HDL功能特性及其與心血管疾病關系的研究進展▲

張斌強 王 豪 魏 英 王 翔 王靳琎 黃慧敏 徐先琳

(湖北醫(yī)藥學院附屬國藥東風總醫(yī)院1 實驗中心,2 ICU,湖北省十堰市 442008;3 十堰市中西醫(yī)結合醫(yī)院檢驗科,湖北省十堰市 442008)

【提要】 傳統(tǒng)觀點認為HDL具有逆向轉(zhuǎn)運膽固醇、抗炎、抗氧化等作用,并且HDL-C是心血管疾病的有效預測因子。但近年來越來越多研究顯示HDL的生物學功能及調(diào)控因素遠比預想復雜,臨床上關注HDL水平的同時還應關注HDL的特性與功能,針對HDL與心血管疾病關系的研究也應從單純的HDL水平變化轉(zhuǎn)到對HDL顆粒、結構、內(nèi)容物及功能水平的研究,從而更準確地預測心血管疾病發(fā)生風險。本文就HDL功能特性及其與心血管疾病的關系進行綜述。

近年來,隨著心血管疾病患病率的持續(xù)升高,如何盡早診治心血管疾病成為人們關注的重點。動脈粥樣硬化是多數(shù)心血管疾病的病理基礎,而動脈粥樣硬化與HDL密切相關[1]。HDL由多個分散的微粒亞群組成,這些微粒在大小、形狀、電荷及脂質(zhì)上均與蛋白質(zhì)等不同,其以單個成分進入血漿后形成HDL顆粒[2]。既往觀點認為,高濃度HDL可以預防動脈粥樣硬化,降低心血管疾病發(fā)生風險,而低濃度HDL是心血管事件發(fā)生的獨立預測因子[3]。但最近研究顯示,過高濃度的HDL-C也是多種疾病的危險因素[4]。相對于HDL的濃度,HDL的結構和功能與心血管疾病的關系更密切[5]。因此在臨床工作中,我們在關注HDL濃度的同時,也應進一步了解HDL的功能及相關特性,從而更好地預防心血管不良事件的發(fā)生。本文就HDL的成分變化、化學修飾及其功能對心血管疾病的影響進行綜述。

1 血漿HDL水平與心血管疾病的關系

血脂異常會增加心血管疾病的發(fā)病風險,其中膽固醇、三酰甘油、LDL-C、載脂蛋白a是心血管疾病發(fā)生的危險因素,而HDL則被證實是心血管疾病發(fā)生的保護因素,低水平的HDL會增加心血管事件發(fā)生風險[3,6-7]。HDL可以預防動脈粥樣硬化,降低心血管事件發(fā)生風險,主要與HDL能夠逆向轉(zhuǎn)運膽固醇到肝臟有關[8]。另外,HDL的抗炎、抗氧化和抗血栓特性,以及促胰島素分泌的功能對心臟也起到一定的保護作用[9-10]。基于此,有學者嘗試通過提高機體內(nèi)HDL的水平以降低心血管疾病風險,結果顯示,通過靜脈注射HDL或者通過基因轉(zhuǎn)染過表達ApoA1基因來增加小鼠體內(nèi)的HDL水平后,可以降低小鼠動脈粥樣硬化易感性[11]。但給予心血管疾病患者膽固醇酯轉(zhuǎn)運蛋白抑制劑或煙酸等藥物以提高血漿HDL水平后,患者的病情和死亡率并沒有獲得明顯改善[12-13]。而最近的流行病學研究證實,血漿HDL-C濃度和心血管疾病死亡率之間呈正U型關系,即低濃度與過高濃度的HDL-C均可以增加心血管疾病患者的死亡風險[4]。還有學者發(fā)現(xiàn),在未合并心血管疾病的其他疾病患者中,過高水平的HDL-C會導致其死亡率增加[14]。這可能與HDL-C水平升高或者HDL微粒內(nèi)部結構損壞和功能異常導致某些疾病進展有關,但相關機制目前尚未明確。

2 HDL的膽固醇攝取及排出能力與心血管疾病的關系

研究表明,提高血漿HDL水平并不能直接降低心血管事件的死亡概率,這提示血漿HDL水平并不能直接反映機體HDL的功能狀態(tài),HDL的功能或許與其結構有關。HDL介導的膽固醇逆向轉(zhuǎn)運是預防心血管疾病發(fā)生的重要生物學過程,在此過程中外周組織的膽固醇分子被轉(zhuǎn)運到肝臟內(nèi),最終通過膽汁和糞便排出體外,這個過程一旦受阻,將會加速動脈粥樣硬化[15]。

