ABCA1在動脈粥樣硬化中的調(diào)節(jié)及作用的研究進展

安 芳，叢洪良(綜述)，趙季紅*(審效)

(1.武警特色醫(yī)學中心軍人全科醫(yī)學科，天津 300162；2.天津市胸科醫(yī)院心內(nèi)科，天津 300222)

動脈粥樣硬化(atherosclerosis，AS)是心血管疾病的首要原因，而膽固醇代謝異常在AS的形成過程中具有極其關(guān)鍵的作用。三磷酸腺苷結(jié)合盒轉(zhuǎn)運蛋白A1(ATP-binding cassette transporter A1，ABCA1)作為膽固醇逆向轉(zhuǎn)運(reverse cholesterol transport，RCT)這一經(jīng)典過程的核心轉(zhuǎn)運蛋白，能促進膽固醇從巨噬細胞內(nèi)流出，減少動脈壁脂質(zhì)過量沉積，在高密度脂蛋白(high-density lipoprotein，HDL)合成和抗AS過程中都發(fā)揮至關(guān)重要的作用[1]。本文即從ABCA1的基本結(jié)構(gòu)、功能、調(diào)控、與炎癥的關(guān)系及對AS的影響作一綜合性闡述。

1 ABCA1的結(jié)構(gòu)與功能

ABCA1是ABC家族的主要成員之一，人類基因定位于9q31.1，基因總長度為149 kb。作為一個完整的膜轉(zhuǎn)運蛋白[2]，主要由2個空間結(jié)構(gòu)對稱的跨膜結(jié)構(gòu)域與2個核苷酸結(jié)合域串聯(lián)組成，后者為三磷酸腺苷(adenosine-triphosphate，ATP)結(jié)合的特定靶點，可以提供物質(zhì)跨膜所需的能量。ABCA1主要表達于肝臟、小腸、胎盤等人體組織臟器中，同時在巨噬細胞、淋巴細胞以及單核細胞等炎癥細胞中含量也較高。ABCA1在肝臟及細胞膽固醇代謝過程中具有非常關(guān)鍵的作用，其介導(dǎo)的整個RCT過程可以分為三個階段[1](圖1)：①巨噬細胞內(nèi)膽固醇的流出。這一階段ABCA1在ATP供能下，通過與載脂蛋白AI(Apo lipoprotein AI，apoA-I)的特異性相互作用啟動多余的膽固醇從動脈壁巨噬細胞轉(zhuǎn)移到細胞外，有效介導(dǎo)HDL合成，因此被視為其限速步驟。②血漿中的高密度脂蛋白膽固醇(high density lipoprotein cholesterol，HDL-C)重構(gòu)。富含膽固醇的HDL通過卵磷脂-膽固醇酰基轉(zhuǎn)移酶(lecithin-cholesterol acyltransferase，LCAT)進行顆粒大小和組成的重塑，形成成熟的HDL。③肝臟對膽固醇的攝取和排泄。游離的酯化HDL與轉(zhuǎn)運蛋白B類Ⅰ型清道夫受體(scavenger receptor class B type Ⅰ，SR-BI)或肝臟中的(low density lipoprotein，LDL)受體識別[3]，被肝臟攝取后，通過轉(zhuǎn)運蛋白ABCG5/ABCG8或ABCA1以中性甾醇的形式進入膽汁，并通過糞便排出體外。因此，ABCA1缺乏可直接影響血HDL的合成，抑制RCT的功能，促進脂質(zhì)在巨噬細胞內(nèi)的沉積，進而加速動脈硬化斑塊形成。

圖1 ABCA1介導(dǎo)的膽固醇逆向轉(zhuǎn)運示意圖(根據(jù)參考文獻[1-2]修改)

2 ABCA1的調(diào)節(jié)

越來越多的證據(jù)表明，多種遺傳和表觀遺傳因素的調(diào)控，例如轉(zhuǎn)錄因子[4-6]、微RNA(MicroRNA，miRNA)[7-9]和RNA結(jié)合蛋白(RNA Binding Protein，RBP)[10]等，都可以單獨或組合作用，通過影響轉(zhuǎn)錄過程調(diào)節(jié)ABCA1表達和活性。

