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臨床生物化學(xué):第四節(jié) 脂代謝有關(guān)酶類與特殊蛋白質(zhì)

參與脂質(zhì)代謝的酶有LPL,HTGL,LCAT,ACAT,HMG-CoA還原酶,HMGCoA合成酶。脂質(zhì)代謝過(guò)程中還有幾種特殊蛋白質(zhì)如CETP等。一、脂蛋白脂肪酶脂蛋白脂肪酶(lipoprteinlipase,LPL)是脂肪細(xì)胞、心肌細(xì)胞、骨骼肌細(xì)胞、乳腺細(xì)胞以及巨噬細(xì)胞等實(shí)質(zhì)細(xì)胞合成和分泌的一種糖蛋白…

參與脂質(zhì)代謝的酶有LPL,HTGL,LCAT,ACAT,HMG-CoA還原酶,HMGCoA合成酶。脂質(zhì)代謝過(guò)程中還有幾種特殊蛋白質(zhì)如CETP等。

一、脂蛋白脂肪酶

脂蛋白脂肪酶(lipoprteinlipase,LPL)是脂肪細(xì)胞、心肌細(xì)胞、骨骼肌細(xì)胞、乳腺細(xì)胞以及巨噬細(xì)胞等實(shí)質(zhì)細(xì)胞合成和分泌的一種糖蛋白,分子量為60ku,含3%-8%碳水化合物;钚訪PL以同源二聚體形式存在,通過(guò)靜電引力與毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞表面的多聚糖結(jié)合,肝素可以促進(jìn)此結(jié)合形式的LPL釋放入血,并可提高其活性。LPL生理功能是催化CM和VLDL核心的TG分解為脂肪酸和單酸甘油酯,以供組織氧化供能和貯存。LPL還參與VLDL和HDL之間的載脂蛋白和磷脂的轉(zhuǎn)換,ApoCⅡ?yàn)長(zhǎng)PL必備的輔因子,其中的C端第61-79位氨基酸具有激活LPL的作用。在哺乳類動(dòng)物如牛、鼠和豬等LPL的酶蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)有87%-94%的同源性,事實(shí)表明,LPL在進(jìn)化過(guò)程中具有高度保守性,人類LPL、肝脂酶(hepatictriglyceridelipase,HTGL)及胰脂酶具有高度相似的氨基酸序列,推測(cè)三者可能起源于同一個(gè)基因家族,有共同的作用機(jī)制。

LPL基因位于第8染色體短臂8p22,長(zhǎng)約35kb,由10個(gè)外顯子和9個(gè)內(nèi)含子組成,編碼475個(gè)氨基酸殘基的蛋白質(zhì),LPL基因位點(diǎn)存在多態(tài)性,主要分布在LPL基因內(nèi)含子和側(cè)翼序列中,其中內(nèi)含子6中PVUⅡ多態(tài)位點(diǎn)和內(nèi)含子8中HindⅢ多態(tài)位點(diǎn)與高脂血癥有關(guān),并為高脂血癥的家系連鎖分析提供了遺傳標(biāo)記。

LPL在實(shí)質(zhì)細(xì)胞的粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)合成,新合成的LPL留在核周圍內(nèi)質(zhì)網(wǎng),屬于無(wú)活性酶,由mRNA翻譯合成的無(wú)活性LPL,稱為酶前體,再經(jīng)糖基化后,才轉(zhuǎn)化成活性LPL。從細(xì)胞中如何分泌,目前認(rèn)為有兩種機(jī)制,其一是細(xì)胞合成LPL后直接分泌,不貯存于細(xì)胞內(nèi),即稱為基本型分泌;其二是調(diào)節(jié)型分泌,某些細(xì)胞新合成的LPL貯存在分泌管內(nèi),一旦細(xì)胞受到一個(gè)合適的促分泌刺激,LPL即分泌,此時(shí)分泌往往大于合成。所有細(xì)胞都具有基本型分泌,只有少部分細(xì)胞兼有兩種分泌形式。存在于細(xì)胞膜外表面的硫酸肝素糖蛋白(heparinsulphateproteoglycans,HSPG)使酶保持一種無(wú)活力的濃縮狀態(tài),然后通過(guò)一個(gè)尚未闡明的機(jī)制由肝素促使分泌,即肝素后刺激血漿中得到活化的LPL,分布在含甘油三酯的脂蛋白中,主要是分解CM和VLDL的甘油三酯,并結(jié)合和附著在這些脂蛋白殘粒中,可能作為肝攝取這些顆粒的信號(hào)。

LPL生理功能,目前認(rèn)為是分解脂蛋白核成分bhskgw.cn/wsj/的甘油三酯,也分解磷脂如卵磷脂、磷脂酰乙醇胺,并促使脂蛋白之間轉(zhuǎn)移膽固醇、磷脂及載脂蛋白,其代謝產(chǎn)物游離脂肪酸為組織提供能量,或再酯化為T(mén)G,儲(chǔ)存在脂肪組織中。另外,LPL還具有增加CM殘粒結(jié)合到LPL受體上的能力,促進(jìn)CM殘粒攝取。

