极低密度脂蛋白受体与脂代谢研究进展

詹宇红

极低密度脂蛋白受体(very low density lipoprotein receptor，VLDLR)是一种细胞膜表面的蛋白质，它主要负责结合和内移含载脂蛋白E的脂蛋白，如极低密度脂蛋白(very low density lipoprotein，VLDL)，向肝外组织提供甘油三酯作为能量来源。早在20世纪80年代初期，同济医科大学冯宗忱等人就发现了VLDL可以被巨噬细胞摄取、降解，推测可能存在自身受体代谢途径，提出了“VLDLR假说”。1992年，Takahashi等成功的克隆了兔的VLDLR，并且阐明了其氨基酸序列和功能域。1994年，Sakai等［1］成功的分离了人的VLDLR基因，分析了其结构和染色体定位。目前，随着人们对VLDLR的研究不停的深入，已经逐步认识到该受体对脂代谢紊乱，动脉粥样硬化，胰岛素抵抗方面有着重要的影响，并且开始运用分子生物学的技术挖掘它的治疗潜力。

一、VLDLR的分子生物学特征

VLDLR属于低密度脂蛋白受体(low density lipoprotein receptor，LDLR)家族，VLDLR的基因是完全保守的，在物种之间编码区也是完全保守的，人VLDLR基因定位于9P24，含19个外显子，18个内含子，长约40kb。对人和动物VLDLR的研究发现，它们之间的同源性很高，人和兔的VLDLR有96%的氨基酸相同。完整的VLDLR含5个功能域，共846个氨基酸:①VLDLR第1功能域是配体结合域，由氨基末端328个氨基酸构成，位于细胞膜外，其中含40个氨基酸的8个配体结合重复序列(ligand binding repeated sequence，LBR)，而LDLR只有7个LBR，这种重复序列以含6个半胱氨酸残基为特征，形成3个二硫键，LBR1和LBR2、LBR2和LBR3之间存在(螺旋结构，可能与配体结合有关。VLDLR与LDLR结构基本相似，两者的区别就在第1功能域;②第2功能域是表皮生长因子前体同源域，含396个氨基酸，位于膜外，包含3个表皮生长因子重复序列，每个重复序列又由40个富含半胱氨酸的氨基酸组成，第3个重复序列还有酪-色-苏-天冬氨酸保守结构;③第3个功能域是O-连接糖链结合域，含84个氨基酸，位于膜外，是蛋白质糖基化的主要结合位点，富含丝氨酸、苏氨酸残基。该域由单一的外显子编码，以O-连接的方式和糖链结合;④第4个功能域是跨膜域，含22个疏水性氨基酸，横跨于浆膜;⑤第5个功能域是胞质域，含54个氨基酸，突出与胞质内，有信号传导的作用，其中有一段NPXY序列(N:天冬酰胺，P:脯氨酸，X:任意氨基酸，Y:酪氨酸)，对VLDLR簇集于被覆陷窝有关键作用。除此之外，VLDLR的氨基末端还有一27个氨基酸的信号序列，推测与蛋白定位有关，无保守性［1］。

二、VLDLR的分类和组织分布

主要根据VLDLR是否含O-连接糖域分为Ⅰ型和Ⅱ型。Ⅰ型VLDLR含O-连接糖域，在脂肪酸代谢活跃的心肌，骨骼肌、脂肪组织中大量表达，在脾，肾等组织中也有少量分布。Ⅱ型VLDLR不含O-连接糖域，主要分布于脑中，在脾，肾，睾丸，卵巢，肾上腺等组织中也能少量检测到。O-连接糖域可能封闭VLDLR对蛋白酶敏感的位点，所以Ⅰ型比Ⅱ型更稳定，并且，O-连接糖域使受体和配体的结合力增强，所以Ⅰ型结合VLDL的能力更强，已有研究发现，Ⅰ型VLDLR在脂代谢和泡沫细胞形成中比Ⅱ型起更重要作用［2］。Ⅱ型主要分布在神经组织，胃癌、乳腺癌等肿瘤组织，可能跟神经组织发育，肿瘤组织发生及转移有关。

