张春妮 周毓 汪俊军 低密度脂蛋白(low density lipoprotein)在体内产生自身抗体并与之结合,形成LDL免疫复合物(LDL immune complexes,LDL-IC),已在人动脉斑块处发现LDL-IC,并且血浆LDL-IC水平与动脉粥硬化(atherosclerosis)相关。体外实验已证实,LDL-IC是泡沫细胞的强诱导剂,它诱导胆固醇酯在巨噬细胞内堆积,同时刺细胞释放多种细胞因子,导致细胞炎症发生,促进As的形成、发展[1-3]。本文就LDL-IC促进As发生,发展的最新研究进展作一综述。 1 LDL-IC氧化或化学修饰后具有一定的免疫原性,诱导机体产生自身抗体。天然LDL、氧化LDL(Oxidized LDL,Ox-LDL)或化学修饰的LDL包括糖化LDL、乙酰化LDL、丙二醛修饰LDL可以与其相应的自身抗体结合形成免疫形成免疫复合物。已发现人血浆存在LDL-IC,并且血浆LDL-IC水平与As性心脑血管疾病有关。体外实验发现,LDL-IC比相应的LDL具有更强的致As性。而LDL氧化修饰与否、修饰类型、修饰程度、颗粒大小、载脂蛋白LDL-IC致As作用。Marina[4]通过研究发现,从糖尿病患者LDL-IC分离出的LDL愈小,n-3多不饱和脂肪含量愈高,愈容易在血管内皮下形成更多的泡沫细胞,导致As的发生。 2 临床研究 目前临床上主要采用ELISA方法检测血清中LDL-IC含量,一般以羊抗人或免疫抗人IgG为抗体,本实验室[3]观察了60位冠心病患者血清LDL-IC水平,以50位健康者的血清作对照,发现患者血清中LDL-IC水平(2。74±0。73))AU均高于正常对照组(1。38±0。78)AU,P<0。001,表现出随着病情的加重,LDL-IC水平成逐渐增加的趋势。TurK[9] 等人对147位健康者作为对照,以LDL-C含量进行了调查,同时对47位糖尿病、冠心病患者血清LDL-IC含量进行了调查,同时以47位健康者作为对照,发现糖尿病、冠心病患者血清LDL-IC中apoB含量(0。278±0。107)g/L显著高于对照组(0。165±0。105)g/L、P<0。05。此外,LDL-IC还与其他血脂指标有一定的相关性,与总胆固醇、三酰甘油、LDL-胆固醇、脂蛋白(a)和apoB浓度正相关,与apo A1负相关[9],从而进一步证实了LDL-IC同冠心病、糖尿病等心脑血管疾病相关。 3 诱导细胞内胆固醇酯的蓄积 LDL-IC与细胞孵育后显著干扰脂蛋白和胆固醇代谢。Beaumont等[5]首次发现将人纤维母细胞与LDL-IC直接孵育,导致细胞内产生过量的游离胆固醇,并引起细胞内LDL代谢的变化。LDL-IC亦可导致单核巨噬细胞内胆固醇酯的大量堆积,其诱导单核巨噬细胞胆固醇酯蓄积的能力比LDL或Ox-LDL强得多,实验发现,人Ox-LDL与人抗Ox-LDL与人抗Ox-LDL抗体形成的不溶性复合物与THP-1细胞株孵育后,细胞内胆固醇酯含量增加到(24±7。2)mg/L,是同浓度Ox-LDL诱导的胆固醇酯量(7。7±2。8)mg/L的3倍。 内皮细胞活化后分泌粘附因子,单核细胞在粘附因子的作用下向皮下间隙迁移,在迁移过程中单细胞本身被活化转成巨噬细胞,细胞表面上的受体与LDL-IC中的抗体部分结合,加快对LDL的吞噬速度;同时受LDL-IC活化刺激,巨噬细胞表面的受体大量表达,进一步促进巨噬细胞对LDL-IC的摄取,LDL-IC被摄入到巨噬细胞内后,被离胆固醇在乙酰辅酶A胆固醇酰基转移酶(ACAT)作用下与脂肪酸重新合成胆固醇酰基转移酶(ACAT)作用下与脂肪酸重新合成胆固醇酯贮存于细胞内。大量胆固醇酯等脂质的蓄积使细胞内亚细胞器所占空间越来越小,被迫逐渐退化甚至消失—使细胞泡沫化,另一方面,存在于细胞内的胆固醇酯可以被再分解成胆固醇和脂肪酸而反复循环[7]。巨噬细胞与LDL-IC孵育后细胞内胆固醇酯的蓄积主要是由于LDL-IC摄入的增加及不受调控所致[8-11]。