一个新的高甘油三酯血症候选基因——载脂蛋白A5

870 ISSN 1007—3949 Chin J Arterioseler，Vol 15，No 11 ·文献综述· 一 个新的高甘油三酯血症候选基因 载脂蛋白A5 曾武威 综 述， 陈保生 审 校 (中国医学科学院基础医学研究所 中国协和医科大学基础医学院医学分子生物学国家重点实验室，北京市 100005) [关键词] 分子生物学； 栽脂蛋白A5； 甘油三酯； 高甘油三酯血症： 脂蛋白脂肪酶 [摘 要] 高甘油三酯血症已经被明确列为冠心病的独立危险因子。几个已知基因的突变可导致原发性高甘油 三酯血症，但并不是在所有的原发性严重高甘油三酯血症患者中都发现了这些基因的异常，提示可能还有其它基 因参与了高甘油三酯血症的形成机制。栽脂蛋白A5是最新发现的决定血浆甘油三酯水平的重要因子，与高甘油 三酯血症密切相关，因此成为一个新的高甘油三酯血症候选基 因。文章即简单介绍栽脂蛋白A5的结构、功能、作 用机制及与疾病关系的研究现状。 [中图分类号] Q7 [文献标识码] A 大型流行病学研究和临床干预实验表明，血浆甘油三酯 (tri~yceride，TG)水平升高是冠心病的独立危险因素。高甘 油三酯血症(hypertriglycefidemia，I-rl~)已被明确列为冠心病 的独立危险因子。引起高甘油三酯血症的因素有很多，除继 发性高甘油三酯血症外，一些基因的突变或缺陷将导致严重 的高甘油三酯血症，这些基因包括脂蛋白脂肪酶(1ipoprotein lipase，LPL)及其辅助因子载脂蛋白cⅡ⋯。但并没有在所 有的原发性严重高甘油三酯血症患者中都发现了这些基因 的异常，实际上只有--I1,部分这样的患者携带有上述基因的 突变，这提示可能还有其它基因参与了高甘油三酯血症的形 成机制。最近，一个新的载脂蛋白家族成员被发现，它就是 载脂蛋白 A5(apolipoprotein A5，ApoA5)。动物实验和大量人 群流行病学研究均提示，载脂蛋白A5参与体内TG的代谢， 是血浆 TG水平的重要决定因子，与高甘油三酯血症密切相 关 剖。由此，载脂蛋白A5作为一个新的高甘油三酯血症候 选基因而为人们所关注。 l 载脂蛋白A5的结构、分布和血浆含量 载脂蛋 白 A5是 由 PennacchioL2 和 VlietL3 的课题组在 2001年分别发现并证实的。载脂蛋白A5基因位于人染色 体 1l ，在载脂蛋白AI／C3／A4基因簇下游约3o l(b处。该 基因长约 2 kb，含3个外显子和2个内含子，编码一个 366个 氨基酸的蛋白前体。载脂蛋白A5蛋白主要在肝脏合成，切 除信号肽后成为含有 343个氨基酸残基 的成熟蛋白分泌入 血，主要分布在高密度脂蛋白、极低密度脂蛋白(very lowden． sity lipoprotein，VLDL)和乳糜微粒(chylomicron，CM)中。血浆 载脂蛋白 A5的浓度非常低 ，在高加索白人中约为 24～406 [收稿日期】 2007—05—30 [修回日期] 2007—11-05 [基金项目】 I司家自然科学摹金 (NSFC 30100068) [作者简介] 曾武威，硕士，研究方向为脂质代谢及其与心血管疾病 的关系，E-realI为zengwuwei@ibms．pumc．edu．C／I，、陈保 ，硕 l：，教 授，怫 1：研究，1 导帅，研究方向为脂质代谢及 ‘j心m管疾病的关 系 L[引，在日本人群中为 179~74、8 tdE ，远低于其它常见 载脂蛋白的浓度。 2 载脂蛋白A5的基因表达及影响因素 载脂蛋白 A5基因的表达受到与 1'G代谢相关的转录因 子的调控。这些转录因子主要是一些核受体，如过氧化体增 殖物激活型受体 a(peroxisorne prolifemtor activated roeeptor al- pha，PPAP~)、法呢酸 x受体(farnesoidX roeeptor，FXR)、肝脏 x受体 liverX receptor，D )、固醇调节元件结合蛋白(sterol regulatory dement binding protein lc，SREBP1c)、视黄酸相关孤 儿受体(retinoic add related orphan recep~r alpha．