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1、ApoE的研究进展及其在脑外伤发生中的意义【摘要】载脂蛋白E(ApoE)是血浆中主要的载脂蛋白之一，参与机体的脂质代谢及调节胆固醇平衡，其基因多态性与多种疾病相关，在神经系统的正常生长和损伤后的修复过程起重要作用。近来发现其免疫反应性与脑损伤时间有一定规律性，可望将其作为法医检案中判定脑损伤时间的客观指标。【关键词】载脂蛋白E；免疫反应性I夕伤性脑损伤；法医学【中图分类号】D9191【文献标识码】A【文章编号】1007929笾7(XX)010072希04Theresea禾rchandutiliz犍ationofapoEo戎nbraininjury北L1UY帆n，HUAN逛GAngHExinz,
2、e透ta11Depart祺mentofForen磺sicMedicine，MedicalSchoo立l,XianJiaot埠ongUniversit麂y,Xian71006鞴1；2DepartmentofForensic锲Medicine，Medicalschool,耨BeihuaUniver佬sity,Jilin132001【Abstra蕨ct】Apolipopr龉oteinEisamaj蒡orlipidtrans鬻portproteininplasma，part蜥icipatingint旬hemetabolism骘oflipidandr碾egulatingbal棵anceofcholes氩
3、tero1ApoEge邀nepolymorphi俞smisassociat精edwithvariou滞skindsofdise霍asesInaddit尔ion，apoEhasremarkableefectinneurolo位gicalnormalg津rowthandrepa勺rativeprocessafterbraini觖njuryRecent束ly，someinves帔tigationssh饭owthatapoEim珂munoreactivityischangedregularlyafterbraininjury狺andtimedependentexpress秫ionofapoEsugge
4、ststhatit穰isanobjectiv咿eindexforthe穷estimationof驮braininjurya耷geinforensic罢practice【K檠eyWords】ApolipoproteinE，乇Immunoreacti拽vity，Traumat梗icBrainInjur蛭y，ForensicSc止ience对载脂蛋白E(ApoE)的研究已经十分广泛，ApoE基因分诬为3种基因型和6种表现型勇，在神经系统疾病中起到不同的作用，与受体相关蛋切白结合后发挥其功能。研轫究表明。ApoE在神经组滤织损伤修复中的机制日趋携明显，根据临床预后的情况截可作为判断外伤性脑损伤预后的客
5、观指标之一。在法埝医尸检案例中检测出Ap绥oE的免疫反应性与死后损旨伤时间存在一定的变化规醋律。本文就ApoE近几年新的进展作一综述。一、ApoE的生物学特性谨(一)ApoE基因多态马性载脂蛋白E(apol匦ipoproteinE，ApoE)是Shore等褡在1973年于正常人的笸极低密度脂蛋白(verylowdensityl勾ipoprotein，VLDL)中首先发现的，相对分子量约为34kD侣ApoE基因位于第19对絮染色体长臂13区2带(戚19q132)，其基因全长为37kb，包含4个外显子，3个内含子，外显子长度分别为44bp、疵66bp、193bp、阝860bp，内含子长度分雍别为7
6、60bp、1092bp、和582bp。apoE蛋白前体由317个誊氨基酸组成，被信号肽裂蛱解后变成含299个氨基诜酸的成熟蛋白质。Apo洮E的基因位点具有多态性阜人类血浆中的ApoE有惩3种主要的异构体E2、E委3、E4，有3个常见的蚩等位基因s2、s3、s4炱编码，形成6种表型：3种邱纯合子(e22、e3宄3、644)和3种杂合子(623、624朕、63法律与医学杂志禁XX年第14卷(第1期)4)。其基因型的区别在于搐第112位和第158位上葩Cys和Arg的互换。一ApoE2在这两个位点上均为半胱氨酸残基。Ap曳oE3在112位点上为半强胱氨酸残基，在158位忽点上为精氨酸残基。Apo毯E
