低密度脂蛋白受体基因研究进展

杨洪雁，苏双良，付 晶，杜智恒，白秀娟

（东北农业大学动物科学技术学院，哈尔滨 150030）

低密度脂蛋白受体（Low density lipoprotein re⁃ceptor，LDLR）是一种细胞表面糖蛋白，广泛存在于体内组织细胞中，如成纤维细胞、平滑肌细胞、血管内皮细胞、肾上腺和肝脏等，其中以肝细胞含量最多。它在肝脏、肾上腺皮质、睾丸、卵巢等甾源性组织脂蛋白代谢中发挥重要作用，但其在各组织或细胞中活性差别较大。LDLR基因多态性及基因表达与许多疾病均有着密切联系，对LDLR的深入研究将有助于阐明心血管疾病发病机理，同时对药物的开发产生指导作用。本文就LDLR生物学功能及基因结构、LDLR基因多态性与血脂相关性和LDLR基因表达与疾病相关性进展作以综述。

1 LDLR生物学功能及基因结构

LDLR主要功能是经LDL受体途径（LDLR path⁃way），通过摄取胆固醇进入细胞内，用于细胞增殖和固醇类激素及胆汁酸盐合成，在胆固醇代谢过程中发挥重要作用。LDL与细胞膜表面LDLR结合，被吞入细胞，LDL经溶酶体酶作用，其中胆固醇酯水解成游离胆固醇和脂肪酸。LDL被溶酶体水解形成的游离胆固醇再进入胞浆代谢库，供细胞膜等膜结构利用。除了能与LDL结合还能与载脂蛋白B100（ApoB）和载脂蛋白E（ApoE）脂蛋白结合，对于调节胆固醇的体内平衡，调节血浆总胆固醇浓度起关键性作用[1]。LDLR的功能缺陷是引起高胆固醇血症及动脉粥样硬化主要原因之一。

人LDLR基因位于第19号染色体短臂末端（p13.1-13.3），全长45 kb，包含18个外显子和17个内含子，外显子大小为78-2 535 bp，内含子大小为136～10 000 bp，mRNA编码包含839个氨基酸的成熟蛋白。LDLR基因不同的外显子分别负责编码不同的氨基酸，与蛋白的结构区域有明确的对应关系[2]。外显子1编码5'端非翻译区，并编码一个含21个氨基酸的信号肽；外显子2-6编码受体蛋白的第一个结构域—配体结构域；外显子7-14编码第二个结构域—表皮生长因子前体同源域；外显子15编码氧连接糖链结构域；外显子16和部分外显子17编码22个疏水性氨基酸，构成LDLR的跨膜结构域；其余部分的外显子17和外显子18的5'端编码胞浆域；外显子18的其余部分编码LDLR的3'端非翻译区[3]。不同外显子编码不同的结构域，在参与胞膜体蛋白固定、受体与配基结合、受体与配基在溶酶体内的解离和受体合成及循环利用等不同过程中起重要作用。

2 LDLR基因多态性与疾病相关性

LDLR基因单碱基多态性（SNP）和基因突变种类比较多，国内外学者也对LDLR基因多态性进行了大量研究，并发现大部分多态位点与血脂水平相关。已发现的LDL-R多态性位点有22个，其中6个位于外显子内[5]。

目前研究最多的多态位点有：外显子13的AvaII位点、内含子15的-PvuII位点、外显子18的NcoI位点、外显子12的HincII位点，此外还有外显子2的Xsp I位点、外显子12的Asp589CysfsX12框移突变等，对LDLR基因多态位点的研究对于血脂类相关疾病等的筛查有重要意义，亦可为早期预防和诊断提供参考依据。

2.1 LDLR基因多态性与血脂水平相关性

近年来，对于LDLR基因多态性与血脂水平的相关研究受到国内外学者关注。血脂水平除受环境因素影响外，遗传因素对血脂水平有一定影响，可通过与多个脂蛋白相关基因作用而实现，这些相关基因在DNA水平上的差异可能影响载脂蛋白的合成和代谢，影响血脂水平。LDLR对于调节胆固醇的体内平衡，调节血浆总胆固醇浓度起关键性作用，LDLR基因发生突变，可引起LDL受体数目降低或受体蛋白结构发生改变，不再能与LDL结合或阻止其进入细胞内，最终导致血浆胆固醇水平显著上升。

