LDL-C 累積暴露與動脈粥樣硬化性疾病的研究進展

陶怡凝，彭延波，劉春燕

（華北理工大學附屬醫院神經內科，河北 唐山）

0 引言

我國居民動脈粥樣硬化性心血管疾病(atherosclerotic cardiovasculardisease，ASCVD) 危險因素普遍暴露，ASCVD死亡率位居首位，達到 40%以上[1]。血脂異常易致動脈粥樣硬化，其中，低密度脂蛋白膽固醇（low-density lipoprotein cholesterol，LDL-C）或 TC 升高是影響動脈粥樣硬化性心血管疾病的發生進展的關鍵。最新研究顯示，降低ASCVD 的發生風險，不僅關注于LDL-C 單次測量數值，總暴露的時間也至關重要[2]。

1 低密度脂蛋白

1.1 低密度脂蛋白顆粒的生物特性

LDL 顆粒是多分子復合物，由假胞狀、類球形和多分子復合體組成。微觀上說各亞類是具有不同物理化學、代謝和功能特征的多個離散粒子，宏觀上來看主要由蛋白和脂質構成，其中，Apo B 100 占脂蛋白的95%，其膽固醇的含量達到50%，包括＞300 種不同的脂類分子。將膽固醇轉運到肝外組織細胞加以利用的脂蛋白主要是極低密度脂蛋白VLDL。肝臟產生載脂蛋白Apo100 （包含顆粒大小不等），當血漿TG 濃度在0.85-1.7mmol /L，肝臟釋放VLDL1 和VLDL2，迅速分解為IDL，然后分解為中等大小的LDL[3]。從富含甘油三酯(TG)的極低密度脂蛋白(VLDL) ，到小的極低密度脂蛋白(VLDL2)和中密度脂蛋白(IDL)，最后到低密度脂蛋白(LDL)。VLDL在脂解和重塑作用下形成殘體-IDL，脂蛋白脂肪酶(LPL)、肝脂肪酶(HL)和膽固醇酯轉移蛋白(CETP)參與形成LDL。

LDL-C 有三個主要的亞類: LDL-I（密度1.019-1.023g/mL）、LDL-II（密 度1.023-1.034 g/mL）、LDL-III（密 度1.034-1.044 g/mL）、LDL-IV （密度1.044-1.063 g/mL）[4]。化驗室檢測到的LDL-C 主要是由各種亞類、中密度脂蛋白和載脂蛋白共同組成。極低密度脂蛋白水平是LDL 亞組分譜的主要決定因素，主要由分泌的LDL 顆粒的性質、循環濃度、脂肪酶的活性和中性脂質轉移蛋白決定。性別也是一個關鍵因素，在給定的TG 水平下，男性比女性擁有較高的肝脂肪酶活性。所以男性更容易產生小密度脂蛋白。當循環顆粒濃度為1mmol/L 時，LDL 是人體血漿中膽固醇的主要載體(每個顆粒有2000-2700 個分子，其中1700 個為酯化形式)[5]。

近年來，大量的研究證據表明，低密度脂蛋白的運動是被動過濾（根據顆粒大小和濃度)，通過受損的高通透性內皮細胞來實現的。低密度脂蛋白通過囊泡進行胞吞轉運的，通過受體介導的與清道夫受體B1 (SR-B1)、激活蛋白受體樣激酶1 (ALK1)相關的胞外轉運或LDL 受體(LDLR)(只出現在腦ECs 中) 、以及小凹介導的直接胞吞使內皮細胞發生轉位[6]。其中，SR-B1 和ALK1 位于小凹中，促進特定的LDL 結合和負載，促進LDL 的運輸。但是關于LDL 轉運的更多細節，比如ABCA1 和ABCG1 、DOCK4 等有待進一步研究。并且研究證實， SR-B1 在人類動脈粥樣硬化中高表達。雌激素通過影響內皮細胞SR-BI 減少來抑制低密度脂蛋白的轉運。這些發現也解釋了為什么女性在絕經前患ASCVD 的風險比男性低。依據轉運途徑不同，胞吞主要分為直接途徑、間接途徑。直接胞吞途徑包括分子從進入的一側直接運輸到另一側，而后者又與質膜的基底外側融合。在間接運輸途徑，分子被內吞進入早期的內含體，轉移至回收內含體，并在內皮細胞 (EC)的另一側被胞吐[7]。