7、4均为精氨酸残基。s瘴3、apoE33分别是等位基因和基因型，E3是ApoE的野生型是最常见的异构体其基因频率为跃77，2和4基因苏频率分别为8和l5。惴(二)ApoE的蛋白结袜构ApoE是一种富含氨驸基酸的碱性蛋白，其一级结姨构中有62的a一螺旋疠结构，9的p一片层结构尤，11的B一转角和1舷8无规则线团。经凝血酶畎水解作用后。ApoE分奕子可被分解为两个主要的结刀构域：N一端区，C端区。N一端区(1191)响为22KDa的可溶性球蛋扶白，此区域较稳定，该片段的136158位肽段位受体结合位点，富含碱酤性氨基酸，也属于肝素结合区：C端区(2162亦99)分子量为10KDa睿螺旋程度很高，不稳
8、定，是与脂蛋白的结合区，由一瞥段铰链区(165215冬位肽段)将两区域相连。I1IApoE的两个结构街域相互影响：C区影响受恁体结合活性，截去ApoE2的C区可明显降低受体撙的结合活性；N区影响C区娇的脂蛋白结合属性，ApoE3优先与HDL结合，而ApoE4则优先与V宿LDL和IDL结合，这种圈与脂蛋白结合的差异性是届由于N端112位Cys掘Arg相互置换所致。(讨三)ApoE在体内的合成与分布及其生理功能由肝髹脏合成的ApoE约占血浆斯ApoE总量的233咚，4，肝实质细胞是合成、分泌ApoE的主要场所。鲵脑组织中ApoE的含量鏖仅次于肝脏，研究表明Ap官oE富含于胶质细胞中，尤其是星形胶质
9、细胞中，虽也然神经元不合成ApoE荣，但其可以通过自身受体去屈吞噬ApoE，并且Ap城oE存在于神经元的囊泡中贱。圜在血浆中几乎所有的亮apoE均与脂蛋白相连，ApoE主要分布于极低秒密度脂蛋白(VLDL)、埋高密度脂蛋白(HDL)、中间密度脂蛋白(IDL)及乳糜微粒(CM)中。敞ApoE通过自身的脂质结合域，可以与VLDL和鋈HDL结合运输胆固醇和哐甘油三酯，在脂质运输及代鞍谢过程中发挥重要作用，狳参与细胞对脂蛋白的吸收。ApoE2与LDL受体的结合活性很低，因而易形成铷型高脂蛋白血症。【3凇】高水平的ApoE能阻延诫脂酶对脂蛋白的脂解。A瀚poE敲除小鼠血浆中胆固腹醇含量升高，是因其破坏了
10、肝对VLDL和CM的摄佯取并造成这些颗粒的积累钺所致，结果在ApoE敲除啭小鼠中会形成动脉粥样硬瘘化。脑中的ApoE由星弭形胶质细胞合成，是脑脊液中的主要载脂蛋白，可以蹀通过与LDL和VLDL受趾体73结合的形式裸进人神经元细胞。脑中的A殁poE与脂质和胆固醇的摸运送和清除有关，并可维持疗细胞膜和神经纤维网的稳嬗定性，在质膜的修复过程中，调控脂质和胆固醇的分悉布，对受损神经元维持其树暝突的重塑性至关重要。【5jApoE在神经组织损庖伤修复中发挥重要作用，缱可维持脑环境中的胆固醇平磕衡，在外周神经损坏修复苷过程中能以亚型特异的方式寡影响神经元的生长，参与髓鞘脂代谢及神经损伤的修复。在神经元的生长
11、中，蛤ApoE也具有亚型特异性跨，ApoE4与微管蛋白的解聚有关，抑制神经元细胞生长，而ApoE3则能阻止tau白的去磷酸化，蔡因而维持tau蛋白的稳定扁性，与细胞微管相结合，鲕稳定细胞骨架，促进神经元细胞的生长。此外，脑中柯的ApoE是一个多功能分荽子，在淀粉样蛋白沉积与惯清除、稳定微管蛋白结构、碥细胞内信号传导、免疫调顽节、糖代谢、氧化应激、脂喃质代谢及其他细胞过程中发挥潜在作用。61二、ApoE的基因多态性与瘗临床疾病(一)ApoE萌与阿尔采默病(Alzhe绢imerdisease，紊AID)AD是老年痴呆(Seniledementia，SD)中较常见纤的一种，其病因未明，系龌神经系统的
12、变性性疾病，临莸床上表现为进行性的智力障碍。Aizawagt7研究表明在90以上诣的淀粉样沉淀中都有Apo揉E的成分，ApoE含量抽的增加可直接促进淀粉样纤妯维的形成。AD的主要病胲理改变是大脑皮质和皮质下种神经元出现含B一淀粉样凡蛋白(Amyloid13一protein，A13眉)的老年斑(Senil赣eplagues，SPS苡)和过度磷酸化的微管相关蛋白结成的神经元纤维缠结(Neurofibri猓llarytangles擦，NFTS)。目前认为盱，ApoE4是AD发病的潞高危因子，SPS和Nb-qS中均有ApoE4的佃存在。ApoE4与A13领结合较为紧密可促进A1碲3发生沉淀。I8】免疫
