第五节 血脂代谢基础
血脂是血浆中的中性脂肪(甘油三酯和胆固醇)和类脂(磷脂、糖脂、固醇、类固醇)的总称,是生命细胞的基础代谢必需物质。
一、血脂、脂蛋白和载脂蛋白
(一)血脂
与临床密切相关的血脂主要是胆固醇(total cholesterol,TC)和甘油三酯(triglyceridemia,TG),其他还有游离脂肪酸(free fatty acids,FFA)和磷脂等。在人体内TC主要以游离TC及胆固醇酯形式存在。TG是甘油分子中的三个羟基被脂肪酸酯化而形成。循环血液中的TC 和TG必须与载脂蛋白(apolipoprotein,Apo)结合形成脂蛋白,才能被运输至组织进行代谢。
(二)脂蛋白
血浆脂蛋白是由特殊的蛋白质即载脂蛋白和TG、TC、磷脂等组成的复合物,依密度由低到高分为5大类:乳糜微粒(chylomicron,CM)、极低密度脂蛋白(very-low-density lipoprotein,VLDL)、中间密度脂蛋白(intermediate-density lipoprotein,IDL)、低密度脂蛋白(low-density lipoprotein,LDL)和高密度脂蛋白(high-density lipoprotein,HDL),这5类脂蛋白的颗粒则依次变小。另外脂蛋白(a)[lipoprotein,Apo,Lp(a)],其密度较LDL大,但其颗粒也较LDL大。各类脂蛋白的脂质和载脂蛋白的组成及其比例不同,其理化性质、来源、代谢途径和生理功能也各有差异(表Ⅰ-2-5-1)。
表Ⅰ-2-5-1 血浆脂蛋白的特性及功能
(三)载脂蛋白
载脂蛋白是脂蛋白中的蛋白质,其主要生理功能是与脂质结合成水溶性物质,在血浆中转运脂类。已发现有20多种载脂蛋白。常用的分类法是按载脂蛋白的组成分为Apo A、B、C、D、E。由于氨基酸组成的差异,每一型又可分若干亚型。例如,Apo A可分为AⅠ、AⅡ、AⅥ; ApoB可分为B48、B100; ApoC可分为CⅠ、CⅡ、CⅢ; Apo E有EⅠ、EⅢ等。载脂蛋白还可参与酶活动的调节以及参与脂蛋白与细胞膜受体的识别和结合反应。
二、脂蛋白的理化性质
(一)乳糜微粒(CM)
CM是血液中颗粒最大、密度最低的脂蛋白,其主要脂质是TG,含量约90%。正常人空腹12小时后采血时,血清中无CM。餐后以及某些病理状态下血液中含有大量的CM时,因其颗粒大能使光发生散射,血液外观混浊。将含有CM的血清放在4℃静置过夜,CM会漂浮到血清表面,状如奶油,此为检查有无CM存在的简便方法。
(二)极低密度脂蛋白(VLDL)
颗粒比CM小,密度约为1,由肝脏合成,其TG 含量约占55%,TC含量为20%,磷脂含量为15%,蛋白质含量约为10%。由于CM和VLDL中都是以含TG为主,所以将其统称为富含TG的脂蛋白。在没有CM存在的血清中,其TG的水平主要反映VLDL的多少。由于VLDL分子比CM小,空腹12小时的血清清亮透明,当空腹血清TG水平>3. 39mmol/L时,血清才呈乳状光泽直至混浊。
(三)低密度脂蛋白(LDL)
颗粒比VLDL小,密度比VLDL高,由VLDL转化而来,LDL颗粒中含胆固醇酯40%、游离TC 10%、TG 6%、磷脂20%、蛋白质24%,是血液中TC含量最多的脂蛋白,故称为富含TC的脂蛋白。血液中TC约60%是在LDL内。由于LDL颗粒小,即使LDL的浓度很高,血清也不会混浊。LDL中载脂蛋白95%以上为apoB100。根据颗粒大小和密度高低不同,可将LDL分为不同的亚组分。LDL将TC运送到外周组织,大多数LDL是由肝细胞和肝外的LDL受体进行分解代谢。
