AS的炎症反应和病理变化.ppt

1、1,Inflammation and the Pathogenesis of Atherothrombotic Disease,2,2,3,no symptoms,+ Symptoms,Schematic Time Course of Human Atherogenesis,Time (y),Symptoms,Lesion initiation,Ischemic HeartDisease,CerebrovascularDisease,Peripheral VascularDisease,4,动脉粥样硬化发生机制,1. 脂源性学说 高脂血症可使血管内皮细胞损伤及脱落，管壁透性增高，脂蛋白进入内膜

2、引起巨噬C反应，SMC增生并形成斑块。 2. 致突变学说 认为AS斑块内的SMC为单克隆性，即由一个突变的SMC子代细胞迁入内膜，分裂增殖形成斑块，犹如平滑肌瘤一般。 3. 损伤应答学说 各种原因引起内皮损伤，使之分泌生长因子，吸引单核C附着于内皮，并移入内膜下刺激SMC增生，并分泌各种因子相互作用形成纤维斑块。 4受体缺失学说 若LDL受体数目过少，则导致细胞从循环血中清除LDL减少，从而使血浆LDL升高。,5,Cell Types in the Human Atheroma,Intrinsic Vascular Wall Cells Endothelium Smooth Muscle Ce

3、lls Inflammatory Cells Macrophages T Lymphocytes Mast Cells,6,Monocyte/Macrophage,T-lymphocytes,TunicaMedia,Intima,Smooth musclecells,Endothelium,6,7,血管内皮细胞,一般生物学特征 血管内皮细胞绝大多数衬覆于血管内膜表面，极少部分存在于循环血液中，其总数约为1.21018，总面积约400 m2。电镜下观察，内皮细胞腔面有稀疏、大小不一的胞质突起，相邻细胞间紧密连接。成熟的内皮细胞都表达一些相同的表面标志，包括CD34、CD31、KDR和VE钙黏着蛋

4、白等。,8,2. 血管内皮细胞的主要生理功能,2.1 屏障功能 2.2 调节血管张力 2.3 抗凝促纤溶作用 2.4 参与炎症反应 2.5 协同血管平滑肌参与血管重构,9,LeukocyteEndothelial Adhesion,Mono,T,B,PMN,Attachment,9,10,VCAM-1 (Vascular Cell Adhesion Molecule 1 ),Binds monocytes and lymphocytes- Cells found in atheroma Expressed by endothelium over nascent fatty streaks Ex

5、pressed by microvessels of the mature atheroma,11,VCAM-1 Expression in Rabbit Aorta endothelium,3 weeks on atherogenic diet,11,12,VCAM-1,免疫球蛋白超家族成员，是一种单链糖蛋白；分子量：95100kDa 分布：血管内皮细胞、树突状细胞、骨髓基质细胞、类风湿性关节炎滑膜表层细胞等细胞表面 配体：1粘合素超家族的VLA-4（41）或47 ；淋巴细胞、单核细胞、嗜酸粒细胞等表面具有VCAM-1的配体 以配体-受体相对应的形式发挥作用，可使细胞与细胞之间发生粘附,13

6、,sVCAM-1 soluble vascular cell adhesion molecules 1,1.sVCAM-1的来源： 血管内皮细胞表面的粘附分子由蛋白酶裂解使细胞外成分脱落后可进入血液成为可溶性粘附分子 粘附分子的mRNA存在着不同的剪接形式，其中有的mRNA翻译后的产物可能不表达在细胞表面，而是直接分泌进入血液 2.sVCAM-1分子有80kDa和50kDa两种形式，其中80kDa分子的N端与膜结合VCAM-1是相同的,14,Penetration,Macrophage Functions in Atherogenesis,14,15,MCP-1 (Monocyte Chemo

