高密度脂蛋白防治动脉粥样硬化的新进展

姑姑机

研究证实，HDL与冠心病风险呈负相关，同时，HDL潜在的抗动脉粥样硬化(AS)功能，使其成为AS性心血管疾病预防和治疗的主要靶向。但是2007年ILLUMINATE研究结果显示，胆固醇酯转运蛋白(CETP)抑制剂torcetrapib虽然能大幅增高HDL-C水平，但是torcetrapib组的死亡人数反而较对照组增多，差异有统计学意义，使研究被迫提前终止。该试验的失败，使人们研究HDL为目标的治疗时，开始更关注其质量，而不是HDL-C的水平。因此，通过免疫测定和质谱分析的方法，分析HDL的功能蛋白和脂质成分，继而研发出能确定HDL功能的生物标记物，将成为未来的发展方向。功能性生物标记物较HDL-C能更好地估计和监控因脂质代谢紊乱而造成的血管风险增加，并且能更好地评估任何干预治疗的益处。现从HDL的结构、功能及其调节网络等阐述HDL在AS治疗中的新进展。
1 HDL的结构
      HDL是一种异质性脂蛋白，根据不同成分、形状、大小和密度可分为不同的亚类。最近，shotgun蛋白组学研究中，确定了50多种不同的HDL相关蛋白质，包括载脂蛋白类如载脂蛋白A I(apoA-I)、载脂蛋白AⅡ、载脂蛋白AⅣ、载脂蛋白E(apo-E)和载脂蛋白J，脂质运载蛋白类如载脂蛋白D和载脂蛋白M，脂质转运蛋白和脂质调节酶，丝氨酸蛋白酶抑制剂(Serpins)和补体调节蛋白。其中，apoA-I是HDL的主要颗粒，组成了约70％的HDL载脂蛋白成分。有研究发现，缺乏apoA-I 的小鼠AS明显增加，而肝脏过度表达apoA-I 会明显增加HDL-C水平并阻止甚至逆转小鼠的AS进程，因此，上调内皮apoA-I表达被广泛认为是HDL相关治疗最有前途的方法之一。HDL中脂质含量是高度异质性。传统认为，脂质仅仅是HDL的结构成分。研究显示，除了TC、卵磷脂和鞘磷脂，HDL还携有大量生物活性脂质。例如氧化固醇类、溶血磷脂和溶血鞘脂。
2 HDL的代谢与调节
      2．1 HDL的代谢过程 HDL代谢过程复杂，其基本过程为：细胞内磷脂(PL)和游离胆固醇在三磷酸腺苷结合盒转运蛋白A1(ATP-binding Cassette A1，ABCA1)和清道夫受体B类1型(Scavenger Receptor BI，SR—BI)介导下流出胞外，与apoA-I相结合形成新生的HDL，其在卵磷脂-胆固醇酰基转移酶(LCAT)作用下，将TC 酯化成胆固醇酯(CE)，并使CE分布于HDL 的亲水性中心，从而形成成熟的 HDL—HDL3。随着HDL3中CE的逐渐增加，在LCAT作用下，其逐渐由小颗粒转变成大颗粒的HDL2，HDL2与肝细胞膜上的SR-BI 结合，将其中的CE转运至肝细胞，其余部分则与细胞脱离。大颗粒HDL：还可脂化水解富含TG的脂蛋白，产生PL，这些PL在脂蛋白脂酶(LPL)和磷脂转运蛋白(PLTP)的调节下又能被转运到HDL。HDL2也可在胆固醇酯转运蛋白(CETP)／肝脂酶(HL)作用下脱去中心的CE，转变为HDL3；HDL2也可在CETP作用下将中心的CE转运至极低密度脂蛋白(VLDL )和LDL，两者分别与LDL受体(LDLR)结合，将其中的CE转运到肝细胞中的溶酶体内代谢。
