黨晨露(綜述)，董煒疆(審校)

(西安交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院人體解剖與組織胚胎學(xué)系，西安 710061)

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脂蛋白脂肪酶基因多態(tài)性對(duì)腦疾病的相關(guān)影響

黨晨露△(綜述)，董煒疆※(審校)

(西安交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院人體解剖與組織胚胎學(xué)系，西安 710061)

摘要：脂蛋白脂肪酶(LPL)是脂質(zhì)代謝過(guò)程中一種關(guān)鍵酶，在調(diào)節(jié)體內(nèi)三酰甘油代謝和血漿脂蛋白水平方面發(fā)揮重要作用。LPL免疫反應(yīng)廣泛表達(dá)于大腦多個(gè)區(qū)域，在腦內(nèi)多種物質(zhì)的代謝平衡中發(fā)揮作用。目前已報(bào)道的LPL基因突變高達(dá)110種， LPL基因多態(tài)性改變可能影響LPL活性、脂蛋白代謝和其他功能,造成一系列與血脂異常、動(dòng)脈粥樣硬化形成有關(guān)的臨床癥狀，對(duì)多種腦疾病的發(fā)生發(fā)展起重要作用。

關(guān)鍵詞：脂蛋白脂肪酶；脂蛋白脂肪酶基因多態(tài)性；腦疾病

脂蛋白脂肪酶(lipoprotein lipas，LPL)1943年首次被發(fā)現(xiàn)，其生物作用復(fù)雜[1-3]，是三酰甘油分解代謝的關(guān)鍵酶，廣泛分布于全身多個(gè)組織。LPL參與調(diào)節(jié)脂肪酸的新陳代謝，水解三酰甘油；參與磷脂和載脂蛋白(低密度脂質(zhì)蛋白，極低密度脂蛋白，乳糜蛋白)及不同高密度脂蛋白之間相互轉(zhuǎn)換；促進(jìn)細(xì)胞攝取脂蛋白、脂質(zhì)和脂溶性維生素；調(diào)節(jié)體質(zhì)量及能量平衡，并在認(rèn)知功能中發(fā)揮作用。研究[4]表明，LPL在星形膠質(zhì)細(xì)胞和神經(jīng)元細(xì)胞的β淀粉樣蛋白胞吞過(guò)程中起重要作用,這可能與LPL的橋接作用有關(guān)；且LPL在神經(jīng)元分化過(guò)程中發(fā)揮作用，LPL水平可以在人體缺血/再灌注損傷后上調(diào)。研究表明[5]，LPL免疫反應(yīng)廣泛表達(dá)于大腦多個(gè)區(qū)域，可由多種細(xì)胞合成，其在神經(jīng)系統(tǒng)的表達(dá)和分布具有時(shí)間特異性和區(qū)域特異性，與多種腦疾病的發(fā)生發(fā)展關(guān)系密切。研究顯示，LPL基因突變可能通過(guò)阻礙LPL同源二聚體的形成或其他機(jī)制引起，并對(duì)LPL活性、脂蛋白代謝和LPL其他功能等造成重要影響，從而對(duì)多種腦疾病的發(fā)生發(fā)展產(chǎn)生重要影響[6]。現(xiàn)就LPL基因多態(tài)性與一些腦疾病關(guān)系的研究進(jìn)展做一綜述。

1LPL與LPL基因多態(tài)性

LPL是由LPL基因編碼的糖蛋白。LPL基因于1987年首次克隆成功，成熟LPL是由448個(gè)氨基酸殘基組成的糖蛋白，分子量為60 000，含3%~8%的碳水化合物。人類LPL基因定位于8號(hào)染色體短臂8p22上，整個(gè)基因長(zhǎng)度為35 kb，包含9個(gè)內(nèi)含子和10個(gè)外顯子。LPL主要在多種實(shí)質(zhì)細(xì)胞的粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中合成，然后表達(dá)于毛細(xì)血管內(nèi)皮腔面膜，以同源二聚體的形式分泌，是一種參與單?；?、雙酰基、三酰甘油釋放脂肪酸的限速酶。正常情況下，腦內(nèi)LPL蛋白主要分布于大腦皮質(zhì)、海馬，其次為紋狀體。神經(jīng)細(xì)胞、毛細(xì)血管內(nèi)皮均有LPL蛋白的表達(dá)。研究顯示，LPL免疫反應(yīng)廣泛存在于大腦、小腦及脊髓的不同神經(jīng)元、小膠質(zhì)細(xì)胞、星形膠質(zhì)細(xì)胞和少突神經(jīng)膠質(zhì)，也表現(xiàn)在軟腦膜、小血管、脈絡(luò)叢、室管膜細(xì)胞以及與腦神經(jīng)、腦垂體前后葉有關(guān)的旺氏細(xì)胞[5]。大量研究表明，LPL在腦內(nèi)多種物質(zhì)的代謝平衡中發(fā)揮作用，目前已明確的作用有以下幾點(diǎn)[7-10]：LPL可以介導(dǎo)脂質(zhì)進(jìn)入神經(jīng)細(xì)胞并促進(jìn)神經(jīng)元生長(zhǎng)、分化和軸突的延長(zhǎng)；LPL可以通過(guò)其分子橋作用將膽固醇轉(zhuǎn)運(yùn)通過(guò)血腦屏障；LPL還可以促進(jìn)維生素E進(jìn)入腦細(xì)胞內(nèi)。

