小腸膽固醇吸收相關(guān)蛋白的研究成果綜述,人體生理學(xué)論文膽固醇是哺乳動(dòng)物細(xì)胞膜的重要組成部分，對于維持細(xì)胞膜的通透性和流動(dòng)性起著關(guān)鍵作用，同時(shí)其在細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)、神經(jīng)傳導(dǎo)、胚胎發(fā)育和細(xì)胞分化中也發(fā)揮著重要作用。但過高的膽固醇水平會(huì)誘發(fā)多種疾病，如動(dòng)脈粥樣硬化和冠心病等[1].研究表示清楚，通過飲食攝入太多的膽固醇是導(dǎo)致高膽固醇血癥的主要原因，因而，有關(guān)膽固醇吸收的研究是當(dāng)前脂類代謝領(lǐng)域的熱門之一，了解小腸膽固醇吸收相關(guān)關(guān)鍵蛋白及其調(diào)節(jié)機(jī)制有助于全面了解膽固醇吸收的經(jīng)過。本文主要對小腸膽固醇吸收相關(guān)蛋白的研究進(jìn)展進(jìn)行了綜述。1膽固醇在小腸的吸收經(jīng)過小腸是膽固醇吸收的主要場所，腸腔中的膽固醇主要來源于食物、膽汁及小腸黏膜的分泌。膽汁來源的膽固醇為游離膽固醇，能夠被小腸黏膜直接吸收，而食物中的膽固醇部分以膽固醇酯形式存在，必須經(jīng)膽固醇酯酶水解為游離膽固醇后才能被吸收。介入小腸膽固醇吸收的蛋白諸多，華而不實(shí)尼曼-匹克C1型類似蛋白1〔Niemann-PickC1like1,NPC1L1〕主要介導(dǎo)小腸對膽固醇的吸收，小腸吸收的游離膽固醇在?；o酶A-膽固醇?；D(zhuǎn)移酶2[acyl-coenzymeA〔CoA〕∶cholesterolacyltransferase2,ACAT2]的催化下重新構(gòu)成膽固醇酯并經(jīng)淋巴液進(jìn)入血液循環(huán)，而未被酯化的膽固醇則通過ATP結(jié)合盒轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白G5/G8[ATP-bindingcassette〔ABC〕transportersG5/G8,ABCG5/ABCG8]分泌入腸腔隨糞便排出體外，轉(zhuǎn)錄因子肝X受體〔liverXreceptor,LXR〕通過調(diào)節(jié)NPC1L1和ABCG5/ABCG8的表示出介入了小腸膽固醇吸收的調(diào)節(jié)。2膽固醇吸收經(jīng)過中的關(guān)鍵蛋白2.1NPC1L1蛋白NPC1L1起初被以為是尼曼-匹克C1蛋白〔Niemann-PickC1,NPC1〕的同源物[2],NPC1缺乏會(huì)引起游離膽固醇在神經(jīng)元溶酶體內(nèi)的聚集進(jìn)而引起神經(jīng)變性和早產(chǎn)兒死亡[3,4],但是其功能一直不為人所知。2004年，Altmann等[5]發(fā)現(xiàn)，NPC1L1蛋白是介入小腸膽固醇吸收的重要蛋白，其功能才為人們所認(rèn)識(shí)。人類NPC1L1基因位于染色體17P13,全長29kb,編碼5kbmRNA,NPC1L1蛋白由1332個(gè)氨基酸殘基組成[2,5,6].如此圖1所示，好像其同源物NPC1,NPC1L1蛋白也有一個(gè)典型的信號(hào)肽區(qū)域，含有13個(gè)跨膜區(qū)和3個(gè)大的胞外區(qū)段[7,8],華而不實(shí)第1個(gè)胞外區(qū)段為NPC1L1蛋白的NH2端。研究表示清楚，在NPC1L1蛋白的NH2端存在一個(gè)富含半胱氨酸的氨基端結(jié)構(gòu)域〔N-terminaldomain,NTD〕,NPC1L1蛋白通過NTD結(jié)合膽固醇，假如其NTD缺失則不能促進(jìn)膽固醇的吸收[9,10];第2個(gè)胞外區(qū)為膽固醇吸收抑制劑依折麥布〔ezetimibe〕的結(jié)合位點(diǎn)[11].在NPC1L1蛋白的3個(gè)胞外區(qū)段存在多個(gè)N-糖基化位點(diǎn)，成熟的NPC1L1蛋白經(jīng)過大量的糖基化修飾，這種修飾使得NPC1L1蛋白不易被膽汁和小腸消化液中的酶所分解[12],假如糖基化位點(diǎn)發(fā)生突變會(huì)影響NPC1L1蛋白的成熟和功能[13].