文章编号:1006-3110(2009)02-0623-03【综 述】髓过氧化物酶在心血管疾病中的作用王天菊,卿之驹 摘要: 髓过氧化物酶是一种主要由中性粒细胞分泌的白细胞酶,在心血管疾病的发生发展中,包括发病初期、发展及动脉粥样硬化急性复合病变期,M PO及其介导的炎症途径促进了动脉粥样硬化的形成,因此M PO可以作为心肌损伤、治疗和预后的标志物。
关键词: 髓过氧化物酶;心血管疾病;低密度脂蛋白;高密度脂蛋白;内皮细胞功能障碍;不稳定斑块;一氧化氮中图分类号:R322.1 文献标识码:AEf fect of Myeloperoxidace in C ardiovascular Disease WANG Tian-ju,QING Zhi-ju(Department of Clinical Laborato-ry,the Second Xiangya Hospital of Central South University,Changsha410011,Hunan)Abstract: Myeloperoxidace(Mpo)is a leukocyte-derived enzym e that catalyzes the formation of a number of reactive oxidant species.Mpo-catalyzed reaction has been attributed to potentially proatherogenic biological activities throughout the evolution of cardiovascular disease,including dur ing initiation,propagation and acute com plication phases of the atheroscl e-rotic process.As a result,Mpo and its downstream inflamm atory pathways repres ent targets for myocardial injury,therapeutic and prognosis.Key words: M yeloperoxidace;Cardiovascular disease;Low density li poprotein;H igh density lipoprotein;Endothelial cell dysfunction;U nstable plaque;Nitr ic oxide1 髓过氧化物酶的生理1.1 髓过氧化物酶的来源 在近40年前,第一次认识到了M PO的主要作用:对外来入侵发生固有免疫反应的组成成分之一[1,2]。
M PO是白细胞中嗜天青颗粒的主要成分,固有免疫中在白细胞活化时分泌[3,4]。
M PO是存在于中性粒细胞、单核细胞、某些组织巨嗜细胞中和小胶质细胞的溶酶体酶,可抗击细菌、真菌等病原菌入侵机体,参与多种疾病的发生如炎症、肺癌、阿尔茨海默病、多发性硬化、血管炎和动脉粥样硬化等[5]。
多形核嗜中性粒细胞是血管内M PO最主要的细胞来源,分泌的M PO占全部细胞蛋白质的4%,占全部循环M PO含量的95%[6]。
M PO的mRNA在早期髓细胞中表达,其中早幼粒细胞的表达水平最高,其次是原始粒细胞、幼稚细胞和原始单核细胞,当细胞分化到成熟时期,M PO基因表达水平迅速下降。
据研究M PO水平与中性粒细胞激活程度之间存在极显著的相关性,是中性粒细胞的活化标志物[7]。
1.2 髓过氧化物酶的生物学功能 生理情况下是先天性免疫系统的一部分,参与炎症反应的氧化吸收过程,对外来的细菌有一定的杀伤作用。
①炎症发生后,中性粒细胞被激活, M PO被释放,在炎症部位催化过氧化氢生成具有广泛生物学效应的活性氧分子,其中最重要的是次氯酸,它与蛋白质、多肽氨基酸上的氨基基团反应生成氯胺,氯胺随即与作用于ê-PI和作者单位:中南大学湘雅二医院检验科(湖南 长沙 410011)通讯作者:卿之驹。
ê2-巨球蛋白的甲硫氨酸残基结合,使其丧失与蛋白酶结合的能力,从而使各种免疫蛋白酶激活,增强机体的免疫反应[8]。
此外经氯化的蛋白易于被抗原递呈细胞识别,具有更强的免疫原性。
②M PO还可以通过细胞信号通路将活化信号由胞浆传递至胞核内,诱导炎症相关基因的表达,上调机体炎症反应,促进炎症效应细胞的增殖与活化,使效应细胞更易于穿越内皮屏障到达局部炎症组织[9,10],在抵御微生物入侵方面发挥重要作用。
然而,在特定条件下,M PO催化反应所产生的氧化剂(次氯酸、3-氯化酪氨酸、酪氨酰基、硝基酪氨酸)生成过量,超过局部抗氧化剂的防御反应时,导致氧化应激和氧化性组织损伤,其中包括参与动脉壁的氧化损伤。
M PO通过多种途径调节炎症反应,其中最重要的是调节NO对血管信号传递和舒张的作用,直接改变血管的炎症反应性[11]。
1.3 髓过氧化物酶的结构和基因的多态性 ⑴M PO的结构:是血色素过氧化物酶超家族的一员,相对分子量为140kDa 的糖基化四聚体血红素蛋白,含有两个相同的亚单位,每个亚单位又由一条重链(59＊103)和一条轻链(13.5＊103)通过二硫键结合形成。
