卵磷脂膽固醇酰基轉(zhuǎn)移酶的研究進(jìn)展

歐　露,彭樂樂(綜述),田　英,龍石銀(審校)

(南華大學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)教研室，湖南 衡陽 421001)

卵磷脂膽固醇?；D(zhuǎn)移酶的研究進(jìn)展

歐露△,彭樂樂(綜述),田英,龍石銀※(審校)

(南華大學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)教研室，湖南 衡陽 421001)

卵磷脂膽固醇?；D(zhuǎn)移酶(lecithin cholesterol acyltransferase,LCAT)是由Glomset[1]于1962年分離并命名的。LCAT由肝臟合成分泌釋放入血,在血漿中與脂蛋白結(jié)合形式存在，或游離存在，是血漿脂蛋白代謝的一種關(guān)鍵酶。在血漿高密度脂蛋白膽固醇(high-density lipoprotein cholesterol,HDL-C)代謝及高密度脂蛋白(high-density lipoprotein,HDL)的形成和成熟過程中發(fā)揮十分重要的作用。LCAT主要參與膽固醇逆轉(zhuǎn)運(yùn)(reverse cholesterol transport,RCT)的血管內(nèi)階段，該過程也是HDL調(diào)節(jié)動脈粥樣硬化形成和發(fā)展的主要機(jī)制[2]?，F(xiàn)就LCAT與HDL、RCT及動脈粥樣硬化的關(guān)系予以綜述。

1LCAT的分子結(jié)構(gòu)和生理功能

人類的LCAT基因位于人的第16號染色體長臂q22上,包含6 個(gè)外顯子和5個(gè)內(nèi)含子，全長大約有4200個(gè)堿基對。LCAT基因主要在肝臟中表達(dá)，少部分表達(dá)于大腦和睪丸中[3]。編碼LCAT的信使RNA由長約1500 bp堿基組成，其信號肽是440個(gè)氨基酸組成的密碼子。人的成熟LCAT是由416個(gè)氨基酸殘基組成的分泌蛋白，屬于糖蛋白，在其蛋白分子中，糖鏈約占24%，是維持其活性必不可少的組分[4]。其酶分子組成富含谷氨酸、天冬氨酸、甘氨酸、脯氨酸、亮氨酸等氨基酸，每一酶分子含6個(gè)半胱氨酸(Cys)，其中Cys31和Cys184是游離的，另外4個(gè)半胱氨酸兩兩之間分別構(gòu)成(Cys50～Cys74,Cys313～Cys356)兩個(gè)二硫鍵。根據(jù)對LCAT的二級結(jié)構(gòu)測序的結(jié)果分析認(rèn)為LCAT的二級結(jié)構(gòu)中α螺旋較少，而β折疊比較多。LCAT的三級結(jié)構(gòu)尚不清楚，但根據(jù)其與其他脂酶在結(jié)構(gòu)和功能上的同源性比較，已經(jīng)得到了LCAT的部分結(jié)構(gòu)模型，該模型顯示LCAT屬于α/β-水解酶折疊家族，推測酶的活性中心有7條β折疊鏈和4個(gè)α螺旋，并由β折疊鏈組成環(huán)狀[4]。

LCAT是人體血漿脂蛋白代謝的過程中起關(guān)鍵作用的一種酶，對維持膽固醇穩(wěn)態(tài)及調(diào)節(jié)血液循環(huán)中膽固醇轉(zhuǎn)運(yùn)有十分重要的作用。血漿膽固醇幾乎70%～80%是膽固醇酯，均是LCAT催化生成所致。它在血液中以與脂蛋白結(jié)合的形式，或者以游離形式循環(huán),并在血漿中起催化作用，其作用是將卵磷脂分子中的Sn-2位上結(jié)合的不飽和脂肪脂?；D(zhuǎn)移給HDL3的膽固醇3位的羥基上，生成溶血卵磷脂和膽固醇酯。

