氧化低密度脂蛋白与动脉粥样硬化的关系及其防治进展

刘含嫣,霍清萍

脑血管疾病是目前世界上主要致死性疾病之一[1],同时也是我国高发病种之一,世界卫生组织2006年12月发布的“全世界脑血管病死亡地图”中明确指出中国是全世界脑血管病死亡率最高的国家,全国每年约有150万人死于脑血管病[2]。动脉粥样硬化(atherosclerosis,AS)是所有脑血管意外事件发生的共同基础,主要累及大、中型动脉,导致缺血和损伤,严重威胁人类健康。

近年来随着研究的逐步深入,有人提出了“AS是一种炎症性疾病”的观点[3],并指出氧化应激是炎症反应的一个显著特征[4],是AS发生发展的中心环节[5-7]。大量流行病学调查和实验研究均表明氧化应激是AS的重要发病机制之一[8],而血清低密度脂蛋白(low density lipoprotein,LDL)水平的升高是AS众多危险因素中唯一不需要其他因子协同而足以诱发和推进动脉粥样硬化发生、发展的重要危险因素。LDL在体内被氧化修饰为氧化型低密度脂蛋白(oxidized low density lipoprotein,ox-LDL)后引发的一系列复杂的病理生理过程,在动脉粥样硬化的发生、发展中起着重要的作用[9]。本文就ox-LDL的形成过程、ox-LDL致AS的机制及对AS防治做一综述。

1 ox-LDL的形成

LDL是由肝脏合成的极低密度脂蛋白(very low density lipoprotein,VLDL)转化而来,天然的LDL颗粒主要由胆固醇酯、Apo-B、磷脂、游离胆固醇等组成,含有丰富的多不饱和脂肪酸,很容易被氧化修饰[10]。LDL经过氧化修饰后形成ox-LDL,卵磷脂转变为溶血卵磷脂。

1.1 LDL氧化修饰的形式

1.1.1 细胞介导的LDL氧化修饰 1981年,Henriksen等将兔主动脉内皮细胞和LDL孵育一段时间后,发现该LDL被巨噬细胞摄取的速度较未与内皮细胞共同孵育的LDL快,而且在孵育的基质中发现了硫代巴比妥酸反应物(TBARS),据此,认为内皮细胞可以氧化修饰LDL。这是细胞介导的LDL氧化修饰,又称生物氧化修饰的LDL。后来发现除内皮细胞外,巨噬细胞、血管内膜平滑肌细胞、单核细胞都可以氧化修饰LDL。

1.1.2 过度金属离子介导的 LDL氧化修饰 过度金属离子Ca2+、Fe2+等,在体外适宜条件下与LDL孵育一段时间后,也能使LDL发生氧化变构。因为这是利用化学物质氧化LDL,故称为化学氧化修饰的LDL。

1.1.3 其他形式的氧化修饰 还可以使用物理学方法如紫外线、钴60对 LDL进行氧化修饰。利用过氧化酶类也可能使LDL转变成 ox-LDL。

1.2 LDL氧化修饰过程 LDL氧化可人为划分为三个阶段。

1.2.1 迟滞阶段 此阶段持续2 h～3 h,是内源性抗氧化剂的消耗过程。内源性抗氧化剂与自由基发生反应而逐渐消耗,若得不到及时的补充或再生,自由基会进一步氧化脂肪酸。外源性抗氧化剂可由食物从肠道吸收,具有与内源性抗氧化剂同样的作用。

1.2.2 进展阶段 此阶段持续1 h～2 h,多不饱和脂肪酸(PUFAs)快速氧化为脂质氢过氧化物。由于第1阶段抗氧化剂的消耗,不能有效对抗自由基的作用,氧自由基攻击LDL中多不饱和脂肪酸上的双键,使之发生断裂先形成不饱和脂肪酸自由基,再氧化成脂过氧基,最后生成过氧化脂质,而过氧化脂质本身又是一种氧自由基,可以与另外不饱和脂肪酸自由基分子链锁循环反应下去,启动过氧化的链式反应,低密度脂蛋白被氧化,多不饱和脂肪酸转变为共轭二烯、过氧化氢、烃醛复合物等[11]。