2.1配體激活轉(zhuǎn)錄因子對ABCA1的調(diào)控 肝臟X受體(liver X receptors，LXRs)作為代謝物感應(yīng)核激素受體，以LXR-α和LXR-β兩種亞型存在，是炎癥反應(yīng)、脂質(zhì)調(diào)節(jié)、葡萄糖代謝以及膽固醇穩(wěn)態(tài)的高度調(diào)節(jié)劑，其中LXR-α與類視黃醇X受體(retinoid X receptor，RXRs)形成的異源二聚體可以與ABCA1基因中的啟動子元件結(jié)合并上調(diào)ABCA1蛋白表達水平，最終促進細胞膽固醇流出[4]。

過氧化物酶體增殖物激活受體(peroxisome proliferators activated recaptorsγ，PPARγ)是LXRs介導(dǎo)的信號傳導(dǎo)通路的共同上游因子。PPARγ激動劑可以激活LXR協(xié)同上調(diào)ABCA1 mRNA的表達，誘導(dǎo)ApoI介導(dǎo)的膽固醇流出。體外試驗發(fā)現(xiàn)[5]，中藥參紅通絡(luò)方劑可以通過激活PPARγ/LXRα/ABCA1通路減輕巨噬細胞炎癥和脂質(zhì)堆積，從而起到抗AS作用。Jiang等[6]指出益母草堿可以通過PPARγ/LXRα信號通路途徑，增強ABCA1/G1在人單核巨噬細胞1(human monocytic-leukemia cells 1，THP-1)源性泡沫細胞中的表達和ABCA1/G1介導(dǎo)的膽固醇流出，并有助于延緩apoE-/-小鼠的動脈粥樣硬化。

2.2MiRNAs對ABCA1的調(diào)節(jié) miRNA屬于高度保守的單鏈非編碼RNA，可通過與靶標mRNA的3′端非編碼區(qū)(untranslated region，UTR)互補結(jié)合，直接降解或抑制mRNA及蛋白翻譯，參與基因表達序列的特異性轉(zhuǎn)錄后調(diào)控，與脂質(zhì)代謝及AS發(fā)生密切相關(guān)[7]。

microRNA-33是目前與ABCA1表達調(diào)控關(guān)系研究中最緊密的調(diào)節(jié)因子。研究發(fā)現(xiàn)miRNA33a/b可直接結(jié)合到ABCA1基因3′UTR位點，通過靶向抑制ABCA1mRNA和蛋白的表達[8]，降低HDL水平，從而加重AS。通過抑制miR-33刺激巨噬細胞中的自噬溶酶體通路可能會促進多種保護功能，限制斑塊進展，包括增強脂滴分解代謝和ABCA1依賴性外流，減少炎性體激活，并促進凋亡細胞的胞吐作用。

近期Wu等研究也表明[9]，AS患者血液中miR-200b-3p的表達與ABCA1的水平呈負相關(guān)，抑制miR-200b-3p可以通過靶向作用泡沫細胞中的ABCA1來減輕脂質(zhì)累積并促進膽固醇流出。

2.3RNA結(jié)合蛋白對ABCA1的調(diào)節(jié) RBP是一類與RNA結(jié)合的特殊蛋白質(zhì)的總稱，參與RNA的轉(zhuǎn)錄調(diào)控過程，RBP與許多基因的3′UTR中的富含AU堿基的元件(AU-rich element，ARE)結(jié)合，從而通過調(diào)控mRNA的翻譯和(或)穩(wěn)定性來調(diào)節(jié)它們的表達[10]。據(jù)報道人類抗原R(Human antigen R，HuR)，是一種普遍表達的屬于Hu/Elav家族的RBP，與ABCA1的3′-UTR結(jié)合并通過增強蛋白質(zhì)翻譯增加其表達[11]，是ABCA1表達和細胞膽固醇穩(wěn)態(tài)的新型轉(zhuǎn)錄后調(diào)節(jié)劑。此外有研究表明[12]，核仁素作為一種多功能的RNA結(jié)合蛋白，其過表達顯著提高ABCA1的水平，并增強了巨噬細胞中ABCA1 mRNA的穩(wěn)定性，進而通過增加膽固醇流出來抑制泡沫細胞的形成，而核仁素缺乏則消除了氧化低密度脂蛋白(oxidized low density lipoprotein，ox-LDL)誘導(dǎo)的ABCA1上調(diào)。