LPL基因多態(tài)性的原因包括單個(gè)堿基或某些堿基片段的缺失、重復(fù)和插入所引起的限制性內(nèi)切酶位點(diǎn)的改變，使編碼序列的核苷酸順序改變[11]。目前已報(bào)道的LPL基因突變高達(dá)110多種，是基因突變最豐富的蛋白質(zhì)之一，LPL基因的多態(tài)性改變可能通過(guò)阻礙LPL同源二聚體的形成或其他機(jī)制引起LPL的活性增強(qiáng)或降低，其催化功能受到直接影響，造成一系列與血脂異常、動(dòng)脈粥樣硬化形成有關(guān)的臨床癥狀，對(duì)多種腦疾病的發(fā)生發(fā)展起重要作用。國(guó)內(nèi)外關(guān)于LPL基因多態(tài)性對(duì)腦疾病的相關(guān)影響的的主要研究位點(diǎn)有4個(gè)，即第2外顯子Ser447Term、第6號(hào)外顯子Asn291Ser和第6內(nèi)含子的PvuⅡ及第9內(nèi)含子的HindⅢ。

2Ser447Term多態(tài)性與腦疾病

Ser447Term突變是LPL常見(jiàn)變異之一，也是國(guó)內(nèi)外研究最多的突變。該變異是一個(gè)C堿基與G堿基置換，絲氨酸(TCA)轉(zhuǎn)化為終止密碼子(TGA)，引起酶的催化活性增強(qiáng)。大量研究顯示Ser447Term基因突變與缺血性腦血管病(ischemic cerebrovascular disease，ICVD)有一定的相關(guān)性，陳玉蘭等[12]對(duì)LPL基因Ser447Term多態(tài)性與ICVD的關(guān)系進(jìn)行Meta分析研究發(fā)現(xiàn)Ser447Term突變等位基因攜帶者發(fā)生動(dòng)脈粥樣硬化性腦梗死的風(fēng)險(xiǎn)顯著低于非攜帶者；與CC基因型相比，CG+GG基因型血漿三酰甘油及血清總膽固醇水平顯著降低，而高密度脂蛋白水平顯著升高，提示Ser447Term基因多態(tài)性可能通過(guò)影響血脂和載脂蛋白水平，從而影響動(dòng)脈粥樣硬化性腦梗死的發(fā)生。大量研究表明Ser447TermG等位基因突變是ICVD，特別是腦梗死發(fā)病的一個(gè)保護(hù)性因素，有阻礙ICVD發(fā)展的作用。目前關(guān)于其保護(hù)作用可能的機(jī)制有如下推論[13-18]：①LPL基因Ser447Term突變可降低血漿三酰甘油水平，保護(hù)血管內(nèi)皮，同時(shí)該突變有防止內(nèi)皮功能失調(diào)的作用，從而延緩甚至阻礙動(dòng)脈粥樣硬化的發(fā)生；②Ser447Term導(dǎo)致縮短的LPL與受體親和力增加，活性增強(qiáng)的LPL可使腦血管動(dòng)脈粥樣硬化的發(fā)生發(fā)展過(guò)程受阻；③LPL基因Ser447Term對(duì)腦梗死的保護(hù)作用可能源于它對(duì)頸動(dòng)脈粥樣硬化的阻抑作用[19]；④LPL基因變異也可能通過(guò)轉(zhuǎn)運(yùn)膽固醇和維生素E到神經(jīng)元，幫助受損神經(jīng)膜的修復(fù)再生，起到保護(hù)腦細(xì)胞的作用。以上結(jié)果提示Ser447Term可以作為血栓形成性腦梗死低風(fēng)險(xiǎn)的一個(gè)新型基因標(biāo)志物應(yīng)用于臨床。