ROR~)和甲 状腺素受体(thyroid hormone receptor， m)等。 贝特类药物作为 PPARa的激活剂，诱导 u)L基因表达而 抑制载脂蛋白 CⅢ表达，从而起到降低血浆 TG水平的疗效。 新的研究发现，贝特类药物通过 PPAP~的介导也诱导载脂 蛋白 A5基因转录，增加肝细胞 中载脂蛋 白 A5 mP,．NA水 平L8 J，这也进一步揭示了贝特类药物降低血浆 TG的机制。 除 PPARa外，FXR和 RORa也上调载脂蛋白 A5基因表达。 Prieur等 在载脂蛋白A5基因转录起始的上游发现了一个 由反向重复序列组成的被称作IR8的FXR应答元件，FXR与 其相互作用，从而激活载脂蛋白 A5启动子，促进载脂蛋白 A5基因的转录。RORa 1和RORa4则通过与远端启动子中 的三个 ROR应答元件相互作用，诱导载脂蛋白A5基因转 录，增加肝细胞中载脂蛋白A5基因表达Ll 。与 PPARa、FXR 和 RORa的上调作用相反，LXR则抑制肝细胞和载脂蛋白A5 转基因鼠中的载脂蛋白A5表达，LXR的下调作用是通过其 靶基因SREBPlc与载脂蛋白A5基因启动子区的E-hox元件 结合，从而抑制载脂蛋白 A5基因的转录⋯J。 3 载脂蛋白A5的功能 通过对敲除鼠和转基因鼠的研究 ，初步揭示了载脂蛋白 A5在TG代谢中的重要作用。载脂蛋白 A5基因敲除小鼠的 血浆TG水平是正常对照小鼠的4倍，同时伴有 VLDL的升 维普资讯 http://www.cqvip.com CN 43—1262／R中国动脉硬化杂志2007年第 15卷第 11期 871 高，杂合敲除小鼠的VLDL水平介于纯合敲除小鼠与对照小 鼠之间；而转入人载脂蛋白 A5基因的转基因小鼠，其血浆 TG水平只有对照组小鼠的 1／3，下降约 70％，VLDL水平亦降 低 ’ 。在此基础上，对不同种族(包括高加索白人、非裔美 国人 、亚洲人和中国汉族人等)和不同人群(正常人群 、家族 性混合高脂血症患者和冠心病人群等)的遗传学关联研 究 ”圳证实，载脂蛋白 A5对人血浆 TG水平也有非常显 著的影响。一些载脂蛋白A5单核苷酸位点多态性与血浆 TG水平升高密切相关，如 一1131T／C、S19w(56c，G)和 G185C (553G，T)等 ，这些结果提示载脂蛋白 A5可能直接或间接参 与体内TG的代谢。 2005年，在高甘油三酯血症患者中发现了两个载脂蛋白 A5基因的无义突变——Q148X 和 Q139Xt驯。这两个无义 突变均发生在载脂蛋白A5基因的第 3外显子上，单个核苷 酸的突变造成终止密码子的提前出现 ，形成长度截短的载脂 蛋白 A5蛋白，疏水性的脂质结构域完全缺失，导致其功能丧 失。两种突变携带者的 LPL和载脂蛋白 C11基因均未发现 异常，血浆载脂蛋白 C11水平正常或稍高。肝素后血浆 LPL 活性在 Q148X纯合子患者中只有轻微降低，但在 Q139X杂 合子患者中则显著降低，数量也下降，该患者同时携带有不 同的载脂蛋白A5单倍体型。这两个突变病例的发现，一方 面更加证实了载脂蛋白 A5在维持 TG正常代谢中的关键作 用，以及载脂蛋白A5异常与高甘油三酯血症的关系；而另一 方面，两个不同突变病例的血脂谱差异也提示载脂蛋白A5 调控血浆 TG水平的作用机制可能有不同途径，它可能与其 它参与TG代谢的因子相互作用。 4 载脂蛋白A5调节甘油三酯代谢的可能机制 甘油三酯(TG)在体内的代谢是以大分子脂蛋白颗粒的 形式进行的。饮食摄入的TG和脂溶性维生素在小肠中形成 CM，而内源性合成的 TG在肝脏中以VLDL的形式分泌入血。 CM和 VLDL并称为富含 TG的脂蛋 白颗粒 (TG-rich lipopro． teins，TGRL)。