云南昆明医学院第一附属医院神经内科（670032）
袁齐宏 综述 许虹 审校
摘要 载脂蛋白E（ApoE）对血脂代谢起重要调节作用，ApoE多态性是动脉粥样硬化早期及发展过程中个体差异的主要原因，同时影响脑血管疾病的发病。
关键词 载脂蛋白E；基因多态性；脑血管病
载脂蛋白E是血浆中重要的载脂蛋白之一，对血脂代谢起重要的调节作用。此外，近年来的研究发现，它的作用不仅仅限于脂质代谢，而且还在神经生物学领域发挥着重要的作用。本文主要就ApoE基因多态性在脑血管病方面的临床研究进行综述。
一、载脂蛋白E（ApoE）的生物学特性
载脂蛋白E是一种富含精氨酸的碱性蛋白。其主要存在于于乳糜微粒(CM )、极低密度脂蛋白(VLDL)、中密度脂蛋白(IDL )和部分高密度脂蛋白(HDL)中。人类ApoE主要在肝脏和脑组织合成，在肝脏中合成最多，脑中ApoE的mRNA表达总量是肝脏的1/3，星形细胞是其主要合成部位。人类ApoE定位于第19号染色体上的单一结构基因所编码。ApoE基因长度为3597bp，含有4个外显子(长度分别为44、66、193和860bp)和3个内含子(长度分别为760、1092和582bp)。
研究发现ApoE有三种主要异构体（isoform）即E2、E3和E4。有的人只含有一种主要异构体，即为纯合子；有人可含两种主要异构体，即为杂合子。ApoE的合成是由位于一个基因位点上的三个等位基因所控制，即（ε2、ε3和ε4）所编码，每一个等位基因对应于一个主要异构体产生三种纯合子（E2/2，E3/3，E4/4）和三种杂合子（E2/3，E2/4，E3/4）共六种常见表型，另外还有极少见的异构体。
二、ApoE基因多态性与高脂血症及动脉粥样硬化
ApoE多态性是导致个体间血脂和脂蛋白水平差异的常见遗传因素之一。在血脂正常的人群中, 各ApoE表型者的血浆胆固醇水平高低依次是 E4/E4> E4/E3 > E4/E2 > E3/E3 > E3/E2 > E2/E2。这种ApoE表型影响个体间血浆胆固醇水平的作用并不受环境和其他遗传背景的干扰。ApoE2的"降胆固醇"作用是ApoE4的"升胆固醇"作用的2-3倍，E4/E4表现的个体具有较高的HDL水平。目前尚未发现任何其他的等位基因能如此显著地影响正常人群的血浆胆固醇水平。
Apo E2和E4的代谢不同于Apo E3。Apo E2与VLDL、IDL和HDL 结合较少, 而是较多地存在于HDL中或游离在血浆中, 并且 E2 自身的分解代谢缓慢。而Apo E4的体内代谢情况则恰恰相反。ApoE各表型在体内的代谢不同与临床上测定各表型者血浆ApoE浓度有一致的关系: E2/E2者血浆ApoE浓度最高, E3/E3者居中,而E4/E4者最低。
关于ApoE表型调节体内血浆脂蛋白代谢的机理, 目前认为是由于Apo E2 与脂蛋白受体结合的能力低下, 引起CM和VLDL残粒分解代谢延缓, 造成这些残粒在体内蓄积; 同时也因IDL向LDL转化减少, 造成血浆中IDL浓度增加和LDL浓度低下。这些改变使CM和VLDL残粒进入肝细胞内代谢减少, 肝细胞内游离胆固醇含量减少, 反馈调节性地引起肝细胞表面上的LDL受体上调(数目增加), 因而加速LDL在体内的分解代谢, 使血浆LDL浓度进一步低下。如果没有其他可引起血脂升高的遗传和/或环境因素并存, Apo E2的效应则是使血浆甘油三酯水平升高, 而使血浆胆固醇水平降低。与此相反, Apo E4与受体的结合能力则相对较强, 因而使CM和VLDL残粒代谢增速,使IDL向LDL的转化也增多。