另外，關(guān)于人腦的神經(jīng)斑研究表明，LPL在阿爾茲海默病(Alzheimer′s disease，AD)患者腦中以淀粉樣斑塊形式存在，LPL基因Ser447Term多態(tài)性與AD發(fā)病有關(guān)。研究顯示， AD患者腦組織的LPL免疫反應(yīng)以齒狀回和周圍突觸網(wǎng)的顆粒細(xì)胞顯著減少為特征[5]。LPL免疫反應(yīng)與AD相關(guān)的病理斑塊、營(yíng)養(yǎng)不良或腫脹的神經(jīng)突、平野小體和激活的膠質(zhì)細(xì)胞有關(guān)聯(lián)。Baum等[20]發(fā)現(xiàn)，神經(jīng)纖維纏結(jié)、齒狀回的顆粒細(xì)胞在具有Ser447Term等位基因的AD患者中染色顯著降低，且AD患者較正常人有較低的Ser447Term突變頻率；Gong等[5]研究發(fā)現(xiàn)，LPL在AD患者腦脊液樣本中是減少的，AD患者神經(jīng)膠質(zhì)形成也明顯減少，提示LPL不僅影響海馬的功能，且LPL的Ser447Term突變會(huì)阻止AD的發(fā)展。

3Asn291Ser多態(tài)性與腦疾病

Asn291ser是6號(hào)外顯子突變類型之一，LPL基因6號(hào)外顯子包括243 bp，編碼合成的肝素結(jié)合區(qū)，是脂蛋白酯酶轉(zhuǎn)錄后調(diào)節(jié)的區(qū)域，此區(qū)不是催化活性區(qū)域，但在LPL發(fā)揮生理作用中起重要作用。Hu等[21]研究顯示，Asn291Ser突變可導(dǎo)致其表達(dá)產(chǎn)物L(fēng)PL活性降低，通過(guò)突變區(qū)域模擬空間蛋白結(jié)構(gòu)分析可見(jiàn)Asn291Ser突變引起了LPL活性中心空間位置發(fā)生了變化，導(dǎo)致血三酰甘油水平升高31%左右,而高密度脂蛋白水平降低1.2 mmol/L；Wittrup等[22]發(fā)現(xiàn)Asn291Ser會(huì)增加ICVD發(fā)生將近2倍，但這僅限于女性；Baum等[20]研究發(fā)現(xiàn)，LPL變異Asn291Ser突變的等位基因頻率顯著低于對(duì)照組，而在AD組Asn291Ser突變等位基因頻率(5.1%)顯著高于對(duì)照組(1.1%)(P<0.01)，推測(cè)AD患者較正常人有更高的Asn291Ser突變頻率，且Asn291Ser會(huì)加速AD的發(fā)展。

4PvuⅡ多態(tài)性與腦疾病

PvuⅡ是LPL基因的第6內(nèi)含子，其多態(tài)性是C堿基被T堿基替換的結(jié)果。LPL基因的PvuⅡ多態(tài)性發(fā)生在內(nèi)含子，并不能直接影響基因表達(dá)，但多態(tài)位點(diǎn)可與其他與之有關(guān)的基因功能區(qū)多態(tài)位點(diǎn)或影響此基因表達(dá)的功能結(jié)構(gòu)區(qū)核苷酸片段的改變發(fā)生連鎖不平衡，以相互或相加的方式影響其轉(zhuǎn)錄、表達(dá)和調(diào)控，從而影響脂蛋白酯酶的活性，導(dǎo)致三酰甘油和高密度脂蛋白濃度發(fā)生改變，可促進(jìn)動(dòng)脈粥樣硬化以及多種腦血管病的發(fā)生和發(fā)展。但有研究發(fā)現(xiàn)[23]，內(nèi)含子突變導(dǎo)致疾病的發(fā)生的原因也是這種多態(tài)性的改變激活了某些隱性剪切位點(diǎn)，使剪切過(guò)程發(fā)生改變；有些多態(tài)性的變異甚至對(duì)剪切過(guò)程沒(méi)有任何影響而直接導(dǎo)致疾病的發(fā)生。而關(guān)于PvuⅡ多態(tài)性與腦疾病的相關(guān)影響，尤其是對(duì)腦梗死的影響，目前公認(rèn)的是PvuⅡ多態(tài)性與Ser447Term突變位點(diǎn)的強(qiáng)連鎖性所致。研究顯示，LPL基因PvuⅡ基因位點(diǎn)多態(tài)性與腦梗死關(guān)系密切，PvuⅡ(P+P+)基因型與血漿三酰甘油升高、高密度脂蛋白水平下降有關(guān)[24]，提示PvuⅡ(P+P+)基因型可能是腦梗死的易感基因，增加腦梗死的罹患風(fēng)險(xiǎn)。