2LCAT的基因突變和多態(tài)性

絕大多數(shù)的基因突變是有害的，基因結(jié)構(gòu)上發(fā)生微小的變化往往會導(dǎo)致整個(gè)基因的功能缺陷，甚至完全喪失其生理功能。LCAT的突變能引起家族性LCAT 缺乏癥和魚眼病，兩者均為常染色體顯性遺傳疾病，臨床上均出現(xiàn)白內(nèi)障和低脂蛋白血癥[5]。從DNA水平對LCAT缺乏綜合征患者的LCAT基因分析，目前已發(fā)現(xiàn)數(shù)十種不同的LCAT基因突變。Kuivenhoven等[6]根據(jù)患者的臨床表現(xiàn)及對患者體內(nèi)相關(guān)變異蛋白的功能分析，將LCAT的基因突變分為4類，分別為無效突變導(dǎo)致的LCAT催化活性完全喪失和LCAT缺乏的家族性LCAT 缺乏癥；錯(cuò)義突變導(dǎo)致的LCAT催化活性完全喪失，而LCAT水平正?；驕p少的家族性LCAT 缺乏癥；無效突變或缺失突變導(dǎo)致的介于前兩種家族性LCAT 缺乏癥和魚眼病之間的表型，LCAT僅對LDL的催化活性缺失或?qū)DL和HDL催化活性部分缺失，LCAT血漿水平降低；錯(cuò)義突變，LCAT僅缺失α-LCAT活性，其血漿水平正常或降低的典型的魚眼病。

Cargill等[7]研究發(fā)現(xiàn)，LCAT編碼區(qū)有3個(gè)多態(tài)位點(diǎn)，即608C/T、911T/C和1188T。通過總結(jié)相關(guān)研究者的成果，朱曉巖等[8]又對中國漢族人群進(jìn)行研究，他們推測，LCAT的608C/T多態(tài)性現(xiàn)象可能是中國人群動脈粥樣硬化型腦硬化梗死的易患因素。高達(dá)等[9]又針對性地對中國湖南地區(qū)漢族人群進(jìn)行血樣研究，發(fā)現(xiàn)LCAT基因608C/T位點(diǎn)多態(tài)性可能與中國湖南地區(qū)漢族人群家族聚集性腦出血無關(guān)，T等位基因可能與HDL-C代謝有關(guān)，進(jìn)而表明LCAT基因608T等位基因與動脈粥樣硬化性心血管疾病患者較高的血漿HDL膽固醇水平相關(guān)聯(lián)。

3LCAT和HDL代謝

膽固醇在血液循環(huán)中的運(yùn)輸，需要依賴脂蛋白來完成。其中，HDL將外周組織中的膽固醇轉(zhuǎn)運(yùn)至肝臟并以膽汁酸鹽的形式分泌，或轉(zhuǎn)運(yùn)至類固醇組織用于合成固醇類激素，LCAT是脂蛋白代謝過程中的一種關(guān)鍵酶，能調(diào)節(jié)血液循環(huán)中膽固醇轉(zhuǎn)運(yùn)及維持膽固醇在血漿中的穩(wěn)態(tài)。LCAT對HDL的代謝具有重要作用[10]，LCAT水平與HDL-C呈正相關(guān)，與三酰甘油呈負(fù)相關(guān)，LCAT活性和水平的改變都將影響HDL的成熟代謝過程[11]。LCAT主要是催化HDL的游離膽固醇酯化，促使新生的小球狀或盤狀的HDL3轉(zhuǎn)化為成熟的球狀HDL2，從而使HDL經(jīng)前β1-HDL→HDL3→HDL2 的過程逐漸成熟。由于膽固醇酯比游離膽固醇疏水作用更強(qiáng)，因此，膽固醇酯必須轉(zhuǎn)運(yùn)到脂蛋白的疏水中心，即HDL核心是LCAT酶反應(yīng)產(chǎn)物膽固醇酯的貯存庫，隨后通過膽固醇酯轉(zhuǎn)移蛋白將膽固醇酯轉(zhuǎn)移至其他脂蛋白和細(xì)胞膜上，并與其交換，完成膽固醇的轉(zhuǎn)移[12]。由于LCAT催化合成的膽固醇酯比膽固醇的疏水性更強(qiáng)，因此隨著前β-HDL逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)槌墒斓?、球狀的?HDL，被轉(zhuǎn)移至脂蛋白的疏水中心。在膽固醇酯轉(zhuǎn)移蛋白和一些脂肪酶的協(xié)同作用下，α-HDL也可反轉(zhuǎn)變?yōu)棣?HDL。β-HDL的血漿半衰期很短，在腎中被迅速清除[4]，而α-HDL有一個(gè)較慢的轉(zhuǎn)變的過程，表明LCAT在血漿HDL的代謝和決定血漿HDL水平中具有重要作用。

Calabresi等[3]提出血漿LCAT約75%的活性與HDL密切相關(guān)，對于低密度脂蛋白和其他富含載脂蛋白(apolipoprotein,Apo)B的脂蛋白，LCAT也能結(jié)合并產(chǎn)生膽固醇酯。

