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临床投资杂志。1999年6月15日;103(12): 1697–1705.
数字对象标识:10.1172/JCI6117
预防性维修识别码:项目经理408384
PMID:10377176

巨噬细胞脂蛋白脂肪酶促进体内泡沫细胞形成和动脉粥样硬化

摘要

主要基于体外研究,巨噬细胞表达脂蛋白脂肪酶(LPL)可促进泡沫细胞形成和动脉粥样硬化。LPL缺乏小鼠可能提供了一个模型来测试体内系统中巨噬细胞分泌LPL的作用。不幸的是,小鼠LPL纯合性缺失在出生后不久即致命。由于胎肝是发育中胎儿造血的主要部位,C57BL/6小鼠移植低密度脂蛋白–/–用胎肝细胞(FLCs)研究巨噬细胞LPL在体内表达的生理作用。从第14天起,对34只雌性C57BL/6小鼠进行致死性照射,并用FLCs重建低密度脂蛋白+/+,低密度脂蛋白+/–、和低密度脂蛋白–/–捐赠者。在饮食或致动脉粥样硬化饮食的3组之间,肝素后LPL活性的血浆水平或血清胆固醇或甘油三酯水平没有显著差异。在19周的动脉粥样硬化饮食后,收集主动脉以定量分析主动脉粥样硬化的程度。通过免疫细胞化学和原位杂交检测LPL在主动脉粥样硬化病变巨噬细胞中的表达低密度脂蛋白+/+C57BL/6型低密度脂蛋白+/–C57BL/6型老鼠,但不在低密度脂蛋白–/–C57BL/6型小鼠,而所有组的心肌细胞均表达LPL。年平均主动脉病变面积减少了55%低密度脂蛋白–/–C57BL/6型小鼠与低密度脂蛋白+/+C57BL/6型小鼠和45%低密度脂蛋白+/–C57BL/6型小鼠。这些数据表明,在体内,动脉壁中巨噬细胞的LPL表达促进了泡沫细胞的形成和动脉粥样硬化。

临床杂志。投资.103:1697–1705 (1999).

介绍

脂蛋白脂酶(LPL)是一种52 kDa的糖蛋白,是负责乳糜微粒和极低密度脂蛋白中甘油三酯水解的主要酶,从而产生乳糜微粒残留物和极低密度脂蛋白(1). 脂肪和肌肉细胞是LPL合成的主要来源;LPL随后被分泌并运输到血管内皮的管腔表面,在那里与硫酸乙酰肝素蛋白聚糖结合(2). 此外,LPL在动脉粥样硬化病变中由单核细胞衍生的巨噬细胞、巨噬细胞衍生的泡沫细胞和平滑肌细胞表达(,4). LPL被认为通过其在决定血浆脂蛋白组成方面的关键作用和通过在动脉壁中的直接作用影响动脉粥样硬化的发展和进展(5).

LPL对血浆脂蛋白谱致动脉粥样硬化性的影响是二分的。虽然LPL诱导的大量非致动脉粥样硬化的、富含甘油三酯的脂蛋白转化为残余脂蛋白和产生低密度脂蛋白胆固醇必须被视为致动脉粥样硬化的,高甘油三酸酯脂蛋白的有效脂分解,促进餐后脂蛋白的快速清除,HDL形成材料的产生被视为LPL的抗动脉粥样硬化作用(6). 此外,LPL被认为通过其对血浆脂蛋白的催化作用以外的机制影响动脉粥样硬化的形成。越来越多的证据表明,LPL也起配体的作用,与脂蛋白结合并促进其与LDL受体相关蛋白(LRP)的结合(7),低密度脂蛋白受体(8)和细胞外蛋白多糖(9). LPL可能通过增加内皮下基质蛋白聚糖对LDL胆固醇的结合和保留来促进动脉粥样硬化的形成(10). LPL具有结合载脂蛋白B和蛋白多糖的结构域,允许这种桥接作用(11). 最近在转基因小鼠中表达来自肌肉特异性启动子的催化活性LPL的研究为LPL在体内桥接提供了证据(12).