M PO以三种亚型存在于髓系细胞中,分别为M POⅠ、M POⅡ、M POⅢ,三种亚型结构上的差异主要在重链,轻链的差异较小,最终导致它们在相对分子质量及疏水性等方面的不同,但三种亚型在功能上的差异尚无定论[12]。
⑵M PO基因的多态性:编码人M PO的基因由12个外显子和11个内含子组成,长约14kb,位于染色体长臂17q23-q24段。
在M PO基因上发现的第一个基因变异出现在第10个外显子的C T转换,它导致了遗传性M PO缺陷性疾病。
目前研究报道最多的多态性位点是基因编码区上游-463位点处G-A的变异,该位点位于SP1转录因子识别结合的顺式元件中,内含4个A lu重复序列,-463位点基因的多态性使不同基因型个体的m RN A转录起始活性不同,使M PO基因表达水平不同,导致个体对疾病易感性的差异[13]。
1.4 M PO的调节 NO是一种一氧化氮合酶产生的相对存活时间较长的自由基,在调节M PO活性方面起重要作用[14],在NO存在时,通过过氧化物酶循环的M PO全部更换率增加1000倍。
酸性环境和Cl-的存在有利于Cl2的形成,Cl2潜在的完成氧化卤化反应,pH值的升高可引起脂质过氧化反应产物的增加。
M P O最适合的抑制物是酰肼氨基苯甲酸[15],在交互作用中,它在负性位点结合,是对M PO有很强影响的负性残基,抑制M PO转换为亚铁状态,而M PO转换为亚铁状态是与负性基团结合的先决条件[16]。
2 M PO与心血管疾病在心血管疾病的发生发展中,从内皮功能障碍的早期发展到粥样斑块的形成及随后的破裂,炎症反应贯穿了整个过程, M PO催化的反应对潜在的动脉粥样硬化前期有生物活性, M PO催化产生许多反应氧化物及激活物,这些产物能促使脂质过氧化及对靶蛋白产生大量的翻译后修饰作用,包括氯化、硝基化及氧化交联[17,18]。
M PO在动脉粥样硬化的进展中起一定作用,M PO与致粥瘤性脂蛋白的产生、一氧化氮的消耗、内皮功能障碍、粥瘤的形成发展以及随之发生的复合性病变斑块破裂、血栓形成及室腔结构改变之间都存在着广泛的联系。
M PO参与心血管疾病发生发展的机制主要有:①氧化修饰低密度脂蛋白。
M PO是一种脂蛋白氧化的催化剂,在体内产生一系列可扩散的强氧化剂,由M PO提取的氧化剂HOCL产生的脂质氧化产物-缩醛磷脂在粥瘤中含量丰富,具有较强的白细胞趋化活性[19],HOCL与L DL的作用导致LDL的主要载脂蛋白A poB100氨基酸残基的氧化[20],增加离子的表面电荷以及HO CL诱导的脂蛋白汇集,都可以使L DL 处于高摄取状态[21],同时可促使A poB100蛋白硝基化和L DL 脂质过氧化,导致OX-LDL产生,其被清道夫受体CD36选择性识别,巨嗜细胞通过该受体无规则的摄取O X-LDL后就变成了富含脂质的泡沫细胞,而泡沫细胞是动脉粥样硬化病变早期的病理学标志,是由巨嗜细胞摄取脂蛋白携带的大量胆固醇后转化而成的。
OX-LDL还有促进单核细胞聚集、黏附于内皮细胞表面、加速腔内血栓形成、激活淋巴细胞及其本身具有细胞毒作用。
②M PO选择性修饰A poA-1,产生功能障碍性HDL。
HDL能够动员巨嗜细胞内过量的胆固醇移出胞外,从而保护动脉血管壁不向粥样硬化发展。
M PO氧化修饰的HDL或A poA -1使得A T P结合子A1依赖的脂蛋白促胆固醇外流功能受到选择性损伤,使多余的胆固醇在巨嗜细胞内沉积,形成泡沫细胞并向粥样硬化发展[22,23]。
M PO通过对HDL的氧化修饰作用,消耗了HD L,抑制了HDL的抗粥样硬化作用,产生促粥样硬化作用。
③促进内皮细胞功能障碍。
M PO产生的次氯酸(HO CL)可导致内皮细胞凋亡,导致基质溶解、损伤血管内膜;抑制金属蛋白酶组织抑制因子Ⅰ的活性,从而激活动脉壁基质裂解蛋白,使基质蛋白聚糖降解;此外HOCL通过诱导细胞程序死亡或水肿变性死亡直接引起内皮细胞死亡剥脱。
④在不稳定斑块的基础上促进血栓形成。
沉积在动脉粥样斑块上纤维帽的破裂导致了临床上大多数局部缺血的发生,损害的主要因素是富含金属蛋白酶和凝血酶原基质的泡沫细胞, M PO、HO CL修饰蛋白和巨嗜细胞与冠状动脉内血栓形成有关。
沉积在斑块上的纤维帽很可能遭受削弱和随后的降解,使他们暴露于血液中成为血栓形成的核心,导致血栓形成,血管阻塞,局部缺血。
此外M PO能诱导血管内皮细胞P选择素和组织因子的表达,促使血小板聚集;局部生成的HOCL可以激活内皮下的单核细胞和M PO阳性的巨嗜细胞,促使粥样斑块表面破溃及血栓形成,影响斑块的稳定性[24]。
⑤引起冠状动脉痉挛。
M PO能直接催化消耗一氧化氮,导致冠状动脉痉挛,引起心肌缺血、心绞痛甚至心肌梗死的发生;M P O可以将其氧化成含氮氧化物,加速氧化损伤、细胞损伤和LDL的氧化转变,最终导致动脉粥样硬化。
⑥促进心肌功能紊乱和心肌梗死后异常心室重塑。
纤维帽破裂,管腔阻塞之后的病理过程中,炎症仍起着主要的作用,白细胞迁移至坏死部位周围,闭塞动脉再灌注,促进炎症和氧分压增加,M PO促进心室逆向重塑。
基因多态性与心血管疾病的关系:目前很多研究发现M PO -463G A多态性与心血管疾病的易患性显著相关,-463位点处G A的变异,人类可以存在G G、A A、A G三种基因,经研究发现G G基因型的患者无论是心血管的危险因素还是不良事件的发生均明显高于A A或A G型的患者,该位点A基因的表达在心血管的发生过程中起保护性作用[25]。