Pedersen等于1988年首次发现了LDLR基因的PvuII酶切位点与人群血脂水平相关的结果，PvuII位点缺失者（基因型为A2A2）血清TC水平明显高于位点存在者（基因型为A1A1）及此等位基因的杂合子（基因型A1A2）[5]。董治亚等采用PvuII，PstI两种限制性内切酶对47名血脂正常的儿童进行LDLR基因区限制性片段长度多态性（RFLPs）分析，结果发现PvuII（+）等位基因与较低的血TC水平相关联[6]。Ahn等研究发现AvaII和NcoⅠ位点与女性的TC及LDL-C水平变异有关，相应的基因型与TC和LDL-C水平间有明显的剂量效应关系[7]。郑芳等研究发现，LDLR基因AvaII酶切多态性+等位基因和高TC、LDL-C水平有关系，-等位基因和低TC、LDL-C水平有关系[8]；而皮静波等研究发现，黎族人群AvaII三种基因型（A－A－）、（A＋A－）、（A＋A＋）的血脂浓度比较，只有TG浓度发现显著差异[9]。郭津津等在对沈阳地区102例健康汉族人的LDLR基因NcoI多态性的研究中发现，LDLR基因NcoI位点的N+等位基因可能与高TC有关[10]。喻荣彬等研究发现LDLR基因AvaII多态性的A+等位基因变异可能影响机体脂质代谢，导致血TC和LDL-C平升高[11]。蔡庆等研究发现LDLR基因NcoⅠ位点多态性是影响飞行员个体间血脂水平差异的独立遗传因素[12]。

综上所述，LDLR基因与血脂谱水平显著相关，但同时血脂谱水平同样受到环境、饮食、其他相关疾病等影响，加上遗传变异多样性，因此，还需要在不同人群中进行广泛研究，进一步揭示LDLR基因与血脂水平相关性。

2.2 LDLR基因多态性与疾病相关性

LDLR基因多态性与血脂水平有密切关系，血脂含量可以反映体内脂类代谢情况。大量研究发现，血脂异常与很多疾病有密切关系，临床上对血脂测定有重要意义。张明明等研究发现，LDLR基因第12外显子Asp589CysfsX12框移突变存在多态性，CC基因型及C等位基因与高胆固醇血症有关[13]。也发现了LDLR基因的XspI位点，研究发现该位点的X+X+基因型可能通过影响IL-6水平促进高胆固醇血症[14]。

臧彬等研究提示，AvaII多态性的A+型等位基因可能与心肌梗塞（AMI）密切相关[15]。于汉力等研究发现，LDLR基因PvuII多态性与MI有密切联系，同时提出PvuII位点的多态性变化可作为预测冠心病发生的一个基因标志[16]。郭阳等研究发现，LDLR基因A-A-与N+N+联合存在影响血脂、脂蛋白的含量，与动脉粥样硬化脑梗死密切相关[17]。杨雯等在研究胎儿生长受限（FGR）母亲及新生儿低密度脂蛋白受体基因多态性的关系时发现，FGR新生儿A+等位基因频率增高，脐血脂水平与LD⁃LR基因多态性相关，拥有A+等位基因的新生儿发生高脂血症的风险增高[18]。奉典旭等研究了131例胆囊结石病人和79例对照者中LDL受体基因多态位点时发现，3种等位基因中C等位基因及C/C基因型与人胆固醇结石病的发生相关[19]。Lamsa等研究结果表明，LDLR基因SNP（rs2738444）基因型和单倍型 GTT（rs11669576，rs2738444，rs5925）能增加AD患病的危险，特别是在女性群体中[20]。Zhang等研究发现LDLR基因rs1122608多态位点与高加索人的CHD显著相关（P＜0.05），但与亚洲人的CHD没有相关性，提示LDLR基因的多态性存在地域和种族差异性[21]。

李敏等在研究LDLR基因AvaII位点多态性在宁夏回族自治区正常回、汉族人群及高甘油三酯血症患者中的分布频率时发现类似现象，虽然在宁夏地区回、汉族人群中均存在AvaII多态性位点，但回、汉族居民间基因频率存在明显差异，健康人群与高甘油三酯血症人群之间该位点基因型存在显著差异，认为AvaII多态性位点可以作为宁夏回、汉族的遗传标记，而且该位点与高甘油三酯血症有相关性[22]。宋津晓等在探讨LDLR基因HincII多态性与原发性高血压（EH）伴肥胖的关系时发现CC、CT、TT 3种基因型。EH组C等位基因频率高于对照组（P＜0.05），EH组具有C等位基因者（CC基因型+CT基因型）体重指数（BMI）及腰围（WC）高于TT基因型者（P＜0.05），认为 LDLR基因多态性可能与EH伴肥胖相关[23]。综上可见，LD⁃LR基因多态性与多种疾病有密切关系，对LDLR基因多态性的检测对于筛选治病位点、对于相关疾病的诊断和预防有重要意义。

