周曉萌，曹翠芳，劉亞玲，聶祥玉，張婷，齊偉靜

肌萎縮側(cè)索硬化（ALS）是一種逐漸進(jìn)展的累及上下運(yùn)動神經(jīng)元的致死性神經(jīng)系統(tǒng)變性疾?。?］。目前無有效的治療藥物，美國食品藥品監(jiān)督管理局（FDA）批準(zhǔn)應(yīng)用的治療ALS的藥物僅有力如太、依達(dá)拉奉，研究顯示其可以延緩ALS 患者病情進(jìn)展，但療效甚微［2］。ALS 發(fā)病機(jī)制尚不清楚，既往研究認(rèn)為氧化應(yīng)激、谷氨酸興奮性毒性作用、線粒體功能障礙、自身免疫、炎癥、高代謝狀態(tài)等參與發(fā)病過程［3］。

ALS 多為散發(fā)性，家族性僅占10%左右，目前隨著基因二代測序的進(jìn)展，由最初1993年報(bào)道的SOD1 基因開始，目前已知的致病基因多達(dá)幾十種［1］。ALS 病理學(xué)特征為胞漿內(nèi)泛素化的包涵體、細(xì)胞核內(nèi)的RNA 灶以及核內(nèi)的包涵體，這些病理現(xiàn)象不僅出現(xiàn)在神經(jīng)元內(nèi)，膠質(zhì)細(xì)胞包括星形膠質(zhì)細(xì)胞、少突膠質(zhì)細(xì)胞、小膠質(zhì)細(xì)胞等也可以出現(xiàn)上述病理變化，說明ALS 并不是單一細(xì)胞病變引起的，而是多個細(xì)胞的協(xié)同作用［1］。

膽固醇是細(xì)胞膜主要構(gòu)成成分，在維持細(xì)胞膜的完整性、穩(wěn)定性及信號傳導(dǎo)中起重要作用。腦為人體膽固醇含量豐富的器官，腦膽固醇占全身膽固醇總量的23%～25%，每克腦組織中膽固醇含量為15～30 mg，而在其他人體組織中膽固醇含量為2～3 mg。腦膽固醇在腦內(nèi)主要存在于細(xì)胞膜及髓鞘中，主要用于維持細(xì)胞膜、髓鞘的正常功能，參與信號傳導(dǎo)，維持軸漿運(yùn)輸，參與突觸形成，參與樹突生長等重要生理功能［4］。

近年來研究顯示膽固醇代謝異常可以引起結(jié)構(gòu)性及功能性的中樞神經(jīng)系統(tǒng)病變?nèi)鏝iemann-Pick C ?。?］、亨廷頓?。℉D）、阿爾茨海默?。ˋD）［6］、帕金森?。≒D）［7］等。ALS 同樣為神經(jīng)系統(tǒng)變性疾病，關(guān)于膽固醇代謝與ALS 的發(fā)病、疾病進(jìn)展、預(yù)后的相關(guān)性研究逐漸增多，本文將對兩者的相關(guān)性進(jìn)行綜述。

1 中樞神經(jīng)系統(tǒng)膽固醇代謝

腦膽固醇主要以非酯化的活性形式存在，中樞神經(jīng)系統(tǒng)膽固醇主要存在于細(xì)胞膜及髓鞘中，30%存在于膠質(zhì)細(xì)胞及神經(jīng)元的細(xì)胞膜中，周轉(zhuǎn)相對快速（t1/2為5～10 個月，也有研究認(rèn)為其t1/2為幾天）［4］，70%膽固醇位于髓鞘中，周轉(zhuǎn)相當(dāng)緩慢（t1/2約為5年）［8］。腦膽固醇大多數(shù)是在出生后髓鞘形成旺盛期由少突膠質(zhì)細(xì)胞合成；髓鞘形成后膽固醇合成率下降90%，主要由星形膠質(zhì)細(xì)胞及神經(jīng)元合成。雖然神經(jīng)元膽固醇合成量比星形膠質(zhì)細(xì)胞少，但神經(jīng)元膽固醇主要通過由星形膠質(zhì)細(xì)胞合成的膽固醇轉(zhuǎn)運(yùn)而來，主要參與樹突生長、突觸形成、信號傳導(dǎo)等［9］。

