陳佩佩,馬坤嶺
(東南大學(xué)附屬中大醫(yī)院 腎內(nèi)科,江蘇 南京 210009)
?
·綜 述·
低密度脂蛋白受體表達(dá)失調(diào)在靶器官損害中作用的研究進(jìn)展
陳佩佩,馬坤嶺
(東南大學(xué)附屬中大醫(yī)院 腎內(nèi)科,江蘇 南京 210009)
血清中65%~70%的膽固醇經(jīng)低密度脂蛋白受體(LDLR)轉(zhuǎn)運至細(xì)胞內(nèi),而LDLR的表達(dá)受到轉(zhuǎn)錄及轉(zhuǎn)錄后水平的精確調(diào)節(jié),參與維持細(xì)胞內(nèi)、外膽固醇的平衡。當(dāng)炎癥、高糖等危險因素導(dǎo)致靶器官LDLR表達(dá)失調(diào)后,細(xì)胞中膽固醇堆積顯著增加,此時膽固醇成為一種毒性物質(zhì)可導(dǎo)致靶器官損害。作者主要從LDLR的分子結(jié)構(gòu)、分子調(diào)節(jié)機(jī)制、LDLR表達(dá)失調(diào)導(dǎo)致的靶器官損害等方面加以綜述,為臨床上尋找新的藥物靶點阻止脂代謝紊亂介導(dǎo)的靶器官損害進(jìn)展提供理論依據(jù)。
低密度脂蛋白受體; 膽固醇穩(wěn)態(tài); 靶器官損害; 文獻(xiàn)綜述
膽固醇是機(jī)體內(nèi)一種重要的脂質(zhì)成分,不僅是細(xì)胞進(jìn)行生物活動的基礎(chǔ)原料,而且在腎上腺素合成、膽汁酸代謝等過程中發(fā)揮著重要作用[1]。血清中65%~70%的膽固醇經(jīng)過低密度脂蛋白受體(low density lipoprotein receptor,LDLR)轉(zhuǎn)運至細(xì)胞內(nèi),而LDLR的表達(dá)受轉(zhuǎn)錄及轉(zhuǎn)錄后水平的精確調(diào)節(jié),從而參與維持細(xì)胞內(nèi)、外膽固醇的平衡。當(dāng)炎癥、高糖等危險因素導(dǎo)致靶器官LDLR表達(dá)失調(diào)后,細(xì)胞中膽固醇堆積,此時膽固醇成為一種毒性物質(zhì),參與動脈粥樣硬化、心肌纖維化、非酒精性肝病、脂質(zhì)腎損害等疾病的致病過程,進(jìn)而導(dǎo)致靶器官損害[2- 13]。近年來,LDLR途徑在脂代謝紊亂介導(dǎo)的靶器官損害中的作用受到高度關(guān)注。
LDLR分子主要由N端的配體結(jié)合重復(fù)序列(ligand- binding repeats,LR1- 7)、叢集的O- 連接糖原結(jié)構(gòu)域、表皮生長因子(epidermal growth factor, EGF)樣前體同源結(jié)構(gòu)域、跨膜區(qū)域以及胞質(zhì)區(qū)5部分構(gòu)成[14]。配體結(jié)合重復(fù)序列由7個單位組成,每個單位是由40個氨基酸組成的串聯(lián)重復(fù)序列,富含半胱氨酸。EGF樣前體同源結(jié)構(gòu)域包含3個富含半胱氨酸的EGF樣區(qū)域(EGF- A、B、C)和1個6片葉的β螺旋槳結(jié)構(gòu)。胞內(nèi)區(qū)包含網(wǎng)格蛋白小窩內(nèi)受體叢集及內(nèi)化所需的所有序列[14]。
LDLR胞外區(qū)域在pH呈中性時呈現(xiàn)展開的線性結(jié)構(gòu)即“開放狀態(tài)”,以保證LR3- 7與LDL表面的ApoB100結(jié)合。配體與受體結(jié)合后,LDL通過網(wǎng)格蛋白小窩內(nèi)化并被轉(zhuǎn)運到內(nèi)體。內(nèi)體的酸性環(huán)境使得LDLR構(gòu)象轉(zhuǎn)化為“關(guān)閉狀態(tài)”,即LR4、LR5與β螺旋槳結(jié)構(gòu)發(fā)生物理作用。酸依賴性的LDLR構(gòu)象改變促進(jìn)了LDL的釋放并轉(zhuǎn)移至溶酶體從而被降解,LDLR再循環(huán)至細(xì)胞表面[14]。
2.1 細(xì)胞水平膽固醇代謝途徑
哺乳動物細(xì)胞具有復(fù)雜的膽固醇穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)機(jī)制,涉及多層次的調(diào)控。大多數(shù)的細(xì)胞可以通過以下幾個途徑獲得或轉(zhuǎn)運出膽固醇:以3- 羥基- 3- 甲基戊二酸單酰輔酶A還原酶(3- hydroxy- 3- methylglutaryl- coenzyme A reductase,HMGR)為限速酶的內(nèi)源性合成途徑以及LDLR介導(dǎo)的膽固醇攝取途徑等[1,6]。此外,一些細(xì)胞如巨噬細(xì)胞可以通過吞噬作用獲得膽固醇[1]。而三磷酸腺苷結(jié)合盒轉(zhuǎn)運蛋白(ATP binding cassette transporter,ABC)A1、G1介導(dǎo)的膽固醇外流途徑可將膽固醇轉(zhuǎn)運至細(xì)胞外[1,6]。其中,LDLR是膽固醇代謝中最具有特征的調(diào)節(jié)機(jī)制之一。
