4.1.2 脂蛋白的代谢
(1)血脂与脂蛋白的分类:与临床密切相关的血脂主要是TC和TG。在人体内胆固醇主要以游离胆固醇及胆固醇酯的形式存在。TG是甘油分子中3个羟基被脂肪酸酯化而形成。循环血液中的TC和TG必须与特殊的蛋白质(载脂蛋白)结合形成脂蛋白,才能被运输到组织中进行代谢。应用超速离心法,可将血浆脂蛋白分为:乳糜微粒(chylomicron,CM)、极低密度脂蛋白(very low density lipoprotein,VLDL)、中间密度脂蛋白(intermediate density lipoprotein,IDL)、低密度脂蛋白(LDL)和高密度脂蛋白(HDL)。其密度依次降低,颗粒直径依次变小。还有一种脂蛋白为脂蛋白(a)[lipoprotein(a),Lp(a)]。
1)CM:血液中颗粒最大的脂蛋白,来自于肠道。其含TG近90%,因而其密度也最低。主要转运饮食中的TC和TG。正常人空腹12小时后采血时,血浆中无CM。餐后及某些病理状态下,血液中含有大量的CM时,因其颗粒大能使光反射散射,血液外观浑浊。将含有CM的血浆置于4℃下过夜,CM会飘到血浆表面,呈奶油状,是检查CM的简便方法。
2)VLDL:由肝脏合成,主要转运内源性TG。其含TG约55%,胆固醇20%,磷脂15%,蛋白质约10%。CM和VLDL统称为富含TG的脂蛋白。在无CM的血浆中,TG水平主要反映VLDL的多少。高VLDL血症时,空腹12小时的血浆透明,当TG水平>3.39 mmol/L时,血浆才呈乳状光泽直至浑浊。
3)IDL:是VLDL向LDL转化的中间代谢产物,是具有自身特点的脂蛋白,也具有致动脉粥样硬化的作用。
4)LDL:是VLDL主要代谢产物,主要转运TC。其含胆固醇酯40%、游离胆固醇10%、TG 6%、磷脂20%、蛋白质24%,是血液中胆固醇含量最高的脂蛋白。血液中的胆固醇60%在LDL内。单纯性高胆固醇血症时,血浆胆固醇浓度的升高与血浆LDL-C呈平行关系。由于LDL颗粒小,即使LDL-C浓度很高,血浆也不会浑浊。LDL-C中,载脂蛋白95%以上为载脂蛋白(apoprotein,apo)B100。根据颗粒大小和密度高低不同,可将LDL分为不同的亚组分。LDL将胆固醇运送到外周组织,大多数由肝细胞和肝外的LDL受体进行分解代谢。
5)HDL:主要由肝脏和小肠合成。HDL是颗粒最小的脂蛋白,其中脂质和蛋白质部分几乎各占一半。HDL中的载脂蛋白以apo A I为主。HDL是一类异质性脂蛋白,由于HDL颗粒中所含的脂质、载脂蛋白、酶和脂质转运蛋白的量和质均不相同,采用不同的离心方法,可将HDL分为不同的亚组分。其在形状、密度、颗粒大小、电荷和抗动脉硬化特性等方面均不相同。HDL将胆固醇从外周组织(包括动脉粥样硬化斑块)转运到肝脏进行再循环或以胆酸的形式排泄,为胆固醇逆转运。
6)Lp(a):利用免疫方法发现的一类特殊脂蛋白。Lp(a)的脂质成分类似于LDL,但密度大,颗粒也稍大。其所含的载脂蛋白部分除含有LDL成分(胆固醇、磷脂和apo B100)外,还多含另一种特殊成分apo(a)。有关Lp(a)合成和分解代谢的机制目前了解尚少。
(2)载脂蛋白与脂蛋白受体
