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Oxidized low density lipoprotein: the prime culprit for atherosclerotic lesions?
陈伟强 程义勇
（天津卫生学环境医学研究所，天津 300050）

动脉壁氧化损伤是多种动脉相关疾病发生、发展的病理基础。动脉壁主要由平滑肌细胞、成纤维细胞和血管内皮细胞等组成，这些细胞易受到氧化物质的攻击，从而影响或失去其正常的生理功能，造成动脉壁的氧化损伤，进而引起更为严重的病理改变。动脉粥样硬化（atherosclerosis，AS）是常见的动脉壁氧化损伤之一，在冠状动脉性心脏病(coronary heart disease, CHD)的发生机制中，AS起着非常关键的作用。现代社会中，CHD是居民死因顺位前三位的疾病之一。所以，研究AS对防治CHD从而大大降低死亡率有着十分重要的意义。促成AS发生的因素很多，其中高脂血症是一种重要的危险因子，二者之间的相关关系已经被大量的临床流行病学研究证实。高脂血症的形成与营养、年龄、遗传等因素有关。关于高脂血症与AS的关系，近年来国内外对氧化型低密度脂蛋白（oxidized low density lipoprotein, oxLDL）发表了较多的研究资料。

1 氧化型低密度脂蛋白的代谢
低密度脂蛋白（low density lipoprotein, LDL）是血浆脂蛋白的一种，它以疏水的脂类为核心，周围包绕极性脂类及载脂蛋白形成。LDL是正常人空腹时血浆中的主要脂蛋白，是转运肝脏合成的内源性胆固醇至肝外组织的主要形式。载脂蛋白是能与脂类结合并参与脂类转运的蛋白质，具有信号传导、调控、转运及稳定脂蛋白结构的功能，是脂蛋白代谢中必不可少的成分之一。载脂蛋白apoB100及apoE参与LDL受体的识别，可促进LDL被胞吞和降解。LDL经过不同的化学修饰可转化为oxLDL、acLDL等[1,2]。LDL在代谢中首先与组织细胞表面的特殊受体结合，然后以内吞的方式进入细胞，在溶酶体中被消化。人类成纤维细胞、动脉壁平滑肌细胞及淋巴细胞表面都存在LDL受体，它能识别LDL中的apoB100及apoE。LDL受体对胆固醇的代谢和防止细胞内胆固醇的堆积，均起着极其精确的调节作用。oxLDL是低密度脂蛋白的氧化形式，LDL的氧化修饰是一个复杂的过程，在细胞外和细胞内均可被氧化。氧化后的LDL，即oxLDL可显示其趋化性、细胞毒性和免疫原性等特点[1]。LDL的氧化可导致自身的聚集，并进一步增加细胞中胆固醇的堆积。oxLDL水平与冠脉疾病的严重程度呈现显著正相关关系，而且，损伤越严重，富含oxLDL巨噬细胞的比例就越高[2]。LDL是在动脉壁上被脂质氧化酶和活性氧氧化的[3]，动脉壁上几乎所有的细胞，包括血管内皮细胞（vascular endothelial cell，VEC）、血管平滑肌细胞（vascular smooth muscle cell，VSMC）、单核-巨噬细胞等均可参与LDL的氧化过程，其中巨噬细胞介导的LDL氧化可能是早期AS的一个重要特性，而且此氧化过程依赖于LDL和巨噬细胞的氧化状态。

2 氧化型低密度脂蛋白对动脉壁的损伤
在诱发动脉粥样硬化的危险因子中，低密度脂蛋白和高密度脂蛋白（high density lipoprotein, HDL）的关系受到密切关注[4]。大量临床流行病学调查显示，在以AS为主要病理基础的疾病患者中，血浆LDL/HDL的比值升高。AS与血浆LDL的正性相关关系已经确立，然而近年研究发现，引起动脉粥样硬化真正的元凶并非LDL，而是LDL的氧化形式—oxLDL[3]。资料显示，oxLDL具有很强的促AS活性，其在AS斑块的发生、发展过程中起关键作用，能通过多种途径导致内皮细胞损伤及功能紊乱，促进AS的发生和恶化[5～7]。oxLDL可刺激巨噬细胞中胆固醇的积聚和泡沫细胞的形成，对动脉壁上的细胞具有细胞毒性，可引发炎症和血栓形成，从而促进AS的进展。
