脂蛋白酯酶受飲食和運(yùn)動(dòng)的影響及其機(jī)制研究

陶明勇

寧波大學(xué)陽明學(xué)院

脂蛋白酯酶受飲食和運(yùn)動(dòng)的影響及其機(jī)制研究

陶明勇

寧波大學(xué)陽明學(xué)院

脂蛋白酯酶是絲氨酸酯酶家族中的一員，由骨骼肌細(xì)胞、心肌細(xì)胞和脂肪細(xì)胞等實(shí)質(zhì)性細(xì)胞合成、分泌而成，其主要生理功能表現(xiàn)為對(duì)極低密度脂蛋白中的TG和乳糜微粒具有水解作用，同時(shí)可清除人體中多余的TG。運(yùn)動(dòng)、營養(yǎng)、激素等多種因素對(duì)脂蛋白酯酶的活性和表達(dá)具有一定的影響，采用運(yùn)動(dòng)、飲食等方式可對(duì)起到調(diào)節(jié)作用，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)改善脂質(zhì)代謝、減脂和改善糖代謝的目的，本文針總結(jié)臨床經(jīng)驗(yàn)并查閱文獻(xiàn)資料，針對(duì)脂蛋白酯酶的結(jié)構(gòu)、功能及調(diào)控等角度作一綜述，探析飲食和運(yùn)動(dòng)對(duì)脂蛋白酯酶的表達(dá)、活性的影響機(jī)制，以為臨床實(shí)踐和研究提供有效的理論依據(jù)。

脂蛋白酯酶；飲食；運(yùn)動(dòng)；影響機(jī)制；活性

1943年，脂蛋白酯酶被首次發(fā)現(xiàn)，其為絲氨酸酯酶家族中的一員，是由骨骼肌細(xì)胞、心肌細(xì)胞和脂肪細(xì)胞等實(shí)質(zhì)性細(xì)胞合成、分泌而成，僅在新生兒肝臟和胚胎中具有表達(dá)。脂蛋白酯酶的生理功能主要體現(xiàn)為對(duì)極低密度脂蛋白中的TG和乳糜微的水解作用，是目前肥胖癥臨床研究關(guān)注的熱點(diǎn)問題。肥胖癥是目前亟待解決的一種世界性醫(yī)學(xué)難題，疾病注意要表現(xiàn)為脂類代謝紊亂，其對(duì)人體的主要危害體現(xiàn)為糖尿病、高血壓、冠心病、動(dòng)脈粥樣硬化等。然而，導(dǎo)致肥胖的主要因素是能耗少和飲食過剩【1】，所以，加強(qiáng)有氧運(yùn)動(dòng)和飲食控制是減少脂肪的有效措施。本文結(jié)合脂蛋白酯酶的研究進(jìn)展分析飲食、運(yùn)動(dòng)對(duì)其表達(dá)和活性的影響和機(jī)制，以為臨床治療脂質(zhì)代謝紊亂疾病提供良好的靶點(diǎn)。

一、脂蛋白酯酶異常與胰島素抵抗和脂質(zhì)代謝紊亂的關(guān)系分析

1.脂蛋白酯酶與胰島素抵抗的關(guān)系分析

脂質(zhì)代謝在身體成分、體重、能量平衡、胰島素作用的控制中具有重要的作用，所以脂蛋白酯酶異常不但會(huì)引發(fā)脂質(zhì)代謝紊亂，還會(huì)對(duì)肝、心肌、骨骼肌等造成影響，進(jìn)而導(dǎo)致胰島素抵抗甚至糖尿病的發(fā)生，故脂蛋白酯酶被認(rèn)為是胰島素抵抗的相關(guān)基因。Bocan TMA【2】等人的研究中顯示，基因敲除的純合小鼠除具有脂代謝紊亂表現(xiàn)以外，血糖水平、穩(wěn)態(tài)胰島素抵抗指數(shù)和糖曲線下積都呈現(xiàn)明顯上升狀態(tài)，證實(shí)胰島素抵抗的存在，懷疑與基因敲除的純合小鼠內(nèi)臟中脂肪重量的增加具有相關(guān)性。馮磊,莊潔【3】等人在研究中給予脂蛋白酯酶基因缺陷純合小鼠含有脂蛋白酯酶基因突變體LPLS44X腺病毒載體進(jìn)行肌肉注射一挽救其生命，研究中發(fā)現(xiàn)小鼠在4月大時(shí)只有早期胰島素反應(yīng)下降和糖耐量輕微下降表現(xiàn)，并未出現(xiàn)胰島素抵抗，但是在12個(gè)月大時(shí)出現(xiàn)明顯的胰島素抵抗情況。