巨噬细胞分泌LPL在动脉粥样硬化中的生理作用尚不明确。主要基于体外研究,巨噬细胞表达LPL的一些功能被认为可以促进泡沫细胞的形成和动脉粥样硬化。LPL增加单核细胞与主动脉内皮细胞的粘附,LPL可以作为单核细胞粘附蛋白发挥作用(13). 因此,巨噬细胞LPL可能促进巨噬细胞向血管壁的募集和滞留。鉴于LPL在富含甘油三酯的脂蛋白代谢中的作用,它可能有助于巨噬细胞降解和内化脂蛋白。巨噬细胞分泌的活性LPL促进巨噬细胞摄取乳糜微粒,已知乳糜颗粒残留物可促进巨噬细胞积累胆固醇酯(14). LPL介导水解产生的游离脂肪酸(FFA)可以被巨噬细胞重新酯化(14)导致胆固醇酯在这些细胞中积聚(15). 此外,FFA可以通过刺激细胞内酰基辅酶A/胆固醇酰基转移酶来促进泡沫细胞的形成。LPL通过其配体和桥接功能,通过LDL受体增加巨噬细胞对LDL胆固醇的摄取(15)以及非LDL受体介导的途径,这可能通过LPL桥接LDL到硫酸乙酰肝素蛋白聚糖而增强(11). LPL减少巨噬细胞分泌载脂蛋白E(16),这可能导致巨噬细胞apo E分泌的既定抗动脉粥样硬化作用丧失。据报道,在某些近交系小鼠中,体外腹腔巨噬细胞的高水平LPL表达与动脉粥样硬化易感性之间存在关联,表明LPL的巨噬细胞表达在致动脉粥样硬化中起作用(17). 然而,关于巨噬细胞LPL在动脉粥样硬化中的生理作用的体内数据一直缺乏。

我们实验室最近的研究表明,小鼠骨髓移植实验在检测巨噬细胞载脂蛋白E表达在动脉粥样硬化和脂蛋白代谢中的作用方面是有用的(18,19). 类似的方法可能有助于检测巨噬细胞LPL在动脉粥样硬化中的作用。两个小组报告了通过胚胎干细胞基因靶向技术产生LPL缺陷小鼠(20,21). 不幸的是,纯合子低密度脂蛋白–/–幼崽出生后很快就会死亡,这使得很难将存活的幼崽确定为这些实验的供体。考虑到胎儿肝脏是哺乳动物胚胎发育过程中主要的造血器官,巨噬细胞是唯一表达LPL的白细胞,因此将野生型C57BL/6小鼠移植到具有LPL的小鼠体内低密度脂蛋白–/–胎儿造血细胞为小鼠的发育提供了一种途径,事实上是巨噬细胞特异性敲除LPL表达。

为了研究巨噬细胞LPL表达在体内动脉粥样硬化和脂蛋白代谢中的生理作用,通过将雌性C57BL/6小鼠移植到含有LPL基因的小鼠体内,制备了巨噬细胞LPL基因表达的嵌合小鼠低密度脂蛋白–/–,低密度脂蛋白+/–,或低密度脂蛋白+/+胎肝细胞(FLCs)。目前的研究表明,LPL的巨噬细胞表达对血浆脂蛋白的代谢没有显著影响。然而,在动脉粥样硬化条件下,动脉壁巨噬细胞表达LPL可促进体内泡沫细胞的形成和动脉粥样硬化。

方法

动物程序。

同源重组灭活LPL基因的小鼠杂合子(20)第六次回交进入C57BL/6背景。小鼠被饲养在微隔离器笼中,以啮齿类动物为主食(目录号5010;美国密苏里州圣路易斯市PMI饲料公司),含4.5%脂肪。所有小鼠均饮用高压灭菌酸化(pH 2.8)水。动物护理和实验程序按照范德比尔特大学动物护理委员会的规定进行。

FLC隔离。

女性低密度脂蛋白+/–小鼠与低密度脂蛋白+/–男性,妊娠取决于阴道塞的存在。妊娠第14天,通过颈椎脱位将怀孕小鼠处死。将胚胎从胎盘和卵黄囊中分离出来。取胎儿尾部进行LPL和性别基因分型。胎儿肝脏放置在含有2%FCS的RPMI-1640培养基中(美国马里兰州盖瑟斯堡GIBCO BRL)。通过将组织依次穿过装有G21和G25针的注射器来制备FLCs的单细胞悬浮液。FLC在2%乙酸中稀释,在血细胞仪中计数,并在含有10%二甲基亚砜、25%FCS和RPMI-1640的混合物中冷冻保存,如所述(22).

快速PCR基因分型和性别鉴定。

为了确定小鼠胎儿的LPL基因型,将尾部组织在100μL含有10μL 10×PCR缓冲液、10μL 25 mM MgCl2、10μL10%Brij-35(Sigma Chemical Co.,St.Louis,Missouri,USA)、5μL蛋白酶K(20 mg/mL)和65μL蒸馏水的混合物中消化30分钟,温度为55°C,如前所述(23). 将消化后的样品在100°C下孵育10分钟,涡旋并在冰上冷却。将5微升样品与含有25 mM MgCl的PCR缓冲液的混合物混合2、dNTP混合物、引物和50μL最终体积的DNA聚合酶。使用上游引物(5′-GACTTCCAAGTAACCAAC)、对应外显子8侧翼区域的下游引物(5'-ACTAGGTCCCACAGGACTG)和新霉素盒引物(5-TCGCCTTCTATCGCTTCTTGAG)的组合。快速自行车(美国爱达荷州爱达荷福尔斯爱达荷科技公司)使用以下参数(第一个循环在94°C下40秒,然后在94°C下30个循环,每次15秒,55°C下15秒,72°C下35秒)。

