現(xiàn)代科技綜述知識(shí)文庫：肝臟脂蛋白受體

1、現(xiàn)代科技綜述系列肝臟脂蛋白受體科技是人類區(qū)別于動(dòng)物的重要文明之一，是人類對(duì)自然規(guī)律研究和利用的學(xué)科。本文提供對(duì)科技基本概念“肝臟脂蛋白受體”的解讀，以供大家了解。肝臟脂蛋白受體血漿脂蛋白是運(yùn)輸血脂的形式，由脂質(zhì)和蛋白質(zhì)組成，可分為高密度脂蛋白(HDL)、低密度脂蛋白(LDL)、極低密度脂蛋白(VLDL)及乳糜微粒(CM)四類。流行病學(xué)調(diào)查表明，血漿脂蛋白的異常改變與動(dòng)脈粥樣硬化性疾病有關(guān)，如血漿HDL降低及LDL升高可導(dǎo)致冠心病。大量研究資料表明，血漿脂蛋白含量由其代謝決定。1988年JBreslow將血漿脂蛋白代謝歸納為3條代謝途徑。第一，外源性甘油三脂(TG)及膽固醇(Ch)轉(zhuǎn)運(yùn)途徑：食入

2、的脂肪及Ch在小腸中被消化吸收，并在小腸粘膜細(xì)胞中重新組裝成富含TG及Ch的顆粒，即CM。CM進(jìn)入血循環(huán)，在脂蛋白脂酶(LPL)作用下，其TG被逐步水解，CM轉(zhuǎn)變?yōu)楦缓珻h的CM殘粒后被肝臟攝取清除。第二，內(nèi)源性TG及Ch轉(zhuǎn)運(yùn)途徑：即由肝臟制造分泌入血漿的LDL代謝途徑。VLDL富含TG，也含有Ch，進(jìn)入血漿后，其TG被LPL水解轉(zhuǎn)變?yōu)橹忻芏戎鞍?IDL)，IDL部分被肝臟清除，部分IDL的TG被肝臟甘油三酯酶(HLP)進(jìn)一步水解形成LDL。LDL為富含Ch的脂蛋白，約70%被肝臟清除，其余被肝外組織清除。第三，膽固醇逆向轉(zhuǎn)運(yùn)(RCR)途徑：肝外組織Ch必須運(yùn)至肝臟，大部分轉(zhuǎn)變?yōu)槟懼釓哪懙?/p>

3、排出，這一過程主要由HDL參與完成。新生的圓盤狀HDL由小腸及肝臟分泌入血，在肝外組織攝取Ch后，經(jīng)卵磷脂膽固醇酯酰轉(zhuǎn)移酶(LCAT)的作用，將攝取的Ch酯化，再加入CM及VLDL脂解時(shí)所轉(zhuǎn)移的apoC 、磷酯等轉(zhuǎn)變?yōu)槌墒斓那驙頗DL。HDL通過膽固醇酯轉(zhuǎn)移蛋白(CETP)將其內(nèi)核的膽固醇酯(CE)轉(zhuǎn)移到VLDL、IDL或LDL，最后被肝臟清除。肝臟HDL受體選擇性地?cái)z取HDL中的CE。肝臟在血漿脂蛋白代謝中起重要作用，它不僅合成和分泌VLDL及HDL，還是攝取和降解血漿脂蛋白的主要器官，CM殘粒、VLDL、HDL，及70%左右的LDL均在肝臟被攝取和降解。大量研究資料表明，肝臟攝取血漿脂蛋白