ASCVD 中低密度脂蛋白顆粒質量差異的重要性體現在聚集敏感性的測量上。冠心病死亡患者的循環LDL 顆粒中存在較高比例的神經鞘磷脂(SM)和神經酰胺。通過研究發現易于聚集的LDL 顆粒富含SM 和神經酰胺。容易聚集的LDL 顆粒進入動脈內膜，誘導泡沫細胞形成，加上基質金屬蛋白酶7（MMP7）的分泌和激活T 細胞，從而導致動脈粥樣硬化，炎癥和斑塊破裂，最終增加了致命性CAD 的風險。因此，降低循環LDL 的聚集敏感性可降低CAD 風險。 在體外和小鼠模型中，易聚集的LDL 顆粒可通過誘導其鞘脂含量來抵抗聚集。在人類中，健康飲食或用PCSK9 抑制劑治療可改善LDL顆粒的質量，從而產生抗聚集的肝磷脂酰膽堿（PC）、溶血磷脂酰膽堿（LPC）和ichLDL 顆粒[8]。

1.2 低密度脂蛋白顆粒致動脈粥樣硬化的機制

動脈粥樣硬化是一種慢性的炎癥過程，這種反應由脂蛋白、單核細胞、巨噬細胞、泡沫細胞、T 淋巴細胞、內皮細胞(ECs)和平滑肌細胞和成纖維細胞一系列復雜作用。其發生在中等動脈的內皮下間隙(內膜)中血流紊亂的區域，是由內皮功能障礙和內皮下脂蛋白潴留之間的相互作用引起的。其中，脂蛋白的跨內皮轉運在動脈粥樣硬化的發病機制中起著重要作用。

低密度脂蛋白顆粒具有不同程度的致動脈粥樣硬化性，其受蛋白質、脂質、蛋白多糖結合、聚集性和氧化敏感性的影響。有關LDL 致動脈粥樣硬化機制的論述較多，主要來源于以下幾種[9-13]：

（1）巨噬細胞在吞噬聚集LDL 顆粒之后形成泡沫細胞，LDL 中的脂質、蛋白成分經由共價修飾后被清道夫受體攝取。非酶促或者酶促反應都可能導致LDL 聚集。氧化研究(磷脂、膽甾醇酯和膽固醇)，apoB100 可發生酶促(如髓過氧化物酶)或非酶促(內皮細胞或巨噬細胞)。

（2）具有生物活性的促炎性脂質（例如：被氧化的磷脂）或者其氧化后的碎片(如短鏈醛)，可能發生局部和系統作用。

（3）先天免疫反應的誘導，包括損傷相關的分子機制(DAMPs，特別是氧化特異性表位和膽固醇晶體)。損傷相關的分子模式通過促進免疫炎性細胞的募集(單核細胞、巨噬細胞、中性粒細胞、淋巴細胞和樹突狀細胞)導致局部和潛在慢性炎癥，可誘導細胞凋亡或壞死，從而促進壞死的形成。

（4）通過醛基化或apoB100 降解激活特異的t 細胞反應和抗體，誘導apoB100 的共價修飾以此獲得免疫反應。

（5）細胞外的脂質沉積形成，尤其是膽固醇的沉積，顆粒變性等。

低密度脂蛋白致動脈粥樣硬化的機制尚不明確，但是，綜合來說低密度脂蛋白在動脈壁的保留和積累會引發一系列的病變。[14-15]由于內皮下的局部微環境，低密度脂蛋白顆粒易受酶和非酶機制的氧化，從而導致氧化型的低密度脂蛋白(oxLDL)的生成，其中包含多種生物活性物質（包括氧化磷脂）。同樣的，氧化的低密度脂蛋白經由激活的內皮細胞來啟動無菌性炎癥反應，來上調粘附分子和趨化因子，觸發單核細胞(典型的炎癥性Ly6Chi 單核細胞)募集到動脈壁。這種白細胞的募集是由一系列不同的趨化因子及其受體以一種特異性的方式嚴格控制的[16-17]。繼而，單核細胞向巨噬細胞分化，分化后的細胞按照以上的論述，產生泡沫細胞。在斑塊形成的后期，內膜巨噬細胞主要通過自我更新來維持，這增加了斑塊中泡沫細胞的負擔。并且，平滑肌細胞可能會攝取富含膽固醇的脂蛋白，形成類似于巨噬細胞的細胞，從而導致細胞數量的增加，進而導致病變。巨噬細胞脂質超負荷的后果是膽固醇晶體的形成，它激活細胞內復合物NLRP3 炎性小體，促進IL-1b 和IL-18 的局部生成[18-19]。

