馬 妍 綜述 謝紅浪 審校

載脂蛋白E(apolipoprotein E，apoE)是一種主要由肝臟合成的多功能蛋白，參與受體介導(dǎo)的脂蛋白攝取，在血漿清除脂蛋白過(guò)程中起著關(guān)鍵作用，可促進(jìn)膽固醇的轉(zhuǎn)運(yùn)代謝，從而調(diào)節(jié)血脂水平，降低動(dòng)脈粥樣硬化性心血管疾病發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)[1]。apoE基因多態(tài)性不僅影響apoE的功能，還可以引起脂質(zhì)和脂蛋白代謝的紊亂，與老年性癡呆、心血管疾病的發(fā)生密切相關(guān)[1]。研究表明,apoE基因多態(tài)性可以影響apoE濃度及各類(lèi)脂蛋白的再分布，參與慢性腎臟病的發(fā)生發(fā)展[2]，同時(shí)apoEε2 等位基因是糖尿病腎病危險(xiǎn)因素[3]。此外，apoE基因突變引起apoE結(jié)構(gòu)異常和功能障礙參與了apoE2純合子腎小球病和脂蛋白腎病(LPG)等腎小球疾病[4-5]，將這類(lèi)疾病統(tǒng)稱為apoE相關(guān)性腎小球病，臨床表現(xiàn)為蛋白尿、腎功能不全及脂蛋白代謝異常，血清apoE濃度顯著增加等。

apoE結(jié)構(gòu)、功能與基因多態(tài)性

apoE是由19號(hào)染色體上的apoE基因編碼的含有299個(gè)氨基酸的糖蛋白，相對(duì)分子質(zhì)量34 200，主要在肝臟合成，其他組織細(xì)胞如腦星形膠質(zhì)細(xì)胞、腎臟系膜細(xì)胞、脂肪細(xì)胞和巨噬細(xì)胞也可合成。近來(lái)研究表明，腎小球系膜細(xì)胞也可分泌apoE[6]。apoE可分為2個(gè)結(jié)構(gòu)域，每個(gè)結(jié)構(gòu)域具有不同的結(jié)構(gòu)和功能。N端結(jié)構(gòu)域包含識(shí)別低密度脂蛋白(LDL)受體和硫酸乙酰肝素糖蛋白(HSPG)的位點(diǎn)，C端結(jié)構(gòu)域與脂質(zhì)結(jié)合密切相關(guān)[7]。apoE 通過(guò)C端結(jié)構(gòu)域與三酰甘油、膽固醇結(jié)合，共同組成極低密度脂蛋白(VLDL)、中密度脂蛋白(IDL)及一部分高密度脂蛋白(HDL)[7]。腸道分泌的乳糜微粒及肝臟分泌的VLDL 進(jìn)入血循環(huán)后被脂蛋白脂肪酶分解，脂蛋白殘余顆粒上的 apoE 可以通過(guò) HSPG 通路或者與肝細(xì)胞內(nèi) LDL受體結(jié)合，被肝臟攝取，從而降低血循環(huán)中血脂水平。apoE還可影響 VLDL 顆粒的產(chǎn)生、VLDL 肝內(nèi)組裝和分泌，apoE基因過(guò)表達(dá)可造成 VLDL、三酰甘油過(guò)度產(chǎn)生，導(dǎo)致高三酰甘油血癥[8]。因此，apoE在脂蛋白代謝中起核心作用(圖1)。

圖1 載脂蛋白E(apoE)不同區(qū)域的基因突變

LPG相關(guān)apoE基因突變常發(fā)生于LDL受體結(jié)合位點(diǎn)(氨基酸136～150)或其周?chē)?尤其是在硫酸乙酰肝素糖蛋白(HSPG)結(jié)合位點(diǎn)(氨基酸142～147)。位于HSPG結(jié)合位點(diǎn)的突變(apoE Tokyo/Maebashi/Sendai/Chicago)見(jiàn)圖1紅色區(qū)域。LDL受體結(jié)合位點(diǎn)外的突變(如apoE1/E2/E4/E5/Toyonaka)見(jiàn)圖1藍(lán)色區(qū)域。