4、主要通過肝細(xì)胞表面脂蛋白受體完成。LDL的攝取由LDL受體介導(dǎo)實(shí)現(xiàn)，CM殘粒的攝取由apoE受體介導(dǎo)完成。還有HDL受體等多種脂蛋白受體參與肝臟的脂蛋的分解代謝及其調(diào)節(jié)，迄今已發(fā)現(xiàn)肝實(shí)質(zhì)細(xì)胞及非實(shí)質(zhì)細(xì)胞表面至少存在LDL受體、HDL受體及apoA 受體、apoE受體、VLDL、結(jié)合位點(diǎn)和apoC 受體等脂蛋白受體或結(jié)合位點(diǎn)。由于肝非實(shí)質(zhì)細(xì)胞位于肝實(shí)質(zhì)細(xì)胞與血液之間，浸浴在血液中，直接與血漿中各種脂蛋白接觸，肝非實(shí)質(zhì)細(xì)胞在脂蛋白降解中比肝實(shí)質(zhì)細(xì)胞具有更重要的作用。自1974年Brown Goldslcin發(fā)現(xiàn)LDL受體以來，LDL受體的研究已取得重大進(jìn)展。LDL受體分布于細(xì)胞膜，LDL通過apo

5、B100的精氨酸和賴氨酸殘基所帶的正電荷與LDL受體結(jié)合，結(jié)合需要Ca2+，最適pH為75；受體被鏈霉蛋白體融合后被水解，完成LDL的降解。LDL受體蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)已經(jīng)闡明(JGoldstein和MBrown，1984)，它是由839個(gè)氨基酸組成的單鏈多肽，糖分子連接在絲氨酸及蘇氨酸殘基上。受體蛋白有五個(gè)結(jié)構(gòu)域：結(jié)構(gòu)域，由N端的322個(gè)氨基酸構(gòu)成，含成簇帶負(fù)電荷的氨基酸，可與apoB100分子中帶正電荷的精氨酸及賴氨酸殘基特異結(jié)合，是LDL受體的結(jié)合部位；結(jié)構(gòu)域，由350個(gè)氨基酸構(gòu)成，其部分組成與表皮生長(zhǎng)因子的組成有同源性；結(jié)構(gòu)域，由48個(gè)氨基酸組成，其中18個(gè)是蘇氨酸及絲氨酸殘基，與糖分子

6、形成O糖苷鍵，此區(qū)緊靠膜外，使LDL受體結(jié)合部位固定伸出膜外，以完成結(jié)合配體的功能；結(jié)構(gòu)域，由22個(gè)氨基酸構(gòu)成，是跨細(xì)胞質(zhì)膜的區(qū)域；結(jié)構(gòu)域V，由C端50個(gè)氨基酸構(gòu)成，可能與胞漿內(nèi)的內(nèi)包含素樣蛋白結(jié)合。1977年RMahley的實(shí)驗(yàn)資料表明，LDL受體除了可以與含apoB100的脂蛋白(VLDL、IDL及LCL)特異結(jié)合外，還可與含apoE的脂蛋白(HDLc)結(jié)合。因此，LDL受體又被稱為apoBE受體。LDL受體數(shù)目受Ch濃度向下調(diào)節(jié)及Ch需要量的影響，當(dāng)膽固醇濃度升高或需要量減少時(shí)，LDL受體數(shù)目減少，反之，當(dāng)膽固醇濃度降低或需要量增加時(shí)，LDL受體數(shù)目增加。Kovanen等發(fā)現(xiàn)，牛的許多組

7、織都有高親和的LDL受體，每克組織的結(jié)合活性以腎上腺和卵巢黃體最高，但就整個(gè)器官而言，肝臟的LDL受體數(shù)目遠(yuǎn)多于其它器官。他們用人胚胎進(jìn)行實(shí)驗(yàn)也發(fā)現(xiàn)相同的結(jié)果。Spady等發(fā)現(xiàn)，靜脈注射后，70%左右的標(biāo)記LDL通過肝臟LDL受體途徑攝取。LDL受體主要參與內(nèi)源性Ch代謝。VLDL轉(zhuǎn)變成IDL，小部分IDL通過apoB100及apoE與LDL受體結(jié)合，在肝臟被清除；大部分IDL轉(zhuǎn)變成LDL，被各組織細(xì)胞(主要是肝臟)的LDL受體攝取降解，其中的apoB100被溶酶體中的蛋白酶水解成氨基酸，CE被酯酶水解或游離膽固醇(FC)。FC在一般細(xì)胞用于合成細(xì)胞膜；在腎上腺、卵巢及睪丸用于合成類固醇激素，

