胆固醇代谢异常与神经系统疾病关系的研究进展

胆固醇是一种广泛存在于动物体内的常见小分子脂类物质,是构成细胞膜和血浆脂蛋白的重要成分。其在中枢神经系统内的含量尤为丰富,与神经元突起的产生、发育和形成,星形胶质细胞的增生,神经元的存活,神经的修复重塑以及发育相关的信号通路的传递等活动紧密相关。由于血脑屏障的隔离,脑内胆固醇主要由星形胶质细胞合成,其代谢需要通过转化为可透过血脑屏障的分子才能排出脑外。正常情况下,脑内胆固醇的浓度维持在相对稳定的范围内,对中枢神经系统的生长发育以及正常功能的维持起着至关重要的作用,其代谢异常可以诱多种神经系统疾病,因此以维持脑内胆固醇代谢的稳态为靶标可以为许多神经系统疾病的防治提供新思路。本文综述了脑内胆固醇的合成、代谢以及其与中枢神经系统疾病的相关性。     

过表达ESCRT系统成员提升细胞应对U18666A诱发胆固醇积聚的能力

U18666A是一种细胞通透性的两亲性氨基类固醇,能够抑制胆固醇的转运与多泡体的生成,导致细胞内胆固醇的积聚,造成细胞凋亡。该研究发现, U18666A处理MLE12细胞后转运必需的内体分选复合体(endosomal sorting complexes required for transport, ESCRT)系统相关蛋白表达降低。该实验构建了过表达ESCRT-III系统成员Vps24以及Chmp1b的转基因细胞系,发现与转空载体的细胞相比,转基因细胞对抗U18666A引发的胆固醇积聚以及后续生理效应的能力有所增强。以上结果提示U18666A可以干扰ESCRT系统的一部分功能诱发细胞内胆固醇积聚,为人类与胆固醇积聚相关疾病的防治提供了新的思路。     

溶酶体与过氧化物酶体形成膜接触介导胆固醇转运

胆固醇是真核细胞中含量非常丰富的一类脂质小分子,其主要生物学功能是掺入到磷脂双分子层中,调节膜的性质。胆固醇在细胞内不同膜上的分布极不均匀而且高度动态运输,这对维持细胞的正常生命活动至关重要。然而,细胞内胆固醇运输的机制一直不清楚。针对这一胆固醇代谢领域的重要问题,同时也是一个基本的细胞生物学问题,通过巧妙设计、全基因组筛选,鉴定出341个参与细胞内胆固醇转运的候选基因,其中,过氧化物酶体相关基因被显著富集。进而发现溶酶体通过和过氧化物酶体相互接触,将胆固醇转移给后者。而介导该接触的分子分别是溶酶体上的Synaptotagmin VII(Syt7)和过氧化物酶体膜上的PI(4,5)P2磷脂。将这种新发现的溶酶体–过氧化物酶体膜接触命名为LPMC(lysosome-peroxisome membrane contacts)。过氧化物酶体功能缺失会导致一大类相关疾病—过氧化物酶体紊乱疾病,表现为发育和神经系统功能障碍,目前还没有有效的治疗手段。该工作第一次揭示在这些病人和小鼠模型的细胞中有大量胆固醇堆积,且该现象的出现大大早于神经症状,提示胆固醇堆积是过氧化物酶体紊乱疾病的发病原因之一。这项研究工作的意义在于:(1)发现了细胞内胆固醇运输的新途径;(2)揭示了过氧化物酶体这一细胞器的新功能;(3)证明胆固醇运输异常是导致过氧化物酶体紊乱疾病的病因之一,为治疗该类疾病提供了全新的思路。     

固醇调节元件结合蛋白与脂质代谢

固醇调节元件结合蛋白(sterol regulatory element-binding proteins,SREBPs)是脊椎动物细胞脂质稳态的转录调节物,可直接激活多个参与胆固醇、脂肪酸、甘油三酯、磷脂合成和摄取,以及辅助因子NADPH等基因的表达,从而调控胆固醇及脂肪酸等脂类的代谢过程。本文综述了SREBPs转运和活化的过程,以及调节细胞脂质稳态功能的分子机制,并探讨了其在脂代谢紊乱相关疾病发生中的重要作用。     

巨噬细胞胆固醇转运相关蛋白研究进展

动脉粥样斑块中泡沫细胞的形成与巨噬细胞胆固醇的转运密切相关,巨噬细胞胆固醇转运是胆固醇逆转运中的一个重要过程,它可清除外周组织过多的胆固醇,对维持细胞内胆固醇稳定、延缓动脉粥样硬化的发生发展有着重要意义.这个过程涉及到许多转运相关蛋白的作用,如三磷酸腺苷结合盒转运体A1/G1、载脂蛋白A-Ⅰ、胆固醇脂转运蛋白、卵磷脂胆固醇酰基转移酶等.本文就巨噬细胞胆固醇转运过程中相关蛋白的作用做一综述,以期为动脉粥样硬化相关疾病的防治研究提供新的思路.     

