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编号:10271400
氧化修饰和乙酰修饰低密度脂蛋白在A型清道夫受体基因敲除小鼠的清除*
http://www.100md.com 《中国病理生理杂志》 1999年第4期
     作者:凌文华* 马 静 李惠玲 Steinbrecher Urs

    单位:中山医科大学公共卫生学院医学营养系(广州510089)

    关键词:脂蛋白类;LDL;受体;小鼠

    中国病理生理杂志990423 摘 要 目的: 阐明清道夫AI/II受体(SR-AI/II)在体内OX-LDL和AC-LDL清除中的作用和重要性。方法:观察同位素标记化学修饰LDL在SR-AI/II基因敲除和正常小鼠血浆的清除率和同位素标记的LDL在体内主要器官的分布。结果:OX-LDL在正常小鼠血浆清除是非常快的, 在5 min内,注入量的90%即被清除。在SR-AI/II基因敲除小鼠,OX-LDL在血浆的清除速率和正常小鼠相同。AC-LDL的清除在对照组和SR-AI/II受体敲除小鼠也相似。同位素标记的AC-LDL在血浆的清除能够完全被50倍高剂量未标记的AC-LDL阻断, 但同样剂量的未标记的AC-LDL仅能抑制OX-LDL在血浆清除的5%。OX-LDL和AC-LDL主要被肝脏清除。组织器官放射性标记的OX-LDL和AC-LDL的分布在正常小鼠和SR-AI/II基因敲除小鼠没有差异。结论:SR-AI/II受体在体内OX-LDL清除过程中不起主要作用。
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    The clearance of oxidized-LDL and acetylated-LDL in AI/II scavenger receptor knockout mice

    LING Wen-Hua,MA Jing, LI Hui-Ling, Steinbrecher Urs

    Faculty of Clinical Nutrition, Public Health School, Sun Yat-sen University of Medical Sciences, Guangzhou (510089)

    Abstract AIM: To determine the importance of SR-AI/II in the removal of modified low density lipoprotein (LDL) from the bloodstream in vivo. METHOD:To observe the clearance rate of modified LDL in the plasma of SR-AI/II knockout and control mice. RESULTS: Clearance rate from plasma of oxidized LDL in normal mice was very rapid, and over 90% of injected dose was removed from the blood within 5 minutes. Clearance rates of oxidized LDL were equally high in SR-AI/II gene knockout mice. Similarly, there was no difference in the clearance rate of acetyl LDL in wild-type and SR-AI/II gene knockout animals. The plasma clearance or radio-iodinated acetyl LDL was almost fully blocked by a 50-folds excess of unlabelled acetyl LDL, but the latter only inhibited oxidized LDL clearance by about 5%. Both AC-LDL and OX-LDL were mostly cleared from plasma by the liver. There was no difference in the tissue distribution of modified LDL in control and knockout mice. CONCLUSION: SR-AI/II does not play a significant role in the removal of oxidized LDL from plasma.
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    MeSH Lipoproteins, LDL;Receptor; Mice

    大量实验证明氧化修饰低密度脂蛋白(oxidized low density lipoprotein,OX-LDL)在动脉粥样硬化发生发展过程中起着重要作用。 机体对这一致粥样硬化因子的清除主要由肝脏的非肝主细胞完成[1]。 进一步的研究表明细胞对OX-LDL和乙酰化-LDL (acetylated LDL, AC-LDL)等化学修饰LDL的摄取主要是经AI/II型清道夫受体(type AI/II scavenger receptor)调节[2]。但配体竟争性实验提示在巨噬细胞和肝枯否氏细胞对OX-LDL的摄取除了经清道夫受体调节之外, 可能还有不同的特异性受体参与[3]。 由于清道夫受体配体间的相互交叉特性, 清道夫受体和其它参与化学修饰LDL摄取的受体的确切作用还不完全清楚。本文观察了在AI/II型清道夫受体(SR-AI/II)基因敲除小鼠OX-LDL和AC-LDL在血浆的清除率, 以了解SR-AI/II在体内清除AC-LDL、OX-LDL 中的确切作用。
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    材料和方法

    一 、动物:

    SR-AI/II基因敲除小鼠[4]由日本东京大学Kodama教授提供。在这种小鼠模型中, 没有I/II型SR-AI/II的mRNA和蛋白质产生。 实验小鼠抽样用Southern blot加以证实,以确定I/II型SR-AI/II基因敲除。

    二 、方法:

    (一) 脂蛋白分离和标记: 连续超速离心来自健康人EDTA抗血凝的血浆LDL (d=1.019~1.063)[5]。 应用氯化碘标记方法标记LDL。 所标记的[125I]-LDL的特异[放射性]活度为100~150 counts.min-1.ng-1, 碘标记后的LDL再经氧化、乙酰化或其他修饰。
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    (二)脂蛋白的修饰: 超速离心所获得的LDL在含10 μmol/L EDTA的PBS缓冲液加以透析。 标准的LDL氧化条件是:200 mg/L LDL含有5 μmol/L CuSO4, 37℃孵育20 h[6]。广泛氧化LDL孵育时间是30 h, 电泳迁移率是自然LDL的4.4倍;轻度氧化LDL孵育时间是4 h, 电泳迁移率是自然LDL的1.8倍。 乙酰化和丙二醛LDL(MAD-LDL)按文献方法[7]制备, 电泳迁移率是自然LDL的4.6倍。