8、在肝臟被轉(zhuǎn)變?yōu)槟懼?，是機(jī)體排出膽固醇的主要途徑。同時(shí)，F(xiàn)C對(duì)細(xì)胞Ch代謝有重要的調(diào)節(jié)作用，它可以在多個(gè)水平抑制HMGCOA還原酶的活性，從而抑制的合成(MBrown和JGlodstein1986)，稱之為抑制HMGCoA還原酶活性的第二信使，它抑制該酶基因的轉(zhuǎn)錄，并促進(jìn)酶蛋白的分解；它可以通過降低LDL受體mRNA濃度，抑制LDL受體的合成，從而減少細(xì)胞對(duì)LDL的進(jìn)一步攝??；它還可以激活A(yù)CAT，使過多的Ch酯化，并以CE的形式儲(chǔ)存于胞漿。通過這些調(diào)節(jié)作用，維持細(xì)胞內(nèi)FC的平衡。Sherrill等首先發(fā)現(xiàn)，用狗HDLc灌注鼠肝臟時(shí)，肝臟對(duì)HDL的攝取呈可飽和及高親和特征，用HDLc和CM殘粒

9、進(jìn)行競(jìng)爭(zhēng)實(shí)驗(yàn)表明，肝臟對(duì)這兩種大分子的攝取機(jī)制相同。1981年RMahley等用肝細(xì)胞膜進(jìn)行的受體結(jié)合實(shí)驗(yàn)表明，HDLc與apoE受體的結(jié)合力比與apoBE受體的結(jié)合力強(qiáng)；apoE受體與HDLc的結(jié)合不被LDL抑制，而apoBE受體與HDLc的結(jié)合能被LDL抑制，說明肝臟apoE受體是有別于apoBE的另一種獨(dú)立受體。Windler等也證實(shí)，apoE受體只與apoE或apoE的脂白蛋結(jié)合，不能與apoB結(jié)合，且只存在于肝臟。利用apoE受體的單克隆抗體研究資料顯示，經(jīng)HDLc親和層析純化的apoE受體含3種蛋白質(zhì)，其中兩種分子量為56kd，另一種分子量為59kd。1986年Hui等證實(shí)，分子量

10、為56kd的蛋白質(zhì)是肝細(xì)胞線粒體F1ATP酶的亞基和亞基。純化的F1aATP酶與含apoE的脂蛋白也有高親和力結(jié)合，而分子量為59kd。蛋白質(zhì)可能是一種獨(dú)立的蛋白質(zhì)，位于細(xì)胞內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜。盡管肝細(xì)胞這3種蛋白質(zhì)與apoE均有高親和結(jié)合能力，Hui等推測(cè)，它們可能在細(xì)胞內(nèi)不同細(xì)胞器之間或細(xì)胞器內(nèi)的apoE或含apoE的脂蛋白運(yùn)轉(zhuǎn)中發(fā)揮作用。肝臟apoE受體主要在外源性Ch及TG的代謝中發(fā)揮作用。CM降解成富含Ch的殘粒，被肝臟apoE受體識(shí)別攝取而從血漿中清除。雖然CM殘粒中含有多種載脂蛋白，但apoE是CM殘粒被肝臟識(shí)別清除的決定因素。apoE也確能與肝臟及外周組織LDL受體結(jié)合，所以含外源性脂質(zhì)

