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血脂及脂蛋白的历史、现状及未来
脂质脂蛋白发现至今已近65年,它们的研究和应用取得了令人瞩目的进展。国际上从事脂蛋白研究的科研人员愈来愈多,涉及范围亦愈来愈广。脂质与脂蛋白的研究历程可以溯源到其与动脉粥样硬化(atherosclerosis,AS)发生与发展的密切关系,AS发病机制的阐明需要广泛深入地了解脂质与脂蛋白基本理论,达到预防、诊断和治疗AS性疾病的最终目的。随着脂质脂蛋白的研究进展、实验室检测技术的不断改善及检测项目的广泛拓展,目前脂质检测的应用领域不仅为AS,也为其他疾病如代谢相关疾病(糖尿病等)和神经变性疾病(老年痴呆等)等的预防、诊断和治疗提供重要参考依据。
(一)血液脂质的测定
在18世纪人们从胆石中发现了胆固醇,它广泛存在于动物体内,是动物组织细胞所不可缺少的重要物质。1901年提出胆固醇与AS发病直接相关,并于1913年首次证实,引发了脂质与AS的相关性的研究,从此血液胆固醇含量的测定也颇受重视。
胆固醇测定法有重量法、比浊法、氧化滴定法、Liebermann-Burchard(L-B)反应和强酸发色反应法。利用胆固醇氧化酶氧化胆固醇产生过氧化氢(H2O2),进行成色反应,简化操作步骤,并可进行自动化检测,取代了以前的繁杂方法,该技术一直沿用至今。其后相继出现了TG、游离脂肪酸等酶法测定技术,为临床检验作出了重要贡献。
(二)脂蛋白的发现
最早在1935年以超速离心的方法分析血清,并从离心图上发现血清蛋白界面不对称,清蛋白附近有蛋白沉降,提示有多种蛋白质存在。并将这种组分称为“X蛋白”。
1948年美国加州大学实验室,利用新型超速离心机,利用上浮方法观察超速离心中蛋白质分子的界面移动行为,并第一次对这种“X蛋白”的异常现象做出了正确的解释即称为脂蛋白(lipoprotein,LP),并加以证明。该法开辟了脂蛋白研究的新纪元。
从此以后许多研究工作者利用超速离心机来分离血清中不同的脂蛋白,进一步研究确认脂蛋白与动脉粥样硬化的相关,并得到公认。使用该法来研究脂蛋白的分子大小、水合密度、上浮速率等基本理论及其与之有关的疾病AS,特别是对冠心病(CHD)等的研究成了热门学科。
早在1910年,从事实验诊断的科学家们就开始研究胆固醇的测定法和LP测定的方法及其临床应用,相关研究已取得很大的成绩,如血清低密度脂蛋白胆固醇(low density lipoprotein cholesterol,LDL-C)测定的方法学研究,通过各种脂蛋白密度、颗粒大小、电荷或ApoB含量等不同的研究,分别应用超速离心法、色谱法、电泳法、化学沉淀法、免疫分离法或酶法将LDL与其他LP分离开,然后测定LDL组分中胆固醇含量,即LDL-C。1997年建立的均相测定法(homogeneous assay)测定血清LDL-C,操作简便,结果准确,便于自动化检测,已被人们所公认,并沿用至今。血清HDL-C的方法也经历类同的过程。
人们还利用电泳技术对血浆脂蛋白进行分型研究。1967年将改良的纸上电泳对高β-脂蛋白血症的脂蛋白进行分型研究,第一次提出以纸上电泳图谱对高脂蛋白的分型,将血浆脂蛋白分五种主要的类型,不同种类的高脂蛋白血症和冠心病都具有各自特点,与临床症状相互对应,使高脂蛋白血症有了共同的诊断方法。迄今广大的研究人员和医务工作者仍采用这一分型法,是脂蛋白研究领域的一大突破。
(三)载脂蛋白的结构与功能研究
脂蛋白中的蛋白部分称为载脂蛋白(apolipo-protein/apoprotein,Apo)。Apo在脂蛋白中具有重要生理作用,Apo种类很多,一般分为5~7类,其氨基酸序列大多数已经阐明,Apo种类的命名是按1972年Alaupovic建议的命名方法,用英文字母顺序编码,每一类还有亚类。
50年代末,科学家将脂蛋白脱脂以获得Apo并认识到它在脂蛋白分子中的重要意义,随后成为国际上研究的热点,对Apo的结构与功能方面有更深入广泛的研究。
1973年首先发现ApoE,并于1982年测出ApoE的蛋白质一级结构,其后发现ApoE有三个等位基因异构体ε2、ε3、ε4基因在染色体上定位及其在人群中的分布,迄今已发现50多种ApoE的异构体。
从70年代开始,随着分子生物学技术的发展和应用,目前已知脂蛋白中共含有18种Apo,即Apo AⅠ、AⅡ、AⅣ、B100、B48、CⅠ、CⅡ、CⅢ、D、E、F、G、H、J和Apo(a)等,其基因cDNA和蛋白质的一级结构及它们在染色体上的位置均已测出。目前正在进一步深入研究各脂蛋白的基因多态性、Apo变异的分子基础、Apo与受体的相互反应机制、免疫抗原性以及它们的二级结构和空间结构及功能。
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