2.2 SREBP/SCAP對LDLR基因轉(zhuǎn)錄的調(diào)節(jié)機(jī)制
固醇調(diào)節(jié)元件結(jié)合蛋白(sterol regulatory element binding protein,SREBP)是一種核轉(zhuǎn)錄因子,家族中包括SREBP- 1a、SREBP- 1c和SREBP- 2 3個成員。SREBP- 1a主要調(diào)控脂肪酸的合成,SREBP- 2主要調(diào)控LDLR的基因轉(zhuǎn)錄,SREBP- 2刺激信號為細(xì)胞內(nèi)膽固醇濃度的變化,SREBP- 1c對膽固醇水平不敏感[15- 16]。通常情況下,SREBP- 2以無活性前體形式存在于內(nèi)質(zhì)網(wǎng),特定情況下SREBP- 2能與SREBP裂解激活蛋白(SREBP cleavage- activating protein,SCAP)結(jié)合成為SREBP- 2/SCAP復(fù)合物,繼而轉(zhuǎn)運至高爾基體[16]。在高爾基體絲氨酸蛋白酶S1蛋白(site 1 protease,S1P)和鋅蛋白酶S2蛋白(site 2 protease,S2P)水解酶的作用下,降解為核型SREBP- 2(nuclear SREBP- 2,nSREBP- 2),轉(zhuǎn)移進(jìn)入核內(nèi)與轉(zhuǎn)錄因子Sp1 YY1 and NF- Y/CBF結(jié)合,激活LDLR的基因轉(zhuǎn)錄過程[2]。
LDLR的表達(dá)受細(xì)胞內(nèi)膽固醇水平的負(fù)反饋調(diào)節(jié)。Brown等[17]提出,SREBP- 2轉(zhuǎn)運和活化受細(xì)胞內(nèi)膽固醇水平調(diào)控,SCAP存在固醇敏感區(qū)域,能感受胞內(nèi)膽固醇水平。有研究發(fā)現(xiàn)胰島素誘導(dǎo)基因- 1(insulin induced gene- 1,Insig- 1)和SCAP共同參與調(diào)節(jié)SREBP/SCAP復(fù)合物在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的滯留[18]。當(dāng)細(xì)胞內(nèi)膽固醇增加時,Insig- 1與SCAP中的固醇敏感區(qū)域結(jié)合,阻止SREBP/SCAP復(fù)合物從內(nèi)質(zhì)網(wǎng)向高爾基體的轉(zhuǎn)運,激活LDLR表達(dá)的nSREBP相應(yīng)減少,LDLR表達(dá)減少從而降低細(xì)胞對膽固醇的攝入,使細(xì)胞內(nèi)較高的膽固醇水平降低[2]。當(dāng)細(xì)胞內(nèi)膽固醇水平過低時,細(xì)胞內(nèi)對膽固醇的需求增加,Insig- 1與SCAP解離,SREBP- 2/SCAP復(fù)合物向高爾基體的轉(zhuǎn)運增加,LDLR表達(dá)上調(diào),最終增加細(xì)胞內(nèi)膽固醇水平[19]。
2.3 PCSK9對LDLR的轉(zhuǎn)錄后調(diào)節(jié)機(jī)制
前蛋白轉(zhuǎn)化酶枯草溶菌素9(proprotein convertase subtilisin kexin type 9,PCSK9)是由692個氨基酸殘基組成的分泌型糖蛋白,由N端信號肽序列、前結(jié)構(gòu)域、催化結(jié)構(gòu)域和C端結(jié)構(gòu)域4個部分組成。PCSK9主要表達(dá)于肝臟,調(diào)節(jié)肝臟LDLR的表達(dá),此外在腸道、腎臟和大腦等組織中也有表達(dá),但功能尚未確定[14,20]。PCSK9基因表達(dá)受SREBPs、肝細(xì)胞核因子(hepatocyte nuclear factor 1,HNF- 1)和過氧化物酶體增殖物活化受體γ(peroxisome proliferator- activated receptor γ,PPARγ)的調(diào)節(jié)[21- 22]。它以酶原形式合成并在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中FAQ152SIPK site(152位殘基處)進(jìn)行自動催化分解,形成一個前結(jié)構(gòu)域片段和一個包含催化結(jié)構(gòu)域和C端結(jié)構(gòu)域在內(nèi)的成熟片段,前結(jié)構(gòu)域片段封閉成熟片段的催化活性,一起從內(nèi)質(zhì)網(wǎng)向高爾基體轉(zhuǎn)運。在高爾基體中,PCSK9進(jìn)行糖基化、硫酸化等轉(zhuǎn)錄后修飾,與囊泡分揀蛋白相互作用從而促使其分泌,參與LDLR的降解過程[14]。循環(huán)中PCSK9的催化結(jié)構(gòu)域和前結(jié)構(gòu)域分別與LDLR的EGF- A和β螺旋槳結(jié)構(gòu)結(jié)合[14,23]。