脂蛋白（a）的研究近況—分子生物學(xué)與疾病的相關(guān)性

1、脂蛋白（a）的研究近況分子生物學(xué)與疾病的相關(guān)性 提要脂蛋白（a）LP(a)是一種與低密度脂蛋白（LDL）類似的脂蛋白，由LDL成分和載脂蛋白（a）Apo(a)組成。LP（a）的血漿濃度與Apo(a)分子量大小成反比，主要由Apo(a)基因的多態(tài)性決定，有個(gè)體差異和種族差異。LP（a）有促動(dòng)脈粥樣硬化作用，LP（a）的高血漿濃度與冠心病、腦血管病、糖尿病等多種疾病有密切的相關(guān)性。 LP（a）與LDL類似，由LDL成分（膽固醇、磷脂及載脂蛋白ApoB-100）和Apo(a)組成，LP（a）的血漿濃度由Apo(a)基因的遺傳多態(tài)性決定。血漿LP（a）濃度的升高是動(dòng)脈粥樣硬化、心血管疾病的一個(gè)重要危險(xiǎn)

2、因素，并與其它血脂水平無相關(guān)性。Apo(a)基因的結(jié)構(gòu)多態(tài)性與心血管疾病的發(fā)生有直接相關(guān)性13。 一、LP（a）的一般性狀及遺傳基礎(chǔ) LP（a）顆粒密度在LDL和HDL之間，通常在1.05g/ml1.10g/ml。其中Apo(a)是一種高分子量糖蛋白，分子量大小由250kD838kD，有多種異質(zhì)體。Marcovina等報(bào)道在人群中有34種不同的Apo(a)異質(zhì)體4。而ApoB是一種相同分子量的ApoB-100，Apo(a)和ApoB-100以一個(gè)二硫鍵相結(jié)合5。Apo(a)的異質(zhì)性決定了LP（a）血漿濃度的變化，在Apo(a)的分子量與LP（a）血漿濃度之間存在著明顯的負(fù)相關(guān)6。在人群中LP（

3、a）的血漿濃度顯示了極大的變化范圍（1000fold），可由0.1mg/L至300gm/L。在健康人群中，LP（a）的血濃度是一個(gè)穩(wěn)定的遺傳標(biāo)志，不受性別、年齡、飲食和因素的影響7。在Berg的早期研究中認(rèn)為L(zhǎng)P(a)是簡(jiǎn)單的Medelian顯性遺傳，由等位基因Lpa和LP0的控制2。1986年Hassted和Willams認(rèn)為L(zhǎng)P（a）的濃度由3個(gè)等位基因控制LPA，Lpa和LP0。現(xiàn)認(rèn)為L(zhǎng)P（a）是一種數(shù)量遺傳標(biāo)志，根據(jù)血漿SDS，聚丙酰胺凝膠電泳及抗LP（a）抗體免疫雜交發(fā)現(xiàn)有6種LP（a）糖蛋白類型：LP（a）F，LP（a）B及LP（a）S1-S4。據(jù)家系分析可知 lP（a）大小的多態(tài)

4、性是由單一位點(diǎn)的一系列等位基因控制8。Apo(a)基因位于人類第6號(hào)染色體長(zhǎng)臂2區(qū)6帶至7帶（6q26-27）與纖維蛋白溶解酶原（PGN）基因相連鎖，以孟德爾共顯性方式遺傳9。Apo(a)mRNA長(zhǎng)14kb，編碼一個(gè)有4529個(gè)氨基酸殘基的成熟蛋白和一個(gè)有19個(gè)氨基酸殘基的信號(hào)肽10。Apo(a)基因與PGN基因的分子結(jié)構(gòu)有高度的同源性，Apo(a)基因包含了一個(gè)與PGN基因蛋白酶區(qū)域有94%同源性的絲氨酸蛋白酶區(qū)域，此外還有2個(gè)與PGN基因三環(huán)（Kingle）區(qū)域相類似的結(jié)構(gòu)域：一為Kingle5區(qū)域，單拷貝；二為Kingle5區(qū)域，多拷貝。Apo(a)基因與PGN基因的高度同源性決定了LP