腎臟apoE主要由腎小球系膜細(xì)胞產(chǎn)生，研究表明，apoE基因缺失小鼠腎小球系膜擴(kuò)張[6]。apoE可抑制生長(zhǎng)因子以及LDL等各種刺激引起的腎小球系膜細(xì)胞增殖，抑制氧化低密度脂蛋白(oxLDL)誘導(dǎo)的系膜細(xì)胞凋亡，其可能機(jī)制是通過(guò)上調(diào)系膜細(xì)胞HSPG的表達(dá)，發(fā)揮抗系膜細(xì)胞增殖和基質(zhì)擴(kuò)張作用。apoE基因缺失小鼠可以有嚴(yán)重的高脂血癥伴腎小球炎癥，表現(xiàn)為內(nèi)皮細(xì)胞活化、泡沫細(xì)胞浸潤(rùn)、巨噬細(xì)胞募集等[9]。以上證據(jù)提示apoE與腎臟疾病密切相關(guān)。

人類(lèi)apoE基因有ε2、ε3、ε4三個(gè)等位基因，三個(gè)等位基因共顯性表達(dá)組成六種基因型：純合子apoE2/2，E3/3，E4/4及雜合子apoE2/3，E2/4，E3/4。分別編碼apoE的三種異構(gòu)體：E2、E3、E4。apoE3是最常見(jiàn)的亞型，占正常人群的70%以上，不影響脂蛋白代謝，apoE4亞型約占15%，可與富含甘油三酯的極低密度脂蛋白結(jié)合，導(dǎo)致LDL受體功能下調(diào)，增加LDL水平，與冠狀動(dòng)脈粥樣硬化性心臟病發(fā)生相關(guān)[10]。apoE2亞型最為罕見(jiàn)約占8%，由于結(jié)構(gòu)改變，受體結(jié)合區(qū)域功能受損，致其清除剩余脂蛋白能力減低，外源性和內(nèi)源型的三酰甘油代謝受阻，進(jìn)而引起高三酰甘油血癥[10]。apoE1、apoE5和apoE7是已知的少見(jiàn)亞型，其中apoE5亞型與腎臟損傷有關(guān)[2]。

apoE相關(guān)腎小球疾病

膜性腎病樣apoE沉積病膜性腎病樣apoE沉積病是一種新認(rèn)識(shí)的腎小球病，在apoE Toyonaka伴apoE2 純合子攜帶者中發(fā)現(xiàn)。apoE Toyonaka為apoE(Ser197Cys)基因突變，目前僅有三例相關(guān)病例報(bào)道[11-13]，這三例患者均表現(xiàn)為腎病綜合征，伴鏡下血尿，血清apoE水平增高，腎臟活檢光鏡下可見(jiàn)膜性腎病釘突樣結(jié)構(gòu)，電鏡下可觀察到腎小球基膜的上皮下、內(nèi)皮下和系膜區(qū)大量電子致密物沉積(EDDs)，與繼發(fā)性膜性腎病類(lèi)似。然而電鏡下可見(jiàn)微泡和微囊的出現(xiàn)，免疫熒光可見(jiàn)非特異性IgG和C3沉積，表明這一疾病并非免疫復(fù)合物介導(dǎo)。免疫組化和串聯(lián)質(zhì)譜法提示腎小球基膜的EDDs中含有大量apoE，提示apoE突變與本病相關(guān)?？赡軝C(jī)制為apoE2純合子合并apoE Toyonaka突變時(shí)，apoE N端LDL受體結(jié)合區(qū)域功能障礙引起血清apoE升高，伴鉸鏈損傷，C端結(jié)構(gòu)區(qū)域結(jié)合脂質(zhì)功能障礙，導(dǎo)致大量未與脂質(zhì)結(jié)合的apoE在腎小球內(nèi)積聚，由于apoE分子相對(duì)較小，富含攜帶正電荷的精氨酸，可以穿過(guò)腎小球基膜，在上皮下引起EDDs[14]。給予非諾貝特、普羅布考等降脂藥物，以及潑尼松龍和環(huán)孢素A等治療，可減少尿蛋白，但不能阻止腎功能減退。其中有2例[12-13]患者有明顯高三酰甘油血癥的Ⅲ型高脂血癥(HLP)，腎臟病理可見(jiàn)apoE2純合子腎小球病特征的泡沫細(xì)胞浸潤(rùn)和非層狀脂蛋白血栓脂蛋白栓子，提示apoE Toyonaka突變合并apoE2純合子的攜帶者中，因?yàn)閍poE Toyonaka突變?cè)阢q鏈區(qū)的影響不同，其病理表現(xiàn)可能具有非免疫性MN樣病變和(或)apoE2純合子腎小球病變特點(diǎn)。

