第二章　血脂研究及治疗

低密度脂蛋白（LDL）是胆固醇的主要载体，血浆中约有70%胆固醇存在其中，因此LDL又被称作富含胆固醇的脂蛋白。动脉粥样硬化主要是由于富含胆固醇的脂质微粒沉积在内皮细胞下所致，由于LDL是人体内胆固醇的主要携带者，因此它被认为是所有血浆脂蛋白中最主要的致动脉粥样硬化性脂蛋白。随着研究的深入，人们却发现高浓度LDL与巨噬细胞孵育时，并未能将其转化为泡沫细胞，其原因是当巨噬细胞内胆固醇增加到一定程度时，可导致LDL受体下调，从而阻止其继续摄取LDL。因此人们推测，LDL在体内可能通过某种修饰作用，可以不受限制的被巨噬细胞摄取。随后发现，LDL在动脉管壁内可以被氧化为氧化型LDL（Ox-LDL），Ox-LDL除了可以使巨噬细胞转化为泡沫细胞外，还具有多种促动脉粥样硬化作用，这就是目前被广泛认可的脂蛋白氧化修饰学说。体外实验发现，动脉管壁中的内皮细胞、平滑肌细胞以及巨噬细胞均可以氧化修饰LDL，其中内皮细胞可以通过脂氧酶的激活来介导LDL的氧化，从而启动巨噬细胞吞噬Ox-LDL的过程，导致动脉粥样硬化的发生。此后众多的离体实验、动物实验以及人类流行病学研究都证实氧化修饰过程以及Ox-LDL均可导致动脉粥样硬化。

Ox-LDL是包含多种化学物质的复合物，其中许多成分至今仍未被确定。它形成的原因和过程，以及它在体内的特性，至今为止人们了解的仍然十分有限。Ox-LDL自身可以被多种受体所识别，这些受体在不同类型的细胞表面均有表达，受体本身也具备多种生物学功能。在这些受体中，凝集素样氧化低密度脂蛋白受体-1（LOX-1）近年来广为关注，它主要表达于血管内皮细胞。在生理条件下，LOX-1可以吞噬凋亡的细胞或细菌，发挥清道夫受体（SR）的功能；而在病理条件下，LOX-1可以被炎症因子、氧化应激等多种因素所刺激，从而介导内皮细胞对Ox-LDL的吞噬降解及损伤的作用，Ox-LDL与 LOX-1的相互作用可能是引起血管内皮功能损伤的重要机制。本文将对Ox-LDL在动脉粥样硬化领域基础研究方面的进展做一简要介绍。

以往研究发现一些缺乏LDL受体的患者也会发生严重的动脉粥样硬化性疾病，使得人们怀疑体内存在着LDL受体的替代通道。随后的研究发现了SR通道，即载脂蛋白B100（ApoB）的赖氨酸残基乙酰化使得LDL更容易进入巨噬细胞内，从而导致细胞内胆固醇酯的大量沉积；接着人们又发现了丙二醛（MDA）修饰的LDL也可通过类似的途径被巨噬细胞摄取。上述研究表明ApoB的改变以及带负性电荷的LDL分子更容易进入巨噬细胞内。但是随后的研究发现，能够增加巨噬细胞摄取LDL的乙酰化无法在生物体内产生，于是许多研究者开始寻找可以使脂蛋白易于通过SR通道被摄取的“生物学”修饰的LDL。很快人们发现，与单独的LDL相比，与内皮细胞共同培养的LDL更易于被巨噬细胞所摄取，这种内皮细胞修饰的LDL，有着更强的电泳活性，它主要是由ApoB的被氧化修饰产生的。之后发现，平滑肌细胞，单核-巨噬细胞，中性粒细胞以及其他类型的细胞都可以氧化修饰LDL。其他可以引起LDL氧化修饰作用的物质还包括对氧化还原反应敏感的金属，如铁和铜；低浓度的酚红；与细胞培养脂蛋白有关的毒性物质；赖氨酸残基氧化产生的电位以及多种活性氧基团。

上述氧化反应涉及体内众多的酶反应系统，如烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（NADPH）氧化酶、细胞色素P450氧化酶、线粒体电子传递酶、黄嘌呤氧化酶、脂氧酶、环氧合酶、髓过氧化物酶以及非耦合内皮型一氧化氮合成酶（eNOS）。目前认为，氧化应激反应，即过多氧化基团的产生超过了机体自身的抗氧化能力，可以氧化修饰LDL使之形成Ox-LDL。由于血浆中含有丰富的抗氧化物质，因此人们认为LDL的氧化修饰首先发生在血管壁而不是在血浆中，LDL先转移至内皮下然后被氧化修饰形成Ox-LDL。与未经修饰的LDL相比，Ox-LDL是一种更强的前炎症介质，可以在内皮细胞、巨噬细胞及平滑肌细胞内产生氧化应激反应，这种恶性循环导致了动脉粥样硬化的进展。此外研究发现，虽然循环中的Ox-LDL含量很少，但是它与心血管疾病（CVD）的病理过程密切相关，循环中的Ox-LDL不仅是动脉粥样硬化的生物学标记物，而且可以用于预测未来CVD事件的发生，此外它还是一个重要的致病因子。