1)调节脂蛋白代谢的主要载脂蛋白:载脂蛋白为脂蛋白表面的蛋白质成分,在维护脂蛋白功能和代谢方面具有重要作用,如作为配基与脂蛋白受体结合、激活多种代谢酶等,并影响动脉粥样硬化的发生与发展。目前已见报道的载脂蛋白由20余种,大部分在肝脏合成。临床意义比较清楚的有apo A I、apo AⅡ、apo AⅣ、apo B100、apo B48、apo CⅡ、apo CⅢ、apo E、apo H、apo J和apo(a)等。
2)控制脂蛋白代谢的脂蛋白受体:受体与脂蛋白结合是胆固醇代谢的主要途径,也与各种血脂紊乱有关。不同的脂蛋白受体与脂蛋白结合时,以其中载脂蛋白作为配基。脂蛋白受体有多种,LDL受体研究最多。
LDL受体:由839个氨基酸组成,存在于多种细胞的表面,以肝细胞多见。主要参与LDL、CM残粒、VLDL残粒和IDL的分解代谢。细胞通过LDL受体摄取脂蛋白而获取胆固醇,LDL受体变异如细胞膜上受体缺失、减少、结合力降低等均可导致血脂异常,主要为血浆胆固醇明显升高,临床上表现为遗传性家族性高胆固醇血症。
LDL受体相关蛋白(LDL receptor related protein,LRP):是一种膜结构受体。LRP与富含apo E的CM残粒具有高度亲和力。同时LRP通过与脂蛋白脂酶和肝脂肪酶之间的相互作用,调节肝细胞对脂蛋白残粒的结合与摄取。
gp330受体:是一种主要的肾膜蛋白。gp330受体在肾的近曲小管和脑室管膜细胞均有表达。其结合特性类似于LRP,而组织分布特点不同,在脂代谢中的作用尚未明确。(https://www.daowen.com)
VLDL受体:与LDL受体非常相似,主要存在于肌肉、脂肪和大脑组织中,可与含apo E的脂蛋白结合,作用尚未明确。
(3)主要脂蛋白代谢酶的特点
1)脂蛋白脂酶(lipoprotein lipase,LPL):①血管内皮细胞合成和分泌,主要位于周围组织的毛细血管表面,由448个氨基酸组成;②参与血浆中CM、VLDL的分解代谢,调节TG的水解,释放游离脂肪酸供组织利用;③apo CⅡ是其激活剂,apo CⅡ缺乏时该酶活性显著下降;④LPL变异可导致高三酰甘油血症;⑤胰岛素缺乏的糖尿病患者由于LPL活性下降,引起富含TG的脂蛋白降解减慢,引起高三酰甘油血症。
2)肝脂肪酶(hepatic lipase,HL):①肝细胞合成并存于肝内皮细胞中,由477个氨基酸组成;②参与CM残粒中TG和CM表面过多磷脂的水解,促进IDL向LDL转换,去除HDL2中的TG和磷脂,使HDL2转化为HDL3;③HL缺乏引起脂蛋白残粒、IDL与HDL水平改变。
3)卵磷脂胆固醇酰基转移酶(lecithin cholesterol acyl transferase,LCAT):①由肝脏合成并分泌于血浆,由416个氨基酸组成的糖蛋白(glycoprotein,GP);②主要作用于小颗粒的HDL和少数LDL,将其中卵磷脂第2位上的酯酰基转移到胆固醇,分别生成溶血卵磷脂和胆固醇酯,并参与HDL成熟过程;③LCAT缺乏时引起高胆固醇血症和胆固醇酯下降。
4)脂质转运蛋白(lipid-transfer proteins,LTP):由肝细胞合成与分泌。LTP分为I型和Ⅱ型,LTP I型转运磷脂,LTPⅡ型又称为胆固醇酯转移蛋白(cholesteryl ester transfer protein,CETP),在各类脂蛋白脂质成分特别是胆固醇酯的交换、转运过程中起着关键作用,如将HDL中的胆固醇酯转运到CM和VLDL中,同时将两者的TG转运到HDL。