11、的CM殘粒也有部分經(jīng)LDL受體途徑清除。1976年，Gwynne等首先在大鼠腎上腺皮質(zhì)細(xì)胞膜上發(fā)現(xiàn)特異的、高親和可飽和的HDL結(jié)合部位，提示細(xì)胞膜上可能存在著HDL受體。1990年MFernandez等用豚鼠肝細(xì)胞膜進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)表明，肝細(xì)胞膜上存在著特異的HDL受體，并發(fā)現(xiàn)HDL與受體的結(jié)合有溫度依賴性，他們分別用同種的和異種的HDL進(jìn)行受體結(jié)合實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)同種HDL和異種HDL結(jié)合的動(dòng)力學(xué)性質(zhì)明顯不同。1989年張林華等用大鼠肝細(xì)胞膜進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)也證實(shí)，肝細(xì)胞膜上存在特異的HDL受體，并可特異結(jié)合人及大鼠HDL，不依賴Ca2+激活，對(duì)胰蛋白酶不敏感， apoC 對(duì)HDL與HDL受體結(jié)合有重要的調(diào)節(jié)

12、作用。他們還發(fā)現(xiàn)，新分離的大鼠肝實(shí)質(zhì)細(xì)胞與肝非實(shí)質(zhì)細(xì)胞均存在高親的和的及可飽和的HDL受體，且非實(shí)質(zhì)細(xì)胞HDL受體活性比實(shí)質(zhì)細(xì)胞受體活性高410倍，可能肝非實(shí)質(zhì)細(xì)胞在肝臟清除HDL過程中起著比肝實(shí)質(zhì)細(xì)胞更重要的作用。1991年JOram等純化出一種分子量為110kd的膜蛋白，它具有很多完整細(xì)胞膜上高親和HDL結(jié)合位點(diǎn)的特性，能與含apoA 或apoA 的脂質(zhì)體結(jié)合，不能與LDL、修飾LDL或含apoE的脂質(zhì)體結(jié)合。HDL參與RCT各個(gè)環(huán)節(jié)。Ch從肝外細(xì)胞的清除及進(jìn)入肝細(xì)胞是RCT的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，均與HDL受體介導(dǎo)有關(guān)(JOram等1991)。在外周細(xì)胞，HDL受體介導(dǎo)細(xì)胞內(nèi)Ch的清除。將HDL與負(fù)

13、荷標(biāo)記Ch的成纖維細(xì)胞一起孵育，能促使標(biāo)記Ch從細(xì)胞漿轉(zhuǎn)移到細(xì)胞膜，進(jìn)而外流至培養(yǎng)基中。HDL3的這種作用受TNM(四硝基甲烷)的抑制，TNM不僅能使HDL3與細(xì)胞的結(jié)合消失，也能使細(xì)胞內(nèi)Ch的轉(zhuǎn)移及外流減少。將TNM處理的HDL3進(jìn)行氨基酸分析發(fā)現(xiàn)，特異的修飾部位是酪氨酸殘基，表明HDL3中的酪氨酸殘基參與受體識(shí)別。將HDL3用蛋白酶處理后，與110kd膜蛋白的結(jié)合消失，但并不能使其與完整細(xì)胞的結(jié)合減少。說明HDL與細(xì)胞表面的結(jié)合由脂質(zhì)而不是由蛋白質(zhì)介導(dǎo)，但與細(xì)胞膜蛋白受體分子的結(jié)合確是由蛋白質(zhì)介導(dǎo)。蛋白酶處理后的HDL3雖能增加細(xì)胞質(zhì)膜上Ch的外流，但選擇性地從胞漿移出Ch的能力顯著降低，