LDL受体介导的血浆低密度脂蛋白胆固醇的内吞

胆固醇是动物细胞细胞膜的重要组成成分,其做为细胞和环境之间的屏障调节细胞膜的流动性。胆固醇是体内所有的类固醇激素和胆酸合成的前体物质,参与体内代谢。同时胆固醇在神经系统的发育中也起着重要的作用。在血浆中胆固醇以低密度脂蛋白和高密度脂蛋白这两种胆固醇运载血脂蛋白的形式运输。动物细胞通过细胞表面的低密度脂蛋白受体(LDL receptor,LDLR)介导的内吞可以从血液中摄取富含胆固醇的低密度脂蛋白,当细胞表面的LDLR的功能缺陷时,可以导致高胆固醇血症,继而引起动脉粥样硬化、冠心病和中风等严重疾病。本文综述了LDL受体的概述及其通过内吞调节血液中低密度脂蛋白胆固醇水平的作用,并对LDL受体的调节进行了阐述。     

SR-BI的分子结构及其表达调控

小鼠B族Ⅰ型清道夫受体是目前已确认的唯一真正介导细胞与高密度脂蛋白作用的膜受体,主要在肝脏和固醇生成组织中表达,并受促激素、胆固醇、饮食以及药理等因素所调控。该受体介导高密度脂蛋白-胆固醇酯的选择性吸收,是调节胆固醇逆转运的唯一靶点,在高密度脂蛋白代谢和胆固醇运输中起重要作用。该基因缺陷对不同的组织具有不同的影响。它有可能作为一个新的治疗靶点来预防和治疗动脉粥样硬化性心脑血管疾病。对其分子结构、表达调控及相关研究作了详细介绍。     

前蛋白转化酶枯草溶菌素9的生物学功能

前蛋白转化酶枯草溶菌素9(proprotein convertase subtilisin/kexin type 9,PCSK9)基因属于前蛋白转化酶(PC)家族,是一个新发现不久的与胆固醇代谢相关基因.近年来,PCSK9在其生物学效应及疾病中的作用越来越受到重视.大量的研究表明,除通过调节低密度脂蛋白受体(LDLR)影响胆固醇代谢外,PCSK9还参与细胞凋亡,促进肝发育、再生,促进神经系统发育,影响神经系统分化并且与炎症过程以及糖尿病相关.本文对PCSK9功能方面最新研究进展进行了综述。     

胆固醇代谢异常与阿尔茨海默氏症

阿尔茨海默氏症(Alzheimer's disease,AD)是一种退行性神经系统疾病。许多已知的AD危险因素都与胆固醇的代谢有关。大量研究发现,胆固醇代谢异常与该病神经变性的机制相关。本文主要综述了近年来关于胆固醇在脑内的代谢过程及其与AD相关因素关系的研究进展。     

调控胆固醇吸收的分子通路

机体内的胆固醇失衡会引发多种疾病,如高胆固醇血症、心脑血管疾病等,而其平衡由胆固醇的合成、吸收、代谢和循环共同维持,其中胆固醇的吸收至关重要。胆固醇的吸收主要发生在小肠和近段空肠,受众多蛋白的调控。尼曼-匹克C1样蛋白1(NPC1L1)负责胆固醇的摄取;ATP结合盒转运蛋白(ABCG5/ABCG8)则抑制胆固醇的吸收,酰基辅酶A-胆固醇酰基转移酶(ACAT)催化胆固醇脂化提高胆固醇吸收;ATP结合盒转运蛋白A1(ABCA1)负责外周组织胆固醇的转运,而这些蛋白又受到其他调控因子的影响。解析胆固醇吸收的分子通路对胆固醇失衡相关疾病的预防及治疗具有重大指导意义。因此,本文就调控胆固醇吸收的分子通路进行综述。     

细胞内胆固醇运输

作为生物膜的重要成分,细胞内不同膜上胆固醇含量的高低直接影响生物膜的生物物理特性和细胞信号的传递,与细胞正常的生理功能密切相关。外源内吞的胆固醇和内源合成的胆固醇通过囊泡介导和非囊泡介导的胆固醇运输途径在不同细胞膜之间转运,从而维持了不同细胞器上胆固醇的浓度梯度。一系列胆固醇结合和转运蛋白在细胞内胆固醇的运输中发挥了重要作用。本文旨在总结细胞内胆固醇运输途径与参与胆固醇运输的重要分子及相关作用机制。     

