Oxidized low density lipoprotein: the prime culprit for atherosclerotic lesions?
陳偉強 程義勇
（天津衛生學(xué)環(huán)境醫學(xué)研究所，天津 300050）

動(dòng)脈壁氧化損傷是多種動(dòng)脈相關(guān)疾病發(fā)生、發(fā)展的病理基礎。動(dòng)脈壁主要由平滑肌細胞、成纖維細胞和血管內皮細胞等組成，這些細胞易受到氧化物質(zhì)的攻擊，從而影響或失去其正常的生理功能，造成動(dòng)脈壁的氧化損傷，進(jìn)而引起更為嚴重的病理改變。動(dòng)脈粥樣硬化（atherosclerosis，AS）是常見(jiàn)的動(dòng)脈壁氧化損傷之一，在冠狀動(dòng)脈性心臟病(coronary heart disease, CHD)的發(fā)生機制中，AS起著(zhù)非常關(guān)鍵的作用。現代社會(huì )中，CHD是居民死因順位前三位的疾病之一。所以，研究AS對防治CHD從而大大降低死亡率有著(zhù)十分重要的意義。促成AS發(fā)生的因素很多，其中高脂血癥是一種重要的危險因子，二者之間的相關(guān)關(guān)系已經(jīng)被大量的臨床流行病學(xué)研究證實(shí)。高脂血癥的形成與營(yíng)養、年齡、遺傳等因素有關(guān)。關(guān)于高脂血癥與AS的關(guān)系，近年來(lái)國內外對氧化型低密度脂蛋白（oxidized low density lipoprotein, oxLDL）發(fā)表了較多的研究資料。

1 氧化型低密度脂蛋白的代謝
低密度脂蛋白（low density lipoprotein, LDL）是血漿脂蛋白的一種，它以疏水的脂類(lèi)為核心，周?chē)@極性脂類(lèi)及載脂蛋白形成。LDL是正常人空腹時(shí)血漿中的主要脂蛋白，是轉運肝臟合成的內源性膽固醇至肝外組織的主要形式。載脂蛋白是能與脂類(lèi)結合并參與脂類(lèi)轉運的蛋白質(zhì)，具有信號傳導、調控、轉運及穩定脂蛋白結構的功能，是脂蛋白代謝中必不可少的成分之一。載脂蛋白apoB100及apoE參與LDL受體的識別，可促進(jìn)LDL被胞吞和降解。LDL經(jīng)過(guò)不同的化學(xué)修飾可轉化為oxLDL、acLDL等[1,2]。LDL在代謝中首先與組織細胞表面的特殊受體結合，然后以?xún)韧痰姆绞竭M(jìn)入細胞，在溶酶體中被消化。人類(lèi)成纖維細胞、動(dòng)脈壁平滑肌細胞及淋巴細胞表面都存在LDL受體，它能識別LDL中的apoB100及apoE。LDL受體對膽固醇的代謝和防止細胞內膽固醇的堆積，均起著(zhù)極其精確的調節作用。oxLDL是低密度脂蛋白的氧化形式，LDL的氧化修飾是一個(gè)復雜的過(guò)程，在細胞外和細胞內均可被氧化。氧化后的LDL，即oxLDL可顯示其趨化性、細胞毒性和免疫原性等特點(diǎn)[1]。LDL的氧化可導致自身的聚集，并進(jìn)一步增加細胞中膽固醇的堆積。oxLDL水平與冠脈疾病的嚴重程度呈現顯著(zhù)正相關(guān)關(guān)系，而且，損傷越嚴重，富含oxLDL巨噬細胞的比例就越高[2]。LDL是在動(dòng)脈壁上被脂質(zhì)氧化酶和活性氧氧化的[3]，動(dòng)脈壁上幾乎所有的細胞，包括血管內皮細胞（vascular endothelial cell，VEC）、血管平滑肌細胞（vascular smooth muscle cell，VSMC）、單核-巨噬細胞等均可參與LDL的氧化過(guò)程，其中巨噬細胞介導的LDL氧化可能是早期A(yíng)S的一個(gè)重要特性，而且此氧化過(guò)程依賴(lài)于LDL和巨噬細胞的氧化狀態(tài)。