7、attractant Protein 1),A potent mononuclear cell chemoattractant Produced by endothelial and smooth muscle cells Localizes in human and experimental atheroma,16,Reduced Lipid Deposition in MCP-1Deficient Atherosclerotic Mice,17,Reduced Lipid Deposition in MCP-1Deficient Atherosclerotic Mice,Oil Red S

8、taining % Aortic Surface Stained,Time on Diet:,12 14 weeks,+/+,-/-,*,*,+/+,-/-,20 25 weeks,*P = 0.001 compared to +/+*p = 0.005 compared to +/+,18,Activation,Macrophage Functions in Atherogenesis,18,19,Division,Macrophage Functions in Atherogenesis,19,20,M-CSF Expression in Atheroma,Intimal M-CSF in

9、 Atheroma,20,21,M-CSF(Macrophage Colony-Stimulating Factor),1. 产生和分泌 激活的巨噬细胞、B细胞、 T细胞和内皮细胞等 2. 分子结构 人天然M-CSF为糖蛋白，分子量4090kDa。 3. 功能 有激活成熟巨噬细胞的一系列功能 4. M-CSF受体 M-CSFR由c-fms原癌基因所编码。M-CSF受体为高亲和力，表达于循环的单核细胞和组织巨噬细胞以及胎盘滋养层细胞。,22,Molecular Mediators of Atherogenesis,22,23,Recruitment of Blood Monocytes by E

10、ndothelial Cell Adhesion Molecules,Endothelium,Vessel Lumen,MCP-1,E-Selectin,Intima,VCAM-1 ICAM-1,Sticking,Monocyte,Rolling,Transmigration,24,Endothelium,Vessel Lumen,Intima,Foam Cell,Monocyte,Cytokines,Metalloproteinases,Cell Proliferation,Macrophage,Atherosclerosis is an Inflammatory Disease,Growt

11、h Factors,Matrix Degradation,25,Role of Lipoproteins in Inflammation,26,Lipoprotein Classes and Inflammation,27,Structure of LDL,Hydrophobic Core of Triglyceride and Cholesteryl Esters,apoB,Surface Monolayer of Phospholipids and Free Cholesterol,28,Endothelium,Vessel Lumen,LDL,LDL,Intima,Modified LD

12、L,Ox-LDL Gly-LDL Gly-ox-LDL LDL-CIC,Hydrolysis of Phosphatidylcholineto Lysophosphatidylcholine,Other Chemical Modifications,Oxidation of Lipidsand ApoB,Aggregation,Role of LDL in Inflammation,29,LDL,LDL,Endothelium,Vessel Lumen血管腔,Monocyte 单核细胞,Macrophage巨噬细胞,Adhesion Molecules粘附分子,Foam Cell,Intima

13、,Modified LDL,Cytokines细胞因子 (TNF-、IL-1),Cell ProliferationMatrix Degradation,Growth FactorsMetalloproteinases,MCP-1,Role of Modified LDL in Inflammation,30,The Remnants of VLDL and Chylomicrons are Also Proinflammatory,Endothelium,Vessel Lumen,Monocyte,Macrophage,MCP-1,AdhesionMolecules,Foam Cell,In

14、tima,ModifiedRemnants,Cytokines,Cell Proliferation细胞增殖 Matrix Degradation基质降解,Growth FactorsMetalloproteinases金属酶,Remnant Lipoproteins,Remnants,31,Structure of HDL,Hydrophobic Core of Triglyceride and Cholesteryl Esters,apoA-II,Surface Monolayer of Phospholipids and Free Cholesterol,apoA-I,32,Role o

15、f HDL in Atherosclerosis,LDL,LDL,Endothelium,Vessel Lumen,Monocyte,Modified LDL,Macrophage,MCP-1,AdhesionMolecules,Cytokines,Intima,HDL Inhibit Adhesion Molecule Expression,Foam Cell,HDL InhibitOxidationof LDL,HDL Promote Cholesterol Efflux,33,HDL Inhibit Endothelial Cell Sphingosine Kinase,HDL,Sphi

