医学综述论文范文：人类极低密度脂蛋白受体的研究进展

1 / 10 医学综述论文范文：人类极低密度脂蛋白受体的研究进展 摘要 人类极低密度脂蛋白受体是一种存在于细胞表面的、可识别多种配体的脂蛋白受体，在体内对于富含甘油三酯的脂蛋白代谢非常重要。该受体的禽类中发挥介导卵子发生的重要生理功能，但其在哺乳动物中的生理功能尚待进一步研究。 关键词 极低密度脂蛋白受体；卵黄生成素受体；低密度脂蛋白受体；动脉粥样硬化；阿尔茨海默病 1983 年，冯完忱 1首次报道在巨噬细胞（ m ）膜上存在极低密度脂蛋白受体（ VLDL-R），使正常的 VLDL（即n-VLDL）通过一 种可饱和机制被 M 结合、摄取。不久国外也相继证实 VLDL-R的存在。经过 20多年的研究，人类 VLDL-R分子的氨基酸序列、空间构象及编码基因的结构均已被阐明。本文仅对该受体的结构、功能及其与相关疾病的关系作一简要综合。 1 VLDL-R 的分子结构与编码基因 VLDL-R 是一种跨膜蛋白，位于细胞表面披有网格蛋白的小窝内，是含有 ApoE 的脂蛋白颗粒等多种不同配体的受体。 VLDL-R 属于低密度脂蛋白受体（ LDL-R）家族成员，主要分布于心脏、肌骼肌、脑和脂肪等利用脂肪酸（ FA）提供2 / 10 或贮存能量的组织中。 细胞中新合成的 VLDL-R 前蛋白由 873 个氨基酸残基组成，脱去含 27 个氨基酸残基的信号肽后，合成的 VLDL-R分子含有 846 个氨基酸残基。人和兔的 VLDL-R 氨基酸序列有 97%同源，而 LDL-R 只有 75%同源。 VLDL-R 氨基酸序列在兔、人和小鼠间高度保守，其保守性较 LDL-R 高。免疫印迹法测定成熟 VLDL-R 分子的表观分子量，使用非还原凝胶测为 123KD。使用还原凝胶测为 158KD。 VLDL-R 和 LDL-R 的氨基酸组成极为相似，前者的分子量刦较后者低，可能是由于VLDL-R 的糖基化程度较 LDL-R 低。实验证明，用糖甘酶处理两种受体的抽提物，去掉 O-或 N-的多糖后，对 VLDL-R 迁移率的影响较 LDL-R 小。由此说明， VLDL-R 的糖基化程度确实比 LDL-R 低。 VLDL-R 在中国仓鼠卵巢细胞（ CHO 细胞）中过度表达时， VLDL-R 的生成较 LDL-R 慢得多，生成的前体约70%转变为成熟的蛋白质 2。 VLDL-R 分子结构与 LDL-R 非常类似，有和 LDL-R 相同的 5 个功能结构域：配体结合结构域（相同性 55%），上皮细胞生长因子（ EGF）前体结构域（相同性 52%），含糖基结构域（相同性 19%），跨膜结 构域（相同性 32%）和胞液结构域（相同性 46%）。 VLDL-R 配体结合结构域含有 8 个补体重复序列，而 LDL-R 中的相应区域只含有 7 个补体样重复序列。EGF 前体结构域因与小鼠 EGF 前体有同源性而得名。 VLDL-R3 / 10 胞液结构域中含有和 LDL-R 相同的 FDNPVY 结构，是靶向有被小窝的信号肽，没有 LDL-R 中存在的向基运输小窝 3。 人的 VLDL-R 基因定位于 9P24，含 19 个外显子，长约40kb。小鼠的 VLDL-R 基因定位于 19 号染色体。 VLDL-R 和LDL-R 基因来自共同的原始基因，虽然它们位于不同 的染色体上，它们的基因结构和组成却几乎完全相同。不同之处仅仅在于 VLDL-R 基因比 LDL-R 基因多了一个特殊的外显子，编码配体结合结构域中多出的一个补体样重复序列。 VLDL-R基因 5侧翼区含有 2 个拷贝的固醇调节元件 -1 样序列，其转录却不受固醇下调 4。值得注意的是， VLDL-R 基因起始密码子上游 16bp 处存在着 CGG 三核苷酸重复序列，这一结构可能与某些疾病有关。不同种族人群中该三核苷酸重复序列重复数的频率分布不同，但均以 5、 8、 9 个拷贝者多见 5。 2 禽类中 VLDL-R 的同源物 VLDL-R 在禽类中的同源物被称为卵黄生成素受体（ vitellogenin receptor,VTG-R），分子量为 95KD，分布在处于感受态的卵母细胞表面的有被小窝内，介导卵黄成熟过程中将 VTG 转运入卵母细胞， VTG-R 是禽类的必需受体，其基因定位于禽类的性染色体 Z 上。正常情况下，鸡的卵母细胞中该受体的含量丰富。研究显示，该受体缺陷突变的母鸡由于缺乏 VTG-R 的表达而不育，伴有严重的高脂血症，并发4 / 10 生主动脉粥样硬化（ AS）。 VTG-R 除可识别 VTG、 VLDL 外，还可结合一些和脂蛋白代谢无关的配体，如核黄素结合蛋白、2 -巨球蛋白，并将它们摄入卵母细胞内。 