(中山大學(xué)中山眼科中心，眼科國家重點實驗室，廣州 510060)

載脂蛋白A1(apolipoprotein A1，apoA1)是高密度脂蛋白(high-density lipoprotein,HDL)的主要結(jié)構(gòu)及功能蛋白[1]。ApoA1及其模擬肽具有抗炎、抗氧化、逆向轉(zhuǎn)運脂質(zhì)、調(diào)節(jié)血管生成等作用[2-5]。有研究[6]證實apoA1模擬肽能夠抑制腫瘤新生血管、apoA1在視網(wǎng)膜各層均有分布，并且apoA1能逆向轉(zhuǎn)運視網(wǎng)膜內(nèi)脂質(zhì)，減少視網(wǎng)膜內(nèi)脂質(zhì)沉積[7]，減緩年齡相關(guān)性黃斑變性(age-related macular degeneration，AMD)的進展。這提示apoA1或能成為治療視網(wǎng)膜疾病的一種新的策略。本文從apoA1及其模擬肽的分子結(jié)構(gòu)、產(chǎn)生與分布、主要生理功能及其在視網(wǎng)膜疾病研究中的最新進展進行了綜述，旨在為視網(wǎng)膜疾病的治療提供新的思路。

1 ApoA1 及其模擬肽的分子結(jié)構(gòu)

ApoA1是HDL的主要結(jié)構(gòu)及功能蛋白，由243個氨基酸組成，其二級結(jié)構(gòu)中包括10個特征性的兩親性α螺旋結(jié)構(gòu)，在apoA1與脂質(zhì)的相互作用中發(fā)揮重要功能[8]。研究[2-4,9]表明apoA1具有抗炎、抗氧化、逆向轉(zhuǎn)運脂質(zhì)及調(diào)節(jié)血管生成等作用，具有良好的臨床應(yīng)用前景。但其相對分子量大、必須靜脈給藥，使其在臨床上的應(yīng)用受到了限制。

ApoA1模擬肽是一類通過構(gòu)建兩親性α螺旋結(jié)構(gòu)以模擬apoA1的脂質(zhì)轉(zhuǎn)運功能的多肽，此外還具有分子量小、易合成的優(yōu)勢，更適合臨床應(yīng)用及推廣[10]?；谑杷嫔媳奖被?F)殘基的數(shù)量，apoA1模擬肽分為2F，3F，4F，5F，6F及7F。動物實驗證明4F及5F有很高的活性，其中4F的生物活性最高并且理化特性最有利。4F可以全部由左旋-氨基酸(L-4F)或右旋-氨基酸(D-4F)合成，目前研究也最為廣泛[11]。體外研究[12]顯示L-4F和D-4F兩種同分異構(gòu)體有著類似特性，但由于L-4F在胃腸道更易被蛋白酶水解，因此不能口服，而腸道是D-4F的主要吸收部位，動物實驗及人體試驗均證實了D-4F口服使用的安全性及有效性。D-4F是一種由18個D-氨基酸組成的肽，包含4個F殘基，其三級結(jié)構(gòu)類似于apoA-1，但沒有序列同源性。D-4F也具有與apoA1類似的抗炎、抗氧化、逆向轉(zhuǎn)運脂質(zhì)及調(diào)節(jié)血管生成等作用[13-16]。

2 合成及分布

ApoA1主要在肝和小腸合成，近年的研究[17]發(fā)現(xiàn)，apoA1在視網(wǎng)膜各層均有分布，并且在視網(wǎng)膜色素上皮(retinal pigment epithelium，RPE)層最為豐富。循環(huán)中的HDL和低密度脂蛋白(low density lipoprotein，LDL)通過RPE上的B類清道夫受體(class B scavenger receptors，SR-B)和低密度脂蛋白受體(LDL-receptor，LDLR)進入視網(wǎng)膜，隨后傳遞到視網(wǎng)膜其他區(qū)域。腺苷三磷酸結(jié)合盒轉(zhuǎn)運體(ATP-binding cassette transporter A1，ABCA1)、SR-BI、SR-BII和CD36是參與apoA1介導(dǎo)的視網(wǎng)膜內(nèi)脂質(zhì)逆轉(zhuǎn)運的關(guān)鍵蛋白[18-19]。在猴的視網(wǎng)膜中，ABCA1和apoA1定位于神經(jīng)節(jié)細胞層(ganglion cell layer，GCL)、RPE和視狀光感受器內(nèi)段，SR-BI和SR-BII主要定位于GCL和光感受器外段[20]。ABCA1和apoA1在猴視網(wǎng)膜中的定位表明視網(wǎng)膜內(nèi)存在獨立的脂質(zhì)轉(zhuǎn)運途徑。