三磷酸腺苷结合盒转运体A1在脑疾病发生发展中的作用

三磷酸腺苷结合盒转运体A1(ATP binding cassette transporter A1,ABCA1)在脑组织中广泛表达,它将脑细胞内胆固醇转运给载脂蛋白E(apolipoprotein E,apoE)及载脂蛋白A1(apolipoprotein A1,apoA-Ⅰ)形成高密度脂蛋白(high density lipoprotein,HDL),从而调控脑内胆固醇平衡.研究表明,ABCA1与胆固醇代谢相关脑疾病存在密切联系,包括阿尔茨海默病(Alzheimer's disease,AD)、创伤性脑损伤(traumatic brain injury,TBI)及脑梗死.虽然近来在ABCA1与相关脑疾病的研究取得了一些进展,但仍存在许多问题尚未阐明.本文对ABCA1在各种相关脑疾病发生发展中的作用做一综述,期望为相关脑疾病的治疗寻找新的靶点和方法.     

动脉粥样硬化中胆固醇逆向转运的研究进展

胆固醇逆向转运(reverse cholesterol transport,RCT)是指胆固醇从外周组织细胞流出,通过高密度脂蛋白转运至肝脏进行代谢转变的过程,是维持细胞脂质稳态的重要机制。RCT相关基因的功能障碍是动脉粥样硬化脂质沉积、慢性炎症和泡沫细胞形成的主要病因,已成为抗动脉粥样硬化的主要靶点。该文就近年来关于胆固醇逆向转运的调节和定量分析在动脉粥样硬化中的最新研究进展作一综述。     

海马神经细胞胆固醇含量降低对其电压依赖钾电流的上调作用

胆固醇普遍存在于细胞膜中,其含量在细胞增殖、生长及各种疾病条件下会发生改变,这暗示胆固醇对细胞功能的调节起着重要的作用。运用全细胞膜片钳技术研究了胆固醇含量变化对海马神经细胞电压依赖钾电流的影响。实验观察到神经细胞经胆固醇去除剂β-甲基环化糊精(MβCD)处理后,胆固醇含量的减少促进了延迟整流钾电流IK的增加,且延缓了瞬间失活钾电流IA的失活。更进一步,延迟整流钾电流IK和瞬间失活钾电流IA分别经TEA和4-AP阻断后,MβCD对两种电流成分的影响显著降低。这一结果进一步表明胆固醇去除剂对电压依赖钾电流的上调是通过作用于IK和IA电流而共同实现的。基于电压依赖钾通道在神经细胞功能中的重要作用,实验结果暗示神经细胞胆固醇含量变化可对神经细胞的兴奋性起调节作用。     

人体内调节胆固醇的基因

欧洲分子生物学实验室以及德国海德堡大学研究人员公布研究成果称,他们发现了人体内20种调节胆固醇水平的基因。这不但有助于研究人员更好地理解人体维持胆固醇平衡的机制,还可能帮助他们开发出治疗相关疾病的新疗法。     

Adipophilin在动脉粥样硬化病变和脂质负荷细胞中的作用研究(英文)

Adipophilin是细胞内脂质聚集和与脂质聚集有关疾病的标志物 ,巨噬细胞源性泡沫细胞的形成是动脉粥样硬化性疾病发生的重要环节 .为了探讨adipophilin在动脉粥样硬化性疾病的作用 ,通过高胆固醇饲料喂养新西兰白兔 12周 ,复制动脉粥样硬化疾病模型 ,同时测定血脂的变化和动脉壁胆固醇 ,使用HE染色、苏丹Ⅳ染色观察动脉粥样硬化病变的形成 ,使用免疫组织化学的方法观察动脉粥样硬化病变处和动物肝脏中adipophilin的表达 .结果发现 ,高胆固醇饲料喂养组血清总胆固醇、低密度脂蛋白胆固醇和动脉壁胆固醇明显增高 ,动脉粥样硬化病变面积增加到 (40 0 6± 7 2 9) % ,动脉粥样硬化病变处adipophilin表达呈阳性 ;而adipophilin在肝脏中的表达无论是高胆固醇饲料喂养组或对照组均为阴性 .使用80mg/L OxLDL与小鼠腹膜巨噬细胞共孵育 ,复制脂质负荷细胞 ,然后把构建的 1mmol/Ladipophilin反义寡核苷酸与该细胞共孵育 .结果发现 ,使用油红O染色观察的细胞内脂滴明显减少 ,生化测定细胞内胆固醇酯显著降低 ,与对照组相比 ,差别有显著性 .说明adipophilin与动脉粥样硬化病变有密切的关系 ,控制adipophilin的表达能够减少巨噬细胞细胞内胆固醇酯的聚集     