HDL中的Apo AI是LCAT最重要的生理激活劑[13]，在LCAT發(fā)揮其催化作用過程中具有重要功能。Apo AI水平減少會使LCAT的活性降低，HDL的成熟受到影響，并出現(xiàn)小顆粒的前β1-HDL增多，而大顆粒的HDL2a和HDL2b減少的現(xiàn)象[14]。LCAT活性或水平的改變，可使HDL成熟代謝受阻，引起HDL失功能。HDL失功能可分為HDL被修飾后失功能和HDL組分改變失功能兩種主要形式?！笆Чδ苄浴盚DL主要表現(xiàn)為其介導(dǎo)的RCT、抑制LDL氧化、抗炎等功能顯著降低或喪失[15]?？寡趸?、膽固醇酯轉(zhuǎn)移蛋白、LCAT等酶類的減少，HDL亞類組成改變，導(dǎo)致膽固醇酯化被抑制，HDL抗氧化能力減少，氧化LDL生成增加[16]，這些改變均會使動脈粥樣硬化的發(fā)生、發(fā)展的風(fēng)險(xiǎn)增加。但LCAT與HDL失功能存在怎樣的聯(lián)系尚未明確，LCAT是否可作為判斷HDL失功能的生物標(biāo)志還有待進(jìn)一步研究。

4LCAT與RCT

將肝外細(xì)胞的膽固醇逆向轉(zhuǎn)運(yùn)回肝臟，以膽固醇或膽汁酸形式分泌至膽管，經(jīng)小腸排除體外的過程稱為RCT，LCAT的主要功能就是參與RCT，維持膽固醇平衡。Glomset[17]于1968年首次提出，LCAT有助于細(xì)胞內(nèi)游離膽固醇外流，通過維持細(xì)胞膜與細(xì)胞外受體之間的膽固醇梯度來促進(jìn)膽固醇通過被動擴(kuò)散或三磷酸腺苷結(jié)合盒轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白G1(ATP banding casstette transponder G1,ABCG1)受體外流。Fielding等[18]的研究也指出，LCAT在肝與周圍組織間膽固醇的主要轉(zhuǎn)運(yùn)途徑中起重要的催化功能。

有效地促使細(xì)胞內(nèi)膽固醇流出是RCT過程中的第一步，也是防止細(xì)胞內(nèi)膽固醇堆積最直接、最關(guān)鍵的一步。LCAT能促進(jìn)周圍組織膽固醇外流，Kunnen和Van Eck[19]報(bào)道LCAT是增加膽固醇向肝臟轉(zhuǎn)移的調(diào)節(jié)者之一。LCAT可將HDL中游離的膽固醇酯化形成膽固醇酯并轉(zhuǎn)運(yùn)至HDL中心，從而使新生的HDL進(jìn)一步成熟，最后由膽固醇轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白將HDL中的膽固醇酯與其他脂蛋白交換，或者直接被肝臟攝取，以維持細(xì)胞膽固醇的穩(wěn)定。

5LCAT與動脈粥樣硬化

Calabresi等[11]在研究LCAT血漿水平和頸動脈內(nèi)膜厚度的相關(guān)關(guān)系時(shí)發(fā)現(xiàn)，在高心血管風(fēng)險(xiǎn)的受試者中，男性受試者的血漿LCAT水平與頸動脈內(nèi)膜厚度沒有相關(guān)性，而在女性受試者中，LCAT血漿水平升高與頸動脈內(nèi)膜厚度增加相關(guān)，表明LCAT與動脈粥樣硬化的發(fā)生密切相關(guān)，并存在性別差異。

近年來，大量研究表明，HDL在一定程度上能很好地預(yù)測動脈粥樣硬化及心血管疾病的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)，其中HDL介導(dǎo)的RCT功能尤為重要[20]。Calabresi等[21]研究發(fā)現(xiàn)，在慢性腎臟病患者中，伴隨有獲得性LCAT缺乏是其表現(xiàn)為低HDL水平的一個(gè)重要原因，因此LCAT成為了逆轉(zhuǎn)血脂異常干預(yù)治療的有吸引力的目標(biāo)，并可能在這些慢性腎臟病患者中降低心血管疾病的風(fēng)險(xiǎn)。Daniels等[22]研究發(fā)現(xiàn)，2型糖尿病患者增加水果和蔬菜攝取量后，LCAT和對氧磷酸酶1的水平和活性也隨之升高，HDL3水平也有所上升，表明LCAT、HDL等均參與了抗動脈粥樣硬化的發(fā)生、發(fā)展過程，但具體機(jī)制不明。