为了鉴定胎儿的性别,用一对引物(GTAGGAAGAAATCTTTCTCATGCTGG和TTTTT GAGTGCTGATGGGTGACGG)在PCR反应中扩增DNA样本,以检测胎儿的性别Zfy公司Y染色体性别决定区的基因(24). 在热循环器(美国康涅狄格州诺沃克市珀金-埃默尔-塞特斯)中使用以下循环步骤进行扩增:94°C下10分钟,94°C后1分钟,65°C下2分钟,72°C下3分钟,共30个循环。PCR产物在男性胎儿中获得(作为几个长度约为200 bp的条带),但在女性胎儿中未获得。

FLC移植。

从移植前一周到移植后2周,所有受体小鼠在酸化水中给予100 mg/L新霉素和10 mg/L硫酸多粘菌素B(均来自Sigma Chemical Co.)。在37°C下快速解冻FLC,在含有2%FBS的RPMI-1640中清洗,然后再次计数。34只6周龄雌性受体C57BL/6小鼠接受铯γ源致命照射(9 Gy),4小时后,5×106将300 mL RPMI-1640培养基中的细胞注入尾静脉。移植后,将小鼠置于啮齿类食物(目录号5010;PMI Feeds Inc.)中8周,然后置于含有19.5%脂肪、1.25%胆固醇和0.5%胆酸的致动脉粥样硬化性巴特饮食(ICN Pharmaceutical Inc.,Costa Messa,California,USA)中19周。

血清胆固醇和甘油三酯分析。

小鼠禁食4小时,在美托芬麻醉下通过逆行静脉丛穿刺采集血样。通过离心分离血清,并使用1 mM苯甲基磺酰氟保存(Sigma Chemical Co.)。总胆固醇和甘油三酯的浓度使用适用于微量滴定板分析的Sigma试剂盒352和339进行测定。使用直接HDL测试(目录号10981;Schiappelli Biosystems Inc.,Fairfield,New Jersey,USA)在自动ACE分析仪上测量HDL胆固醇浓度。

脂蛋白分离。

使用Superose 6色谱柱(美国新泽西州皮斯卡塔韦Pharmacia Biotech Inc.)在600型HPLC系统(美国马萨诸塞州米尔福德Waters色谱法)上对小鼠血清进行快速高效液相色谱(FPLC)分析。将100μL等分血清注入色谱柱,并用含有0.15 M NaCl、0.01 M Na的缓冲液分离2高性能操作40.1 mM EDTA(pH 7.5),流速为0.5 mL/min。收集40个0.5 mL馏分,并分析试管11–40中的胆固醇。馏分14-17含有极低密度脂蛋白和乳糜微粒;18-24馏分含有LDL和IDL;25-29馏分含有HDL;组分30-40含有非脂蛋白相关蛋白。

LPL活性测定。

禁食4小时后,给小鼠注射200 U肝素(Sigma Chemical Co.),30分钟后,从逆行神经丛抽取血液,并冷冻血浆。为了测量心肌组织LPL活性,在禁食4小时后从小鼠心脏中采集心肌组织,并在分析缓冲液中使组织均匀化,如下所述(20). LPL酶活性测定为一式三份样品水解放射性标记的三醛乳液的盐抑制能力,如前所述(25).

动脉病变定量。

在黄油饮食19周后,处死小鼠,并通过左心室缓慢注射用30mL生理盐水冲洗。带主动脉的心脏用OCT包埋,snap用液氮冷冻。根据Paigen等人的方法,从主动脉窦末端开始,在近端主动脉区域进行厚度为10-μm的冷冻切片,并在远端进行300μm的冰冻切片(26),适用于计算机分析(19,27). 冷冻切片用油红O染色,并用苏木精复染。主动脉的图像是用一个图像采集卡(3.1版;德国慕尼黑Kontron Electronik GmbH)采集的,使用的是安装在Axioskop显微镜(Carl Zeiss Inc.)上的彩色摄像机(ZVS-3C75DE;美国纽约Thornwood的卡尔蔡司公司),该显微镜带有单独的彩色视频监视器(PVM-1353MD;日本神奈川索尼公司)。使用KS 300成像系统(2.0版;Kontron Electronik GmbH)对脂质沉积病变进行定量分析。颜色阈值用于划定油红O染色病变区域,以每只动物的平方微米为单位进行测量。

