胆固醇代谢范文

胆固醇代谢范文（精选4篇）

胆固醇代谢 第1篇

1 产蛋鸡胆固醇的吸收来源

1.1 外源性吸收

在产蛋鸡日常饲料当中, 胆固醇的含量非常低, 再加上动物只能吸收有处于游离态的胆固醇, 因此产蛋鸡单从日常饲料中获取的胆固醇非常有限。另外, 胆固醇酶只有在被胰液或者微绒毛水解酶水解后, 才能处于游离的状态, 进而被小肠吸收, 其中的绝大多数会在小肠黏膜中的细胞帮助下重新醋化, 最终生成可被机体直接利用的胆固醇醋, 并结合载体蛋白形成乳糜微粒, 通过淋巴系统而进入到血液循环中。

1.2 胆固醇合成

绝大多数的机体组织都能够合成胆固醇, 不同的组织对于胆固醇的合成总量和速度也不尽相同。就产蛋鸡来说, 卵巢与肝脏主要的胆固醇合成器官。其中, 肝脏的合成速度较快, 合成的总量较多, 被认为是机体中胆固醇合成最活跃的部位, 是机体胆固醇的最重要来源。

胆固醇的合成原料是乙酞, 乙酰可以通过多步酶促反应逐渐生成许多的中间产物, 这些中间产物中的一部分最后会转变成胆固醇。在肝脏中, 大多数胆固醇处于游离形式, 并在该状态下与其他的脂类通过载脂蛋白进行装配, 最终形成密度极低的脂蛋白而进入到血液循环中。

2 产蛋鸡胆固醇的转运途径

2.1 通过脂蛋白的转运

无论是内源胆固醇还是外源胆固醇, 其都是通过脂蛋白的形式, 在血浆中进行合成与吸收。在哺乳动物和禽类的血浆中, 脂蛋白的结构基本相同, 都是以胆固醇醋等作为核心, 通过磷脂、载脂蛋白和胆固醇的具体形式在脂蛋白的表面游离。与此同时, 游离态的胆固醇在其中的作用非常之大, 它常常位于两个相邻磷脂分子的中间, 从而稳定脂水界面。

2.2 通过载脂蛋白的转运

在VLDL中载脂蛋白的种类非常多, 对于VLDL来说, 除了apo-II和apo-B以外, 其他的载脂蛋白与其亲和力都比较弱, 因此会导致这部分载脂蛋白很容易被转运出去。产蛋鸡VLDL有一个很好地特性即可以结合apo-II, 但是这种结合的原理目前还不是很清楚。apo-II会选择性的去结合VLDL, 这就决定了VLDL的表面存在特异的性质。在apo-II与VLDL相结合时, 很多的分子质量小的载体脂蛋白并不能被VLDL与apo-II相结合的部位点少, 并且数量很少, 但是VLDL的分解代谢过程有很关键的作用。所以, apo-II对于蛋鸡脂蛋白与胆固醇两者的亲和性起到了一定的决定性作用。

2.3 脂蛋白自身转运

在产蛋鸡机体内部, VLDL从肝脏合成并逐步转运到相应的卵母细胞中, 在该过程进行的同时, 绝大多数的VLDL不会被分解, 这主要是因为apo-II在VIDL中的大量存在, 研究表明, apo-II会阻碍甘油三酯接触相应的脂蛋白脂酶, 进而降解为LDL和IDL等易被吸收的成分。

与此同时, 在产蛋鸡的肝脏内会合成卵黄的生成素, 然后再运到卵母的细胞内。此时卵母细胞的原生质膜会影响受体介质的专一性。此物质和原生质膜中的VLDL的受体是同一个物质。但是受体的蛋白质, 在结合时是由apo-B来介导的, 但是apo-Ⅱ并不参与受体的结合。

3 产蛋鸡体内的胆固醇去路

众所周知, 动物体中的胆固醇有一部分是从肝脏, 再经过肠道的系统, 然后直接进入肠道内, 同时在肠道细菌的作用下转变为粪固醇, 最后依随粪便排出体外, 有一部分的胆固醇则是细胞结构的一部分, 还有一部分会直接转变成胆固醇的衍生物。但是, 产蛋鸡体中的胆固醇则主要是直接转进蛋黄里, 最后以产蛋的方式来排出体外。

4 影响产蛋鸡体中胆固醇的因素

4.1 日粮的因素

首先是日粮中的脂肪。在日粮中, 大多数的不饱和脂肪酸是会造成蛋中以及血清的胆固醇含量降低。其次是日粮中的纤维素物质。日粮中的纤维素之所以会影响胆固醇的含量主要是基于纤维素会有效的去束缚肠道中过的胆酸盐以及胆固醇, 进而再排出体外, 这就会加快产蛋鸡体内的胆固醇与胆汁酸发生转化, 导致胆固醇的吸收降低, 最终使血浆中的胆固醇含量降低。另外, 日粮中的微量元素也会影响到产蛋鸡的胆固醇。比如一旦产蛋鸡体内的铜含量增加到250mg/kg时, 就会使胆固醇的含量下降, 同时血清中的胆固醇含量也会有相似的改变。

