卵磷脂胆固醇酰基转移酶对冠状动脉粥样硬化作用的研究

Lecithin cholesterol acyltransferase (LCAT) catalytic cholesterol esterification in high-density lipoprotein, and accepts the cholesterol from peripheral tissue including arterial wall and transports to the liver for degradation. It is one of the key factor of the reverse cholesterol transport. But the investigation did not explicitly confirm the protective effect of increased LCAT from coronary heart disease; And studies have found that LCAT transgenic mice can promote atherosclerosis (As), but knockout LCAT reduced the As , obviously inconsistent with LCAT role in reverse cholesterol transport. Therefore, human-like animal models must be applied to clarify such an important scientific problems, that is LCAT promotes or pretent the occurrence of coronary heart disease (CHD). To this end, we generated human-like genetically engineered hamster model, induced CHD in LDL receptor knockout hamster model. Through knockout and overexpression LCAT on the CHD hamster model, we will be able to verify firstly the role of LCAT in coronary heart disease; And through proteomics, lipid omics technology, combined with cell biology, we will investigate the mechanism of LCAT affecting CHD.The implementation of this project will be able to clear LCAT role on the pathogenesis of CHD, and provide theoretical basis for clinical intervention.

卵磷脂胆固醇酰基转移酶（LCAT）催化高密度脂蛋白中游离胆固醇的酯化，并接受外周组织包括动脉壁的胆固醇，转运到肝脏降解，是胆固醇逆转运的关键因子之一。但是人群调查并没有明确LCAT增高对冠心病有保护作用；而以小鼠为模型的研究则发现LCAT转基因可促进动脉硬化（As），敲除LCAT反而减轻As，与LCAT在胆固醇逆转运中的作用明显相悖。因此，必须应用拟人化动物模型，才能阐明LCAT究竟是延缓还是促进冠心病的发生发展这样一个重要科学问题。为此，我们在创建了拟人化基因工程仓鼠模型的基础上，又构建了可诱发冠心病的LDL受体敲除仓鼠模型。通过在仓鼠冠心病模型上敲除和表达LCAT，我们将可以首先验证LCAT在冠心病发生中的作用；并通过蛋白组学、脂质组学技术，结合细胞学研究，探索LCAT在冠心病发生中的机制。本项目的实施将可以明确LCAT在冠心病发病中的作用，为临床干预提供理论基础。

卵磷脂胆固醇酰基转移酶（Lecithin Cholesterol Acyltransferase，LCAT）基因缺陷的人群表现严重的低高密度脂蛋白（high density lipoprotein，HDL）血症，伴有高甘油三酯血症。有人提出其对不同脂蛋白具有α和β两种活性，不同突变导致活性缺失不同可能是导致流行病学调查结果不一致的原因之一。动物实验中多个课题组利用小鼠LCAT转基因或敲除模型或转基因家兔模型，得出的LCAT对动脉粥样硬化的结论也是不一致的。我们前期研究发现LCAT单基因敲除仓鼠的动脉粥样硬化比野生型仓鼠明显加重，而低密度脂蛋白受体（Low density lipoprotein receptor, LDLR）单基因敲除（LDLR-/-，LKO）仓鼠在高脂饲料诱导下可以发生冠脉动脉粥样硬化。因此本研究继续在双敲（LCAT-/-&LDLR-/-，DKO）仓鼠模型背景上，探讨LCAT对LDL的作用，以及对主动脉和冠状动脉粥样硬化发生发展的影响，进一步理解LCAT和动脉粥样硬化的关系，同时为建立小动物冠心病模型打下基础。我们发现DKO比LKO仓鼠的甘油三酯(Triglyceride, TG)水平显著地升高，游离胆固醇水平显著升高，HDL-C也几乎缺失，而总胆固醇水平两者没有显著的差异。通过血浆脂蛋白谱分析发现，DKO仓鼠血浆乳糜微粒/极低密度脂蛋白组分大幅升高，HDL组分缺失，而LDL组分相较于LKO显著降低，载脂蛋白ApoB100降低，ApoE升高，ApoA-I检测不到，令人意外的是HDL大小的组分检出显著升高的ApoE。动脉粥样硬化的病理结果显示DKO仓鼠主动脉以及流出道斑块明显比LKO严重，高脂喂饲DKO组的仓鼠死亡率高达50%，心脏病理分析中发现更多更严重的冠脉病变，冠脉严重堵塞的仓鼠出现了明显的心肌坏死灶以及周围的纤维化。细胞实验发现DKO仓鼠的腹腔巨噬细胞比LKO更容易被诱导成泡沫细胞。此外，我们还发现DKO仓鼠高脂饲料12周后肝脏发生较LKO仓鼠更严重的脂质沉积以及纤维化。利用AAV载体表达人源LCAT可以救治敲除仓鼠的肾脏和血管的病变。研究进一步肯定了LCAT对心血管的保护作用，探讨了脂代谢紊乱和动脉粥样硬化的关系及机制，建立了仓鼠血管包括冠脉的病理分析方法，明确了仓鼠作为冠心病模型的潜在价值，并且探讨了基因治疗的可行性。