除此之外，NPC1L1蛋白還有一個(gè)固醇感應(yīng)構(gòu)造域〔sterolsensingdomain,SSD〕.NPC1L1在哺乳動(dòng)物空腸和回腸的小腸上皮細(xì)胞的刷狀緣膜表示出豐富，在小腸的膽固醇吸收中發(fā)揮重要作用，在人類和靈長類動(dòng)物的肝臟中也有表示出，主要介入膽汁中膽固醇的重吸收。NPC1L1基因敲除小鼠的小腸膽固醇吸收水平降低了70%,并且對NPC1L1抑制劑ezetimibe治療不敏感，它與ezetimibe治療的野生型小鼠同樣表現(xiàn)出抗高脂血癥的特點(diǎn)[5,14].近期有研究發(fā)現(xiàn)，ezetimibe同樣能夠降低高脂喂養(yǎng)的斑馬魚的膽固醇水平[15],這些研究結(jié)果均表示清楚NPC1L1在小腸膽固醇吸收的經(jīng)過中扮演了重要角色，但是NPC1L1介導(dǎo)膽固醇吸收的機(jī)制尚不完全明確。研究發(fā)現(xiàn)，NPC1L1通過囊泡內(nèi)吞介導(dǎo)膽固醇的吸收，而且NPC1L1能夠在內(nèi)吞循環(huán)體〔endocyticrecyclingcompartment,ERC〕和質(zhì)膜之間循環(huán)移動(dòng)。當(dāng)膽固醇缺乏時(shí)，NPC1L1從ERC轉(zhuǎn)移至質(zhì)膜介導(dǎo)外源膽固醇吸收[16],NPC1L1轉(zhuǎn)運(yùn)至質(zhì)膜時(shí)需要MyoVb.Rab11a.Rab11-FIP2復(fù)合物的介入[17].近期的研究發(fā)現(xiàn)，Cdc42也介入了這一經(jīng)過，當(dāng)敲除Cdc42后NPC1L1不能轉(zhuǎn)運(yùn)至質(zhì)膜[18].細(xì)胞吸收外源膽固醇時(shí)首先由NPC1L1蛋白和flotillins蛋白構(gòu)成富含膽固醇的NPC1L1-flotillins-膽固醇膜微小構(gòu)造域，進(jìn)而通過clathrin/AP2介導(dǎo)的囊泡內(nèi)吞完成膽固醇的吸收[19].ezetimibe正是通過結(jié)合至NPC1L1,解離NPC1L1-flotillins復(fù)合物，阻止NPC1L1的內(nèi)吞進(jìn)而抑制膽固醇的吸收[20].研究發(fā)現(xiàn)，NPC1L1蛋白的C端存在一個(gè)特異的內(nèi)吞序列YVNXXF,而Numb蛋白能夠與該序列結(jié)合進(jìn)而介導(dǎo)NPC1L1和膽固醇的內(nèi)吞，當(dāng)Numb蛋白敲除后，NPC1L1的內(nèi)吞和膽固醇的吸收明顯減少。另外，當(dāng)膽固醇缺乏時(shí)，NPC1L1蛋白NTD結(jié)合膽固醇后發(fā)生構(gòu)象變化，其C端的內(nèi)吞序列從質(zhì)膜中暴露出來，結(jié)合Numb,進(jìn)而招募AP2和網(wǎng)格蛋白等，起始NPC1L1的內(nèi)吞[21,22].研究表示清楚，人群中膽固醇的吸收效率從29%至80%不等。Cohen等[23]發(fā)現(xiàn)，NPC1L1蛋白一些非同義序列突變與膽固醇的吸收效率相關(guān)，F(xiàn)ahmi等[24]鑒定出了這些突變序列。進(jìn)一步的研究發(fā)現(xiàn)，華而不實(shí)有8個(gè)突變序列〔L110F,R306C,A395V,G402S,T413M,R693C,R1214H,R1268H〕能夠部分介導(dǎo)細(xì)胞膽固醇的吸收，被定義為部分功能缺失型突變體，另有11個(gè)突變序列〔T61M,N132S,D398G,R417W,G434R,T499M,S620C,I647N,G672R,S881L,R1108W〕則完全不能介導(dǎo)膽固醇的吸收，被定義為完全功能缺失型突變體[12].2.2ABCG5/ABCG8轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白ATP結(jié)合盒轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白超家族[ATP-bindingcassette〔ABC〕transporterssuperfamily]在體內(nèi)膽固醇的代謝中發(fā)揮1源性可分為7個(gè)ABC轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白亞家族，分別命名為ABCA~ABCG.ABCG5和ABCG8蛋白屬于ABCG的成員，G亞家族還包括ABCG1、ABCG2和ABCG4.