促进胆固醇逆转运

动脉粥样硬化形成的主要机制是胆固醇在血管内膜下的沉积，沉积的胆固醇主要来源于LDL颗粒携带的胆固醇，即“坏胆固醇”，而HDL的主要作用是将沉积于肝外周组织特别是血管内膜下的胆固醇转运出来，构成HDL-C，即“好胆固醇”，HDL将胆固醇转运到肝进行代谢并经胆道以胆酸的形式排泄，这一过程称为胆固醇的逆转运。胆固醇逆转运可减少胆固醇在血管内膜下的沉积从而减轻动脉粥样硬化的进程。在动脉粥样硬化病变中，胆固醇超载的细胞主要是巨噬细胞，因此，抗动脉粥样硬化的胆固醇逆转运的关键在于将巨噬细胞中的胆固醇转运出来（图6-4）。

图6-4　HDL代谢和巨噬细胞胆固醇逆转运

ApoAⅠ由肝和小肠合成和分泌，并通过ABCA1介导的胆固醇流出对缺脂的ApoAⅠ进行初步的脂化。ABCA1可能同时促进胆固醇从外周细胞转移到缺脂的ApoAⅠ。而ABCG1和SR-BⅠ可能促进胆固醇向成熟的HDL转移。HDL中的非酯化的胆固醇（UC）可被LCAT酯化为胆固醇酯（CE）。HDL-CE和HDL-UC可被SR-BⅠ选择性摄取，HDL-CE也可通过CETP转运到含ApoB的脂蛋白上。成熟的HDL-C可以通过肝脂酶（水解HDL中的TG）和内皮脂酶（水解HDL中的磷脂）使其变为小颗粒HDL。肝摄取的胆固醇通过ABCG5／8和ABCB11通路以非酯化胆固醇或胆酸（BA）形式排出。
注：LDLR＝LDL受体；EL＝内皮脂酶；HL＝肝脂酶；PLTP＝磷脂转运蛋白；CETP＝胆固醇酯转运蛋白；PPARs＝PPARα，PPAγ，PPARβ／δ，LXR＝肝X受体

（一）巨噬细胞胆固醇流出

1．ABCA1通路　尽管ABCA1介导的巨噬细胞胆固醇流出占外周组织总胆固醇流出的很少部分，且对循环HDL-C水平的影响较小，但它对防止血管壁内巨噬细胞胆固醇聚集有重要意义，胆固醇在巨噬细胞内的聚集将导致泡沫细胞形成，这是动脉粥样硬化的基础。过多的游离胆固醇对巨噬细胞有毒性作用，它可触发细胞产生内质网应激聚集，继而引起巨噬细胞凋亡，这也是导致粥样斑块不稳定的因素。但细胞同时存在防御“胆固醇中毒”的一些保护机制。其机制之一是通过乙酰辅酶A胆固醇酰基转移酶1（ACAT1）将游离胆固醇（非酯化胆固醇，UC）酯化为胆固醇酯（CE）［16］。疏水的CE储存在细胞浆的脂滴内，CE的聚集又将导致泡沫细胞形成。如需要清除巨噬细胞内聚集的CE则要先将CE水解为UC后才能进行，这可能是逆转动脉粥样硬化病变的关键。另一防御胆固醇毒性的机制是将胆固醇转运出细胞外。目前对巨噬细胞胆固醇流出的分子机制已有较全面的研究（图6-4）。曾经认为被动扩散是巨噬细胞胆固醇流出的最重要的途径，但ABCA1介导的胆固醇主动转运模式使人们认识到易化扩散才是巨噬细胞胆固醇流出的主要方式。体外试验发现，ABCA1敲除鼠的巨噬细胞类似丹吉尔病患者的成纤维细胞，其寡脂ApoAⅠ载导的胆固醇流出基本消失。体内试验也证实巨噬细胞的ABCA1水平影响动脉粥样硬化进程［17］。例如ABCA1敲除鼠的骨髓移植到正常鼠后，受体鼠的动脉粥样硬化发展加快。但其促进动脉粥样硬化的机制似乎与巨噬细胞胆固醇流出障碍无关，而可能存在其他机制，如ABCA1敲除的巨噬细胞对趋化因子的反应增强。此外ABCA1还促进其他致粥样病变的脂质（如氧化磷脂）从血管细胞流出。更让人意外的是ABCA1敲除鼠从胆汁排泌的总胆固醇并无明显减少，因此，尽管ABCA1对肝脏和小肠新生ApoAⅠ的脂化以及HDL生成和代谢至关重要，但ABCA1对体内巨噬细胞胆固醇流出和逆转运的具体效应仍需进一步研究。