目前认为细胞对LDL氧化修饰的机制主要涉及两种反应：①金属离子依赖性，主要由铜离子介导。将铜离子分解过氧化物产生的自由基加入到已经含有微量过氧化脂质的系统中，形成的氧自由基可以将多不饱和脂肪酸（PUFA）侧链中的氢原子移出，引发链式反应。可以通过对LDL加入铜来模仿细胞诱导所产生的氧化反应，许多实验室都在使用这种方法来产生Ox-LDL。另外铜介导氧化反应的一个重要特点是铜可以将过氧化物分解为醛类，LDL的铜氧化反应较其他方法介导的氧化反应可以产生更多的MDA。而与铜相比较，铁并未得到人们足够的重视，特别是作为体外的氧化剂，人们认为是培养基中的磷酸盐阻止了铁对脂蛋白的氧化反应。②非金属离子依赖性，主要由脂氧酶介导。既往研究表明在酯化的血脂中存在的PUFA使得它们更容易受到氧化反应的损伤，脂氧酶具有高度选择性，它在特定的部位催化氧化反应。脂质过氧化物性质极不稳定，它可以分解产生众多的产物，包括羰基复合物如醛类及酮类、碳氢化合物、环氧化物、乙醇、羧酸等，这些产物的化学特性使得它们可以与多种不同类型的生物分子发生相互作用，这些生物分子包括胺类和含有巯基的生物大分子。

可以看出，LDL的氧化反应是一个复杂的过程，细胞介导的LDL氧化过程可能包括：①细胞内脂质首先发生氧化，然后转移到LDL上，引起链式反应，导致LDL上的脂质被广泛氧化；②LDL与细胞接触后直接被氧化，细胞生成化学因子释放入血，引发LDL进一步发生脂质氧化，在这个过程中蛋白质和脂质都会被氧化修饰从而形成复杂的产物。例如，氨基酸的非酶性氧化改变以及蛋白水解与ApoB的交联反应可以导致蛋白组分及结构的改变；过氧化的脂质分解可以产生醛类及酮类，它们可以修饰蛋白质中赖氨酸残基的ε-氨基酸部分，后者不仅可以产生Schiff’s基团以修饰氨基酸，而且可以导致与蛋白水解的ApoB发生分子内及分子间的交联反应。

过氧化脂质及其分解产物构成了氧化修饰学说的核心，过氧化脂质分解为醛类，氧化反应所产生的不饱和醛类与蛋白及其他物质的修饰有关。醛类可以结合并改变赖氨酸残基，较之Ox-LDL本身，醛类产物的致动脉粥样硬化作用很少得到人们的关注，该作用开始于氧化修饰过程本身，结束于小分子水溶性醛类如MDA等从脂蛋白颗粒中释放。研究发现亲脂性的醛类如4-羟基壬烯酸（4-HNE）除了可以导致蛋白修饰及交联，可以通过多种途径影响动脉粥样硬化的进程，例如它可以引起酶的失活，细胞凋亡，细胞信号通路参与的蛋白修饰，诱导致炎性细胞因子的生成等。过氧化脂质产生醛类的机制尚未完全明确，主要有自由基依赖和非自由基依赖的两种学说。