測(cè)定血漿LPL活性時(shí),一定要靜脈注射肝素,因?yàn)長(zhǎng)PL對(duì)肝素親和性很高。靜脈注射肝素,使LPL從內(nèi)皮細(xì)胞表面釋放入血,這是測(cè)定血中LPL活性的一種必備操作。通常按每公斤體重10單位的量靜脈注射,10分鐘后采靜脈血得到血漿再測(cè)LPL活性。一般靜脈注射肝素后血漿總脂酶活性的1/3為L(zhǎng)PL,剩余的幾乎都是肝脂酶(HTGL)。目前還可用高濃度鹽酸或魚(yú)精蛋白選擇性抑制LPL活性的方法測(cè)定其活性。最近報(bào)道,還可用LPL或HTGT抗體進(jìn)行活性檢測(cè)。

二、肝脂酶

肝脂酶(hepaticlipase或hepatiltriglyceridase或hepaticendothelaillipase,HL或HTGL)屬于與血液循環(huán)中內(nèi)源性TG代謝有關(guān)的酶之一,與LPL在功能上有相似之處,然而卻是兩種不同性質(zhì)的酶。其特點(diǎn)是:①HL活性不需要ApoCⅡ作為激活劑;②SDS可抑制HL活性,而不受高鹽濃度及魚(yú)精蛋白的抑制;③主要作用于小顆粒脂蛋白,如VLDL、殘粒殘余CM及HDL,同時(shí)又調(diào)節(jié)膽固醇從周圍組織轉(zhuǎn)運(yùn)到肝,使肝內(nèi)的VLDL轉(zhuǎn)化為L(zhǎng)DL。經(jīng)人及鼠cDNA克隆的DNA序列表明,HL是共有2個(gè)N連接多聚糖鏈的糖蛋白,含有499個(gè)氨基酸殘基,分子量53ku,基因位于第15號(hào)染色體上。與分解代謝有關(guān)的絲氨酸位于145位。LPL和HL的基因同屬一組基因族,在進(jìn)化上較為保守。

HL在肝實(shí)質(zhì)細(xì)胞中合成,在合成過(guò)程中,酶蛋白的糖化及緊隨著的低聚糖化修飾過(guò)程是分泌HL的必要條件。免疫電鏡研究表明,HL位于肝竇狀隙內(nèi)皮細(xì)胞表面,在肝素化后,HL可釋放到血漿。激素可調(diào)節(jié)HL的釋放,主要是類固醇激素,如雄性激素可升高HL酶活性,而雌性激素則相反。錄懷孕或泌乳時(shí),肝素化后血漿中HL活力與血漿的游離膽固醇或類固醇也呈負(fù)相關(guān),腎上腺素抑制HL酶活性。另外胰島素和甲狀腺素在控制HL活力中有作用。

HL主要作用于VLDL、β-VLDL及VLDL殘粒中的TG。HDL中積累的未酯化膽固醇在HL作用下由肝攝取,在HDL3轉(zhuǎn)化為HDL2的過(guò)程中可防止肝外組織過(guò)量膽固醇的積累,其中HL起重要作用。

三、卵磷脂膽固醇脂酰轉(zhuǎn)移酶

卵磷脂膽固醇脂酰轉(zhuǎn)移酶(lecithin-cholesterolacyltransferase,LCAT)由肝合成釋放入血液,以游離或與脂蛋白結(jié)合的形式存在,是一種在血漿中起催化作用的酶,其作用是將HDL的卵磷脂的C2位不飽和脂肪酸轉(zhuǎn)移給游離膽固醇,生成溶血卵磷脂和膽固醇酯。血漿膽固醇幾乎70%-80%是膽固醇酯,均是LCAT催化生成所致。LCAT常與HDL結(jié)合在一起,在HDL顆粒表面活性很高并起催化作用,對(duì)VLDL和LDL的顆粒幾乎不起作用。LCAT在磷脂代謝中有重要的作用。

LCAT由416個(gè)氨基酸殘基組成,分子量為6.3ku。屬于糖蛋白,糖鏈約占24%,是維持其活性必不可少的組分,富含Glu、Asp、Gly、Pro、Leu。每一酶分子含4個(gè)Cys,其中兩個(gè)連成二硫鍵。根據(jù)與胰脂酶序列的同源性比較,推測(cè)六肽Ⅰ178-G-H-S-L-G183可能是酶的活性中心。酶蛋白的α螺旋、β-折疊和其他結(jié)構(gòu)比例分別為21%、24%和55%。LCATmRNA約為1400bp組成,其信號(hào)肽是440個(gè)氨基酸組成的密碼子。