2.4環(huán)磷酸腺苷(cyclic adenosine monophosphate，cAMP)/蛋白質(zhì)激酶A(proteinkinase A，PKA)對ABCA1的調(diào)節(jié) ABCA1的表達也受cAMP/PKA通路的轉(zhuǎn)錄和翻譯后調(diào)節(jié)。Liao等[13]的研究表明，用中間體(一種降鈣素家族肽)刺激人THP-1巨噬細胞可通過cAMP/PKA信號途徑增加ABCA1表達和膽固醇逆轉(zhuǎn)運。Srivastava等[14]研究在cAMP反應(yīng)元件控制下穩(wěn)定轉(zhuǎn)染的細胞中ABCA1的調(diào)節(jié)，發(fā)現(xiàn)用8-Br-cAMP處理轉(zhuǎn)染細胞后，ABCA1蛋白和mRNA都不同程度的增加，并同時誘導(dǎo)膽固醇外流增加，停用則導(dǎo)致ABCA1蛋白和mRNA時間依賴性快速下降，表明cAMP對ABCA1的調(diào)節(jié)在轉(zhuǎn)錄水平。

2.5炎癥因子對ABCA1的調(diào)節(jié) 腫瘤壞死因子(tumor necrosis factor，TNF)可以通過間接激活許多信號通路誘導(dǎo)ABCA1表達發(fā)生變化，包括核因子kappaB(nuclear transcription factor-κB，NF-κB)、膽固醇調(diào)節(jié)元件結(jié)合蛋白2(sterol-regulatory element binding proteins-2，SREBP-2)和人脫嘌呤/脫嘧啶核酸內(nèi)切酶/氧化還原因子1[15]途徑等。同時，TNF刺激也可以直接抑制胰島和大鼠胰島細胞瘤細胞中內(nèi)源性ABCA1的表達[16]。

白細胞介素1β(interleukin-1β，IL-1β)能夠通過強烈誘導(dǎo)包括平滑肌細胞在內(nèi)的多種細胞來引發(fā)一系列炎癥級聯(lián)反應(yīng)，與炎癥性疾病關(guān)系緊密[17-18]。已有研究發(fā)現(xiàn)肺炎衣原體誘導(dǎo)的細胞外IL-1β釋放觸發(fā)了負反饋回路，進一步抑制煙酸的G蛋白偶聯(lián)受體109a和ABCA1表達，導(dǎo)致細胞內(nèi)膽固醇蓄積和大量泡沫細胞形成[17]。Kim等[18]研究結(jié)果表明，尿加壓素Ⅱ(urotensinⅡ，一種最有效的血管收縮肽)在AS患者的冠狀動脈中含量較高，并且通過細胞外調(diào)節(jié)蛋白激酶(extracellular-signal-regulated kinase,ERK)/IL-1β途徑抑制ABCA1的表達，進一步研究證明U-Ⅱ受體拮抗劑KR-36676能降低IL-1β的產(chǎn)生，并導(dǎo)致ABCA1mRNA和蛋白質(zhì)表達水平恢復(fù)。

此外，Tang等[19]研究發(fā)現(xiàn)，用IL-8處理THP-1巨噬細胞衍生的泡沫細胞能夠下調(diào)ABCA1的表達并調(diào)節(jié)膽固醇外流，其機制可能為IL-8增強miR-183的表達，進而抑制ABCA1的表達和膽固醇逆轉(zhuǎn)運，表明IL-8-miR-183-ABCA1軸可能在AS的發(fā)展中起中介作用。

3 ABCA1與AS的關(guān)系

AS是導(dǎo)致各種心血管疾病的基礎(chǔ)，形成機制涉及動脈壁的脂質(zhì)沉積和慢性炎癥兩大基本方面[20]。ABCA1在AS發(fā)生發(fā)展的多個環(huán)節(jié)中發(fā)揮關(guān)鍵作用，不僅可以通過介導(dǎo)巨噬細胞膽固醇逆向轉(zhuǎn)運，減少動脈壁脂質(zhì)的堆積，還具有顯著的抗炎效果，因此ABCA1與AS關(guān)系的研究受到廣泛關(guān)注。