16、ngomyelin,Ceramide,Sphingosine,Sph-1-P,NF-KB,Adhesion Protein Synthesis,SM-ase,Sph Kinase,+,TNF,X,-,34,Conclusions,Strategies that reduce proinflammatory modifications to LDL may reduce atherosclerosis Strategies that increase the anti-inflammatory properties of HDL may also reduce atherosclerosis M

17、ore research is needed to determine whether pharmacological increases in HDL are anti-inflammatory and reduce atherosclerosis,35,36,载脂蛋白（apoprotein, Apo）,37,载脂蛋白的种类与结构,脂蛋白中的蛋白部分称为载脂蛋白，载脂蛋白在脂蛋白代谢中具有重要的生理作用。作为构成并稳定脂蛋白的结构是脂蛋白结构的支柱；修饰并影响脂蛋白代谢有关的酶活性；作为脂蛋白受体的配体；参与脂蛋白与细胞表面脂蛋白受体的结合代谢过程。 载脂蛋白种类很多，一般分为57类，其氨基

18、酸序列大多数已阐明，载脂蛋白种类的命名是用英文字母顺序编码，每一类还有亚类。,38,载脂蛋白A族,载脂蛋白A（ApoA）可分为Apo AI、Apo AII、ApoA IV、 ApoA V 。ApoAI和ApoAII大部分布在HDL中，是HDL的主要载脂蛋白。,39,一、ApoAI,ApoAI是ApoA族最多的一种组分，是HDL中的主要载脂蛋白。由肝和小肠合成，血浆中生物半寿期为4.5天。 ApoAI多态性依次称为ApoA I0、ApoAI-1 、ApoAI-2 、ApoAI+1、 ApoAI+2 ，其中ApoA I0含量最多。 ApoAI主要存在于HDL中，占HDL3载脂蛋白的65%，占HDL

19、2载脂蛋白的62%。在CM、VLDL和LDL中也有少量存在。血浆中呈现迁移率的一种-HDL，其中有80%的ApoAI。,40,ApoAI的生理功能,组成脂蛋白并维持其结构的稳定与完整性 ApoAI可以激活磷脂胆固醇酰基转移（LCAT）的活性 其他,41,1.组成脂蛋白并维持其结构的稳定与完整性,实验表明，纯化的ApoAI在水溶液中可以自发地和脂类结合。70年代早期，Gotto实验室研究了人ApoAI分子与磷脂的结合部位，将ApoAI裂解成四个肽段，发现仅有羧基末端的肽段可自发地和磷脂结合。后来进一步确认该段是ApoAI224-242肽段，这一肽段既可以维持双性螺旋的结构又可以维持和脂质结合所具

20、备的疏水性。,42,2.ApoAI激活LCAT,已经证实ApoAI是通过激活LCAT，再催化胆固醇酯化，ApoAI肽段III（肽段116-151）是激活作用的中心；,43,3.其他,有学者报道，ApoAI可作为HDL受体的配体；含ApoAI脂蛋白可以和转铁蛋白及铜蓝蛋白形成大分子复合物以运输铁和铜离子。,44,二、ApoA,ApoAII是HDL中第二种含量多的载脂蛋白，在HDL2占载脂蛋白的15%，在HDL3中占载脂蛋白的25%。CM中达总载脂蛋白的7%10%，VLDL中也少量存在。 ApoAII由肝脏和小肠合成。人血浆中的ApoAII生物半寿期为4.4天。 ApoAII是由两条多肽链的77个

21、氨基酸残基组成。ApoAII在不加还原剂的SDS-PAGE中测出分子量是17000D，在人血浆中以二聚体形式存在。ApoAII的单体分子量为8700D。,45,Apo AII的生理功能,维持HDL结构，ApoAII肽段12-31和肽段50-77具有与磷脂的结合能力，经二级结构分析认为，残基17-30和51-62形成的双性螺旋结构是人ApoAII与脂质结合的分子基础。 激活肝脂酶，用以水解CM和VLDL中的TG和PL。还有报道，ApoAII可抑制LCAT活性。,46,三、Apo AIV,ApoAIV是最先从大鼠HDL和CM中发现的一种载脂蛋白。 成熟ApoAIV由376个氨基酸残基组成。经SDS

