不同种属动物脂质代谢差异与毒理学评价

不同种属动物脂质代谢差异与毒理学评价王宏涛河北省中西医结合医药研究院新药评价中心2012.10成都,2012年第二届中国药物毒理学年会,2,内容提要,脂类与脂质代谢脂代谢与毒理学动物脂代谢特点药物与脂代谢结语,3,脂类和血脂,脂类,甘油三酯,类脂,分布：脂库储存脂（可变脂）储存和氧化,分布：各种生物膜基本脂（固定脂）,（磷脂、胆固醇（酯）、糖脂）,甘油三酯磷脂胆固醇及其酯游离脂肪酸,血脂,脂蛋白,血脂+载脂蛋白质,游离脂肪酸+清蛋白,复合体,血浆脂蛋白,4,脂类的消化和吸收,胆汁酸盐,胆固醇酯酶,胰磷脂酶A2,胰脂酶,磷脂,脂肪酸、溶血磷脂,胆固醇酯,脂肪酸、游离胆固醇,脂肪酸、一酰甘油,脂肪,乳化微团micelles,重新酯化成甘油三酯等（肠粘膜细胞）,载脂蛋白,乳糜微粒CM,淋巴,血液,5,脂蛋白的结构和功能,6,人血浆脂蛋白的基本组成与功能,7,人不同基因对脂蛋白的调控作用,8,人脂蛋白代谢,外源性代谢途径指饮食摄人的胆固醇和甘油三酯在小肠中合成乳糜微粒及其代谢过程，乳糜微粒中的甘油三酯可经肝外组织中脂蛋白脂酶水解，释放出游离脂肪酸。乳糜微粒自身则变为残余颗粒经肝分解代谢。内源性代谢途径指由肝脏合成VLDL，后者转变为IDL和LDL，LDL被肝脏或其他器官代谢的过程，这一过程需要有肝脂酶和载脂蛋白E的参与。高密度脂蛋白代谢称为胆固醇“逆转运”途径。HDL主要是由肝脏和小肠合成，HDL主要是经肝细胞表面的HDL受体进行分解代谢。,9,脂代谢与毒理学研究,外源化合物,机体,毒效应,物种体内的代谢动力学靶敏感性遗传性差异性别年龄,特异性,脂代谢异常,10,脂代谢异常的毒性相关性分析,脂代谢紊乱,毒性机制分析,相关的毒理学改变肝功能、病理及其它生化和脏器病理改变,实验动物脂代谢特点？,与人体毒性相关性,？,潜在肝毒性胰岛素抵抗植物神经紊乱甲状腺素轴肾上腺轴生长激素等,实验动物毒理学研究,血脂水平异常脂蛋白异常肝脂等异常肝细胞脂肪变性,11,不同种属物种脂肪酸合成部位不同,WernerG.Bergen，HarryJ.Mersmann.ComparativeAspectsofLipidMetabolism:ImpactonContemporaryResearchandUseofAnimalModels.JNutr.2005;135:24992502,12,不同物种血浆脂蛋白含量不同,MariaLuzFernandez，JeffSVolek.Guineapigs:asuitableanimalmodeltostudylipoproteinmetabolism，atherosclerosisandinflammationJ.NutrMetab(lond)，2006，3:17.,13,不同种属动物对胆固醇代谢不同,胆固醇,胆汁酸,激活LXR,CYP7A1表达,激活FXR,诱导SHP,与LXR结合影响CYP7A1表达,高胆固醇饮食调件下，小鼠、大鼠和特殊非人灵长类动物诱导CYP7A1表达，而家兔、仓鼠、非洲绿猴等动物高脂饮食不诱导甚至抑制CYP7A1的表达。虽啮齿类和人高脂饮食都诱导LXR的表达，但是对CYP7A1的效应相反。BryanGoowin,Micheal.Watson，etal.DifferentialRegulationofRatandHumanCYP7A1bytheNuclearOxysterolReceptorLiverXReceptor-.MolecularEndocrinology17(3):386394,肝,CYP7A1,14,小鼠与人体脂蛋白比较,含有B48的脂蛋白会被肝脏迅速清除，所以小鼠的血脂水平也较人类低得多；小鼠血浆中HDL、VLDL的浓度相对较高，其VLDL可以将肝脏合成的胆固醇运出肝脏，避免了在肝脏淤积形成脂肪肝，HDL可以使体内合成的胆固醇运送回肝脏，生成胆汁酸排出体外。