14、表明細(xì)胞質(zhì)膜Ch的外流由HDL脂質(zhì)介導(dǎo)，而細(xì)胞內(nèi)多余Ch的移出則由HDL的載脂蛋白介導(dǎo)。HDL載脂蛋白與受體的結(jié)合，使細(xì)胞內(nèi)Ch轉(zhuǎn)移到細(xì)胞表面，再由HDL或其它富含脂質(zhì)的接受體從細(xì)胞表面移走，是較為流行的一種關(guān)于Ch從外周細(xì)胞清除的假說。在肝臟，HDL受體介導(dǎo)Ch的攝取降解和LDL受體介導(dǎo)的LDL膽固醇攝取降解不同。肝臟攝取HDL后，HDL并不迅速轉(zhuǎn)移至溶酶體降解，經(jīng)選擇性攝取的HDL膽固醇酯可被質(zhì)膜的酯酶水解，產(chǎn)生的FC用于合成膽汁酸，而其蛋白質(zhì)則直接分泌入膽汁。肝細(xì)胞膜HDL受體介導(dǎo)的HDL在肝細(xì)胞內(nèi)的降解可能不通過溶酶體系統(tǒng)完成，其詳細(xì)機(jī)制尚待闡明。1986年SGustafson發(fā)現(xiàn)，肝

15、內(nèi)皮細(xì)胞與標(biāo)記VLDL的結(jié)合為可飽和性的及高親和性的，這種結(jié)合能被非標(biāo)記的VLDL抑制。1989年張林華等也證實(shí)，大鼠肝實(shí)質(zhì)細(xì)胞及非實(shí)質(zhì)細(xì)胞均存在高親的和可飽和的VLDL結(jié)合位點(diǎn)，且非實(shí)質(zhì)細(xì)胞VLDL結(jié)合活性比實(shí)質(zhì)細(xì)胞VLDL結(jié)合活性高1030倍。Gustafson用標(biāo)記VLDL靜脈注射給大鼠，發(fā)現(xiàn)5min時(shí)51%在肝非實(shí)質(zhì)細(xì)胞，30min時(shí)87%在肝實(shí)質(zhì)細(xì)胞。VLDL中含有apoB及apoE，已觀察到的VLDL結(jié)合位點(diǎn)是否就是LDL受體或apoE受體，目前尚無充分的證據(jù)加以否定。肝臟VLDL結(jié)合位點(diǎn)的配體特異性實(shí)驗(yàn)資料表明(SGustafson，1986；張林華，1989)，非標(biāo)記的HDL及

16、非標(biāo)記的LDL均能抑制標(biāo)記VLDL的特異結(jié)合，這一結(jié)果不支持肝臟存在獨(dú)立的VLDL受體；但apoC能抑制標(biāo)記VLDL與肝細(xì)胞VLDL受體結(jié)合，表明肝VLDL結(jié)合位點(diǎn)又不同于已知的LDL受體。Bradiey等發(fā)現(xiàn)，小鼠P338D1巨噬細(xì)胞存在不同于LDL受體的VLDL受體。1983年ZCFeng發(fā)現(xiàn)，巨噬細(xì)胞VLDL受體有一定的配體特異性，VLDL和VLDL可有效地與標(biāo)記VLDL競(jìng)爭(zhēng)并與巨噬細(xì)胞結(jié)合，而LDL、HDL的競(jìng)爭(zhēng)作用很弱，甚至沒有競(jìng)爭(zhēng)作用。他們還發(fā)現(xiàn)，巨噬細(xì)胞內(nèi)負(fù)荷TG或Ch后，對(duì)VLDL受體僅有輕微的向下調(diào)節(jié)作用，巨噬細(xì)胞可以不斷地?cái)z取VLDL，使細(xì)胞內(nèi)堆積TG或Ch而轉(zhuǎn)化為泡沫細(xì)胞

17、，表明至少在巨噬細(xì)胞表面可能存在獨(dú)立的VLDL受體，至于肝臟是否存在獨(dú)立的VLDL受體則尚待進(jìn)一步研究。許多跡象表明，肝臟可能存在apoA 受體。1990年RWinberg等證實(shí)，人肝細(xì)胞膜上存在著可飽和的、可逆的、高親和特異結(jié)合apoA 的位點(diǎn)，即apoA受體。apoA 與人肝細(xì)胞膜的這種特異結(jié)合對(duì)溫度敏感，部分依賴Ca2+。當(dāng)apoA用鹽酸胍處理或肝細(xì)胞膜蛋白用鏈霉蛋白酶處理后，apoA與肝細(xì)胞膜的結(jié)合消失；當(dāng)apoA 滲入磷脂膽固醇蛋白脂質(zhì)體后，與肝細(xì)胞膜結(jié)合增加。抑制實(shí)驗(yàn)資料表明，apoa 、apoA 及HDL均能有效地抑制標(biāo)記apoA脂蛋白入細(xì)胞。由于apoA 主要存在于CM及HDL