22、-PAGE确认大鼠和人ApoAIV分子量为44000和46000Da。 人和大鼠氨基酸组成相似，是一种糖蛋白，含有6%的碳水化合物，其中甘露糖占1.8%，半乳糖占1.55%，N-乙酰葡萄糖胺占1.55%和唾液酸占1.1%。,47,ApoA的生理功能,ApoA的生理功能目前尚不清楚，据推测它在HDL逆向转运过程中起有重要作用。 体外，ApoA可以促进LCAT的胆固醇酯化反应 调节脂蛋白脂肪酶的激活作用 并推测可以促进ApoA从HDL和VLDL中释放。 ApoA由肝脏和小肠合成，生物半寿期为10h。,48,四、Apo AV,1. Apo AV 基因 定位于11q23 染色体上, 与Apo A1/C

23、3/A4 基因簇相距约30 kb ,与小鼠Apo A5 基因同源性达71 % ,与人Apo A4 基因同源性达27 %。该基因全长1889 bp ,有4 个外显子和3 个内含子。目前为止在Apo A5 基因内及其附近区域发现了16 个SNP位点。,49,2. Apo AV蛋白,平均分子量38905 Da ,由343 个AA组成,主要在肝脏中合成,有信号肽和二级螺旋结构,有比Apo A4 更高的球形疏水区,有更强的表面排斥力、高脂质亲和力。 人血清Apo A5 浓度为24406g/L ,主 要分布在VLDL、HDL和CM中。,50,Apo A5对血脂的影响,研究表明Apo A5 主要影响血浆TG

24、代谢, Apo A5 基因变异与血浆TG水平增高及家族性混合型高脂血症有关,血浆Apo A5 浓度与TG浓度呈负相关,提示Apo A5 有降TG的作用，但对其它血脂成分的影响目前尚无定论。,51,Apo A5 对血浆TG水平的影响(1),动物实验表明,过度表达Apo A5 的转基因鼠血浆TG浓度比对照组降低65 % ,而Apo A5 敲除鼠的TG水平比对照组增高4倍,这两种小鼠模型的TC和HDLC的浓度均没有明显变化。研究发现TG水平变化主要是由于血中VLDL 变化所致。,52,Apo A5 对血浆TG水平的影响(2),另有研究显示,带Apo A5 腺病毒载体小鼠的血浆TG和TC 浓度分别降低

25、了70 %和40 % ,原因是Apo A5 过度表达后极大地降低了VLDL 的比例,从而降低TG水平,也使脂蛋白中的胆固醇减少,其中HDL中的胆固醇降低幅度最大,从而使血浆TC浓度降低。,53,Apo A5 调节血浆TG代谢的作用机制,给小鼠静脉注射小剂量Apo A5 腺病毒载体后,测得血浆TG、TC 降低; 肝脏VLDL-TG 分泌率降低29 %37 %,而VLDL 的生成率不变；餐后TG降低68 %88 %。 提示Apo A5 抑制Apo B 的酯化反应; 增加了LPL 对富含甘油三酯脂蛋白(TRL) 的清除。,54,Apo A5 调节血浆TG代谢的作用机制,体外试验发现,重组的Apo A