(四)高密度脂蛋白(HDL)
HDL主要由肝脏和小肠合成,是颗粒最小、密度最高的脂蛋白,其中脂质和蛋白质部分几乎各占一半。HDL中的载脂蛋白以apo AI为主。HDL是一类异质性的脂蛋白,由于HDL颗粒中所含的脂质、载脂蛋白、酶和脂质转运蛋白的量和质均不相同,可将HDL分为不同的亚组分。这些HDL亚组分在形状、密度、颗粒大小、电荷和抗动脉粥样硬化特性等方面均不相同。HDL将TC从周围组织(包括动脉粥样硬化斑块)转运到肝脏进行再循环或以胆酸的形式排泄,此过程称为TC逆转运。HDL具有抗动脉粥样硬化的作用。
(五)脂蛋白a[Lp(a)]
Lp(a)的脂质成分类似于LDL,其所含的载脂蛋白包括一分子apoB100和一分子apo(a)。有关Lp(a)合成和分解代谢的机制目前了解尚少。
三、脂蛋白的代谢
脂蛋白的代谢包括外源性和内源性两条代谢途径。外源性代谢途径指饮食摄入的TC和TG在小肠中合成CM及其代谢过程;内源性代谢途径是指由肝脏合成的VLDL转变成IDL和LDL,以及LDL被肝脏或其他器官代谢的过程。此外,还有一个TC逆转运途径,即HDL的代谢。
(一)乳糜微粒(CM)
富含TG,含Apo比例最小。CM的主要功能是把外源性TG运送到体内肝外组织。由于CM颗粒大,不能进入动脉壁内,一般不致引起动脉粥样硬化,但易诱发急性胰腺炎; CM残粒可被巨噬细胞表面受体所识别而摄取,可能与动脉粥样硬化有关。
(二)极低密度脂蛋白(VLDL)
也富含TG,但所含TC、磷脂和Apo比例增大。VLDL的主要功能是把内源性TG运送到体内肝外组织,也向外周组织间接或直接提供TC。目前多认为VLDL水平升高是冠心病的危险因素。
(三)低密度脂蛋白(LDL)
LDL中TC所占比例特别大,ApoB100占其Apo含量的95%。LDL的主要功能是将TC转运到肝外组织,为导致动脉粥样硬化的重要脂蛋白。LDL为异质性颗粒,其中LDL3为小而致密的LDL(sLDL)。由于小颗粒LDL容易进入动脉壁内,且更容易被氧化修饰,所以具有更强的致动脉粥样硬化作用。
(四)高密度脂蛋白(HDL)
蛋白质和脂肪含量约各占一半,载脂蛋白以Apo AⅠ和Apo AⅡ为主。HDL的生理功能是将外周组织包括动脉壁在内的TC转运到肝脏进行代谢,这一过程称为TC的逆转运,可能是HDL抗动脉粥样硬化作用的主要机制。
四、血脂及其代谢
(一) TC及其代谢
食物中的TC(外源性)主要为游离TC,在小肠腔内与磷脂、胆酸结合成微粒,在肠黏膜吸收后与长链脂肪酸结合形成胆固醇酯。大部分胆固醇酯形成CM,少量组成VLDL,经淋巴系统进入体循环。内源性TC在肝脏和小肠黏膜由醋酸合成而来,碳水化合物、氨基酸、脂肪酸代谢产生的乙酰辅酶A是合成TC的基质,合成过程受3羟基-3甲基戊二酰辅酶A(HMGCoA)还原酶催化。循环中TC的去路包括构成细胞膜,生成类固醇激素、维生素D、胆酸盐,储存于组织等。未被吸收的TC在小肠下段转化为类固醇随粪便排出。排入肠腔的TC和胆酸盐可再吸收经肠肝循环回收肝脏再利用。
(二) TG及其代谢
外源性TG来自食物,消化、吸收后成为CM的主要成分。内源性TG主要由小肠(利用吸收的脂肪酸)和肝脏(利用醋酸和脂肪酸)合成,构成脂蛋白(主要是VLDL)后进入血浆。血浆中的TG是机体恒定的能量来源,它在脂蛋白酯酶(lipoprotein lipase,LPL)作用下分解为FFA供肌细胞氧化或储存于脂肪组织。脂肪组织中的脂肪又可被脂肪酶水解为FFA和甘油,进入循环后供其他组织利用。