括HNF-1α、瘦素(leptin)、肝X受體(liver X receptor，LXR)、肝臟受體同系物-1(liver receptor homolog，LRH-1)等。

HNF-1α是肝臟基因表達的主要調控者，其基因表達缺陷會導致腎、胰、肝功能的嚴重異常，包括膽汁酸轉運障礙，膽汁酸及肝膽固醇合成的增加，HDL代謝障礙、糖代謝障礙等[23]。突變的HNF-1α-/-小鼠體內完全沒有apoM的表達。HNF-1α可以與apoM啟動子區結合位點結合[24]。ApoM啟動子區域的HNF結合位點已被確認，該區域高度保守。結合位點的特異突變將導致apoM基因轉錄失活[24]。

Leptin是一種由脂肪組織分泌的激素，普遍認為它進入血液循環后會參與糖、脂肪及能量代謝的調節，促使機體減少攝食，抑制脂肪細胞的合成。動物實驗中，與野生型小鼠相比，leptin缺陷型ob/ob小鼠的apoM mRNA水平降低[25]。而且，leptin缺陷型ob/ob小鼠在給予leptin后apoM 表達上調，證實在體內leptin途徑與apoM調節相關。然而，在體外實驗中，leptin卻抑制apoM的表達[26]。與leptin相類似，LXR作為一種通過調節ATP結合盒轉運體A1(ATP-binding cassette transporter A1，ABCA1)表達水平，進而調節脂質外流功能的重要受體，對apoM的調節在體內和體外也出現了矛盾的結果[27,28]。提示leptin和LXR作用于apoM的表達也許不是直接的，而是通過一些生物學信號進行的間接調控。

LRH-1是細胞核激素受體家族的一成員，對基因調控的作用表現在：影響膽汁酸的合成、膽固醇逆向轉運(通過影響apoA-Ⅰ和ATP結合盒轉運子)、膽固醇酯轉運蛋白和SRBⅠ。LRH-1在人和鼠類apoM基因上的作用元件位于啟動子區-90堿基對附近，并且，在體外實驗培養的肝細胞中LRH-1能夠促進apoM轉錄[29]。

其它一些因素，比如高血糖和一些細胞因子，如白細胞介素-1、白細胞介素-6、腫瘤壞死因子、胰島素樣生長因子、血小板生長因子等均可影響apoM的表達，提示apoM在體內的調節是多因素的共同作用，而一些炎癥因子也能調節apoM的表達，說明apoM可能在動脈粥樣硬化病變中起到抗炎的作用。

3.2ApoM與脂質代謝的關系 Christoffersen等[22]在實驗中發現，apoM對Ldlr-/-小鼠的VLDL和LDL影響是正相關的，且雌性更顯著。而對野生型小鼠體內的VLDL、LDL水平無影響，根據這個結論推測，家族性高膽固醇血癥(familial hypercholesterolemia，FH)病人，apoM的水平也許能夠影響其血漿VLDL和LDL水平。而正常人(LDL受體完整表達者)，apoM對VLDL及LDL的影響是：對其清除作用大于對其增加作用。而清除率的不同是造成個體間VLDL、LDL濃度差異的主要因素，因此推斷，apoM對正常人體的保護作用(抗AS)大于損傷作用(致AS)。

Wolfrum等[4]采用高膽固醇喂養的Ldlr-/-小鼠12周致其動脈粥樣硬化，然后注射腺病毒載體裝載的apoM，使其血漿apoM水平升高2-3倍且持續3周，結果發現前β-HDL水平上升且實驗組主動脈粥樣病變面積僅為對照組28%，提示高apoM及前β-HDL水平增高對動脈粥樣硬化的形成有保護作用。

通過分析含apoM的HDL的研究，證實與普通的HDL相比，含apoM的HDL在其大小、所帶電荷以及密度上均有所不同[6]。同時，含apoM的HDL在膽固醇動員和對抗Cu2+介導的LDL氧化效應，相對于普通的HDL而言，效果顯著[6]。這些研究同上面的動物實驗，都證實了一個結論-apoM同血漿HDL的抗動脈粥樣硬化作用密切相關。

不過，apoM的抗動脈粥樣硬化作用的機制目前尚不清楚，也許與上述的apoM促進前β-HDL的形成及膽固醇的逆轉運有關。不過，研究發現apoM轉基因小鼠的HDL對Cu2+介導的氧化作用的敏感性要明顯低于野生組[20]。而且，從apoM轉基因小鼠血漿內分離出的HDL在介導泡沫細胞的膽固醇外流中的活性明顯高于對照組[4,20]。因此，apoM的抗動脈粥樣硬化作用機制可能是多方面的。

然而，Axler等[7]用ELISA法檢測普通人和心血管病患者體內的apoM水平，證實其血漿濃度在同血漿總膽固醇具有明顯關聯的同時，與LDL和HDL也具有密切的聯系，如前所述，LDL和HDL在致AS方面的作用是相反的，因此，apoM在人體內究竟起到怎樣的生物學作用十分令人費解。

4 總結與展望

近幾年來，關于apoM的研究工作正在逐步展開，而apoM的生物學作用也正被一步步地揭示[30]，盡管這些作用尚未完全闡明，不過，apoM對前β-HDL的形成有一定的影響[3，4]。而且，動物實驗也證實apoM具有防止動脈硬化斑塊形成的性質[4]。不過，由于另有實驗表明apoM同VLDL和LDL的表達水平有所關聯[7,22]，而且，另一項研究還證明，apoM的表達水平在心血管病組和對照受試組之間并無差異[1]，因此尚不能將apoM定義為人心血管病的危險因子。而apoM的生物學作用，包括它在動脈粥樣硬化中所扮演的角色，這些都需要更多的實驗來進一步闡明。

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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.

載脂蛋白M； 動脈粥樣硬化； 脂蛋白類, HDL； 脂質代謝

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

國家自然科學基金資助項目(No.30972955)

△通訊作者 Tel：0519-68871278; E-mail: xiaoyingzhang6689996@msn.com