      2．2 HDL-C水平的调节因素  HDL-C是由许多基因和非基因因素调节的，这些因素相互作用并部分拮抗。在50％的个体中，HDL-C水平的多样性是由基因因素解释的，包括单基因和多基因因素。Cohen等2004年通过基因测序发现，apoA-I、ABCA1和LCAT 3种基因的变异，导致了10％个体中的HDL-C水平处于第5个百分点以下。CETP、LPL、HL或者apo-E的多态现象可导致HDL-C水平在携带者与非携带者之间有0．026～0．104／umol／L(1～4mg／dL)的平均差异。近来全人类基因组链接分析确认了上述提到的大部分基因和内皮脂酶(EL)是决定HDL-C水平的基因。另外，近来对敲掉了三磷酸腺苷结合盒转运蛋白G1(ABCG1)基因的小鼠进行研究发现，除ABCA1及SR-BI介导细胞内TC流出到贫脂apoA-I外，ABCG1也参与促进TC的流出，但它是介导细胞内TC流到成熟的HDL颗粒上，而非新生的HDL上。
      同时，生活方式及环境因素也与HDL-C水平有关，如肥胖，运动过少，吸烟，酒精的摄入以及某些药物影响，均会减少HDL-C水平。临床上，肥胖、高甘油三酯血症、2型糖尿病和代谢综合征，经常伴有低水平HDL-C。因此，胰岛素抵抗和代谢综合征，对决定HDL-C水平起重要作用。也有研究发现，甘油三酯脂肪酶(ATGL)基因家族的新成员—EI，可以水解HDL和PL，小鼠EL过度表达使HDL在肾脏分解代谢增加，从而减少了血浆中的HDL-C和apoA—I水平。而敲除EL基因却增加了HDL-C和apoA-I的水平。人类EL的变异似乎与HDL-C高水平的患者有关。因此，EL阻滞剂可能是抗AS的又一靶点。Santos-Gallego等研究发现，分泌性磷脂酶A2(sPLA2)可通过减小HDL-C颗粒大小和加速HDL-C代谢来降低HDL-C血浆水平。
      另外，上源基因调节因素中的核酸激素受体例如维甲酸X受体和A受体(RAR)、肝脏X受体和famesoid X受体以及过氧化物酶增殖体活化受体(PPARa，PPARγ和PPARβ／δ)调节了HDL代谢的几个关键基因。Rollins等报道激活这些受体的内源性和外源性脂质或者相关的衍生物也是导致低水平HDL-C合并代谢综合征发病的潜在原因。
3 HDL抗AS的作用机制
      传统观点认为，AS与脂质代谢失常密切相关，后来发现AS是一个复杂的慢性炎性过程。动脉对从血浆侵入的脂质的反应是其本质。炎性活动促使了AS的形成。因此，血管壁内过量的未流出的TC是AS形成的重要因素。HDL通过多种途径抗AS，包括逆胆固醇转运(reverse cholesterol transport，RCT)和非TC依赖机制。而HDL的促RCT作用是其抗AS的主要机制。
      3．1促RCT   HDL将TC从周围组织(包括动脉粥样斑块)转运到肝脏进行再循环，或以胆汁酸的形式排泄的过程称为RCT，TC可以被动扩散流出，可与SR-BI相互作用，也可与ABCA1相结合后在其介导下流出细胞外。在巨噬细胞中，ABCA1和ABCG1也可通过介导泡沫细胞中TC的流出而减少AS的进程。同时，LXR通过转录调控ABCA1和ABCG1。增加TC从巨噬细胞的流出而成为一个重要的治疗靶向。通过RCT减少脂质在血管壁的沉积。对控制AS形成起了重要作用。
     3．2非TC依赖机制  Singh等报道非TC依赖机制包括HDL的抗氧化、抗炎、抗血栓、促纤溶和内皮保护功能。
4 寻找抗AS治疗的正确靶向
      自从早期实验证明HDL在抗AS中的作用后。HDL一直成为治疗靶向的希望所在。美国胆固醇教育计划成人治疗组第3次指南(ATPⅢ)认定，HDL-C<1．040 mmol／L(40mg／dL)为水平低下，并将此作为干预治疗的潜在靶向。对于低HDL-C的个体。提倡进行积极干预，推荐生活方式的改变，如戒烟，适量运动，减轻体重或者减少酒精的摄入等，以升高HDL-C水平。
4．1 目前常用的和HDL-C有关的抗AS药物
