寇艷婷,張 旋 綜述,原江水 審校

(1.大連醫(yī)科大學,遼寧大連 116044; 2.青島市市立醫(yī)院檢驗科,山東青島 266071;3.山東省青島衛(wèi)生學校,山東青島 266000)

系統(tǒng)性紅斑狼瘡(systemic lupus erythematosus,SLE)是一種累及多臟器的自身免疫性炎癥性結締組織病,常累及腎臟、心血管系統(tǒng)和腦等多個組織器官,其中血脂異常、炎癥反應和免疫因素直接或間接促進動脈粥樣硬化的發(fā)生、發(fā)展,加速發(fā)生的SLE相關的心血管疾病(cardiovascular disease,CVD)是SLE患者的主要死亡原因之一[1-2]。ATP結合盒轉運蛋白A1(ATP binding cassette transporter A1,ABCA1)介導的膽固醇外流是膽固醇外流的主要途徑之一,通過介導膽固醇逆向轉運(reverse cholesterol transport,RCT)過程參與CVD的發(fā)病過程。近年來,研究發(fā)現(xiàn)ABCA1介導的膽固醇外流途徑在SLE患者加速發(fā)生的CVD中起重要作用,與其發(fā)生、發(fā)展具有密不可分的關系。

1 ABCA1結構和功能

ABC轉運蛋白家族是一種完整的細胞膜蛋白,由一條包含2 261個殘基的多肽鏈組成,該多肽鏈構成ABC轉運蛋白的4個核心結構域,即兩個跨膜結構域和兩個核苷酸結合結構域。ABCA1是ABC轉運蛋白家族中的一員,含有一定數(shù)量的二硫鍵并具有兩個糖基化修飾的細胞外結構域,這些結構域,調節(jié)蛋白與蛋白之間的相互作用[3]。它將不同化學成分的底物透過細胞膜磷脂雙層轉運耦合到ATP,以ATP作為能源在膜上運輸各種分子,通過驅動細胞中新生的高密度脂蛋白(high-density lipoprotein,HDL)顆粒的產(chǎn)生來增加血漿HDL-膽固醇水平,且在HDL生成過程中去除細胞內膽固醇[4]。ABCA1在人體廣泛分布,在組織水平多分布于心臟、動脈、骨骼肌、小腸、結腸、脂肪、腎、肝、肺、脾、胃、胰腺、皮膚、腦和前列腺組織等處,在細胞水平多分布于T細胞、B細胞及巨噬細胞等處[5-6]。

ABCA1主要功能是介導細胞內膽固醇和磷脂外流并參與吞噬凋亡細胞的過程,在HDL顆粒形成和膽固醇外流的過程中,ABCA1結合至細胞表面的載脂蛋白A-Ⅰ(apolipoprotein A-Ⅰ,ApoA-Ⅰ),形成HDL前體顆粒,進而生成新生的HDL顆粒,增強膽固醇從外周轉運至肝臟進行代謝的過程[3,7-8]。通過促進膽固醇的單向外流,啟動RCT過程。ABCA1通過與Apo受體相互作用,調節(jié)HDL顆粒的形成[9],當細胞內膽固醇增加時,ABCA1可調整細胞膜上的脂質分布,形成富含膽固醇和磷脂的區(qū)域,這些細胞膜上的脂質區(qū)域彎曲形成有利于ApoA-Ⅰ結合的脂質表面。當ApoA-Ⅰ與ABCA1結合后可激活信號分子Janus激酶2(Janus kinase 2,JAK2),引起JAK2迅速磷酸化,ApoA-Ⅰ與ABCA1的緊密結合更有利于ApoA-Ⅰ與突出的脂質膜的相互作用,加速膽固醇和磷脂外流。

ABCA1基因的純合子功能突變可導致丹吉爾病(Tangier disease,TD),該病特征是血液中HDL嚴重缺乏,導致膽固醇在全身組織中堆積,引起CVD[10]。ABCA1基因雜合子突變導致家族性低脂蛋白血癥,導致患者的HDL明顯降低,而TD患者則表現(xiàn)為HDL嚴重缺失。ABCA1介導的膽固醇和磷脂外流過程是HDL顆粒生成的限速步驟。

2 ABCA1功能的調節(jié)因素

2.1 信號轉導通路對ABCA1功能的調節(jié)

