臨床生物化學/清道夫受體
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遺傳性的LDL受體缺陷的雜合子是不能攝取LDL的,但動脈粥樣硬化斑塊的巨噬細胞有從LDL來的膽固醇大量蓄積並泡沫化,其原因用LDL受體途徑無法解釋,因為從這條途徑不可能攝取過多的脂質。Brown與Goldstein等使LDL乙醯化,從而導致不受細胞內膽固醇調節的過剩脂質也攝入,並出現異常蓄積,進而推測存在一種LDL受體途徑以外的脂質攝取途徑,使巨噬細胞攝取乙醯化LDL。Brown等人提出這種設想並定名為清道夫受體(scarengereceptor),以後許多實驗證明了這種推測。其後,在細胞培養液中添加氧化劑使LDL氧化修飾,其結果使巨噬細胞攝取了這種變性LDL。現在認為,人體內脂質過氧化反應導致的變性LDL,可被巨噬細胞無限制地攝取入細胞內,這是因為變性LDL上帶有各種分子的負電荷可與清道夫受體結合。
(一)清道夫受體結構
1990年用配體親和層析和免疫親和層析,將牛肺巨噬細胞清道夫受體純化,並由其部分胺基酸序列克隆得到Ⅰ型、Ⅱ型清道夫受體cDNA。以後相繼將人、兔和小鼠的清道夫受體cDNA克隆成功。該受體C-末端為半胱氨酸的為Ⅰ型,具有短肽結構的為Ⅱ型,清道夫受體共有兩種亞基,以三聚體形式存在,是分子量為22萬的膜糖蛋白;N末端在細胞膜內側,C末端在膜外側存在,是內翻外「inside-out」型的受體。該受體的Ⅰ、Ⅱ型均由六個區域部分組成,如圖4-8所示。
圖4-8 清道夫受體結構示意圖
1.N-端胞質域由50個胺基酸殘基組成,可能與包涵素結合,類似LDL受體結構。其中央部分是磷酸化區域,是攝取配體的最重要的部位。
2.跨膜域(transmembrane)由第51-76胺基酸殘基構成。為疏水性胺基酸組成的單一結構,「拋錨」固定於細胞膜上。
3.間隔域由第77-150胺基酸殘基構成。
4.α-螺旋捲曲螺旋域(α-hericalcoiled-coil)由第151到271共121個胺基酸殘基組成,此肽段常常先摺疊成右手α-螺旋,每圈含3.5個胺基酸殘基。這些α-螺旋又相互纏繞,構成平行的三股索狀結構。這種右手螺旋索靠α-螺旋之間由脂肪族胺基酸的疏水核心來維持。
5.膠原蛋白樣域屬第273至343個胺基酸殘基肽段,這種序列與膠原蛋白非常相似,推測這段肽鏈為右手膠原蛋白樣三聯體螺旋。
6.C-端側特異域屬第344至543個胺基酸殘基肽段,為羧基末端,該段富含半胱氨酸。清道夫受體的8個半胱氨酸有6個在此範圍,所以稱為清道夫受體富含半胱氨酸域(scavengerreceptorcysteinrichdomainlike,srcR)。半胱氨酸的二硫鍵交聯而成的區域非常緊密、牢固,形成球狀,足以經受細胞外環境的影響,屬於細胞外區域。
srcR域長約430nm,猶如三朵鬱金香的「花苞」,由間隔域到α-螺旋捲曲螺旋域構成的「花莖」為支撐,這一「花莖」約佔總長度的52%或胞外部分的62%。Ⅱ型清道夫受體沒有srcR域,代之以6個胺基酸殘基,所以是「截短」的清道夫受體,但Ⅱ型清道夫受體比Ⅰ型清道夫受體具有高親和力結合和介導內移修飾LDL作用,配體譜很廣。
(二)清道夫受體配體
清道夫受體配體譜廣泛,有:①乙醯化或氧化等修飾的LDL;②多聚次黃嘌吟核苷酸,多聚鳥嘌吟核苷酸;③多糖如硫酸右旋糖酐;④某些磷脂,如絲氨酸磷脂,但卵磷脂不是配體;⑤細菌脂多糖,如內毒素等。這樣廣泛的配體譜的共同特點是多陰離子化合物。Ⅱ型清道夫受體沒有srcR域,但仍具有與Ⅰ型相同的功能,顯然配體結合域不在srcR域,推測其結合域在膠原蛋白樣域,C末端的22個胺基酸殘基作為配體識別位點,是結合多陰離子配體所必須的位點。
(三)清道夫受體功能
目前對於清道夫受體的功能還不十分清楚,是人們在研究巨噬細胞轉變成泡沫細胞的機制時發現的。近年來大量實驗證明LDL可被巨噬細胞、血管內皮細胞和平滑肌細胞氧化成氧化LDL,可通過清道夫受體被巨噬細胞攝驟,形成泡沫細胞。氧化LDL還能吸引單核細胞粘附於血管壁,對內皮細胞有毒性作用,從而促進粥樣斑塊形成。這些研究無疑闡明了巨噬細胞的清道夫受體在粥樣斑塊形成機制中起重要作用;另一方面,也推測巨噬細胞通過清道夫受體清除細胞外液中的修飾LDL,尤其是氧化LDL,是機體的一種防禦功能。還有清除血管過多脂質,清除病菌毒素,攝取內毒素及其他多方面的功能。
清道夫受體不僅在組織巨噬細胞內存在,在單核細胞分化由來的巨噬細胞侵入內皮下的過程中也見有該受體。兔、大鼠高脂肪膳食模型製作過程中,喂飼高膽固醇開始的幾天見到LDL樣粒子附著於血管壁,其後有單核細胞附著於內膜,巨噬細胞導致脂肪線條病巢形成,並以成百成千巨噬細胞簇出現,此時發現有大量的清道夫受體。當病灶逐步進入平滑肌細胞內膜後,其深部巨噬細胞僅有少量殘存,受體量逐漸減少。若變性LDL顯著增加時,清道夫受體攝取脂質的過程不受制約,可能這是脂質沉積的重要原因,也是動脈粥樣硬化發病的重要機制。使LDL變性的主要因素是脂質的過氧化,然而是何種原因引起膽質過氧化的,尚待進一步研究。
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