HDL的膽固醇外流能力(cholesterol efflux capacity,CEC)是指HDL促進膽固醇從巨噬細胞流出的能力,該指標可以反映膽固醇從外周組織移動到肝臟的速率和數(shù)量的動態(tài)過程。CEC是評估人類和動物模型中膽固醇逆向運輸?shù)目蓽y量指標,可用于預測動脈粥樣硬化和冠狀動脈疾病的發(fā)生[16]。臨床研究表明,相比于HDL-C,CEC預測冠狀動脈疾病發(fā)生的效能更佳[17-18]。一項有關膳食模式對人類HDL功能影響的研究顯示,地中海飲食能夠在不改變HDL水平的情況下提升CEC,這可能是地中海飲食可以減少心血管疾病患病風險的原因之一[19]。以上研究顯示CEC與心血管事件發(fā)生率呈負相關,并且不會受到HDL、LDL等其他心血管危險因素的干擾。有學者在調(diào)整HDL或ApoA-Ⅰ濃度后依然得到上述結果,但在調(diào)整CEC后,HDL或ApoA-Ⅰ濃度與心血管事件發(fā)生率的相關性變得不明顯[5,20]。以上研究顯示,CEC可能比HDL更具有潛力成為心血管疾病的獨立預測因子,但CEC的檢測涉及HDL的分離、放射性同位素標記膽固醇和巨噬細胞培養(yǎng),該過程耗時較長且對設備要求較高,難以在臨床普及推廣。

由于CEC的檢測難度較大,難以在臨床上普及,有學者提出采用HDL的膽固醇攝取能力(cholesterol uptake capacity,CUC)來代替CEC用于評估HDL對膽固醇排出能力的影響[21]。CUC檢測過程較為簡單,不需要進行巨噬細胞培養(yǎng)和放射性同位素標記,只需采用熒光標記和酶聯(lián)免疫法檢測熒光值,可降低實驗耗材和時間成本。研究顯示,調(diào)整LDL水平后,CUC與血運重建后冠狀動脈病變的復發(fā)率呈負相關[21]。有學者通過測量CUC對HDL的功能進行評估,結果顯示,CUC可作為預測進展性心血管疾病的潛在生物標志物,其水平與心血管事件的發(fā)生率呈負相關[23],CUC還有助于評價支架植入患者的預后情況,可作為警示指標預測患者術后再狹窄的發(fā)生[24]。有學者發(fā)現(xiàn),CUC與斑塊負荷、巨噬細胞積累程度呈負相關,可用于評估心血管疾病風險分層[25]。但目前有關CUC與心血管疾病相關性的研究報告較少,其具體機制還有待進一步研究。

3 HDL miRNA變化與心血管疾病的關系

miRNA是一類非編碼小RNA,長度約22 nts,通過與mRNA非翻譯區(qū)互補結合調(diào)控基因表達。目前研究顯示,miRNA介導的基因調(diào)控涉及炎癥、膽固醇穩(wěn)態(tài)、氧化應激、高血壓等與心血管相關的生物過程,在冠心病、周圍血管疾病、腦卒中和其他血管病變患者的體內(nèi)均存在miRNA表達失調(diào)[26]。動脈粥樣硬化是冠心病、腦卒中、高血壓和外周動脈疾病等心血管疾病的病因之一,而miRNA 已被證實是內(nèi)皮基因表達和功能動力的調(diào)節(jié)因子,其與動脈粥樣硬化的形成密切相關[27]。miRNA存在于生物體液中,并通過與細胞外囊泡、脂質(zhì)、蛋白載體結合而免受核酸酶的攻擊[28]。血漿中的HDL可以儲存和運輸miRNA,這類儲存在HDL中的miRNA被稱為HDL-miRNA,且已有研究證實高膽固醇血癥、冠心病和心肌梗死等心血管疾病患者的HDL-miRNA水平明顯異常[29]。

目前關于HDL-miRNA的研究主要集中在兩個方面,一方面主要探討HDL作為miRNA的載體,將miRNA傳遞到受體細胞,從而引起受體細胞的基因表達及功能的改變[29]。例如,Tabet等[30]的研究顯示,采用1 mg HDL干預人冠狀動脈內(nèi)皮細胞16～24 h后,細胞中的miRNA-223水平明顯升高,且HDL可通過將HDL-miR-223傳遞到內(nèi)皮細胞,使內(nèi)皮細胞中細胞間黏附分子1的表達受到抑制,從而發(fā)揮抗炎作用。另一方面是通過分析HDL-miRNA的表達變化,將其作為診斷與評估心血管疾病的生物標志物。研究顯示,人類HDL中存在大量與血管生物學和炎癥反應相關的miRNA,如miRNA-223、miRNA-126、miRNA-92a、miRNA-146a、miRNA-155、miRNA-378等[31]。Ouimet等[32]研究表明,健康人群和家族性高膽固醇血癥患者的HDL-miRNA表達水平存在明顯差異,家族性高膽固醇血癥患者的HDL中miRNA-223、miRNA-105、miRNA-106a表達水平更高。另外,有學者對不同心血管疾病患者的HDL亞型及其miRNA含量進行分析,發(fā)現(xiàn)冠狀動脈性疾病、不穩(wěn)定型心絞痛患者HDL3中miRNA-92a表達水平較高,而心肌梗死、不穩(wěn)定型心絞痛、穩(wěn)定型心絞痛患者HDL2中miRNA-486表達水平較高[33]。以上研究提示,不同心血管疾病患者的HDL亞型中miRNA存在差異表達,其有望成為心血管疾病新的生物分子標志物。