3 ApoA1 及及其模擬肽的功能

3.1 脂質(zhì)轉(zhuǎn)運

HDL及apoA1可通過膽固醇逆轉(zhuǎn)運，將膽固醇從周圍組織轉(zhuǎn)運至肝進行再循環(huán)或以膽酸的形式排泄，減少膽固醇的聚積，從而發(fā)揮血管保護作用。這種血管保護作用主要是通過膽固醇逆轉(zhuǎn)運來實現(xiàn)的。膽固醇外流是膽固醇逆轉(zhuǎn)運的第一步，ABCA1在膽固醇外流方面發(fā)揮關(guān)鍵作用[21]。循環(huán)系統(tǒng)中的HDL和LDL可通過RPE上的SR-Bs和LDLR進入視網(wǎng)膜[20]。RPE分解LDL，利用apoA1和載脂蛋白E (apolipoprotein E，apoE)重組高密度脂蛋白樣顆粒，通過ABCA1轉(zhuǎn)運體分泌到光感受器間質(zhì)(interphotoreceptor matrix，IPM)。在IPM中，高密度脂蛋白顆粒在膽固醇?；D(zhuǎn)移酶及膽固醇酯轉(zhuǎn)移蛋白的幫助下攝取更多的脂質(zhì)，因此，利用高密度脂蛋白顆粒作為中間物，SR-Bs和CD36作為受體，脂質(zhì)在RPE和光感受器之間來回轉(zhuǎn)運。SR-Bs和CD36有助于篩選氧化脂質(zhì)含量高的脂質(zhì)顆粒。Müller細胞也可能在傳遞和接受RPE和光感受器的脂蛋白顆粒方面發(fā)揮作用。隨后，RPE還可通過分泌低密度脂蛋白和高密度脂蛋白樣顆?；氐窖h(huán)以維持體內(nèi)平衡[20]。ApoA1作為視網(wǎng)膜內(nèi)脂質(zhì)逆向轉(zhuǎn)運的關(guān)鍵因素，能夠阻止脂質(zhì)在視網(wǎng)膜中的積聚。

3.2 抗氧化

氧化應(yīng)激和脂質(zhì)過氧化會促進糖尿病的發(fā)展。視網(wǎng)膜是唯一能直接和頻繁地暴露在光線下的神經(jīng)組織，而許多脂質(zhì)，特別是多不飽和脂肪酸(主要位于感光細胞外段)和膽固醇酯極易受到光氧化的影響，被氧化的脂質(zhì)對視網(wǎng)膜細胞具有極強的毒性[22]。研究[23]表明：apoA1除了逆向轉(zhuǎn)運視網(wǎng)膜內(nèi)的脂質(zhì)，預(yù)防脂質(zhì)毒性外，還是一種有效的活性氧清除劑。4F肽的治療能夠顯著減少糖尿病小鼠模型肝中的氧化脂肪酸[24]。HDL的抗氧化性與血清對氧磷酶1(paraoxonase 1，PON1)的功能密切相關(guān)。PON1具有防止脂質(zhì)氧化的能力，甚至在炎癥壓力過大的情況下會使氧化脂質(zhì)失活[25]，HDL保護自身和其他含脂分子和結(jié)構(gòu)的能力會降低，而apoA1模擬肽4F能夠改善各種動物模型中的HDL功能，這與apoA1模擬肽4F積極結(jié)合氧化脂質(zhì)的能力有關(guān)[26]。因此，apoA1模擬肽4F可能在保護視網(wǎng)膜免受糖尿病引起的氧化應(yīng)激中起重要作用。