4.2 植物中类黄酮和胆固醇物质

植物中的固醇和胆固醇的结构很相似, 因此很难被动物的机体吸收。选用类黄酮的物质去饲喂产蛋鸡, 发现蛋黄中的胆固醇含量下降了, 但是血清中的胆固醇含量并没有很明显的变化。

5 结束语

胆固醇代谢 第2篇

1材料与方法

1. 1材料健康成年雄性豚鼠30只,清洁级,体重( 350 ± 50) g,由上海斯莱克实验动物有限公司提供,医动合格证号: SCXK( 沪) 2007 - 0005,室温25℃ 环境饲养。动物实验严格遵守上海市浦东新区浦南医院伦理委员会制订的相关动物实验规定。重水( Deuterium oxide/D2O) : 美国CILantro公司产品。Varian NMR System 600 MHz超导NMR谱仪: 美国瓦立安公司。

1. 2分组及造模方法30只豚鼠随机分为2组,即正常对照组( 简称对照组) 和胆石症模型组( 模型组) 各15例,将豚鼠置于实验室消毒塑料盒内笼养,每笼5只,消毒木屑垫料, 适应性饲养观察6天。模型组采用食饵法造模,复制胆固醇胆石豚鼠模型[2,4]。喂以致石性饲料( 在常规饲料中加入酪蛋白15. 0% 、蔗糖6. 25% 、猪油3. 75% 、胆固醇1. 25% ) ,不限食量,自由饮水,控制青菜量。对照组豚鼠始终予以常规饲料和适量青菜,自由摄水饮食。两组笼养时间均为8周。

1. 3标本采集对照组和模型组所有豚鼠均于第9周第1天清晨空腹时腹腔注射25% 乌拉坦麻醉( 0. 4 m L/100g) ,剖腹后经腹腔动脉取血1 m L,3000 r/min离心10分钟,取血清,置于 - 80℃ 冰箱中备用。摘取胆囊,采集胆汁,观察胆汁混浊度和胆石形成情况。

1. 4胆囊胆固醇结石程度分级标准[5]0级: 胆汁清澈透亮,无絮状漂浮物; Ⅰ 级: 胆汁尚清亮,有零星絮状漂浮物; Ⅱ 级: 胆汁略显混浊,可见成串絮状漂浮物; Ⅲ 级: 胆汁混浊,可见大量絮状或团块状漂浮物; Ⅳ 级: 胆汁混浊,可见大量絮状或团块状漂浮物,并可见黑色颗粒物沉积。

1.5代谢物的检测和分析

代谢组学检测: 委托上海阿趣生物科技有限公司完成。 取600 μL血清与30 μL磷酸盐缓 冲液 ( 600 mmol/L, Na2HPO4/ Na H2PO4,p H = 7. 4,D2O,99. 9 % D) 混合。4 ℃ 12 000 r / min离心10分钟,取上清500 μL置于核磁管中( 5 mm) ,在Varian NMR System 600 MHz谱仪上采集样品的一维1H NMR谱图。采用Top Spin软件( V3. 0,Bruker Biospin, Germany) 对谱图进行手动调相、基线校正和谱峰对齐,对 δ 0. 5 ~ 5. 5和 δ 6. 5 ~ 9. 0区域按0. 005等距分段积分。采用SIMCA - P + 软件 ( V11. 0,Umetrics AB,Umea,Sweden) 将积分数据归一化后构成数据矩阵,并利用主成分分析法( primary component analysis,PCA) 对数据矩阵进行统计分析,得到PCA得分图。

采用SIMCA - P + 软件对归一化后的数据进行偏最小二乘法 - 判别分析( partial least square - discriminate analysis,PLS - DA) ,以发现NMR数据和其它变量之间的相关关系,并用交叉验证后得到的R2X( 模型累积解释率) 和Q2( 模型预测值) 对模型有效性进行评判。然后,对PLS - DA模型进行正交矫正处理( Orthogonal PLS - DA,OPLS - DA) ,最大化凸显组间差异,通过载荷图可以找出特征性代谢物。

1.6统计学方法采用SPSS17.0统计软件进行数据分析,有序分类资料采用Ridit分析,P<0.05表示差异有统计学意义。

2结果

2. 1两组豚鼠胆汁清晰度和胆固醇胆石形成情况比较见表1。模型组胆固醇胆石成石度明显高于对照组 ( P < 0. 05) ,见表1。

与对照组比较,Ridit 分析 u = 2. 214,* P = 0. 047

2. 2两组豚鼠血清1H NMR图谱模型组和对照组豚鼠血清样本中具有代表性的代谢物1H NMR谱图、谱峰、化学位移及信号强度分析结果,见图1。其中化学位移 δ 6. 0 ~ 9. 0 ( 虚线框内) 区域比 δ 0. 5 ~ 6. 0区域放大30倍以清晰显示。

2. 3主成分( PCA) 分析见图2。模型组与对照组主成分积分值集中分布于椭圆形散点图( 95% 置信区间) 的两侧, 无明显交叉,说明两组间差异显著。

2. 4偏最小二乘法 - 判别分析( PLS - DA) 及对模型的验证见图3。PLS - DA对模型质量进行检验及对模型有效性进行评判,模型组与对照组豚鼠血清样本中具有代表性的代谢物存在显著差异。

