脂蛋白是由脂質(zhì)和蛋白質(zhì)組成的復合物。在脂蛋白內(nèi)的脂質(zhì)與蛋白質(zhì)之間沒有共價鍵結(jié)合,多數(shù)是通過脂質(zhì)的非極性部分與蛋白質(zhì)組份之間以疏水鍵相互作用而結(jié)合在一起。因此脂蛋白的物理特性與其所含的脂質(zhì)組成和蛋白性質(zhì)密切相關(guān),如圖2-1所示。
根據(jù)脂蛋白顆粒的大小及其密度分類,即根據(jù)在特定的鹽密度內(nèi)的漂浮行為,用超速離心技術(shù)可把血漿脂蛋白分成四大族:
乳糜微粒(chylomicron, CM):d<0.95g/ml
極低密度脂蛋白(VLDL):d=0.95~1.006g/ml
低密度脂蛋白(LDL):d=1.006~1.063g/ml
高密度脂蛋白(HDL):d=1.063~1.21g/ml
現(xiàn)在用密度梯度分級分離、親和層析、電泳等技術(shù)與浮選技術(shù)聯(lián)合應用于脂蛋白的分離,發(fā)現(xiàn)上述四種脂蛋白還可以分成若干亞族:
中間密度脂蛋白(IDL或LDL1):d=1.006~1.019g/ml
低密度脂蛋白(LDL2):d=1.019~1.063g/ml
高密度脂蛋白也是一種不均一的脂蛋白混合物,用物理方法至少可以再分成兩個主要的亞族:
HDL2:d=1.063~1125g/ml
HDL3:d=1.125~1.210g/ml
另外還有極高密度脂蛋白(VHDL),密度范圍為1.210~1.250g/ml。
表2-1 人血漿脂蛋白的種類及一般特性
乳糜微粒 | VLDL | LDL1 | LDL2 | HDL1** | HDL2 | HDL3 | VHDL | |
漂浮速率 | ||||||||
Sf(1.063)* | >400 | 20-400 | 12-20 | 0-12 | 0-2 | - | - | - |
Sf(1.210)* | - | - | - | - | - | 3.6-9.0 | 0-3.5 | - |
平均水合密度(g/ml) | 0.93 | 0.97 | 1.003 | 1.034 | 1.050 | 1.094 | 1.145 | 1.25 |
分子量 | >0.4×106 | 5-10×106 | 3.9-4.8×106 | 2.2-3.0×106 | - | 3.6×105 | 1.75×105 | 1.5×106 |
直徑(nm,電鏡) | >70.0 | 25.0-70.0 | 22.0-24.0 | 19.6-22.7 | - | 7.0-10.0 | 4.0-7.0 | - |
電泳遷移率 | ||||||||
濾紙、瓊脂糖 | 原點 | β | - | 前β*** | α | α | ||
聚丙烯酰胺 | 原點 | 前β | β | α | α | |||
蛋白質(zhì)-脂質(zhì)比例 | 1-2:98 | 10:90 | 18-20:80 | 20-22:78 | 35-40:60 | 40-45:55 | 55:45 | 65:35 |
*:sf=svedberg單位(×10-13cm/sec/dyne/gm)。括號內(nèi)數(shù)字表示測定漂浮速率時的溶劑密度。
**:此類脂蛋白易變,直徑為15nm,ApoE。
***Lp(a)也呈前β遷移率。
各類脂蛋白因密度及大小不同,含有不同種類和不同比例的脂質(zhì)和載脂蛋白(見表2-1)。體積最大的脂蛋白為乳糜微粒,其內(nèi)脂質(zhì)占總量的98%,蛋白質(zhì)僅占2%左右;體積最小的高密度脂蛋白顆粒內(nèi),脂質(zhì)占總量的50%以下。乳糜微粒和極低密度脂蛋白代表運輸甘油三酯的脂蛋白,都是從肝臟和腸把甘油三酯運送到其他組織,其代謝功能各不相同。乳糜微粒在小腸內(nèi)形成,運輸消化道內(nèi)吸收的外源性甘油三酯(脂肪);而VLDL專職運輸肝臟和腸粘膜細胞合成及分泌的內(nèi)源性甘油三酯。另外兩類脂蛋白,LDL和HDL是攜帶膽固醇的運輸工具。愈來愈多的證據(jù)表明,HDL作為一個反向運載工具,從外周把膽固醇運送回肝臟進行代謝,在清除膽固醇的過程中有重要的作用。