2．ABCG1通路　尽管ABCA1是寡脂ApoAⅠ运载的胆固醇流出的决定因素，但ABCA1敲除的巨噬细胞仍然存相当数量的胆固醇向成熟HDL和血清的转运，提示巨噬细胞还存在其他胆固醇流出的通路。ABCG1就是最近发现的巨噬细胞胆固醇流出的另一介导分子［18，19］，与ABCA1不同的是ABCG1主要促进巨噬细胞胆固醇流向成熟HDL，后者所占体内HDL和ApoAⅠ的比例远大于寡脂ApoAⅠ。ABCG1敲除鼠的巨噬细胞存在脂质堆积，其成熟HDL运载的胆固醇流出也减少。但ABCG1介导的巨噬细胞胆固醇流出和对小鼠动脉粥样硬化的影响是否在人体内也存在还需要进一步探讨。

ABCA1和ABCG1具有共同的调节机制，它们都受核受体肝X受体α／β（LXR-α／β）的转录调控。LXRs的内源性配体是氧化甾醇，后者是细胞内胆固醇的衍生物。因此细胞内过多的胆固醇堆积将导致LXRs的氧化甾醇配体产生，从而上调主要的胆固醇流出通路分子（ABCA1和ABCG1）表达，以维持细胞内胆固醇的稳态和防止胆固醇的毒性作用。动物实验也证实LXRs缺乏导致小鼠组织大量胆固醇堆积和动脉粥样硬化增加。因此LXRs目前被视为巨噬细胞胆固醇流出的主要调节因子。研究还发现过氧化物酶增殖体激活受体α和γ（PPARα，γ）的激动药也能促进巨噬细胞胆固醇流出，其可能机制是通过上调LXRs。

3．SR-BI通路　除ABCA1和ABCG1外，巨噬细胞还表达SR-BⅠ。SR-BⅠ主要是将胆固醇转运到成熟HDL-C颗粒上，但它同时也能促进细胞摄取HDL-C［20］，因此SR-BⅠ对巨噬细胞胆固醇流出影响的净效应还有争议。不过SR-BⅠ基因敲除鼠给予高胆固醇饮食后，其体内脂质沉积明显并伴有主动脉内动脉粥样硬化病变加剧。而且ApoE基因敲除基础上合并SRBⅠ基因缺失使早期动脉粥样硬化病变增加，动脉粥样硬化病变进展和死亡也明显加速。LDL受体缺失合并SR-BⅠ缺失鼠的也呈现动脉粥样硬化加剧的改变。SR-BⅠ缺失鼠骨髓移植受体的动脉粥样硬化增加从另一方面证实了SR-BⅠ的保护作用。但SR-BⅠ对体内巨噬细胞胆固醇逆转运的意义仍有待研究。

（二）LCAT酯化胆固醇是巨噬细胞胆固醇逆转运的关键

从细胞中流出的胆固醇为非酯化胆固醇，一旦与血浆中的HDL结合，它随即由卵磷脂：胆固醇酰基转移酶（LCAT）酯化为胆固醇酯（CE）（图6-4）［21］。CE较UC更疏水，因此它被包裹在脂蛋白颗粒的核心，以便于成熟HDL的形成。LCAT对HDL的正常代谢非常重要，因为它的缺乏会使HDL生成障碍。当LCAT缺乏时，人和小鼠都表现为HDL-C水平显著低下，同时还伴有ApoAⅠ降低，这是由于ApoAⅠ脂化障碍，很快从肾排泄所致。

