髓性过氧化物酶与动脉粥样硬化相关性研究进展
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[摘要] 髓性过氧化物酶是由活化的吞噬细胞分泌的相对分子质量为75×2kDa的一种血红素蛋白。它能通过作用于氯化物和酪氨酸，分别生成次氯酸和酪氨酰基，启动低密度脂蛋白的过氧化，产生氧化型低密度脂蛋白，从而促进动脉粥样硬化的发展。
[关键词] 髓性过氧化物酶;氧化型低密度脂蛋白;动脉粥样硬化
Relationship between myeloperoxidase and atherosclerosis
ZHANG Zheng-sheng，FENG Yi，LIUNai-feng
(Department of Cardiac，Zhongda Hospital，Southeast University，Nanjing210009，China)
Abstract:Myeloperoxidase is a kind of hemoprotein(molecular weight75×2kDa)secreted from acti-vated phagocyte.It can act on chloride and tyrosine to form hypochlorous acid and tyrosyl which can initiate the pro-oxidation of lowdensity lipoprotein and promote the development of atherosclerosis ultimately.
Key words:myeloperoxidase;oxidized-low density lipoprotein;atherosclerosis
冠心病是心血管系统中最常见的疾病，而动脉粥样硬化又是形成冠心病的重要病理基础。但动脉粥样硬化的发病机制尚未完全阐明，目前有多种学说，包括脂质学说、内皮细胞损伤学说、细胞的相互作用学说和血栓源性学说等。这几种学说都涉及到氧化型低密度脂蛋白(oxidized-low denisity lipoprotein，ox-LDL)，其主要作用是对动脉内膜产生功能性损伤，诱导血管内皮细胞表达黏附分子、集落刺激因子、血管平滑肌生长因子和单核细胞化学趋化蛋白.1;促使平滑肌细胞和单核细胞转化为泡沫细胞并内皮细胞下堆积形成脂质条纹。但是低密度脂蛋白(low denisity lipoprotein，LDL)转化为ox-LDL的机制目前尚不明确，在近几年的研究中证明髓性过氧化物酶(myeloperoxidase，MPO)是氧化LDL反应中的一个关键性的酶。因此人们对动脉粥样硬化和MPO之间的关系展开了一系列深入研究。
1 MPO的来源和生物学特性
MPO最初是在中性粒细胞的溶酶体中发现的，中性粒细胞被激活后MPO被释放到吞噬泡和血浆中。MPO是由活化的吞噬细胞分泌的一种血红素蛋白(一种糖蛋白)，由一条血红素蛋白Ⅸ及与三价铁离子结合的四个吡咯氮构成。Andrews等 [1] 报道正常人MPO相对分子质量为75×2kDa，由两条重链和轻链亚单位组成，每个重链亚单位分子质量约为57kd，轻链亚单位分子质量约为14kd。MPO基因位于人类的第17号染色体(17p13)，在小鼠则位于第11号染色体，在大白鼠位于第10号染色体上。含有12个外显子11个内含子，大小为10kb，调控其表达的因子是生长因子 [2] 。
2 MPO与动脉粥样硬化的关系
2.1 ox-LDL在动脉粥样硬化中的作用
在人类的动脉粥样硬化斑块组织中发现MPO，是依靠免疫组织化学法和物质光谱测定法。MPO作用于氯化物形成次氯酸(hypochlorous acid，HOCL);另外，其作用于酪氨酸，产生酪氨酰基 [3] 。HOCL和酪氨酰基都能改变LDL的结构，使被其氧化修饰的LDL能被巨噬细胞更加有效的代谢，且生成具有硝基化的酪氨酸残基的载脂蛋白B.100和把LDL转变成为能被巨噬细胞的CD36受体识别的脂蛋白颗粒 [4] 。MPO近来也已被证明可以调节LDL的酶促反应。
把动脉壁中的巨噬细胞转变成为泡沫细胞是动脉粥样硬化发展过程中的关键一环。泡沫细胞可以聚集大量的胆固醇和胆固醇酯。导致动脉粥样硬化的脂蛋白颗粒会促进细胞内胆固醇的聚集，这些脂蛋白颗粒的确切特性以前不清楚，现在认为这些脂蛋白颗粒就是ox-LDL。大量研究表明，在动脉中的巨噬细胞通过清道夫受体(CD36受体)非常有效地摄取这些被修饰的LDL [5] 。充满脂质的巨噬细胞存在于动脉粥样硬化进展过程中的各个阶段。现在已经通过放射性钴定位证明位于巨噬细胞中的MPO也存在于人类的动脉粥样硬化的斑块组织中。
ox-LDL被认为是导致动脉粥样硬化的一个重要因素，并且有许多证据表明氧化剂HOCL来源于MPO。Hazell等 [6] 报道，和正常的血管比较，在动脉粥样硬化的血管中发现了更多的染色的载脂蛋白B.100(apoB，为LDL的标记)、MPO和ox-LDL。在同样的病变血管中，有病变的节段上述3种物质的染色比正常的节段中更多。然而更具重要意义的是动脉内膜/中膜(I/M)的值(代表动脉粥样硬化的程度)和apoB、MPO、ox-LDL之间具有正相关，apoB、MPO、ox-LDL的染色程度会随着I/M值增高而增高。在单一血管的不同部分，如果I/M值>1.8，则这种正相关会更加明显。在动脉粥样硬化的血管中ox-LDL的浓度是正常人血管中的30倍。