5HindⅢ多態(tài)性與腦疾病

HindⅢ是LPL基因的第8內(nèi)含子，其多態(tài)性是一個(gè)T堿基被G堿基替代的結(jié)果，T和G等位基因稱為H+和H-等位基因。該突變直接導(dǎo)致HindⅢ酶切位點(diǎn)消失，而該位點(diǎn)也位于內(nèi)含子區(qū)，其變異的基因亦不會(huì)造成LPL氨基酸順序和蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的改變，無(wú)法直接影響LPL活性。目前研究認(rèn)為，HindⅢ(H+/+)基因型對(duì)脂質(zhì)代謝的影響可能也是通過(guò)連鎖不平衡發(fā)揮作用[25]，也有研究發(fā)現(xiàn)HindⅢ(H+/+)基因型可通過(guò)與載脂蛋白E等對(duì)血脂代謝有影響的基因發(fā)生協(xié)同作用使血漿LPL活性發(fā)生改變，三酰甘油的脂解作用受阻，血脂水平紊亂，動(dòng)脈粥樣硬化形成，從而能引起一系列臨床疾病的發(fā)生。研究顯示，HindⅢ位點(diǎn)多態(tài)性影響個(gè)體血脂水平，H+/+基因型攜帶者存在明顯的脂質(zhì)代謝異常[26]；HindⅢ基因多態(tài)性與顱內(nèi)大動(dòng)脈粥樣硬化相關(guān)，且有顯著增高血清高密度脂蛋白膽固醇水平，降低血清總膽固醇、三酰甘油和低密度脂蛋白水平的作用，與ICVD顯著相關(guān)[27]；研究發(fā)現(xiàn)，HindⅢ(H-) 基因型與血漿三酰甘油升高、高密度脂蛋白膽因醇下降有關(guān)，這是三酰甘油代謝障礙以及各載脂蛋白和磷脂的轉(zhuǎn)換受阻所致，提示H-等位基因可能在ICVD的抑制發(fā)展過(guò)程中有一定的保護(hù)作用，是ICVD發(fā)病的保護(hù)因素。

6結(jié)語(yǔ)

脂質(zhì)是神經(jīng)系統(tǒng)中髓鞘的主要成分，而LPL作為脂肪分解過(guò)程中的關(guān)鍵酶，在嚙齒動(dòng)物的大腦神經(jīng)元廣泛分布。研究表明，LPL的信使RNA、蛋白質(zhì)表達(dá)于大鼠、小鼠、豬和兔的大腦某些領(lǐng)域，特別是在海馬區(qū)高表達(dá)[5]。據(jù)報(bào)道大腦LPL表達(dá)受營(yíng)養(yǎng)和激素因素影響，它參與血脂代謝紊亂，與動(dòng)脈粥樣硬化形成關(guān)系密切，對(duì)腦疾病的發(fā)生發(fā)展有重要作用[5]。近年來(lái)，脂代謝途徑中各種關(guān)鍵酶的突變對(duì)腦疾病的影響已受到人們的重視，LPL多個(gè)基因位點(diǎn)的突變已明確可改變LPL的脂解功能，使血漿LPL活性降低，因此繼續(xù)深入LPL基因多態(tài)性的研究，明確其在各種腦疾病發(fā)生發(fā)展中的作用，可為臨床的治療和預(yù)防提供新的思路和策略。

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The Influence of Lipoprotein Lipase Gene Polymorphism on Brain DiseasesDANGChen-lu,DONGWei-jiang.(DepartmentofHumanAnatomyandHistologyandEmbryology,Xi′anJiaotongUniversitySchoolofMedicine,Xi′an710061,China)

Abstract:Lipoprotein lipase(LPL) is a key enzyme in lipid metabolism,which plays an important role in regulating the metabolism of triglyceride(TG) and plasma lipoprotein(LDL, HDL-C, VLPL). LPL gene mutation has been reported as high as 110 and it is one of the most abundant protein gene mutations. LPL immune response is widely expressed in multiple brain regions and works on many kinds of material metabolism balance. The changes of gene polymorphism in LPL may affect its activity,lipoprotein metabolism and other related functions,causing a series of clinical symptoms associated with dyslipidemia and atherosclerosis,which is crucial to the occurrence and development of many brain diseases.

Key words:Lipoprotein lipase; Lipoprotein lipase gene polymorphism; Brain disease

收稿日期：2014-06-25修回日期：2014-09-28編輯：相丹峰

基金項(xiàng)目：回國(guó)人員科研啟動(dòng)基金(2009-1)

doi：10.3969/j.issn.1006-2084.2015.09.009

中圖分類號(hào):R34

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1006-2084(2015)09-1559-03