歐　露,彭樂樂(綜述),田　英,龍石銀(審校)

(南華大學生物化學與分子生物學教研室，湖南 衡陽 421001)

卵磷脂膽固醇酰基轉(zhuǎn)移酶的研究進展

歐露△,彭樂樂(綜述),田英,龍石銀※(審校)

(南華大學生物化學與分子生物學教研室，湖南 衡陽 421001)

卵磷脂膽固醇?；D(zhuǎn)移酶(lecithin cholesterol acyltransferase,LCAT)是由Glomset[1]于1962年分離并命名的。LCAT由肝臟合成分泌釋放入血,在血漿中與脂蛋白結(jié)合形式存在，或游離存在，是血漿脂蛋白代謝的一種關(guān)鍵酶。在血漿高密度脂蛋白膽固醇(high-density lipoprotein cholesterol,HDL-C)代謝及高密度脂蛋白(high-density lipoprotein,HDL)的形成和成熟過程中發(fā)揮十分重要的作用。LCAT主要參與膽固醇逆轉(zhuǎn)運(reverse cholesterol transport,RCT)的血管內(nèi)階段，該過程也是HDL調(diào)節(jié)動脈粥樣硬化形成和發(fā)展的主要機制[2]?，F(xiàn)就LCAT與HDL、RCT及動脈粥樣硬化的關(guān)系予以綜述。

1LCAT的分子結(jié)構(gòu)和生理功能

人類的LCAT基因位于人的第16號染色體長臂q22上,包含6 個外顯子和5個內(nèi)含子，全長大約有4200個堿基對。LCAT基因主要在肝臟中表達，少部分表達于大腦和睪丸中[3]。編碼LCAT的信使RNA由長約1500 bp堿基組成，其信號肽是440個氨基酸組成的密碼子。人的成熟LCAT是由416個氨基酸殘基組成的分泌蛋白，屬于糖蛋白，在其蛋白分子中，糖鏈約占24%，是維持其活性必不可少的組分[4]。其酶分子組成富含谷氨酸、天冬氨酸、甘氨酸、脯氨酸、亮氨酸等氨基酸，每一酶分子含6個半胱氨酸(Cys)，其中Cys31和Cys184是游離的，另外4個半胱氨酸兩兩之間分別構(gòu)成(Cys50～Cys74,Cys313～Cys356)兩個二硫鍵。根據(jù)對LCAT的二級結(jié)構(gòu)測序的結(jié)果分析認為LCAT的二級結(jié)構(gòu)中α螺旋較少，而β折疊比較多。LCAT的三級結(jié)構(gòu)尚不清楚，但根據(jù)其與其他脂酶在結(jié)構(gòu)和功能上的同源性比較，已經(jīng)得到了LCAT的部分結(jié)構(gòu)模型，該模型顯示LCAT屬于α/β-水解酶折疊家族，推測酶的活性中心有7條β折疊鏈和4個α螺旋，并由β折疊鏈組成環(huán)狀[4]。

LCAT是人體血漿脂蛋白代謝的過程中起關(guān)鍵作用的一種酶，對維持膽固醇穩(wěn)態(tài)及調(diào)節(jié)血液循環(huán)中膽固醇轉(zhuǎn)運有十分重要的作用。血漿膽固醇幾乎70%～80%是膽固醇酯，均是LCAT催化生成所致。它在血液中以與脂蛋白結(jié)合的形式，或者以游離形式循環(huán),并在血漿中起催化作用，其作用是將卵磷脂分子中的Sn-2位上結(jié)合的不飽和脂肪脂?；D(zhuǎn)移給HDL3的膽固醇3位的羥基上，生成溶血卵磷脂和膽固醇酯。