根據(jù)脂蛋白的電泳遷移率進行分類
血漿脂蛋白是人體脂質(zhì)代謝紊亂的敏感指針,因此在臨床實踐中,脂蛋白分離分析已成為常規(guī)檢驗指標。少量血清標本可以用電泳方法快速分離出各類脂蛋白,常用的支持介質(zhì)有醋酸纖維素薄膜、瓊脂糖凝膠、聚丙烯酰胺凝膠。
圖2-2 超速離心法與電泳法分離血漿脂蛋白相應名稱
醋酸纖維素薄膜電泳:特點是微量、快速、操作簡便、吸附少、分離效果較好,能分離出α、前β、β及乳糜微粒等四條區(qū)帶,有的血清有兩條前β帶。缺點是前β脂蛋白含量過高時會有拖尾現(xiàn)象,此外染色方法也不夠理想,醋酸纖維素薄膜本身能被脂溶性染料著色,用蘇丹黑B染色后背景深染,油紅O雖然好一些,但脂蛋白帶著色較淺。如用臭氧氧化后,堿性品紅-亞硫酸試劑染色,所得圖形清楚,背景著色較淺,缺點是染色步驟較繁,白蛋白部位有時染色過深。
瓊脂糖電泳:瓊脂糖是瓊脂的主要成分,瓊脂經(jīng)處理慣除去其中的果膠后即為瓊糖,由于瓊脂糖中的硫酸根含量較瓊脂少,電滲較弱,透明度高,對脂蛋白的分離效果比醋酸纖維素薄膜更好一些,可將血漿脂蛋白分成α、前β、β-脂蛋白和乳糜微粒。若用脂溶性染料染色,背景色淺,如將血清樣品進行預染,可在電泳過程中直接觀察分離效果,區(qū)帶整齊,分辨率高高,重復性好。液相與固相無明顯分界,電泳速度較快,干膜還可長期保存。缺點是需要臨時制作凝膠板,不如醋酸纖維素薄膜方便。
聚丙烯酰胺凝膠電泳:兼有電泳和分子篩的雙重作用,分辨率高,電泳時間短,分離的各脂蛋白帶十分清晰。由于聚丙烯酰胺凝膠具有分子篩的作用,能阻礙顆粒較大的前β-脂蛋白分子移動,所以前β-脂蛋白的區(qū)帶落在脂蛋白的后面。
脂蛋白經(jīng)上述三種電泳分離后,可用分段洗脫染料比色(不適用于圓盤電泳),或用光密度計掃描定量。以血清球蛋白遷移率作為參照,HDL與α球蛋白遷移在同一位置故稱α-脂蛋白;LDL與β球蛋白遷移在同一位置,稱為β-脂蛋白;VLDL區(qū)帶遷移在β脂蛋白之前故稱前β-脂蛋白;乳糜微粒留在原點樣處不動。電泳技術(shù)是臨床檢驗血清蛋白模式的有效手段,因此這種命名法常應用于臨床檢驗,如圖2-2所示。
傳統(tǒng)的脂蛋白分類是根據(jù)其密度和電泳行為分類,但是每一類脂蛋白不僅密度、大小、脂蛋白比是不均一的,載脂蛋白的組成也不同,載脂蛋白是唯一具有化學和免疫學獨立特性的脂蛋白的組成部分,所以要進行準確的脂質(zhì)運轉(zhuǎn)研究,用傳統(tǒng)的以物理性質(zhì)分類的方法是有缺陷的。
Alaupovic提出將載脂蛋白組成作為鑒定脂蛋白顆粒的標志及脂蛋白分類的基礎。每個脂蛋白顆粒只含一種載脂蛋白稱為單脂蛋白,如LDL中多數(shù)脂蛋白只含ApoB100,稱為脂蛋白B(LpB);若含有二種或二種以上不可分離的載脂蛋白叫復脂蛋白,如LDL中的脂蛋白顆粒含有ApoB、CI、CⅡ和CⅢ,稱為LpB:CⅠ:CⅡ:CⅢ(LpB:C)。單脂蛋白和復脂蛋白是大顆粒脂蛋白體系中基本的化學實體,可以有不同的密度、大小、脂/蛋白比,但載脂蛋白的性質(zhì)不變,具有特定的功能和代謝特征。
按Alaupovic提出的分類方法,ApoA和ApoB組成不同兩類主要的脂蛋白顆粒,前者主要存在于HDL,而后者主要存在于VLDL和LDL中,每種都可分為單脂蛋白和復脂蛋白。含有ApoA的脂蛋白顆粒主要有LpAⅠ和LpAⅠ:AⅡ,含ApoB的脂蛋白顆粒有LpB,LpB:E,LpB:C,LpB:C:E和LpAⅡ:B:C:D:E等。
分離脂蛋白顆粒的方法主要是免疫親和層析。
(1)含ApoA脂蛋白顆粒的分離:從ApoAⅡ抗血清提取免疫球蛋白(IgG),用抗ApoAⅡ-IgG與吸附劑交聯(lián)制備免疫吸附柱,用pH7.0磷酸鹽緩沖液平衡,將新鮮血清或HDL過柱,柱上保留的部分為LpAⅡ和LpAⅠ:AⅡ,濾出未保留的部分主要為Lpa Ⅰ,用3mol/L硫氰酸鈉洗脫LpAⅡ和LpAⅠ:AⅡ,透析。分別將保留的部分洗脫的部分,通過抗ApoAⅠ-IgG交聯(lián)的吸附柱,分離LpAⅠ、LpAⅠ:AⅡ、LpAⅡ和其他脂蛋白顆粒。用免疫擴散及免疫電泳方法鑒定LpAⅠ和LpAⅠ:AⅡ的載脂蛋白的組成。血漿中大約35~45%的ApoAⅠ存在于LpAⅠ,而55~60%存在于LpAⅠ:AⅡ,LpAⅠ占總的含ApoA脂蛋白的20~28%,LpAⅠ:AⅡ占72~80%,與LpAⅠ:AⅡ相比,LpAⅠ具有較高的膽固醇和較低的蛋白質(zhì)組成,LpAⅠ和LpAⅠ:AⅡ的平均顆粒大小分別為379000和269000。