VTG-R 的这种多功能可能是在进化过程中雌性生殖细胞以高度经济的方式生成卵黄压力下形成的。目前，关于 VLDL-R 在较哺乳动物低级的雌性动物中的生理功能已取得一致的看法，也就是在其卵巢中聚积高浓度的 VTG 及其它配体，在卵母细胞卵黄前体摄取中起关键作用，介导卵母细胞的生长 6-7。 3 VLDL-R 的功能与表达的调控 VLDL-R 在哺乳动物中的生理功能正在研究之中，目前尚无定论。过去一直认为。 VLDL 在循环中最终变成 LDL 进行代谢。近年来的研究表明， VLDL 代谢不均一，在人类只有50%左右的 VLDL 转变为 LDL，其余的 VLDL 可以完整的颗粒形式被肝脏及肝外组织摄取。 VLDL-R 的系统分布不同于 LDL-R，它主要分布在以 FA 为能源的代谢活跃的组织中，其 mRNA 在骨骼肌、心脏中高度表达，在肝脏中几乎不表达。根据系统分布特点推测， VLDL-R 主要定位于脂肪组织和肌肉组织中，加快外周富含甘油三酯（ TG）的脂蛋白的摄取，将其导向这些组织并提供 FA。 VLDL-R 对于含有 ApoE 且富含 TG 的脂蛋白颗粒的代谢非常重要，如 VLDL、 -VLDL（ 迁移率 VLDL）和 IDL，它可 特异性地结合并摄取这些配体。最新的体外研究显示， VLDL-R 通过识别 ApoE 和脂蛋白脂肪酶（ LPL），介5 / 10 导入乳糜微粒（ CM）残粒的摄取，证实 CM 残粒也是其生理性配体 8。目前认为， VLDL-R 和 LDL-R 虽均可识别结合ApoE，但 ApoE 与两者的结合位点不同 9。 研究表明，粒细胞巨噬细胞集落刺激因子（ GM-CSF）通过使 VLDL-R mRNA 表达上调和增强 M 的功能，降低血浆胆固醇（ Ch）水平 10。在 RNA 酶保护分析实验中，发现自发性高血压大鼠的高血压早期，其心室的 VLDL-R mRNA 水平减少一半；发生心肌肥大时， VLDL-R mRNA 水平减为原来的20%，肥大心肌的能量利用明显消弱， FA 代谢不活跃，且心肌肥大时能量底物从脂类转向葡萄糖 11。对于 VLDL-R 表达调控的认识尚处于初级阶段，详细机理还有待于进一步研究。 4 VLDL-R 与 AS 的关系 人们已经知道，大多数细胞的 LDL-R 明显受细胞内 Ch含量的调节，但是细胞内 Ch 对 VLDL-R 的表达几乎无下调作用，而细胞内脂质的含量与细胞表面脂蛋白受体的调节密切相关。 M 通过其细胞膜上的 VLDL-R 摄取取完整的 VLDL，导致细胞 内胆固醇酯（ CE）和 TG 增加。由于 M 的 VLDL-R不易受细胞内 TG 和 CE 含量的调节， M 可不断地摄取 VLDL，导致细胞内 TG 和 CE 大量堆积，最终演变成泡沫细胞。由此可见， VLDL-R 低效率的调节对 VLDL 引起 AS 发病可能起一定6 / 10 作用。在一项研究中经纤维酸衍生物类降脂药吉菲罗齐（ gemfibrozil）处理后，兔腹膜后脂肪组织中 VLDL mRNA水平升高 6.9 倍。消化道平滑肌中 VLDL-R mRNA 水平升高 3.7倍，在 VLDL-R 表达最高的心脏中没有明显改变，用药前后均未测到肝脏中的 VLDL-R mRNA。由 于吉菲罗齐促进了 LDL-R和 VLDL-R 介导的对富有 ApoE 和 VLDL 的清除，从而降低血浆 VLDL 浓度，改变 VLDL 中的载脂蛋白组成，达到降脂效果。脂肪组织和肌肉组织中富含 TG 的脂蛋白代谢增强可能是VLDL-R mRNA 表达上调的原因 12-13。 动物实验表明，正常的新泽西白兔的主动脉未发现VLDL-R 表达。但在其 AS 损害处， M 大量表达 VLDL-R mRNA，内膜平滑肌细胞中少量表达。结果 VLDL-R 的表达在 AS 形成和发展中起重要作用，可能加快高 TC 血症个体 AS 的发展14。另有一些实验结果支持这一结论。 5 VLDL-R 与阿尔茨海默病（ AD）的关系 ApoE 4 等位基因与 AD 有显著关联已经得到公认。VLDL-R 与 ApoE 关系密切，是含 ApoE 的脂蛋白颗粒的受体，由此推测其可能也是 AD 的风险因子。于是， VLDL-R 是否也是 AD 的风险因子成为争论的焦点。曾经有报道认为， CGG 拷贝数为 5 的 VLDL-R 基因型在一日本人群中与 AD 独立相关，使发病风险提高 2 倍，随着年龄增长发病风险下降，但与ApoE4 风险无相互作用。