2LCAT的基因突變和多態(tài)性

絕大多數(shù)的基因突變是有害的，基因結(jié)構(gòu)上發(fā)生微小的變化往往會導(dǎo)致整個基因的功能缺陷，甚至完全喪失其生理功能。LCAT的突變能引起家族性LCAT 缺乏癥和魚眼病，兩者均為常染色體顯性遺傳疾病，臨床上均出現(xiàn)白內(nèi)障和低脂蛋白血癥[5]。從DNA水平對LCAT缺乏綜合征患者的LCAT基因分析，目前已發(fā)現(xiàn)數(shù)十種不同的LCAT基因突變。Kuivenhoven等[6]根據(jù)患者的臨床表現(xiàn)及對患者體內(nèi)相關(guān)變異蛋白的功能分析，將LCAT的基因突變分為4類，分別為無效突變導(dǎo)致的LCAT催化活性完全喪失和LCAT缺乏的家族性LCAT 缺乏癥；錯義突變導(dǎo)致的LCAT催化活性完全喪失，而LCAT水平正?；驕p少的家族性LCAT 缺乏癥；無效突變或缺失突變導(dǎo)致的介于前兩種家族性LCAT 缺乏癥和魚眼病之間的表型，LCAT僅對LDL的催化活性缺失或?qū)DL和HDL催化活性部分缺失，LCAT血漿水平降低；錯義突變，LCAT僅缺失α-LCAT活性，其血漿水平正?；蚪档偷牡湫偷聂~眼病。

Cargill等[7]研究發(fā)現(xiàn)，LCAT編碼區(qū)有3個多態(tài)位點，即608C/T、911T/C和1188T。通過總結(jié)相關(guān)研究者的成果，朱曉巖等[8]又對中國漢族人群進行研究，他們推測，LCAT的608C/T多態(tài)性現(xiàn)象可能是中國人群動脈粥樣硬化型腦硬化梗死的易患因素。高達等[9]又針對性地對中國湖南地區(qū)漢族人群進行血樣研究，發(fā)現(xiàn)LCAT基因608C/T位點多態(tài)性可能與中國湖南地區(qū)漢族人群家族聚集性腦出血無關(guān)，T等位基因可能與HDL-C代謝有關(guān)，進而表明LCAT基因608T等位基因與動脈粥樣硬化性心血管疾病患者較高的血漿HDL膽固醇水平相關(guān)聯(lián)。

3LCAT和HDL代謝

膽固醇在血液循環(huán)中的運輸，需要依賴脂蛋白來完成。其中，HDL將外周組織中的膽固醇轉(zhuǎn)運至肝臟并以膽汁酸鹽的形式分泌，或轉(zhuǎn)運至類固醇組織用于合成固醇類激素，LCAT是脂蛋白代謝過程中的一種關(guān)鍵酶，能調(diào)節(jié)血液循環(huán)中膽固醇轉(zhuǎn)運及維持膽固醇在血漿中的穩(wěn)態(tài)。LCAT對HDL的代謝具有重要作用[10]，LCAT水平與HDL-C呈正相關(guān)，與三酰甘油呈負相關(guān)，LCAT活性和水平的改變都將影響HDL的成熟代謝過程[11]。LCAT主要是催化HDL的游離膽固醇酯化，促使新生的小球狀或盤狀的HDL3轉(zhuǎn)化為成熟的球狀HDL2，從而使HDL經(jīng)前β1-HDL→HDL3→HDL2 的過程逐漸成熟。由于膽固醇酯比游離膽固醇疏水作用更強，因此，膽固醇酯必須轉(zhuǎn)運到脂蛋白的疏水中心，即HDL核心是LCAT酶反應(yīng)產(chǎn)物膽固醇酯的貯存庫，隨后通過膽固醇酯轉(zhuǎn)移蛋白將膽固醇酯轉(zhuǎn)移至其他脂蛋白和細胞膜上，并與其交換，完成膽固醇的轉(zhuǎn)移[12]。由于LCAT催化合成的膽固醇酯比膽固醇的疏水性更強，因此隨著前β-HDL逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)槌墒斓?、球狀的?HDL，被轉(zhuǎn)移至脂蛋白的疏水中心。在膽固醇酯轉(zhuǎn)移蛋白和一些脂肪酶的協(xié)同作用下，α-HDL也可反轉(zhuǎn)變?yōu)棣?HDL。β-HDL的血漿半衰期很短，在腎中被迅速清除[4]，而α-HDL有一個較慢的轉(zhuǎn)變的過程，表明LCAT在血漿HDL的代謝和決定血漿HDL水平中具有重要作用。

Calabresi等[3]提出血漿LCAT約75%的活性與HDL密切相關(guān)，對于低密度脂蛋白和其他富含載脂蛋白(apolipoprotein,Apo)B的脂蛋白，LCAT也能結(jié)合并產(chǎn)生膽固醇酯。