Adipophilin在动脉粥样硬化病变和脂质负荷细胞中的作用研究(英)

Adipophilin是细胞内脂质聚集和与脂质聚集有关疾病的标志物,巨噬细胞源性泡沫细胞的形成是动脉粥样硬化性疾病发生的重要环节.为了探讨adipophilin在动脉粥样硬化性疾病的作用,通过高胆固醇饲料喂养新西兰白兔12周,复制动脉粥样硬化疾病模型,同时测定血脂的变化和动脉壁胆固醇,使用HE染色、苏丹Ⅳ染色观察动脉粥样硬化病变的形成,使用免疫组织化学的方法观察动脉粥样硬化病变处和动物肝脏中adipophilin的表达.结果发现,高胆固醇饲料喂养组血清总胆固醇、低密度脂蛋白胆固醇和动脉壁胆固醇明显增高,动脉粥样硬化病变面积增加到(40.06±7.29)%,动脉粥样硬化病变处adipophilin表达呈阳性;而adipophilin在肝脏中的表达无论是高胆固醇饲料喂养组或对照组均为阴性.使用80 mg/L OxLDL与小鼠腹膜巨噬细胞共孵育,复制脂质负荷细胞,然后把构建的1 mmol/L adipophilin反义寡核苷酸与该细胞共孵育.结果发现,使用油红O染色观察的细胞内脂滴明显减少,生化测定细胞内胆固醇酯显著降低,与对照组相比,差别有显著性.说明adipophilin与动脉粥样硬化病变有密切的关系,控制adipophilin的表达能够减少巨噬细胞细胞内胆固醇酯的聚集.     

酿酒酵母中胆固醇生物合成与优化的研究进展

胆固醇是动物体内积累的主要甾醇化合物,在维持细胞膜功能、合成甾体激素、生产甾体药物中间体等方面具有重要的生物学意义和医学应用价值。传统动物组织提取胆固醇的方法费时费力并存在严重的环境污染问题,而甾醇分子结构的复杂程度也限制了其化学全合成。近些年,人们利用合成生物学方法构建的微生物细胞工厂已成功用于萜类、甾醇类等天然产物的开发与合成。文中综述了胆固醇微生物细胞工厂的研究进展,包括胆固醇生物合成途径的解析、底盘菌株的选择、异源基因元件的挖掘与优化、相关代谢通路的调控等方面,并讨论了当前研究面临的问题,以期为胆固醇的高效生物合成提供参考。     

线粒体功能障碍与慢性肝病

线粒体不仅作为细胞能量的代谢中心,而且在参与物质代谢中发挥重要作用。线粒体含有多种限速酶用于嘧啶和血红素合成、氧化磷酸化、自由基生成和解毒、胆固醇和神经递质代谢,以及凋亡程序的执行。线粒体功能障碍主要表现在线粒体形态结构的改变、ATP合成减少、活性氧物种的过度产生、动力学失衡和mtDNA损伤。因功能受损参与多种疾病,包括神经系统疾病、心血管系统疾病、肝脏疾病、肾脏疾病、糖尿病以及DNA损伤反应相关的癌症的发生与发展。本文就近年来关于线粒体功能障碍与慢性肝病关系的研究作一综述,旨在为靶向线粒体治疗肝脏相关疾病提供研究思路。     

基于高密度脂蛋白代谢与重塑的抗动脉粥样硬化研究及相关药物

动脉粥样硬化（atherosclerosis,AS）是一种主要因血脂代谢紊乱引发的慢性炎症性血管疾病,以血管内膜下巨噬细胞和血管平滑肌细胞过度蓄脂泡沫化为主要病理特征。高密度脂蛋白（high-density lipoprotein,HDL）通过胆固醇逆向转运（reverse cholesterol transport,RCT）将外周细胞中的胆固醇运输到肝脏然后经胆汁排出体外,从而改善血脂水平和细胞的过度蓄脂,被认为是HDL抗AS的基础。然而,大量流行病学证据表明,虽然血浆高密度脂蛋白胆固醇（high-density lipoprotein cholesterol,HDL-C）水平与心血管风险呈负相关,但仅仅提高HDL-C水平的治疗策略不一定能增加临床效益。因此,学术界认识到HDL水平不足以反映其RCT能力,而更多取决于HDL功能。本文综述了参与调节HDL功能的各种分子对HDL代谢与重塑过程的影响,以及针对上述过程的相关药物研究进展,为更全面评价HDL的抗AS作用提供理论参考。