2 氧化型低密度脂蛋白對動(dòng)脈壁的損傷
在誘發(fā)動(dòng)脈粥樣硬化的危險因子中，低密度脂蛋白和高密度脂蛋白（high density lipoprotein, HDL）的關(guān)系受到密切關(guān)注[4]。大量臨床流行病學(xué)調查顯示，在以AS為主要病理基礎的疾病患者中，血漿LDL/HDL的比值升高。AS與血漿LDL的正性相關(guān)關(guān)系已經(jīng)確立，然而近年研究發(fā)現，引起動(dòng)脈粥樣硬化真正的元兇并非LDL，而是LDL的氧化形式—oxLDL[3]。資料顯示，oxLDL具有很強的促AS活性，其在A(yíng)S斑塊的發(fā)生、發(fā)展過(guò)程中起關(guān)鍵作用，能通過(guò)多種途徑導致內皮細胞損傷及功能紊亂，促進(jìn)AS的發(fā)生和惡化[5～7]。oxLDL可刺激巨噬細胞中膽固醇的積聚和泡沫細胞的形成，對動(dòng)脈壁上的細胞具有細胞毒性，可引發(fā)炎癥和血栓形成，從而促進(jìn)AS的進(jìn)展。
載脂蛋白可以影響LDL的轉運、攝取等過(guò)程，在LDL的聚集和氧化，及其對周?chē)M織細胞產(chǎn)生損傷中產(chǎn)生調節作用。如apoE參與調節肝臟LDL受體家族對膽固醇酯的攝取，從而維持血漿膽固醇水平的穩態(tài)[8]。apoE能被LDL受體識別，在oxLDL的攝取過(guò)程中具有重要作用。不同的載脂蛋白與LDL受體結合時(shí)具有不同的親和力，如apoE結合LDL受體的親和力要比apoB大20倍[9]。LDL受體易于結合直徑小于50nm的脂類(lèi)顆粒，承擔一半以上的脂類(lèi)代謝殘余物的攝取。研究顯示，在apoE轉基因兔中，導致LDL堆積的機制之一就是富含apoE的乳糜微粒（CM）和極低密度脂蛋白（VLDL）殘余物對LDL受體的競爭結合。apoE介導的細胞脂蛋白受體競爭作用是確定血漿LDL含量的一種重要機制。另外，apoE還影響血漿甘油三酯（TG）的水平，apoE中度表達者TG水平顯著(zhù)降低，而在apoE高度表達者則明顯升高。apoE缺失可導致脂蛋白大量堆積，引發(fā)嚴重的高膽固醇血癥和動(dòng)脈粥樣硬化。而在LDL受體基因敲除小鼠，增加巨噬細胞中apoE的表達可防止AS的發(fā)生[10]。
另外，氧化型LDL對動(dòng)脈壁的損傷作用與同型半胱氨酸之間存在明顯的協(xié)同效應。oxLDL和同型半胱氨酸(homocysteine, Hcy)均為重要的促動(dòng)脈粥樣硬化危險因子，病人若同時(shí)具有高LDL血癥和高同型半胱氨酸血癥，則罹患動(dòng)脈粥樣硬化的危險性會(huì )明顯增加。Hcy的毒性作用可導致LDL的進(jìn)一步氧化[11]，LDL和Hcy在致動(dòng)脈粥樣硬化的作用中產(chǎn)生協(xié)同效應，該效應與Hcy自由巰基的性質(zhì)有關(guān)，并可能涉及到它們對NO系統的損傷。