形成的復(fù)合物通過網(wǎng)格蛋白內(nèi)吞進(jìn)入細(xì)胞并轉(zhuǎn)運到內(nèi)體[14]。當(dāng)環(huán)境pH以及PCSK9表位正負(fù)電荷改變后,PCSK9與LDLR的親和力會受到影響[23]。在內(nèi)體的酸性環(huán)境下,LDLR的配體結(jié)合域與PCSK9的C端結(jié)構(gòu)域緊密結(jié)合,阻止LDLR重新回到細(xì)胞表面,復(fù)合物隨后進(jìn)入溶酶體被降解[14]。研究表明,此過程可能由淀粉樣前體蛋白樣蛋白2(amyloid precursor protein- like protein 2,APLP2)介導(dǎo)[24]。也有研究表明,PCSK9可能直接在細(xì)胞內(nèi)影響LDLR的降解[25]。
2.4 IDOL對LDLR的轉(zhuǎn)錄后調(diào)節(jié)機(jī)制
最近研究發(fā)現(xiàn),LDLR誘導(dǎo)降解蛋白(inducible degrader of LDLR,IDOL)是LDLR表達(dá)的一個新調(diào)節(jié)因子。肝X受體(liver X receptor,LXR)是核受體超家族配體激活的轉(zhuǎn)錄因子,與IDOL的轉(zhuǎn)錄起始位點結(jié)合調(diào)節(jié)其轉(zhuǎn)錄。IDOL是一種泛素連接酶,向LDLR胞質(zhì)區(qū)募集,將泛素從泛素結(jié)合酶轉(zhuǎn)移到LDLR,形成泛素特異性肽酶- 內(nèi)吞體運輸分揀復(fù)合物,使LDLR通過多囊體分揀途徑在溶酶體內(nèi)降解[26]。
IDOL和PCSK9在LDLR降解過程中是否存在協(xié)同作用尚有爭議。Scotti等[27]認(rèn)為,他汀類藥物和PCSK9改變LDLR水平不依賴于LXR- IDOL通路。相反,Sasaki等[28]認(rèn)為IDOL和PCSK9共同參與肝臟LDLR的降解過程。在早期,IDOL過表達(dá)能夠降低LDLR表達(dá),從而延遲循環(huán)中PCSK9的清除。所以,IDOL對PCSK9存在正調(diào)節(jié)作用,并且過表達(dá)的IDOL和堆積的PCSK9共同促進(jìn)LDLR的降解。但是,IDOL減少LDLR的表達(dá)又能促進(jìn)SREBP- 2的表達(dá),增加PCSK9的表達(dá)和分泌[28]。
研究發(fā)現(xiàn),IDOL對靈長類動物肝臟LDLR分布的調(diào)節(jié)作用具有種屬和組織特異性,同時IDOL基因突變對人血漿LDL- C的影響存在人群差異[26]。IDOL可能是降低血清LDL- C水平和減少動脈粥樣硬化性心血管疾病發(fā)病風(fēng)險的潛在治療靶點,其中的分子機(jī)制有待進(jìn)一步研究。
2.5 其他調(diào)節(jié)機(jī)制
此外,牛LDLR可以直接被LDLR激酶(LDLR kinase,LDLRK)磷酸化。研究發(fā)現(xiàn),LDLRK可以使牛的LDLR S833磷酸化,但是這種磷酸化的結(jié)果和對人類的適用性仍未得到驗證[1]。近來研究發(fā)現(xiàn),microRNA- 185(miR- 185)是一種新的LDLR轉(zhuǎn)錄后調(diào)節(jié)因子,并且通過KH型剪切調(diào)節(jié)蛋白(KH- type splicing regulatory protein,KSBP)間接調(diào)節(jié)肝臟細(xì)胞LDLR的表達(dá)。過表達(dá)的miR- 185直接與LDLR 3′UTR(非編碼區(qū))結(jié)合,抑制人類肝細(xì)胞LDLR的表達(dá)和LDL- C的攝入[29]。
研究表明,慢性炎癥、腎素血管緊張素系統(tǒng)激活、高糖等諸多因素可導(dǎo)致LDLR表達(dá)失調(diào),繼而促進(jìn)脂代謝紊亂。Ruan等[2]證實,炎癥因子IL- 1β能夠增加血管平滑肌細(xì)胞SREBP- 2、SCAP的表達(dá),并增加復(fù)合物由內(nèi)質(zhì)網(wǎng)向高爾基體的轉(zhuǎn)運,從而增加LDLR基因的表達(dá)。在炎癥狀態(tài)下,血管平滑肌細(xì)胞對LDL的攝入以及膽固醇的酯化增加,從而促進(jìn)血管平滑肌細(xì)胞向泡沫細(xì)胞轉(zhuǎn)化。Ma等[9]證實,系膜細(xì)胞內(nèi)腎素血管緊張素系統(tǒng)激活能夠顯著增加系膜細(xì)胞內(nèi)膽固醇酯的堆積,其作用與LDLR負(fù)反饋調(diào)節(jié)失調(diào)有關(guān)。此外,高糖能夠增加糖尿病腎病足細(xì)胞內(nèi)SREBP- 2、SCAP的表達(dá),并促進(jìn)SREBP- 2/SCAP復(fù)合物由內(nèi)質(zhì)網(wǎng)向高爾基體的轉(zhuǎn)位,致使LDLR表達(dá)增加,造成足細(xì)胞內(nèi)脂質(zhì)堆積[12]。
4.1 mTOR通路