最初认为LCAT介导的胆固醇酯化对胆固醇逆转运重要，是因为它可以保持细胞和HDL之间的UC浓度差梯度，从而有助于胆固醇从细胞流向HDL。这一假设符合胆固醇被动扩散理论。但现在既然认为主动转运是胆固醇流出的主要机制，那么LCAT介导的胆固醇酯化对胆固醇流出和逆转运的意义就不一定了（但由于ABCG1可增加细胞膜表面胆固醇的利用度而促进胆固醇向载体转运，因此“被动扩散”模式和LCAT的作用对ABCG1还可能适用）。关于LCAT对动脉粥样硬化作用的动物实验结果也不一致。例如过度表达LCAT使家兔HDL-C水平升高和动脉粥样硬化减轻，但LCAT表达虽然使小鼠HDL-C水平升高，但其动脉粥样硬化病变没有变化或反而增加。同样，LCAT敲除鼠也有减轻或增加动脉粥样硬化病变的不同报道。关于人类LCAT变异的资料较少，只有一项报道LCAT基因突变的杂合子人群颈动脉内膜中层厚度增加，提示LCAT活性下降具有致动脉粥样硬化作用。尽管LCAT对 HDL代谢有重要影响，但其对巨噬细胞胆固醇逆转运和动脉粥样硬化的作用仍需进一步研究。

（三）HDL中的胆固醇向肝转运和经胆道排出

1．SR-BⅠ介导肝HDL-UC摄取　经典的胆固醇逆转运模式中，HDL中的胆固醇最终被转运到肝并被肝摄取。其中最直接的通路是肝通过HDL受体SR-BⅠ选择性摄取HDL-C。SR-BⅠ选择性摄取是指只摄取HDL中的胆固醇，而不摄取HDL中的蛋白，如ApoAⅠ。多数研究认为SR-BⅠ介导的“选择性摄取”主要是摄取HDL中的CE，实际上，SR-BⅠ也摄取部分HDL中的UC［22］。单纯肝过度表达SR-BⅠ时，由于肝摄取HDL-C增加，使血浆中HDL-C降低。而SR-BⅠ敲除鼠由于肝摄取减少，血浆HDL-C水平增加。最近的研究还显示，尽管肝表达SR-BⅠ降低血浆HDL-C，但巨噬细胞的胆固醇逆转运增加。相反，阻断肝SR-BⅠ后，虽然血浆HDL-C水平升高，但巨噬细胞的胆固醇逆转运下降。因此，肝SR-BⅠ表达水平与动脉粥样硬化的负相关取决于其对巨噬细胞的胆固醇逆转运的促进作用。这些动物实验的结果虽然显示SR-BⅠ与HDL-C代谢和逆转运密切相关，但其在人体的作用还不清楚。在正常血脂的人体中发现，肝直接摄取的HDL-CE并排泌到胆道的量很少，且至今没有SR-BⅠ缺乏的病例报道，从动物实验结果推测，SR-BⅠ缺乏会导致人体HDL-C升高，但心血管病危险增加，这一临床表型在人群中确实存在。