NO作為重要的血管舒張因子，與血管收縮因子一起參與對體循環(huán)的調節過(guò)程。血管內皮細胞合成和分泌的血管收縮因子－內皮素（ET）與NO之間的平衡是體循環(huán)調節和局部血流灌注的主要決定因素[1，2]。而且NO還有抗氧化、抑制血小板聚集、抗粘附等生理功能。而ET是迄今所知最強的收縮血管物質(zhì)之一，可誘導血小板聚集，導致血栓形成，以及增加單核細胞遷移、促平滑肌細胞增殖等作用。AS發(fā)生時(shí)血循環(huán)中NO的基礎釋放和活性都是降低的，而血漿ET濃度則明顯增高，這種NO和ET之間平衡的破壞，是動(dòng)脈內皮受損的顯著(zhù)特征，并參與AS進(jìn)程。oxLDL和Hcy均可對NO的產(chǎn)生具有抑制作用，二者濃度依賴(lài)性地抑制內皮細胞NO的合成，增加ET的比例，進(jìn)而損傷血管系統的正常結構和功能。

3 氧化型低密度脂蛋白引起動(dòng)脈粥樣硬化的損傷機制
oxLDL成為AS發(fā)生、發(fā)展的重要危險因子已是不爭的事實(shí)，但是對于oxLDL的損傷機制尚未完全清楚，近年來(lái)的相關(guān)研究在巨嗜細胞作用及炎癥性纖維增生方面進(jìn)行了探討。
3.1 巨噬細胞對氧化型低密度脂蛋白的攝取及泡沫細胞的形成
巨噬細胞對oxLDL的攝取及泡沫細胞的形成，是動(dòng)脈粥樣硬化病理變化的一個(gè)關(guān)鍵過(guò)程。首先，oxLDL的細胞毒性作用引起血管內皮細胞的功能狀態(tài)和形態(tài)結構改變，如使內皮細胞變性、壞死和脫落，破壞了內皮的完整性；然后，血液中的單核細胞及LDL通過(guò)損傷的血管內皮進(jìn)入內膜下加速脂質(zhì)條紋的形成，而且oxLDL還能夠誘導內皮細胞表達多種粘附分子，增強單核細胞和T淋巴細胞的粘附及向內膜下移行；進(jìn)入內膜下的單核細胞與內皮細胞粘附，最終分化成巨噬細胞，并攝取大量脂質(zhì)形成泡沫細胞，停留在血管壁內，使動(dòng)脈粥樣硬化斑塊得以形成。oxLDL不僅具有趨化性，而且能夠抑制巨噬細胞返回血液，導致泡沫細胞的大量形成，因此血液中LDL濃度升高會(huì )使脂質(zhì)不斷堆積形成纖維斑塊，導致動(dòng)脈粥樣硬化的發(fā)生，從而引發(fā)冠心病、腦血栓等心腦血管疾病。巨噬細胞對脂質(zhì)的攝取也是通過(guò)受體途徑。在巨噬細胞上有多種LDL的受體，每種受體對應著(zhù)相應的配體。但對于化學(xué)修飾后的LDL，如oxLDL，巨噬細胞隨時(shí)可以攝取，從而將膽固醇轉運入巨噬細胞。oxLDL可通過(guò)誘導一種名為CD36的清道夫受體來(lái)增加其與巨噬細胞的結合并被巨噬細胞攝取[3]。CD36即B類(lèi)清道夫受體[13]，是一種分子量為8kDa的糖蛋白，在血小板和單核-巨噬細胞中均有表達。CD36作為一種多功能受體可以結合膠原、oxLDL、血小板反應素、長(cháng)鏈脂肪酸等[14]，而且oxLDL可導致CD36的上調。在早期A(yíng)S損傷的腔內皮和進(jìn)展性AS斑塊內膜新生血管內皮細胞中，植物凝集素樣oxLDL受體1（lectinlike oxLDL receptor1，Lox1）對oxLDL的攝取及隨后發(fā)生的功能改變起著(zhù)重要的作用，而且Lox1還與粥樣硬化血管內膜中巨噬細胞和血管平滑肌細胞轉變?yōu)榕菽毎嘘P(guān)[6]。Lox1在血管內皮細胞高度表達，是一種在細胞表面介導胞吞作用的受體。