载脂蛋白A-Ⅳ的抗氧化和抗炎作用

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(1.遵义医科大学，贵州 遵义 563000；2.贵州省人民医院，贵州 遵义 563000)

目前随着社会老龄化的加剧，动脉粥样硬化(atherosclerosis,AS)疾病，如脑血管病(cerebrovascular disease,CVD)、冠状动脉性心脏病(coronary heart disease,CHD)的发病率逐渐增高，导致致残率、病死率明显增加，已对全球的人类健康造成很大威胁。

动脉粥样硬化是一个复杂的过程，包括内皮功能障碍、基质降解、氧化应激、炎症、新血管形成、血管增殖、细胞凋亡和血栓形成等。氧化应激和炎症是相互关联的，在动脉粥样硬化斑块进展期间形成恶性前馈循环[1]。一方面，当氧化应激激活转录因子时，可改变炎性细胞因子、可溶性介质和趋化因子；另一方面，当炎性细胞分泌的细胞因子和趋化因子将炎症细胞聚集到炎症部位时，可导致活性氧自由基(reactive oxygen species,ROS)产物增加，从而加剧了这种不良循环[2-3]。

载脂蛋白(apolipoprotein,APO)是血浆脂蛋白中的蛋白质部分，能够结合和运输血脂到机体各组织进行代谢及利用，从而影响动脉粥样硬化的发生和发展。载脂蛋白A-Ⅳ(apolipoproteinA-Ⅳ,ApoA-Ⅳ)是APO家族成员之一，人ApoA-Ⅳ主要由小肠和下丘脑合成，被结合到新生乳糜微粒(chylomicrons,CM)的表面，并在脂肪吸收期间分泌到肠淋巴液中，是一种含376氨基酸的46 ku糖蛋白。在循环中，ApoA-Ⅳ通过高密度脂蛋白(high-density lipoprotein,HDL)相关的C和E载脂蛋白从CE表面置换，参与HDL的组成，或以游离状态存在于血浆[4]。

人ApoA-Ⅳ基因与载脂蛋白A-Ⅰ(apolipoprotein A-Ⅰ,ApoA-Ⅰ)、载脂蛋白C-Ⅲ(apolipoprotein C-Ⅲ,ApoC-Ⅲ)连锁，形成ApoA-Ⅰ/C-Ⅲ/A-Ⅳ基因簇，位于染色体11q23[5]；已报道的ApoA-Ⅳ的遗传多态性中，世界人群中以Q360H和T347S两个亚型最常见。

ApoA-Ⅳ有复杂的功能，包括调节血脂的水平、结构和功能，促进反向胆固醇转运(reverse cholesterol transport,RCT)，影响肠道脂质的吸收，调节饮食，促进胰岛素分泌，调节肝脏糖异生抗氧化蛋白，抑制血小板功能等，而且具有抗炎、抗氧化的特性，是一种脂质抗氧化剂和抗炎蛋白。因此ApoA-Ⅳ不仅参与了脂质的代谢，而且与动脉粥样硬化性心血管疾病密切相关，可能成为一种新的有效的抗动脉粥样硬化靶点[6-7]。

1 ApoA-Ⅳ的抗氧化作用

体内中等浓度的ROS在各种生理条件下发挥重要的信号传导作用，过量的ROS产生超过可用的抗氧化剂系统会导致氧化剂应激。氧化应激指机体在遭受各种有害刺激时，体内活性分子如ROS和活性氮自由基(reactive nitrogen species,RNS)产生过多，氧化程度超出氧化物的清除能力，氧化系统和抗氧化系统失衡，导致中性粒细胞炎性浸润，蛋白酶分泌增加，产生大量氧化中间产物，从而导致组织损伤。血管壁中存在几种主要的ROS产生系统，包括黄嘌呤氧化酶(XO)、未偶联的内皮细胞一氧化氮合酶(eNOS)、线粒体呼吸链酶和烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸氧化酶等。氧化应激是动脉粥样硬化形成的关键特征，通过直接氧化细胞蛋白质、脂质和DNA或通过细胞死亡信号传导途径引起细胞损伤[8]。因此抗氧化治疗是抗动脉粥样硬化的重要手段之一。