载脂蛋白可以影响LDL的转运、摄取等过程，在LDL的聚集和氧化，及其对周围组织细胞产生损伤中产生调节作用。如apoE参与调节肝脏LDL受体家族对胆固醇酯的摄取，从而维持血浆胆固醇水平的稳态[8]。apoE能被LDL受体识别，在oxLDL的摄取过程中具有重要作用。不同的载脂蛋白与LDL受体结合时具有不同的亲和力，如apoE结合LDL受体的亲和力要比apoB大20倍[9]。LDL受体易于结合直径小于50nm的脂类颗粒，承担一半以上的脂类代谢残余物的摄取。研究显示，在apoE转基因兔中，导致LDL堆积的机制之一就是富含apoE的乳糜微粒（CM）和极低密度脂蛋白（VLDL）残余物对LDL受体的竞争结合。apoE介导的细胞脂蛋白受体竞争作用是确定血浆LDL含量的一种重要机制。另外，apoE还影响血浆甘油三酯（TG）的水平，apoE中度表达者TG水平显著降低，而在apoE高度表达者则明显升高。apoE缺失可导致脂蛋白大量堆积，引发严重的高胆固醇血症和动脉粥样硬化。而在LDL受体基因敲除小鼠，增加巨噬细胞中apoE的表达可防止AS的发生[10]。
另外，氧化型LDL对动脉壁的损伤作用与同型半胱氨酸之间存在明显的协同效应。oxLDL和同型半胱氨酸(homocysteine, Hcy)均为重要的促动脉粥样硬化危险因子，病人若同时具有高LDL血症和高同型半胱氨酸血症，则罹患动脉粥样硬化的危险性会明显增加。Hcy的毒性作用可导致LDL的进一步氧化[11]，LDL和Hcy在致动脉粥样硬化的作用中产生协同效应，该效应与Hcy自由巯基的性质有关，并可能涉及到它们对NO系统的损伤。NO作为重要的血管舒张因子，与血管收缩因子一起参与对体循环的调节过程。血管内皮细胞合成和分泌的血管收缩因子－内皮素（ET）与NO之间的平衡是体循环调节和局部血流灌注的主要决定因素[1，2]。而且NO还有抗氧化、抑制血小板聚集、抗粘附等生理功能。而ET是迄今所知最强的收缩血管物质之一，可诱导血小板聚集，导致血栓形成，以及增加单核细胞迁移、促平滑肌细胞增殖等作用。AS发生时血循环中NO的基础释放和活性都是降低的，而血浆ET浓度则明显增高，这种NO和ET之间平衡的破坏，是动脉内皮受损的显著特征，并参与AS进程。oxLDL和Hcy均可对NO的产生具有抑制作用，二者浓度依赖性地抑制内皮细胞NO的合成，增加ET的比例，进而损伤血管系统的正常结构和功能。

3 氧化型低密度脂蛋白引起动脉粥样硬化的损伤机制
oxLDL成为AS发生、发展的重要危险因子已是不争的事实，但是对于oxLDL的损伤机制尚未完全清楚，近年来的相关研究在巨嗜细胞作用及炎症性纤维增生方面进行了探讨。
3.1 巨噬细胞对氧化型低密度脂蛋白的摄取及泡沫细胞的形成
巨噬细胞对oxLDL的摄取及泡沫细胞的形成，是动脉粥样硬化病理变化的一个关键过程。首先，oxLDL的细胞毒性作用引起血管内皮细胞的功能状态和形态结构改变，如使内皮细胞变性、坏死和脱落，破坏了内皮的完整性；然后，血液中的单核细胞及LDL通过损伤的血管内皮进入内膜下加速脂质条纹的形成，而且oxLDL还能够诱导内皮细胞表达多种粘附分子，增强单核细胞和T淋巴细胞的粘附及向内膜下移行；进入内膜下的单核细胞与内皮细胞粘附，最终分化成巨噬细胞，并摄取大量脂质形成泡沫细胞，停留在血管壁内，使动脉粥样硬化斑块得以形成。