因此，LDL 的保留和隨后的修飾可能還會引發先天和適應性的細胞和體液免疫反應，其中許多抗體對oxLDL 具有特異性，并以一種亞型依賴的方式觸發補體激活，進一步調節炎癥反應從而導致動脈壁的炎癥。如果通過靶向誘導劑和介質打破這一惡性循環，可在特定階段阻止動脈粥樣硬化形成。

2 LDL-C 累積暴露的研究現狀

人體循環中LDL 和其他直徑＜70 nm 含apo B 的脂蛋白，包括較小的富含甘油三酯的極低密度脂蛋白及其殘留顆粒，可自由地穿過內皮屏障，與細胞外結構如蛋白多糖相互作用而保留在細胞外基質中。依據動脈粥樣硬化的反應 - 保留模型，含有apo B 脂蛋白顆粒在動脈壁內膜下的保留引起復雜、不良的炎癥過程，從而導致動脈粥樣硬化的發生發展。聚集的脂蛋白顆粒隨時間保留在動脈壁中，新生的動脈粥樣硬化逐漸擴大，形成大且復雜的動脈粥樣硬化斑塊。然而，在任何給定的LDL-C 濃度下，LDL 顆粒將保留在動脈壁中的可能性很低，隨著持續暴露于相同的LDL-C 濃度，額外的LDL 顆粒隨時間保留并在動脈壁中積聚，加劇動脈粥樣硬化斑塊的生長。血管內超聲研究顯示，動脈粥樣硬化斑塊進展的速度與血漿LDL 的水平成正比。隨著時間的推移，動脈粥樣硬化斑塊會隨著更多的脂蛋白顆粒的殘留而增長，所以總動脈粥樣硬化斑塊負荷的大小由循環LDL（和其他含有apo B 的脂蛋白）的濃度以及暴露于這些脂蛋白的持續時間決定。

因此，一個人的總動脈粥樣硬化斑塊負荷與他或她對LDL 和其他含有apo B 的脂蛋白的累積暴露大致成正比，并且可以通過將人的年齡乘以LDL 濃度來粗略估計。以mgyears（年齡×LDL-C 測量的mg / dl）或mmol-years（年齡×LDL-C，以mmol / l 測量）測量的LDL 累積暴露的估計值[2]。

2.1 LDL-C 累積暴露病理生理基礎

低密度脂蛋白與動脈粥樣硬化疾病的因果關系已經得到證實，多項隨機試驗表明，使用他汀藥物治療期間，降低LDL-C 可大大的降低動脈粥樣硬化性疾病風險。接受他汀治療的患者仍然存在高殘留風險，每降低1 mmol/l 的LDL-C濃度，風險降低20%，但仍有80%殘留風險。

動脈粥樣硬化是由LDL-C 進入動脈壁引起的，這一過程會觸發一系列的炎癥事件[54]。這個過程在生命的早期就開始了，形成了主要由膽固醇(主要是膽固醇)組成的脂肪條紋。新生的斑塊隨著時間的推移逐漸形成隆起的病變，包括覆蓋在富含脂肪的核心上的瘢痕組織纖維層。隨著時間的推移，這些升高的纖維斑塊與血漿LDL-C 的循環水平(以及與其他危險因素的水平)成正比，隨著進一步發展，最終形成更大、更復雜的病變。總體來說，于生命早期降低LDL-C 水平，可以延遲、預防動脈粥樣硬化疾病的進展。

在冠狀動脈的大體病理研究中發現，大約75%的年輕男性在戰爭中喪生（朝鮮戰爭和越南戰爭），其平均年齡22 歲，但是尸檢中發現了纖維斑塊。在青年動脈粥樣硬化的病理決定因素研究中，冠狀動脈病變的患病率在15-29 歲之間緩慢增加，但在30-34 歲之間增加了2 倍，在30-34 歲之間增加了3 倍[20]。由于致動脈粥樣硬化脂蛋白在青年和中年時期在動脈壁中緩慢積聚，在此期間累積暴露的LDL-C 和其他含apo B 的脂蛋白數量通常較少，不足以導致動脈粥樣硬化斑塊的形成從而阻礙血液流動或者說導致ASCVD。因此，在青年和中年期，心腦血管事件的短期風險很低，但是隨著更多的LDL顆粒在這段時間內被保留，動脈粥樣硬化的總負擔逐漸增加。最終，動脈粥樣硬化斑塊負荷增大達到某個臨界值，超過該臨界值，斑塊的破壞可導致血栓急劇阻塞血液流動進一步導致不穩定的心絞痛，心肌梗塞，腦卒中或死亡。一旦斑塊總負荷的大小超過該閾值，人經歷急性心腦血管事件的風險大大提高。