3.1ABCA1的相關(guān)基因改變對AS的影響

3.1.1ABCA1基因突變與AS 人類ABCA1基因突變往往伴隨著血清HDL水平改變，并與AS形成密切相關(guān)。目前已發(fā)現(xiàn)70余種ABCA1基因突變，最早已在丹吉爾疾病中得到證實，表現(xiàn)為血漿HDL-C水平有不同程度地降低，并且早發(fā)冠心病發(fā)生風險增加[21]。Geller等[22]評估了HDL嚴重缺乏患者的原因，并對其中23個脂質(zhì)相關(guān)基因進行了測序，發(fā)現(xiàn)ABCA1突變基因組達26.9%，并且這些突變與低HDL水平與動脈粥樣硬化心血管疾病風險增加(40%)明顯相關(guān)。Dron等[23]對家族性高膽固醇血癥的患者進行DNA測序，在ABCA1中發(fā)現(xiàn)了三個獨特的缺失：分別為外顯子4、跨越外顯子8-31以及整個ABCA1的雜合基因缺失，提示ABCA1的遺傳缺失與低α脂蛋白血癥相關(guān)，可能是造成HDL-C降低的遺傳決定因素。

3.1.2ABCA1基因多態(tài)性與AS 近年來，多項關(guān)于ABCA1基因多態(tài)性與冠心病(coronary artery disease，CAD)關(guān)系的薈萃分析均顯示[24-25]，盡管入選對象來自不同國家和地域，這些ABCA1基因多態(tài)性位點均與CAD的易感性增加密切相關(guān)。另一些來自單中心的研究也得到相似結(jié)果，例如，Lu等[26]在國內(nèi)人群中進行的一項研究顯示，ABCA1rs1800976多態(tài)性的C等位基因、rs4149313多態(tài)性的G等位基因和rs2230806多態(tài)性的A等位基因是CAD患病風險增加的等位基因，且rs1800976多態(tài)性與CAD的嚴重程度顯著相關(guān)。另一項來自沙特的研究對ABCA1 g.1051G>A基因多態(tài)性與CAD的關(guān)系分析結(jié)果顯示，GA與GG野生基因型患者CAD的風險明顯增加，而A等位基因攜帶者比野生型攜帶者含有更高的HDL水平，因此發(fā)生CAD的風險較低[27]。

3.1.3ABCA1 DNA甲基化與AS 作為表觀遺傳機制的一種表現(xiàn)形式，DNA甲基化通過調(diào)控基因結(jié)構(gòu)修飾，從而將環(huán)境損傷與基因表達聯(lián)系起來，在AS的進程中具有重要意義[28]。盡管表觀遺傳學在AS中的作用研究仍處于起步階段，但其對AS的致病作用是不可小覷的，可以通過關(guān)聯(lián)氧化應(yīng)激、高同型半胱氨酸血癥、衰老和炎癥等各種因素影響AS的進程。我們團隊前期的一項單中心研究發(fā)現(xiàn)，ABCA1 DNA啟動子甲基化水平升高為早發(fā)冠心病的獨立危險因素(OR=2.878，95%CI：1.802～4.594，P<0.001)，且與低HDL水平及高炎癥介質(zhì)水平明顯相關(guān)[29]。同時，近期研究發(fā)現(xiàn)，冠心病的發(fā)生與心外膜脂肪組織(epicardial adipose tissue，EAT)中ABCA1和ABCG1 DNA高甲基化有關(guān)，且冠心病合并頸動脈或外周動脈疾病患者EAT中ABCA1表達水平降低[30]。