2. 5正交偏最小二乘法 - 判别分析( OPLS - DA)见图4。 模型组与对照组代谢物均无明显交叉,说明两组间均存在显著差异。

2. 6胆固醇胆石相关特征性代谢物的筛选见表2。与对照组比较,模型组的特征性代谢物有丙氨酸、丙酮、柠檬酸和谷氨酸等明显升高,而乳酸、丙酮酸和谷氨酰胺明显下降。

相关系数r为正数表示该代谢物在模型组相对富集,即在模型组中该代谢物水平高于对照组,r为负数时意义相反。

3讨论

3.1代谢组学技术在中医现代研究中的应用

代谢组学是继基因组学和蛋白质组学之后新发展起来的一门学科,是系统生物学的重要组成部分,通过对某些代谢产物进行分析,并与正常人的代谢产物比较,寻找疾病的生物标记物,提供一种较好的疾病诊断方法[6]。作为一种系统分析方法,代谢组学与中医科学理论相一致[7],中医采用多成分多靶点作用方法用于疾病的治疗,与代谢组学的整体观完全吻合[8]。国内外学者已经将代谢组学技术应用于中医现代 研究中[9]。例如,液相色谱 法 ( liquid chromatograph,LC) 常用于中药活性成分的定性定量检测及中药的质量控制,NMR常用于生物指纹图谱和复杂中医科学理论的诠释[10],气相色谱法( gas chromatograph,GC) 用于实验动物模型的建立,质谱法( mass spectroscopy,MS) 常与GC或LC等结合,辅助其它分析方法用于中医现代研究[11]。

3.2胆固醇胆石豚鼠血清存在特征性代谢物

胆石症在中医属“胁痛”、“胆胀”范畴。情志不畅、饮食失节和虫积等因素引起肝胆疏泄及脾胃运化失常,肝胆气滞,湿浊内生,郁久化热,湿热熏蒸,终致煎熬成石[3]。胆石症按照结石含有的成分可以分为三种,即胆固醇结石、胆色素结石以及混合型结石,其中以胆固醇结石最为常见,但是胆石症的发病机制不是很清楚[12]。本项研究通过1H NMR谱图及模式识别分析结果显示,胆固醇胆石模型组和对照组豚鼠血清样本之间存在显著的特征性差异代谢物。( 1) 模型组血清丙氨酸和柠檬酸等明显升高,而乳酸、丙酮酸明显下降,说明存在明显的能量代谢紊乱。丙氨酸参与了多种代谢途径,是能量来源之一。乳酸是糖酵解的产物,乳酸含量改变是能量代谢紊乱的标志。( 2) 模型组丙酮水平明显升高,说明存在明显的脂代谢紊乱。( 3) 模型组谷氨酸、甘氨酸、赖氨酸、蛋氨酸、苯丙氨酸和酪氨酸升高,谷氨酰胺含量明显下降,说明模型组蛋白质代谢紊乱。Su等[13]研究发现,谷氨酰胺具有肠道免疫功能调节和肠黏膜保护作用,其含量下降可引起肠黏膜机械和免疫屏障功能下降,导致细菌移位、内毒素血症和胆汁葡萄糖醛酸酶活性改变,促使胆囊内结石的形成。

综上所述,通过胆固醇胆石豚鼠血清1H NMR代谢组学分析显示豚鼠胆固醇胆石的形成与能量、脂质及蛋白质代谢紊乱有关,这为胆固醇胆石的中医预防和治疗提供了新思路和新策略。

摘要：目的:采用1H核磁共振(1H NMR)代谢组学技术研究胆固醇胆石豚鼠血清的特征性代谢物。方法:30只健康成年雄性豚鼠随机分为模型组和对照组,模型组和对照组分别服用致石饲料和常规饲料各8周。第9周第一天清晨空腹采集所有豚鼠腹腔动脉血1m L,采用1H NMR技术检测血清小分子代谢物;摘取胆囊收集胆汁,观察胆石形成情况。结果:模型组胆固醇胆石成石度明显高于对照组;与对照组相比,模型组血清丙氨酸、柠檬酸、丙酮、谷氨酸、甘氨酸、赖氨酸、蛋氨酸、苯丙氨酸和酪氨酸等含量明显升高,乳酸、丙酮酸和谷氨酰胺明显降低,说明模型组存在严重的能量、脂质及蛋白质代谢紊乱。结论:豚鼠胆固醇胆石的形成与能量、脂质及蛋白质代谢紊乱有关。

胆固醇代谢 第3篇

1 脑胆固醇代谢

脑内胆固醇主要以非酯化形式存在于髓鞘、星形胶质细胞及神经细胞膜,主要参与髓鞘的构成。少量胆固醇存在于神经元、神经胶质细胞的生物膜和细胞外脂蛋白上,参与并维持神经细胞的正常生理功能。血浆中LDL胆固醇酯可能经LDLR转运至脑组织,经过代谢胶质细胞和神经元细胞重新合成脑胆固醇。星形胶质细胞合成胆固醇远远大于神经元细胞,星形胶质细胞合成的胆固醇可供神经细胞利用,DE CHAVES等[2]的研究表明,在脑组织内,胆固醇通过Apo E实现神经元与星形胶质细胞之间的转运。脑内的胆固醇主要经胆固醇-24S-羟化酶(CYP46)转化为24S-羟胆固醇自由扩散通过血脑屏障[3],经肝脏代谢排出体外。