    (三)化学修饰LDL在小鼠血浆的清除率: 清道夫受体基因敲除小鼠用2%氟烷麻醉, 在外科显微镜下将外径0.61 mm PE导管插入上腔静脉,将20 μg的氧化、乙酰修饰或其它修饰的LDL蛋白(用[131?I,125?I]标记,1.85×104~3.7×104 Bq)与200 μL NaCl(150 mmol/L )混合,然后注入体内。注射器在注射前后均测定其[放射性]活度,以精确注入标记LDL的量。 在注入一种LDL后, PE导管用盐水冲洗3次。 预实验显示冲洗3次后的导管仅含可忽略的[放射性]活度。注射后半小时内连续抽血7~8次, 每次大约40~50 μL血液,每份(25μL)精确地放入毛细管,测定其[放射性]活度。 当第一次注入LDL的98%[放射性]活度被清除时,第二次注入修饰或自然的LDL,以同样的方式获得血标本,血液中的[放射性]活度用LKB γ-计数仪加以测定。正常小鼠作为对照。
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    结果

    一、在SR-AI/II基因敲除和正常小鼠中AC-LDL和OX-LDL的血浆清除率:

    注入同位素标记的OX-LDL 5 min后, 血[放射性]活度从0 min的22,750 counts.min-1/25μL(Mean)左右降低到963 counts.min-1/25μL(Mean), 血[放射性]活度降低了95%。而且在观察的20 min内,[放射性]活度一直维持在0 min血[放射性]活度的3%~5%。OX-LDL的清除率在SR-AI/II基因敲除和正常小鼠中无明显差异。 注入同位素标记的AC-LDL 5 min后, 血[放射性]活度为0 min 的5%左右,在观察的20 min内,[放射性]活度一直维持在0 min的 5%~12%左右; AC-LDL的血清除率在SR-AI/II基因敲除和对照组的小鼠类似,无明显差异。在SR-AI/II基因敲除和对照组小鼠注入同位素标记的MDA-LDL, 血清除率和AC-LDL、OX-LDL的清除率相似, 即注入5 min后, 血[放射性]活度降低95%。 静脉注射同位素标记的AC-LDL和MDA-LDL, 血[放射性]活度在5~6 min内迅速下降至最初血[放射性]活度的5%, 然后轻度上升至10%,注入同位素标记OX-LDL这一现象不明显, 血OX-LDL清除率没有明显的回升现象。在SR-AI/II基因敲除和对照组小鼠, 注入同位素标记自然LDL后的20 min内的血清除率没有改变, 均维持在100%左右。
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    二、不同程度氧化的LDL在SR-AI/II基因敲除小鼠血浆清除的速率:

    轻度氧化的LDL (电泳迁移率是自然LDL的1.8倍)血清除率大大低于广泛氧化LDL(电泳迁移率是自然LDL的4.4倍)的清除率。在SR-AI/II基因敲除和对照组小鼠注入同位素标记的轻度氧化LDL, 5 min后, 血[放射性]活度降低到0 min的80%左右, 并在观察的20 min内,继续降低到0 min的60%~70%。其清除率高于自然LDL血浆清除率的3~4倍,这一现象在SR-AI/II基因敲除和正常小鼠均可见到, 轻度氧化LDL在SR-AI/II基因敲除的清除率略低于正常小鼠, 但无显著差异。

    三、过量未标记AC-LDL对标记AC-LDL和OX-LDL清除率的影响:

    过量未标记的AC-LDL(1 mg/鼠,为标记LDL 50倍,血浆浓度为500 mg/L)几乎完全消除同位素标记AC-LDL(20 μg/鼠)的清除, 在观察的20 min内,血[放射性]活度仍维持在100%左右。但同样大剂量未标记的AC-LDL对同位素标记OX-LDL(20 μg/鼠)的清除影响很小, 即在注入同位素标记的OX-LDL后5 min至20 min, 血[放射性]活度为0 min的10%左右。在正常和SR-AI/II敲除小鼠均表现了这种差异。过量AC-LDL仅能阻断5% OX-LDL的清除。
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    四、肝细胞SR-AI/II在清除血浆OX-LDL和AC-LDL中的作用:

    比较正常和SR-AI/II受体敲除的小鼠(n=4)OX-LDL和AC-LDL摄取的器官特异性。在正常和SR-AI/II受体敲除的小鼠注入同位素标记的AC-LDL或OX-LDL, 5 min后,当血[放射性]活度降低到0 min的95%时,处死动物取出不同的器官, 测定其[放射性]活度。结果表明60%~80% OX-LDL和AC-LDL的[放射性]活度位于肝脏。 [放射性]活度在肺大约为10%, 在心、肾、脾、和胃肠各为2%~5%左右。OX-LDL和AC-LDL的放射性在正常和SR-AI/II受体敲除小鼠各器官的分布没有明显的差异。