apoE2純合子腎小球病apoE2/2基因型為apoE(Arg158Cys)基因突變，約占人群的0.5%～1%，其攜帶者LDL受體代償性表達(dá)上調(diào)，導(dǎo)致LDL膽固醇水平較低，因此95%的apoE2/2基因型表現(xiàn)為正常血脂或低脂血癥，只有少數(shù)發(fā)展為Ⅲ型HLP[14]。人群中Ⅲ型HLP發(fā)生率為0.1%～0.01%，幾乎所有的Ⅲ型HLP都是apoE2/2基因型[15]。其他因素，如糖尿病、高胰島素血癥、肥胖等與apoE2/2基因型共同參與Ⅲ型HLP[14]。全球報(bào)道了10例apoE2/2基因型引起的腎小球病變，8例臨床表現(xiàn)為腎病綜合征，2例表現(xiàn)為蛋白尿伴鏡下血尿，其中5例伴隨糖尿病，提示糖尿病可能在apoE2/2基因型純合子腎小球病發(fā)生發(fā)展中起作用[16]。Sakatsume[4]等將這種apoE2/2基因型引起的腎小球病變稱為apoE2純合子腎小球病，組織學(xué)表現(xiàn)為腎小球硬化，腎小球毛細(xì)血管及系膜區(qū)明顯的泡沫狀巨噬細(xì)胞浸潤(rùn)，部分可出現(xiàn)非層狀脂蛋白栓子或內(nèi)皮下和上皮下非免疫性EDDs，可能源于Ⅲ型HLP異常脂質(zhì)沉積(圖2A、B)[15]。apoE2純合子腎小球病表現(xiàn)為Ⅲ型 HLP伴血清三酰甘油、VLDL、 LDL增加， VLDL和LDL能夠中和腎小球基底膜陰離子部分，引起腎小球基膜的電荷選擇缺陷，促進(jìn)了腎小球系膜細(xì)胞和巨噬細(xì)胞對(duì)脂蛋白的攝取，導(dǎo)致泡沫細(xì)胞形成和腎小球硬化，還可引起脂蛋白栓子[15]。內(nèi)皮下非免疫性EDDs還可見(jiàn)于雜合apoE2/3基因型攜帶者[17]，脂蛋白栓子和泡沫狀巨噬細(xì)胞浸潤(rùn)也可見(jiàn)于雜合apoE2亞型和apoE Tokyo/Maebashi基因攜帶，apoE Tokyo/Maebashi基因也是LPG的代表性基因突變之一[18]，以上可能提示復(fù)合雜合子可引起非典型的組織病理學(xué)改變。

apoE2亞型是1型和2型糖尿病發(fā)展為糖尿病腎病的重要危險(xiǎn)因素。研究表明，在糖尿病腎病組apoE2等位基因頻率為 7.69%，而對(duì)照組為 3.49%，攜帶apoE2等位基因的糖尿病患者，糖尿病腎病發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)約為攜帶 apoE3等位基因糖尿病患者的2.2倍[3]，且apoE2等位基因可增加腎小球病變的嚴(yán)重程度，導(dǎo)致腎小球肥大，加重腎功能損傷[19]。