神經(jīng)元通過Kandutsch-Russell 通路合成膽固醇，而星形膠質(zhì)細(xì)胞主要通過Bloch 通路合成膽固醇，兩種細(xì)胞內(nèi)膽固醇的前體不同，神經(jīng)元中主要是羊毛甾醇、7-脫氫膽固醇、烯膽甾烷醇，而星形膠質(zhì)細(xì)胞內(nèi)的前體是鏈甾醇，然后分別經(jīng)DHCR24、CYP51 催化生成膽固醇［10］。腦膽固醇的合成主要在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的質(zhì)膜中錨定有胰島素誘導(dǎo)蛋白（INSIG）1、2，當(dāng)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中膽固醇濃度高的時候，通過與固醇調(diào)節(jié)元件/固醇調(diào)節(jié)元件裂解蛋白（SREBP-2/SCAP）相互作用，使轉(zhuǎn)錄因子SREBP-2 處于非活性狀態(tài)，當(dāng)膽固醇濃度降低時，INSIG1 與SREBP-2/SCAP 的相互作用減弱，使得SCAP 將SREBP-2 運(yùn)送到高爾基體，在高爾基體內(nèi)SCAP 裂解并釋放到SREBP-2 N 端的區(qū)域，再轉(zhuǎn)位到細(xì)胞核結(jié)合到固醇調(diào)節(jié)元件（SRE）調(diào)節(jié)膽固醇合成所需的30 多種酶相關(guān)的目標(biāo)基因的表達(dá)［11］。合成的膽固醇僅有約1%以膽固醇酯的形式存在，也被稱為脂滴。酯化形式的膽固醇是腦膽固醇的儲存方式，用于髓鞘的形成及突觸間的聯(lián)系。酯化作用是由ACAT1 催化生成，膽固醇酯也可以通過膽固醇水解酶變成非酯化的膽固醇，以維持腦內(nèi)膽固醇的內(nèi)穩(wěn)態(tài)［12］。

星形膠質(zhì)細(xì)胞合成的膽固醇與不含脂質(zhì)的載脂蛋白A（APOA1）通過出泡及非出泡方式從內(nèi)質(zhì)網(wǎng)運(yùn)輸?shù)劫|(zhì)膜，通過星形膠質(zhì)細(xì)胞膜上的ABCA1、ABCG1、ABCG4、LDLr 等轉(zhuǎn)運(yùn)體轉(zhuǎn)運(yùn)到細(xì)胞外［13］。而ABCA1 在細(xì)胞膜的表達(dá)可以被膽固醇代謝產(chǎn)物24-羥膽固醇上調(diào)，同時也會受到星形膠質(zhì)細(xì)胞內(nèi)LXR 激活劑的調(diào)節(jié)，促進(jìn)ABCA1 的表達(dá)。通過神經(jīng)元上的低密度脂蛋白相關(guān)受體LDLr、LRPs，載脂蛋白將其攜帶的膽固醇轉(zhuǎn)運(yùn)到神經(jīng)元內(nèi)。LRP1 主要是將APOE 攜帶的膽固醇轉(zhuǎn)運(yùn)到神經(jīng)元，而LRP1 主要位于神經(jīng)元細(xì)胞膜，LDLr 則主要存在于星形膠質(zhì)細(xì)胞的細(xì)胞膜中［14］。

膽固醇從中樞神經(jīng)系統(tǒng)排泄的速率為6～12 mg/d，以24-羥膽固醇的形式跨過血-腦脊液屏障，進(jìn)入周圍循環(huán)后與低密度脂蛋白結(jié)合，被肝臟細(xì)胞攝取，以膽汁的形式排泄［15］。24-羥膽固醇由CYP46A1 催化生成，CYP46A1 主要位于神經(jīng)元的胞體、樹突近端，而在軸突及遠(yuǎn)端突觸膜的表達(dá)較少［16］。免疫組化染色顯示CYP46A1 在腦內(nèi)不同區(qū)域的分布也不同，主要分布于小腦的皮質(zhì)、海馬、丘腦、視網(wǎng)膜、皮質(zhì)錐體細(xì)胞，而不在星形膠質(zhì)細(xì)胞表達(dá)［16-17］。腦損傷后或者疾病狀態(tài)下CYP46A1 也可以表達(dá)在膠質(zhì)細(xì)胞中（星形膠質(zhì)細(xì)胞、少突膠質(zhì)細(xì)胞、小膠質(zhì)細(xì)胞等）［18］。24-羥膽固醇除了可以促進(jìn)腦膽固醇的排泄，還可以作用于LXR，促進(jìn)與膽固醇轉(zhuǎn)運(yùn)相關(guān)受體APOE、ABCA1 的表達(dá)從而調(diào)節(jié)腦膽固醇的內(nèi)穩(wěn)態(tài)，還可以促進(jìn)神經(jīng)系統(tǒng)的生長發(fā)育［19］。