動脈粥樣硬化斑塊總負荷的大小主要由循環LDL-C（和其他含有apo B 的脂蛋白）的濃度以及暴露于這些脂蛋白的持續時間決定。當斑塊總負荷已達到閾值大小，斑塊破壞，經歷ASCVD 的風險大幅度提高，可以通過使用LDL-C 的累積暴露來作為斑塊總負荷大小的估計。在超過累積LDL-C 暴露閾值后，動脈粥樣硬化斑塊總負荷與循環血漿LDL-C 濃度成比例地繼續增大，隨著時間的推移保留了更多的LDL 顆粒。一旦超過累積LDL-C 閾值，隨著斑塊的持續增長，出現ASCVD 風險將呈對數線性增長。

因此，更早開始降低LDL-C 水平或者有效利用LDL-C的累積暴露可能會大大延遲或者改變動脈粥樣硬化疾病的進展，從而阻止晚期動脈粥樣硬化斑塊的發展，降低動脈粥樣硬化性疾病的風險。

2.2 LDL-C 累積暴露與心血管疾病的關系

理想情況下，長期暴露于低LDL-C 對冠心病(CHD)風險的影響應是在隨機、對照試驗中進行評估。但是，在臨床試驗的范圍內，對大量無癥狀的年輕人進行數十年的跟蹤研究可能是不切實際的。然而，在隨機試驗的基礎上，利用孟德爾隨機化原則仍有可能評估其對冠心病風險的影響。研究發現多單核苷酸多態(SNPs)與低密度脂蛋白(LDL-C)的微小差異相關。每一種SNPs 在受孕時被隨機分配，被稱為孟德爾隨機化[21]。對于攜帶低LDL-C 相關基因，類似于從出生開始就被隨機分配到一種低LDL-C 的治療中，而遺傳另一種等位基因相當于被隨機分配到日常護理中。

一項涉及31200 名參與者的薈萃分析，我們發現，在生命早期預防性的降低LDL-C，與生命后期服用他汀類藥物治療相比，每降低一單位LDL-C，冠心病風險就會降低3 倍。例如，對于長期暴露于低1 mmol/l (38.7 mg/dl) LDL-C 的環境中，可使冠心病風險降低55%。相比之下，在生命后期開始使用他汀類藥物治療，則需要降低LDL-C 3 倍3 mmol/l (116 mg/dl)，以達到相同的風險降低。此外，長期暴露于低LDL-C 與冠心病風險之間的關系類似為對數線性關系，正如LDL-C 降低的幅度與他汀類藥物治療的臨床益處之間的關系近似為對數線性關系[22]。在他汀類藥物試驗中，如果在生命早期長期接觸低水平的LDL-C，可能會顯著降低患心血管疾病的風險。事實上，即在整個成年期維持低水平LDL-C，冠心病的患病風險是極低的[23]。

在6 個不同基因中的9 個核苷酸多態性研究中，包括編碼針對PCSK9 的他汀類藥物和單克隆抗體靶點的基因多態性。研究發現盡管這些多態性可能通過不同的機制影響循環的LDL-C 水平，但是這些SNP 對LDL-C 水平的等位基因效應變化超過6 倍。所有9 種多態性均與LDL-C 降低冠心病的風險有關。這一發現表明，長期暴露于低LDL-C 對冠心病風險的影響似乎與LDL-C 低表達的機制無關。因此，降低LDL-C 可能不如降低LDL-C 的幅度和時間重要。因此，在降低冠心病風險方面，飲食和鍛煉可能與他汀類藥物或其他降低LDL-C 水平的治療方法一樣有效[24]。

事實上，研究表明，[24]在生命早期降低LDL-C，相當于成年后維持低水平的LDL-C，可能預防或大大延遲動脈粥樣硬化的發展，降低心血管事件的風險，比動脈粥樣硬化發展后降低 LDL-C 有效。這一發現可能解釋了接受他汀類藥物或其他降脂治療的患者發生冠狀動脈事件的剩余風險。在動脈粥樣硬化發生后期開始降低LDL-C，可能只是為了穩定現有的動脈粥樣硬化斑塊，而這些斑塊仍可能進展為引起癥狀或破壞從而導致急性冠狀動脈綜合征，從而導致事件的高殘留風險。相反，在生命早期長期接觸低LDL-C 與冠心病風險的顯著降低相關，因此，冠狀動脈事件的相應殘留風險也顯著降低。