其结果是引起血浆中CM残粒、VLDL和 IDL水平下降,而LDL水平升高。由于正常情况下, 体内CM和VLDL残粒水平很低, 故Apo E4 对这些脂蛋白残粒的影响难以被察觉。所以, Apo E4的尽效应是造成血浆胆固醇水平升高,而对血浆甘油三酯水平的影响则不大。有人发现, Apo E4携带者, 小肠吸收胆固醇增加。所以, Apo E4携带者采用饮食疗法治疗高脂血症获益最明显。另有实验发现, Apo E2携带者体内脂肪酸合成明显高于Apo E3者, 并认为这种体内脂肪酸合成增加是Apo E2者易伴发高甘油三酯血症的主要原因。
ApoE调控血浆中脂蛋白的脂解与清除，并调控VLDL和三酰甘油(TG)的产量，对胆固醇和脂蛋白代谢发挥关键作用。ApoE4为动脉粥样硬化(atherosclerosis AS)的危险因子，其机制不仅限于对血脂代谢的影响，AS病变区ApoE和脂蛋白脂酶的过度表达可能对病变产生直接作用。随着环境及遗传因素的不同，ε2等位基因既有致AS作用，又有抗AS作用。这两种作用在生命不同的阶段可能处于不同的平衡状态。而ε4等位基因相对于ε3来说则促进了AS的发生。
ApoE具有抗AS的作用，其机制可能有如下几方面：①ApoE能增加外周细胞胆固醇流出及血浆中含胆固醇脂蛋白的清除；②ApoE可抑制细胞信号传导及防止细胞进入G1期,从而达到抑制血小板衍生生长因子(PDGF)诱导的血管平滑肌细胞(SMC)迁移和增殖；③ApoE能激活NO合酶，刺激血小板产生足够的NO释出胞外，抑制血小板聚集；④ApoE通过抑制T淋巴细胞的活化达到抑制白介素-2(IL-2)的产生及淋巴细胞的增殖；⑤ApoE抑制脂蛋白氧化，减少氧化型低密度脂蛋白(OX-LDL)和氧化型极低密度脂蛋白(OX-VLDL)等的形成，从而减少泡沫细胞的生成，而泡沫细胞的形成正是AS主要病理改变之一。
三、ApoE基因多态性与缺血性脑血管病(Ischemic cerebrovascular disease ICVD)
诸多研究表明ApoE基因与缺血性脑血管病的发生有密切关系[1]，但尚无定论,一些研究结论甚至是相反的。研究认为,ε4等位基因是动脉硬化、冠心病和Alzheimer病发病危险因子，也很可能是脑血管疾病的易患因素。ApoEε4是缺血性脑血管病复发的一个重要的预测指标[2]。Chowdhury等[3]报道缺血性脑血管病中ApoE等位基因ε4可能是缺血性脑血管病发作的一种遗传易感因子。Jin ZQ等[4]研究也有相似结论。但Lin HF等[5]研究结果表明,ApoE等位基因ε4与缺血性脑血管病发生无关,而ε2对65岁以下人群的缺血性脑血管病发病有保护效应。Um JY等[6]的研究结果表明ApoE等位基因ε4与脑梗死之间无明显的相关性。赖秋莲等[7]对台湾地区缺血性脑卒中病人研究结果表明E3/E4基因型可能与腔隙型缺血性脑卒中有关，而大动脉粥样硬化性缺血性脑卒中则否。有研究发现,ApoE基因与广泛意义上的脑梗死并无直接关系,对单纯动脉粥样硬化性脑梗死而排除其他类型脑梗死常见发病原因,如高血压、栓塞、脑血管痉挛等因素的影响,可得出ApoEε4等位基因是易感脑梗死的遗传因素,支持ApoE基因多态性与动脉硬化性疾病相关的理论假说。这些结果的不一致性显示了缺血性脑血管疾病致病因素的复杂性,这些复杂性可能与研究方法、所选病例及研究人群之间差异有关。
四、ApoE基因多态性与脑出血( Intracerebral hemorrhage ICH)
