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【摘要】血脂异常与动脉粥样硬化密切相关,是心血管疾病尤其是冠状动脉粥样硬化性心脏病发生和发展的重要危险因素。致动脉粥样硬化最强的低密度脂蛋白胆固醇主要通过特异识别与结合低密度脂蛋白受体后被内吞入细胞转变为胆汁酸,类固醇,维生素D3(VD3)等,即低密度脂蛋白受体途径降解。本文阐述了低密度脂蛋白受体基因结构,突变位点,多态性及血脂代谢关系的研究进展。
【关键词】低密度脂蛋白胆固醇;基因多态性;血脂异常
doi:10.3969/j.issn.1006-1959.2010.05.332 文章编号:1006-1959(2010)-05-1326-03
Recent Advancement about the relationship between the polymorphism of low density lipoprotein receptors genes and the level of serum cholesterol
LONGXing-jiang,YINRui-xing.
Department of Cardiology,Indtitute of Cardiovascular Diseases,Guangxi Medical University Nanning 530021,China
【Abstract】Dyslipidemia is strongly correlated with atherosclerosis as dyslipidemia is a major risk factor for cardiovascular disease,especially atherosclerotic coronary artery disease. Low density lipoprotein is the worst lipid that leads to atherolosis. Low density lipoproteins is rich in cholesterol.Through apolipoprotein E and apolipoprotein B100 binding to their specific receptors on the cell membrane and acting on themselves,low density lipoproteins pass across the cell membrane and then decompose to bile acid,steroid and vit D3,etc,inside the cell.This article concerned with the recent advancement studying of genetic structure of low density lipoprotein receptors genes that code for apo E and apoB100,genetic mutations and genetic polymorphism,blood lipid metabolism as well.
【Key words】Low dengsity lipoprotein cholesterol;Gene polymorphism;Dyslipidemia
血脂代谢异常在动脉粥样硬化和冠心病的发生和发展中起重要作用。随着我国人民生活水平的不断提高以及人口的老龄化,其发病率也逐渐上升,严重危害中老年人的身体健康。有资料显示家族性高胆固醇血症患者是由于低密度脂蛋白(low density lipoprotein,LDL)不能正常代谢血浆中的胆固醇,使血浆胆固醇显著升高而导致早发动脉粥样硬化及其并发症。现已经查明,家族性高胆固醇血症是由于编码低密度脂蛋白受体(LDL-R)的基因发生突变,引起LDL-R功能异常所至的一种常染色体显性遗传性疾病。这说明LDL-R基因变异对血浆胆固醇有显著影响。现将这方面的研究进展综述如下。
1.LDL-R的结构与功能
LDL-R是由839个氨基酸残基组成的单链糖蛋白,分子量依检测方法的不同而稍有差
异,一般在106400-1064000 KD之间。包含5个功能结构域:(1)在PH为7.4时结合LDL而在PH为5.5时迅速释放LDL的配体结合结构域;(2)表皮生长因子前体同源结构域,据报道无此结构域的LDL-R不能在酸性条件下释放LDL而被迅速降解;(3)保护LDL-R在细胞内不会被迅速降解的第三结构域;(4)负责把LDL-R定位到细胞膜上的跨膜结构域;(5)胞质尾结构域指导LDL-R簇集到细胞表面的被膜窦区[1]。LDL-R广泛分布于哺乳动物的肝脏、动脉壁平滑肌细胞、肾上腺皮质细胞、血管内皮细胞、淋巴细胞、单核细胞和巨噬细胞等,以肝细胞含量最多,但各组织或细胞LDL-R的活性差别很大,来自饮食与自身体内合成的脂类因不溶于水而与蛋白质结合形成溶于水的脂蛋白,胆固醇通过载脂蛋白(apo)E和apoB100特异识别与结合LDL-R后被内吞入细胞转变为胆汁酸、类固醇和维生素D3等。此过程又被称为LDL-R途径,循环中2/3 LDL由此途径降解,所以LDL-R对于调节体内胆固醇的平衡,调节血浆总胆固醇浓度起关键性的作用。Wattis等[2]已经建立了此代谢途径及其影响因素的数字模型。
2.LDL-R基因结构与突变
人类LDL-R基因位于第19号染色体短臂末端(19p13.3),全长45 Kb,由18个外显子