同時(shí)，脂蛋白酯酶的活性和表達(dá)與肥胖也具有一定的相關(guān)性，當(dāng)前臨床中將其認(rèn)為是肥胖的一種基因。人類以及嚙齒類動(dòng)物肥胖者的脂肪組織中的脂蛋白酯酶表達(dá)呈現(xiàn)增加趨勢(shì)。

2.脂蛋白酯酶與脂質(zhì)代謝紊亂的關(guān)系分析

機(jī)體中缺乏脂蛋白酯酶會(huì)引起脂質(zhì)代謝紊亂，在存在脂蛋白酯酶缺陷者和脂蛋白酯酶基因敲除小鼠中表現(xiàn)明顯。人體的脂蛋白酯酶基因突變會(huì)引起脂蛋白酯酶功能下降，也會(huì)導(dǎo)致家族性高TG血癥和CM血癥的發(fā)生。脂蛋白酯酶基因敲除的純合子小鼠出生、哺乳后有明顯的高TG血癥表現(xiàn)，通常會(huì)在出生后24小時(shí)內(nèi)死亡，故臨床主要對(duì)基因敲除的雜合子鼠進(jìn)行研究。16周、28周大的基因敲除的雜合子小鼠胰腺、內(nèi)臟脂肪、皮下脂肪、骨骼肌、肝、血清等組織中的FFA和TG水平均有增加表現(xiàn)，且28周大小鼠表現(xiàn)明顯。韋璇,徐小春【4】等人的研究中也得出相近結(jié)論，也就是基因敲除的雜合子小鼠內(nèi)臟脂肪、體重均有明顯的增加表現(xiàn)，其肝、血清和骨骼肌中的FFA水平和TG均有明顯上升趨勢(shì)。

二、飲食、運(yùn)動(dòng)對(duì)脂蛋白酯酶的影響分析

1.飲食對(duì)脂蛋白酯酶表達(dá)的影響分析

1.1 喂食、禁食對(duì)脂蛋白酯酶的影響

喂食和禁食對(duì)脂蛋白酯酶產(chǎn)生的影響存在一定的組織特異性，禁食階段機(jī)體的機(jī)體脂肪細(xì)胞的脂蛋白酯酶活性降低，喂食后活性曾慶，然而骨骼肌和心肌的脂蛋白酯酶活性在禁食期間有明顯增加。

1.2 高脂肪、高糖量飲食對(duì)脂蛋白酯酶的影響分析

大量實(shí)驗(yàn)研究顯示，高脂肪和高糖量飲食對(duì)于骨骼肌和脂肪組織的脂蛋白酯酶活性具有上調(diào)作用，Srivastava RAK【5】等人在研究中發(fā)現(xiàn)，為觀察組小鼠提供高脂肪飲食，其肝素后血漿脂蛋白酯酶活性無增強(qiáng)，但對(duì)照組小鼠肝素后的血漿脂蛋白酯酶活性上升為原來的4.8倍，這是小鼠禁食高脂肪飲食后TG上升和肥胖的主要原因。Srivastava RAK【6】等人在研究中證實(shí)，高脂肪飲食顯著提高了小型豬的血漿脂蛋白酯酶活性，對(duì)其腎脂蛋白酯酶表達(dá)和活性具有削弱作用，為高脂肪飲食小型豬補(bǔ)充脂蛋白酯酶激活劑則會(huì)促進(jìn)腎脂蛋白酯酶表達(dá)和活性增強(qiáng)，同時(shí)降低血胰島素、血糖、體重、YG水平，并抑制膽固醇和RG在腎中的堆積，進(jìn)而達(dá)到降低血脂和保護(hù)腎臟的目的。

1.3 高蛋白飲食對(duì)脂蛋白酯酶的影響分析

有文獻(xiàn)在研究報(bào)道中指出，高蛋白飲食可促進(jìn)豬瘦體重的增加，減少肥肉比例和脂肪細(xì)胞的體積。高蛋白飲食可有效的增加脂肪組織中的脂蛋白酯酶表達(dá)和活性。研究顯示，豬體重達(dá)到60kg時(shí)，其脂蛋白酯酶表達(dá)及活性達(dá)到最高水平，但是一旦體重＞100kg，其脂蛋白酯酶表達(dá)和活性呈下降趨勢(shì)。

