载脂蛋白的种类与结构

脂蛋白中的蛋白部分称为载脂蛋白（apolipoprotein，apoprotein，Apo）。载脂蛋白在脂蛋白代谢中具有重要的生理作用。作为构成并稳定脂蛋白的结构是脂蛋白结构的支柱；修饰并影响脂蛋白代谢有关的酶活性；作为脂蛋白受体的配体；参与脂蛋白与细胞表面脂蛋白受体的代谢过程。

载脂蛋白种类很多，一般分为5～7类，其氨基酸序列大多数已阐明，载脂蛋白种类的命名是按1972年Alaupovic建议命名方法，用英文字母顺序编码，每一类还有亚类。人血浆中主要载脂蛋白特性如表1-1所示。

表1-1　人血浆主要载脂蛋白的特征

（1）二聚体

（一）载脂蛋白A族

载脂蛋白A（apolipoprotein A，ApoA）可分为ApoAⅠ，ApoAⅡ，ApoAⅣ和ApoAⅤ。ApoAⅠ和ApoAⅡ大部分布在HDL中，是HDL的主要载脂蛋白。

1．ApoAⅠ ApoAⅠ是ApoA族最多的一种组分，是HDL中的主要载脂蛋白。经等点聚焦电泳证实人和动物的ApoAⅠ都是不均一的，有10种不同的亚组分，至少有6种多态性。经等电聚焦和双相电泳中的系统命名，ApoAⅠ多态性依次称为ApoAⅠ0，ApoAⅠ-1，ApoAⅠ＋2，ApoAⅠ＋1，ApoAⅠ＋2，其中以ApoAⅠ0含量最多。ApoAⅠ富含双性螺旋结构，对于维持其正常的生理功能是非常重要的。

ApoAⅠ主要存在于HDL中，占HDL3载脂蛋白的65%，占HDL2载脂蛋白的62%。在CM，VLDL和LDL中也有少量存在。血浆中呈现β-迁移率的一种β-HDL，其中有80%的ApoAⅠ。

ApoAⅠ的生理功能有：①组成脂蛋白并维持其结构的稳定与完整性；②ApoAⅠ可以激活卵磷脂胆固醇酰基转移酶（LCAT）的活性。已经证实，ApoAⅠ是通过激活LCAT，再催化胆固醇酯化，ApoAⅠ肽段Ⅲ（肽段116～151）是激活作用的中心；③其他，有学者报道，ApoAⅠ可作为HDL受体的配体；含ApoAⅠ脂蛋白可以和转铁蛋白及铜蓝蛋白形成大分子复合物以运输铁和铜离子。

ApoAⅠ由肝和小肠合成，血浆中生物半衰期为4．5d。

2．ApoAⅡ ApoAⅡ是HDL中第二种含量多的载脂蛋白，在HDL2占载脂蛋白的15%，在HDL3中占载脂蛋白的25%。CM和VLDL中也少量存在。直到1985年，ApoAⅡ蛋白质的氨基酸序列、cDNA序列及基因序列均已阐明。ApoAⅡ是由两条多肽链的77个氨基酸残基组成。ApoAⅡ在不加还原剂的SDSPAGE中测出分子量是17 000u，在人血浆中以二聚体形式存在。ApoAⅡ的单体分子量为8 700u。ApoAⅡ有多态性存在，最主要的多态型等电点（pI）为4．9，而含量较少的多态型的等电点为5．17，4．68，4．42和4．20。

ApoAⅡ的生理功能是：①维持HDL结构，ApoAⅡ肽段12～31和肽段50～77具有与磷脂的结合能力，经二级结构分析认为，残基17～30和51～62形成的双性螺旋结构是人ApoAⅡ与脂质结合的分子基础；②激活肝脂酶（HL），用以水解CM和VLDL中的TG和磷脂。还有报道，ApoAⅡ可抑制LCAT活性，并由肝脏和小肠合成。人血浆中的ApoAⅡ生物半衰期为4．4d。