降低LDL-C 可能是目前公認有效的冠心病一級預防策略。但是，目前對降低LDL-C 作為冠心病一級預防策略的有效性的估計主要基于他汀類藥物試驗的數據。然而，他汀類藥物隨機試驗的平均年齡為63 歲[25]，這意味著參與這些試驗的人已經暴露于循環的LDL-C 濃度，動脈粥樣硬化斑塊的發展已經形成，只能降低高殘留風險。可見，LDL-C 暴露的大小和暴露于LDL-C 的時間長短對冠心病的風險都有重要的影響。因此，降低LDL-C 的有效性，冠心病的一級預防可以通過在生命中較早地開始采用降低LDL-C 的治療而得到實質性的改善。

這些數據有力地支持了這樣一種假設，即在重大疾病發生之前預防動脈粥樣硬化可能比在血管疾病發展到晚期時降低LDL 更有效。

2.3 LDL-C 累積暴露與腦血管疾病的關系

目前已有較多研究明確了LDL-C 與動脈粥樣硬化相關疾病的密切相關性，但對于其與腦血管疾病的關系研究較少。對于動脈粥樣硬化相關性腦病，我們習慣于談論“相對風險降低”、低密度脂蛋白目標、二級和一級預防和“殘留風險”。盡管這些概念對揭示臨床試驗的關鍵和可靠的證據基礎是有幫助的，但我們更需要一個指標來反映動脈粥樣硬化腦病的終生發病機制和更有效的干預措施。

孟德爾隨機化研究表明，每單位LDL-C 的長期下降腦血管病風險的下降幅度要比基于他汀類藥物的臨床試驗大得多。這一新的證據有力地證明了終身暴露于LDL-C 的“劑量依賴”效應，并強烈表明干預越早，效果越好[26]。世界衛生組織會議最近的15年衛生經濟分析強調了考慮終生受益的重要性。雖然5年的試驗內他汀類藥物治療使腦血管病的風險降低了30%，但在接下來的10年里，中風的發生率顯著降低，心力衰竭的發生率下降了45%。顯然，我們低估了降低低密度脂蛋白累積暴露帶來的終生受益[27]。他汀類藥物試驗的薈萃分析顯示，低密度脂蛋白膽固醇降低1.0 mmol/l (38.7 mg/dl)其相對風險降低22%[28]。然而，最近對LDL-C 基因位點的研究表明，中老年個體的臨床試驗低估了治療的影響，如果終生維持較低的LDL-C，則腦血管疾病風險降低40%至50%[26]。最近的證據來自PESA（早期亞臨床動脈粥樣硬化的進展）研究表明，大約50%的總膽固醇水平低于200mg / dl的人在非侵入性成像研究中有動脈粥樣硬化斑塊的證據。因此，將最佳脂質水平定義為總膽固醇＜200 mg/dl 意味著隨著時間的推移，這些損害將有增無減。因此，維持目前最佳血脂水平的定義將錯失降低血脂水平的機會，將失去減緩斑塊進展速度的機會，不能防止總膽固醇水平低于200 mg/dl 的并且已經形成動脈粥樣硬化的人群發生心腦血管事件。

這些觀察結果支持這樣的觀點，我們應維持低水平的LDL-C 累積暴露，早期預防病變的形成，而不是等到斑塊形成后只能去維持斑塊穩定。

3 展望

目前，LDL-C 單次測量仍然是臨床上便捷常規使用的方法，臨床醫生通過一次測量指標對患者的血脂水平進行干預，往往忽略了可能隱藏的高風險病患，也很有可能過度強調了LDL-C 值的單次降低，這對患者長期健康都是不利的。本研究不僅是探究腦卒中的危險因素，為預防提供新的臨床依據，更是為了進一步探討LDL-C 的長期危害，開拓了新的科研思路。我們往往忽略累積暴露帶來的提示作用，單次測量并不能更好的反應整體的變化情況。對于受多種危險因素影響的LDL-C 指標，我們不僅需要長期多次監測，重要的是要將多次測量結果綜合分析。