ApoA-Ⅰ與ABCA1的相互作用在數(shù)分鐘內刺激JAK2磷酸化,引起JAK2自動磷酸化,進一步增加ApoA-Ⅰ與ABCA1的相互作用,加速膽固醇和磷脂的流出。激活的JAK2有兩方面作用:(1)增強ABCA1與ApoA-Ⅰ結合活性;(2)介導巨噬細胞中信號轉導和轉錄激活因子3(activator of transcription 3,STAT3)的磷酸化。磷酸化的STAT3遷移到細胞核,抑制炎性細胞因子如腫瘤壞死因子-α(tumor necrosis factor-α,TNF-α)、白細胞介素-6(interleukin-6,IL-6)和IL-1b的表達。ApoA-Ⅰ與ABCA1的相互作用可誘導Ca2+內流。導致胞內Ca2+水平升高,引起鈣調蛋白激活,激活鈣調神經(jīng)磷酸酶(calcineurin,CaN)。CaN引起JAK2磷酸化,增加ABCA1的活性。ApoA-Ⅰ與ABCA1結合激活Rho家族G蛋白Cdc42。活化的CdC42激活PAK-1,導致肌動蛋白聚合,并通過肌動蛋白磷酸化將含有膽固醇和磷脂的囊泡轉運到ABCA1。ApoA-Ⅰ與耦聯(lián)的ABCA1-Gαs結合后釋放Gαs,激活腺苷酸環(huán)化酶(adenylate cyclase,AC)。這種激活增加了胞內cAMP濃度,引起蛋白激酶A(adenylate cyclase A,PKA)介導的ABCA1磷酸化,加速導致ApoA-Ⅰ脂化。

2.2 ABCA1 受ANXA1、 LXRs和PPARγ等多種因素的調節(jié)

有研究表明,ABCA1除了與ApoA-Ⅰ結合介導膽固醇外流外,還增加膜聯(lián)蛋白A1(annexin A1,ANXA1)的表達,ANXA1是膜聯(lián)蛋白家族中的一員,也是一種抗磷脂酶蛋白,具有Ca2+和磷脂結合位點。ABCA1可將ANXA1從細胞質轉運至細胞膜,促進ANXA1進入細胞外液,具有抗炎活性并參與凋亡細胞的清除[11]。ANXA1還可作用于磷脂酶A2抑制蛋白或增加過氧化物酶體增殖物激活受體(peroxisome proliferators-activated receptors,PPARγ)的表達來促進ABCA1表達,增強膽固醇的外流[12-14]。ABCA1、PPARγ和ANXA1之間相互調節(jié)形成反饋,參與膽固醇的外流過程。

ABCA1具有保護巨噬細胞活性的作用,也在HDL保護巨噬細胞免受氧化導致的細胞死亡中起介導作用。肝X受體(liver X receptors,LXRs)可從基因層面調控ABCA1的表達,誘導ABCA1表達上調,LXRs和ABCA1在促進巨噬細胞吞噬和保持巨噬細胞吞噬活力方面具有協(xié)同功能[15]。在清除吞噬凋亡細胞過程中,ABCA1還有明確的磷脂酰絲氨酸轉位酶(phosphatidylserine,PtdSer)活性,使ApoA-Ⅰ與細胞表面PtdSer結合,形成HDL顆粒,起到預防CVD的作用。有研究發(fā)現(xiàn),ABCA1基因敲除小鼠的原代成纖維細胞和巨噬細胞中,PtdSer的外向轉位受到抑制。與野生型小鼠比較,這些細胞的吞噬能力降低了50%,在胚胎發(fā)育期間表現(xiàn)出凋亡細胞積聚,發(fā)展出與TD相似的慢性炎癥特征,包括過早的動脈粥樣硬化和脾腫大[16]。

缺氧和全身炎癥反應會對ABCA1表達水平產(chǎn)生影響。缺氧可使細胞內ABCA1水平下降,導致膽固醇外流異常[17]。莫顯剛[18]的研究證實,缺氧可加速誘導ABCA1降解,影響膽固醇外流過程。在動脈粥樣硬化斑塊中,疾病本身由于管腔狹窄及炎癥反應等因素,加重斑塊內缺氧,同時缺氧誘導的ABCA1降解影響細胞內膽固醇外流,加速泡沫細胞形成,促進動脈粥樣硬化斑塊的發(fā)生、發(fā)展。

SLE患者血清中存在抗ApoA-Ⅰ抗體,且抗ApoA-Ⅰ抗體、抗HDL抗體(IgG)與斑塊易損性增加和斑塊破裂風險增加相關[19],自身抗體與脂質代謝相關的酶結合形成免疫復合物,導致患者血清中VLDL水平升高和HDL水平降低[20],加速CVD的發(fā)生、發(fā)展。