最近的研究認為它在A(yíng)S中具有非常重要的作用。Lox1是一種Ⅱ型膜蛋白，在結構上屬于C型植物凝集素家族[15~17 ]。其C端植物凝集素樣結構域中的保守殘基和位于第3、第4半胱氨酸殘基之間的環(huán)形結構對結合oxLDL是必需的[15,17]。炎性因子、氧化應激以及機械刺激均可誘導Lox1的表達。Lox1除在血管內皮細胞表達外，在巨噬細胞和激活的血管平滑肌細胞中也有表達[16]。在培養的牛主動(dòng)脈血管內皮細胞中，炎癥細胞因子TNFα、佛波酯、流體切應力應激均會(huì )導致Lox1的上調。Lox1和A類(lèi)清道夫受體（MSRA）在巨噬細胞和血管平滑肌細胞轉變?yōu)榕菽毎衅鹬匾饔谩xLDL受體如CD36、MSRA都能結合衰老細胞和凋亡細胞，Lox1也能結合并吞噬衰老細胞和凋亡細胞。因此，Lox1可能與去除動(dòng)脈壁上的凋亡細胞有關(guān)。過(guò)氧物酶體增殖因子激活的受體γ(peroxisome proliferatoractivated receptorγ，PPARγ)和視黃酸X受體(retinoic acid X receptor，RXR)可一起刺激oxLDL的攝取[3]。PPAR γ和RXR的配體可通過(guò)誘導單核細胞表面的清道夫受體而刺激oxLDL的結合和攝取，并促使單核細胞向巨噬細胞分化。最大的刺激效應需要PPARγ和RXR的配體同時(shí)存在。 oxLDL作為PPARγ的配體[18]，與RXR的配體（LG286）一起誘導清道夫受體的產(chǎn)生，從而導致對oxLDL的結合與攝取增加。因此，oxLDL通過(guò)調節PPARγRXR的作用而誘導其自身被巨噬細胞攝取。
3.2 慢性炎癥性纖維增生
oxLDL及其刺激后產(chǎn)生的多種炎性因子、活性物質(zhì)等均可誘發(fā)動(dòng)脈壁的慢性炎癥性纖維增生。慢性炎癥性纖維增生可使血管壁變厚、舒縮性降低、血管硬化。AS的慢性炎癥性纖維增生是由堆積在破損的血管壁上的多種物質(zhì)引發(fā)或調節的[19]。這些物質(zhì)能對轉錄系統和信號轉導級聯(lián)產(chǎn)生特異的作用。其中oxLDL對基因表達具有雙重作用，oxLDL能抑制脂多糖（LPS）誘導的NFкB的活性，并抑制單核-巨噬細胞中NFкB靶基因產(chǎn)物TNF、IL1α、IL1β、MCP1的表達。HNE (4hydroxynonenal)是oxLDL中的一種重要的醛類(lèi)成分，為一種抑制性物質(zhì)。外來(lái)抗原（如肺炎衣原體）誘導產(chǎn)生細胞因子調節劑，協(xié)調AS損傷中免疫細胞之間的相互作用，如單核—巨噬細胞與T淋巴細胞之間的作用，從而達到消除外來(lái)異物抗原而最終消滅炎癥的目的。這種由細胞因子調節的單核-巨噬細胞與T淋巴細胞的相互作用可被HNE破壞，從而引起慢性、低水平的炎癥，這正是AS損傷的特征之一。另外，oxLDL及其它一些成分H2O2、LPC（lysophosphatidylcholine）和HNE可與血管緊張素Ⅱ（AngⅡ）一起協(xié)同作用誘導血管平滑肌細胞 DNA的合成[20]。而且oxLDL還可直接作用于平滑肌細胞，使其由收縮型向合成型轉化：通過(guò)誘發(fā)一系列與細胞增殖有關(guān)的反應，促進(jìn)平滑肌細胞的增殖。平滑肌細胞增殖與炎癥性纖維增生協(xié)同作用引起血管硬化、狹窄、彈性降低，從而易于導致血小板粘附、聚集，促使血栓形成。