3．ApoAⅣ ApoAⅣ是最先从大鼠HDL和CM中发现的一种载脂蛋白，1979年Beisiegel等人证实了人血浆中也有ApoAⅣ存在，其主要分布于密度大于1．2118g/ml部分。ApoAⅣ蛋白质存在多态性，生物半衰期为10h。

ApoAⅣ的生理功能目前尚不清楚，据推测它在HDL逆向转运过程中起着重要作用。1985年Steinmets等报道，在体外，ApoAⅣ可以促进LCAT的胆固醇酯化反应。Goldberg报道，ApoAⅡ起着调节LPL的激活作用，并推测可以促进ApoAⅣ从HDL和VLDL中释放。ApoAⅣ由肝脏和小肠合成。

4．ApoAⅤ ApoAⅤ是载脂蛋白家族的新成员，除LDL颗粒外，CM，VLDL和HDL颗粒均含有ApoAⅤ。ApoAV在血浆中含量甚微，其浓度不到ApoAⅠ的0．1%（如125～180ng/ml）。对动物实验和人类观察研究发现，ApoAⅤ在调节血浆TG代谢方面起至关重要的作用，其基因多态性及蛋白浓度均与血浆TG密切相关。ApoAⅤ影响血脂代谢的机制主要是通过激活LPL和抑制ApoB与ApoC3的作用。ApoAⅤ的基因转录受到多种因素的调控。

（二）载脂蛋白B族

体外实验表明，载脂蛋白B（apolipoprotein B，ApoB）是难溶于水的蛋白质。目前所知，ApoB族可分为两个亚类，即ApoB48和ApoB100。ApoB主要成分是B100，其次为B48，其他形式如ApoB73，ApoB41，ApoB36等均为ApoB100的不同降解产物。

1．ApoB100 ApoB100是单链糖蛋白，分子量为510ku，主要在肝脏，少数在小肠合成。ApoB100包括27个（或24）氨基酸信号肽和4 536个氨基酸残基的成熟单体蛋白。1986年ApoB100的全部氨基酸残基排列顺序及结构已阐明。ApoB100分子中含有25个Cys残基，其中有11个Cys残基集中分布在前面500个氨基酸组成区域，形成链内二硫键，所以N端高度交联成典型球形结构，Cys残基通过硫酯键与软脂酸硬脂酸以共价键相结合，使ApoB牢固地连接着脂质成分。由于ApoB100的两性α-螺旋和富含脯氨酸的疏水肽及可被酯酰化的Cys残基形成特殊结构，使得ApoB100能够与单层极性脂牢固地结合并有许多脂质结合区，并使其在VLDL和LDL从分泌到被清除的整个过程中，ApoB100不在脂蛋白分子间转换，这是与其他载脂蛋白不同之处。

ApoB的生理功能有：①合成装配和分泌富含三酰甘油的VLDL；②是LDL的结构蛋白；③是LDL受体的配体，调节LDL从血浆中的清除速率。

2．ApoB48 ApoB48分子量是ApoB100的48%而得名。存在于CM中，不与其他脂蛋白分子交换。ApoB48在小肠合成，是组装CM所必需的载脂蛋白。

ApoB48在血浆中生物半衰期仅5～10min。

（三）载脂蛋白C族

载脂蛋白C（apolipoprotein C，ApoC）是目前所知载脂蛋白中分子量最小的一类。1969年Brown等进一步确认ApoC有3种亚型，即ApoCⅠ，ApoCⅡ，ApoCⅢ。

ApoCⅠ由57个氨基酸残基组成的单一多肽链，其序列已测出，不含半胱氨酸、组氨酸和酪氨酸，分子量为6 625u。人ApoCⅠ二级结构中有55%的α-螺旋结构，极易与磷脂结合。它是LCAT的激活剂。

ApoCⅡ由79个氨基酸残基组成的单一多肽链，氨基酸顺序已测出，分子量为9 110u，有两种多态型，等电点分别为4．86和4．69，均不含半胱氨酸和丝氨酸，其二级结构的α-螺旋约占23%。ApoCⅡ可激活多种来源的LPL。