哺乳動物雷帕霉素靶蛋白(mammalian target of rapamycin,mTOR)是一種絲氨酸- 蘇氨酸蛋白激酶,屬于磷脂酰肌醇- 3激酶(phosphoinositide- 3kinase,PI3K)相關(guān)蛋白激酶家族,在調(diào)節(jié)細(xì)胞生長及新陳代謝中發(fā)揮著重要的作用[15]。
炎癥等因素能夠增加絲氨酸/蘇氨酸激酶(serine- threonine kinase,AKT)活性,激活的mTOR復(fù)合物1(mTOR complex 1,mTORC1)可以通過視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤蛋白(retinoblasoma protein,Rb)的磷酸化上調(diào)SREBP- 2的表達(dá)[8]。mTORC1對轉(zhuǎn)錄的影響被認(rèn)為是通過控制對其下游信號分子核糖體S6激酶1(S6 kinase 1,S6K1)及真核起始因子4E結(jié)合蛋白1(eIF4E- binding protein 1,4EBP1)的磷酸化而實現(xiàn)的[30]。Peterson等[31]研究發(fā)現(xiàn)核內(nèi)去磷酸化的核內(nèi)脂素1(lipin 1)具有催化活性,能夠促進(jìn)SREBP- 2靶基因的表達(dá)、增加SREBP- 2啟動子的活性和核內(nèi)SREBP- 2蛋白含量,表明mTORC1可以通過控制lipin1來調(diào)節(jié)SREBP- 2的作用。此外,mTORC1可以誘導(dǎo)PSCK9的表達(dá),從而增加LDLR轉(zhuǎn)錄后降解[32]。表明mTOR信號通路在LDLR表達(dá)的轉(zhuǎn)錄水平與轉(zhuǎn)錄后水平都發(fā)揮著重要作用。
4.2 Wnt/β- catenin通路
Wnt蛋白是一類分泌型脂修飾家族糖蛋白,在胚胎形成和組織內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定中發(fā)揮關(guān)鍵作用。Wnt蛋白與細(xì)胞膜表面的跨膜受體卷曲蛋白((frizzled,F(xiàn)zd)結(jié)合,并在其輔助受體LDLR相關(guān)蛋白5和6(LDL receptor related proteins 5 and 6,LRP 5,6)的幫助下進(jìn)行信號傳遞,激活不同的Wnt信號通路[33]。LRP是LDLR家族中的成員,參與膽固醇穩(wěn)態(tài)的調(diào)節(jié)[34]。Borrell- Pages等[34]實驗發(fā)現(xiàn),高脂飲食能夠激活經(jīng)典Wnt信號通路,增加下游β- catenin和MMP- 7蛋白的表達(dá),降低主動脈LDLR mRNA表達(dá)。而當(dāng)LRP 5基因敲除后,Wnt信號通路不能被激活,主動脈脂質(zhì)沉積明顯增加。Go等[35]研究發(fā)現(xiàn),LRP 6基因敲除能夠減少LDLR介導(dǎo)的LDL- C攝入,增加血漿膽固醇含量。
4.3 其它通路
Tanaka等[36]研究發(fā)現(xiàn),L- 半胱氨酸通過細(xì)胞外信號相關(guān)蛋白激酶(extracellularsignal- related kinase,ERK)和絲裂原活化蛋白激酶(mitogen- activated protein kinase,MAPK)信號通路增加HepG2細(xì)胞中LDLR啟動子的活性和mRNA的轉(zhuǎn)錄。此外,L- 半胱氨酸能夠刺激轉(zhuǎn)化生長因子α(transforming growth factor- alpha,TGF- α)的釋放,而TGF- α能夠增加LDLR mRNA水平,表明L- 半胱氨酸能夠通過TGF- α信號通路上調(diào)LDLR的表達(dá)。
5.1 在動脈粥樣硬化中的作用
動脈粥樣硬化是一個多因素疾病,其中脂代謝紊亂和慢性炎癥是兩個主要因素,共同參與致病過程。血管平滑肌細(xì)胞在粥樣斑塊形成的病理過程中起著重要作用。在疾病狀態(tài)下,血管平滑肌細(xì)胞激活,增生肥大和分泌胞外基質(zhì),并從中膜遷移至內(nèi)膜,導(dǎo)致血管壁的增厚與僵直。傳統(tǒng)意義上認(rèn)為,泡沫細(xì)胞來自于巨噬細(xì)胞,現(xiàn)在認(rèn)為泡沫細(xì)胞部分由血管平滑肌細(xì)胞轉(zhuǎn)化而來[3]。
LDLR是血管平滑肌細(xì)胞上主要的脂蛋白受體之一,Ma等[10]研究表明,炎癥能夠顯著增加血管平滑肌細(xì)胞中SCAP對SREBP- 2由內(nèi)質(zhì)網(wǎng)向高爾基體的轉(zhuǎn)運,從而增加LDLR的表達(dá),加速橈動脈中脂質(zhì)堆積和泡沫細(xì)胞形成,表明炎癥通過誘導(dǎo)LDLR負(fù)反饋調(diào)節(jié)失調(diào)破壞血管平滑肌細(xì)胞的膽固醇穩(wěn)態(tài),從而參與終末期腎病患者動脈粥樣硬化進(jìn)程。
5.2 在非酒精性脂肪性肝病中的作用