免疫细胞化学。

用4℃丙酮固定的近端主动脉5μm冰冻切片,通过免疫细胞化学方法检测小鼠LPL蛋白和巨噬细胞在动脉病变中的定位。将切片浸泡在PBS(pH 7.2)中,并在4°C下与重组人LPL的鸡抗体(美国德克萨斯州休斯顿贝勒学院Lawrence Chan赠送)孵育过夜(28)与小鼠LPL或大鼠单克隆抗体MOMA-2反应(美国纽约州韦斯特伯里市Accurate Chemical&Scientific Corp.)。在37°C下,用山羊生物素化抗体对鸡IgG(Vector Laboratories,Burlingame,California,USA)或大鼠IgG进行处理45分钟。然后,用碱性磷酸酶标记的亲和素-生物素复合物培养切片(Vector Laboratories)。酶用Fast Red TR/萘酚AS-NX底物(Sigma Chemical Co.)观察,并用苏木精复染。使用非免疫兔或大鼠血清代替第一抗体作为阴性对照。光学显微镜是在带有平面荧光物镜的蔡司Axioskop显微镜上进行的。

原位杂交。

141磅Hin公司dIII型-Pst(磅/平方英尺)小鼠LPL cDNA的I片段(奥地利格拉茨格拉茨大学R.Zechner的礼物)(29)从外显子8和9中分离并亚克隆到pBlueScript SK(美国威斯康星州麦迪逊市Promega公司)。使用35S-尿苷(RNA转录试剂盒;美国加利福尼亚州拉霍亚市斯特拉赫纳)。将切片固定在4%对甲醛-PBS中30分钟,用蛋白酶K(5μg/mL)处理15分钟,在55°C的混合物(0.3M NaCl,20 mM Tris[pH8.0],5 mM EDTA,1×Denhardt溶液,10 mM DTT,10%硫酸葡聚糖,50%甲酰胺)中预混合1小时,添加核糖探针后,在55°C下培养过夜。切片用核糖核酸酶A(20μg/mL)处理30分钟,清洗,涂上放射自显影乳剂(柯达NTB-2),并暴露2-3周。显影后,用苏木精对玻片进行复染。感测探针作为阴性对照平行使用。

结果

通过用来自雌性的FLC重建致命照射的雌性C57BL/6小鼠,产生巨噬细胞表达LPL的嵌合小鼠低密度脂蛋白–/–胎儿。在发育中的小鼠胚胎中,肝脏是第10-16天造血的主要部位,FLC能够完全重建受致命照射小鼠的造血系统(30). 开发了一种用于尾部DNA LPL基因分型的快速PCR技术,能够在3-4小时内识别胎儿。同一胎儿的PCR基因分型实例低密度脂蛋白–/+母亲如图所示图1a。1a.为了避免因性别不匹配而导致任何可能的移植不相容,还确定了胎儿的性别(图(图1b)。1b) ●●●●。移植前冷冻保存FLC的能力使我们能够识别许多低密度脂蛋白–/–供者在移植实验前。

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快速PCR鉴定胎儿LPL基因型和性别。尾部组织在蛋白酶K中消化,并直接用于PCR反应。PCR后,样品在含有溴化乙锭的1.5%琼脂糖凝胶上分离,以在紫外线照射下观察DNA带。()3个寡核苷酸引物的组合扩增来自野生型小鼠LPL等位基因外显子8的258bp条带和来自靶向LPL等位基因的675bp条带。车道2-5为对照样本:低密度脂蛋白+/+,低密度脂蛋白+/–,低密度脂蛋白–/–,没有DNA。第6-13道是同一窝8个胎儿的DNA样本。(b条)200-bp频带的放大Zfy公司Y染色体的基因指示男性性别。车道3和车道4分别为雌性和雄性对照样本。车道2和车道5不含DNA。通道6–13是来自与中相同的8个胎儿的DNA样本.

34只雌性C57BL/6小鼠接受致命照射(9 Gy),并移植5×106 低密度脂蛋白+/+,低密度脂蛋白+/–低密度脂蛋白–/–第14天雌性胎儿的FLC。研究结束时,从每只小鼠的骨髓中分离出基因组DNA,所有小鼠的骨髓基因型都发生了变化低密度脂蛋白+/–低密度脂蛋白+/+低密度脂蛋白–/–低密度脂蛋白+/+小鼠(数据未显示)。FLC移植8周后,三组患者的平均血清总胆固醇和甘油三酯水平没有差异,而饮食中含有4.5%的脂肪(表(表1)。1). 然后用致动脉粥样硬化的饮食对小鼠进行挑战,各组的血清总胆固醇水平增加到相同的程度。移植了低密度脂蛋白+/–低密度脂蛋白–/–与对照组小鼠相比,在动脉粥样硬化饮食4周后发现FLC,但在研究期间的任何其他时间点均未检测到这种差异,这不太可能是巨噬细胞LPL基因型的影响。在测定血脂水平的同一时间点测量实验中每只小鼠的体重,并且在实验过程中三组之间的平均体重没有差异(数据未显示)。在粥样化饮食8周后,通过体积排除色谱法检查血清脂蛋白组分中胆固醇的分布,发现所有3组的脂蛋白谱相似,胆固醇在VLDL和IDL范围内积聚(图(图2)。2). 饮食8周后,C57BL/6小鼠移植的高密度脂蛋白胆固醇平均水平(mg/dL±SEM)分别为38.6±3.2、38.8±5.0和38.4±2.9低密度脂蛋白+/+(n个=12),低密度脂蛋白+/–(n个=7),以及低密度脂蛋白–/–(n个=10)FLC。