三、VLDLR与脂代谢

VLDLR能摄取降解含载脂蛋白E的脂蛋白如VLDL、β-VLDL、中间密度脂蛋白(intermediated density lipoprotein，IDL)、乳糜微粒残粒，但是只能摄入极少量的低密度脂蛋白(low density lipoprotein，LDL)。许多研究表明，该受体可能与内源性甘油三酯从肝脏转移到脂肪酸代谢活跃的肝外组织如心脏、骨骼肌、脂肪有关，使组织摄取甘油三酯利用脂肪酸获能。VLDL能通过蛋白激酶C/细胞外信号调节激酶诱导VLDLR的表达，这个作用与VLDLR启动子转录激活有关［3］。在骨骼肌细胞中，葡萄糖作为能量的主要来源，近来研究发现，当葡萄糖缺乏时，能激活AMP活化蛋白激酶(AMP-activated protein kinase，AMPK)，促进VLDLR介导的富含甘油三酯的脂蛋白的摄入，可作为能量的补充［4］。胰岛素在体内调节糖脂代谢，胰岛素能下调Ⅰ型VLDLR蛋白及RNA的表达，上调Ⅱ型VLDLR的表达，因此认为胰岛素可能通过对不同VLDLR亚型表达的影响作为调节因子维持葡萄糖和血脂的平衡［5］。脂联素是脂肪细胞来源的激素，在糖脂代谢中起了重要作用，研究发现，脂联素能够通过增加骨骼肌VLDLR表达，促进VLDL内甘油三酯的分解，从而减少血浆甘油三酯水平［6］。蛋白转换酶PCSK9促进LDLR的降解，是与家族性高胆固醇血症相关的第3个基因，研究发现PCSK9能控制VLDLR的表达，减少甘油三酯转移到内脏脂肪细胞，抑制内脏脂肪的形成［7］。

四、VLDLR与动脉粥样硬化

以往认为，氧化的LDL能被巨噬细胞，平滑肌细胞吞噬，使之形成泡沫细胞，最终发展为粥样斑块，近年研究发现，除了LDL，VLDLR与动脉粥样硬化也有着密切的联系。血管内皮细胞、平滑肌细胞，单核细胞、巨噬细胞、粥样斑块中巨噬细胞来源的泡沫细胞中有VLDLR表达。目前认为VLDLR表达不受甘油三酯和胆固醇的含量调节，细胞可因此不断地摄取VLDL，不存在负反馈调节，导致细胞内甘油三酯，胆固醇不断增加，巨噬细胞转变为泡沫细胞，最终导致了动脉粥样病变的发展。Eck等将VLDLR阴性小鼠的骨髓移植到VLDLR阳性小鼠，可使VLDLR阳性小鼠动脉粥样病变面积缩小，反之在VLDLR阴性小鼠中重建VLDLR可使原先的动脉粥样硬化面积2～7倍的增加。因此认为巨噬细胞表达的VLDLR促进了动脉粥样病变的发展［8］。Takahashi等［9］认为巨噬细胞VLDLR蛋白表达存在种属差异。在人类和大鼠动脉粥样病变中发现VLDLR，但在小鼠巨噬细胞系(Raw264.7和J774.2)以及腹膜巨噬细胞中并未发现，说明在人类、大鼠和小鼠间，动脉粥样硬化的形成和发展机制存在区别。在HL-1心肌细胞和小鼠心脏中发现，缺氧-缺血诱导的脂质聚集依赖VLDLR的表达。在人的心脏左心室中，VLDLR在缺血部位的表达高于非缺血部位，与心肌细胞中脂滴量相关。VLDLR缺乏小鼠在诱导心肌梗死后，生存率更高，梗死面积减少［10］。

五、VLDLR与胰岛素抵抗

关于胰岛素抵抗和游离脂肪酸的关系已经有越来越多的证据证明，VLDLR因为与游离脂肪酸代谢相关，所以有人推测VLDLR基因可能是胰岛素抵抗的一个候选基因。但Leppert等对1050个个体进行分析，发现空腹胰岛素、胰岛素抵抗指数与VLDLR基因并无相关性［11］。而在鼠3T3-L1细胞的分化过程中VLDLR表达增加，诱导胰岛素抵抗能明显减少VLDLR的表达，增加TG和胆固醇水平。过氧化物酶体增生物激活受体-γ(peroxisome proliferator-activated receptor-γ，PPAR-γ)是脂肪细胞脂代谢的重要调节因子，控制着与脂代谢相关的基因的表达。VLDLR表达受PPAR-γ调节，通过诱导PPAR-γ的表达，VLDLR的蛋白及mRNA表达相应增加，能加快体内甘油三酯的清除，引起脂肪沉积［12］。在3T3 -L1脂肪细胞中，PPARγ激动剂通过VLDLR启动子中的敏感序列，以剂量时间依赖的方式上调VLDLR的表达。给予PPARγ激动剂的治疗，在VLDLR阳性小鼠中能增加脂肪细胞脂肪的合成和VLDL的摄入，同时VLDLR相应表达增加，进一步证实VLDLR在脂肪分化及介导PPARγ促脂肪形成中起重要作用。但VLDLR是否与PPAR-γ激动剂增加胰岛素敏感性有关需要进一步证实。