(2)含ApoB脂蛋白顆粒的分離:含ApoB脂蛋白顆?刹捎妹庖哂H和層析法,將VLDL和LDL中的脂蛋白顆粒分為富含膽固醇酯的LpB、LpB:E和富含甘油三酯(TG)的LpB:C,LpB:C:E和LpAⅡ:B:C:D:E等,其中LpB是主要的單脂蛋白,主要存在于LDL2中LpB:C和LpB:C:E是主要的復脂蛋白,隨著密度的增加,膽固醇和膽固醇脂的含量升高而TG含量降低。
盡管對含ApoA和ApoB脂蛋白顆粒的功能和代謝研究還處在早期發(fā)展階段,但已有許多證據(jù)表明,以載脂蛋白組成分類的脂蛋白顆粒具有功能一致性和代謝均一性,并有特定的致動脈粥樣硬化(AS)作用或抗AS功效。
據(jù)報道,LpAⅠ和LpAⅠ:AⅡ具不同的功能和代謝特征。卵磷脂酯膽固醇;D(zhuǎn)移酶(LCAT)和膽固醇酯轉(zhuǎn)運蛋白(CETP)主要存在于Lpa I而不存在LpAⅠ:AⅡ中。一項對有早發(fā)心肌梗塞家族史的青少年的研究表明,家族史與LpAⅠ有明顯負相關(guān),而與LpAⅠ:AⅡ無關(guān),并認為,HDL抗動脈粥樣硬化的功效在LpAⅠ,而不是LpAⅠ:AⅡ。含ApoB的脂蛋白顆粒,若ApoE/ApoC升高,則分解速度快。實驗證明,ApoE含量升高,加快鼠灌注肝臟對富含TG脂蛋白的吸收,而Awww.med126.compoC則降低這一吸收;另外富含TG脂蛋白的降解速度不僅依賴于脂蛋白脂酶(LPL)的含量和活性,還與脂蛋白顆粒中LPL底物的反應性有關(guān),如LpAⅡ:B:C:D:E的脂含量及脂蛋白質(zhì)比與LpB:C和LpB:C:E很相似,而與LPL反應的速率常數(shù)比后兩者低得多,水解速度慢,表明載脂蛋白組成對脂蛋白顆粒的分解代謝有重要影響。含ApoB脂蛋白顆粒也有不同的致AS作用,例如家族性高膽固醇血癥(FH)病人的特點是LpB和LpB:E水平升高,LpAⅠ和LpAⅠ:AⅡ無明顯變化;而高TG血癥則伴隨著LpB:C、LpB:c:E和LpAⅡ:B:C:D:E的升高及LpAⅠ和/或LpAⅠ:AⅡ的降低。富含TG的LpB脂蛋白顆粒也具有重要的致AS作用。如Ⅱa型病人LpB水平高。
脂蛋白(a)[Lipoprotein(a),Lp(a)]由Berg在1963年制備LDL抗體過程中發(fā)現(xiàn),當時測定Lp(a)在北歐人群分布率為30%,目前采用更靈敏的方法已發(fā)現(xiàn)其幾乎存在于所有人群中,只是在血漿的濃度差異極大,從小于1mg/dl到大于100mg/dl。更重要的是Lp(a)在血漿中的水平與冠心病密切相關(guān),其結(jié)構(gòu)與纖維酶原極其相似。Lp(α)上浮密度在1.05~1.10g/ml,球型顆粒,直徑為2.35~26.0nm,分子量4.6~5.6×106,Lp(α)在瓊脂糖電泳中位于前β位置。Lp(a)含有ApoB100和Apo(a)兩類載脂蛋白,前者與LDL的ApoB100相同,后者是Lp(a)的獨特載脂蛋白。ApoB100與Apo(a)能通過1至2個二硫鍵共價相連,當用還原劑巰基乙醇或二硫蘇糖醇處理Lp(a)時,Lpo(a)可從Lp(a)的分子上脫落下來,成為不含脂質(zhì)的一類糖蛋白,剩下不含Apo(a)僅含ApoB100的顆粒稱為Lp(a-)。
脂蛋白X:膽汁郁積時可特異地出現(xiàn)異常脂蛋白一脂蛋白X(lipoprotein,LpX)它是1969年由Seidel命名的。LpX上浮密度為1.035~1.063g/ml,直徑40.0~60.0nm,厚度10.0nm,呈磷脂雙層膜的圓盤狀囊泡m.bhskgw.cn/zhicheng/。LpX在正常成人為陰性,有報告6個月內(nèi)機新生兒呈陽性者。LpX可作為診斷膽汁郁積的較靈敏的生物化學指標。