1.1 LDLR家族与脑胆固醇代谢

在大脑中主要表达的LDLR家族有:LDLR相关蛋白1(LRP1)、LRP2、LRP8、LDLR和极低密度脂蛋白受体(v LDLR)等。这些受体可以结合并内化脂蛋白,在胆固醇的转运和代谢过程中起到非常重要的作用。LDLR和(或)其家族成员在调节胆固醇通过BBB运输以供给神经元和胶质细胞利用的过程中发挥作用。LRP是BBB转运β-淀粉样蛋白(Aβ)的主要受体,Apo E与LRP的结合可以影响Aβ通过BBB转运而影响脑内外的平衡。GOSSE-LET等[4]在细胞实验中观察到LDLR表达受到神经胶质细胞的影响,培养基中胶质细胞LRP1的表达显著下调。

1.2 Apo E与脑胆固醇代谢

Apo E是机体内重要的载脂蛋白,在神经系统胆固醇转运中也发挥着重要作用。脑细胞维持胆固醇稳态是通过Apo E相关受体(如LDLR)调节胆固醇合成来实现的[5],Apo E在脂质进入神经元和胆固醇清除的过程中起到重要的调节作用[6]。脑Apo E主要在星形胶质细胞内合成,生理状况下星形胶质细胞合成的Apo E最多,神经元在一定的生理和病理条件下可以诱导Apo E合成。神经元和胶质细胞的脂质代谢变化可能影响膜结合蛋白,如细胞外配体Apo E的表达。

1.3 24S-羟胆固醇与脑胆固醇代谢

在CYP46作用下,脑胆固醇最终生成24S-羟胆固醇从脑中清除出外周血循环系统[7,8],是脑胆固醇清除出脑的主要途径之一。有研究显示,动物的CYP46主要表达在脑组织中,更确切地说是在神经元中。24S-羟胆固醇是一种氧固醇,其通过脂质膜的速度要快于胆固醇,它可以直接通过BBB进入外周血循环。循环中24S-羟胆固醇的水平可以被视为脑胆固醇转运出脑组织水平的一个标志。人类血浆中大约一半的24S-羟胆固醇在肝脏被转化为胆汁,另一半与硫酸和葡萄糖醛酸结合转化为其他物质。研究发现CYP46基因敲除小鼠能抑制胆固醇的合成和影响其他非甾类异戊二烯的甲羟戊酸途径,表现出严重的空间、联系、运动认知和海马长时程电位(LTP)等缺陷,这种抑制作用和缺陷可以用香叶醇治疗加以改善[8,9]。

2 脑胆固醇代谢对AD的影响

脑部不同区域胆固醇稳态的变化会影响相应区域脑部的功能。脑胆固醇代谢异常可以影响Aβ的生成、清除失衡、ApoE基因表达及过度磷酸化的tau蛋白、24S-羟胆固醇的生成等。

2.1 Aβ与AD

SHANKAR等人[10]的研究表明,Aβ是引起AD的主要因素,大脑中Aβ形成与胆固醇浓度升高有关。正常情况下,淀粉样前蛋白(APP)主要经过α-分泌酶和γ-分泌酶水解出可溶性片段发挥生理作用,而经过β-分泌酶和γ-分泌酶水解的途径是次要途径。胆固醇能刺激β-分泌酶和γ-分泌酶催化β-淀粉样前蛋白(β-APP)产生病理性的Aβ片段[11],其中影响最多的是Aβ寡聚体。胆固醇浓度的升高会导致β-APP裂解相应地增多,产生的Aβ寡聚体也相应地增多。β-APP是神经细胞表面具有受体样结构的跨膜糖蛋白,插入含胆固醇及磷脂组成的脂质双分子层中,这个脂质双分子层的局部特殊结构称为“筏区”,β-分泌酶和γ-分泌酶也存在于脂筏中,筏中胆固醇含量改变可能使该蛋白质的正常代谢受到干扰而产生Aβ寡聚体。

Aβ寡聚体对神经元有毒性作用,Aβ寡聚体沉积可以引发各种免疫反应和神经毒性级联反应,引起广泛的神经元变性,神经递质如乙酰胆碱和多巴胺递质减少,最终导致记忆和认知功能障碍。Aβ积聚的机制尚不清楚。有研究表明,Aβ的增多与进入脑中的27S-羟胆固醇增多有关,后者是通过改变胰岛素样生长因子(IGF-1)信号传导途径起作用的[12]。尚有研究发现AD患者大脑中24S-羟胆固醇增多[13,14]可促进Aβ生成。PRASANTHI等人[15]发现Aβ积聚与β-分泌酶、糖基化终产物受体(RAGE)水平增加和胰岛素降解酶(IDE)、LRP1的水平降低有关。TERWEL等人[16]观察到肝X受体(LXR)拮抗剂能减少APP23小鼠Aβ含量的40%～80%,LXR能调节细胞免疫和胆固醇代谢,他们通过研究发现,LXR拮抗剂TO901317可以通过BBB,促进小胶质细胞吞噬纤维丝状Aβ。在这个过程中,TO901317作用于LXR-α,并伴随有星形胶质细胞中ATP-结合盒转运子1(ABCA1)和Apo E水平的增加。