脂蛋白腎病全世界大約報(bào)告了150例LPG病例，主要發(fā)生在日本和中國(guó)[5]。已發(fā)現(xiàn)10余種LPG相關(guān)apoE基因突變，呈常染色體顯性遺傳，在中國(guó)發(fā)現(xiàn)的LPG相關(guān)基因突變主要包括apoE Kyoto、apoE Tokyo/Maebashi、apoE Guangzhou和apoE Chengdu[20]。既往研究發(fā)現(xiàn)，LPG患者臨床表現(xiàn)多為腎病綜合征，患者可存在不同程度的鏡下血尿，伴Ⅲ型HLP，但僅累及腎臟，不伴有高脂血癥全身改變，病理表現(xiàn)為腎小球毛細(xì)血管擴(kuò)張，伴非泡沫細(xì)胞的片狀脂蛋白栓子形成，免疫熒光檢查證實(shí)內(nèi)含apoB和apoE,提示apoE與LPG相關(guān)[21](圖2C、D)[22]。Oikawa等[23]對(duì)apoE基因進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)apoE基因突變與LPG的發(fā)生有關(guān)，大多數(shù)是與LDL受體結(jié)合位點(diǎn)相近的雜合apoE基因錯(cuò)義突變，最常見(jiàn)的是apoE-Sendai。然而,陳珊等[21]對(duì)17例LPG患者apoE基因全長(zhǎng)序列分析研究中發(fā)現(xiàn)，與正常對(duì)照組相比，未發(fā)現(xiàn)存在apoE基因突變，提示可能無(wú)法單純從apoE基因水平解釋LPG發(fā)病，需要考慮從轉(zhuǎn)錄或蛋白表達(dá)水平綜合研究apoE在 LPG中可能的作用。

圖2 apoE純合子腎小球病(A、B)[15]及脂蛋白腎病(C、D)[21]腎活檢病理表現(xiàn) A：腎小球毛細(xì)血管中大量泡沫細(xì)胞浸潤(rùn)和腎小球系膜輕度擴(kuò)張(PAS,×400)；B：毛細(xì)血管中泡沫細(xì)胞浸潤(rùn)，脂蛋白栓子(EM,×2 000)；C：腎小球系膜增生性病變，毛細(xì)血管擴(kuò)張，伴片狀脂蛋白栓子(PAS,×400)；D：apoE染色陽(yáng)性++，彌漫分布于毛細(xì)血管袢腔內(nèi)(IF,×400)

apoE5亞型也可能與LPG相關(guān)。apoE5(Glu3Lys)是apoE的一個(gè)亞型，既往研究報(bào)道其與高脂血癥和心血管疾病有關(guān)[24]。文獻(xiàn)報(bào)道LPG病例中雜合子apoE5 攜帶率增加，且與LPG特異性突變?nèi)鏰poE Chicago或apoE Sendai相關(guān)，這些病例血清三酰甘油≥400 mg/dl[25]，提示apoE5亞型導(dǎo)致的高三酰甘油血癥很可能是LPG的觸發(fā)因素。此外，Sasaki等[24]報(bào)道了一例攜帶apoE5(Glu3Lys)/E3基因型的局灶性節(jié)段性腎小球硬化(FSGS)患者，該患者存在高膽固醇血癥和泡沫狀巨噬細(xì)胞。既往的實(shí)驗(yàn)與臨床研究證明，高脂血癥可以通過(guò)影響巨噬細(xì)胞泡沫樣變參與FSGS[26]，因此apoE5(Glu3Lys)基因可能通過(guò)誘導(dǎo)高脂血癥參與了FSGS的發(fā)展。這些發(fā)現(xiàn)表明apoE5亞型可能是脂蛋白腎病的潛在危險(xiǎn)因素之一(表1)。