1.2.3 分解阶段 脂质氢过氧化物转变为丙二醛(MDA)、4-羟烯酸(4-HNE)和己醛等,MDA、4-HNE除本身具有细胞毒作用外,更为关键的是可以和ApoB发生共价结合(主要和ApoB的赖氨酸残基结合),形成新的抗原决定簇。此种“修饰”完全丧失了与天然 LDL受体结合的能力,转而被清道夫受体AI(scavenger receptor-AI,SR-AI)识别结合。此种结合速度快、数量大,同时不受巨噬细胞内胆固醇浓度饱和的负反馈调节。这一特征对促进AS的发生具有重要的作用。

2 ox-LDL在AS发生发展中的作用

众多研究表明,修饰后的LDL生物活性发生了改变,呈现明显的细胞毒性、化学趋向性和免疫原性[12],参与AS的发生、发展过程。

目前普遍认为AS最早的变化是动脉内膜的损伤和内膜下间隙LDL的氧化修饰,其氧化修饰在细胞内发生,并且可能是发生在细胞溶酶体内[13]。ox-LDL对单核细胞具有趋化性,能上调内皮细胞产生单核细胞刺激因子和单核细胞趋化因子(monocyte chemoattractant protein-1,MCP-1),使单核巨噬细胞募集增殖,并使巨噬细胞分化成泡沫细胞,造成内皮细胞和平滑肌细胞功能失调。内皮细胞损伤时,脂质迁移到大动脉内膜下,诱导细胞表面黏附分子如细胞间黏附分子(intercellular adhesion molecular-1,ICVM-1)、血管细胞黏附分子(vascular cell adhesion molecule-1,VCAM-1)及P选择素表达。此外还可使一些细胞成分活化,诱导肿瘤坏死因子-α(tumor necrosis factor-α,TNF-α)、白细胞介素-6(Interleukin-6,IL-6)及其他趋化因子、促炎因子、炎性因子的表达,加剧AS炎症反应。

ox-LDL具有细胞毒性作用,可直接损伤内皮细胞,损伤动脉壁正常的舒缩功能;增强花生四烯酸代谢和血栓素 B2(TXB2)的产生,减少膜脂的流动性;使前列腺素I2(PGI2)和血栓素A2(TXA2)代谢紊乱,降低血小板流动性,促使血小板聚集,引起血管痉挛,血栓形成;抑制卵磷脂胆固醇酰基转移酶,拮抗HDL介导的胆固醇逆向转运;产生抗ox-LDL的自身抗体。

3 抗氧化治疗与AS

LDL的氧化应激学说给AS抗氧化治疗提供了理论依据,抗氧化剂已独立分类为抗AS的重要一类,可作用于AS形成中的关键环节。

4 中医药抗氧化作用

中医学认为,脉属于“奇恒之腑”,为气血的通道,脉属于心,无独立的生理功能和病理变化,故没有与动脉粥样硬化相对应的病名。而从临床表现上来看,由动脉粥样硬化所引起的疾病表现似于中医眩晕、头痛、健忘、痴呆、中风、胸痹、真心痛、脉痹、脱疽等病证,是以脾、肝、心、肾四脏为本,痰、瘀、热毒为标,痰瘀热毒相互胶结所致。痰浊是AS形成的物质基础,结合微观研究分析,痰浊患者的抗氧化能力显著降低,体内的ox-LDL水平明显升高[14]。中医药具有调节靶点多、毒副作用小、药源广泛等特点。

4.1 中药对ox-LDL形成的干预

4.1.1 单味中药或其有效成分的研究 余甘子含有丰富的维生素C、维生素 E、鞣质、有机酸、酚类等,还含有相当数量的能清除自由基的SOD。余甘子对血管的保护作用与其所含有的多酚类抗氧化物质有关,其可减少脂质过氧化物、ox-LDL的生成,抑制内皮素表达[15]。代海平等[16]通过实验研究证明枸杞多糖(LBP)能明显降低AS血清脂质过氧化物(LPO)、SOD活性,降低一氧化氮(NO)、C-反应蛋白(CRP)浓度,提示其具有清除氧自由基、抗脂质过氧化的药理作用[17]。孟晓萍等[18]通过实验发现注射用丹参(冻干)在活体内能够抗LDL氧化修饰,减少ox-LDL的生成,抑制AS的形成,增加斑块的稳定性,在AS进程中具有保护作用。