3.3 抗炎

4F能與氧化磷脂和脂肪酸氫過氧化物高親和力地結(jié)合，具有抗炎作用[7]。ApoA1可減少脂多糖(lipopolysaccharide，LPS)誘發(fā)的炎癥反應(yīng)。Dai等[27]報道apoA1模擬肽4F可防止LPS引起的血壓和血管反應(yīng)性的變化。這可能與4F促進LPS在HDL的定位而導(dǎo)致的內(nèi)毒素中和以及抑制LPS誘導(dǎo)的一氧化氮合酶2(nitric oxide synthase 2，NOS2)相關(guān)的血流動力學(xué)變化有關(guān)。此外，apoA1和apoA1模擬肽4F在炎癥狀態(tài)下能夠通過抑制單核細胞趨化/黏附，降低血管巨噬細胞含量發(fā)揮抗炎作用，Smythies等[28]報道，4F能夠通過調(diào)節(jié)單核細胞源性巨噬細胞(monocyte-derived macrophages，MDMs)上關(guān)鍵細胞表面受體的表達來調(diào)節(jié)MDMs的功能，可能與促使其向抗炎癥表型分化有關(guān)。

3.4 調(diào)節(jié)血管生成

血管生成是指在原有血管的基礎(chǔ)上形成新的血管的過程。包括血管基底膜的降解、內(nèi)皮細胞遷移增殖、血管芽生、管腔形成、血管系統(tǒng)的成熟與重塑五個階段。內(nèi)皮細胞在血管生成中起主導(dǎo)作用。在正常生理條件下，機體內(nèi)促血管生成因子與抗血管生成因子之間的精確平衡調(diào)控著血管生成，最終發(fā)育為成熟的血管。而在病理條件下，缺氧、炎癥等因素打破這種平衡，導(dǎo)致不成熟的病理性新生血管生成[29]。

3.4.1 促進生理性血管生成

生理性缺血介導(dǎo)的血管生成是在損傷或血管閉塞后血液供應(yīng)受到限制，組織供氧與需求之間出現(xiàn)慢性失衡，隨后的缺氧誘導(dǎo)缺血組織新生血管形成。研究[9]發(fā)現(xiàn)：apoA1能夠促進生理性血管生成。在小鼠中，利用腺病毒過度表達apoA1和輸注apoA1均可誘導(dǎo)循環(huán)系統(tǒng)中內(nèi)皮祖細胞(endothelial progenitor cells，EPCs)數(shù)量的增加[30]。體外研究[31]表明，HDL刺激內(nèi)皮細胞的遷移。動物實驗[32]表明：靜脈注射apoA1可促進小鼠后肢缺血模型中的新生血管形成并增加腓腸肌毛細血管密度。最近的研究[33]通過后肢缺血模型確定了SR-BI在調(diào)節(jié)體內(nèi)血管生成中的作用。與野生型小鼠對比，在SR-BI基因敲除鼠中，輸注rHDL后誘導(dǎo)新生血管的作用減弱。體外成管試驗[34]也顯示慢病毒介導(dǎo)的SR-BI shRNA敲除抑制缺氧環(huán)境下rHDL誘導(dǎo)的小管形成。此外，SR-BI基因敲除，可減弱apoA1誘導(dǎo)的循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)EPCs的增加[35]。上述結(jié)果都支持apoA1通過血清道夫受體促進生理性血管生成的觀點。

3.4.2 抑制炎癥性血管生成

與缺血誘導(dǎo)的新生血管形成不同，病理性血管生成主要由炎癥參與誘導(dǎo)，包括兩個主要途徑：1)炎癥細胞因子/趨化因子對內(nèi)皮細胞增殖和遷移的直接影響；2)間接作用，包括巨噬細胞最初向炎癥部位募集，而分泌大量促血管生成因子，包括血管內(nèi)皮生長因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)、堿性成纖維細胞生長因子(basic fibroblast growth factor，bFGF)、腫瘤壞死因子α(tumor necrosis factor α，TNF-α)和粒細胞-巨噬細胞集落刺激因子(granulocyte macrophage-colony stimulating factor，GM-CSF)等[36]。研究[37]表明：在兔慢性血管炎癥模型中，apoA1模擬肽(ETC-642)可降低血管細胞黏附分子-1和細胞間黏附分子。在小鼠股袖動脈周圍炎性血管生成模型中，apoA1抑制新生血管形成[38]。ApoA1及其模擬肽能抑制炎癥誘導(dǎo)的血管生成。