大量研究证实，Ox-LDL在动脉粥样硬化的发生发展中起着重要的作用，它贯穿于整个动脉粥样硬化过程的始终，其主要机制包括以下几个方面：①抑制eNOS的表达，引起内皮功能失调；此外可以通过减少外周血内皮祖细胞（EPC）的据量，并显著损伤其黏附、迁移及增殖能力，从而影响内皮的修复；②通过某些信号通路诱导内皮细胞凋亡，如Ox-LDL可以通过下调bcl-2的表达来促进内皮细胞凋亡；③Ox-LDL是动脉粥样硬化细胞免疫反应中最主要的自身抗原，经受体途径吞噬降解的Ox-LDL片段被巨噬细胞以抗原肽-MHC分子复合物形式呈递给附近的T、B淋巴细胞，导致T、B淋巴细胞的细胞因子分泌、细胞毒性作用及抗原-抗体反应等一系列特异性免疫反应，在动脉粥样硬化中发挥一定作用；④通过细胞毒性作用损伤血管内皮细胞：LDL在氧化修饰过程中产生的溶血磷脂酰胆碱（LPC）是Ox-LDL的主要活性成分，有研究认为Ox-LDL对血管内皮的损伤作用主要归因于LPC的增加，LPC具有细胞毒性，可以使内皮细胞坏死、变性，此外还可以诱导内皮细胞的凋亡。另外Ox-LDL含有的脂质过氧化物也可以诱导血管内皮细胞坏死，引起炎性反应并增强血管壁对脂蛋白的通透性，引起脂蛋白在血管壁的沉积；⑤参与泡沫细胞的形成，Ox-LDL可以抵抗组蛋白酶，从而抵抗溶酶体对其降解，使其在细胞内堆积而形成泡沫细胞；⑥刺激内皮细胞，单核-巨噬细胞分泌多种炎性因子、黏附分子和趋化因子，导致单核细胞的募集并迁移至内皮下，单核细胞在内皮下分化成巨噬细胞并通过SR通路吞噬Ox-LDL；⑦导致平滑肌细胞、单核-巨噬细胞以及成纤维细胞的增生和迁移；⑧通过释放基质金属蛋白酶（MMPs）造成纤维帽的破坏，另外可激活血小板而引起血栓的形成，从而造成粥样硬化斑块的不稳定；⑨在多种细胞（如内皮细胞、巨噬细胞、平滑肌细胞及血小板）内产生活性氧，从而造成更为严重的氧化应激反应。

另外研究发现，在培养细胞中，依赖其浓度及暴露时间，Ox-LDL有着双重作用：在低浓度（5～10μg/mL）和短时间暴露情况下，使得内皮细胞增生；而在高浓度（50～300μg/mL）和长时间暴露情况下，导致内皮细胞、巨噬细胞及血管平滑肌细胞的凋亡甚至坏死，而这种浓度常见于急性冠脉综合征的患者中。

值得注意的是，有研究发现一方面血管内皮组织经Ox-LDL刺激后可以释放多种黏附分子及趋化因子，促发炎症反应而损伤血管内皮；另一方面Ox-LDL可以启动细胞抗炎作用，在炎症反应过程中呈现双重调节作用。Ox-LDL可以通过LOX-1途径影响过氧化物酶增值活化受体γ（PPARγ）的表达来发挥其抗炎反应，PPARγ被激活后可以抑制内皮细胞产生的各种炎性因子。

巨噬细胞主要通过SR（如SR-A1、SR-A2）和LOX-1来摄取Ox-LDL，而不受调节的通过受体来摄取Ox-LDL以形成泡沫细胞是动脉粥样硬化发生的关键步骤，以往有大量研究对清道夫受体的作用及功能进行报道，本文不再赘述，这里主要介绍一下近年来广受关注的LOX-1。

LOX-1首先在内皮细胞被发现，后来发现它可以在多种细胞及组织中表达，包括巨噬细胞、平滑肌细胞、血小板、心肌细胞、肾脏、肺以及神经组织中，另外在动物及人体的动脉粥样硬化斑块中也发现了大量LOX-1的存在。LOX-1的致动脉粥样硬化硬化作用主要是通过受体介导的信号机制来实现的，除了Ox-LDL外它还可以识别多种配体，如激活的血小板、中性粒细胞、凋亡细胞以及细菌等，这意味着它具有多种生理功能。LOX-1在动脉粥样硬化中的作用主要表现在以下方面：①多种促炎因子和促动脉粥样硬化因子如脂多糖、肿瘤坏死因子-α（TNF-α）、内皮素-1、C反应蛋白（CRP），白介素-6（IL-6）等都可以调节该受体的表达，这表明LOX-1可以增强局部炎症反应从而导致动脉粥样硬化；②Ox-LDL与LOX-1的结合导致内皮功能失调，Ox-LDL作为LOX-1的配体，可以一种浓度和时间依赖的方式在转录水平上调LOX-1的水平，而这种上调可以被LOX-1抗体所阻断。Ox-LDL与LOX-1的结合提高了活性氧的水平，降低了一氧化氮（NO）水平，激活了核因子-κB（NF-κB），反过来又促进了循环中的单核细胞黏附至内皮。另有证数显示CRP也可以与内皮细胞LOX-1相互结合从而导致单核细胞与内皮细胞的黏附及Ox-LDL摄取的增加，从而导致内皮功能失调；③Ox-LDL和LOX-1相互作用可以诱导凋亡相关的cIAP-2，从线粒体释放细胞色素c，刺激多种caspase的活化，从而造成严重的细胞凋亡；④低浓度的Ox-LDL可以造成毛细血管的形成，这种作用主要经过LOX-1介导的NADPH氧化酶-丝裂原-蛋白激酶-NF-κB-血管内皮生长因子途径导致的低浓度活性氧的释放造成，而过度的血管再生造成了斑块的扩大及不稳定。