Lopes-Virella等[8]先将人巨噬细胞与标记后的LDL-IC孵育22h,然后再与LDL孵育20h,发现大约90%的胆固醇酯是与标记后的LDL-IC孵育后形成的。这一实验说明了胆固醇酯的积聚与LDL-IC的摄取增加有关,同时也与吞噬细胞内LDL的降解延迟有关,提示细胞中聚集的胆固醇酯并不都来源于LDL的降解,有一部分来源于溶酶体水解LDL后所释出的游离胆固醇的再酯化。 4 LDL-IC的受体 巨噬细胞表面存在多种受体,不同形成的LDL与不同的受体结合,天然LDL受体可以直接内吞LDL颗粒,但速度较慢;清道夫受体则可快速摄取大量的Ox-LDL,那么LDL-IC是通过何种受体被巨噬细胞所摄取?热聚γ球蛋白(heat-aggrcgated gamma globulin,HAGG)、天然LDL、β-极低密度脂蛋白及乙酰LDL与LDL-IC的竞争抑制实验发现,LDL-IC的摄入受到热聚球蛋白的完全抑制,受天然LDL和抗LDL的单克隆抗体部分抑制,而完全不受乙酰LDL和β极密度脂蛋白的抑制,说明大部分LDL-IC通过Fcγ受体(FcγR)被细胞摄取。 FcγR分为II,II 及III3个亚型,由于并不是所有的形成泡沫细胞的细胞都表达FcγRIII 不是关键性的受体,用加热的IgG和CD32单克隆抗体分别封闭FcγRI 、FcγRII。封闭FcγRI的活性,可以阻止THP-1细胞对LDL-IC及LDL的摄取,而封闭FcγR II的活性没有这种效果,说明THP-1细胞对LDL-IC的摄取主要是通过FcγR I,那么FcγR I是不是LDL-IC的摄取主要是通过FcγR I。那么FcγR I是不是唯一受体?为此有人在培养基中加入HAGG竟争性抑制LDL-IC与FcγR I的结合及摄入,发现抑制率仅达75%,说明可能还存在另一种摄取LDL-IC的结合和摄入,其抑制率达25%,提示LDL受体也参与了LDL-IC的摄取,但结合容量不如FcγR I。 已有竟争抑制实验证实,LDL-IC可以经两种受体途径被巨噬细胞摄取,主要途径为FcγR I,其次为LDL受体,乙酰LDL或β-VLDL均不能抑制人单核巨细胞与LDL-IC的结合,说明清道夫受体和LDL相关受体不参与LDL-IC的摄入[12-15]。 5 LDL受体的调节 LDL受体的转录受到细胞内胆固醇酯的负反馈调节,当细胞内胆固醇大量积累时。胆固醇调节元件结合蛋白(sterol-regulatory element binding proteins,SREBPs)受到抑制,SREBPs参与了胆固醇对LDL受体的负反馈调节,那么它对LDL-IC的活化是否起作用?SPEBPs的敲除而降低,证实SPEBPs并不参与LDL-IC诱导LDL受体的正调节过程,已有实验表明,即使细胞内含有大量胆固醇酯,LDL-IC也能增强巨噬细胞LDL受体的表达,用PD98059封闭胞外信号调节激酶(extraccllular signal-regulated kinase,ERK)时,LDL受休的表达受到抑制说明LDL-IC诱导LDL受体的正表达过程依赖于ERK途径进行调节。当ERK途径被LDL-IC激活后,转录因子AP-I与LDL受体启动子序列-125—-232结合,加快LDL受体的转录过程,使得细胞中表达更多的LDL受体[16-17]。对LDL-IC刺激的巨噬细胞结合LDL的动力学研究表明,LDL-IC刺激的巨噬细胞,其结合LDL受体数目的增多,进一步研究表明,受体表达增加与LDL受体mRNA转录水平和转录后受休基因活性变化有关;LDL受体循环加快也是可能的因素之一。LDL-IC对LDL受体活性的影响似很专一,尚未发现其他抗原包括VLDL和HDL形成的免疫复合物被提呈给人单核巨噬细胞,为证实LDL-IC活化细胞与LDL结合能力的增强继发于LDL受体活笥的增强,用抗LDL受体的单克隆抗体封闭受体,结果发现有效地抑制了与天然LDL的结合。 巨噬细胞与LDL-IC孵育后LDL受体表达增多的可能机制为:LDL-IC降解时释出的胆固醇及FcγR摄入的胆固醇不同。细胞内LDL-IC降解产生的胆固醇经过另一种途径成为ACAT的底物,使得巨噬细胞不能利用这类胆固醇,在此情况下,可调控的胆固醇逐渐枯竭,导致LDL受体表达的增加,表明胆固醇逐渐枯竭,导致LDL受体表达的增加。