最新的研究资料否定了 VLDL-R 基7 / 10 因中 5非编码区 CGG三核苷酸重复序列与 AD有连锁或关联，根据发病年龄或 ApoE 基因型分层分析亦未发现显著意义，AD 的痴呆类型与 VLDL-R 基因亚型亦无关联。尽管 VLDL-R 和ApoE 在生物化学上有密切联系，两者基因座间等位基因相互作用并没有显著的统计学意义 15-16。也就是说，只有 ApoE等位基因与 AD 有显著关联，而 VLDL-R 不是 AD 的风险因子。 实验研究发现， AD 患者大脑海马皮质区抗 VLDL-R 抗体的免疫活性明显增强，这一发现有力地证明， VLDL-R 参与了 AD 的病理生理过程。所以，目前还不能否定 VLDL-R 基因编码区不是 AD 的危险因子，而其 5非编码区的多态性可能与编码区发生连锁不平衡。因此关于 VLDL-R 与 AD 的关系，在其他人群中做进一步研究是必要的。 6 VLDL-R 与其它疾病的关系 一项实验研究显示，用嘌呤霉素诱导大鼠实验性肾病综合征时，大鼠心脏和骨骼肌中 VLDL-R 含量下降。这种获得性 VLDL-R缺陷使肾病综合征大鼠血浆中富含 TG的 VLDL-R浓度升高。在另一项研究中，与对照组相比，实验性慢性肾功能衰竭动物心脏和骨骼机中 VLDL-R mRNA 和蛋白质含量下降 75%，血浆 TG 浓度升高 5 倍。血 浆 TG 和 VLDL 浓度升高与VLDL-R 表达的显著下调有关。这两项研究均提示，在肾病中存在着另外的、过去未被认识的打乱脂质代谢的因素 7。8 / 10 有关肾病诱导 VLDL-R 缺陷的机制还不清楚。实验研究表明，在正常的妊娠后期， VLDL-R 和 LDL-R 在胎盘滋状层细胞中的表达升高，而先兆子痫患者中这两种受体的表达下降。受体的低表达必然导致脂质代谢异常，这可能是先兆子痫的发病原因 18。 7 VLDL-R 在基因治疗中的应用 关于家族性高胆固醇血症（ FH）的基因治疗，人们作过很多研究和尝试。最初，人们用 LDL-R 进行鼠 FH 模型的基因治疗，可暂时纠正高脂血症，但出现对 LDL-R 的体液和细胞免疫反应。由于 VLDL-R 在肝外组织中表达，人们试图通过转基因技术使 LDL-R 缺陷小鼠的肝脏表达 VLDL-R。结果发现，不仅纠正了动物模型的高脂血症，而且不发生免疫反应。 VLDL-R 过度表达增强了实验小鼠清除富含 ApoE 的 IDL的能力，从而减少 LDL 的生成，使血浆 IDL/LDL 明显下降19-20。因而，在基因治疗 FH 的领域中， VLDL-R 比 LDL-R有更重要的应用价值和更广阔的应用前景。 综上所述， VLDL-R 作为一种重 要的脂蛋白受体，越来越多地受到人们的关注。目前对于 VLDL-R 本身及其与 AS、AD、肾病、先兆子痫等疾病的关系还缺乏系统的认识，有待于进一步研究。随着研究工作的不断深入，对 VLDL-R 的了解将越来越全面，从而为相关疾病的防治工作提供新的依据和途径。 9 / 10 参考文献 1 Feng Z,Bates SR,Getz GS et al.Acta Acad Med Wuhan,1983;3:8-10 2 Patel DD,Forder RA,Soutar AK et al.Biochem j,1997;324(pt2):371-377 3 Oka K,Forte T,Ishida B et al.Eur J Biochem,1994;224(3):975-983 4 Jimgami H,Yamamoto T.Curr Opin Lipidol,1995;6(2):104-108 5 Helbecque N,Dallongeville J,Codron V et a.Arterioscler Thromb vasc Biol,1997;17(11):2759-2764 6 Bujo H,Yamamoto T.J Atheroscler Thromb,1996;2(2):71-75 7 Schneider WJ.Int Rev cytol,1996;166:103-137 8 Niemeier A,Gafvels M,Heeren J et al.J Lipid res,1996;37(8):1733-1742 9 Takah AShi S,Oida K,Ookubo M et al.FEBS lett,1996;386(2-3):197-200 10 IshibAShi T,Nakazato K,Shindo J et al.J Atheroscler thromb,1996;2(2):76-80 10 / 10 11 Masuzaki H,Jingami H,Matsuoka N et al.Circ