oxLDL不仅具有趋化性，而且能够抑制巨噬细胞返回血液，导致泡沫细胞的大量形成，因此血液中LDL浓度升高会使脂质不断堆积形成纤维斑块，导致动脉粥样硬化的发生，从而引发冠心病、脑血栓等心脑血管疾病。巨噬细胞对脂质的摄取也是通过受体途径。在巨噬细胞上有多种LDL的受体，每种受体对应着相应的配体。但对于化学修饰后的LDL，如oxLDL，巨噬细胞随时可以摄取，从而将胆固醇转运入巨噬细胞。oxLDL可通过诱导一种名为CD36的清道夫受体来增加其与巨噬细胞的结合并被巨噬细胞摄取[3]。CD36即B类清道夫受体[13]，是一种分子量为8kDa的糖蛋白，在血小板和单核-巨噬细胞中均有表达。CD36作为一种多功能受体可以结合胶原、oxLDL、血小板反应素、长链脂肪酸等[14]，而且oxLDL可导致CD36的上调。在早期AS损伤的腔内皮和进展性AS斑块内膜新生血管内皮细胞中，植物凝集素样oxLDL受体1（lectinlike oxLDL receptor1，Lox1）对oxLDL的摄取及随后发生的功能改变起着重要的作用，而且Lox1还与粥样硬化血管内膜中巨噬细胞和血管平滑肌细胞转变为泡沫细胞有关[6]。Lox1在血管内皮细胞高度表达，是一种在细胞表面介导胞吞作用的受体。最近的研究认为它在AS中具有非常重要的作用。Lox1是一种Ⅱ型膜蛋白，在结构上属于C型植物凝集素家族[15~17 ]。其C端植物凝集素样结构域中的保守残基和位于第3、第4半胱氨酸残基之间的环形结构对结合oxLDL是必需的[15,17]。炎性因子、氧化应激以及机械刺激均可诱导Lox1的表达。Lox1除在血管内皮细胞表达外，在巨噬细胞和激活的血管平滑肌细胞中也有表达[16]。在培养的牛主动脉血管内皮细胞中，炎症细胞因子TNFα、佛波酯、流体切应力应激均会导致Lox1的上调。Lox1和A类清道夫受体（MSRA）在巨噬细胞和血管平滑肌细胞转变为泡沫细胞中起重要作用。oxLDL受体如CD36、MSRA都能结合衰老细胞和凋亡细胞，Lox1也能结合并吞噬衰老细胞和凋亡细胞。因此，Lox1可能与去除动脉壁上的凋亡细胞有关。过氧物酶体增殖因子激活的受体γ(peroxisome proliferatoractivated receptorγ，PPARγ)和视黄酸X受体(retinoic acid X receptor，RXR)可一起刺激oxLDL的摄取[3]。PPAR γ和RXR的配体可通过诱导单核细胞表面的清道夫受体而刺激oxLDL的结合和摄取，并促使单核细胞向巨噬细胞分化。最大的刺激效应需要PPARγ和RXR的配体同时存在。 oxLDL作为PPARγ的配体[18]，与RXR的配体（LG286）一起诱导清道夫受体的产生，从而导致对oxLDL的结合与摄取增加。因此，oxLDL通过调节PPARγRXR的作用而诱导其自身被巨噬细胞摄取。
3.2 慢性炎症性纤维增生
oxLDL及其刺激后产生的多种炎性因子、活性物质等均可诱发动脉壁的慢性炎症性纤维增生。慢性炎症性纤维增生可使血管壁变厚、舒缩性降低、血管硬化。AS的慢性炎症性纤维增生是由堆积在破损的血管壁上的多种物质引发或调节的[19]。这些物质能对转录系统和信号转导级联产生特异的作用。其中oxLDL对基因表达具有双重作用，oxLDL能抑制脂多糖（LPS）诱导的NFкB的活性，并抑制单核-巨噬细胞中NFкB靶基因产物TNF、IL1α、IL1β、MCP1的表达。HNE (4hydroxynonenal)是oxLDL中的一种重要的醛类成分，为一种抑制性物质。外来抗原（如肺炎衣原体）诱导产生细胞因子调节剂，协调AS损伤中免疫细胞之间的相互作用，如单核—巨噬细胞与T淋巴细胞之间的作用，从而达到消除外来异物抗原而最终消灭炎症的目的。