,15,ApoE基因与小鼠脂代谢,ApoE可将内源性和外源性的脂类转运至到肝脏进行分解代谢正常小鼠的胆固醇主要存在于HDL中，而ApoE是清除CM和VLDL的受体的配体，敲除ApoE基因后，胆固醇就主要存在VLDL中了ApoE基因敲除小鼠的TC明显增高，TG的水平也比正常小鼠高，但HDL却比正常的低VLDL中大量的胆固醇不能从小鼠体内降解，在ApoE基因敲除小鼠的体内蓄积起来，使得ApoE基因敲除小鼠的血浆胆固醇水平较高,16,大鼠与人体脂蛋白组成比较,17,大鼠和人对CYP7A1的调控差异,LXRs对CYP7A1的调控具有种属特异性大鼠和小鼠CYP7A1的启动子区域有LXRs的DR4型顺式作用元件人类CYP7A1的启动子区域不存在肝X受体反应元件，不受LXRs的调节此外，CYP7A1还受PPAR的正调控，维甲酸X受体和孕烷受体也能抑制CYP7A1的表达,18,豚鼠与人体脂蛋白的比较,19,豚鼠的脂代谢调节,脂代谢紊乱,胆汁酸,激活FXR,CYP7A1表达抑制,胆固醇LDL无法及时清除,TC、LDL增加,胆固醇增加,抑制SREBP转移至高尔基体,抑制HMG-CoA还原酶,LDL清除障碍,20,豚鼠脂代谢特点,CYP7A1的表达受LXRs的正调控，同时受FXR的负调控。不同种属动物FXR、LXR介导的CYP7A1表达存在一定的差异性，豚鼠FXR表达易被激活，使CYP7A1表达不发生上调。豚鼠血中胆固醇浓度升高易引起脂代谢紊乱，进而形成高胆固醇血症。SREBP-2主要参与调节胆固醇的合成，而SREBP-1c是脂肪酸和脂肪合成中至关重要的调控因子。血清中TC、LDL的增加导致肝脏胆固醇含量增加，抑制SREBP转移至高尔基体，阻碍SREBP活性成分的生成，从而抑制HMG-CoA还原酶的表达。,21,家兔与人体脂蛋白比较,22,家兔的脂蛋白特征,家兔含apoB脂蛋白化学成分和载脂蛋白含量与人类相近家兔肝不能编辑apoBmRNA，因而产生的apoB100含有与人类同样低的VLDL家兔与人血浆中胆固醇转运蛋白CETP都很丰富家兔对食饵性AS很敏感5家兔缺乏类似于人的apoA-II，而且肝脂酶相对较少,23,人不同基因对不同实验动物脂代谢影响不同,人类脂代谢相关基因在不同动物中引发的脂代谢变化不同，从另一个角度提示不同动物脂质代谢机制的差异性，这有助于对动物脂毒性与人体可能的相关性分析,刘恩岐,范江霖.转基因兔在动脉粥样硬化研究中的应用及其进展.中国动脉硬化杂志，2003，11（4）：371-375,24,犬脂代谢紊乱的毒性表现,犬血浆中胆固醇的主要转运载体是HDL，人主要是LDL，犬对他汀类敏感犬血液中的TG浓度升高时，一般表现为乳糜微粒和/或VLDL升高犬脂代谢紊乱产生的毒性作用与人类获得性胰岛素抵抗的发生机理相近，胰岛素会增加LPL的活性，因此，胰岛素的缺乏会导致LPL活性降低，使VLDL清除障碍，肝脏中甘油三酯酶活性下降，LDL受体活性下降。犬发生胰岛素抵抗时，富含TG的ApoB、VLDL与肾功能的下降有关,25,犬脂代谢紊乱的毒性表现,TG、LDL、VLDL也可介导脂质沉积在肾小管和间质，造成肾小管上皮细胞损害。高脂血症时，氧化型LDL增多，与LDL一起介导上皮细胞损伤，脂质沉积于上皮细胞对机体产生毒效应。犬出现脂代谢紊乱时对肾脏产生的毒作用更强。,26,阿托伐他汀对犬的脂代谢影响,KathleenMWalsh,CharlesERothwell.HepaticEffectsinBeagleDogsAdministeredAtorvastatin,a3-Hydroxy-3-MethylglutarylCoenzymeAReductaseInhibitor,for2Years.ToxicologicPathology,1999,27(4):395-401.,27,导致血脂异常的药物,利尿剂：噻嗪类和速尿均使血浆总胆固醇、甘油三脂和低密度脂蛋白(LDL)浓度增高，高密度脂蛋白(HDL)浓度降低，与疗程有关。受体阻滞剂：除具有内源性拟交感活性者外，皆使HDL降低，而甘油三脂和极低密度脂蛋白(VLDL)增加。非选择性的阻滞剂对脂代谢不利影响比非选择性的阻滞剂要大。抗精神病药：非典型抗精神病药物(AAPS)，氯氮平、奥氮平、利培酮及喹硫平均引起TG升高,程度由强到弱依次为氯氮平奥氮平喹硫平利培酮,28,类视黄素化合物：增加LDL/HDL比值，有时明显增加甘油三脂糖皮质激素：增加甘油三脂和HDL环抱菌素：增加LDL-胆固醇和脂蛋白。避孕药他莫昔芬西咪替丁中药,29,可能的机制,影响神经内分泌激素：胰岛素、肾上腺素类、甲状腺激素、生长激素、糖皮质激素、性激素、催乳素等影响其它激素：瘦素、脂联素、抵抗素等影响脂质代谢急性调控：胰岛素（促分解）和肾上腺素（促合成）,30,结语,药物毒理学研究中，不同种属的脂质代谢特征与人类