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C57BL/6小鼠移植瘤体内脂蛋白的分布低密度脂蛋白+/+,低密度脂蛋白+/–低密度脂蛋白–/–服用致动脉粥样硬化饮食8周后的FLC。小鼠禁食4小时。通过FPLC测定脂蛋白分布,然后对每个级分进行胆固醇分析。数据表示为平均值(n个=3)总胆固醇的百分比分布。馏分14-17含有极低密度脂蛋白;馏分18-24为IDL/LDL;组分25-29含有HDL。组分30-40是非脂蛋白相关蛋白。

表1

移植后雌性C57BL/6小鼠血清总胆固醇和甘油三酯水平低密度脂蛋白+/+,低密度脂蛋白+/–,或低密度脂蛋白–/–金融租赁公司

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内皮表面的大部分LPL来自肌肉和脂肪组织。因此,可以预测巨噬细胞LPL的清除不会显著促进肝素后LPL的活性。为了验证这一假设,在禁食4小时后,对每组3只小鼠的血浆肝素后LPL活性进行了测量。移植后8周仍在饮食中的患者血浆肝素后LPL活性无显著差异(数据未显示),或19周高脂饮食后的实验结束时(图(图3a)。a) ●●●●。三组间脂肪组织LPL活性水平无差异(数据未显示)。相反,移植小鼠心脏组织中的LPL活性因LPL基因型而异(图(图3b)。b) ●●●●。低密度脂蛋白+/–FLC(3.77±0.22 nmol FFA/mL/h;P(P)<0.05)和低密度脂蛋白–/–FLC(3.19±0.16 nmol FFA/mL/h;P(P)<0.05),与移植低密度脂蛋白+/+FLC(4.39±0.18 nmol FFA/mL/h)。通过检测心肌中巨噬细胞的分布,进一步研究了这一发现。巨噬细胞特异性单克隆抗体MOMA-2的免疫细胞化学显示,心肌中布满了巨噬细胞(图(图4),4),解释了在用低密度脂蛋白+/–低密度脂蛋白–/–巨噬细胞。

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C57BL/6小鼠肝素后血浆和心脏组织LPL活性低密度脂蛋白+/+,低密度脂蛋白+/–、和低密度脂蛋白–/–金融租赁公司。()肝素后血浆LPL活性。为了分析血浆LPL活性,小鼠禁食4小时,然后在PBS中注射200 U肝素(Sigma Chemical Co.);30分钟后,给小鼠放血,收集肝素后血浆,并按前述方法测量LPL活性(20). (b条)心脏组织LPL活性。禁食4小时后,从小鼠身上采集心脏,每个心脏的顶端在液氮中冷冻。如前所述,心脏组织随后在分析缓冲液中均质化(20). 数据表示为每组平均3只小鼠*P(P)<0.05与。低密度脂蛋白+/+C57BL/6型老鼠。

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心肌巨噬细胞的免疫细胞化学检测低密度脂蛋白+/+C57BL/6型老鼠。巨噬细胞以大鼠单克隆抗体MOMA-2作为第一抗体,其次以生物素化山羊抗鼠IgG作为第二抗体进行染色。用碱性磷酸酶标记的亲和素-生物素复合物孵育切片,并用快速红TR/萘酚AS-NX底物观察酶活性。切片用苏木精复染。阴性对照切片孵育期间省略了一级抗体,这些切片中未发现红色染色(数据未显示)。×40.

在动脉粥样硬化饮食19周后,所有3组的主动脉病变主要由巨噬细胞来源的泡沫细胞组成,这些泡沫细胞与抗巨噬细胞抗体MOMA-2发生反应(图(图5a)。5a) ●●●●。病变中基本上没有纤维帽。小鼠主动脉巨噬细胞移植低密度脂蛋白+/+用抗LPL抗体进行FLC免疫染色(图(图5b)。5b) ●●●●。相反,小鼠主动脉病变中的巨噬细胞用低密度脂蛋白–/–FLC用抗LPL抗体染色呈阴性,这些抗体只与周围的细胞外基质和血管平滑肌细胞发生反应(图(图5d)。5d) ●●●●。原位杂交检测LPL mRNA在主动脉近端泡沫细胞病变中的表达低密度脂蛋白+/+C57BL/6型鼠标(图(图6a),6a) ,但在感官控制中未发现特异性杂交(图(图6b)。6b) ●●●●。LPL mRNA表达在心肌细胞中检测到,但在泡沫细胞中未检测到低密度脂蛋白–/–C57BL/6型鼠标(图(图6c),6c) ,并且在感官控制中未发现特异性杂交(图(图66d) ●●●●。