研究表明,炎癥可以通過影響膽固醇代謝來加速非酒精性脂肪性肝病的進(jìn)程[4]。炎癥能夠通過激活mTORC1及其下游4EBP1和P70S6K1的磷酸化,上調(diào)SREBP- 2、SCAP的表達(dá),增加SCAP/SREBP- 2復(fù)合物由內(nèi)質(zhì)網(wǎng)向高爾基體的轉(zhuǎn)運,從而上調(diào)LDLR的表達(dá),同時降低PCSK9的表達(dá),使肝細(xì)胞攝取膽固醇增加,從而導(dǎo)致肝細(xì)胞內(nèi)脂質(zhì)堆積[13]。
5.3 在糖尿病腎病中的作用
現(xiàn)在認(rèn)為,糖尿病腎病(diabetic nephropathy,DN)是一個伴有脂代謝紊亂的慢性炎癥性疾病[11]。Zhang等[11]研究發(fā)現(xiàn),炎癥通過破壞LDLR介導(dǎo)的膽固醇攝入的負(fù)反饋調(diào)節(jié)誘導(dǎo)腎臟足細(xì)胞內(nèi)脂質(zhì)堆積。在炎癥條件下,膽固醇超負(fù)荷的足細(xì)胞高表達(dá)纖維連接蛋白(fibronectin)、1型膠原蛋白(collagen- 1)和α- 平滑肌肌動蛋白(α- smooth muscle actin,α- SMA),同時足細(xì)胞標(biāo)志性蛋白nephrin、Wilms腫瘤- 1(Wilms tumour- 1,WT- 1)蛋白表達(dá)減少,并且LDLR的表達(dá)含量與nephrin呈反比,與α- SMA呈正比。提示慢性炎癥介導(dǎo)了腎臟足細(xì)胞LDLR表達(dá)失調(diào),進(jìn)而導(dǎo)致足細(xì)胞發(fā)生表型轉(zhuǎn)化,胞外基質(zhì)分泌,從而加速腎小球硬化。
5.4 在心肌纖維化中的作用
研究表明,炎癥可引起心臟、主動脈、肝臟等靶器官LDLR表達(dá)失調(diào),導(dǎo)致心肌纖維化、動脈粥樣硬化、脂肪肝等病變進(jìn)展[2- 4,8,10- 11,13,37]。Ma等[7]研究顯示,炎癥可能誘導(dǎo)脂質(zhì)從循環(huán)向心肌組織的重新分布,明顯增加心肌血管脂質(zhì)和膠原的沉積。此外,高脂血癥能夠增加心臟1型膠原蛋白和α- 平滑肌肌動蛋白表達(dá),減少血管內(nèi)皮特異性抗原CD31表達(dá),促進(jìn)間質(zhì)轉(zhuǎn)分化,而炎癥能夠加劇這一過程。Qin等[38]發(fā)現(xiàn),辛伐他汀能夠降低ApoE- /- 老鼠總膽固醇和基質(zhì)金屬蛋白酶含量,從而抑制心肌肥大和纖維化。上述研究表明,炎癥和高膽固醇血癥能夠通過誘導(dǎo)心臟血管內(nèi)皮細(xì)胞轉(zhuǎn)分化促進(jìn)心肌纖維化進(jìn)程,其機(jī)制尚有待于進(jìn)一步研究[7]。
6.1 上調(diào)LDLR的藥物
6.1.1 他汀類藥物 在過去的幾十年中,他汀類藥物已經(jīng)成為降低LDL- C和治療心血管疾病的一線藥物。研究發(fā)現(xiàn),在冠心病發(fā)作前使用他汀類藥物,其風(fēng)險降低76%[39]。他汀類藥物通過抑制HMGR上調(diào)肝細(xì)胞LDLR的表達(dá),從而增加肝細(xì)胞對胞外膽固醇的攝入,降低血循環(huán)中LDL- C水平,是目前治療家族性高膽固醇血癥的基礎(chǔ)用藥[39]。但也有一些患者存在他汀類藥物抵抗現(xiàn)象,LDL- C水平降低不明顯。這與包括編碼LDLR和PCSK9在內(nèi)的基因多態(tài)性有關(guān),但目前尚缺乏足夠的證據(jù)在他汀類藥物治療前進(jìn)行基因篩查。此外,也存在一些其他的副作用,如肌病、肝酶活性增高和胰島素抵抗等[40- 41]。
6.1.2 PCSK9抑制劑 PCSK9抑制劑能夠減少肝細(xì)胞LDLR的降解從而降低血脂,至今,6種單克隆抗體(monoclonal antibodies,mAbs)和3種基因沉默抑制PCSK9的方法正在研究中[42]。Ⅰ、Ⅱ期臨床試驗數(shù)據(jù)表明,無論單獨使用還是和他汀類藥物聯(lián)用,mAbs平均能夠降低LDL- C水平的50%~60%,降低心血管事件發(fā)生的風(fēng)險[42]。mAbs的副作用包括鼻咽炎、中耳炎、上呼吸道炎癥、流感和背痛等。迄今為止,尚未發(fā)現(xiàn)mAb有肌肉副作用,這一特性如果在長期研究中得到驗證,則可以幫助治療遺傳性高膽固醇血癥或者與他汀類藥物聯(lián)用解決不耐受問題[43]。此外,抗PCSK9的adnectins、小分子物質(zhì)、反義寡核苷酸和小干擾RNA等抑制劑也在研究中[42]。
6.1.3 黃連素 黃連素(berberine,BBR)是一種異喹啉植物生物堿,具有降脂作用。有研究證實,BBR在細(xì)胞水平能夠增加LDLR mRNA穩(wěn)定性,顯著增加肝細(xì)胞LDLR的表達(dá),降低PCSK9的表達(dá)和分泌。在高膽固醇血癥的動物中,BBR明顯降低LDL- C和總膽固醇水平,減小動脈硬化斑塊,其作用與他汀類藥物相似。同時,BBR也能降低高膽固醇血癥和糖尿病患者血漿中膽固醇。除胃腸道反應(yīng)外,BBR的其他副作用尚未見報道,但其長期安全性仍有待考證。BBR臨床上預(yù)防心血管事件的有效證據(jù)仍存在一定的不足[44]。