国内外对ApoE基因多态性与高血压性脑出血患者关系的研究较少,尚无定论。Kokubo等[8]的研究表明E2/2基因型个体患脑出血的危险率为E3/3基因型的4. 4 倍，而E3/4基因型个体患脑出血的危险率为E3/3基因型的1. 8 倍，ε2和ε4等位基因是脑出血的危险因素，且多见于脑叶出血的患者。也有一些研究认为ApoE与脑出血发病不相关,或仅与淀粉样脑血管病出血相关。Prior[9]等的研究提示E4可以促进血管内β淀粉样蛋白( amyloid-β, Aβ)沉积, 产生超氧化物自由基,从而损害血管内皮细胞。他们还发现ε2等位基因与脑淀粉样血管病(CAA)相关的脑出血( ICH)呈正相关,其证据有: ( 1) ε2在CAA 中过度表达; ( 2) ε2 与CAA 相关的首次ICH年龄相关; (3) ε2与CAA相关的血管病相关。ε2可增加CAA相关ICH的危险性,但多数患者无这种基因, 表明其它因素可单独促进ICH。ε2过度表达可引起血管类纤维蛋白坏死,从而易导致血管破裂出血。Woo等[10]报道ε4与脑叶出血独立相关。另外在Nicoll[11]等的研究中发现,ε2频率在淀粉样脑血管病相关的脑出血患者中较高。但是另一些研究未发现这种相关性,Nakata等[12]对脑梗死和脑出血研究未发现ApoE基因型和等位基因与正常对照组之间存在显著性差,Catto 等[13]也未发现ApoE基因多态性与脑出血存在相关性。ApoE基因多态性与脑出血关系的许多研究结论存在较大分歧,尚有待进一步研究。
五、ApoE基因多态性与血管性痴呆(Vascular dementia VaD)
血管性痴呆(Vascular dementia VaD)是由于脑血管病变引起脑组织损伤及智能和认知功能障碍的临床综合征,其发生、发展是多环节作用的结果。目前,研究较多且较为肯定的病因有脑血管病变的部位、大小及多少等。但是,关于遗传因素特别是ApoEε4等位基因对VaD发生、发展作用的研究较少,而且报道结果亦不一致。有学者认为[14],VaD患者的ApoEε4等位基因频率高于正常对照,ApoEε4等位基因与VaD的发生密切相关。但Kalman J [15]则认为之所以会出现VaD患者与ApoEε4等位基因频率相关的原因:一是各文献报道所选择的患者不同;二是部分老年性痴呆(Alzheimer’s disease AD)患者被误诊为VaD。
ApoEε4等位基因与VaD的发生密切相关,是VaD的致病因素之一。对于ApoEε4等位基因的作用机制,有学者认为该等位基因能使血液中的胆固醇含量增加,从而加速动脉粥样硬化的形成,引起反复脑梗死,造成脑组织缺血、坏死,导致VaD发生[16]。ApoEε4等位基因可能是VaD的一种遗传易感因素,其作用机制有待进一步研究。
六、总结
总之,载脂蛋白E参与多种生理、病理过程,它与严重危害人类健康的脑血管疾病的相关性,已成为近年研究的热点。如果可以确定脑血管疾病发病与ApoE基因多态性的关系,及ApoE敏感基因型,则为今后早期发现脑血管疾病易患人群,有很重要意义。在流行病学上,可以为一级预防提供强有力的证据。而深入研究载脂蛋白的基因表达和调控以及ApoE的脑血管疾病基因保护型,则有可能为治疗脑血管疾病和动脉粥样硬化的方针开拓新的前景。同样,将ApoE基因多态性作为基因分析应用于医学检验领域,协助临床疾病的诊断,并为探索相关疾病的治疗提供新的途径。
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