脂蛋白脂肪酶基因多態性對腦疾病的相關影響

黨晨露(綜述)，董煒疆(審校)

(西安交通大學醫學院人體解剖與組織胚胎學系，西安 710061)

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脂蛋白脂肪酶基因多態性對腦疾病的相關影響

黨晨露△(綜述)，董煒疆※(審校)

(西安交通大學醫學院人體解剖與組織胚胎學系，西安 710061)

摘要：脂蛋白脂肪酶(LPL)是脂質代謝過程中一種關鍵酶，在調節體內三酰甘油代謝和血漿脂蛋白水平方面發揮重要作用。LPL免疫反應廣泛表達于大腦多個區域，在腦內多種物質的代謝平衡中發揮作用。目前已報道的LPL基因突變高達110種， LPL基因多態性改變可能影響LPL活性、脂蛋白代謝和其他功能,造成一系列與血脂異常、動脈粥樣硬化形成有關的臨床癥狀，對多種腦疾病的發生發展起重要作用。

關鍵詞：脂蛋白脂肪酶；脂蛋白脂肪酶基因多態性；腦疾病

脂蛋白脂肪酶(lipoprotein lipas，LPL)1943年首次被發現，其生物作用復雜[1-3]，是三酰甘油分解代謝的關鍵酶，廣泛分布于全身多個組織。LPL參與調節脂肪酸的新陳代謝，水解三酰甘油；參與磷脂和載脂蛋白(低密度脂質蛋白，極低密度脂蛋白，乳糜蛋白)及不同高密度脂蛋白之間相互轉換；促進細胞攝取脂蛋白、脂質和脂溶性維生素；調節體質量及能量平衡，并在認知功能中發揮作用。研究[4]表明，LPL在星形膠質細胞和神經元細胞的β淀粉樣蛋白胞吞過程中起重要作用,這可能與LPL的橋接作用有關；且LPL在神經元分化過程中發揮作用，LPL水平可以在人體缺血/再灌注損傷后上調。研究表明[5]，LPL免疫反應廣泛表達于大腦多個區域，可由多種細胞合成，其在神經系統的表達和分布具有時間特異性和區域特異性，與多種腦疾病的發生發展關系密切。研究顯示，LPL基因突變可能通過阻礙LPL同源二聚體的形成或其他機制引起，并對LPL活性、脂蛋白代謝和LPL其他功能等造成重要影響，從而對多種腦疾病的發生發展產生重要影響[6]。現就LPL基因多態性與一些腦疾病關系的研究進展做一綜述。

1LPL與LPL基因多態性

LPL是由LPL基因編碼的糖蛋白。LPL基因于1987年首次克隆成功，成熟LPL是由448個氨基酸殘基組成的糖蛋白，分子量為60 000，含3%~8%的碳水化合物。人類LPL基因定位于8號染色體短臂8p22上，整個基因長度為35 kb，包含9個內含子和10個外顯子。LPL主要在多種實質細胞的粗面內質網中合成，然后表達于毛細血管內皮腔面膜，以同源二聚體的形式分泌，是一種參與單酰基、雙酰基、三酰甘油釋放脂肪酸的限速酶。正常情況下，腦內LPL蛋白主要分布于大腦皮質、海馬，其次為紋狀體。神經細胞、毛細血管內皮均有LPL蛋白的表達。研究顯示，LPL免疫反應廣泛存在于大腦、小腦及脊髓的不同神經元、小膠質細胞、星形膠質細胞和少突神經膠質，也表現在軟腦膜、小血管、脈絡叢、室管膜細胞以及與腦神經、腦垂體前后葉有關的旺氏細胞[5]。大量研究表明，LPL在腦內多種物質的代謝平衡中發揮作用，目前已明確的作用有以下幾點[7-10]：LPL可以介導脂質進入神經細胞并促進神經元生長、分化和軸突的延長；LPL可以通過其分子橋作用將膽固醇轉運通過血腦屏障；LPL還可以促進維生素E進入腦細胞內。

LPL基因多態性的原因包括單個堿基或某些堿基片段的缺失、重復和插入所引起的限制性內切酶位點的改變，使編碼序列的核苷酸順序改變[11]。目前已報道的LPL基因突變高達110多種，是基因突變最豐富的蛋白質之一，LPL基因的多態性改變可能通過阻礙LPL同源二聚體的形成或其他機制引起LPL的活性增強或降低，其催化功能受到直接影響，造成一系列與血脂異常、動脈粥樣硬化形成有關的臨床癥狀，對多種腦疾病的發生發展起重要作用。國內外關于LPL基因多態性對腦疾病的相關影響的的主要研究位點有4個，即第2外顯子Ser447Term、第6號外顯子Asn291Ser和第6內含子的PvuⅡ及第9內含子的HindⅢ。