六、展 望

虽然VLDLR与巨噬细胞向泡沫细胞转变、动脉粥样病变的发展有关，但研究发现给予链脲佐菌素诱导的2型糖尿病大鼠静脉注射含VLDLR基因的腺病毒质粒，使血浆甘油三酯、胆固醇减少，空腹胰岛素明显降低，血管动脉粥样硬化减少［13］。如果将该技术应用于临床，可能对高脂血症，动脉粥样硬化有治疗的潜力。氯贝丁酯类降脂药如吉非罗齐可增加VLDLR表达，进一步让人们从上调受体表达这点出发去探索治疗高脂血症的新方法。并且，是否能通过转染VLDLR技术改善胰岛素抵抗，也有待于进一步的研究。

1 Sakai J，Hoshino A，Takahashi S，et al.Structure，chromosome location，and expression of the human very low density lipoprotein receptor gene［J］.JBiol Chem，1994，269(3):2173-2182

2 Tian J，BiH，LiY，etal.Function and significance of very low density lipoprotein receptor subtype II［J］.Huazhong Univ Sci Technolog Med Sci，2005，25(3):229-233

3 Liu ZG，Li H，Li YH，et al.Up-regulation of VLDL receptor expression and its signaling pathway induced by VLDL and beta-VLDL［J］.Huazhong Univ Sci Technolog Med Sci，2009，29(1):1-7

4 Zenimaru Y，Takahashi S，Takahashi M，et al.Glucose deprivation accelerates VLDL receptor-mediated TG-rich lipoprotein uptake by AMPK activation in skeletalmuscle cells［J］.Biochemical and Biophysical Research Communications，2008，368(3):716-722

5 Cai Z，Li F，Peng C，etal.Effectof insulin on the differentialexpression of VLDL receptor isoforms of SGC7901 cell and its biological implication［J］.Huazhong Univ Sci Technolog Med Sci，2010，30(5): 551-555

6 Qiao L，Zou C，van derWesthuyzen DR，et al.Adiponectin reduces plasma triglyceride by increasing VLDL triglyceride catabolism［J］.Diabetes，2008，57(7):1824-1833

7 Roubtsova A，Munkonda MN，Awan Z，et al.Circulating proprotein convertase subtilisin/kexin 9(PCSK9)regulates VLDLR protein and triglyceride accumulation in visceral adipose tissue［J］.Arterioscler Thromb Vasc Biol，2011，31(4):785-791

8 Eck MV，Oost J，Goudriaan JR，et al.Role of themacrophage very -low-density lipoprotein receptor in atherosclerotic lesion development［J］.Atherosclerosis，2005，183，(2):230-237

9 Takahashi S，Ito T，Zenimaru Y，et al.Species differences ofmacrophage very low-density-lipoprotein(VLDL)receptor protein expression［J］.Biochem Biophys Res Commun，2011，407(4):656-662

10 Perman JC，Boström P，Lindbom M，et al.The VLDL receptor promotes lipotoxicity and increases mortality in mice following an acute myocardial infarction［J］.JClin Invest，2011，121(7):2625-2640 11 Hong Y，LeppertM，Lin J，etal.No evidence of linkage between the very-low-density lipoprotein receptor gene and fasting serum insulin or homeostasismodel assessment insulin resistance index:the National Heart，Lung，and Blood Institute Family Heart Study［J］.Metabolism，2000，49:293-297

12 Tao H，Aakula S，Abumrad NN，etal.Peroxisome proliferator-activated receptor-gamma regulates the expression and function of verylow-density lipoprotein receptor［J］.Am JPhysiol Endocrinol Mrtab，2010，298(1):E68-79

13 Yuan G，Liu Y，Sun T，etal.The therapeutic role of very low-density lipoprotein receptor gene in hyperlipidemia in type 2 diabetic rats［J］.Hum Gene Ther，2011，22(3):302-312