5、（a）的生物作用11,12。 Apo(a)基因的多態(tài)性主要是由與PGN基因有高度同源性的Kingle4樣結(jié)構(gòu)的重復(fù)數(shù)目差異所至。另一個(gè)導(dǎo)致Apo(a)基因多態(tài)性的位點(diǎn)是由位于Apo(a)基因1373bp處起始密碼子前5個(gè)核苷酸序列（TTTTA）n的重復(fù)數(shù)目所決定。Apo(a)的多態(tài)性是個(gè)體中LP（a）的血漿濃度改變的原因9。在人群中Apo(a)B型LP（a）的血漿濃度是Apo(a)S4型的10倍，在不同種族中Apo(a)等位基因頻率分布的不同就導(dǎo)致了LP（a）血漿濃度分布的種族差異。在Caucasian人群中發(fā)現(xiàn)LPB基因型少見，LPS4基因型常見。新加坡華人LPS4等位基因頻率也非常高?，F(xiàn)有

6、研究認(rèn)為L(zhǎng)P（a）水平是由一個(gè)主要基因（Apo(a)基因）和一個(gè)多基因背景（其中之一為L(zhǎng)DL受體基因）所決定2。 二、LP（a）的代謝及致病的分子基礎(chǔ) Apo(a)由肝細(xì)胞產(chǎn)生，并分泌至細(xì)胞外。在人、狐貍和猴的肝臟及肝癌HepG2細(xì)胞系中均存在Apo(a)mRNA，但未能發(fā)現(xiàn)LP（a）的裝配地方，LDL和Apo(a)的獨(dú)自分泌說明LP(a)的裝配可能在血漿。肝細(xì)胞合成Apo(a)后在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體加工成熟，并分泌至細(xì)胞外，分泌的Apo(a)異質(zhì)體在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)停留的時(shí)間由其大小決定，分子小者停留時(shí)間短，大者長(zhǎng)。LP（a）的分解代謝途徑尚不十分清楚，但包含不同Apo(a)異質(zhì)體的LP（a）顆粒在人體

7、內(nèi)的分解 速率無差別。相反，小Apo(a)異質(zhì)體產(chǎn)生速率是大者的兩倍多。所以，血漿LP（a）濃度與Apo(a)異質(zhì)體大小的負(fù)相關(guān)不是由于LP（a）的分解速率而是由于各種Apo(a)異質(zhì)體產(chǎn)生速率的差異所致。并且Apo(a)后加工的效率是血漿LP（a）濃度的主要決定因素12。 LP（a）與疾病相關(guān)的分子作用主要有兩個(gè)方面：一是LP（a）的致動(dòng)脈粥樣硬化作用。LP（a）的致動(dòng)脈粥樣硬化作用的機(jī)制可從三個(gè)方面考慮：已在人AS斑塊中用免疫學(xué)方法探測(cè)到Apo(a)，并發(fā)現(xiàn)其與纖維蛋白共存。已證明人巨噬細(xì)胞負(fù)荷膽固醇轉(zhuǎn)變成泡沫細(xì)胞后可表達(dá)LP（a）/Apo(a)受體。這一受體識(shí)別Apo(a)中某些二級(jí)結(jié)構(gòu)