2.2 Apo E与AD

Apo E基因表达水平在AD中起着重要作用。BALES[17]在实验中观察到,表达Apo E小鼠有Aβ斑块沉积,而Apo E-/-小鼠没有表现出Aβ斑块沉积。在AD的转基因小鼠淀粉样变性模型中,血浆总胆固醇的慢性升高可导致Apo E基因在脑的表达水平发生变化,使神经胶质细胞胆固醇过载,此时细胞内和细胞分泌的Apo E水平也随之升高[18]。Apo E基因存在3个亚型:apoε2、apoε3和apoε4。在最近一项日本老年人群Apo E基因型的调查发现,在日本人群中apoε4亚型的人具有患AD的危险因素[19]。研究认为,ApoΕ4等位基因过度表达是AD重要的危险因素[20]。Apoε4能与Aβ结合促进淀粉样原纤维的形成,介导神经损伤[21]。游离Aβ主要通过LRP从大脑清除,Aβ-Apo E复合物主要通过VLDLR清除,速度相对缓慢,易使Aβ在大脑潴留而导致Aβ斑块沉积。进一步研究表明,apoε3-Aβ复合物、apoε2-Aβ复合物在BBB中的清除速度要比apoε4-Aβ复合物快[22],因此apoε4-Aβ复合物可能是导致Aβ斑块沉积的主要因素之一。

2.3 24S-羟胆固醇与AD

24S-羟胆固醇有明显的神经毒性。研究发现,有轻度认知损害的患者脑脊液中24S-羟胆固醇的浓度上升,且apoε4基因表达水平与脑脊液24S-羟胆固醇浓度呈剂量效应[23]。脑脊液和血清中24S-羟胆固醇浓度在AD患者中有显著差异。进一步研究表明,CYP46基因多态性在这个过程中起主要作用。CYP46基因多态性可以影响各个酶的功能和大脑中胆固醇代谢,CYP46基因表达上调通过增加大脑24S-羟胆固醇/胆固醇比值,促进AD发展[24]。有研究发现,AD患者大脑额叶皮质的胆固醇合成和代谢与24S-羟胆固醇密切相关[13]。有研究显示,24S-羟胆固醇存在于神经炎症斑块旁,在神经元内可强有力地抑制APP裂解[25]。也有人认为24S-羟胆固醇可以通过非淀粉样蛋白源性α-分泌酶增加APP裂解[14]。

2.4 tau蛋白与AD

tau蛋白是神经细胞内一种细胞骨架蛋白。有研究表明,apoε4不能与tau蛋白结合,从而导致tau蛋白磷酸化增加[26]。神经元中tau蛋白的过度磷酸化使神经微丝和微管异常聚集,促进神经元纤维缠结,影响神经元骨架微管蛋白的稳定性[27];而且tau蛋白磷酸化使APP的处理过程偏向β-分泌酶途径,致Aβ生成增加,共同促进AD的发生。在LEONI[28]研究了tau蛋白、Aβ、Apo E与脑胆固醇代谢的关系,在认知障碍患者脑脊液中Apo E与24S-羟胆固醇相关,而且其细胞膜胆固醇浓度升高、大脑损伤程度与APP和Aβ生成清除过程有关,脑脊液tau蛋白、磷酸化tau蛋白与AD患者退行性变的程度相关。另有研究发现,LDLR多态性与AD妇女的脑脊液中Aβ、tau蛋白和磷酸化tau蛋白水平有关[29],LDLR与tau蛋白有待进一步研究。

2.5 ATP-结合盒转运子(ATP-binding cassette transporter A,ABCA)与AD

ABCA是胆固醇膜运输中的一个关键调控因子。ABCA1主要介导HDL与ApoE脂化,是一种介导细胞内胆固醇转运至HDL的膜相关蛋白[30]。AB CA1含量的提高能有效减少AD小鼠大脑斑块的形成。在AD患者大脑中ABCA1失调,而且这种失调与AD的严重程度相关[31]。DONKIN等人[32]在研究中解释了ABCA1的作用:LXR拮抗剂GW3965作用于APP/PS1小鼠,观察到小鼠的认知记忆恢复到野生型小鼠的水平,同时观察到脑组织中ABCA1和Apo E的增加,而且海马和整个脑组织中Aβ负载减少,而在ABCA1缺陷APP/PS1小鼠中Aβ负载增加。

最新的一项对神经母细胞瘤小鼠的研究发现,ABCA2抑制了通过Apo E3转运细胞膜胆固醇到内质网酯化这一过程,并且抑制LDLR m RNA的表达;若抑制神经母细胞瘤细胞ABCA2的表达则初级大脑皮层细胞的ABCA2表达增加,LDLR的表达相应增加[33]。DAVIS JR[33]认为ABCA2在神经细胞胆固醇代谢和LDLR表达中有重要作用。目前未查到关于ABCA2与AD的研究。