人ABCG5和ABCG8基因以頭對頭的方式定位于2號(hào)染色體2p21,二者第一個(gè)內(nèi)含子間只相隔140個(gè)堿基，均含有13個(gè)外顯子和12個(gè)內(nèi)含子，分別編碼ABCG5和ABCG8蛋白。與其他ABC轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白分別含有2個(gè)跨膜域〔transmembranedomain〕和2個(gè)核苷酸結(jié)合域〔nucleotidebindingdomain,NBD〕不同，ABCG5和ABCG8蛋白只含有1個(gè)跨膜區(qū)和1個(gè)NBD,而NBD包含2個(gè)保守肽序列〔圖2〕,因而，ABCG5和ABCG8蛋白屬于ABC半轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白，當(dāng)它們單獨(dú)表示出時(shí)是無生理功能的半轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白，二者必須互相結(jié)合構(gòu)成異二聚體才能發(fā)揮其生理作用[25].研究表示清楚，ABCG5和ABCG8在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)構(gòu)成異二聚體，然后轉(zhuǎn)移至高爾基體并最終遷移至質(zhì)膜，當(dāng)異二聚體中任何一個(gè)半轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白表示出缺乏時(shí)，都會(huì)引起另一個(gè)半轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的聚集并影響其遷移至質(zhì)膜[26].ABCG5和ABCG8蛋白主要在小腸上皮細(xì)胞的刷狀緣膜和肝細(xì)胞的小管膜表示出[26].近期的研究發(fā)現(xiàn)，在人類膽囊上皮細(xì)胞的頂點(diǎn)也有表示出，它們在人類膽固醇相關(guān)的膽結(jié)石疾病中的表示出升高[27].ABCG5/ABCG8能夠?qū)⑿∧c吸收的游離膽固醇逆轉(zhuǎn)運(yùn)回腸腔。有文獻(xiàn)報(bào)道，NPC1L1敲除的小鼠天天能夠通過ABCG5/ABCG8通路排出4mol膽固醇[28],小鼠ABCG8基因的缺失明顯升高了小腸對谷固醇和膽固醇的吸收[29],小鼠ABCG5和ABCG8過表示出則會(huì)降低谷固醇和膽固醇的吸收[30].除此之外，研究表示清楚在近交系小鼠中，只要空腸和回腸的ABCG5和ABCG8的表示出與膽固醇的吸收呈負(fù)相關(guān)[31].這些結(jié)果都表示清楚，小腸ABCG5/ABCG8通過逆轉(zhuǎn)運(yùn)小腸吸收的膽固醇降低了小腸膽固醇的吸收。研究表示清楚，ABCG5和ABCG8基因的多態(tài)性與膽固醇的吸收相關(guān)，攜帶ABCG8.p.D19H等位基因的個(gè)體，ABCG5和ABCG8的表示出與對照組相比并無差異，但是膽固醇的吸收相比對照組降低了24%[32].在患高血脂的日本人群中，攜帶ABCG8M429V突變體的個(gè)體血清谷固醇水平明顯升高[33].2.3ACAT2蛋白ACAT是一種膜結(jié)合蛋白，在細(xì)胞內(nèi)催化游離膽固醇和長鏈脂肪酸構(gòu)成膽固醇酯，進(jìn)而構(gòu)成乳糜微粒并通過淋巴液進(jìn)入血液循環(huán)。在哺乳動(dòng)物中，ACAT有2個(gè)亞型：ACAT1和ACAT2,分別由不同的基因編碼。編碼人ACAT1蛋白的基因位于1號(hào)和7號(hào)染色體，并分別含有2個(gè)不同的啟動(dòng)子P1和P7,而ACAT2基因定位于12號(hào)染色體，由15個(gè)外顯子和13個(gè)內(nèi)含子組成，編碼相對分子質(zhì)量為46103大小的ACAT2蛋白。ACAT1在全身各組織均有分布，而ACAT2主要分布于肝細(xì)胞和小腸上皮細(xì)胞，催化膽固醇與長鏈脂肪酸構(gòu)成膽固醇酯，在生物體膽固醇的代謝中發(fā)揮重要作用。很多研究已經(jīng)表示清楚，ACAT2介入了小腸對膽固醇的吸收。