4 氧化型低密度脂蛋白損傷的預防
oxLDL的產(chǎn)生是在機體氧化應激狀態(tài)下發(fā)生的，許多抗氧化劑可拮抗氧化應激而保護LDL免于發(fā)生氧化，從而避免oxLDL對動(dòng)脈壁造成損傷作用。
4.1 抗氧化維生素
脂溶性維生素VE、VC和β胡蘿卜素等，均可抑制LDL顆粒的氧化[5,18]。類(lèi)胡蘿卜素與VE聯(lián)合應用具有抗LDL氧化的協(xié)同效應。每天膳食補充β胡蘿卜素180mg，兩周后，β胡蘿卜素在血漿、LDL 、人單核源巨噬細胞中的含量分別增加2倍、2.6倍和1.6倍。而血漿脂質(zhì)過(guò)氧化和LDL氧化分別減少了22%和40%。補充β胡蘿卜素后，巨噬細胞介導的LDL氧化減少是由于LDL本身富含β胡蘿卜素，而并不受細胞中β胡蘿卜素含量的影響。因此，這提示，LDL的β胡蘿卜素含量，而并非巨噬細胞中β胡蘿卜素含量，與抑制LDL的氧化有關(guān)。巨噬細胞富含VE，細胞介導的LDL氧化將明顯受到抑制。α生育酚可減少CD36和A類(lèi)清道夫受體的表達，并能減輕人巨噬細胞中膽固醇酯的積聚[13]。但是，LDL的氧化一旦開(kāi)始，VE或VE與VC聯(lián)用均無(wú)法發(fā)揮其抗氧化的能力[21]。
4.2 其它相關(guān)因素
LDL的氧化狀態(tài)可因多不飽和脂肪酸與單不飽和脂肪酸的比值（PUFA/MUFA）升高而增強，而與LDL有關(guān)的抗氧化劑，如番茄紅素、多酚、類(lèi)黃酮物質(zhì)等，可減輕LDL的氧化狀態(tài)[5]。抗氧化劑丙丁酚也可以抑制LDL的氧化，阻抑IL1、GF及化學(xué)趨化因子的分泌，從而抑制AS的加重[22]。有研究顯示，綠茶提取物可對高膽固醇攝入動(dòng)物具有顯著(zhù)的降低血漿膽固醇作用，使LDL水平降低80％，減少膽固醇的合成，并增加肝臟組織中LDL受體的活性（升高80％）和數量（增加70％）[23]。多酚類(lèi)黃酮物質(zhì)可能是通過(guò)減少膽固醇的合成和上調肝臟LDL受體而影響機體血漿、肝臟和動(dòng)脈的膽固醇含量。
近年來(lái)，膽紅素作為一種天然的內源性抗氧化劑的功能正在逐漸被揭示。膽紅素的抗氧化活性要高于維生素C、維生素E和β胡蘿卜素等。研究發(fā)現，當膽紅素濃度下降50％，發(fā)生動(dòng)脈病變的危險性就會(huì )增加47％。膽紅素能通過(guò)其自身的抗氧化作用保護LDL不被各種氧化劑氧化，抑制oxLDL的形成，恢復細胞內抗氧化與致氧化之間的平衡而減輕細胞損傷，從而防止動(dòng)脈粥樣硬化病變的發(fā)生。另外，膽紅素具有抑制oxLDL所誘導的單核細胞的趨化性，阻抑脂蛋白在血管沉積，從而減緩血管斑塊的形成。膽紅素還可增加膽固醇的溶解性，促使膽固醇從膽汁排出，減少在血管壁的沉積。因此，如果能維持機體內一定濃度的膽紅素水平，就可以改善機體氧化與抗氧化作用的平衡，減少各種心腦血管疾病的發(fā)生[24]。

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Monounsaturated Fatty Acids More Useful for the Prevention of Cardiovascular Disease
史奎雄
（上海交通大學(xué)醫學(xué)院營(yíng)養系，上海，200025）