表明胆固醇代谢的改变产东是由于免疫复合物与FcγR结合后对巨噬细胞产生特异性刺激引起,而是由于LDL的非正常途径摄入[18]。 6 促使细胞释放细胞因子 免疫复合物与细胞间的相互作用会引起一些具有生物活性的细胞因子的释放,而这些细胞因子对As的发展具有很大的影响[19-20]。 6.1 白细胞介素1β(IL-1β)和肿瘤坏死因子α(TNF-α)TNF-α和L-1β在细胞免疫激活中发挥调节作用,它们与As的发生、发展有着密切的联系。不同类型的巨噬细胞(如:U937、THP-1)受LDL-IC活化后,会释放出大量的TNF-α和IL-1β。通过实验发现,LDL-IC活化后的巨噬细胞内,两者的合成和释放是在两个独立的系统中进行:巨噬细胞受LDL-IC活化,30min后TNF-α mRNA的表达量增加,2h后TNF-αmRNA表达量达到最大。而IL-1βmRNA的表达时间较TNF-α滞后,8h后表达量达到最大值,此外用LDL-IC活化不同来源的巨噬细胞,发现并不是高TNF-α的就一定高IL-1β。在单核/巨噬细胞中加入同等浓度(100ug/ml)的免疫复合物孵育18h,发现LDL-IC较乙酰LDL-IC有更强的促TNF-α释放作用[21-22]。 6.2 基质金属蛋白酶1(matrix metalloproteinase,MMP-1),MMP-1是一种间隙胶原酶,由As斑块处的内皮细胞、平滑肌细胞和巨噬细胞分泌。它可以引起血管基底膜的降解,用利于平滑肌细胞向内膜下迁移及循环中的炎性细胞向内膜浸润,降解斑块纤维帽,诱发斑块破裂,造成斑块纤维帽厚度和抗损伤强度降低,斑块稳定性下降。 MMP-1的表达受到FcγR I、FcγR II的交联作用,当937细胞受LDL-IC活化后,巨噬细胞表面FcγR I、FcγR II的表达量增加。用人IgG1单位,单克隆抗CD32抗体分别封闭FcγR I、FcγR II,抑制LDL-IC与FcγRI、FcγRII的相互作用,从导致巨噬细胞MMP-1表达量分别降低70%、55%。FcγRI、FcγR II抑制与FcγR II有4种异构体—FcγR II A、B1、B2、C。这4种异构体在巨噬细胞中均有所表达,由于目前尚未有专一的抗体分别与4种异构本作用,因此很难判断究竟是何种构型对MMP-1的表达更为重要。 此外,用于扰素r(intreferon-γ,IFN-γ)预处理U937细胞后,LDL-IC可以诱导细胞分泌出更多的MMP-1,那么IFN-γ是不是MMP-1表达的控制因素呢?用PD98095封闭ERK信号途径后,无论U937细胞是否经IFN-γ预处理,LDL-IC所诱导的MMP-1的表达均受到抑制。提示LDL-IC诱导巨噬细胞和U937细胞对MMP-1表达量的增加领带ERK途径。同时也说明IFN-γ并不是MMP-1表达的控制因素,它可能是通过其他的信号系统对MMP-1的表达进行间接调控[22-23] 6.3 氧自由基 天然的和氧化修饰的免疫复合物可以被单核细胞摄取,导致泡沫细胞的形成,同时释放氧自由基,不仅单核细胞如此,内皮细胞、巨噬细胞、平滑肌细胞及中性粒细胞被LDL-IC活化后也会被释放氧自由基[24]。氧自由基氧化修饰LDL,促进单核细胞、平滑肌细胞对LDL的吞噬速度,造成细胞内过量的胆固醇的积蓄,加速泡沫细胞的形成。 总之,LDL-IC被单核/巨噬细胞摄取后,诱导单核细胞的功能的代谢发生巨大的变化,这可能是直接或间接导致内皮破损和As病灶进一步恶化的原因。 7 结语 LDL在休内产生自身抗体并与之结合,形成LDL-IC,其水平的高低是As发生的预测指标,体外实验已证明,LDL-IC是一种强诱导物,经FcYγ途径诱导胆固醇酯在单核细胞因子、诱导平滑肌细胞增殖,加速As发生、发展。但LDL-IC促使巨噬细胞分泌MMP-1的机制等诸多问题仍需进一步阐明。
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