膽固醇的代謝產(chǎn)物除了24-羥膽固醇，還包括27-羥膽固醇，其可以由全身的組織細(xì)胞產(chǎn)生，包括神經(jīng)元細(xì)胞、星形膠質(zhì)細(xì)胞、少突膠質(zhì)細(xì)胞等［20］。正常情況下27-羥膽固醇水平較低，當(dāng)病理狀態(tài)下其水平升高，可以自由通過血-腦脊液屏障，周圍組織產(chǎn)生的27-羥膽固醇也可以通過血-腦脊液屏障進(jìn)入腦內(nèi)（5 mg/d）［21］。高27-羥膽固醇常被認(rèn)為與高膽固醇血癥、氧化應(yīng)激相關(guān)［21］。

腦膽固醇代謝過程在不同細(xì)胞及不同腦區(qū)各有不同，參與的相關(guān)轉(zhuǎn)運(yùn)體及調(diào)節(jié)因素不同，但是彼此又相互調(diào)節(jié)，以維持腦膽固醇的內(nèi)穩(wěn)態(tài)及中樞神經(jīng)系統(tǒng)的正常生理功能。

2 ALS 患者血脂分析

ALS 患者處于高代謝的狀態(tài)，超過50%的患者存在靜息狀態(tài)下能量過度消耗［22］，一般認(rèn)為患者存在肌肉萎縮、肌肉容積減少、脂肪容積減少等情況，貌似與高代謝相反［23］，但其實(shí)一些變量是與高代謝狀態(tài)相關(guān)，如廣泛肌束震顫、呼吸肌過度工作、線粒體功能障礙［22］。ALS 患者多存在脂質(zhì)代謝異常，脂質(zhì)代謝異常可能成為患者預(yù)后及診斷的生物標(biāo)志物。

動物模型研究發(fā)現(xiàn)高脂質(zhì)飲食動物模型的神經(jīng)保護(hù)作用及生存期延長［24］，而限制能量的攝取，則會加重動物模型的運(yùn)動癥狀［25］。一項(xiàng)ALS 體外模型研究顯示在癥狀發(fā)生以前，ALS 小鼠血脂水平較野生組小鼠低［26］。2008年法國DUPUIS 等［27］進(jìn)行的一項(xiàng)關(guān)于369 例ALS 患者空腹血脂水平的隊(duì)列研究，發(fā)現(xiàn)與正常對照相比，ALS 患者血清膽固醇、三酰甘油升高2 倍，同時研究發(fā)現(xiàn)高LDL/HDL 可以延長生存期（＞12 個月）。2011年德國DORST 等［28］進(jìn)行了一項(xiàng)隊(duì)列研究，對488 例ALS 患者分析發(fā)現(xiàn)，高膽固醇、高甘油三酯血癥患者有較長的生存期，三酰甘油＞1.47 mmol/L 時患者生存期可延長14 個月，但當(dāng)調(diào)整了BMI、發(fā)病年齡后高膽固醇血癥與生存期無相關(guān)性。2012年日本IKEDA 等［29］進(jìn)行了一項(xiàng)橫斷面研究，發(fā)現(xiàn)女性ALS 患者血清總膽固醇、低密度脂蛋白膽固醇、三酰甘油、LDL/HDL 與對照組相比是顯著升高的，每年肌萎縮側(cè)索硬化功能評分量表（ALS-FRS）評分、用力肺活量（FVC）下降率與血清總膽固醇、低密度脂蛋白膽固醇呈負(fù)相關(guān)。同年，塞爾維亞DEDIC 等［30］回顧性分析82 例ALS 患者血清脂質(zhì)水平，發(fā)現(xiàn)大約52%的患者有高脂血癥，但相關(guān)性分析顯示其與生存期無明顯相關(guān)性。2014年瑞士WUOLIKAINEN 等［31］研究發(fā)現(xiàn)女性ALS 患者與對照組相比血脂水平無明顯差異，但是調(diào)整年齡后發(fā)現(xiàn)低密度脂蛋白膽固醇、高密度脂蛋白膽固醇、24-羥膽固醇與對照組相比是顯著升高的。我國HUANG 等［32］進(jìn)行了一項(xiàng)隊(duì)列研究分析了413 例ALS 患者，發(fā)現(xiàn)高甘油三酯血癥患者與低甘油三酯患者相比有較好的生存期，當(dāng)三酰甘油＞127.5 mg/dl 時可以延長生存期5.8 個月，同時meta 分析顯示總膽固醇、三酰甘油、低密度脂蛋白膽固醇、LDL/HDL 與對照組相比無明顯差異。2015年英國HUISMAN 等［33］研究顯示，512 例ALS 患者中高膽固醇血癥占73%，隨著隨訪時間延長，到18 個月時高膽固醇血癥比例下降了64%（見表1）。