8、和三級(jí)結(jié)構(gòu)特性，這些特性是PGN沒有的。LP（a）和純化的Apo(a)可促進(jìn)平滑肌細(xì)胞生長(zhǎng)，這可能是由于PGN激活受到抑制，而導(dǎo)致纖溶解激活無活性的轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子B受到抑制，后者是平滑肌細(xì)胞生長(zhǎng)的抑制物。平滑肌細(xì)胞增生是動(dòng)脈粥樣硬化斑病灶產(chǎn)生的重要事件之一。二是LP（a）有促血栓形成作用。LP（a）的促血栓形成作用是由于Apo(a)與PGN結(jié)構(gòu)非常類似，Apo(a)可通過干擾PGN的生理功能而發(fā)揮LP（a）的潛在促血栓形成作用。有實(shí)驗(yàn)表明LP（a）可競(jìng)爭(zhēng)性抑制PGN結(jié)合至血小板，巨噬細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞，并抑制其在內(nèi)皮細(xì)胞表面的激活。在此過程中起作用的是Apo(a)，并且PGN與LP（a）對(duì)于PGN結(jié)

9、合部位有類似的親合力13,14。 三、LP（a）與心血管病的相關(guān)性 1963年Berg等在30%的北歐人群中發(fā)現(xiàn)一種LD l的變異抗原稱為L(zhǎng)P（a）后，經(jīng)一系列研究證明人LP（a）與動(dòng)脈粥樣硬化有關(guān)的各類疾病有密切關(guān)系，是動(dòng)脈粥樣硬化、動(dòng)脈再狹窄、卒中、冠心病及心肌梗塞發(fā)生的一個(gè)主要危險(xiǎn)因素，并與其它血脂水平無相關(guān)性，是一個(gè)獨(dú)立的危險(xiǎn)因素。在許多研究中發(fā)現(xiàn)冠心病患者血漿LP（a）濃度是正常人的2倍左右。許多流行病學(xué)調(diào)查也發(fā)現(xiàn)血漿LP（a）濃度與早期心肌梗塞密切相關(guān)1。 流行病學(xué)調(diào)查發(fā)現(xiàn)在不同地方和種族的人群中冠心病的發(fā)病率相差很大。如在芬蘭冠心病的年發(fā)病率為3.86/1000，但在歐洲中部和南

10、部，冠心病的年發(fā)病率僅為1.18/1000和1.20/1000。在排除年齡、飲食習(xí)慣等一些客觀因素外，冠心病發(fā)生有明顯的遺傳差異。其中控制LP（a）血漿水平的Apo(a)基因及一些與之相連鎖的基因?qū)谛牟〉陌l(fā)生有明顯的作用15。Parral等發(fā)現(xiàn)在冠心病率低的人群（如法國(guó)）LP（a）的濃度低于冠心病發(fā)病率高的人群（如北受爾蘭）。已有實(shí)驗(yàn)證明LP（a）是冠心病發(fā)生的一個(gè)獨(dú)立危險(xiǎn)因素。測(cè)定LP（a）的血漿濃度有預(yù)測(cè)冠心病發(fā)生和判斷冠心病嚴(yán)重程度的作用。在具有冠心病家族史的人群中檢測(cè)LP（a）的血漿濃度明顯高于無冠心病家族史的一般人群。另外，在冠心病患者中有心肌梗塞并發(fā)者LP（a）的血漿濃度明顯高于

11、無心肌梗塞并發(fā)者。說明LP（a）的血漿濃度明顯高于無心肌梗塞并發(fā)者。說明LP（a）的血漿濃度明顯高于無心肌梗塞并發(fā)者。說明LP（a）的血漿濃度與冠心病的嚴(yán)重程度緊密相關(guān)16。 現(xiàn)有許多研究表明不僅LP（a）的血漿濃度與冠心病有相關(guān)性，Apo(a)的基因與冠心病的發(fā)生也有直接的相關(guān)作用。有研究報(bào)道Apo(a)基因的Kingle區(qū)域的重復(fù)數(shù)目與冠心病的發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)率有負(fù)相關(guān)性。在冠心病患者中Kingle重復(fù)數(shù)目20的Apo(a)等位基因是正常人的4.63倍；相反，具有Kingle重復(fù)數(shù)目25倍的Apo(a)等位基因的正常人是冠心病患者的3倍。說明在冠心病患者中低分子量的LP（a）異構(gòu)體明顯高于正常人7