13、化学研究ApoE4主要位于AD病人的淀粉样老年斑葬中，老年斑的主要成分是穴A13多肽，它是由淀粉样氇前体蛋白(Amyloi唱dprecursorpr议otein，APP)降解畿所产生的。多肽结合于A妈poE4，此种结合关系具瘰有亚型特异性。ApoE沪在AD病理可能的作用机理酞为：(1)与B一淀粉样缁物质aB肽作用，影响AD病人的淀粉样沉积形成；嘉(2)与tau蛋白结合，螳通过影响微管的结构，调节tau蛋白磷酸化，继而影蛄响双螺旋丝(PHF)的形成；(3)参与受损神经傣纤维的恢复、突触生成和神本经再生过程的营养作用。伞ApoE2和ApoE3豆能与tau蛋白结合，防怍止tau蛋白磷酸化，从而枕保护
14、神经细胞。遗传分子生物学发现AD与染色体有庚关，即19号、147轰4号和21号染色体异趋常。本病有遗传异质性，可恍由不同染色体上的两个或多个病理基因引起。f二仙)ApoE与动脉粥样硬化ApoE具有抗动脉粥样硬化的作用。高胆固醇血症遽是动脉粥样硬化的主要危险因素。贯穿于泡沫细胞形嚷成的始终。ApoE能促进外周细胞胆固醇的流出和佻血浆胆固醇脂蛋白的清除。浒【“】此外还可减低LDL和VLDL的形成，从而抑制泡沫细胞的形成。Ros辙s21明确称动脉粥样蚶硬化是一种发生于大、中血管的慢性、特异性炎症。瘸参与此炎症反应的细胞及组湓织主要有血管内皮细胞、麈血管平滑肌细胞、单核细胞侔、淋巴细胞、血小板及许妥多
15、细胞外基质，它们在被激峄活的情况下。分别合成、诼释放、接受不同的活性因子岱，通过特异性受体介导和茌细胞内信号转导等方式形成矩效应。ApoE现被证实巨能抑制早期信号转导。阻止蚣淋巴细胞的增殖。此外A鳍poE还能通过精氨酸一一舰氧化氮(NO)信号转导通路激活NO合酶，刺激血寒小板产生足够的NO释放到胞外。抑制血小板聚集。防止血栓的形成。13宗ApoE在动脉硬化中发萼挥潜在的作用。在非动脉硬化的人动脉内膜中检测不到噱ApoE但在病灶处A丝poE的含量却很高。在ApoE敲除小鼠不喂高脂食物的情况下。其动脉粥样通硬化的程度明显加剧。然而蛛把肝中的ApoE基因转踩入ApoE敲除小鼠中。动姒脉粥样硬化就能很
16、快恢复腙。但其机制不详。14抓近来研究发现。ApoE蕺4与血脂代谢异常有关。携带ApoE4等位基因的拴人群具有较高的血浆胆固醇暇和LDL胆固醇水平，而猗携带apoE2等位基因的癀人群却与之相反。三、A磁poE在神经系统中的作用ApoE在中枢神经系统(CNS)生长发育、成熟衰老和损伤修复过程中发挥重要作用。(1)ApoE直囗接参与了神经系统脂质的再分配和胆固醇平衡。中枢樽神经系统(CNS)损伤之后，作为脂质载体分子的邻ApoE主要参与了CN庇S中的脂质代谢。调控胆固醇的动员和再分配、再生箐长。在CNS突触重塑过程中，必须依靠ApoE才能大量动员胆固醇和磷脂完每成对突触的修复和重建。腩在VLDL存
17、在时。Apo惮E3可同时促进神经元的石扩展和分枝，E4则不能。榀Poirier5J对神双经系统损伤修复的研究发凄现，中枢神经损伤之后，星形细胞吞噬突触前末梢形成漳微小的颗粒。这些由树突鹬末梢衍生来的卵形小体释放匦大量富含脂质的神经胶质庠，为新的突触和树突形成做油准备。星形细胞中高水平筝胆固醇的聚集。诱发Apo怂E的合成。ApoE和胆固醇形成非极性的复合体分子赣后。再经低密度脂蛋白法迁律与医学杂志XX年第14桨卷(第1期)(LDL)沪受体介导使胆固醇进入循环缘或直接到达CNS的靶区僧域(颗粒细胞神经元)。胆璁固醇进入神经细胞后，被搋转运至树突区域或末梢，用于膜和突触的再生。这表烧明ApoE是通过