6.2 下調(diào)LDLR的藥物
6.2.1 免疫抑制劑 雷帕霉素作為mTORC1抑制劑,是一種強(qiáng)效的免疫抑制劑,在預(yù)防移植排斥反應(yīng)中有著重要應(yīng)用[3,37]。同時,許多研究報道,在器官移植和抗腫瘤治療時使用雷帕霉素,會產(chǎn)生高膽固醇血癥副作用。但是也有研究表明,雷帕霉素因其抗細(xì)胞增殖、改善細(xì)胞膽固醇代謝失衡而發(fā)揮抗動脈粥樣硬化作用[3]。Ma等[3]研究發(fā)現(xiàn),雷帕霉素能夠降低血管平滑肌細(xì)胞LDLR和VDLR的表達(dá),從而改善炎癥誘導(dǎo)的血管平滑肌細(xì)胞內(nèi)膽固醇酯的沉積,并能增加膽固醇的外流、抑制炎癥因子的產(chǎn)生,通過多種機(jī)制發(fā)揮抗動脈粥樣硬化作用。
6.2.2 RAS阻斷劑 Wu等[45]研究發(fā)現(xiàn),血管緊張素Ⅱ(angiotensin Ⅱ,Ang Ⅱ)能夠通過激活A(yù)ng Ⅱ 1型受體(Ang Ⅱ type 1 receptor,AT1R)引起肝細(xì)胞SREBP- 2和SCAP表達(dá)增加以及SCAP/SREBP- 2復(fù)合物向高爾基體的轉(zhuǎn)運量增加,從而上調(diào)LDLR表達(dá)并導(dǎo)致肝細(xì)胞內(nèi)脂質(zhì)沉積。而AT1受體拮抗劑替米沙坦能夠下調(diào)肝細(xì)胞LDLR的表達(dá),改善Ang Ⅱ引起的脂代謝紊亂,抑制動脈粥樣斑塊的形成[46]。此外,血管緊張素轉(zhuǎn)化酶抑制劑(angiotensin- converting enzyme inhibitor,ACEI)和Ang Ⅱ受體拮抗劑(angiotensin Ⅱ receptor blocker,ARB)與他汀類藥物聯(lián)合使用,不僅能夠降低膽固醇水平和血壓,還能協(xié)同改善內(nèi)皮功能紊亂和胰島素抵抗,降低心血管事件發(fā)生率[47]。
LDLR與體內(nèi)膽固醇代謝密切相關(guān),通過介導(dǎo)LDL- C的攝入維持機(jī)體脂代謝平衡。在炎癥、高糖等危險因素的作用下,LDLR表達(dá)上調(diào),細(xì)胞對LDL- C的攝入顯著增加,導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)脂質(zhì)沉積,泡沫細(xì)胞形成,從而引起靶器官損傷。深入研究LDLR的調(diào)節(jié)及其表達(dá)失調(diào)的致病機(jī)制,有助于闡明LDLR表達(dá)失調(diào)在靶器官損害中的作用,對于探討將其作為潛在的藥物作用靶點,研發(fā)相應(yīng)的藥物維持細(xì)胞膽固醇穩(wěn)態(tài),治療脂代謝紊亂相關(guān)的疾病具有十分重要的意義。
[1] LUU W,SHARPE L J,GELISSEN I C,et al.The role of signalling in cellular cholesterol homeostasis[J].IUBMB Life,2013,65(8):675- 684.
[2] RUAN X Z,MOORHEAD J F,TAO J L,et al.Mechanisms of dysregulation of low- density lipoprotein receptor expression in vascular smooth muscle cells by inflammatory cytokines[J].Arterioscler Thromb Vasc Biol,2006,26(5):1150- 1155.
[3] MA K L,RUAN X Z,POWIS S H,et al.Anti- atherosclerotic effects of sirolimus on human vascular smooth muscle cells[J].Am J Physiol Heart Circ Physiol,2007,292(6):H2721- H2728.
[4] MA K L,RUAN X Z,POWIS S H,et al.Inflammatory stress exacerbates lipid accumulation in hepatic cells and fatty livers of apolipoprotein E knockout mice[J].Hepatology,2008,48(3):770- 781.
[5] KUMAR R,BOIM M A.Diversity of pathways for intracellular angiotensin Ⅱ synthesis[J].Curr Opin Nephrol Hypertens,2009,18(1):33- 39.