Zhang等[34]以ACAT2SI-/SI-〔小腸ACAT2基因特異敲除〕和ACAT2L-/L-〔肝ACAT2基因特異敲除〕小鼠為研究對象，發(fā)現(xiàn)ACAT2SI-/SI-小鼠小腸膽固醇吸收減少，而且小腸膽固醇酯的聚集也降低，同時(shí)兩種小鼠的肝膽固醇聚集均減少。除此之外，兩種基因敲除小鼠均表現(xiàn)出抗飲食引起的高膽固醇血癥和抗動(dòng)脈硬化的趨勢。有人發(fā)現(xiàn)，敲除ACAT2基因后小鼠小腸的膽固醇吸收效率降低，而且表現(xiàn)出抗動(dòng)脈粥樣硬化趨勢[35,36].3小腸膽固醇吸收的調(diào)節(jié)小腸膽固醇的吸收水平受多種因素的調(diào)節(jié)，當(dāng)膽固醇水平升高時(shí)，小腸對膽固醇的吸收降低，除此之外，轉(zhuǎn)錄因子在小腸膽固醇吸收經(jīng)過中發(fā)揮了重要的調(diào)節(jié)作用。LXR是一種配體激活的轉(zhuǎn)錄因子，屬于核受體超家族，華而不實(shí)LXR和LXR介入體內(nèi)膽固醇代謝的調(diào)節(jié)。在Caco-2細(xì)胞和小鼠小腸中，LXR/能夠下調(diào)NPC1L1的表示出[37],選擇性地激活小鼠小腸LXR后膽固醇的吸收降低，小腸NPC1L1mRNA水平降低[38].ABCG5和ABCG8同樣是LXR/的直接靶基因，LXRs沖動(dòng)劑刺激野生型小鼠后，肝和小腸ABCG5/G8mRNA表示出上調(diào)[39,40].除此之外，微粒體甘油三酯轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白〔mi-crosomaltriglyceridetransferprotein,MTTP〕敲除的小鼠給予LXR沖動(dòng)劑刺激后小腸膽固醇吸收降低[41].除轉(zhuǎn)錄因子LXR外，其他的轉(zhuǎn)錄因子同樣能夠調(diào)節(jié)膽固醇的吸收。有研究發(fā)現(xiàn)，caco-2細(xì)胞轉(zhuǎn)染外源性的CDX2和HNF1后，ACAT2的表示出增加，采用RNA干擾技術(shù)抑制caco-2細(xì)胞內(nèi)源性CDX2和HNF1的表示出后ACAT2的表示出降低。在HepG2細(xì)胞中，CDX2表示出升高的同時(shí)ACAT2的表示出也同樣升高[42],利莫那班〔rimonabant〕則能夠同時(shí)抑制ACAT1和ACAT2的表示出[43].4瞻望當(dāng)前，高血脂已成為人們普遍關(guān)注的健康問題，由此引發(fā)的動(dòng)脈粥樣硬化和冠心病等疾病成為引起死亡的主要原因，降膽固醇藥物的研究是當(dāng)今醫(yī)學(xué)研究的熱門問題之一。迄今為止，批準(zhǔn)上市的膽固醇吸收抑制藥物只要ezetimibe,在臨床上ezetimibe與他汀類藥物聯(lián)合應(yīng)用相比單一使用他汀類藥物能夠更好地降低血清LDL的水平，但是ezetimibe會(huì)引起血清轉(zhuǎn)氨酶升高以及肝炎等不良反響[44].分析和歸納小腸膽固醇吸收相關(guān)蛋白的最新研究進(jìn)展，我們能夠?qū)ふ倚碌哪懝檀嘉找种苿┑淖饔冒悬c(diǎn)，例如：①小腸LXR的特異沖動(dòng)劑；②ABCG5/ABCG8沖動(dòng)劑；③抑制NPC1L1與膽固醇的結(jié)合或抑制NPC1L1在質(zhì)膜和內(nèi)吞循環(huán)體之間的轉(zhuǎn)運(yùn)；④通過抑制ACAT2的表示出降低膽固醇的酯化。這些都可能成為將來膽固醇吸收抑制劑的作用靶點(diǎn)，并通過后續(xù)的藥物挑選策略，開發(fā)出新型的降脂藥物?！疽韵聻閰⒖嘉墨I(xiàn)】[1]BartonM.Cholesterolandatherosclerosis:modulationbyoestro-gen[J].CurrOpinLipidol,2020,24〔3〕:214-220.[2]DaviesJP,LevyB,LoannouYA.EvidenceforaNiemann-PickC〔NPC〕genefamily:identificationandcharacterizationofNPC1L1[J].Genomics,2000,65〔2〕:137-145.[3]CarsteaED,MorrisJA,