3 ABCA1在SLE相關的CVD中的作用

3.1 ABCA1與CVD的相關性

膽固醇代謝障礙是CVD發(fā)生、發(fā)展的重要因素,ABCA1有調節(jié)細胞脂質穩(wěn)態(tài)的作用,與RCT的關系密切。小鼠實驗發(fā)現(xiàn),應用辛夷脂素上調ApoE缺乏小鼠的巨噬細胞中ABCA1的表達,與對照組比較,可減少動脈粥樣硬化斑塊面積[21]。有研究發(fā)現(xiàn),鉀電壓門控通道KQT樣亞家族成員1(potassium voltage-gated channel KQT-like subfamily,member 1,KCNQ1)通過與miR-452-3p競爭性結合,抑制ABCA1表達和膽固醇外流,促進巨噬細胞內脂質積累過程并加速動脈粥樣硬化的發(fā)生、發(fā)展[22]。

許多流行病學研究已經(jīng)證實,HDL水平與CVD發(fā)病風險之間存在負相關。HDL具有抗動脈粥樣硬化的特性,如抗炎、抗氧化、抗血栓形成和抗凋亡作用,其保護作用能將肝外組織細胞中多余的膽固醇輸送至肝臟,最終轉化為膽汁酸,通過膽管排出體外,這一過程被稱為RCT[23]。RCT主要通過以下途徑進行:(1)水溶性擴散途徑;(2)ABCA1和ATP結合盒G1(ABCG1)介導的膽固醇外流途徑;(3)清道夫受體BI(scavenger receptor class B type Ⅰ,SR-BⅠ)介導的膽固醇外流途徑。其中ApoA-Ⅰ是RCT過程的關鍵蛋白,能夠使HDL顆粒增大并穩(wěn)定HDL的結構[24]。ABCA1與ApoA-Ⅰ結合形成的復合物在膽固醇外流和抗炎活動中起關鍵作用,介導膽固醇和磷脂與Apo的運輸過程,把游離膽固醇向ApoA-Ⅰ流出,這也是血漿HDL的主要來源[25-26]。ABCA1與ApoA-Ⅰ的結合可增強巨噬細胞對凋亡細胞的吞噬作用,且起到抗炎作用[27],在RCT過程中ApoA-Ⅰ在HDL與ABCA1受體的相互作用中有重要作用[28]。

小鼠實驗結果顯示,ABCA1缺乏的小鼠表現(xiàn)為發(fā)育遲緩性淋巴結腫大和狼瘡性腎炎,這種表型在敲除ABCA1小鼠的巨噬細胞中得到重現(xiàn),標記敲除ABCA1基因小鼠的巨噬細胞,腹腔注射于野生小鼠,檢測結果為運輸回肝臟的甘油三酯減少50%[29]。TD患者與ABCA1基因敲除小鼠相似,在患者肝細胞中可以觀察到嚴重的脂質堆積。

細胞內膽固醇水平?jīng)Q定了細胞內氧化甾醇的水平,后者可調節(jié)低密度脂蛋白氧化和促進細胞凋亡。動脈粥樣硬化斑塊中的巨噬細胞和活化的T淋巴細胞釋放促炎因子包括干擾素(interferon,IFN)、TNF和IL,這些因子可降低ABCA1基因表達mRNA和蛋白質,促進動脈粥樣硬化形成。ABCA1在生成新生HDL顆粒過程中起關鍵作用,對ABCA1的研究可作為防治SLE相關CVD發(fā)生的新突破點。

3.2 SLE中加速發(fā)生的CVD

已有研究發(fā)現(xiàn),全身炎癥與動脈粥樣硬化之間存在聯(lián)系,狼瘡、風濕性疾病和類風濕性關節(jié)炎均可導致CVD,其中動脈病變最為常見[30]。SLE作為一種典型的全身性自身免疫性疾病,特點是先天免疫反應和獲得性免疫反應持續(xù)激活,因自身抗體過度合成,引起免疫復合物在全身多個部位沉積,使全身多個組織器官受損,其中以心血管系統(tǒng)受累最為明顯,最終可引起多器官功能衰竭。有研究認為,引起SLE患者死亡的主要原因是感染、狼瘡性腎炎和CVD,其致死率呈雙峰模式,早期峰值是狼瘡活動,而后期峰值主要是SLE相關的CVD[31]。研究顯示,CVD是SLE患者最重要的死亡原因之一,在SLE病程期間的任何時候都可能發(fā)生CVD,與普通人群比較,SLE患者呈現(xiàn)出更高的CVD致死率,其中缺血性卒中和心肌梗死的發(fā)生率是健康人群的3倍[32-33]。SLE主要影響年輕女性,SLE患者晚期常并發(fā)CVD,嚴重影響患者生活質量[34]。HOOPER等[10]研究發(fā)現(xiàn),SLE患者與對照組比較,CVD的發(fā)病風險高2.66倍。應用超聲多普勒血管檢查和斷層掃描等不同成像技術研究,發(fā)現(xiàn)SLE患者亞臨床動脈粥樣硬化的患病率較高,32%的患者頸動脈發(fā)現(xiàn)動脈粥樣硬化斑塊,提示早期頸動脈粥樣硬化在預測SLE患者并發(fā)CVD中發(fā)揮著重要作用[35-36]。一項薈萃分析發(fā)現(xiàn),SLE患者中發(fā)生卒中、心肌梗死、CVD和高血壓的風險增加[37]。另一方面,SLE的疾病影響因素與基因組表達相互作用,促進SLE患者的炎癥反應并抑制SLE患者的抗炎反應,如DNA甲基化和組蛋白修飾的表觀遺傳機制,SLE患者體內負責啟動和延伸促炎反應的基因受到影響[38]。