Apo AI作為LCAT最重要的生理激活劑，當(dāng)其水平降低時(shí)，LCAT活性有一定程度下降，HDL成熟受阻，使HDL大顆粒比重減少，小顆粒比重增加，HDL-C水平有所降低，RCT水平一定程度下降，三酰甘油水平相對升高。若體內(nèi)長時(shí)間的脂質(zhì)代謝失調(diào)，脂質(zhì)積累，動脈壁上粥樣的脂類沉積，動脈彈性降低、管腔變窄，動脈粥樣硬化斑塊形成。

LCAT的水平與活性不論是在HDL成熟過程還是在RCT過程中均有至關(guān)重要的作用，并且，多數(shù)研究成果顯示其與動脈粥樣硬化的發(fā)生、發(fā)展存在一定的相關(guān)關(guān)系，當(dāng)然在這一條復(fù)雜的關(guān)系鏈中，HDL-C的重要性也不可忽視[2,10-11]。目前，國內(nèi)外的研究對LCAT的致動脈粥樣硬化作用并沒有得到一致的結(jié)論，有學(xué)者甚至得到增強(qiáng)LCAT的活性或水平對動脈保護(hù)并沒有益處[23]。因此，研究者更應(yīng)該慎重的看待LCAT的活性、水平與動脈粥樣有硬化發(fā)生、發(fā)展的之間的復(fù)雜關(guān)系。

6結(jié)語

LCAT在人類血漿膽固醇代謝及HDL代謝中扮演重要角色。LCAT的基因缺失是一種罕見的代謝失調(diào)癥，并伴隨著低水平的HDL-C。即LCAT與HDL代謝、RCT存在相關(guān)關(guān)系，但LCAT到底是抗動脈粥樣硬化還是致動脈粥樣硬化還頗有爭議，LCAT在動脈粥樣硬化的發(fā)病機(jī)制中的作用尚未清楚[11]。因此，有關(guān)LCAT在動脈粥樣硬化等相關(guān)的心血管疾病中的影響，尚需更多的研究和探索。

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摘要：卵磷脂膽固醇?；D(zhuǎn)移酶(LCAT)是人體血漿脂蛋白代謝過程中起關(guān)鍵作用的一種酶，對維持膽固醇穩(wěn)態(tài)、調(diào)節(jié)膽固醇在血液循環(huán)中的轉(zhuǎn)運(yùn)及膽固醇在外周組織中的清除有十分重要的作用。它能催化血漿中高密度脂蛋白(HDL)游離膽固醇的酯化，參與膽固醇逆向轉(zhuǎn)運(yùn)，在HDL的成熟代謝及動脈粥樣硬化發(fā)生、發(fā)展過程中起重要作用，因此，對LCAT的深入探討和研究，有利于心血管疾病的防治。

關(guān)鍵詞：卵磷脂膽固醇酰基轉(zhuǎn)移酶；高密度脂蛋白膽固醇；膽固醇逆轉(zhuǎn)運(yùn)；動脈粥樣硬化

Research Progress in Lecithin Cholesterol AcyltransferaseOULu,PENGLe-le,TIANYing,LONGShi-yin.(DepartmentofBiochemistryandMolecularBiology,UniversityofSouthChina,Hengyang421001,China)

Abstract:Lecithin cholesterol acyltransferase(LCAT) plays a vital role in the metabolism of plasma lipoproteins,which maintains cholesterol homeostasis,regulates cholesterol transport and removes cholesterol from peripheral tissue.It also plays a significant role in free cholesterol esterification of high-density lipoprotein(HDL),cholesterol reverse transport,metabolism of HDL and the process of atherosclerosis.Therefore,the depth research of LCAT is helpful to the prevention and treatment of cardiovascular diseases.

Key words:Lecithin cholesterol acyltransferase; High-density lipoproteins cholesterol; Cholesterol reverse transport; Atherosclerosis

收稿日期：2014-11-03修回日期：2015-01-16編輯：相丹峰

基金項(xiàng)目：國家自然科學(xué)基金(30800474)；湖南省科技廳科技計(jì)劃項(xiàng)目(2013SK3120)；衡陽市科技局項(xiàng)目(2013KJ05)；湖南省高層次衛(wèi)生人才“225”工程項(xiàng)目基金；南華大學(xué)研究生科研創(chuàng)新項(xiàng)目(2013XCX20)；南華大學(xué)十二五科技創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)基金；南華大學(xué)留學(xué)歸國人員啟動基金

doi：10.3969/j.issn.1006-2084.2015.15.010

中圖分類號：R543.5；R34

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1006-2084(2015)15-2715-03