2.6 其他因素

许多研究发现AD中BBB发生了结构改变或功能障碍、多种转运蛋白和酶的表达及活性改变[34]等。在AD患者脑中存在着毛细血管损伤和老化,Aβ和淀粉样沉淀积聚在基底膜外侧并引起局部神经炎性血管响应。血胆固醇升高可引起大脑血管的损伤,破坏血管内皮细胞,可能加重这个过程。胆固醇引起血管损伤这一病理变化对AD的影响还有待进一步研究。

3 结论

AD已成为影响老年人认知及行为活动的主要疾病之一。Apo E、24S-羟胆固醇、ABCA1等异常可导致Aβ生成清除异常、tau蛋白过度磷酸化、神经损伤等促进AD的发生发展。有研究显示,脑组织产生27S-羟胆固醇转化成7α-hydroxy-3-oxo-4-cholestenoic acid,然后通过BBB到血循环[35],此途径是否影响AD的发生、发展有待探讨。LDLR是脑胆固醇代谢的重要受体,其对AD的影响鲜有报道。笔者目前没有收集到血胆固醇浓度直接影响脑胆固醇浓度及其代谢的相关研究资料。他汀类药物为一类羟甲基戊二酰辅酶A(HMG-CoA)还原酶抑制剂,是治疗高脂血症的药物,有研究显示其对AD也有一定的预防作用[36],作用机制不甚清楚。笔者认为,开展脑胆固醇代谢的深入研究及血脂异常对各代谢环节的影响研究将为AD的预防和治疗带来新的曙光。

摘要：阿尔茨海默病(alzheimer’s disease,AD)是以进行性认知功能障碍和行为损害为特点的原因不明的中枢神经系统退行性疾病,其发生发展与脂质代谢异常、淀粉样蛋白异常、血管炎症、神经递质异常、遗传变异等多种因素有关。全文主要针对脑胆固醇代谢对AD的影响研究进展进行综述。

胆固醇代谢 第4篇

1 FXR与胆汁酸- 胆固醇代谢

胆固醇经过一系列的酶促反应, 形成胆汁酸。胆汁酸合成途径有经典途径 ( classical pathway) 和替代途径 ( alternative pathway) 2种。在正常情况下, 胆汁酸代谢的每一细节都受到有规律的控制, 其机制是反馈调节和负反馈调节, 因此胆汁酸的合成和转运受严格控制。

调节胆汁酸合成速率的重要调节机制是胆汁酸的肠肝循环。胆汁酸在肝脏内合成, 由胆盐输出泵泵入胆小管, 进胆囊, 入小肠, 部分胆汁酸在小肠和大肠中被动重吸收, 部分胆汁酸在回肠中通过小肠刷状缘的钠盐依赖的胆汁酸转运体被主动重吸收入小肠, 与回肠胆汁酸结合蛋白结合, 再由基侧膜的终末腔面钠盐依赖的胆汁酸转运体重吸收入门静脉, 然后被肝细胞摄取。在牛磺胆酸钠协同转运蛋白介导下, 胆汁酸被肝细胞所摄取。再经胆盐输出泵 ( bile salt export pump, BSEP) 的作用胆汁酸又重新被分泌入胆小管[1]。 同一循环每一天重复许多次, 大部分胆汁酸被重吸收后再次被肝吸收, 少部分胆汁酸经过排泄物而排出, 被丢失的胆汁酸再通过胆汁酸的合成途径来补充。

胆汁酸是在肝细胞中以胆固醇为原料经过经典途径和替代途径合成的产物[2]。胆汁酸的形成和转运大部分是依靠一系列酶和转运蛋白来调节[3], 而这些酶和转运蛋白主要是FXR的靶基因, 因此FXR又称为胆汁酸感应器。FXR对胆汁酸代谢的关键酶和靶基因起作用, 从而调节胆汁酸的合成, 使胆汁酸在体内维持在一个稳态水平, 避免肝细胞受损[4]。不同种类胆汁酸具有不同的结构, 所以激活FXR的效率是不同的[5]。鹅脱氧胆酸 ( chenodeoxycholic acid, CDCA) 是FXR的强烈激活剂[6]。FXR的主要靶基因有胆固醇7ɑ-羟化酶 ( cholesterol 7ɑ-hydroxylase, CYP7A1 ) 、小异二聚体伴侣 ( small heterodimer partner, SHP) 、BSEP、小肠刷状缘的钠盐依赖的胆汁酸转运体 ( apical sodium- dependent bile acid transporter, ASBT) 、回肠胆汁酸结合蛋白 ( ileum bile acid binding protein, IBABP) , 基侧膜的终末腔面钠盐依赖的胆汁酸转运体 ( terminal api- cal sodium-dependent bile acid transporter, t ASBT) 、牛磺胆酸钠协同转运蛋白 ( sodium taurocholate contransport peptide, NTCP ) 、磷脂转运蛋白 ( phospholipid transfer protein , PLTP ) , 脂蛋白脂肪酶 ( lipoprotein lipase, LPL) 、载脂蛋白C-ll ( apolipoprtein C-ll, apo C-ll) 、载脂蛋白C-lll ( apolipoprtein C-lll, apo C-lll) 、胆汁酸辅酶A合成酶 ( bile acid Co A synthetase, Bacs) 、胆汁酸辅酶A氨基酸N-乙酰转移酶 ( bile acid Co A aminoacid N-acetyl transferase, Bat ) 、多药耐药基因3 ( multidrug resist- ance3, MDR3) 等。胆汁酸与FXR结合, 诱导其构象发生变化, 并与视黄酸X受体 ( RXR) 结合形成二聚体, 再结合靶基因, 最后调控靶基因的表达[7]。