Duverger等[9]最早提出ApoA-Ⅳ是一种“内源性”的抗氧化剂，该团队在ApoE缺失的ApoA-Ⅳ转基因小鼠中发现，ApoA-Ⅳ对这些小鼠发生动脉粥样硬化有保护作用，并且这种小鼠主要表现为血浆总胆固醇(total cholesterol,TC)增高，而高密度脂蛋白胆固醇(high-density lipoprotein cholesterol,HDL-C)没有变化，ApoA-Ⅳ抑制食物的摄入，而没有影响转基因小鼠的摄食行为，说明ApoA-Ⅳ对这些小鼠发生动脉粥样硬化的保护作用通过不涉及HDL-C浓度增加及摄食行为的机制来实现的。

随后进一步的研究[10-14]发现，(1)ApoA-Ⅳ显著抑制共轭二烯形成的时间(增加了2.4倍)，表明可以清除水相中的自由基；(2)降低了低密度脂蛋白(low-density lipoprotein,LDL)的聚集状态；(3)ApoA-Ⅳ通过结合铜离子和水溶性自由基生成剂2,2'-偶氮双(脒基丙烷)二盐酸盐(AAPH)抑制LDL氧化；(4)ApoA-Ⅳ通过刺激葡萄糖-6-磷酸脱氢酶活性来调节细胞内谷胱甘肽氧化还原的平衡，而减弱氧化剂诱导的细胞凋亡；(5)ApoA-Ⅳ/E(0)小鼠的动脉粥样硬化病变中有人ApoA-Ⅳ积累，表明ApoA-Ⅳ可以抑制局部组织的氧化损伤，从而减少动脉粥样硬化的进展；(6)ApoA-Ⅳ能增高IgG2a和IgG2b抗氧化LDL自身抗体的滴度，起到抗氧化的作用。

ApoA-Ⅳ的遗传多态性影响其抗氧化能力。临床研究[15]发现，(1)ApoA-Ⅳ-S347对LDL氧化的抑制能力低于ApoA-Ⅳ-H360；(2)在伴有心血管疾病的糖尿病患者中，S347等位基因的纯合子总抗氧化状态(TAOS)显著降低；所以S347纯合子患心血管疾病风险更高。

2 ApoA-Ⅳ的抗炎作用

许多实验和临床数据[16-20]都清楚地表明，动脉粥样硬化是一种炎症性疾病，炎症在动脉粥样硬化过程的所有阶段中起着重要作用，“致动脉粥样硬化”因子通过激活核苷酸结合寡聚化结构域样受体3(NLRP3)炎性体诱导IL-1β合成的能力，IL-1β可以诱导更多的炎性因子产生，发生炎性的级联反应；在一项名为Canakinumab抗炎血栓形成的随机安慰剂对照研究中，IL-1βcanakinumab单克隆抗体治疗严重动脉粥样硬化血管病变取得了明显效果；临床上尽管许多患者存在低水平的LDL-C，但仍然有高的心血管事件复发性风险发生，这被归因于存在延长的炎症反应，这一概念目前被称为“残余炎症风险”。因此，抗炎治疗可能成为改善动脉硬化疾病预后的一种重要方式。

Vowinkel 等[21]在3%葡聚糖硫酸钠(DSS)诱导的实验性肠炎模型中发现，ApoA-Ⅳ敲除小鼠对DSS显示出更大的炎症反应，在给敲除小鼠使用外源性ApoA-Ⅳ时显著且特异性地延迟了炎性发作，并且降低了DSS诱导的炎症严重程度，第一个证明ApoA-Ⅳ是一种内源性抗炎蛋白，并且证明ApoA-Ⅳ可能通过抑制P-选择素介导的白细胞和血小板粘附相互作用，起到内源性抗炎作用。

炎症是有许多炎性因子参与的级联反应，ApoA-Ⅳ通过细胞因子来调节炎症反应。ApoE(0)小鼠中h-apoA-Ⅳ的表达减轻了脂多糖(LPS)诱导的慢性感染造成的动脉粥样硬化的病变程度，降低了IL-4、TNF-γ和TNF-α促炎性细胞因子的表达[14]，外源性给ApoA-Ⅳ，可使ApoE敲除小鼠中动脉内斑块出现出血性斑块中断明显减少(9/31vs18/32，P<0.05)，纤维帽越厚，脂质核越小，使巨噬细胞∶平滑肌细胞比值、基质金属蛋白酶-9(matrix metalloprotein，MMP-9)减少，出现更多的胶原蛋白，更少的增殖细胞，稳定了斑块；并降低了单核细胞趋化蛋白-1(monocyte chemotactic protein 1,MCP-1)、血管细胞间黏附分子-1(intervascular adhesion molecule-1,VCAM-1)、诱导性一氧化氮合酶(inducible nitric oxide synthase，iNOS)和MMP-9 mRNA表达[22]。