ApoCⅢ由79个氨基酸残基组成单一多肽链，由于第74位苏氨酸残基所带唾液酸个数不同，又可分成ApoCⅢ0，CⅢ1，CⅢ23个亚类，也是其多态性，等电点分别为5．02，4．82和4．62。Brewe等已测出ApoCⅢ氨基酸序列，分子量为8 764u，其二级结构在不同状况下，α-螺旋占22%～54%。ApoCⅢ的α-螺旋结构极易与磷脂结合。

ApoC族生理功能有：①同磷脂相互作用，维持脂蛋白结构，由于其在溶液中呈特殊的立体双性离子，带负电荷的酸性氨基酸与带正电荷的磷脂基团作用，具有很强的磷脂结合活性。由于与磷脂交互作用，使ApoC族的α-螺旋结构增加，而磷脂的单个酯酰链的运动则受到限制，从而影响磷脂从凝胶态到液晶态的转变，两者作用结果达到固系脂蛋白结构功能。②对酯酶的激活作用。有人认为，HDL的磷脂流动性增加时，ApoCⅠ通过HDL脂层表面后促进LCAT的催化作用。③ApoCⅡ可以激活LPL，其激活机制可能是，LPL通常存在于外周循环与肝素样分子结合并附着于血管内皮上，当LPL接触CM或VLDL时，LPL便同脂蛋白颗粒表面的磷脂发生作用，进而结合于脂蛋白颗粒上，其内的ApcⅡ与LPL发生作用，改变LPL的空间结构，进而催化水解三酰甘油。

ApoC主要由肝脏合成，小肠也合成少量。

（四）载脂蛋白E

载脂蛋白E（apolipoprotein E，ApoE）是一种富含精氨酸的碱性蛋白，人ApoE由299个氨基酸残基组成，分子量为34 145u，含32个Arg和12个Lys存在于血浆的CM，VLDL及其残粒和β-VLDL中均含有ApoE，一部分ApoE在血液中与ApoAⅡ形成复合体。

Shore于1973年首先发现ApoE，Rall等于1982年测出ApoE的蛋白质一级结构，其后Taylor建立ApoE的cDNA序列，Breslow和Zannis首先测出ApoE有3个等位基因异构体以及基因在染色体上的定位。ApoE主要由肝脏合成，近年来发现脑、肾、骨骼、肾上腺及巨噬细胞也能合成。

ApoE生理功能有：①是LDL受体的配体，也是肝细胞CM残粒受体的配体，它与脂蛋白代谢有密切相关性；②ApoE具有多态性，多态性决定个体血脂水平，并与动脉粥样硬化发生发展密切相关；③参与激活水解脂肪的酶类，参与免疫调节及神经组织的再生。

人类ApoE主要在肝脏和脑组织合成，在其他组织包括单核细胞（含巨噬细胞）也有合成能力。人的肾上腺、卵巢颗粒细胞也能合成ApoE。

（五）载脂蛋白（a）

载脂蛋白（a）［（Apo（a）］是1963年Berg研究β-蛋白的变异型时发现的，当时测定脂蛋白（a）在人群分布为30%。目前采用更灵敏的方法发现几乎存在于所有人群中，仅是血浆浓度差异很大，波动在0～1 000mg/L的范围。载脂蛋白（a）［apolipoprotein（a），Apo（a）］的分子结构与纤溶酶原极为相似。Apo（a）含有一个疏水信号序列，其后为37个Kringle-4拷贝、1个Kringle-5及1个胰蛋白酶样区。第36个Kringle-4含有一个额外未配对半胱氨酸，推测此处可能是Apo（a）以二硫键与ApoB结合的部位。经胰蛋白酶限制性水解Apo（a）发现，Apo（a）中的Kringle-4有75%～85%的氨基酸与纤溶酶原的第391～472个氨基酸相同，有共同的抗原簇，表现出两者有交叉反应。纤溶酶原（PG）是一种丝氨酸蛋白酶原，含有791个氨基酸残基，结构中含有5个富含半胱氨酸的“Kringle”样结构，即Kringle-5，在Kringle-5的后面为一丝氨酸蛋白酶区。PG与Apo（a）结构相似。