[6] MA K L,VARGHESE Z,KU Y,et al.Sirolimus inhibits endogenous cholesterol synthesis induced by inflammatory stress in human vascular smooth muscle cells[J].Am J Physiol Heart Circ Physiol,2010,298(6):H1646- H1651.
[7] MA K L,LIU J,NI J,et al.Inflammatory stress exacerbates the progression of cardiac fibrosis in high- fat- fed apolipoprotein E knockout mice via endothelial- mesenchymal transition[J].Int J Med Sci,2013,10(4):420- 426.
[8] MA K L,LIU J,WANG C X,et al.Activation of mTOR modulates SREBP- 2 to induce foam cell formation through increased retinoblastoma protein phosphorylation[J].Cardiovasc Res,2013,100(3):450- 460.
[9] MA K L,NI J,WANG C X,et al.Interaction of RAS activation and lipid disorders accelerates the progression of glomerulosclerosis[J].Int J Med Sci,2013,10(12):1615- 1624.
[10] MA K L,LIU J,GAO M,et al.Activation of mTOR contributes to foam cell formation in the radial arteries of patients with end- stage renal disease[J].Clin Nephrol,2014,81(6):396- 404.
[11] ZHANG Y,MA K L,LIU J,et al.Inflammatory stress exacerbates lipid accumulation and podocyte injuries in diabetic nephropathy[J].Acta Diabetol,2015,52(6):1045- 1056.
[12] ZHANG Y,MA K L,LIU J,et al.Dysregulation of low- density lipoprotein receptor contributes to podocyte injuries in diabetic nephropathy[J].Am J Physiol Endocrinol Metab,2015,308(12):E1140- E1148.
[13] LIU J,MA K L,ZHANG Y,et al.Activation of mTORC1 disrupted LDL receptor pathway:a potential new mechanism for the progression of non- alcoholic fatty liver disease[J].Int J Biochem Cell Biol,2015,61:8- 19.
[14] GU H M,ZHANG D W.Hypercholesterolemia,low density lipoprotein receptor and proprotein convertase subtilisin/kexin- type 9[J].J Biomed Res,2015,29(5):356- 361.
[15] LAPLANTE M,SABATINI D M.An emerging role of mTOR in lipid biosynthesis[J].Curr Biol,2009,19(22):R1046- R1052.
[16] DAEMEN S,KUTMON M,EVELO C T.A pathway approach to investigate the function and regulation of SREBPs[J].Genes Nutr,2013,8(3):289- 300.
[17] BROWN M S,GOLDSTEIN J L.A proteolytic pathway that controls the cholesterol content of membranes,cells,and blood[J].Proc Natl Acad Sci U S A,1999,96(20):11041- 11048.
[18] SEVER N,YANG T,BROWN M S,et al.Accelerated degradation of HMG CoA reductase mediated by binding of insig- 1 to its sterol- sensing domain[J].Mol Cell,2003,11(1):25- 33.
[19] MCPHERSON R,GAUTHIER A.Molecular regulation of SREBP function:the Insig- SCAP connection and isoform- specific modulation of lipid synthesis[J].Biochem Cell Biol,2004,82(1):201- 211.
[20] ENGELKING L J,MCFARLANE M R,LI C K,et al.Blockade of cholesterol absorption by ezetimibe reveals a complex homeostatic network in enterocytes[J].J Lipid Res,2012,53(7):1359- 1368.
[21] DONG B,WU M,LI H,et al.Strong induction of PCSK9 gene expression through HNF1alpha and SREBP2:mechanism for the resistance to LDL- cholesterol lowering effect of statins in dyslipidemic hamsters[J].J Lipid Res,2010,51(6):1486- 1495.
[22] DUAN Y,CHEN Y,HU W,et al.Peroxisome proliferator- activated receptor gamma activation by ligands and dephosphorylation induces proprotein convertase subtilisin kexin type 9 and low density lipoprotein receptor expression[J].J Biol Chem,2012,287(28):23667- 23677.
[23] SCHULZ R,SCHLUTER K D,LAUFS U.Molecular and cellular function of the proprotein convertase subtilisin/kexin type 9 (PCSK9)[J].Basic Res Cardiol,2015,110(2):4.
[24] DEVAY R M,SHELTON D L,LIANG H.Characterization of proprotein convertase subtilisin/kexin type 9 (PCSK9) trafficking reveals a novel lysosomal targeting mechanism via amyloid precursor- like protein 2 (APLP2)[J].J Biol Chem,2013,288(15):10805- 10818.
[25] POIRIER S,MAYER G,POUPON V,et al.Dissection of the endogenous cellular pathways of PCSK9- induced low density lipoprotein receptor degradation:evidence for an intracellular route[J].J Biol Chem,2009,284(42):28856- 28864.
[26] ZHANG C P,TIAN Y,ZHANG M,et al.IDOL,inducible degrader of low- density lipoprotein receptor,serves as a potential therapeutic target for dyslipidemia[J].Med Hypotheses, 2016,86:138- 142.
[27] SCOTTI E,HONG C,YOSHINAGA Y,et al.Targeted disruption of the idol gene alters cellular regulation of the low- density lipoprotein receptor by sterols and liver x receptor agonists[J].Mol Cell Biol,2011,31(9):1885- 1893.