26、5 使LPL活性增高23 倍,在鼠的骨骼肌和脂肪组织中,类似VLDL 的富含TG颗粒清除加速,来源于TG的脂肪酸颗粒摄取增加。 由此推测Apo A5 可能是LPL 的激活物,可以减少肝脏VLDL-TG的产生, 增强LPL 对TRL 的水解从而降低TG。,55,Apo A5 调节血浆TG代谢的作用机制,用Apo A5 -/- 的小鼠进一步研究Apo A5 对TG的影响,结果发现: Apo A5 -/-鼠TG增高,VLDL 中TG较对照组增高4. 6 倍,VLDL 颗粒体积增大,TRL、CM及CMR的清除速度下降,LPL 活性降低87% ,对TG的水解降低10 倍,而TG的产生率与对照组无明显差别

27、。,56,Apo A5 调节血浆TG代谢的作用机制,上述研究结果提示载脂蛋白A5 可能通过减少肝脏VLDL 的分泌和增加TRL 的清除使血中TG水平降低。,57,Apo A5 调节血浆TG代谢的作用机制,在对Apo A5 转基因鼠的研究中发现, Apo A5 不影响肝内VLDL和肠内CM的产生,但观察到LPL对TG的酯解增强,CM和VLDL 的分解代谢增加。 用转LPL 的Apo A5 敲除鼠和缺乏LPL的Apo A5 转基因鼠进一步观察Apo A5 与LPL间的作用,结果发现在有高活性LPL的Apo A5 敲除鼠中TG水平明显减低,而缺乏LPL 的Apo A5 转基因鼠TG水平只有轻微下降。

28、 可见在缺乏LPL 的情况下Apo A5对TG没有显著影响,提示Apo A5 对TG的调节作用是通过LPL 实现的。,58,Apo A5 对其它血脂成分的影响,对537 名高加索人群进行研究,对用于区分常见的三种单倍型两个多态性位点进行研究,结果发现Apo A5 1型TG水平降低、HDLC水平升高, Apo A5 2型和3型TG 升高、HDLC 下降。 有研究发现, Apo A5 缺乏使血清TC水平升高,HDL 中胆固醇增高41%,TG增高38%。蛋白定量分析则显示Apo A5 的浓度与血清HDLC 呈正相关。 提示Apo A5 对HDL 代谢可能也有影响，但各项研究结果尚不一致。,59,Ap

29、o AV小结,Apo A5 与血TG代谢密切相关,它可能通过减少VLDL 的分泌、促进VLDL 分解而降低TG水平,但具体作用机制尚待进一步阐明。 目前多数研究主要集中在Apo A5 基因多态性与血脂及冠心病的关系方面,有关Apo A5 蛋白方面的研究报道还很少。不少研究提示Apo A5 基因多态性可能与冠心病的易感性相关,但在不同人群中的研究结果尚不一致,仍需进一步研究证实。 由于Apo A5 基因变异明显影响血浆TG水平,所以其基因多态性位点的检测可能成为高TG血症的预警指标, Apo A5基因多态性位点也可能成为未来基因治疗的靶点。,60,载脂蛋白B族,体外实验表明，载脂蛋白B是难溶于水

30、的蛋白质。目前所知，ApoB族可分为两个亚类，即ApoB48和ApoB100。 ApoB主要成份是B100，其次为B48，其他形式如ApoB75，ApoB41，ApoB36等均为ApoB100的不同降解产物。,61,一、ApoB100,ApoB100是单链糖蛋白，分子量为510kD，主要在肝脏，少数在小肠合成。ApoB100包括27个（或24）氨基酸信号肽和4536个氨基酸残基的成熟单体蛋白。 ApoB100中对脂类结合的必要的结构区域在20352506和40024527氨基酸残基之间，这两个结构区域重复出现两性亲脂-螺旋区段。,62,ApoB100生理功能,合成装配和分泌富含甘油三酯的VLD