3.3 ABCA1介導的膽固醇外流途徑與SLE相關的CVD的相關性

RONDA等[39]采用放射性同位素標記SLE患者和對照組的血清膽固醇,沉淀血清中的ApoB脂蛋白,獲得富含ApoA脂蛋白的血清,血清ApoA脂蛋白用于評估血清中總的HDL水平,反映細胞內膽固醇流出能力。結果顯示,SLE患者中ABCA1介導的膽固醇外流較對照組減少,膽固醇流出通道受損。SLE中ABCG1和ABCA1通路介導的膽固醇外流同時受損可能對泡沫細胞的形成、巨噬細胞和內皮細胞的炎癥激活有重要影響。SLE患者血清膽固醇流出能力的損傷為SLE患者動脈粥樣硬化風險的增加提供了新的機制。一項關于SLE和類風濕關節(jié)炎患者高密度脂蛋白膽固醇外排能力差異的研究發(fā)現(xiàn),與類風濕關節(jié)炎患者比較,SLE患者的血漿HDL和ApoB水平較高,且SLE患者的膽固醇外流率下降。類風濕關節(jié)炎患者的促動脈粥樣硬化血脂模式更強,然而SLE患者的膽固醇外流可能比類風濕關節(jié)炎患者的損傷更大,這種變化獨立于傳統(tǒng)的心血管危險因素、他汀類藥物的使用、疾病相關數(shù)據(jù)及與疾病相關的血脂譜其他變化[40]。

一項性別對SLE和類風濕性關節(jié)炎易感性影響的研究發(fā)現(xiàn),在男性SLE患者中,啟動子中含有雄激素受體元件的ABCA1表達上調,且抗ABCA1自身抗體存在于SLE患者中,并與狼瘡動脈粥樣硬化的發(fā)病機制有關[41]。SLE患者中,抗ABCA1自身抗體與ABCA1結合,減少巨噬細胞膽固醇外流,增加細胞內膽固醇含量,影響ABCA1的功能,加速SLE相關CVD的進程。一項研究分析ABCAl蛋白表達水平在SLE患者動脈粥樣硬化形成中的影響,在體外培養(yǎng)人單核細胞株THP-1細胞,通過PMA刺激使細胞膜高表達ABCAl,提取ABCAl蛋白進行定量和鑒定,檢測患者和對照組血清中抗ABCAl抗體陽性情況。研究發(fā)現(xiàn),SLE患者ABCAl抗體陽性率明顯高于對照組,SLE伴動脈粥樣硬化組ABCAl抗體陽性率高于SLE不伴動脈粥樣硬化組,且抗ABCA1抗體可抑制SLE患者細胞內的膽固醇外流,加速動脈粥樣硬化的發(fā)生、發(fā)展。ABCA1表達水平對SLE患者并發(fā)CVD的發(fā)生起到重要作用[42]。

4 小結與展望

ABCA1在SLE患者并發(fā)CVD中發(fā)揮重要作用,通過介導細胞內膽固醇外流和增強吞噬凋亡細胞作用,對動脈粥樣硬化斑塊的發(fā)生、發(fā)展有重要影響。動脈粥樣斑塊中,巨噬細胞源性泡沫細胞促進斑塊進展,其與某些促炎因子(如C反應蛋白和IL)均與動脈粥樣硬化斑塊的形成直接相關。SLE患者本身的活動性全身性炎癥如血管炎和免疫復合物沉積直接介導血管壁損傷,前者進一步加重細胞缺氧,使細胞內ABCA1水平下降,后者是動脈粥樣硬化斑塊形成的基礎。SLE患者血清中存在抗ApoA-Ⅰ抗體和抗HDL抗體,導致血清中ApoA-Ⅰ和HDL水平下降,LDL水平升高,增加動脈粥樣斑塊形成和破裂的風險。這些因素相互影響,在SLE患者動脈粥樣硬化斑塊的發(fā)生和發(fā)展中有重要作用。ABCA1與以上因素的相互作用機制還需進一步研究和探討,這為ABCA1在SLE早期并發(fā)動脈粥樣硬化的臨床診斷和治療方面提供新的方向。