[28] SASAKI M,TERAO Y,AYAORI M,et al.Hepatic overexpression of idol increases circulating protein convertase subtilisin/kexin type 9 in mice and hamsters via dual mechanisms:sterol regulatory element- binding protein 2 and low- density lipoprotein receptor- dependent pathways[J].Arterioscler Thromb Vasc Biol,2014,34(6):1171- 1178.
[29] JIANG H,ZHANG J,DU Y,et al.microRNA- 185 modulates low density lipoprotein receptor expression as a key posttranscriptional regulator[J].Atherosclerosis,2015,243(2):523- 532.
[30] KIM D H,SARBASSOV D D,ALI S M,et al.mTOR interacts with raptor to form a nutrient- sensitive complex that signals to the cell growth machinery[J].Cell,2002,110(2):163- 175.
[31] PETERSON T R,SENGUPTA S S,HARRIS T E,et al.mTOR complex 1 regulates lipin 1 localization to control the SREBP pathway[J].Cell,2011,146(3):408- 420.
[32] AI D,CHEN C,HAN S,et al.Regulation of hepatic LDL receptors by mTORC1 and PCSK9 in mice[J].J Clin Invest,2012,122(4):1262- 1270.
[33] ZHOU D,TAN R J,FU H,et al.Wnt/beta- catenin signaling in kidney injury and repair:a double- edged sword[J].Lab Invest,2015,8(65):675- 684.
[34] BORRELL- PAGES M,ROMERO J C,BADIMON L.LRP5 deficiency down- regulates Wnt signalling and promotes aortic lipid infiltration in hypercholesterolaemic mice[J].J Cell Mol Med,2015,19(4):770- 777.
[35] GO G W,SRIVASTAVA R,HEMANDEZ- ONO A,et al.The combined hyperlipidemia caused by impaired Wnt- LRP6 signaling is reversed by Wnt3a rescue[J].Cell Metab,2014,19(2):209- 220.
[36] TANAKA Y,SHIMADA M,NAGAOKA S.L- Cysteine- induced up- regulation of the low- density lipoprotein receptor is mediated via a transforming growth factor- alpha signalling pathway[J].Biochem Biophys Res Commun,2014,444(3):401- 405.
[37] MA K L,RUAN X Z,POWIS S H,et al.Sirolimus modifies cholesterol homeostasis in hepatic cells:a potential molecular mechanism for sirolimus- associated dyslipidemia[J].Transplantation,2007,84(8):1029- 1036.
[38] QIN Y W,YE P,HE J Q,et al.Simvastatin inhibited cardiac hypertrophy and fibrosis in apolipoprotein E- deficient mice fed a "Western- style diet" by increasing PPAR alpha and gamma expression and reducing TC,MMP- 9,and Cat S levels[J].Acta Pharmacol Sin,2010,31(10):1350- 1358.
[39] HARTGERS M L,RAY K K,HOVINGH G K.New Approaches in Detection and Treatment of Familial Hypercholesterolemia[J].Curr Cardiol Rep,2015,17(12):109.
[40] REINER Z.Resistance and intolerance to statins[J].Nutr Metab Cardiovasc Dis,2014,24(10):1057- 1066.
[41] KOH K K,SAKUMA I,HAYASHI T,et al.Renin- angiotensin system inhibitor and statins combination therapeutics - what have we learnt?[J].Expert Opin Pharmacother,2015,16(7):949- 953.
[42] NORATA G D,TIBOLLA G,CATAPANO A L.PCSK9 inhibition for the treatment of hypercholesterolemia:promises and emerging challenges[J].Vascul Pharmacol,2014,62(2):103- 111.
[43] BLOM D J,HALA T,BOLOGNESE M,et al.A 52- week placebo- controlled trial of evolocumab in hyperlipidemia[J].N Engl J Med,2014,370(19):1809- 1819.
[44] PIRILLO A,CATAPANO A L.Berberine,a plant alkaloid with lipid- and glucose- lowering properties:from in vitro evidence to clinical studies[J].Atherosclerosis,2015,243(2):449- 461.
[45] WU Y,MA K L,ZHANG Y,et al.Lipid disorder and intrahepatic renin- angiotensin system activation synergistically contributes to non- alcoholic fatty liver disease[J].Liver Int,2016[Epub ahead of print].
[46] PETERS S.Inhibition of atherosclerosis by angiotensin II type 1 receptor antagonists[J].Am J Cardiovasc Drugs,2013,13(4):221- 224.
[47] ZOJA C,COMA D,GAGLIARDINI E,et al.Adding a statin to a combination of ACE inhibitor and ARB normalizes proteinuria in experimental diabetes,which translates into full renoprotection[J].Am J Physiol Renal Physiol,2010,299(5):F1203- F1211.
2016- 04- 10
2016- 05- 04
國家自然科學(xué)基金資助項目(81470957);江蘇省自然科學(xué)基金資助項目(BK20141343)
陳佩佩(1991-),女,江蘇東海人,在讀碩士研究生。E- mail:ppchenseu@163.com
馬坤嶺 E- mail:klma05@163.com
陳佩佩,馬坤嶺.低密度脂蛋白受體表達(dá)失調(diào)在靶器官損害中作用的研究進(jìn)展[J].東南大學(xué)學(xué)報:醫(yī)學(xué)版,2016,35(4):606- 612.
R362
A
1671- 6264(2016)04- 0606- 07
10.3969/j.issn.1671- 6264.2016.04.032