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大鼠主动脉近端巨噬细胞和LPL的免疫细胞化学检测低密度脂蛋白+/+C57BL/6型(b条)和低密度脂蛋白–/–C57BL/6型(c(c)d日)老鼠。用大鼠单抗MOMA-2对巨噬细胞进行染色,用重组人LPL的鸡抗体检测LPL。注意,对照小鼠中LPL的表达与巨噬细胞共定位,而巨噬细胞低密度脂蛋白–/–C57BL/6型小鼠没有LPL染色。×40.

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LPL mRNA在移植瘤小鼠主动脉病变中的表达低密度脂蛋白+/+低密度脂蛋白–/–金融租赁公司。通过反义探针与小鼠LPL杂交检测LPL mRNA在泡沫细胞病变中的表达低密度脂蛋白+/+C57BL/6型老鼠()但不是的低密度脂蛋白–/–C57BL/6型老鼠(c(c)). 如所示b条d日是与LPL感测探针杂交后的相应对照序列切片。×40.

如前所述,通过测量近端主动脉冰冻切片油红O染色的程度,对动脉粥样硬化程度进行定量分析(18,19). 平均病变面积(μm2±SEM)在近端主动脉中减少了55%(P(P)<0.002)英寸低密度脂蛋白–/–C57BL/6型小鼠(9677±1478)与低密度脂蛋白+/+C57BL/6型(21637±3284)和45%(P(P)<0.031)与低密度脂蛋白+/–C57BL/6型(17453±3126)只小鼠(图(图7)。7). 平均病变面积低密度脂蛋白+/–C57BL/6型小鼠比低密度脂蛋白+/+C57BL/6型小鼠,但这种差异在统计学上并不显著(P(P)= 0.368). 巨噬细胞平均面积(μm2±SEM)小鼠低密度脂蛋白+/+(n个= 7),低密度脂蛋白+/–(n个=8),以及低密度脂蛋白–/–(n个=8)FLC分别为11260±1690、8146±1698和3560±599(P(P)=0.002低密度脂蛋白–/–与。低密度脂蛋白+/+;P(P)=0.023适用于低密度脂蛋白–/–与。低密度脂蛋白+/–). 因此,移植了低密度脂蛋白–/–FLCs与移植有低密度脂蛋白+/+低密度脂蛋白+/–金融租赁公司。事实上,巨噬细胞面积/脂质染色的比率在移植了低密度脂蛋白–/–FLC比低密度脂蛋白+/–低密度脂蛋白+/+FLCs:分别为0.37、0.47和0.52。图88显示了本实验中分析的近端主动脉300μm内每节平均病变面积的分布。在主动脉的更近端区域低密度脂蛋白+/–C57BL/6型与…相比低密度脂蛋白+/+C57BL/6型老鼠。这两组之间的差异在更远端的部分消失了(图(图8)。8). 线性回归分析显示,病变大小与血清总胆固醇水平无相关性(n个= 34,第页= 0.262,P(P)=0.134)或HDL胆固醇(第页=0.09,P(P)=0.671)低密度脂蛋白+/+,低密度脂蛋白+/–低密度脂蛋白–/–FLC。

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移植瘤小鼠动脉粥样硬化病变面积的定量低密度脂蛋白+/+,低密度脂蛋白+/–、和低密度脂蛋白–/–金融租赁公司。在19周的动脉粥样硬化饮食后,使用近端主动脉300μm的油红O染色切片对动脉粥样硬化病变的程度进行量化。使用计算机辅助视频成像系统,对每只小鼠的近端主动脉进行15个10μm的交替切片检查。数据表示为各组的平均病变面积。P(P)<0.001与。低密度脂蛋白+/+C57BL/6型小鼠;P(P)<0.002与。低密度脂蛋白+/–C57BL/6型.