ApoA-Ⅳ多态性影响不同的炎症介质：等位基因ApoA-Ⅳ-2降低可溶性细胞黏附分子(soluble cell adhesion molecule，sICAM)的浓度，等位基因ApoA-Ⅳ-1降低可溶性血管细胞黏附分子(soluble Vascular cell adhesion molecule，sVCAM)的浓度[23]。

在炎症反应中，中性粒细胞组织蛋白酶G是一种在炎症部位释放的促炎酶，有助于炎性细胞因子的活化，而丝氨酸蛋白酶抑制剂α-1抗胰凝乳蛋白酶(SERPINA3)能够抑制中性粒细胞组织蛋白酶G来减轻炎症[24]。核苷酸结合寡聚化结构域样受体3(NLRP3)通过与半胱氨酸天冬氨酸蛋白水解酶-1(cysteine-requiring aspartate protease-1，caspase-1)组成炎性小体，进而诱导IL-1β等促炎因子的成熟、释放，参与炎性反应[25]。最近的研究[26-27]表明，ApoA-Ⅳ一方面可能通过NR4A1(ApoA-Ⅳ的新型配体)刺激SERPINA3的增多，减少炎性细胞因子的活化；另一方面，ApoA-Ⅳ通过NLRP3/IL-1信号通路抑制IL-1β的生成，减少促炎因子的释放，调节炎症反应。

临床上，过敏性鼻炎患者，在花粉季节给予舌下免疫治疗(sublingual immunotherapy,SLIT)后血清ApoA-Ⅳ水平比安慰剂治疗的患者明显增高，嗜碱性粒细胞释放的组胺量大大减少，并且ApoA-Ⅳ的血清水平与临床症状-用药评分和生活质量评分相关[28]。说明ApoA-Ⅳ在人体炎症性疾病中发挥明显的抗炎作用。

3 ApoA-Ⅳ与动脉硬化性疾病

实验性体外和体内研究支持ApoA-Ⅳ防止动脉粥样硬化的发展，临床研究已经证实：ApoA-Ⅳ水平与动脉硬化性疾病如冠状动脉性心脏病等有关。

横断面研究的结果[29-30]首次证实，血管造影定义的冠状动脉性心脏病患者血浆ApoA-Ⅳ水平显著降低，冠状动脉性心脏病的严重程度与血浆ApoA-Ⅳ水平呈负相关，且这种关联独立于HDL-C和三酰甘油(triglyceride,TG)浓度，表明ApoA-Ⅳ可能在人类中起到抗动脉粥样硬化的作用。

与对照组(590.2±183.7 μg/mL)相比，急性冠状动脉综合征患者(457.3±152.9 μg/mL)和急性心肌梗死患者(311.7±127.8 μg/mL)的血浆ApoA-Ⅳ水平明显降低(P<0.001)[31]。另外在深静脉血栓形成(deep vein thrombosis,DVT)患者中ApoA-Ⅳ也低[32]。

ApoA-Ⅳ多态性也对患者的临床表现产生影响：非糖尿病患者心肌梗死的风险与ApoA-Ⅳ表型无差异，然而，在非胰岛素依赖型糖尿病(non-insulin-dependent diabetes mellitus,NIDDM)患者中，调整年龄、性别、种族、高血压、吸烟、体质指数、中心型肥胖、 LDL-C和HDL-C后，具有ApoA-Ⅳ-1-2表型的患者比具有ApoA-Ⅳ-1-1表型的患者具有更高的心肌梗死风险，在具有ApoA-Ⅳ-1-2表型的肥胖NIDDM患者中，心肌梗死的风险特别高[33]。在脑血管疾病方面，ApoA-ⅣHis等位基因与脑血管疾病和/或短暂性脑缺血发作(transient ischemic attack,TIA)的优势比(OR)=3.070[34]。

总之，ApoA-Ⅳ的抗动脉粥样硬化作用，不仅通过抗肥胖、参与RCT、HDL生物发生中的调节剂等间接作用实现，还通过抗炎和抗氧化作用的内源性因子直接起作用。