4.1.2 中药复方的研究 马学盛等[19]通过高脂饮食喂饲法建立大鼠高脂血症模型,同时灌胃给予化浊去脂方,结果表明化浊祛脂方能显著降低高脂大鼠血中 TC、TG、ox-LDL水平,提高HDL-C和SOD活力,具有降脂和抗脂质过氧化作用。刘艳等[20]的实验结果表明,祛瘀消斑胶囊能降低血清ox-LDL、LDL-C、TC和TG浓度,同时能升高 HDL-C/LDL-C,该药能通过调节脂质代谢、抑制脂质过氧化反应起到消退和稳定AS斑块的作用。金匮泻心汤能够显著降低AS大鼠血清MDA水平,增强SOD活性,抑制Ox-LDL的生成[21]。

4.2 中药对ox-LDL致内皮细胞损伤的干预

4.2.1 单味中药或其有效成分的研究 绞股蓝,性苦寒,清热解毒,止咳祛痰,为清热解毒药之一。许士凯等[22]在小牛主动脉内皮细胞(BAEC)中加入ox-LDL及不同剂量的GYP培养24 h后,观察到中高剂量的GYP可减少 ox-LDL对BAEC的生长增殖的抑制作用,并可减少培养液中M DA的生成。另外,何翠瑶等[23]研究证实三七皂苷对ox-LDL损伤的血管内皮细胞具有一定的保护作用,可调节内皮细胞活性物质的分泌。银杏叶制剂以灌胃方式给以高脂喂饲Wistar种大鼠,测试发现,给药后大鼠血中MDA含量明显减少而SOD活力增强,提示银杏叶有改善内皮细胞氧化损伤的作用[24]。

4.2.2 中药复方的研究 张启春等[25]发现六味地黄方含药血清能促进ox-LDL损伤的血管内皮细胞增殖、抑制ox-LDL造成的内皮细胞凋亡、降低胞内MDA含量、减少细胞乳酸脱氢酶(LDH)释放量,提高SOD活力及NO含量,对ox-LDL损伤的血管内皮细胞有一定的保护作用。陈彻等[26]通过建立ox-LDL致脐静脉内皮细胞损伤模型,运用化学比色法检测LDH释放量、SOD活性、NO含量及一氧化氮合酶(NOS)活性,证明红芪总黄酮对ox-LDL诱导脐静脉内皮细胞损伤具有保护作用,其作用机制可能与提高脐静脉内皮细胞的抗氧化能力有关。

4.3 中药对ox-LDL诱导泡沫细胞形成的干预

4.3.1 单味中药或其有效成分的研究 范春雷等[27]研究发现,川芎嗪能通过影响ox-LDL对γ-干扰素活性位点(GAS)元件(SRad-SRap)调控系统的上调作用来抑制SR-AⅠ基因的过量表达,从而减少ox-LDL的吸收和泡沫细胞的形成,发挥降血脂抗AS作用。郑伟等[28]的研究表明,莲子心所含甲基莲心碱(Neferine)可以通过下调ox-LDL诱导的巨噬细胞CD36受体表达,从而减少细胞对ox-LDL的内吞,抑制巨噬细胞向泡沫细胞转化。

4.3.2 中药复方的研究 抵当汤改良方能有效改善实验性AS家兔血脂代谢紊乱,提高血SOD活性,降低MDA含量,且显著降低主动脉的动脉壁神经酰胺含量,阻止泡沫细胞的形成与凋亡,从而减少主动脉的脂质斑块面积[29]。马爱玲等[30]通过半定量 RT-PCR的方法检测高脂饮食大鼠动脉壁黏附分子ICAM-1和VCAM-1的基因表达,证实芪丹通脉片各剂量组可以不同程度地下调血管壁内黏附分子VCAM-1和ICAM-1的表达,抑制单核细胞的浸润和泡沫细胞的形成。

5 问题与展望

AS是一个多因素导致的复杂疾病,ox-LDL作为动脉粥样硬化的独立危险因素,在动脉粥样硬化发生、发展过程中起着至关重要的作用。抑制LDL氧化,减少ox-LDL生成,采取措施拮抗ox-LDL的作用,有望成为抗动脉粥样硬化及预防其并发症的一条有效途径。但是,目前为止,大部分研究还仅限于动物实验与流行病学调查研究,缺乏抗氧化治疗AS方面严格设计的临床试验研究资料,其临床疗效还有待验证。相信随着对AS研究的不断深入,一定会为AS的治疗带来新的突破。

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