2Ser447Term多態性與腦疾病

Ser447Term突變是LPL常見變異之一，也是國內外研究最多的突變。該變異是一個C堿基與G堿基置換，絲氨酸(TCA)轉化為終止密碼子(TGA)，引起酶的催化活性增強。大量研究顯示Ser447Term基因突變與缺血性腦血管病(ischemic cerebrovascular disease，ICVD)有一定的相關性，陳玉蘭等[12]對LPL基因Ser447Term多態性與ICVD的關系進行Meta分析研究發現Ser447Term突變等位基因攜帶者發生動脈粥樣硬化性腦梗死的風險顯著低于非攜帶者；與CC基因型相比，CG+GG基因型血漿三酰甘油及血清總膽固醇水平顯著降低，而高密度脂蛋白水平顯著升高，提示Ser447Term基因多態性可能通過影響血脂和載脂蛋白水平，從而影響動脈粥樣硬化性腦梗死的發生。大量研究表明Ser447TermG等位基因突變是ICVD，特別是腦梗死發病的一個保護性因素，有阻礙ICVD發展的作用。目前關于其保護作用可能的機制有如下推論[13-18]：①LPL基因Ser447Term突變可降低血漿三酰甘油水平，保護血管內皮，同時該突變有防止內皮功能失調的作用，從而延緩甚至阻礙動脈粥樣硬化的發生；②Ser447Term導致縮短的LPL與受體親和力增加，活性增強的LPL可使腦血管動脈粥樣硬化的發生發展過程受阻；③LPL基因Ser447Term對腦梗死的保護作用可能源于它對頸動脈粥樣硬化的阻抑作用[19]；④LPL基因變異也可能通過轉運膽固醇和維生素E到神經元，幫助受損神經膜的修復再生，起到保護腦細胞的作用。以上結果提示Ser447Term可以作為血栓形成性腦梗死低風險的一個新型基因標志物應用于臨床。

另外，關于人腦的神經斑研究表明，LPL在阿爾茲海默病(Alzheimer′s disease，AD)患者腦中以淀粉樣斑塊形式存在，LPL基因Ser447Term多態性與AD發病有關。研究顯示， AD患者腦組織的LPL免疫反應以齒狀回和周圍突觸網的顆粒細胞顯著減少為特征[5]。LPL免疫反應與AD相關的病理斑塊、營養不良或腫脹的神經突、平野小體和激活的膠質細胞有關聯。Baum等[20]發現，神經纖維纏結、齒狀回的顆粒細胞在具有Ser447Term等位基因的AD患者中染色顯著降低，且AD患者較正常人有較低的Ser447Term突變頻率；Gong等[5]研究發現，LPL在AD患者腦脊液樣本中是減少的，AD患者神經膠質形成也明顯減少，提示LPL不僅影響海馬的功能，且LPL的Ser447Term突變會阻止AD的發展。

3Asn291Ser多態性與腦疾病

Asn291ser是6號外顯子突變類型之一，LPL基因6號外顯子包括243 bp，編碼合成的肝素結合區，是脂蛋白酯酶轉錄后調節的區域，此區不是催化活性區域，但在LPL發揮生理作用中起重要作用。Hu等[21]研究顯示，Asn291Ser突變可導致其表達產物LPL活性降低，通過突變區域模擬空間蛋白結構分析可見Asn291Ser突變引起了LPL活性中心空間位置發生了變化，導致血三酰甘油水平升高31%左右,而高密度脂蛋白水平降低1.2 mmol/L；Wittrup等[22]發現Asn291Ser會增加ICVD發生將近2倍，但這僅限于女性；Baum等[20]研究發現，LPL變異Asn291Ser突變的等位基因頻率顯著低于對照組，而在AD組Asn291Ser突變等位基因頻率(5.1%)顯著高于對照組(1.1%)(P<0.01)，推測AD患者較正常人有更高的Asn291Ser突變頻率，且Asn291Ser會加速AD的發展。