LCAT選擇性底物是HDL,特別是新生盤(pán)狀或小球形HDL3。HDL核心是LCAT酶反應(yīng)產(chǎn)物膽固醇酯的貯存庫(kù),并通過(guò)膽固醇酯轉(zhuǎn)移蛋白將CE轉(zhuǎn)移至其他脂蛋白和細(xì)胞膜,并與其交換。

LCAT除肝細(xì)胞合成外,在小腸、脾、胰、胎盤(pán)、腎上腺等組織細(xì)胞發(fā)現(xiàn)有LCAT的mRNA,推測(cè)也可合成LCAT。

四、HMGCoA還原酶

HMGCoA還原酶(HMGCoAreductwww.med126.comase)是合成膽固醇的限速酶,存在于小胞體膜,催化合成甲基二羥戊酸(mevalonicacid),并生成體內(nèi)多種代謝產(chǎn)物,稱之為甲基二羥戊酸途徑。細(xì)胞內(nèi)膽固醇水平調(diào)節(jié)主要依賴于內(nèi)因性膽固醇合成途徑和LDL受體攝取細(xì)胞外膽固醇的外因途徑兩條。Goldstein和Brown闡明其抑制機(jī)制認(rèn)為,細(xì)胞內(nèi)Ch可作為HMGCoA還原酶抑制劑使其活性降低,肝細(xì)胞膜上的LDL受體增加,從血中攝取Ch也增加,使血中膽固醇水平降低。設(shè)想使HMGCoA還原酶活性降低的藥物可使血在膽固醇水平下降,尤其是對(duì)FH的雜合子患者,凡能使LDL受體數(shù)銳減的藥物均可起治療作用。

以Merinolin的HMGCoA還原酶抑制劑投入,使狗血中LDL消失速度上升,LDL產(chǎn)生速度下降;肝移植的小兒FH純合子患者,用梅維諾林治療可使LDL膽固醇降低40%,而LDL產(chǎn)生速度下降35%。這種抑制劑的投入使LDL合成減少的機(jī)制,有兩種可能,一是膽固醇合成減少使VLDL生成量降低;第二是HMGCoA還原酶抑制劑使VLDL殘;颚-VLDL異化增加,轉(zhuǎn)變成LDL減少。體外抑制實(shí)驗(yàn)也證實(shí),從VLDL殘粒轉(zhuǎn)變到LDL的速度比正常狀態(tài)下小20倍,與此同時(shí)LDL受體的親和力也增加。

五、膽固醇酯轉(zhuǎn)移蛋白

血漿膽固醇酯轉(zhuǎn)移蛋白(cholesterolestertransferprotein,CETP)又稱為脂質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白(lipidtransferprotein,LTP),從血漿d>1.21g/ml組份中精制得到,CETP的非極性氨基酸殘基高達(dá)45%,是一種疏水性蛋白質(zhì),很容易被氧化而失活。CETP由肝、小腸、腎上腺、脾、脂肪組織及巨噬細(xì)胞合成的476個(gè)氨基酸殘基組成的多肽,細(xì)胞內(nèi)成熟蛋白分子量為740ku。最近已闡明其基因結(jié)構(gòu),存在于第16染色體,與LCAT的基因靠近。

圖4-9 膽固醇逆轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)

CETP促進(jìn)各脂蛋白之間脂質(zhì)的交換和轉(zhuǎn)運(yùn)。CETP在完成和促進(jìn)膽固醇逆轉(zhuǎn)過(guò)程中充當(dāng)著重要的角色。周圍組織細(xì)胞膜的游離膽固醇與HDL結(jié)合后,被LCAT酯化成膽固醇酯,移入HDL核心,并可通過(guò)CETP轉(zhuǎn)移給VLDL、LDL,再被肝的LDL及VLDL受體攝取入肝細(xì)胞,至此,完成了膽固醇從周圍末梢組織細(xì)胞經(jīng)HDL轉(zhuǎn)運(yùn)到肝細(xì)胞的過(guò)程,稱之為膽固醇的逆轉(zhuǎn)運(yùn)(reversecholesteroltransport,RCT)如圖4-9所示。

目前認(rèn)為,血漿中各脂蛋白的膽固醇酯主要通過(guò)LCAT和CETP的共同作用生成。血漿中CE90%以上來(lái)自HDL,其中約70%的CE在CETP作用下由HDL轉(zhuǎn)移至VLDL及LDL后被清除。CETP與LCAT一樣也能與HDL結(jié)合在一起。

當(dāng)血漿中CETP缺乏時(shí),HDL中CE蓄積、TG降低,無(wú)法轉(zhuǎn)運(yùn)給VLDL及LDL,出現(xiàn)高HDL血癥,而VLDL、LDL中的CE減少,TG增加。這是因?yàn)閺腍DL將CE轉(zhuǎn)運(yùn)到含ApoB脂蛋白上發(fā)生障礙所致。利用酶聯(lián)免疫方法測(cè)血漿中CETP活性,此時(shí)其活性降低。

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