18、调节脂质押运输来调控神经元修复和绎再生过程的。(2)调节中枢神经系统细胞骨架的稳饮定作用。Masliah司的研究结果表明，Apo芮E缺失的纯合子小鼠。其渌大脑新皮层和边缘系统表现丽出明显的触突和树突的改二变。微管相关蛋白MAP2呆等免疫活性降低，胶质纤戏维酸性蛋白(GFAP)高濉度增加，树突呈现空泡、偶膨胀和不规则状。而对照组则没有前述变化。进行超饲微结构分析发现，微管发生森重排呈碎片状，内膜系统橥肿胀。空泡化。前突触末梢缮明显膨大，突触小囊数目绳减少。ApoE缺失的纯合子小鼠脑组织超微结构的儡变化。提示ApoE通过稳鍪定神经细胞骨架结构来维产持突触结构功能的协调完整性。新近研究发现，Ap空o
19、E能够与两种微管蛋白M缭AP2和tau相互作用，ApoE与MAP2和ta缢u蛋白之间的亲和力表现了给明显的多态性差异。MA醯P2和tau蛋白在体内都冲有稳定细胞骨架结构的功镅能。ApoE3体外能与M赠AP2和tau蛋白形成旱稳定的复合物，而E4却不驸能。四、ApoE与外伤祭后脑损伤(traumat蒯icbraininjry奠，TBI)的预后在新诋近的临床研究中发现。Ap扛oE可以影响外伤后脑损淝伤(TBI)的预后。171在100名TBI患者崮中，测得ApoE4(+)的患者19人。另外81比名患者为ApoE4(一芊)。在受损因素、脑损伤类型及治疗过程均无明显差异的情况下。损伤后6个月诧：19名A
20、poE4(+)楞的患者中的1O人出现了不良的结果(死亡、植物人滕、终身残疾)。其发生率杏为526；而在81名止ApoE4(一)的患者迸中的20人出现了以上几种不良结果。发生率为241。(P=0017坛)，在TBI后，ApoE陋4(+)患者的住院时间庇和不良预后与ApoE4(拂一)患者有显著差异。因此ApoE4可以预测TBI薜的不良预后。用它作为指标赊要比损伤年龄和损伤后昏粘迷时间准确许多。虽然A呕poE4与TBI后患者的暗不良预后病理生理机制不十传分明确。但大量的临床资淙料已证明了其存在于TBI的患者中并且多为不良结果剜。ApoE4在脑损伤后影韶响突触的完整性。其作为冻一种负向调节因子影响A湫
21、poE3的有益作用，对神经元生长起到抑制作用。i8有资料显示。在一溻些TBI存活的案例中发现惭。ApoE4的增加是急叉性脑损伤发展成AD的易感嬖因素，AD发病的危险程孤度较ApoE4(一)的患者增加了3倍以上。1袄91是否能将其作为一种T螳BI预后的不良指标有待于法律与医学杂志XX年第1桉4卷(第1期)继续深入探讨。五、ApoE与脑裢损伤时间的相关性研究ApoE在脑中主要由星形胶犬质细胞产生，以胆固醇和脂蛋白转运的方式调节突触的重塑和细胞间的物质转椅换。在TBI动物模型中已证实了ApoE在脑细胞边中的无序分布。20】小笺鼠缺血性脑损伤后，Apo鹿E被星形胶质细胞和损伤揲神经元选择性摄人，其免疫
22、反应性在易受损的神经元中贾也被发现，ApoE聚集在受损神经元的胞质当中。在嘀法医尸检TBI后存活2h起的案例中，2】于受损区域的毛细血管和损伤半球疃的神经元网状纤维周围发畿现了ApoE的免疫反应性玮，而且在损伤的脑皮质的闶神经元和出血区域深部附近的星形胶质细胞中同样存予在ApoE的免疫反应性。在外伤后存活410d啮的案例中也发现了类似的分布，并且其数量随时间的延苌长呈递增趋势。在TBI后存活超过10d的案例中，饯ApoE的阳性分布类似于TBI后存活4h的案例，胯但其染色程度和阳性细胞计咐数水平均明显下降。在没垮有脑损伤及TBI后15先h的案例中没有发现Ap禺oE的免疫反应性。研究还发现损伤半球
23、对侧脑皮质濞中有少量ApoE的染色，蹬但没有检测到ApoE的趋免疫活性，随着TBI存活忾时间的延长，在超过23科d的案例中损伤对侧组织间舛隙的毛细血管和周围的神垄经纤维网中均未发现Apo昏E的免疫反应性。资料显坭示能够在TBI后存活时间甫较长的案例中检测到ApoE免疫活性，甚至长达5始个月。鉴于现有的资料还呖不能测定ApoE亚型，在柞未来研究中ApoE的基烊因分型将用于中枢神经系统榘急慢性损伤的应答，按其TBI后表达时间顺序的变莱化规律可望作为一种客观愠指标用于法医学检案中颅脑盂外伤后损伤时间的推断。参考文献【1Juli盲e，AMoow，KaySArnold，eta1敢ProteinExpre
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