4PvuⅡ多態性與腦疾病

PvuⅡ是LPL基因的第6內含子，其多態性是C堿基被T堿基替換的結果。LPL基因的PvuⅡ多態性發生在內含子，并不能直接影響基因表達，但多態位點可與其他與之有關的基因功能區多態位點或影響此基因表達的功能結構區核苷酸片段的改變發生連鎖不平衡，以相互或相加的方式影響其轉錄、表達和調控，從而影響脂蛋白酯酶的活性，導致三酰甘油和高密度脂蛋白濃度發生改變，可促進動脈粥樣硬化以及多種腦血管病的發生和發展。但有研究發現[23]，內含子突變導致疾病的發生的原因也是這種多態性的改變激活了某些隱性剪切位點，使剪切過程發生改變；有些多態性的變異甚至對剪切過程沒有任何影響而直接導致疾病的發生。而關于PvuⅡ多態性與腦疾病的相關影響，尤其是對腦梗死的影響，目前公認的是PvuⅡ多態性與Ser447Term突變位點的強連鎖性所致。研究顯示，LPL基因PvuⅡ基因位點多態性與腦梗死關系密切，PvuⅡ(P+P+)基因型與血漿三酰甘油升高、高密度脂蛋白水平下降有關[24]，提示PvuⅡ(P+P+)基因型可能是腦梗死的易感基因，增加腦梗死的罹患風險。

5HindⅢ多態性與腦疾病

HindⅢ是LPL基因的第8內含子，其多態性是一個T堿基被G堿基替代的結果，T和G等位基因稱為H+和H-等位基因。該突變直接導致HindⅢ酶切位點消失，而該位點也位于內含子區，其變異的基因亦不會造成LPL氨基酸順序和蛋白質結構的改變，無法直接影響LPL活性。目前研究認為，HindⅢ(H+/+)基因型對脂質代謝的影響可能也是通過連鎖不平衡發揮作用[25]，也有研究發現HindⅢ(H+/+)基因型可通過與載脂蛋白E等對血脂代謝有影響的基因發生協同作用使血漿LPL活性發生改變，三酰甘油的脂解作用受阻，血脂水平紊亂，動脈粥樣硬化形成，從而能引起一系列臨床疾病的發生。研究顯示，HindⅢ位點多態性影響個體血脂水平，H+/+基因型攜帶者存在明顯的脂質代謝異常[26]；HindⅢ基因多態性與顱內大動脈粥樣硬化相關，且有顯著增高血清高密度脂蛋白膽固醇水平，降低血清總膽固醇、三酰甘油和低密度脂蛋白水平的作用，與ICVD顯著相關[27]；研究發現，HindⅢ(H-) 基因型與血漿三酰甘油升高、高密度脂蛋白膽因醇下降有關，這是三酰甘油代謝障礙以及各載脂蛋白和磷脂的轉換受阻所致，提示H-等位基因可能在ICVD的抑制發展過程中有一定的保護作用，是ICVD發病的保護因素。

6結語

脂質是神經系統中髓鞘的主要成分，而LPL作為脂肪分解過程中的關鍵酶，在嚙齒動物的大腦神經元廣泛分布。研究表明，LPL的信使RNA、蛋白質表達于大鼠、小鼠、豬和兔的大腦某些領域，特別是在海馬區高表達[5]。據報道大腦LPL表達受營養和激素因素影響，它參與血脂代謝紊亂，與動脈粥樣硬化形成關系密切，對腦疾病的發生發展有重要作用[5]。近年來，脂代謝途徑中各種關鍵酶的突變對腦疾病的影響已受到人們的重視，LPL多個基因位點的突變已明確可改變LPL的脂解功能，使血漿LPL活性降低，因此繼續深入LPL基因多態性的研究，明確其在各種腦疾病發生發展中的作用，可為臨床的治療和預防提供新的思路和策略。

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The Influence of Lipoprotein Lipase Gene Polymorphism on Brain DiseasesDANGChen-lu,DONGWei-jiang.(DepartmentofHumanAnatomyandHistologyandEmbryology,Xi′anJiaotongUniversitySchoolofMedicine,Xi′an710061,China)

Abstract:Lipoprotein lipase(LPL) is a key enzyme in lipid metabolism,which plays an important role in regulating the metabolism of triglyceride(TG) and plasma lipoprotein(LDL, HDL-C, VLPL). LPL gene mutation has been reported as high as 110 and it is one of the most abundant protein gene mutations. LPL immune response is widely expressed in multiple brain regions and works on many kinds of material metabolism balance. The changes of gene polymorphism in LPL may affect its activity,lipoprotein metabolism and other related functions,causing a series of clinical symptoms associated with dyslipidemia and atherosclerosis,which is crucial to the occurrence and development of many brain diseases.

Key words:Lipoprotein lipase; Lipoprotein lipase gene polymorphism; Brain disease

收稿日期：2014-06-25修回日期：2014-09-28編輯：相丹峰

基金項目：回國人員科研啟動基金(2009-1)

doi：10.3969/j.issn.1006-2084.2015.09.009

中圖分類號:R34

文獻標識碼：A

文章編號：1006-2084(2015)09-1559-03