Kringle结构是3个二硫键组成的3套环形结构，含有78～82个氨基酸残基，在其第1与第6，第2与第4，第3与第5半胱氨酸上，连成3个二硫键。这种结构也出观在前凝血酶，尿激酶，链激酶和纤溶酶原激活剂（t-PA）的组份中。由于Apo（a）分子中的Kringle-4数目可在15～37之间变化，从而造成Apo（a）有多种不同的异构体。

Apo（a）结构中有一蛋白酶区，推测其功能可能是一种酶。另外在分子中相当于PG蛋白酶的丝氨酸被精氨酸代替，即可使其丧失酶的功能。由于Kringle结构与PG相似，推测Apo（a）可能结合到像PG受体或纤维蛋白那样的大分子上，再加上Lp（a）颗粒携带的胆固醇结合到血管损伤部位，因此，它不仅促进动脉粥样硬化形成，也阻碍血管内凝血块的溶解。

（六）载脂蛋白D

载脂蛋白D（apolipoprotein D，ApoD）是HDL中仅次于ApoAⅠ，ApoAⅡ的一种载脂蛋白，在HDL2中约占21%，HDL3中占43%，VLDL中含有36%。ApoD化学本质是糖蛋白，其糖的组分中含有葡萄糖、甘露糖、半乳糖、葡萄胺和唾液酸。ApoD又称为薄线肽（thinline peptide），其分子量为22 100u，为一条多肽链，C端为天冬氨酸、苏氨酸、丙氨酸和丝氨酸，N端是封闭的，正常人血清含量为100～120mg/L。ApoD的生理功能尚不清楚，流行病学调查表明，ApoD与胆固醇酯尤其是HDL胆固醇之间存在着相关性，推测其可能是一种胆固醇转移蛋白，在胆固醇酯从HDL向VLDL的转移过程中起着重要的作用，也有不支持这一论点的实验依据，还有报道心肌梗死和冠心病患者血浆ApoD水平与HDL-C水平呈正相关并同时降低。ApoD水平可能与遗传因素有关，并与ApoAⅠ共同作为心血管疾病的早期预测指标。

（七）载脂蛋白H

载脂蛋白H（apolipoprotein H，ApoH），又称为β2-糖蛋白Ⅰ（β2-glycoprotein，β2-GⅠ），由Schultze等于1961年首先发现，它是人血浆中作为过氯酸可溶性部分存在的一种50ku糖蛋白。ApoH是由326个氨基酸残基组成的单链多肽，其中含量最丰富的是脯氨酸（共31个），半胱氨酸共有22个，与二硫键的形成有关。在人血浆中占总量60%的ApoH存在于离心后d＞1．218g/ml底层部分的游离脂蛋白中。

（八）载脂蛋白M

在新的载脂蛋白的研究中，1999年Xu等人报道鉴定、克隆了一个新的HDL特异载脂蛋白M（Apolipoprotein M，ApoM）。

ApoM远离lipocalin族，保留有其自身的信号肽，以锚着于脂蛋白的表面。因为在血浆中ApoM主要与脂蛋白结合，所以ApoM符合载脂蛋白的标准。由于ApoM与小颗粒脂蛋白结合，故超速离心后，在去脂蛋白血浆中仍可检测到少量的ApoM。

在各种脂蛋白中，较富含TG脂蛋白和LDL而言，HDL似乎含有更多的ApoM，与其他载脂蛋白相比较，ApoM是次要组成，通过Northern杂交证实，ApoM mRNA仅在肝脏和肾脏显著表达，而在其他组织中少有，肝脏中ApoM的合成可能与HDL的产生有关，但在肾脏ApoM mRNA的生理学意义却不是很明显。

与众不同的是，ApoM前20个氨基酸片段组成一个疏水的特征信号肽，由于没有信号肽酶，所以疏水信号肽保留于其成熟蛋白质，可能是在形成一个疏水的α-螺旋后，用于与磷脂层的锚着。ApoM可以结合疏水性小分子复合物，说明在脂质代谢和转运中可能起有重要作用。

但是对于ApoM是否参与HDL中的胆固醇逆转运，及其机制究竟如何，与高密度脂蛋白血症以及冠心病等究竟关系如何，尚需进一步的证实。