HDL中的Apo AI是LCAT最重要的生理激活劑[13]，在LCAT發(fā)揮其催化作用過程中具有重要功能。Apo AI水平減少會使LCAT的活性降低，HDL的成熟受到影響，并出現(xiàn)小顆粒的前β1-HDL增多，而大顆粒的HDL2a和HDL2b減少的現(xiàn)象[14]。LCAT活性或水平的改變，可使HDL成熟代謝受阻，引起HDL失功能。HDL失功能可分為HDL被修飾后失功能和HDL組分改變失功能兩種主要形式?！笆Чδ苄浴盚DL主要表現(xiàn)為其介導(dǎo)的RCT、抑制LDL氧化、抗炎等功能顯著降低或喪失[15]?？寡趸浮⒛懝檀减マD(zhuǎn)移蛋白、LCAT等酶類的減少，HDL亞類組成改變，導(dǎo)致膽固醇酯化被抑制，HDL抗氧化能力減少，氧化LDL生成增加[16]，這些改變均會使動脈粥樣硬化的發(fā)生、發(fā)展的風險增加。但LCAT與HDL失功能存在怎樣的聯(lián)系尚未明確，LCAT是否可作為判斷HDL失功能的生物標志還有待進一步研究。

4LCAT與RCT

將肝外細胞的膽固醇逆向轉(zhuǎn)運回肝臟，以膽固醇或膽汁酸形式分泌至膽管，經(jīng)小腸排除體外的過程稱為RCT，LCAT的主要功能就是參與RCT，維持膽固醇平衡。Glomset[17]于1968年首次提出，LCAT有助于細胞內(nèi)游離膽固醇外流，通過維持細胞膜與細胞外受體之間的膽固醇梯度來促進膽固醇通過被動擴散或三磷酸腺苷結(jié)合盒轉(zhuǎn)運蛋白G1(ATP banding casstette transponder G1,ABCG1)受體外流。Fielding等[18]的研究也指出，LCAT在肝與周圍組織間膽固醇的主要轉(zhuǎn)運途徑中起重要的催化功能。

有效地促使細胞內(nèi)膽固醇流出是RCT過程中的第一步，也是防止細胞內(nèi)膽固醇堆積最直接、最關(guān)鍵的一步。LCAT能促進周圍組織膽固醇外流，Kunnen和Van Eck[19]報道LCAT是增加膽固醇向肝臟轉(zhuǎn)移的調(diào)節(jié)者之一。LCAT可將HDL中游離的膽固醇酯化形成膽固醇酯并轉(zhuǎn)運至HDL中心，從而使新生的HDL進一步成熟，最后由膽固醇轉(zhuǎn)運蛋白將HDL中的膽固醇酯與其他脂蛋白交換，或者直接被肝臟攝取，以維持細胞膽固醇的穩(wěn)定。

5LCAT與動脈粥樣硬化

Calabresi等[11]在研究LCAT血漿水平和頸動脈內(nèi)膜厚度的相關(guān)關(guān)系時發(fā)現(xiàn)，在高心血管風險的受試者中，男性受試者的血漿LCAT水平與頸動脈內(nèi)膜厚度沒有相關(guān)性，而在女性受試者中，LCAT血漿水平升高與頸動脈內(nèi)膜厚度增加相關(guān)，表明LCAT與動脈粥樣硬化的發(fā)生密切相關(guān)，并存在性別差異。

近年來，大量研究表明，HDL在一定程度上能很好地預(yù)測動脈粥樣硬化及心血管疾病的發(fā)生風險，其中HDL介導(dǎo)的RCT功能尤為重要[20]。Calabresi等[21]研究發(fā)現(xiàn)，在慢性腎臟病患者中，伴隨有獲得性LCAT缺乏是其表現(xiàn)為低HDL水平的一個重要原因，因此LCAT成為了逆轉(zhuǎn)血脂異常干預(yù)治療的有吸引力的目標，并可能在這些慢性腎臟病患者中降低心血管疾病的風險。Daniels等[22]研究發(fā)現(xiàn)，2型糖尿病患者增加水果和蔬菜攝取量后，LCAT和對氧磷酸酶1的水平和活性也隨之升高，HDL3水平也有所上升，表明LCAT、HDL等均參與了抗動脈粥樣硬化的發(fā)生、發(fā)展過程，但具體機制不明。