2.運(yùn)動(dòng)對(duì)脂蛋白酯酶的影響分析

2.1 一次運(yùn)動(dòng)對(duì)脂蛋白酯酶表達(dá)、活性的影響分析

Boerwrikle E【7】等人在研究中證實(shí)，經(jīng)過一次抗阻運(yùn)動(dòng)的男性脂肪組織和骨骼肌脂蛋白酯酶活性均有增加表現(xiàn)，但女性無明顯增加。部分文獻(xiàn)研究中報(bào)道一次性運(yùn)動(dòng)對(duì)脂蛋白酯酶活性無影響，研究中將健康男性隨機(jī)分成3組，分別為不運(yùn)動(dòng)組、前一晚100分鐘運(yùn)動(dòng)后禁食組和前一晚100分鐘運(yùn)動(dòng)后攝入碳水化合物飲品組，結(jié)果顯示三組對(duì)象的低密度脂蛋白、中密度脂蛋白、高密度脂蛋白、脂蛋白酯酶濃度無明顯差異。

2.2 長時(shí)間運(yùn)動(dòng)對(duì)脂蛋白酯酶表達(dá)、活性的影響分析

早在1995年的文獻(xiàn)研究中就針對(duì)運(yùn)動(dòng)對(duì)脂肪細(xì)胞和骨骼肌脂蛋白酯酶表達(dá)的影響作相應(yīng)研究，并顯示運(yùn)動(dòng)對(duì)骨骼肌的脂蛋白酯酶表達(dá)及活性具有促進(jìn)作用，但是對(duì)脂肪組織的脂蛋白酯酶不存在影響。當(dāng)前，臨床認(rèn)為，長時(shí)間的運(yùn)動(dòng)能夠有效的增強(qiáng)血漿、心肌、骨骼肌以及腎上腺的脂蛋白酯酶表達(dá)及活性，同時(shí)對(duì)脂肪組織的脂蛋白酯酶表達(dá)和活性具有減少作用。長達(dá)10周的游泳訓(xùn)練會(huì)對(duì)糖尿病大鼠的血漿脂蛋白酯酶活性起到增強(qiáng)作用，同時(shí)降低血糖水平、血漿胰島素水平和有效的改善脂質(zhì)代謝。與此同時(shí)，肌纖維的類型也對(duì)脂蛋白酯酶的活性具有一定的影響。慢縮紅肌的脂蛋白酯酶活性最強(qiáng)，對(duì)TG的攝取能力最強(qiáng)，快縮白肌的脂蛋白酯酶活性最弱，對(duì)TG的攝取能力最弱。

當(dāng)前，臨床中針對(duì)肝素后脂蛋白酯酶活性的研究較多，但是對(duì)肝素前的脂蛋白酯酶活性較少。肝素前脂蛋白酯酶是一種無活性形式的脂蛋白酯酶，但同樣具有一定的生理功能，相關(guān)臨床文獻(xiàn)研究中顯示，無活性形式的脂蛋白酯酶對(duì)心肌攝取膽固醇基等脂質(zhì)水解中的小顆粒具有明顯的促進(jìn)作用，是脂蛋白酯酶進(jìn)行脂質(zhì)代謝調(diào)控的另一種方式。肝素前脂蛋白酯酶顯示出胰島素敏感性，其濃度和代謝綜合征之間呈現(xiàn)反比例關(guān)系。長時(shí)間的運(yùn)動(dòng)對(duì)肝素后脂蛋白酯酶的表達(dá)、活性具有促進(jìn)作用，同時(shí)對(duì)肝素前脂蛋白酯酶的濃度也具有一定影響。在文獻(xiàn)研究中報(bào)道顯示，對(duì)中年超體重男性進(jìn)行為期12周的訓(xùn)練，結(jié)果證實(shí)慢跑訓(xùn)練可增加肝素前脂蛋白酯酶的濃度，且血漿中的總膽固醇、TG和高密度脂蛋白均呈現(xiàn)上升趨勢(shì)；步行組對(duì)象具有肝素前脂蛋白酯酶升高表現(xiàn)，但兩組間差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

三、飲食、運(yùn)動(dòng)對(duì)脂蛋白酯酶的調(diào)控機(jī)制分析

1.脂蛋白酯酶的飲食調(diào)控機(jī)制分析

目前，臨床中采用飲食方式調(diào)控脂蛋白酯酶表達(dá)、活性的研究逐漸起步，再喂食、禁食和高脂飲食對(duì)脂肪組織及骨骼肌的活性可能與胰島素具有密切相關(guān)性。胰島素注射或再喂食后，可采用快速降低ANGPTL4的方式實(shí)現(xiàn)脂蛋白酯酶活性增強(qiáng)的作用。同時(shí)，甘草酸是核激素受體激動(dòng)劑的一種，甘草酸經(jīng)過核激素受體進(jìn)行脂肪和肌肉脂蛋白酯酶的表達(dá)及活性調(diào)控。