12、。另有研究報(bào)道Apo(a)基因5端5核苷酸（TTTTA）n重復(fù)數(shù)自與冠心病有直接關(guān)聯(lián)。研究發(fā)現(xiàn)有7個(gè)Apo(a)等位基因，TTTTA重復(fù)數(shù)目從511個(gè)，組成10個(gè)基因型，兩個(gè)常見的基因型為8和9（TTTTA）重復(fù)。在冠心病患者中二種基因型的頻率為0.71和0.22，對(duì)照組為0.62和0.30。在嚴(yán)重冠心病患者中有高表達(dá)8/TTT-TA純合子的趨向。由此可見，Apo(a)基因型一方面決定了LP（a）的血漿濃度進(jìn)而影響了冠心病的發(fā)生；另一方面Apo(a)基因型對(duì)冠心病的發(fā)生有直接作用4。 家族性高膽固醇血癥（FH）患者具有LDL受體基因缺陷?，F(xiàn)研究發(fā)現(xiàn)FH患者LP（a）的血漿水平明顯升高，成為FH

13、的癥狀之一。在有LDL基因缺陷雜合子的FH患 者，無論是否并發(fā)冠心病，其LP（a）的水平都高于其沒有受累基因的親人和其它類型有LDL升高的原發(fā)高膽固醇血癥患者。有研究認(rèn)為在FH患者雖然有LP（a）的升高，但LP（a）與患者早年動(dòng)脈粥樣硬化斑塊的形成無相關(guān)性。LP（a）升高的機(jī)理是LDL基因的缺陷造成，在FH患者中各種Apo(a)基因型的LP（a）水平均升高23倍，說明Apo(a)基因型與LDL受體缺陷基因的相互作用是復(fù)合性的而非累積性的。另外，在腦血管疾病的患者中LP（a）水平也有升高17,18。 四、LP（a）與其它疾病的相關(guān)性。 在糖尿病患者中發(fā)現(xiàn)LP（a）血清水平明顯高于一般人群，LP（

14、a）水平的升高是糖尿病并發(fā)微血管病變，冠心病的一個(gè)重要因素，其作用方式與LP（a）致動(dòng)脈粥樣硬化相似11。另外，在肝病患者如原發(fā)膽汁性肝硬化患者中未發(fā)現(xiàn)有LP（a）濃度的改變。在子宮內(nèi)膜異位的女性患者中發(fā)現(xiàn)有LP（a）水平升高，研究表明性激素對(duì)LP（a）血清濃度有影響19,20。 參考文獻(xiàn) 1 Berg K.Acta Path Microgiol Scand.1963;59:369 2 Uterman G.Science,1989;246:904 3 Gost H.Dahlen Atherosclerosis,1994;108:111 4 Marcovina SM et al.Biochem

15、Biopyhy Res Commun,1993;191:1192 5 Byne CD et al.Clin Genet 1994;46:34 6 David P et al.Proc Natl Acad Sci USA,1993;90:1369 7 Kraft HG et al.Arteriolerosis Thrombosis and Vascular biology,1996;16(6):713 8 Uterman G et al.Human Genetic,1988;78:47 9 Amemiya H et al.Arterosclerosis,1996;123:181 10 Melea

16、n JW et al.Nature,1987;300:12 11 Romics L et al.Clin Chem Acta,1996;255:165 12 Ganbatz JW et al.J Lipid Res,1990;31:603 13 黃郁雯.生理科學(xué)進(jìn)展，1996；21（1）：25 14 Scanu AM,Biochem Pharmacol,1993;46:1675 15 Farrer M et al.Arteriosclerosis and Thrombosis,1994;14(8):1272 16Klausen C et al.Arteriosclerosis,Thrombosis and Vasuclar biology,1995;15(8):1001 17 Carmena R et al.Arterioscerosis,Thr