脂蛋白(a)的研究进展

山泉

作者：北京大学第三医院检验科  张捷, 乔蕊

引言

脂蛋白(a)[lipoprotein(a),Lp(a)]由Berg在1963年首次发现并报道[ 1]。经过多年广泛的基础和临床研究,人们对Lp(a)认识已取得了很大的进步。

一、Lp (a)的结构特点

Lp (a)由低密度脂蛋白(LDL)样微粒和载脂蛋白 (a) [apolipoprotein (a),apo (a)]组成。LDL样微粒与血浆中的LDL在脂质组成上非常相似,而且也具有载脂蛋白B100 (apolipoprotein B100 ,apo B100) ,但其在物理和化学性质上与LDL有本质差别。而且由于Lp (a)还有另外1个apo (a),所以Lp (a)与LDL在生理及病理机制上存在很大的差异。apo (a)由肝细胞合成和分泌,与LDL样颗粒上的apo B100通过一个二硫键交链在一起。见 图1。在还原剂的处理下,apo (a)与LDL样颗粒可以分离。Lp (a)的主要功能几乎都与apo (a)的存在有关[ 2]。

脂蛋白(a)的研究进展

图1 Lp(a)由LDL样微粒和apo (a)组成

二、载脂蛋白(a)的多态性

Lp (a)的各种特点,尤其是Lp (a)的分子大小、密度的高度异质性,都是由于Lp (a)具有1个特殊的apo (a)。apo (a) 是富含糖基的高亲水蛋白,其分子大小的异质性源于其多肽链基因大小的多态性。

1987年,人类肝脏cDNA文库的分析揭示apo (a) 与纤溶酶原的基因高度同源,属于人类纤溶酶原基因超家族成员。apo (a)由多拷贝的纤溶酶原kringle4样的重复片断和单拷贝的与纤溶酶原同源的kringle5和丝氨酸蛋白酶区域构成。氨基酸测序的结果表明,apo (a)有10种纤溶酶原kringle4样的基序(命名为 K4110),除了K42,每种K4都是单拷贝。不同apo (a)亚型, K42的重复差异可达340 拷贝,这就是Lp(a)不同亚型分子大小高度异质性的原因。

值得注意的是,尽管apo (a)与纤溶酶原高度同源,但是apo (a) 的丝氨酸蛋白酶区域并没有催化活性。因此推测Lp (a)可能干扰纤溶系统纤溶酶原生理活性,并可能在动脉粥样硬化的过程中促进血栓的形成[ 2]。见 图2。

脂蛋白(a)的研究进展

图2 apo (a)与纤溶酶原的关系和apo (a)的基因多态性

三、Lp (a)的生理和病理作用

Lp (a) 物种分布狭窄,只存在于人类、旧大陆猴和欧洲刺猬的体内,因此限制了基础研究的进展。所以Lp (a)生理作用尚缺乏充足证据,推测Lp (a)的生理作用可能主要是修复损伤的脉管系统和负调控血管再生。

Lp (a)确实可以进入并沉积在动脉粥样硬化的管壁上。Lp (a)由富含胆固醇的LDL样颗粒和与纤溶酶原相似的糖蛋白apo (a)组成,这样的结构特点决定了Lp (a)不仅可以像LDL一样在动脉粥样硬化的发生进展中发挥作用,而且可能与血栓形成和心肌梗死的发生有重要关系。

体外研究的结果提示Lp (a)导致动脉粥样硬化的主要机制主要有:(1)促进黏附分子表达,诱导人血管内皮产生单核细胞趋化因子;(2)氧化的Lp(a)诱导巨噬细胞活跃的摄取Lp(a),Lp(a)增加巨噬细胞白细胞介素-8(IL-8)的产生,促进斑块炎症反应;(3)可抑制活化的肿瘤生长因子β(TGFβ)的产生,导致平滑肌细胞增殖迁移和比LDL优先携带氧化磷脂(具促炎症性质)等机制。

apo (a)的蛋白酶结构域与纤溶酶原的蛋白酶结构的氨基酸序列88%一致,但缺乏组织性纤溶酶原激活剂(t-PA)的切割位点,所以apo (a)不具有可降解纤维蛋白的蛋白酶活性。相反,可以通过竞争机制抑制t-PA对纤溶酶原的活化,同时增加内皮细胞合成纤溶酶原激活抑制剂,所以Lp(a)还具有促进血栓形成的作用[ 2]。

四、Lp(a) 人群分布水平

人群中Lp(a)水平的变异很大,分布宽可达0.1250 nmol/L。高加索人的Lp(a)水平为偏态分布,男、女的血浆Lp (a)水平相似[ 3]。不同种族的Lp(a)水平存在较大差异:非西班牙裔高加索人的Lp(a)水平最低,为12(532) mg/dL[中位数(四分位数间距)];黑色人种的水平最高,为39(1969) mg/dL;中国人[11(422) mg/dL]和日本人[13(526) mg/dL]的水平居中,略高于西班牙人[19(843) mg/dL][ 4, 5]。