和17个内含子构成。17个内含子分别在编码LDL-R第2、43、84、211、252、293、333、375、432、508、545、594、642、693、750、776和828位氨基酸密码子处插入外显子序列。外显子1构成5"非翻译区和信号肽;外显子2-6编码受体蛋白的第一个功能区即配体结合结构域;该结构域由7个富含半胱氨酸的重复序列组成。外显子7-14编码表皮生长因子前体同源结构域;外显子15编码O-连接糖链的第三结构域;外显子16和部分外显子17编码跨膜结构域;外显子17编码胞质尾结构域的前39个氨基酸残基,外显子18编码胞质尾结构域的后11个氨基酸残基和3"端非翻译区[1]。目前最大的家族性高胆固醇血症数据库(www.ucl.ac.uk./fh)显示,在世界各地陆续发现的800多种LDL-R基因突变(还在不断的发现新突变)中,有点突变、大小片段缺失、插入和重排等变异方式[3]。按突变对LDL-R结构和功能的影响可以将突变分为5种类型:①受体蛋白合成表达受阻,此类突变导致蛋白不能产生,即不能生成LDL-R;②受体转运受阻也称为运输缺陷基因导致蛋白产物不能从内质网运到高尔基体;③第三类突变称为结合缺陷基因导致受体与配体结合受阻;④第四类突变编码的LDL-R可以与LDL结合但受体配体复合物内化受阻;⑤受体循环存在缺陷在溶酶体中配位不能打开,受体不能再循环,称作循环缺陷基因。
3.LDL-R基因突变的临床意义
据统计杂合子家族性高胆固醇血症的人群发病率为1/500,而纯合子为1/1000000。在一些特定的地区或种族因为奠基者效应发病率可能会更高[4]。具有家族史,血浆胆固醇升高,肌腱黄色瘤及皮肤黄色瘤等典型临床症状的家族性高胆固醇血症患者诊断几乎已无困难,有些患者特别是杂合子患者早期血脂不一定升高,且和正常人的血脂水平有交叉,也没有其他临床表现,现在有很多种药物都有降低血浆胆固醇作用,特别是HMG-CoA还原酶抑制剂还有延缓抗衰老作用机体内脂质过氧化物的异常积累,减少氧自由基的产生,稳定动脉粥样斑块作用[5],明确家族性高胆固醇血症所突变的基因后可以从基因水平明确诊断,对一些患者能在血脂升高前就明确诊断并加以治疗,这可以减少疾病发展到晚期[6]。
4.LDL-R基因多态性位点及其临床意义
大多数发生在儿童和青少年时期的血浆胆固醇水平升高是由于多基因性缺陷所至,这些患者的父母及同胞的血浆胆固醇水平与同年龄的对照者相比稍有增高。基于这一理论,国内外学者对脂蛋白相关基因的限制性片段长度多态性及其与血脂谱水平变异的关系做了大量的研究[7]。基因多态性是指基因内含子或调节序列区域碱基的改变。这一变化一般并不影响蛋白质的表型,但是对蛋白质的表达可能存在上调或下调作用,对本基因控制细胞因子的产生具有增强或减弱的作用。限制性片段长度多态性,即由于单个碱基的缺失、重复和插入所引起限制性内切酶位点的变化,而导致DNA片段长度的变化。这是一类比较普遍的多态性。限制性片段长度多态性虽不足以造成家族性高胆固醇血症,但其在血脂代谢方面的潜在作用已经有了比较广泛的研究[8]。
AvaⅡ位点位于LDL-R的外显子13中编码第632位缬氨酸(Val)的第三碱基有单核苷酸多态性(Single nucleotide polymorphism,SNP),变异位点一个可被AvaⅡ内切酶识别位点(GGTTC→GGTCC)。郑芳等[9]用多聚酶链反应-限制性片段长度多态性研究发现LDL-R基因外显子13扩增片段为228 bp,有AvaⅡ酶切位点产生141 bp和87 bp两条带为A+等位基因;无AvaⅡ酶切位点只有一条228 bp带为A-等位基因,基因型有3种:A+A+型(2条前移的电泳带:141 bp和87 bp)、A+A-型(3条电泳带:228 bp、141 bp和87 bp)和A-A-型(1条电泳带:228 bp)。结果显示LDL-R基因酶切多态性和人群中血清胆固醇水平差异有显著关系。其中A+等位基因和高总胆固醇和LDL-C水平有关系;A-等位基因和低总胆固醇和LDL-C水平有关系。在高胆固醇血症组和正常血脂组中,总胆固醇、LDL-C水平按LDL-R基因型由A-A-、A+A-向A+A+基因型变化而递增。在高胆固醇血症组中有统计学意义,在正常血脂组中无统计学意义,而且高胆固醇血症组的等位基因频率明显高于对照组。刘爱萍等[10]研究发现男性高脂血症组和临界高脂血症组A+等位基因频率均高于正常血脂组(P0.05)。非条件Logistic回归分析显示,调整年龄、超重后,在男性高脂血症和临界高脂血症LDL-R基因AvalI A+等位基因携带者的OR值差异仍有显著性,提示A+等位基因可能是高脂血症的危险因素。为了探讨基因多态性对特定体质类型可能存在的影响,欧阳涛等[11]就LDL-R基因多态性和冠心病患者体质类型的相关性进行了初步研究。LDL-R第13外显子AvaII位点A+等位基因的携带患者多出现在痰湿质和瘀血质中,纯合子患者的总胆固醇和apoAI升高。但是不同基因型男、女儿童血脂谱水平差异无显著性;高胆固醇组与正常组儿童LDL-R的AvaII位点基因型分布差异无显著性[12]。
PvuⅡ限制性片段长度多态性位于LDL-R基因第15内含子中,国内外许多研究结果证实,具有PvuⅡ酶切位点的等位基因P+与较低的血清总胆固醇及LDL-C水平明显相关。不过也有实验数据不支持PvuⅡ酶切位点多态性影响LDL-R功能这种论点[13]。
HincⅡ酶切位点位于LDL-R基因外显子12中,为1773位碱基T被C替代而形成。有此酶切位点为H2等位基因,无此酶切位点为H1等位基因。高血压,高胆固醇血症患者的H1等位基因频率明显高于正常人。秦树存等[14]根据LDL-R基因HindⅡ酶切多态性分层比较血脂康和安慰剂的调脂疗效,发现血脂康组H1H1和H1H2基因型患者的总胆固醇或LDL-C下降的有效率均明显低于H2H2基因型者(P [3] Lin J,Wang LY,Liu S,et al.Functional analysis of low-density lipoprotein receptor in homozygous familial hypercholesterolemia patients with novel 1439 C→T mutation of low-density lipoprotein receptor gene.Chin Med J (Engl),2008,121(9):776-781.
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