2．CETP介导HDL-CE交换和肝转运　HDL中的胆固醇除转运到肝外，它还可转运到含ApoB的脂蛋白颗粒上（图6-4）。UC相对容易在脂蛋白之间转移，含ApoB的脂蛋白也有LCAT存在，它协助胆固醇的酯化。HDL中的CE则通过CETP转移到ApoB脂蛋白颗粒上，交换后者中的TG［23］。CETP缺乏的病人表现为HDL-C显著增高和ApoAⅠ代谢减慢。啮齿类动物缺乏CETP基因，但当CETP基因转移表达到小鼠体内时，其血浆HDL-C水平下降。因此CETP表达显著影响血浆HDL-C的水平，但其对胆固醇逆转运的作用还不肯定。人体试验发现，当注射CE示踪的HDL-C后，大部分CE示踪物在转移到ApoB脂蛋白颗粒上后最终排泄到胆汁，这提示CETP在转运HDL-CE到肝和胆汁的过程中起重要作用。类似的人体研究还发现，HDL-UC可直接转运到肝和胆汁，而不需要经过ApoB脂蛋白转移。说明肝存在直接摄取HDLUC的机制（可能是SR-BⅠ或其他未知通路）。因此需进一步明确CETP对胆固醇逆转运的影响以及HDL-CE与HDL-UC代谢途径差异，以便了解CETP对巨噬细胞胆固醇流出和动脉粥样硬化的作用。

3．ABCG5／ABCG8促进胆固醇从肝向胆汁排泄　胆固醇逆转运的全过程应包括胆固醇从外周细胞流出，随后转运到肝，最后由肝向胆汁排泌。以往多数研究比较关注巨噬细胞的胆固醇流出和胆固醇的肝摄取过程，因为它们与HDL抗动脉粥样硬化的关系更直接，但肝向胆汁排泌胆固醇的过程也很重要，这一过程也涉及一些新发现的转运蛋白。通常HDL来源的胆固醇较其他来源的胆固醇更易直接排入胆汁，如HDL-UC可直接排泄到胆汁或先转化为胆酸（胆酸合成的限速酶是7α羟化酶）后由胆汁排泄。而HDL-CE则需要先水解为UC后才能排入胆汁或合成胆酸。ABCG5和ABCG8是两个协同作用的半转运子，它们在肝细胞膜的顶端形成异二聚体促进胆固醇（或其他固醇如植物固醇）向胆汁的排泄［24］。它们与ABCA1和ABCG1相似，都受LXR调控。在小鼠中过度表达ABCG5和ABCG8可促进胆固醇的胆汁排泄，而ABCG5和ABCG8缺乏则产生高谷固醇血症，表现为胆汁固醇排泄减少和血清及组织中胆固醇和植物固醇水平升高。ABCB11（被称为胆盐输出）以类似的方式促进胆固醇从肝细胞膜顶端向胆汁排泄。因此这些新的肝细胞膜转运子蛋白也应纳入胆固醇逆转运的系统，但它们对胆固醇逆转运，特别是巨噬细胞胆固醇逆转运的总体影响还不清楚。

（四）小肠对胆固醇逆转运

胆固醇经胆汁排泄到肠道后有50%～80%又从小肠重吸收［25］。如在回肠末端就有大量的胆酸被重吸收，这一吸收过程需要胆酸转运子的参与。胆固醇肠道重吸收的机制仍在研究中，其中发现了一种特异性抑制肠道胆固醇吸收的小分子物质依折麦布，这对肠道胆固醇重吸收有了进一步的认识。最近的研究发现肠道胆固醇重吸收的关键分子是尼曼-匹克C1样物质［26］，依折麦布就是直接作用于这一分子。当然，也可能存在其他影响胆固醇吸收的分子。一旦从肠腔进入肠上皮细胞，胆固醇可包装成乳糜微粒，或者经ABCA1转移到寡脂ApoAⅠ上。同时ABCG5和ABCG8也在肠上皮细胞上有表达，它们可促进肠上皮细胞膜顶端胆固醇回到肠腔，因而直接影响胆固醇吸收的效率。小鼠过度表达ABCG5和ABCG8可减少小肠胆固醇吸收。因此ABCG5和ABCG8不仅在肝，而且在小肠影响胆固醇逆转运过程。

尽管胆固醇逆转运过程通常只包括从肝外组织细胞向肝转运及胆汁排泄，但动物实验证实肠道影响胆固醇的最终排泄。而且，最近的资料提示HDL-C上的胆固醇可以在小肠直接从血液向肠腔排泄。胆固醇这一绕过肝的排泄途径将从根本上改变传统的胆固醇逆转运观念。