这种由细胞因子调节的单核-巨噬细胞与T淋巴细胞的相互作用可被HNE破坏，从而引起慢性、低水平的炎症，这正是AS损伤的特征之一。另外，oxLDL及其它一些成分H2O2、LPC（lysophosphatidylcholine）和HNE可与血管紧张素Ⅱ（AngⅡ）一起协同作用诱导血管平滑肌细胞 DNA的合成[20]。而且oxLDL还可直接作用于平滑肌细胞，使其由收缩型向合成型转化：通过诱发一系列与细胞增殖有关的反应，促进平滑肌细胞的增殖。平滑肌细胞增殖与炎症性纤维增生协同作用引起血管硬化、狭窄、弹性降低，从而易于导致血小板粘附、聚集，促使血栓形成。

4 氧化型低密度脂蛋白损伤的预防
oxLDL的产生是在机体氧化应激状态下发生的，许多抗氧化剂可拮抗氧化应激而保护LDL免于发生氧化，从而避免oxLDL对动脉壁造成损伤作用。
4.1 抗氧化维生素
脂溶性维生素VE、VC和β胡萝卜素等，均可抑制LDL颗粒的氧化[5,18]。类胡萝卜素与VE联合应用具有抗LDL氧化的协同效应。每天膳食补充β胡萝卜素180mg，两周后，β胡萝卜素在血浆、LDL 、人单核源巨噬细胞中的含量分别增加2倍、2.6倍和1.6倍。而血浆脂质过氧化和LDL氧化分别减少了22%和40%。补充β胡萝卜素后，巨噬细胞介导的LDL氧化减少是由于LDL本身富含β胡萝卜素，而并不受细胞中β胡萝卜素含量的影响。因此，这提示，LDL的β胡萝卜素含量，而并非巨噬细胞中β胡萝卜素含量，与抑制LDL的氧化有关。巨噬细胞富含VE，细胞介导的LDL氧化将明显受到抑制。α生育酚可减少CD36和A类清道夫受体的表达，并能减轻人巨噬细胞中胆固醇酯的积聚[13]。但是，LDL的氧化一旦开始，VE或VE与VC联用均无法发挥其抗氧化的能力[21]。
4.2 其它相关因素
LDL的氧化状态可因多不饱和脂肪酸与单不饱和脂肪酸的比值（PUFA/MUFA）升高而增强，而与LDL有关的抗氧化剂，如番茄红素、多酚、类黄酮物质等，可减轻LDL的氧化状态[5]。抗氧化剂丙丁酚也可以抑制LDL的氧化，阻抑IL1、GF及化学趋化因子的分泌，从而抑制AS的加重[22]。有研究显示，绿茶提取物可对高胆固醇摄入动物具有显著的降低血浆胆固醇作用，使LDL水平降低80％，减少胆固醇的合成，并增加肝脏组织中LDL受体的活性（升高80％）和数量（增加70％）[23]。多酚类黄酮物质可能是通过减少胆固醇的合成和上调肝脏LDL受体而影响机体血浆、肝脏和动脉的胆固醇含量。
近年来，胆红素作为一种天然的内源性抗氧化剂的功能正在逐渐被揭示。胆红素的抗氧化活性要高于维生素C、维生素E和β胡萝卜素等。研究发现，当胆红素浓度下降50％，发生动脉病变的危险性就会增加47％。胆红素能通过其自身的抗氧化作用保护LDL不被各种氧化剂氧化，抑制oxLDL的形成，恢复细胞内抗氧化与致氧化之间的平衡而减轻细胞损伤，从而防止动脉粥样硬化病变的发生。另外，胆红素具有抑制oxLDL所诱导的单核细胞的趋化性，阻抑脂蛋白在血管沉积，从而减缓血管斑块的形成。胆红素还可增加胆固醇的溶解性，促使胆固醇从胆汁排出，减少在血管壁的沉积。因此，如果能维持机体内一定浓度的胆红素水平，就可以改善机体氧化与抗氧化作用的平衡，减少各种心脑血管疾病的发生[24]。

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Monounsaturated Fatty Acids More Useful for the Prevention of Cardiovascular Disease
史奎雄
（上海交通大学医学院营养系，上海，200025）