2.2 MPO氧化LDL的机制
脂质过氧化已经被证明在许多疾病的发病机制中起作用，动脉粥样硬化就是一个重要的例子。LDL是血液中胆固醇的主要载体，高水平的LDL是动脉粥样硬化的一个主要危险因素。然而，研究表明LDL必须被氧化修饰后才能促进血管疾病的发生 [7] 。但对ox-LDL的研究只限于体外，其在体内促进动脉粥样硬化进展的机制仍不清楚。早期研究显示，人工培养的动脉细胞氧化LDL必须有铁和铜存在，但是不能确定是否一定要有游离的金属离子存在于血浆或组织中 [8] 。现在我们已经确定了二条不需要游离的金属离子的LDL氧化路径。其中一条是MPO通过过氧化氢(H 2 O 2 )产生细胞毒性氧化剂HOCL，它可以帮助宿主抵御病原体的侵入，同时这些氧化剂也潜在性地氧化损害宿主的大分子，如使LDL氧化产生ox-LDL。MPO能特异性氧化氯化物的原因在于其血红蛋白的扭曲，血红素蛋白Ⅸ衍生物借助甲基锍和蛋氨酸共价键结合以及二个酯和谷氨酸、天冬氨酸结合 [9] 。在酸性条件下，远端的组氨酸配位体缺失，血红素蛋白轻微扭曲，因此促进与氯化物离子结合，形成HOCL。MPO的活性位点被隐藏在一个疏水的裂缝里，它不可能直接氧化生物大分子 [10] ，然而，它可以依靠低分子的中介物从其血红素基团传递等效的氧化作用到其要 修饰的靶点。为了识别出在人类动脉粥样斑块组织中的HOCL修饰的抗原决定簇，使用直接针对人类的HOCL修饰的LDL单克隆抗体，这种抗体不会与被其他物质修饰的LDL(如过氧化亚硝酸盐.LDL、Cu 2+ 氧化LDL、乙酰化LDL、丙二醛.LDL)发生交叉反应，但可以识别各种蛋白的抗原决定簇。免疫组织化学分析显示，被HOCL氧化的抗原决定簇在绝大多数人类动脉粥样斑块组织中存在 [11] 。
另外一条路径是MPO可以把L.酪氨酸转化为酪氨酰基，其通过从多不饱和脂肪酸的二烯丙基亚甲基中获得氢，在蛋白质内形成O，O′.酪氨酸交联来发动脂质过氧化。用同位素稀释的甲硫氨酸砜亚胺气体色谱法定量测定蛋白质中的O，O′.酪氨酸，发现其在血管壁中的含量是血浆中的100倍，血管脂质条纹中的含量是正常血管中的含量的11倍 [12] 。这些研究结果表明由MPO氧化产生的游离酪氨酰基在脂质过氧化作用中起着生理性催化剂的作用，氧化损害动脉壁中的LDL，因而在动脉粥样硬化发展过程中起着重要的作用。MPO作用于酪氨酸的另一个产物是P.羟苯基乙醛(p-hydroxyphenylacetaldehyde，P.HA)，它可以修饰LDL的N.赖氨酸残基。P.HA.赖氨酸是被MPO修饰的LDL的一个标记物，用同位素稀释的甲硫氨酸砜亚胺气体色谱法定量P.HA.赖氨酸，发现人类的动脉粥样硬化损伤处的P.HA.赖氨酸是正常组织中的10倍以上，是正常血浆LDL供体的200倍 [13] 。MPO/H 2 O 2 分别催化氧化血浆中的L.丝氨酸和L.苏氨酸形成羟乙醛/丙烯醛，它们能迅速扩散，与LDL发生共价反应，并且在交联反应后形成希夫碱。无论是酪氨酰基还是醛基氧化脂蛋白，都是通过巨噬细胞的清道夫受体和巨噬细胞的吞噬作用来识别，这将增加巨噬细胞转变为泡沫细胞的危险性，从而启动动脉粥样斑块的形成 [14] 。
依赖游离金属离子的LDL氧化路径涉及到一氧化氮，它由内皮细胞的结构型一氧化氮合成酶和炎症细胞的诱导型一氧化氮合成酶催化L-精氨酸氧化而产生的。当一氧化氮从内皮细胞中释放后，它通过调节血管收缩张力在机体的生理调节中起着极其重要的作用 [15] 。尽管一氧化氮是相当稳定的游离基团，但在病理条件下它可分离出活性的氮基促进LDL氧化。其机制是:在卤化物离子的血浆浓度条件下，MPO利用氯化物和H 2 O 2 产生HOCL，这个蛋白质氧化剂与亚硝酸盐起反应，其中一个主要的分解产物就是一氧化氮，其产生一个具有活性的类似硝基氯化物的中介物.NO 2 Cl，可以氧化LDL，生成ox-LDL [16] 。
2.3 MPO氧化反应的抑制剂
对乙酰氨基酚已经被证明是二价铜离子，细胞介导的LDL氧化作用及MPO、过氧化氢(H 2 O 2 )和亚硝酸盐介导的LDL氧化修饰的一种强有力的抑制剂。对乙酰氨基酚的半衰期为2.7h，对乙酰氨基酚在浓度为25μmol·l -1 时，其对MPO.H 2 O 2 .NO -2 系统修饰LDL的抑制作用最强 [17] 。有报道称是对乙酰氨基酚的抗氧化成分抑制了LDL的氧化，但具体的机制尚不明确 [18] 。Byun等 [11] 报道BHT、叠氮化物和抗坏血酸盐也能抑制MPO介导的LDL的氧化反应。
动脉粥样硬化在经过近两个世纪的研究之后，其发病机制仍未彻底阐明，寻求较佳的防治方法仍是目前研究的焦点。对ox-LDL和MPO关系的认识也许能为我们研究动脉粥样硬化的发病机制和防治提供一个新的观点。
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[作者简介] 张正生(1975-)，男，安徽巢湖人，住院医师，在读硕士研究生。
(东南大学附属中大医院心内科，江苏南京 210009)
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