       4．1．1 他汀类药物  他汀类药物是目前降低LDL-C的一线药物，但其升HDL-C的作用最弱。一般仅可使HDL-C增加5％～15％。在几个对照干预试验中。有>50万的患者常年服用他汀类药物。这类药物可阻止TC的合成，并降低LDL-C水平，这些试验均证明，他汀类药物对减少心血管疾病的病死率和死亡率是安全有效的。但是，他汀类药物试验中仍有60％～80％的心血管事件不能被阻止。同时，冠状动脉内超声研究显示。将高TC血症的治疗目标定为当前LDL-C<2．60 mmol／L(100 mg／dL)虽然减缓了AS的进程，但要逆转AS，这个治疗是远远不够的。
       4．1．2 烟酸  烟酸是目前作用最强的升高HDL-C的药物。临床剂量水平可将HDL-C升高15％～35％。冠心病药物治疗方案(The Coronary Drug project)曾报道，8341例冠心病患者长期(15年)服用烟酸(4 g／d)，可分别降低非致命性心肌梗死、脑血管事件和死亡为21％、24％和11％。后来，HDL治疗AS研究的众多试验也显示。他汀类药物与烟酸联合应用能使HDL-C水平明显升高，并通过稳定AS斑块而使心血管事件的绝对危险减少。另外。正在进行的大的多中心前瞻性研究AIM-HIGH。对烟酸在临床上的长期效果进行评价，该试验的第一批结果将于2010年12月揭晓。目前，在ATPⅢ关于升高HDL-C的建议中强调。当LDL-C治疗达标后，对低HDL-C血症合并高甘油三酯血症的高危患者，建议他汀类与烟酸类或贝特类药物联合应用；若仅为低HDL-C血症[TG<2．3 mmol／L(200 mg／dL)]的高危患者。建议应用烟酸或贝特类药物升高HDL-C。然而，升高
HDL-C的具体目标数值尚没有确定。
      4．1．3 贝特类药物  贝特类药物是PPARa的合成激动剂，通过上调apoA-I、apoA-Ⅱ和脂蛋白酶以及下调apoC-III，而降低TG、升高HDL-C水平。贝特类药物还可通过增加ABCA1、CD-36及SR-BI 的表达，加速肝外细胞TC向HDL转移或增加HDL合成。采用贝特类药物进行的临床试验结果均显示，这类药物也可减少主要冠心病事件，尤其是对TG升高伴或不伴低HDL-C的受试者。
4．2 升高HDL-C的新策略
      4．2．1 CETP抑制剂  CETP是RCT过程中的关键酶之一。CETP可介导HDL中CE与apoB中的TG交换，通过调节血浆HDL水平、组成和颗粒大小，提高血浆HDL-C水平。第一个CETP抑制剂torcetrapib，在HDL-C低于基础水平的人群固定序列交叉试验中发现，单一的torcetrapib120 mg／d能将HDL-C浓度升高46％，与阿托伐他汀联合后可升高61％。而240 mg／d的torcetrapib则能升高HDL-C达106％，且apoA-I 浓度也有所升高。但是，ILLUSTRATE研究发现，应用血管内超声观察冠状动脉斑块体积变化，阿托伐他汀组和阿托伐他汀+torcetrapib组，差异无统计学意义，且阿托伐他汀+torcetrapib组心血管事件发生率反而高于阿托伐他汀单药组，这使研究被迫提前终止。分析torcetrapib未获得抗AS益处的可能机制是：(1)加用torcetrapib后，伴随收缩压的升高，可能抵消了其降LDL-C和升HDL-C的益处，所升高的HDL-C可能是无功能的；(2)分子本身的毒性作用所致，而不是通过CETP抑制剂增加HDL-C水平所带来的。另一个CETP抑制剂JTT-705，也已证实能使HDL-C水平升高34％。还有一种CETP阻滞剂anacetrapib，增加HDL-C的同时不影响血压。但是，因为torcetrapib和anacetrapib都有相同的结构级。并且torcetrapib对收缩压的影响是在长期的研究中发现的，所以，未来对于CETP抑制剂抗AS的应用研究须谨慎。