5)脂蛋白(a)[Lp(a)]:①类似于LDL结构,密度介入LDL和HDL之间,主要在肝中合成,并非VLDL转化而来,也不能转化为其他脂蛋白的特殊脂蛋白。②同一个体血浆Lp(a)水平比较稳定,但不同种族人群相差较大(可达100倍),主要受遗传因素的影响。③Lp(a)能与LDL竞争LDL受体,在LDL受体缺陷时引起Lp(a)血浆水平变化;Lp(a)水平升高也能竞争性地与纤溶酶原受体结合,影响纤维蛋白原的降解。④大量流行病学调查证明,Lp(a)水平升高是动脉粥样硬化的独立危险因素,与冠心病、心肌梗死、脑卒中、血管再狭窄等密切相关。⑤Lp(a)水平升高可见于各种急性反应相、肾病综合征、糖尿病肾病、妊娠和服用生长激素等。
(4)脂蛋白的正常代谢过程
1)CM形成与代谢:食物脂肪经胃、十二指肠、小肠初步消化吸收,并与小肠黏膜细胞自身合成的载脂蛋白(apo B48和apo A)组装成CM并排泌入血流,在毛细血管壁上的脂蛋白脂酶作用下,CM中的TG不断分解,释放出游离脂肪酸和甘油,以供周围脂肪和肌肉等组织氧化利用。CM中的TG逐渐减少,颗粒随之变小,其剩余成分(主要为apo A I、apo C和TC)形成了新生的HDL颗粒(HDL3)。
2)VLDL与LDL形成与代谢:肝利用肠道吸收的乳糜残粒、小肠再吸收的胆汁酸、从脂肪组织中动员的游离脂肪酸与糖、脂肪、蛋白质的代谢中间产物作为脂质原料,与自身合成的载脂蛋白(apo B100、apo C和apo E)组装成VLDL并释放入血流,在脂蛋白脂酶作用下VLDL颗粒中的TG不断降解而释放出游离脂肪酸和甘油,并与HDL颗粒进行载脂蛋白分子间的交换,逐渐形成IDL,小部分IDL经肝apo B和apo E受体吸收,大部分则继续在肝脂肪酶的作用下使TG继续分解,最后形成LDL。在VLDL代谢过程中剩余成分形成少量HDL3颗粒。LDL主要成分是胆固醇酯和apo B100,主要通过LDL受体代谢,并在代谢过程中形成大小与密度不等LDL颗粒。LDL的大小由遗传因素决定,但也受到环境因素的影响,如饮食、肥胖、体力活动、疾病、药物等的影响。目前已发现12种LDL的亚组分,其中大而轻的LDL、中间型LDL和小而密的LDL具有更重要的临床意义。
3)HDL的形成与转化:肝和小肠合成和分泌原始的HDL,CM、VLDL代谢中的外表层物质形成HDL3,两者是含有磷脂、少量未酯化胆固醇和apo A I、apo C、apo E的小颗粒。在卵磷脂胆固醇酰基转移酶的作用下,外周组织细胞表面剩余的未酯化胆固醇被酯化和进入小颗粒内部,使小颗粒的胆固醇酯含量逐渐增多,颗粒随之变大并形成成熟的HDL(HDL2)。肝合成和分泌的胆固醇酯转运蛋白(CETP)的重要功能是,将HDL2内的胆固醇酯转运到含apo B脂蛋白(VLDL、IDL、LDL)中,同时将含apo B脂蛋白中的TG转运到HDL2中,而HDL2中的TG在肝脂肪酶的作用下分解,由此使HDL2转化为HDL3。
4)胆固醇的逆转运:乳糜微粒经系列代谢形成新生的HDL,新生的HDL吸收外周组织未酯化胆固醇并酯化,由此不断形成成熟的HDL(HDL2),在CETP的作用下,不断将从周围组织中摄取的胆固醇转交给IDL和LDL,由此构成了胆固醇的逆转运过程。CETP是胆固醇逆转运过程中的重要代谢酶。