3 LDLR表达与疾病相关性

3.1 LDLR基因的表达调控

有关对LDLR表达的调节，已在分子水平上开展大量研究。LDLR基因表达受到胆固醇、3-羟基-3甲基-戊二酰CoA（HMG-CoA）还原酶抑制剂、激素、细胞生长因子等多种因素的调控。田克立等研究发现维生素C对LDLR基因的表达量有上调作用，这种作用是通过抑制HMG-CoA还原酶活性、增加细胞对LDL-C的摄取实现[24]。LI等研究发现，雌激素可通过雌激素受体α（ERα）与转录因子Sp1的相互作用实现对LDLR转录的调控，ERα能增强Sp1与LDLR启动区的重复序列3结合[25]。胰岛素能增加LDLR mRNA表达，可能原因是胰岛素和类胰岛素生长因子I也可以通过固醇调节元件结合蛋白1（SREBP-1）介导LDLR启动子的激活，从而调节细胞内胆固醇的含量；另外蛋白激酶A（PKA）、PI3激酶、促有丝分裂蛋白激酶（MAPK）参与了促黄体素（LH）、胰岛素、类胰岛素生长因子I调控LDLR mRNA的表达[26]。傅春江等研究发现重组生长激素（Rgh）能够上调LDLR mRNA的表达，能有效降低高胆固醇饮食条件下TC、LDL-C，这可能是其降血脂作用机制[27]。刘艳等研究发现3种不同结构姜黄色素单体能明显抑制ox-LDL促牛平滑肌细胞（VSMC）增殖作用，上调牛VSMC LDLR表达，从而有可能延缓动脉粥样硬化（AS）的发生发展过程[28]。Yang等报道绿茶及其有效成分—儿茶酚可通过抑制胆固醇合成、活化胆固醇调节元件结合蛋白（SREBP），从而促进LDL-R基因高效转录[29]。Kuhn等研究进一步验证此结果，绿茶能上调LDLR mRNA的表达，认为这种作用是针对细胞内胆固醇浓度降低作出的应答，这个应答过程是通过SREBP-1介导的，从而降低血浆胆固醇水平[30]。王浩等通过喂饲大鼠不同含量膳食胆固醇（0～0.9%）的研究发现，喂饲高胆固醇膳食后，大鼠肝脏LDLR表达水平上调，能够有效地从血液中转移过多的胆固醇至肝脏，进而对血液胆固醇水平的升高产生抑制[31]。Lee等研究发现小檗碱能够上调LDLR启动子的转录水平，其途径是通过c-Jun氨基端激酶来实现的[32]。Naqeb等研究发现香草醛能够上调LDLR基因的表达，可能是通过以下两种途径：第一是通过上调LDLR来介导LDL-C的吸收，第二是通过抑制HMGCR基因的表达调控胆固醇的合成，提示香草醛对于预防心血管疾病有重要意义[33]。

3.2 LDLR基因表达与药物作用机制

LDLR作为一个与血脂水平及许多疾病密切相关基因，药物通过调控其基因表达来发挥药效，取得很大进展。韩峰等研究发现百草降脂灵预防性给药可增加兔肝脏LDLR mRNA表达，这是百草降脂灵预防兔动脉粥样硬化发生发展的可能机制之一[34]。赵斐等研究发现有氧运动可在转录水平对抗高脂负荷并上调饮食性高脂血症大鼠肝脏LDLR的表达，有助于预防和改善高脂饮食引起的LDL代谢异常[35]。刘萍等在研究冠心康对高脂血症大鼠的治疗作用中发现，冠心康可明显增强高脂血症大鼠低密度脂蛋白受体基因表达，从而加快血中低密度脂蛋白的清除，起到调控血脂水平作用[36]。陈文娜等研究认为，脂康可激活肝脏细胞膜LDLR基因表达，使LDLR的活性增强，有效调节血脂水平，从而延缓改善动脉粥样硬化的形成[37]。赵秀娟等的研究发现大豆活性肽可以增强大鼠肝脏HMG-CoA还原酶及LDLR基因的表达，这可能是其降低血浆胆固醇的机理之一[38]。叶勇等应用化痰活血方治疗高脂血症大鼠，发现能显著增加高脂血症大鼠肝脏LDLR mRNA的表达，与模型组比较有显著性差异（P＜0.05或P＜0.01），化痰活血方降脂作用机理可能是通过提高高脂血症大鼠LDLR基因的表达实现[39]。骆庆峰等研究发现木豆叶芪类提取物能够显著降低高脂小鼠的血清和肝脏脂质水平，其降低胆固醇的作用可能与促进肝脏LDLR表达和增加肝脏胆固醇向胆汁酸转化有关[40]。姜利鲲等认为上调肝LDLR mRNA表达是蒲黄调节脂质代谢紊乱，抗AS形成的主要作用机制[41]，同时刘应柯等研究脂脉宁对AS家兔氧化应激反应及LDLR基因表达的影响，发现脂脉宁可明显减轻AS斑块，增强LDLR mRNA的表达，加速血浆中LDL及胆固醇的清除，防止在细胞内过度积聚[42]。金磊等研究发现小檗碱（Ber）具有明显的调血脂作用，其作用机制可能是通过上调肝脏LDLR基因的表达，进而抑制肝脏中胆固醇的合成[43]。

4 结 语

大量实验证实LDLR基因与高胆固醇血症、高脂血症、肥胖症等疾病显著相关，目前多数研究证实LDLR基因通过调节LDL摄取，对生物体脂质代谢，特别是胆固醇的代谢发生作用。随着分子生物学发展，LDLR基因在分子水平上研究揭示其对血脂及相关疾病的影响，研究证实调控LDLR基因的表达是多种药物治疗血脂类相关疾病作用机制之一。同时，在LDLR转录和翻译水平进行进一步研究是降脂治疗和开发降脂药物的新靶点，对于血脂类疾病预防和治疗有重要意义。

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