表1 apoE相關(guān)腎小球疾病特點(diǎn)

巨噬細(xì)胞參與apoE相關(guān)腎小球病

已知巨噬細(xì)胞浸潤(rùn)參與了FSGS過(guò)程，前文提示apoE2純合子腎小球病也有巨噬細(xì)胞的參與，apoE5亞型相關(guān)的FSGS病例也提示了巨噬細(xì)胞浸潤(rùn)參與病變過(guò)程。巨噬細(xì)胞在apoE相關(guān)脂蛋白代謝中扮演各種角色，其功能損傷或活化參與了apoE相關(guān)腎小球疾病。在apoE2純合子腎小球病中血LDL的升高促進(jìn)腎小球系膜細(xì)胞或巨噬細(xì)胞對(duì)脂蛋白的吸收，使其在腎小球系膜區(qū)域浸潤(rùn)，促進(jìn)了腎小球硬化的發(fā)生。而在LPG中脂蛋白栓子的形成卻不伴巨噬細(xì)胞泡沫改變[27]。Kanamaru等[28]發(fā)現(xiàn)，在Fcγ受體小鼠缺陷的慢性移植物抗宿主病可導(dǎo)致LPG而不伴apoE異常，可能由于巨噬細(xì)胞對(duì)LDL的攝取減少所致。以上提示，與Fcγ受體功能障礙相關(guān)的巨噬細(xì)胞功能損傷可能是LPG發(fā)展的關(guān)鍵因素。由于攜帶apoE基因突變的apoE2純合子腎小球病和LPG的遺傳外顯率較低，巨噬細(xì)胞功能改變可能是這些疾病的一個(gè)重要病因(圖3)[29]。

圖3 apoE純合子腎小球病與脂質(zhì)性腎病發(fā)病機(jī)制apoE：載脂蛋白E；LPG：脂蛋白腎??；LDL:低密度脂蛋白；黑色箭頭顯示，apoE基因突變可引起LDL的增加，影響apoE結(jié)構(gòu)直接參與LPG；綠色箭頭顯示，apoE基因突變也可通過(guò)抑制巨噬細(xì)胞間接導(dǎo)致LPG；黃色箭頭顯示，apoE基因突變引起高脂血癥可刺激巨噬細(xì)胞活化參與apoE純合子腎小球病

apoE與心腦血管疾病

apoE2和E4亞型可改變脂質(zhì)與受體結(jié)合，增加腦血管和心血管疾病的風(fēng)險(xiǎn)。高脂血癥是動(dòng)脈粥樣硬化性心血管疾病的主要危險(xiǎn)因素，apoE基因型、循環(huán)apoE濃度和心血管疾病(CVD)風(fēng)險(xiǎn)的相關(guān)性已得到證實(shí)[1]，但Sofat等[30]的研究未能顯示循環(huán)apoE濃度與心血管疾病有明顯關(guān)聯(lián)，提示apoE基因型帶來(lái)的CVD風(fēng)險(xiǎn)可能是通過(guò)影響蛋白質(zhì)功能而不是血液中的蛋白質(zhì)濃度來(lái)實(shí)現(xiàn)的。apoE基因的多態(tài)性與阿爾茨海默病(AD)風(fēng)險(xiǎn)相關(guān)：攜帶ε4等位基因的個(gè)體比攜帶ε3等位基因的個(gè)體患AD的風(fēng)險(xiǎn)增加，而攜帶ε2等位基因的個(gè)體則罹患AD風(fēng)險(xiǎn)降低[31]。在正常衰老過(guò)程中，apoE ε4等位基因還增加了腦血管淀粉樣變風(fēng)險(xiǎn)并與年齡相關(guān)認(rèn)知能力下降有關(guān)[12]。