2.脂蛋白酯酶的運(yùn)動(dòng)調(diào)控機(jī)制分析

目前，臨床中關(guān)于脂蛋白酯酶的運(yùn)動(dòng)調(diào)控的研究尚且較少，部分文獻(xiàn)研究顯示，運(yùn)動(dòng)對(duì)骨骼肌的脂蛋白酯酶的表達(dá)和活性具有增強(qiáng)作用，可能是由于運(yùn)動(dòng)階段腎上腺素和去甲腎上腺素分泌的增加引起。然而，運(yùn)動(dòng)對(duì)脂肪細(xì)胞的脂蛋白酯酶活性、表達(dá)的一直作用可能與血漿胰島素水平的下降相關(guān)。

同時(shí)，運(yùn)動(dòng)可以采用核激素受體進(jìn)行脂蛋白酯酶的表達(dá)和活性調(diào)控，部分研究報(bào)道發(fā)現(xiàn)，肥胖者骨骼肌的脂蛋白酯酶含量經(jīng)過為期12周的耐力訓(xùn)練后明顯上升，與核激素受體水平的上升具有密切聯(lián)系。有相關(guān)文獻(xiàn)研究顯示，核激素受體水平的下降會(huì)削弱脂蛋白酯酶的表達(dá)，TNF具有降低脂蛋白酯酶表達(dá)的作用，這種作用也主要經(jīng)過核激素受體轉(zhuǎn)錄的降低來實(shí)現(xiàn)。

綜上，脂蛋白酯酶在糖尿病、胰島素抵抗、動(dòng)脈粥樣硬化和脂代謝紊亂中發(fā)揮重要的作用，其表達(dá)及活性受運(yùn)動(dòng)、飲食等多種因素影響，相反采用運(yùn)動(dòng)、飲食等方式可對(duì)起到調(diào)節(jié)作用，進(jìn)而事項(xiàng)改善脂質(zhì)代謝、減脂和改善糖代謝的目的，但目前仍然處于初步研究的階段，在今后的臨床醫(yī)學(xué)中仍需要從多種載脂蛋白的角度進(jìn)行深入研究，以為臨床研究提供有效的理論支撐，推動(dòng)醫(yī)學(xué)的發(fā)展和進(jìn)步。

[1]Go MF,Schonfeld G,Pfeger B.Regulation of intestinal and hepatic apolipoprotein synthesis after chronic fat and cholesterol feeding [J].Journal of Clinical Investigation,2012,48(4)：131-136.

[2]Bocan TMA,Mueller SB,Brown EQ.HMG-CoA reductase and ACAT inhibitors act synergistically to lower plasma cholesterol and limit atherosclerotic lesion development in the cholesterol-fed rabbit [J].ATHEROSCLEROSIS,2013,12（13）：214-216.

[3]馮磊,莊潔.4周中低強(qiáng)度有氧運(yùn)動(dòng)結(jié)合飲食控制對(duì)肥胖青少年身體形態(tài)、血脂和脂蛋白脂酶的影響[J].體育科研,2014,35(2)：48-51,55.

[4]韋璇,徐小春,楊雨鑫等.CCAAT∕增強(qiáng)子結(jié)合蛋白α(C∕EBPα)與脂蛋白酯酶(LPL)基因在不同尾型綿羊品種尾部脂肪組織中的表達(dá)[J].農(nóng)業(yè)生物技術(shù)學(xué)報(bào),2014,22(5)：598-606.

[5]Srivastava RAK.Saturated fatty acid,but not cholesterol,regulates apolipoprotein AI gene expression by posttranscriptional mechanism[J].Biochemistry and Molecular Biology International,2013,30(1)：39-42.

[6]Huang LS.Mapping of the human apoB gene to chromosome 2p and demonstration of a two-allele restriction fragment length polymorphism[J].Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America,2012,10（03）：106-107.

[7]Boerwrikle E.Rapid typing of randomly repeated hypervarible loci by the polymerase chain reaction：Application to the apoB 3'hypervariable region[J].Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America,2011,11（22）：195-196.

陶明勇（1996-），男,漢族，浙江臺(tái)州人，寧波大學(xué)陽明學(xué)院學(xué)生。