2009年意大利CHIò 等［34］研究658 例ALS 患者發(fā)現(xiàn)總膽固醇、三酰甘油、高密度脂蛋白膽固醇、低密度脂蛋白膽固醇、LDL/HDL 與對照組相似，無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，但是LDL/HDL 較低的患者FVC 也較差，LDL/HDL 與生存期之間并無相關(guān)性。同樣2011年美國PAGANDNI 等［35］研究427 例ALS 患者血脂水平發(fā)現(xiàn)高LDL/HDL 與生存期無相關(guān)性，但是認(rèn)為BMI 與預(yù)后相關(guān)。SUTEDJA 等［36］研究發(fā)現(xiàn)ALS 患者LDL/HDL 與健康對照者相比較低，同時也發(fā)現(xiàn)低密度脂蛋白膽固醇、總膽固醇較低的患者FVC 也同樣較差，單因素分析顯示LDL/HDL 與生存期相關(guān)，但是調(diào)整年齡、性別、FVC 后兩者并無差異。同樣YANG 等［37］研究韓國95 例ALS 患者發(fā)現(xiàn)，男性ALS 患者總膽固醇、低密度脂蛋白膽固醇、三酰甘油、LDL/HDL 與健康對照者相比是較低的，而女性患者與對照組相比無明顯差異。2017年MARIOSA 等［38］追蹤分析瑞士623例ALS 患者確診前20年的血清學(xué)指標(biāo)，發(fā)現(xiàn)高水平的低密度脂蛋白膽固醇、載脂蛋白B（APOB）、APOB/APOA1 的患者ALS 發(fā)病率也高；空腹血糖水平偏高的患者ALS 發(fā)病率偏低，在ALS 確診前10年內(nèi)，ALS 患者往往LDL、HDL、APOB、APOA1 較高，隨著疾病進(jìn)展，LDL/HDL、APOB/APOA1 逐漸降低（見表1）。

由此可見，各個國家及地區(qū)的ALS 患者血脂研究結(jié)果并不一致［39］，一般亞洲地區(qū)血脂水平較低［37］。ALS 患者為什么會出現(xiàn)高膽固醇血癥，高膽固醇血癥與預(yù)后關(guān)聯(lián)的相關(guān)機(jī)制是什么目前并不清楚，高脂血癥可能來源于高能量的攝入［39］，因此需要進(jìn)一步臨床研究來分析能量攝入與膽固醇之間的關(guān)系。同樣也需要更多的研究來分析脂質(zhì)與性別、種族、BMI 以及預(yù)后的相關(guān)性。

簡言之，目前關(guān)于ALS 與膽固醇代謝的研究仍然需要大量的前瞻性隊(duì)列研究或者病例對照研究來進(jìn)一步分析兩者的相關(guān)性。同時相關(guān)機(jī)制的研究還需體內(nèi)試驗(yàn)、體外基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)來進(jìn)一步證實(shí)。

3 小結(jié)

本文主要闡述中樞神經(jīng)系統(tǒng)膽固醇在不同細(xì)胞的生物合成及其調(diào)節(jié)，神經(jīng)元與膠質(zhì)細(xì)胞間膽固醇的轉(zhuǎn)運(yùn)，以及膽固醇通過其代謝產(chǎn)物跨血-腦脊液屏障而進(jìn)入血液循環(huán)的過程。同時，也綜述了近年來關(guān)于脂質(zhì)代謝障礙與神經(jīng)系統(tǒng)變性疾病的相關(guān)研究，主要集中于ALS 與膽固醇代謝的相關(guān)性分析。然而，目前并沒有一致的研究結(jié)論，仍需要大量的臨床前瞻性研究及基礎(chǔ)研究來進(jìn)一步明確兩者之間的具體關(guān)系。

表1 ALS 患者血脂分析相關(guān)研究Table 1 Blood lipid profile analysis in amyotrophic lateral sclerosis patients

作者貢獻(xiàn)：周曉萌進(jìn)行文章的構(gòu)思與設(shè)計(jì)，文獻(xiàn)收集、整理，撰寫論文，并對文章負(fù)責(zé)；曹翠芳、聶祥玉進(jìn)行論文初步修訂及英文的修訂；張婷、齊偉靜進(jìn)行文獻(xiàn)分類收集；劉亞玲負(fù)責(zé)文章質(zhì)量控制及審校，對文章整體負(fù)責(zé)、監(jiān)督指導(dǎo)。