    讨论

    在我们以前的实验中发现, SR-AI/II基因敲除小鼠的巨噬细胞对AC-LDL的摄取与正常小鼠巨噬细胞相比降低了80%, 而OX-LDL仅降低30%[8]。这一结果提示腹腔巨噬细胞AC-LDL的摄取大部分是经SR-AI/II, 而70%OX-LDL的摄取则是经SR-AI/II之外的受体途径调节的。假设离体巨噬细胞上的机制可代表在体内OX-LDL和AC-LDL摄取的机制, 那么在SR-AI/II基因敲除的小鼠中,OX-LDL在血浆的清除率可能变化不大, 而AC-LDL的清除率则明显降低。 而我们的实验发现OX-LDL在SR-AI/II基因敲除和正常小鼠血浆清除率相同, 这提示除了SR-AI/II外, 体内确有另一途经参与OX-LDL的摄取。 AC-LDL血浆清除率在SR-AI/II敲除和对照组小鼠相同,提示另一降解AC-LDL的途径完全能够补偿SR-AI/II缺失的作用。 这一现象和体外细胞培养的实验结果不符,其机理还需进一步研究。
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    静脉注射碘标记的AC-LDL和MDA-LDL,血浆的[放射性]活度在6 min内迅速下降, 然后轻度上升。其上升可能是肝脏降解标记LDL的结果, 被标记LDL降解代谢产物由肝细胞释放入血。与AC-LDL相比,注入的OX-LDL仅引起很小的上升, 这一现象可能与OX-LDL抵抗溶酶体对它的降解或OX-LDL损伤细胞内结构和抵抗溶酶体的水解有关[9], 也可能与OX-LDL在体内的降解比AC-LDL和MDA缓慢有关。

    在清道夫受体敲除小鼠未标记的AC-LDL不能阻断标记OX-LDL在体内清除的现象提示, 机体细胞对OX-LDL和AC-LDL的摄取是经不同受体途径而实现的。 鉴于清道夫受体是用AC-LDL作为配体而分离提纯的, 这一现象也进一步说明了OX-LDL在体内的清除与清道夫受体摄取关系较小, 细胞对OX-LDL的摄取是经一具有和OX-LDL高亲和性的受体而调节的, AC-LDL和此受体的亲和性低。

    在大鼠和豚鼠的实验研究表明肝脏在体内是负责清除化学修饰LDL的主要器官。我们的实验也表明在正常和SR-AI/II受体敲除的小鼠,OX-LDL和AC-LDL摄取的主要器官是肝脏。
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    * 本文部分工作在加拿大哥伦比亚大学完成

    参考文献

    1 van Kerkel TJC, de Rijke YB, Kruijt JK. Different fate in vivo of oxidatively modified LDL and acetylated LDL in rats. Recognition by variuos scavenger receptors on Kupffer cells and endothelial liver cells. J Biol Chem, 1991, 266:2282.

    2 Ashkenas J, Penman M, Vasile E, et al. Structures and high and low affinity ligand binding properties of murine type I and type II macrophage scavenger receptors. J Lipid Res, 1993, 34:983.
, http://www.100md.com
    3 Kamps JAAM, Kruijt JK, Kuiper J, et al. Characterization of the interaction of acetylated LDL and oxidatively modified LDL with human liver parenchyma and Kupffer cells in culture. Arterioscler Thromb, 1992, 12:1079.

    4 Suzuki H, Kurihara Y, Takeya M, et al. Resistance to atherosclerosis and susceptibility to infection in scavenger receptor knockout mice. Nature(Lond), 1997, 386:292.

    5 Havel RJ, Eder HA, Bragdon JH. The distribution and chemical composition of ultracentrifugally separated lipoproteins in human serum. J Clin Invest, 1955, 43:1345.
, 百拇医药
    6 Steibrecher DW, Eisenberg S, Levy RL.Oxidation of human low density lipoproteins results in derivatization of lysine residues of apolipoprotein B by lipid peroxide decomposition products. J Biol Chem, 1987,262:3603.

    7 Zhang H, Yang Y, Steinbrecher U. Structural requirements for the binding of modified proteins to the scavenger receptor of macrophages. J Biol Chem, 1993,268:5535.

    8 Lougheed M, Ming Lum C, Ling W, et al. High-affinity saturable uptake of oxidized low density lipoprotein by macrophages from mice with disruption of the type I/II macrophage scavenger receptor gene. J Biol Chem, 1997, 272: 12938.

    9 Louheed M, Zhang H, Steinbrecher U. Oxidized low density lipoprotein is resistant to cathepsins and accumulates within macrophages. J Biol Chem, 1991, 266:14519.

    1998年3月26日收稿,1998年12月30日修回, 百拇医药