五、Lp (a)的影响因素

个体间Lp (a)血浆水平的变异可以从检测不出到>100 mg/dL,差异可达到1 000倍以上。而且变异的主要是由于Lp (a)生成水平的差异而不是代谢水平的差异。对高加索人群的研究揭示,基因是决定Lp (a)水平的主要因素。apo (a) 亚型分子的大小与血浆水平普遍呈负相关。因为分子越大,合成和分泌的速率越慢。因此 apo( a)基因的大小(主要取决于K42的拷贝数)是决定Lp(a)水平最重要的因素。这也解释了为什么环境、生活方式对Lp (a)血浆水平的影响非常小。而且至今仍没有药物可以有效降低Lp (a)血浆水平。这除了与Lp (a)水平主要由基因大小决定有关。还与目前Lp (a)的合成位点和代谢机制的不清楚有关外,这为设计研究单纯降低Lp (a)水平的临床试验提出了严峻的挑战[ 2]。

六、Lp(a)的测定方法和方法的标准化

目前Lp(a)检测方法主要有夹心法酶联免疫试验、非竞争性酶联免疫试验、胶乳颗粒免疫试验、免疫透射比浊试验、免疫散射比浊试验和荧光试验。所使用的抗体多选用抗apo(a)抗体,也有一些品牌选用抗apo B100抗体。

Lp (a)测定方法的标准化是目前Lp (a)测定的重要课题。Lp (a)测定的标准化是建立推行Lp (a)治疗目标值、确立Lp (a)与疾病的关系和比较不同研究的结果确定疾病决定水平的必要条件。但是apo (a)分子大小的多态性是Lp (a)标准化的关键点和难点。一方面,apo (a)的多态性决定了apo (a)抗原决定簇的多态性。而且不同品牌校准品中的apo(a)分子大小差异较大。目前还没有一种校准品可以代表所有人群中的apo (a)的大小。这导致了不同检测方法使用的抗体与校准品和标本中的每个Lp (a)颗粒难以具有相同的免疫反应性,会导致过高或过低测定样本中的apo (a)水平。

在国际临床化学联盟组织(IFCC)Lp(a)标准化工作组的努力下,Lp (a)的标准化已取得了很大进步,基本构建了Lp (a)的标准化测量体系。推荐参考方法为对apo (a)亚型不敏感的试验a-40酶联免疫吸附试验(ELISA),该方法中使用的抗体为只与K49结合的特异性单克隆抗体,不会因为K42的拷贝数不同而导致抗体与Lp (a)的免疫反应性不同。已有推荐的一级参考物质和二级参考物质。但是Lp (a)测定标准化仍存在以下问题:(1)二级参考物质可以减少不同分析系统由于校准物成份不同而导致的差异,但仍不能完全解决准确性的问题,仍然存在由于apo (a)的多态性高估或低估测定水平的情况;(2)不同系统抗体反应性和亲和性不同,而且不同系统不同方法学的精密度仍存在问题[ 6, 7]。

此外,IFCC推荐以nmol/L报告Lp (a)水平,不推荐以mg/L报告。因为在不同Lp (a)微粒上, apo (a)和apo B100的质量比值不同,所以以nmol/L报告更利于不同方法和不同研究中Lp(a)测定的可比性[ 8]。

七、Lp (a)的临床研究进展

美国国家胆固醇教育计划成人治疗指南中,Lp (a)被归为“新兴的”脂类危险因素。要变为“主要危险因素”,Lp (a)需要满足以下要求:(1)独立于其他危险因素之外的预测能力;(2)人群中有达到危险水平的高发生率;(3)实验室检测方法普遍存在,标准、经济;(4)有可接受的人群参考范围,相对稳定的生物学特点;(5)最好有临床试验支持改变该因素,可以降低发病危险[ 9]。

目前关于Lp (a) 的最大的流行病学研究(36个前瞻性研究,126 634个研究对象)已证明Lp (a)水平与心脏疾病和缺血性脑卒中存在连续的独立的中等程度的相关[ 10]。哥本哈根城市研究也证明升高的Lp (a) 与心血管疾病危险之间存在明确的相关,而且这种相关不依赖LDL或非高密度脂蛋白胆固醇及其他心血管疾病危险因素的水平或存在。另外哥本哈根一般人群研究和缺血性心脏病研究还证实了这种相关是一种因果相关。因此现在应该可以认为Lp(a)具有独立于其他危险因素之外的预测能力[ 3, 11]。

根据欧洲动脉粥样硬化协会的意见,推荐Lp(a)<第80百分位数为Lp (a)的理想水平(高加索人为<50 mg/dL)。因此人群中Lp (a)有达到危险水平的高发生率。另外,Lp (a)检测标准化还存在一些问题。参考范围由于存在较大的种族差异,所以Lp (a)参考范围设定还需要进一步的工作。最后,虽然一些干预Lp (a)的临床研究支持降低Lp (a)水平可以降低危险,但是由于这些研究使用的干预药物并不是单纯的只降低Lp (a)[降低Lp (a)的同时还降低其他血脂水平],所以该研究结论还需要更进一步的研究支持。但由于尚缺乏单纯降低Lp (a)水平的药物,所以Lp (a)干预临床试验是目前Lp (a) 研究的难点。

根据以上论述,虽然Lp(a)还缺乏足够证据转变为“主要危险因素”,但欧洲动脉粥样硬化协会在2010年发布的一致性意见中推荐中、高危心血管疾病的所有人都应该筛查Lp (a),并且开始针对高Lp (a) 的治疗后,为了评价治疗反应,应该在必要时重复测定[ 12]。

八、Lp (a)的研究展望

Lp (a)发现近50年以来,虽然在致病机制、流行病学研究中已取得了很大进展,但在药物开发、不同种族Lp (a)的差异研究、Lp (a)测定抗体的改进及选择性干预Lp (a)的临床研究等方面还需要艰苦的努力。

参考文献
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