TGRL进入血液后 ，颗粒中的载脂蛋白或与细 胞表面受体相互作用将脂质运输到靶组织 ，或激活细胞表面 的脂酶将脂质水解。TGRL颗粒很大，一般不能通过毛细血 管内皮细胞。LPL通过与硫酸肝素蛋 白聚糖 (heparan su1． phate．proteoglycans，HSPG)作用而附着在毛细血管内皮细胞 的管腔面，从而使 LPL能够接近这些大颗粒中的TG并进行 水解作用 “。在此代谢过程中，LPL作为 TG水解的限速酶 在脂质的代谢和转运过程中起关键作用，它有多个功能位点 与不同因子相互作用，从而保证在最适的位置发生最佳的脂 解反应。 如前所述，载脂蛋白 A5是最新发现的对 TG水平有重 要影响的因子，那么它如何参与上述的 TG代谢过程呢?目 前的研究结果对其作用机制还不甚了解，推测可能通过以下 两种途径：一是细胞内作用。研究发现，载脂蛋白 A5基因转 染 COS1细胞后只有极少的表达蛋白被分泌出细胞，大部分 则存留在细胞内质网中，这与载脂蛋白 A5基因在肝脏中高 表达而在血浆中低浓度的情况相符，因此推测载脂蛋白 A5 可能主要在细胞内发挥作用 J。对载脂蛋白A5的亲脂性 和表面弹性的研究提示，载脂蛋白A5可能通过结合并阻碍 新生 VLDL的移动 、延迟 VLDL在肝细胞内的装配，以减少肝 脏VLDL的合成及分泌 J。Schaap等 发现载脂蛋白A5降 低小鼠VLDL的生成速率是通过影响 VLDL组装时的载脂蛋 白B脂化过程。然而，来自人载脂蛋白A5转基因小鼠的研 究结果并不支持 载脂蛋白A5抑制 VLDL的组装及分泌”的 观点，这些转基因鼠的 VLDL在肝脏中的合成和分泌没有发 生改变 J。此外 ，携带 Q139X突变的高甘油三酯血症患 者血浆中含载脂蛋白 B的脂蛋白没有显著升高 】，这也间 接提示载脂蛋白 A5对肝脏合成 VLDL没有明显的抑制作 用。二是对 LPL活性的直接调节或间接影响。载脂蛋白 A5 可能具有类似载脂蛋白 C 11的激活 LPL活性的作用 J。 体外实验表明，以载脂蛋白A5功能缺陷的血浆作激活物时， LPL的活性显著降低，提示载脂蛋白A5可能是完全激活 LPL 所必需的生理因子u 。而另有一些研究者认为载脂蛋白A5 并不直接激活 LPL的活性。他们推测载脂蛋白A5可能结合 到内皮表面的HSPG上，从而间接促进附着在HSPG上的 LPL 水解 TG。体外研究表明，重组载脂蛋白 A5有很强的肝素结 合能力，能增强 VLDL和CM与肝素的结合，促进 CM与附着 在肝素上的LPL结合‘筠J。载脂蛋白A5在HSPG缺乏时不能 调节 LPL的活性，只有在 LPL附着在 HSPG上时，才能促进 VLDL的水解 J。本课题组对载脂蛋白A5缺失突变体的研 究结果也提示，载脂蛋白 A5降低 TG的作用可能主要是通 过激活LPL活性，增加了体内TG的水解速度，从而降低血浆 TG水平 。 综上所述，载脂蛋白A5作为新近发现的决定血浆 TG 水平的重要因子，参与高甘油三酯血症的形成，但其作用机 制还没有完全阐明。进一步明确载脂蛋白A5的核心功能片 段、阐明载脂蛋白 A5与 TG代谢中的其它关键成分之间的 相互关系、从 TG代谢通路的几个环节揭示载脂蛋白A5降 低 TG的可能机制、以及探讨载脂蛋白 A5用于降低血浆 TG 水平和改善高甘油三酯血症的可能性都将是十分必要的。 另外 ，对于原发性严重高甘油三酯血症患者，在筛查 LPL和 载脂蛋白 C11基因的同时，也应增加对载脂蛋 白 A5这一新 的候选基因的检测。 【参考文献] [1] Gelnisch S． Conln~ mutations of the lipopavtein lipae,e gene and their clinical 8 fificm~e[J]． Curt Atherosder脚 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