FXR主要是抑制CYP7A1的合成, 再对胆汁酸的合成进行调节使其合成减少[8]。内源性胆汁酸作为FXR的配体, 与FXR相结合, 诱导SHP, 在转录水平抑制CYP7A1基因的表达[9-11]。由于胆汁酸化学结构的不同, 与FXR相结合方式就不同, 从而对CYP7A1的抑制作用程度也不一样。当肝细胞内胆汁酸含量过高时, 胆汁酸就会激活FXR, 诱导BSEP表达, 促进胆汁排入胆管[12]。IBABP中存在FXR的反应元件, FXR调节增加IBABP的表达, 促进肠道对胆汁酸的吸收。 IBABP在回肠中表达, IBABP表达也受到FXR的控制[13]。在整个肠肝循环过程中IBABP能自由进入肠细胞, 并促进肠细胞对胆汁酸的吸收。当肝细胞中胆汁酸的含量过高的时候, FXR调节BSEP的表达, 关闭胆汁酸吸收途径[14], 与此同时能够调节SHP表达, 使NTCP表达减弱, 从而被肝细胞所吸收的胆汁酸减少[15]。FXR能够上调LPL, 活化apo C-ll和下调apo C-lll, 上调极低密度脂蛋白受体 ( very low density lipoprotein receptor, VLDLR) 的表达, 从而使过多的甘油三酯 ( triglyceride, TG) 被分解[16]。FXR还能激活胆汁酸代谢修饰酶基因, 如Bacs和Bat[17]。FXR还能调节Bacs和Bat, 降低过量的胆汁酸的细胞毒性水平[18]。 FXR也可以调节MDR3的基因表达。MDR3具有转运磷脂的功能, 介导磷脂, 尤其是卵磷脂通过细胞膜, 形成含有胆固醇、胆汁酸、磷脂的微小团, 减少过量的胆汁酸在肝中的细胞毒性水平[19]。总之, FXR主要是对它的靶基因表达进行调控, 从而调节胆汁酸合成和转运, 预防胆汁酸过多蓄积和疾病的形成。

2胆汁酸代谢与LXR

LXR核受体家族包括LXRa和LXRb。这是LXR的2种同源亚型, 二者在DNA结合区和配体结合区大约有77% 的氨基酸同源[20]。氧化胆固醇衍生物是LXR的内源性配体[21]。LXRa除在肝脏有表达, 还在其他与胆汁酸- 胆固醇代谢关系紧密相关的组织如脂肪组织、小肠中有表达; LXRβ 则在全身的各组织中都有表达[22]。近年来, 随着对LXR内源性配体和分子结构的深入研究, 研究者发现LXR作为一种氧化型胆固醇激活的核受体, 并参与机体多种生理活动的调节, 包括胆固醇代谢、脂肪代谢、糖代谢等过程[23]。LXRa是胆固醇的传感器, 并且与胆固醇转化为胆汁酸代谢过程密切相关。LXRɑ 对维持体内胆固醇保持稳态水平具有重要作用[24]。LXR被配体激活后, 需与在肝内表达丰富的视黄醛X受体 ( retinoid X receptor, RXR) 结合形成二聚体后, 然后来调节靶基因的表达[25]。LXR的内源性配体为氧化固醇 ( oxystrol) , LXR被配体激活不仅与其羟基的所处位置密切相关, 还与羟基的立体化学构成息息相关[26]。不同结构的胆固醇, 对LXR的激活能力不同。LXR的靶基因主要有CYP7A1、载脂蛋白E ( apolipoprotein, apo E) 、三磷酸腺苷结合盒转运体 ( ATP-binding cassette transporter, ABC) 、三磷酸腺苷结合盒转运体Al ( ATP-binding cassette transporter AI, ABCAl) 、三磷酸腺苷结合盒转运体G1 ( ATP binding cassette transporter G1, ABCG1 ) 、胆固醇酯转运蛋白 ( cholesterol ester transfer protein, CETP) 、LPL、PLTP等。