31、L 是LDL的结构蛋白 是LDL受体的配体，调节LDL从血浆中的清除速率。,63,二、ApoB48,ApoB48因分子量是ApoB100的48%而得名。存在于CM中，不与其他脂蛋白分子交换。ApoB48在小肠合成，是组装CM所必需的载脂蛋白。 ApoB48在血浆中生物半寿期仅510min，因为分解速度很快，在血清中的浓度很低，约相当于ApoB100的0.1%。经SDS-PAGE电泳染色在VLDL组分中，仍可检出痕量的ApoB48。摄入含脂肪丰富的食物后，ApoB48/ApoB100比值明显增加。,64,载脂蛋白C族,载脂蛋白C是目前所知载脂蛋白中分子量最小的一类。主要由肝脏合成，小肠也合成少量

32、。 ApoC有三种亚型，即ApoCI、ApoCII、ApoCIII。,65,Apo CI,由57个氨基酸残基组成的单一多肽链，不含半胱氨酸、组氨酸和酪氨酸，分子量为6625D。 人ApoCI二级结构中有55%的螺旋结构，极易与磷脂结合。它是LCAT的激活剂。,66,ApoCII,由79个氨基酸残基组成的单一多肽链，分子量为9110D，有两种多态型，等电点分别为4.86和4.69，均不含半胱氨酸和丝氨酸，其二级结构的螺旋约占23%。 ApoCII可激活多种来源的LPL。其结构中第5578位氨基酸残基是维持其对LPL激活作用的最短必需区域。羧基端4350位氨基酸残基为-螺旋结构的脂质结合。,67,

33、ApoCIII,由79个氨基酸残基组成单一多肽链，由于第74位苏氨酸残基所带唾液酸个数不同，又可分成ApoCIII0、CIII1、CIII2三个亚类，也是其多态性，等电点分别为5.02、4.82和4.62。 分子量为8764D，其二级结构在不同状况下，-螺旋约占22%54%不等，ApoCIII的-螺旋结构极易与磷脂结合。,68,ApoC族生理功能,同磷脂相互作用，维持脂蛋白结构。 对酯酶的激活作用。 ApoCII可以激活LPL 。,69,同磷脂相互作用，维持脂蛋白结构,由于在溶液中呈特殊的立体双性离子，带负电荷的酸性氨基酸与带正电荷的磷脂基团作用，具有很强的磷脂结合活性。由于与磷脂交互作用，A

34、poC族的-螺旋结构增加，而磷脂的单个酯酰链的运动则受到限制，从而影响磷脂从凝胶态到液晶态的转变，两者作用结果达到固系脂蛋白结构功能；,70,对酯酶的激活作用,有人认为HDL的磷脂流动性增加时，ApoCI通过HDL脂层表面后促进LCAT的催化作用 。,71,ApoCII可以激活LPL,其激活机制可能是，LPL通常存在于外周循环与肝素样分子结合并附着于血管内皮上，当LPL接触CM或VLDL时，LPL便同脂蛋白颗粒表面的磷脂发生作用，进而结合于脂蛋白颗粒上，其内的ApoC与LPL发生作用，改变LPL的空间结构，进而催化水解甘油三酯。,72,Apo E,Apo E是一种富含精氨酸的碱性蛋白，人Apo

35、E由299个氨基酸残基组成，分子量为34145D，含32个Arg和12个Lys。 存在于血浆的CM、VLDL及其残粒和-VLDL中均含有ApoE，一部分ApoE在血液中与ApoAII形成复合体。 ApoE主要由肝脏合成，近年来发现脑，肾，骨骼，肾上腺及巨噬细胞也能合成。,73,二、ApoE的生理功能,是LDL受体的配体，也是肝细胞CM残粒受体的配体，它与脂蛋白代谢有密切相关性。 ApoE具有多态性，多态性是决定个体血脂水平与动脉粥样硬化发生发展密切相关。 参与激活水解脂肪的酶类，参与免疫调节及神经组织的再生。,74,ApoE的合成部位,人类ApoE主要在肝脏和脑组织合成，近年来发现肾，骨骼及单核细胞（含巨噬细胞）也有合成能力。人的肾上腺、卵巢颗粒细胞也能合成ApoE