3.5 抑制腫瘤生成

炎癥和氧化應(yīng)激在腫瘤的發(fā)生和發(fā)展中起著重要作用。apoA1及其模擬肽的抗腫瘤特性也已在多種類型的腫瘤中得到了驗證，包括黑色素瘤、結(jié)腸直腸癌和卵巢癌等[39-41]。D-4F治療顯著增加了遺傳性乳腺癌小鼠模型的腫瘤潛伏期并抑制了腫瘤的發(fā)展[42]。過表達apoA1的轉(zhuǎn)基因動物模型在接種黑素瘤和肺癌細胞時顯示腫瘤發(fā)展的下降，而敲除apoA1則有相反的效果[39]。皮下注射人apoA1還可以防止腫瘤轉(zhuǎn)移生長，提高接種過黑色素瘤細胞的小鼠的存活率[39]。ApoA1的過表達可以降低了腫瘤體積，提高了轉(zhuǎn)基因卵巢癌小鼠模型的存活率[41]。促炎性溶血磷脂，溶血磷脂酸(lysophosphatidic acid，LPA)能夠增加血管生成，促進腫瘤轉(zhuǎn)移[43]。Su等[41]的體外實驗表明，4F肽能夠顯著抑制LPA誘導(dǎo)的卵巢癌細胞生長，并顯著降低卵巢癌小鼠模型中血漿中的LPA水平。LPA結(jié)合和清除可能是apoA1模擬肽抑制腫瘤發(fā)生的機制之一。Gao等[44]報道，apoA1模擬肽L-5F可減少體內(nèi)腫瘤血管生成，并抑制VEGF/bFGF刺激的增殖、遷移和侵襲，以及人臍血管內(nèi)皮細胞的管腔形成，L-5F還抑制VEGF和bFGF誘導(dǎo)的相應(yīng)受體VEGFR2和FGFR1的激活，以及下游信號通路?；谶@些證據(jù)，apoA1模擬肽不僅可以去除LPA樣的生物活性脂質(zhì)，還可以改變細胞膜的脂質(zhì)組成/結(jié)構(gòu)，從而導(dǎo)致膜受體(如VEGFR2和FGFR1)功能的改變，進而抑制炎癥性血管生成。

4 ApoA1 及其模擬肽在視網(wǎng)膜疾病中的研究現(xiàn)狀

4.1 ApoA1 及其模擬肽與糖尿病視網(wǎng)膜病變

視網(wǎng)膜新生血管(retinal neovascularization，RNV)是包含增殖性糖尿病視網(wǎng)膜病變在內(nèi)的多種致盲性眼病的共同病理過程[45]。臨床上抗VEGF 藥物的應(yīng)用極大地改善了患者的視力，但仍有30%～50%的糖尿病視網(wǎng)膜病變(diabetic retinopathy，DR)患者對抗VEGF治療無反應(yīng)或者反應(yīng)低下[46]。此外，抗VEGF治療需要多次反復(fù)給藥和頻繁的隨訪等，給患者帶來極大的經(jīng)濟負擔(dān)。因此，有必要探索治療RNV更安全、成本更低的治療策略。D-4F能夠減少糖尿病大鼠模型中內(nèi)皮細胞脫落，改善血管反應(yīng)性[47]，減少糖尿病性中風(fēng)大鼠模型的血腦屏障滲漏，增加緊密連接蛋白的表達，抑制炎癥[48]。但D-4F對視網(wǎng)膜屏障的作用尚未有研究報道。此外，apoA1模擬肽L-5F抑制VEGF及bFGF刺激的增殖、遷移和侵襲以及人臍血管內(nèi)皮細胞的管腔形成，還抑制VEGF和bFGF誘導(dǎo)的相應(yīng)受體VEGFR2和FGFR1以及下游信號通路的激活[6]。ApoA1抑制高糖誘導(dǎo)的人視網(wǎng)膜血管內(nèi)皮細胞的增殖、遷移、成管以及VEGF的表達[49]。有部分學(xué)者[50]發(fā)現(xiàn)血清apoA1水平與DR的嚴重程度負相關(guān)。但Simo等[51]在DR患者玻璃體中，以及糖尿病供體的視網(wǎng)膜中檢測到了較高水平的apoA1，基于apoA1在視網(wǎng)膜中抗炎、抗氧化、逆向轉(zhuǎn)運脂質(zhì)的保護作用，推測視網(wǎng)膜apoA1的增高可能是對DR的一種保護性代償機制。近期前瞻性研究[52]表明血脂與臨床顯著性黃斑水腫和硬性滲出物風(fēng)險增加有關(guān)，但與DR的進展或增殖性DR的發(fā)展無關(guān)。他汀類藥物不能阻止DR的發(fā)展[53]。因此，對于DR患者，調(diào)節(jié)視網(wǎng)膜內(nèi)脂質(zhì)轉(zhuǎn)運的機制可能比調(diào)節(jié)血清中的apoA1水平更為重要。也有學(xué)者[54]認為，apoA1的過度表達可能是DR的早期事件，視網(wǎng)膜產(chǎn)生apoA1的能力較低的糖尿病患者更容易在視網(wǎng)膜發(fā)生脂質(zhì)沉積(硬性滲出物)，從而引發(fā)DR。