      4．2．2 重组HDL—apoA-I Milano 1985年米兰的学者报道，在意大利北部Li-monesul Garda镇，某家族有3人HDL-C水平非常低，<0．39 mmol／L(15 mg／dL)，但是没有AS性血管病的临床征象。从其身上发现一种apoA-I 的突变体，并将其命名为apoA-I Milano，它的173位点上半胱氨酸取代了精氨酸，作用与HDL相似。在动物模型中，静脉输注重组的apoA-I Milano磷脂复合物可使AS斑块快速消退，这可能与突变蛋白提高了RCT能力或强化了HDL的作用有关。也有研究表明，apoA-I Milano比apoA-I 能更有效地促进TC清除，使脂肪从动脉壁游离下来，达到清除阻塞动脉的粥样斑块的目的。这对于低HDL水平的个
体，是一种新的有效的治疗方法。目前，发现急性冠状动脉综合征的患者静脉注射apoA-I Milano后5周，通过静脉内超声观察，AS斑块显著消退。而最近的研究显示，经apoA-I Milano治疗的动脉粥样硬化兔模型，经MRI 评估，减少了5％的斑块体积，并且增强了斑块的稳定性。推测其机制可能是减少了斑块内巨噬细胞的密度，下调了组织内MCP-1和环氧化酶2的基因蛋白表达，且显著降低了胶质(gelatinolytic)的活性并上调了环氧化酶1。但目前仍需大规模临床试验来确认apoA-I Milano的作用。
      4．2．3  LXR激动剂  LXR激动剂(如T0901317，GW3965)通过提高ABCA1、ABCG1等的表达，增加HDL-C的水平，且具有抗炎、抗凋亡功能。巨噬细胞上LXRs 的缺乏增加了AS的病灶大小。合成的LXR激动剂阻止了AS的进程，甚至逆转了LDLR和apo-E 基因都敲掉的小鼠的AS。但是，它们也促进肝脏VLDL的产生和肝脏ABCA1的过度表达，而使其有致AS的可能，因此抗AS需要针对巨噬细胞的特定的LXR激动剂。
5 小结与展望
      长期以来，内科医师和科学家们对患者的LDL-C治疗都归类于“越低越好”的概念，同时渴望使“好”HDL-C达到非常高的水平。但是，高水平HDL-C是AS保护因素的观察性证据却很少。尤其是CETP抑制剂torcetrapib研究的中止。使人们越来越意识到通过HDL-C的量来恢复HDL的抗AS功能是不完整的。在改变了HDL成分的临床条件下，例如炎症和糖尿病等过程中，HDL被氧化修饰而失去抗AS的功能，甚至因介导炎性因子的分泌而具有致炎性。所以，新的治疗方法应是以促进RCT为目标，在升高HDL-C的同时，改善HDL-C功能，HDL的功能可能比其浓度更重要。因此，在反映HDL的抗AS上，功能性生物标记物要优于血浆HDL-C或者apoA-I 的浓度大小。同时，任何新的HDL 疗法都必须接受早期阶段的图像检查和终点试验分析，以证明这些疗法，不仅是改变了HDL 的成分和浓度，而且阻止了AS的进程甚至促进AS斑块的消退，从而降低心血管事件的发生率。
      但是，目前还不清楚HDL中哪些蛋白和脂质成分所产生的功能在抗AS中是最重要的，并且某些生物测量又很难标准化和自动化。以致使建立专门的实验室和进行专门的临床研究仅仅看起来可行。不过我们相信，通过对HDL 的基础代谢、结构、功能和RCT的研究不断深入，有关以HDL为新治疗靶点的临床研究将取得更大进展。
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