Apo AI作為LCAT最重要的生理激活劑，當其水平降低時，LCAT活性有一定程度下降，HDL成熟受阻，使HDL大顆粒比重減少，小顆粒比重增加，HDL-C水平有所降低，RCT水平一定程度下降，三酰甘油水平相對升高。若體內(nèi)長時間的脂質(zhì)代謝失調(diào)，脂質(zhì)積累，動脈壁上粥樣的脂類沉積，動脈彈性降低、管腔變窄，動脈粥樣硬化斑塊形成。

LCAT的水平與活性不論是在HDL成熟過程還是在RCT過程中均有至關(guān)重要的作用，并且，多數(shù)研究成果顯示其與動脈粥樣硬化的發(fā)生、發(fā)展存在一定的相關(guān)關(guān)系，當然在這一條復(fù)雜的關(guān)系鏈中，HDL-C的重要性也不可忽視[2,10-11]。目前，國內(nèi)外的研究對LCAT的致動脈粥樣硬化作用并沒有得到一致的結(jié)論，有學者甚至得到增強LCAT的活性或水平對動脈保護并沒有益處[23]。因此，研究者更應(yīng)該慎重的看待LCAT的活性、水平與動脈粥樣有硬化發(fā)生、發(fā)展的之間的復(fù)雜關(guān)系。

6結(jié)語

LCAT在人類血漿膽固醇代謝及HDL代謝中扮演重要角色。LCAT的基因缺失是一種罕見的代謝失調(diào)癥，并伴隨著低水平的HDL-C。即LCAT與HDL代謝、RCT存在相關(guān)關(guān)系，但LCAT到底是抗動脈粥樣硬化還是致動脈粥樣硬化還頗有爭議，LCAT在動脈粥樣硬化的發(fā)病機制中的作用尚未清楚[11]。因此，有關(guān)LCAT在動脈粥樣硬化等相關(guān)的心血管疾病中的影響，尚需更多的研究和探索。

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摘要：卵磷脂膽固醇酰基轉(zhuǎn)移酶(LCAT)是人體血漿脂蛋白代謝過程中起關(guān)鍵作用的一種酶，對維持膽固醇穩(wěn)態(tài)、調(diào)節(jié)膽固醇在血液循環(huán)中的轉(zhuǎn)運及膽固醇在外周組織中的清除有十分重要的作用。它能催化血漿中高密度脂蛋白(HDL)游離膽固醇的酯化，參與膽固醇逆向轉(zhuǎn)運，在HDL的成熟代謝及動脈粥樣硬化發(fā)生、發(fā)展過程中起重要作用，因此，對LCAT的深入探討和研究，有利于心血管疾病的防治。

關(guān)鍵詞：卵磷脂膽固醇?；D(zhuǎn)移酶；高密度脂蛋白膽固醇；膽固醇逆轉(zhuǎn)運；動脈粥樣硬化

Research Progress in Lecithin Cholesterol AcyltransferaseOULu,PENGLe-le,TIANYing,LONGShi-yin.(DepartmentofBiochemistryandMolecularBiology,UniversityofSouthChina,Hengyang421001,China)

Abstract:Lecithin cholesterol acyltransferase(LCAT) plays a vital role in the metabolism of plasma lipoproteins,which maintains cholesterol homeostasis,regulates cholesterol transport and removes cholesterol from peripheral tissue.It also plays a significant role in free cholesterol esterification of high-density lipoprotein(HDL),cholesterol reverse transport,metabolism of HDL and the process of atherosclerosis.Therefore,the depth research of LCAT is helpful to the prevention and treatment of cardiovascular diseases.

Key words:Lecithin cholesterol acyltransferase; High-density lipoproteins cholesterol; Cholesterol reverse transport; Atherosclerosis

收稿日期：2014-11-03修回日期：2015-01-16編輯：相丹峰

基金項目：國家自然科學基金(30800474)；湖南省科技廳科技計劃項目(2013SK3120)；衡陽市科技局項目(2013KJ05)；湖南省高層次衛(wèi)生人才“225”工程項目基金；南華大學研究生科研創(chuàng)新項目(2013XCX20)；南華大學十二五科技創(chuàng)新團隊基金；南華大學留學歸國人員啟動基金

doi：10.3969/j.issn.1006-2084.2015.15.010

中圖分類號：R543.5；R34

文獻標識碼：A

文章編號：1006-2084(2015)15-2715-03