3.2ABCA1通過抗炎作用減少AS 近年來ABCA1在AS過程中的抗炎作用逐漸得到證實。已有研究表明，ABCA1通過去除ROS，抑制細胞因子IL-1β和TNF-α的分泌以及NF-κB信號通路來減少炎癥反應(yīng)[31]。Westerterp等[32]研究指出骨髓細胞Abca1/g1缺乏會增加Ldlr-/-小鼠的血漿IL-18水平，誘導(dǎo)脾細胞中的IL-1β和IL-18分泌，增加在脾單核細胞、巨噬細胞及中性粒細胞中含半胱氨酸的天冬氨酸蛋白水解酶1的裂解，而且還激活了非經(jīng)典炎癥小體，進而明顯誘發(fā)中性粒細胞在AS斑塊中募集并釋放中性粒細胞胞外誘捕網(wǎng)。此外，Ding等[33]研究發(fā)現(xiàn)ABCA1的表達降低了Toll樣受體4(Toll-like receptors4，TLR4)的活性和促炎因子的水平；相反，使用siRNA下調(diào)ABCA1含量，能夠降低TLR4的表達，并誘導(dǎo)所有細胞類型中IL-1β和TNF-α的減少，進而起到抗炎作用。

內(nèi)皮細胞(endothelial cells，EC)作為AS的第一道屏障，在AS發(fā)生過程中的作用不可或缺，是一系列炎癥反應(yīng)的始動因素。ABCA1及apoA1在EC中共同作用具有抗炎效果，可導(dǎo)致NF-κB靶基因(包含白細胞介素6、腫瘤壞死因子α、細胞間黏附分子1和血管細胞黏附分子1)的表達降低≥50%，從而有效地預(yù)防和減少AS的發(fā)生[34]。另有研究發(fā)現(xiàn)，沉默絲裂原活化蛋白激酶4(mitogen activated protein kinase 4，MAP4K4)可能通過激活PPARγ/ABCA1信號通路，抑制ox-LDL誘發(fā)的人臍靜脈內(nèi)皮細胞凋亡和氧化應(yīng)激，從而減少血管內(nèi)皮細胞損傷，發(fā)揮抗AS作用[35]。巨噬細胞通過介導(dǎo)膽固醇外流及誘發(fā)炎癥反應(yīng)在AS形成中發(fā)揮關(guān)鍵性作用。研究發(fā)現(xiàn)黃芪甲苷通過與巨噬細胞膜上的ABCA1相互作用能激活PPARγ/LXRα通路，抑制NF-κB核轉(zhuǎn)位，進一步促進膽固醇外流并上調(diào)巨噬細胞中ABCA1和ABCG1的表達，從而抑制炎癥反應(yīng)[36]，發(fā)揮抗AS作用。

胞葬作用(efferocytosis)的機制涉及吞噬細胞對凋亡細胞的清除，成功的吞噬會觸發(fā)抗炎細胞因子的釋放以抑制AS。有趣的是，ABCA1也有促進胞吞作用。ABCA1通過調(diào)節(jié)“find-me”配體的釋放以及“eat-me”配體的暴露、釋放和表達來促進胞吞作用[37]。因此，ABCA1是將膽固醇流出和凋亡細胞清除聯(lián)系起來的核心因素。膜聯(lián)蛋白A1(Annexin-A1，ANXA1)是介導(dǎo)抗炎、膽固醇轉(zhuǎn)運、外泌體和微粒分泌以及凋亡細胞清除的關(guān)鍵蛋白。研究已經(jīng)發(fā)現(xiàn)ABCA1可以增加ANXA1表達并將ANXA1從細胞質(zhì)轉(zhuǎn)運到細胞膜，從而促進ANXA1進入細胞外液以促進抗炎活性和凋亡細胞清除，最終延緩AS進展[38]。

4 結(jié)論與展望

綜上所述，ABCA1不僅促進膽固醇和磷脂外流，介導(dǎo)HDL合成，還參與細胞凋亡和炎癥的調(diào)節(jié)。這些功能在AS的發(fā)生及進展中是不可或缺的。同時，ABCA1的表達又受到各種遺傳因素、表觀遺傳學及炎癥介質(zhì)等的復(fù)雜調(diào)控，現(xiàn)有的研究還遠不能闡明其根本機制。因此，需要更加深入地研究尋找ABCA1代謝通路上可能的調(diào)控位點和作用機制，從而為找到AS治療靶點提供新的思路。