總之,在不同的疾病狀態(tài)下,HDL可以將miRNA傳遞給受體細胞,通過調(diào)節(jié)受體細胞基因的表達影響疾病的進程[29],而HDL-miRNA可能具有作為心血管疾病新的生物標志物或藥物靶點的價值。

4 HDL的化學修飾與心血管疾病的關系

HDL由磷脂、載脂蛋白、膽固醇和少量的脂肪酸組成,這些物質(zhì)是HDL發(fā)揮生物學功能的基礎,HDL及其組分的化學修飾如氧化、甲酰化、糖化均可影響心血管疾病的發(fā)生與發(fā)展[34]。

氧化是機體內(nèi)常見的化學修飾之一,高膽固醇血癥、高血壓、糖尿病和吸煙等均可誘發(fā)體內(nèi)的氧化應激,從而導致動脈粥樣硬化的發(fā)生和發(fā)展[35]。HDL通過將脂質(zhì)過氧化物轉(zhuǎn)變?yōu)橹|(zhì)氫氧化物,從而減少LDL等脂蛋白引起的氧化應激,但HDL被過度氧化后該功能將會減弱[36]。HDL的氧化修飾主要有兩種,一種是磷脂酰膽堿氧化后生成溶血磷脂酰膽堿,溶血磷脂酰膽堿不僅可以促進LDL誘發(fā)動脈粥樣硬化,還可以通過改變HDL的ApoA-Ⅰ和ApoA-Ⅱ結構影響HDL逆向轉(zhuǎn)運膽固醇的功能[37-38];另一種是HDL的ApoA-Ⅰ被髓過氧化物酶(myeloperoxidase,MPO)氧化后生成甲硫氨酸殘基,導致ApoA-Ⅰ失活[39],使得周圍免疫細胞產(chǎn)生促炎癥細胞因子[40],加速動脈粥樣硬化的發(fā)展。

氨基甲酰化是HDL的另一種化學修飾,由異氰酸和蛋白質(zhì)的氨基基團相互作用產(chǎn)生,尿素分解代謝和炎癥誘導的MPO活化過程中產(chǎn)生大量的異氰酸,并堆積在動脈粥樣硬化病變部位[41]。這些堆積的異氰酸與HDL的ApoA-Ⅰ氨基基團在MPO作用下發(fā)生氨基甲酰化,生成氨甲酰賴氨酸基團,帶有氨甲酰賴氨酸基團的HDL可促進巨噬細胞中B1型清道夫受體依賴的膽固醇積累和脂滴形成,同時抑制卵磷脂膽固醇脂酰轉(zhuǎn)移酶和對氧磷酶1活性,影響HDL對心血管的保護功能[42-43]。流行病學調(diào)查發(fā)現(xiàn),機體內(nèi)的氨甲酰賴氨酸含量與動脈粥樣硬化病變的嚴重程度相關,其可獨立預測心血管疾病的發(fā)生風險[44]。

還有一種常見的化學修飾是糖基化。HDL糖基化在糖尿病患者中較為常見,HDL微粒發(fā)生糖基化可誘導內(nèi)皮細胞凋亡,促進氧化應激[45],從而促進平滑肌細胞增殖和遷移,加速動脈粥樣硬化進程[46]。在2型糖尿病患者中,糖基化ApoA-Ⅰ與冠心病的嚴重程度及冠狀動脈斑塊的進展有關[47]。

綜上所述,在氧化應激和高糖等刺激下,HDL可發(fā)生氧化、甲酰化、糖基化等化學修飾,從而使其心血管保護功能降低,加速動脈粥樣硬化的進展。

5 小 結

HDL與心血管疾病的發(fā)生和發(fā)展密切相關,越來越多研究顯示僅根據(jù)HDL水平評估其對心血管的保護作用并不全面,且極高水平的HDL是心血管疾病患者死亡率升高的獨立預測因素。因此,了解HDL各類成分及其功能特性,對研究HDL與心血管疾病發(fā)生和發(fā)展的關系有積極作用。但HDL各類成分改變及功能失調(diào)對心血管疾病的影響還有待進一步研究。