胆固醇主要是通过依赖核受体LXR来调节CYP7A1的表达。在LXRa基因敲除小鼠的试验中, 给予高胆固醇饲料的大鼠与正常组比较, CYP7al的表达未改变[27]。CYP7A1是胆汁酸合成的限速酶, 高胆固醇饮食可诱导CYP7A1的表达。LXRɑ 在胆汁酸- 胆固醇代谢的调节中起主要作用, LXRɑ 与氧化甾醇结合被活化后, 与RXR结合成二聚体, 调节LXR靶基因的表达, 从而促进胆固醇代谢和胆汁酸的合成[28]。apo E是血浆载脂蛋白的重要组成成分。LXR在转录水平调节apo E, 不但可以促进巨噬细胞中胆固醇的输出, 还能促进肝脏对胆固醇的摄取[29]。LXR被激活后, 能上调ABC结合盒蛋白A1和Gl的表达。ABCAl和ABCGl能够促进细胞内胆固醇的外向运输。还有一些ABC转运子在胆固醇稳态中也起作用, 也可受LXR的调节[30]。LXR还能够调节LPL的表达。作为桥梁因子的LPL, 其主要作用是促进肝脏对高密度脂蛋白 ( high density lipoprotein, HDL) 的摄取[31]。CETP是LXR重要的靶基因, 并受到LXR的调节。CETP能促进胆固醇酯从HDL向TG丰富的脂蛋白转运[32]。LXR被激活后能促进HDL水平的提高, 并且同时能够降低肠对胆固醇的吸收。LXR可以调节ABC转运子、CETP、 apo E以及LPL等靶基因的表达, 这表明LXR在胆固醇的逆转运过程中有重要的作用[33]。总之LXR被配体激活后, 能够以促进胆固醇的逆向转运的方式来减少胆固醇积累, 预防胆汁酸的淤积。

3胆汁酸- 胆固醇代谢与疾病机制

胆汁是由肝细胞和胆管所分泌, 流动在胆道中的一种特殊体液, 作用于肝肠循环过程。胆汁酸是在肝细胞中以胆固醇为原料并且经过相互关联的经典途径和替代途径合成的产物。由此可见胆固醇代谢与胆汁酸代谢息息相关。胆汁酸作为一种消化性体液, 在正常情况下其平衡被精密的调节, 使得胆汁酸维持在一定浓度范围内。当胆汁酸平衡的调节系统异常时, 胆汁酸的平衡会被破坏, 随之胆汁酸代谢也会发生紊乱, 进而触发和诱导肝细胞凋亡和肝纤维化, 接着肝肠循环发生紊乱, 最后使胆固醇代谢发生紊乱[34]。

胆汁酸- 胆固醇代谢是由一系列核受体和酶精密调控。胆固醇的稳态是通过胆固醇摄入、合成和代谢来维持的[35]。肝脏是机体胆固醇- 胆汁酸代谢的主要部位。胆固醇在肝脏中转变为胆汁酸是胆固醇代谢的主要途径, 还有部分胆固醇直接随胆汁排入小肠, 最终随排泄物排出。与胆汁酸代谢紊乱相关的疾病发病机制主要是胆汁酸代谢过程中许多重要限速酶的活力降低或失活, 导致胆汁酸合成减少, 大量合成胆汁酸的原料或代谢中间产物在体内积聚[36]。在肝细胞受损的情况下会引起胆汁酸代谢紊乱, 使血和尿中胆汁酸的浓度升高[37]。胆汁酸本身具有一定细胞毒性, 在肝内蓄积到一定程度就能够引起许多相关肝脏疾病, 比如胆汁淤积症。当体内胆汁酸盐过少时, 会影响脂类物质的代谢。在肝细胞内, 当合成胆汁酸的酶活力下降时, 胆汁酸的合成也会相应减少。而胆汁酸的合成过少会导致胆固醇过高等。胆固醇过高很容易诱发高胆固醇血症, 继而高胆固醇血症可引发一系列疾病, 如动脉粥样硬化, 高血压, 糖尿病等[38]。虽然胆汁酸本身具有一定的细胞毒性, 但是不会直接损伤DNA, 不会直接启动肿瘤作用机制。最近研究结果表明其主要机制是由胆汁酸改变细胞内的信号系统和基因表达来破坏细胞的正常平衡, 从而启动致癌机制发生[39]。

4结语

胆汁酸作为信号分子, 对调节机体内能量代谢、糖代谢和脂代谢的通路起着重要作用。胆汁酸的合成是胆固醇降解的主要途径, 在胆固醇的代谢调节中发挥着重要作用, 也成为治疗高胆固醇症的未来途径。近年来研究表明, 胆汁酸感受器FXR和胆固醇感受器LXR这2种核受体在胆汁酸- 胆固醇代谢中扮演着重要角色, 并参与机体胆汁酸- 胆固醇的代谢的关键环节。通过对胆汁酸- 胆固醇代谢和相关信号通路的研究, 了解相关核受体在代谢中的调节作用及相关机制, 将会成为以后研究中的热点和创新点, 也有望成为一个新的治疗靶点, 为高胆固醇血症、胆汁淤积等疾病的治疗提供新的方向。

摘要：胆汁酸是胆汁的重要组成部分, 其合成是胆固醇降解的主要途径, 在胆汁酸-胆固醇代谢调节中起着不可或缺的作用。近年来对核受体在胆汁酸-胆固醇代谢中的研究又有了新的认识。作者主要对法尼酯衍生物X受体 (farnesoid X receptor, FXR) 和肝X受体 (1iver X receptor, LXR) 在胆汁酸-胆固醇代谢方面的一些新进展作一简要综述。