18、中，因此，apo 受體可能與肝臟清除這兩種含apoA 的脂蛋白有關(guān)。1990年GGHiselli等從大鼠肝細(xì)膜上增溶出分子量為95kd的apcA 特異結(jié)合蛋白，它不僅能與含apoA 脂質(zhì)體特異結(jié)合，也能與含apo 及不含apoEHDL脂質(zhì)體的結(jié)合，不能與LDL及apoC 結(jié)合。將這種膜蛋白用鏈霉蛋白酶處理后，與apoA 的識(shí)別結(jié)合作用消失。游離apoA 及不含apoEHDL與95kd膜蛋白的結(jié)合提示，該膜蛋白在含apoA HDL的攝取中發(fā)揮作用。根據(jù)上述特性，考慮到SDSPAGE測(cè)定蛋白質(zhì)表觀分子量的某些不確定性，Ghiselli等認(rèn)為，這種95kd的膜蛋白就是JOram等所純化的110kdH

19、DL受體蛋白，并把它們統(tǒng)稱為apoA apoA 結(jié)合位點(diǎn)。雖然apoA 與apoA 在結(jié)構(gòu)上有相當(dāng)大的同源性，但它們與肝細(xì)胞的結(jié)合特性不相同，尤其是在與磷脂的競(jìng)爭(zhēng)性作用，對(duì)鏈霉蛋白酶的敏感性以及與肝細(xì)胞結(jié)合后的內(nèi)在化等方面。這可能是由于這兩種載脂蛋白存在于脂蛋白表面所形成的特定構(gòu)象對(duì)結(jié)合特性的影響，也可能是由于apoA 和apoA 與肝細(xì)胞表面的結(jié)合位點(diǎn)的親和力不同。對(duì)肝細(xì)胞的95kd apoAapoA 結(jié)合位點(diǎn)的配體特性、理化性質(zhì)尚有待進(jìn)一步研究。apoC 是VLDL中含量最多的一種載脂蛋白。有實(shí)驗(yàn)資料證明，apoC 除可以抑制LPL活性外，還可以抑制肝細(xì)胞apoE受體的識(shí)別功能，在VLDL

20、及HDL等脂蛋白的分解代謝中起重要調(diào)節(jié)作用。1979年YChao等發(fā)現(xiàn)，apoCS能阻抑肝細(xì)胞識(shí)別結(jié)合VLDL。1983年TVan Berkel等的實(shí)驗(yàn)資料表明，apoC 可抑制CM與大鼠肝實(shí)質(zhì)細(xì)胞及非實(shí)質(zhì)細(xì)胞的結(jié)合。SGustafson 1986年的研究資料顯示，標(biāo)記apoC 與肝內(nèi)皮細(xì)胞的結(jié)合是可飽和的，Scatchard作圖分析發(fā)現(xiàn)，這種結(jié)合具有受體結(jié)合的特征；抑制實(shí)驗(yàn)資料表明，標(biāo)記apoC 與肝內(nèi)皮細(xì)胞的結(jié)合能被非標(biāo)記apoC 抑制。1989年張林華等的研究也證實(shí)，大鼠肝非實(shí)質(zhì)細(xì)胞膜上存在特異的apoC 受體；同時(shí)，他們還發(fā)現(xiàn)，apoC 不僅可抑制標(biāo)記VLDL與肝實(shí)質(zhì)細(xì)胞的結(jié)合，還可以抑制不含apoE的標(biāo)記HDL與純化肝細(xì)胞膜的結(jié)