4.2 ApoA1 及其模擬肽與AMD

AMD是發(fā)達國家老年人致盲的一個常見原因，脂蛋白沉積在AMD的發(fā)病機制中至關(guān)重要。多方面的證據(jù)表明，軟性drusen是AMD進展的最大眼內(nèi)危險因素[55]。軟性drusen是視網(wǎng)膜色素上皮基底層和Bruch膜之間細胞外物質(zhì)的局灶性沉積[56-57]。軟性druse的主要成分被認為是部分保存的RPE來源的大脂蛋白顆粒[58]。ApoA1作為視網(wǎng)膜內(nèi)脂質(zhì)逆向轉(zhuǎn)運最關(guān)鍵的因素，能夠阻止脂質(zhì)在視網(wǎng)膜中的積聚[7]。Rudolf等[59]在小鼠模型中通過玻璃體內(nèi)注射apoA1的模擬肽L-4F，證明了L-4F能夠促進Bruch膜超微結(jié)構(gòu)的恢復(fù)以及高效降低Bruch膜脂的藥理學(xué)作用。同樣地，通過玻璃體腔注射L-4F，老年非人類靈長類動物的Bruch膜脂大幅減少，超微結(jié)構(gòu)恢復(fù)，這些這些證據(jù)表明，L-4F是治療AMD的一個有潛力的候選藥物。

4.3 ApoA1 及其模擬肽與其它眼部疾病

ApoA1能夠抑制透鏡誘發(fā)的雛雞近視的發(fā)展[60-61]。以apoA1蛋白為原料制備的HDL突變體作為一種具有治療活性的藥物載體有助于脈絡(luò)膜新生血管(choroidal neovascularization，CNV)的治療。研究[62]表明：在激光誘導(dǎo)的CNV小鼠模型中，注射攜帶抗血管生成藥物帕唑帕尼的最佳突變體1周后，CNV病灶顯著減小?？自葱跃W(wǎng)脫患者視網(wǎng)膜下液中apoA1的存在表明，只有低分子血漿蛋白更容易從脈絡(luò)膜毛細血管-色素上皮復(fù)合體逃脫[63]。此外，孔源性視網(wǎng)膜脫離合并脈絡(luò)膜脫離患者的玻璃體液中的apoA1水平較單純孔源性視網(wǎng)膜脫離以及特發(fā)性黃斑前膜患者顯著增高，提示apoA1有望成為孔源性視網(wǎng)膜脫離合并脈絡(luò)膜脫離的一個特異性生物標(biāo)志物[64]。

5 結(jié)語

綜上所述，apoA1及其模擬肽具有抗炎、抗氧化、逆向轉(zhuǎn)運視網(wǎng)膜內(nèi)脂質(zhì)及調(diào)節(jié)血管生成等作用，是治療多種致盲性眼病的一個有潛力的藥物。ApoA1模擬肽D-4F具有分子質(zhì)量小、易合成、口服安全有效的優(yōu)勢，更適合臨床應(yīng)用及推廣。目前關(guān)于apoA1及其模擬肽在視網(wǎng)膜疾病中的研究相對較少，基于其抵抗炎癥性新生血管的功能，還可推測apoA1及其模擬肽不僅對治療DR有效，還有望治療其他新生血管性疾病，例如角膜新生血管、視網(wǎng)膜靜脈阻塞、新生血管性青光眼等，同時也將更加全面地深入研究apoA1及其模擬肽的生物學(xué)功能及其作用機制。