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移植瘤小鼠近端主动脉进行性切片平均病变面积的比较低密度脂蛋白+/+,低密度脂蛋白+/–、和低密度脂蛋白–/–金融租赁公司。从主动脉窦开始跨越近端主动脉的15个10μm交替截面的平均每截面病变面积,截面之间的间隔为10μm;误差条代表SEM*P(P)<0.05与。低密度脂蛋白+/+C57BL/6型老鼠**P(P)<0.05与。低密度脂蛋白+/+C57BL/6型低密度脂蛋白+/–C57BL/6型老鼠。

讨论

本研究旨在分析体内巨噬细胞LPL表达在动脉粥样硬化病变形成中的作用。为此,从第14天开始,将致命照射的雌性C57BL/6小鼠移植到含有FLC的小鼠体内,建立小鼠巨噬细胞LPL基因表达嵌合物低密度脂蛋白–/–,低密度脂蛋白+/–,或低密度脂蛋白+/+胎儿。C57BL/6小鼠的重组低密度脂蛋白–/–低密度脂蛋白+/–当小鼠喂食高脂饮食或高脂致动脉粥样硬化饮食时,巨噬细胞不会导致血清总胆固醇或甘油三酯水平发生显著变化。在接受致动脉粥样硬化饮食19周后低密度脂蛋白–/–C57BL/6型小鼠比低密度脂蛋白+/–C57BL/6型小鼠和55%小于in低密度脂蛋白+/+C57BL/6型老鼠。因此,与LPL阴性的巨噬细胞相比,LPL阴性巨噬细胞不太容易发展为泡沫细胞低密度脂蛋白+/+低密度脂蛋白+/–巨噬细胞在类似的致动脉粥样硬化条件下。根据这些观察结果,我们得出结论:在致动脉粥样硬化饮食环境中,LPL的巨噬细胞表达促进体内泡沫细胞的形成和动脉粥样硬化。

巨噬细胞表达多种可能参与脂蛋白代谢和动脉粥样硬化发病机制的基因。以基因靶向小鼠为供体或受体的小鼠骨髓移植实验为研究巨噬细胞基因表达在脂蛋白代谢和动脉粥样硬化中的作用提供了一种有用的方法(18). 纯合LPL缺乏症出生后的快速致死性使其难以确定是否可行低密度脂蛋白–/–后代作为骨髓移植实验的供体。在目前的研究中,FLC移植被用作开发C57BL/6小鼠嵌合巨噬细胞LPL基因表达的替代方法。在移植实验中,与成人骨髓相比,FLC作为供体造血干细胞的来源具有一些潜在优势。在竞争性重新填充研究中,FLC在重新填充受照小鼠时比成人骨髓细胞更有效(30). 由于FLC在免疫学上是幼稚的,并且缺乏成熟的T细胞,因此即使在跨越主要或次要组织相容性屏障的移植过程中,移植物抗宿主病的风险也能有效消除(22). 因此,当基因纯合性破坏导致胚胎或围生期死亡,而不影响造血细胞的生存能力时,FLC移植应被证明是检查巨噬细胞表达的其他基因在动脉粥样硬化中的作用的有用方法。

LPL是水解血浆脂蛋白甘油三酯的速率限制酶。LPL在实质细胞中合成,但在血管内皮管腔表面水解血浆甘油三酯(31). 肌肉和脂肪组织是LPL产生的主要来源(1). 巨噬细胞也能合成LPL,但巨噬细胞LPL对体内血浆甘油三酯水解的相对贡献以前还没有研究过。成年小鼠含约1×108巨噬细胞(32); 因此,巨噬细胞可能对内皮表面的功能性LPL有重要贡献。低密度脂蛋白+/–与野生型同窝小鼠相比,同源重组产生的小鼠具有高甘油三酯血症,这表明LPL的酶效率是有限的(20). 在当前的研究中,用重组的小鼠的血脂水平、脂蛋白分布和血浆肝素后LPL活性没有差异低密度脂蛋白–/–,低密度脂蛋白+/–,或低密度脂蛋白+/+金融租赁公司。这些结果表明,巨噬细胞LPL的表达对血浆脂蛋白的代谢或附着于血管内皮的LPL库没有显著影响。然而,在LPL活性受到限制的条件下,如在低密度脂蛋白+/–低密度脂蛋白–/–受体小鼠。相比之下,用重组的C57BL/6小鼠心脏组织的LPL活性显著下降14%和27%低密度脂蛋白+/–低密度脂蛋白–/–FLC分别与低密度脂蛋白+/+佛罗里达州。因此,我们能够在已知心肌细胞LPL高表达的组织中检测到巨噬细胞LPL活性的基因毒杀效应。

LPL在动脉粥样硬化形成中的作用是复杂的,不能简单地分为促动脉粥样硬化或抗动脉粥样硬化。LPL已被认为通过其对血浆脂蛋白的影响和对动脉壁的直接作用来影响动脉粥样硬化的形成。家族性低密度脂蛋白缺乏症被认为是非动脉粥样硬化性的,因为乳糜微粒太大,无法穿透内皮细胞,而且血浆低密度脂素胆固醇水平较低(1). 然而,最近有报道称,4例家族性乳糜微粒子综合征患者因LPL基因突变而发生早期动脉粥样硬化(33)表明LPL催化活性降低可能与早期动脉粥样硬化有关。据报道,一种常见的LPL突变(Asn291Ser)与低水平HDL胆固醇和早发冠心病有关(34,35)表明LPL基因的单一常见突变可能会增加某些人群的动脉粥样硬化易感性。作为对致动脉粥样硬化饮食的反应,低密度脂蛋白–/+小鼠血脂异常程度增加,但动脉粥样硬化程度与之相同低密度脂蛋白+/+老鼠(36)表明LPL在动脉壁的表达减少低密度脂蛋白+/–小鼠可能抵消了血脂异常的致动脉粥样硬化作用。相反,转基因小鼠中LPL的过度表达导致血清甘油三酯降低,HDL胆固醇升高,并防止动脉粥样硬化(37——40). 从这些观察结果中得出了一个复杂的结论,即LPL对血浆脂蛋白和动脉壁中脂蛋白的影响可能在动脉粥样硬化形成中起着不同的作用。