治療和預(yù)后

apoE相關(guān)的腎小球疾病是基于apoE基因突變引起的脂蛋白變性介導(dǎo)的，盡管病理類(lèi)型不同，通常都會(huì)發(fā)展為終末期腎病。目前認(rèn)為免疫抑制治療對(duì)LPG無(wú)效，LPG患者腎移植術(shù)后腎臟病變?nèi)詴?huì)復(fù)發(fā)。因此，有必要尋找合理有效的治療手段。

藥物治療LPG通常與Ⅲ型HLP相關(guān)，富含甘油三酯的脂蛋白(如VLDLs和IDLs)是主要成分。因此，治療Ⅲ型HLP對(duì)LPG患者十分重要。Hu等[20]和范文靜等[32]證實(shí)了非諾貝特治療LPG效果顯著，可延緩腎功能不全的進(jìn)展。非諾貝特也可用于apoE2純合子腎小球病患者[14]。

此外在載脂蛋白E缺乏癥(apoE-/-)小鼠模型中[33]，長(zhǎng)期低劑量吡格列酮可激活過(guò)氧化物酶體增殖物激活受體γ(PPARγ)，調(diào)節(jié)血漿膽固醇和三酰甘油水平，顯著降低主動(dòng)脈粥樣硬化、肝脂肪變性以及與衰老相關(guān)的腎小球硬化和間質(zhì)纖維化。

血液凈化治療占錦峰等[22]證實(shí)了葡萄球菌蛋白A免疫吸附治療的可行性，葡萄球菌蛋白A免疫吸附利用葡萄球菌蛋白A氨基末端有4個(gè)高度同源的Fc段結(jié)合區(qū)，可與人類(lèi)血清中免疫球蛋白(Ig)分子Fc結(jié)合的特點(diǎn)，從而清除循環(huán)中的apoE及沉積于腎組織中的apoE，定期治療能顯著延緩腎臟病變進(jìn)展。然而，重復(fù)免疫吸附治療可致免疫球蛋白明顯下降進(jìn)而增加患者感染事件以及經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。因此，范文靜等[34]提出雙重血漿濾過(guò)(DFPP)清除apoE， DFPP可迅速降低血漿apoE水平及尿蛋白，3～10次DFPP治療后重復(fù)腎活檢可見(jiàn)腎小球毛細(xì)血管袢內(nèi)脂蛋白栓子縮小甚至消失，提示DFPP是治療LPG的有效手段。

Yang等[35]發(fā)現(xiàn)LPG患者接受他汀類(lèi)或貝特類(lèi)藥物和血管緊張素受體阻滯劑以及血漿置換治療后，其尿蛋白和血清脂質(zhì)水平僅在短時(shí)間內(nèi)緩解。隨訪期間，蛋白尿部分緩解(較基線降低50%)組的患者腎功能惡化較慢，提示蛋白尿可能是LPG患者腎功能惡化的風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)，并且進(jìn)一步表明，LPG患者降低尿蛋白治療對(duì)于延遲腎功能不全進(jìn)展至關(guān)重要。

小結(jié)：apoE是一種重要的載脂蛋白，在脂蛋白代謝中起著重要的作用。apoE突變引起的脂蛋白代謝異常涉及多種腎臟疾病，巨噬細(xì)胞的過(guò)度活躍和抑制也參與了這些疾病的發(fā)生發(fā)展。隨著apoE基因突變的不斷發(fā)現(xiàn)，不僅有助于在分子水平認(rèn)識(shí)apoE相關(guān)腎病的發(fā)病機(jī)制，還為基因治療和個(gè)體化藥物治療提供有效手段，延緩apoE相關(guān)腎小球疾病的發(fā)展。