Zilversmit提出动脉壁中的LPL活性有助于动脉粥样硬化的发病机制,他后来观察到兔主动脉中富含胆固醇的动脉粥样硬化区域增加了LPL活性(5). 在目前的研究中,我们通过免疫细胞化学和原位杂交证实巨噬细胞衍生的泡沫细胞在主动脉病变中的表达低密度脂蛋白–/–C57BL/6型小鼠不表达LPL。这一结果与我们之前的观察结果一致,即骨髓移植可使供体来源的巨噬细胞和巨噬细胞衍生泡沫细胞重建动脉壁(19). 主动脉病变中缺乏与巨噬细胞衍生泡沫细胞相关的免疫可检测LPL低密度脂蛋白–/–C57BL/6型小鼠表明,大多数与巨噬细胞衍生泡沫细胞相关的LPL是由巨噬细胞局部合成的,而不是来自血浆室或肌肉细胞。目前的研究表明,在体内,动脉壁中LPL的表达可以独立于其对血浆脂蛋白的影响而影响动脉粥样硬化的发展。

巨噬细胞LPL被认为通过多种机制促进动脉粥样硬化,包括:(a)增强动脉壁中单核细胞的募集和滞留(13)(b)通过脂蛋白的局部脂解促进巨噬细胞的脂蛋白内化和脂质积累(14,15)以及(c)通过LPL介导的与蛋白多糖桥接增加脂蛋白在细胞外基质中的保留(10). That the lesions in the低密度脂蛋白–/–C57BL/6型由巨噬细胞衍生的泡沫细胞组成,表明巨噬细胞LPL对巨噬细胞在动脉壁的滞留并非绝对关键。如果巨噬细胞LPL的局部催化活性有助于促进巨噬细胞的脂质积累低密度脂蛋白+/–巨噬细胞可能足以发挥这一功能;然而,如果桥接是主要机制,则巨噬细胞LPL表达的基因毒杀效应可能更为明显。因此,观察到低密度脂蛋白+/–C57BL/6型小鼠与低密度脂蛋白+/+C57BL/6型小鼠很感兴趣,因为这表明巨噬细胞LPL的催化活性可能在巨噬细胞的脂质积累中很重要。在主动脉的更近端区域,首先出现病变低密度脂蛋白+/–C57BL/6型与用低密度脂蛋白–/–低密度脂蛋白+/+FLCs,表明存在基因毒化效应。无论机制如何,目前的结果都为巨噬细胞LPL在体内促进泡沫细胞形成中的重要作用提供了有力的证据。此外,应该注意的是,LPL的催化和桥接功能并不是相互排斥的,可能两者都对体内巨噬细胞脂质积累有显著贡献。需要进一步研究来阐明哪些机制与体内有关。

总之,从第14天起,通过移植受致命照射的雌性C57BL/6小鼠和FLC,可产生巨噬细胞LPL基因表达的小鼠嵌合物低密度脂蛋白–/–,低密度脂蛋白+/–,或低密度脂蛋白+/+胎儿。当受到致动脉粥样硬化饮食的挑战时,C57BL/6小鼠用低密度脂蛋白–/–与重组C57BL/6小鼠相比,巨噬细胞产生的动脉粥样硬化明显减少低密度脂蛋白+/–低密度脂蛋白+/+巨噬细胞,在血脂或脂蛋白谱上没有显著差异。因此,我们得出结论,在动脉粥样硬化条件下,巨噬细胞LPL的表达促进体内泡沫细胞的形成和动脉粥样硬化。

致谢

我们感谢Lawrence Chan提供的LPL抗体,以及Rudolf Zechner提供的LPLcDNA。这项工作得到了美国心脏协会(AHA)授予M.F.Linton的设立研究者奖(9740040N)的支持,部分由美国国立卫生研究院(National Institutes of Health)资助HL-53989和HL-58427。S.Fazio是美国心脏协会的一名资深调查员(96001900)。V.R.Babaev获得了AHA东南分公司(9840052SE)颁发的奖学金。

工具书类

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文章来自临床研究杂志由以下人员提供美国临床研究学会