阴文丽（综述） 潘国忠（审校）

对氧磷酶1（PON1）及其基因多态性与动脉粥样硬化的关系

阴文丽（综述） 潘国忠（审校）

对氧磷酶1； 基因多态性； 动脉粥样硬化

对氧磷酶1（PON1）是一种Ca2+依赖、高密度脂蛋白（HDL）相关性的内酯酶，它能阻止或抑制低密度脂蛋白（LDL）的氧化。LDL氧化被认为是动脉粥样硬化起始和进展的中心环节，所以PON1被证实具有动脉粥样硬化保护作用。PON1有多种基因多态性位点，这些多态性引起基因启动子活性的差异，导致基因表达水平和PON1活性的差异，从而影响动脉粥样硬化的形成。重要的是，影响动脉粥样硬化的是PON1的活性，而不是其基因型。

1 PON1的来源

众多研究已证实，高同型半胱氨酸（Hcy）血症是动脉粥样硬化的独立危险因素，但是Hcy并不直接导致动脉粥样硬化，而导致动脉粥样硬化毒性的是它的一个活性很高的代谢产物，即同型半胱氨酸硫内酯（homocysteine-thiolactone，HTL）。Hcy在蛋氨酸-tRNA合成酶的催化下形成同型半胱氨酸硫内酯。HTL与蛋白中的赖氨酸结合，导致蛋白被同型半胱氨酸化，从而损伤蛋白正常的生理功能，导致细胞死亡、自身免疫反应、炎症反应，形成动脉粥样硬化。HTL在同型半胱氨酸硫内酯酶（HTase）的作用下又可水解为Hcy，而HTase实际就是所谓的PON。PON基因位于染色体7q21.3-q22.1，含有9个外显子及8个内含子，它是一个六叶的螺旋体，顶端覆盖了活性位点，并且有2个Ca2+结合位点，分别与基因的活性和稳定性密切相关。

PON基因家族有三个成员，即 PON1、PON2、PON3。PON1是第一个被发现的PON多基因家族成员，而且这三个基因彼此相邻[1]。这些成员的基因表达广泛存在于哺乳动物中[2]，其中PON1和PON3主要存在于血浆中，与HDL相连，而PON2广泛分布于细胞内。在动脉粥样硬化发展中，PON1、PON2和PON3都可以延缓LDL的氧化。

PON1目前被认为是HDL中抗氧化活性的主要成分。PON1是一种Ca2+依赖、HDL相关性的内酯酶，是由354个氨基酸组成的糖蛋白，相对分子质量43 Kda，因其能水解对氧磷（有机磷杀虫剂对硫磷的有毒代谢产物）而得名[3]。它保留了N端区域的疏水信号序列，从而能够与HDL中一个特殊的亚基相连，这个亚基也包含了载脂蛋白A1和丛生蛋白。PON1由肝脏产生，存在于血清并在血清中发挥作用，并且是唯一能水解HTL的酶。机体在氧化应激时，LDL及HDL均易发生过氧化反应。PON1是HDL中抗氧化作用的主要成分，它能阻止HDL和LDL发生氧化，使HDL促使胆固醇流出的功能增强，从而发挥对动脉粥样硬化的保护作用。

2 PON1抗动脉粥样硬化的机制

有研究[2]认为，PON1是通过两个途径共同来延缓动脉粥样硬化的进程。一是作为HTase可以保护蛋白质免受同型半胱氨酸化；二是作为抗氧化剂可以保护HDL、LDL等脂蛋白免受氧化修饰。

目前PON1发挥动脉粥样硬化保护作用的机制主要包括减少巨噬细胞自身氧化及其氧化LDL的能力、抑制胆固醇的合成、促进胆固醇外流。具体机制：①PON1能延缓LDL氧化的进程。PON1延缓LDL氧化的具体机制尚未被证实，但是有研究表明PON1参与了一些被剪切修饰后的脂肪酸的水化过程，这些脂肪酸来自于磷脂、甘油三酸酯及胆固醇酯等氢过氧化物，经水化后具有抗动脉粥样硬化作用。Tavori等[4]在最近的一项研究中发现了一种特殊的甘油三酸酯，它存在于动脉粥样硬化斑块中，是PON1的一种自然底物，经水解修饰后起到动脉粥样硬化保护作用。此项研究还表明，只有经PON1参与形成的氧化脂肪酸才具有抗动脉粥样硬化作用，而由HDL及其他酶修饰后的脂肪酸却没有这种作用。未经水化的氧化脂肪酸等过氧化氢物具有很强的致炎性作用，介导单核细胞趋化蛋白（MCP-1）的产生，吸引单核细胞进入动脉内膜，导致动脉粥样硬化初始阶段的形成，而PON1的存在能够使这些脂质过氧化氢物的浓度降低，使MCP-1的产生受到抑制，从而延缓动脉粥样硬化进程[5]。②PON1可以抑制HDL的氧化，增强保护LDL的抗氧化能力，使胆固醇外流增加，降低动脉粥样硬化的发生。氧化的LDL对于血管平滑肌细胞、巨噬细胞、内皮细胞均有毒性作用，而HDL的出现可将这些毒性作用全部清除。目前已证实有4种酶参与了HDL抗氧化的机制，即胆固醇酰基转移酶（LCAT）、胆固醇酯转换蛋白（CETP）、PON1和脂蛋白相关磷脂酶A（Lp-PLA2）。这四种酶协同其他HDL相关蛋白，在某种程度上共同阻止或延缓LDL氧化[6]。以往的观点认为HDL保护LDL抗氧化的能力取决于HDL的浓度，而最近一项小鼠的研究表明，HDL增加或降低动脉粥样硬化的程度取决于使HDL浓度增加的分子机制[7]，因此更深入地阐明增加HDL相关的分子机制对抗动脉粥样硬化的研究有更直接的意义。③PON1可以抑制巨噬细胞源性泡沫细胞形成。巨噬细胞性泡沫细胞死亡后，形成所谓的“脂质核心”，即动脉粥样硬化斑块形成的环节。④PON1具有同型半胱氨酸内酯酶活性，能够降低HTL水平。同型半胱氨酸浓度升高是动脉粥样硬化性血管疾病风险增加的独立危险因素，而HTL是真正导致动脉粥样硬化毒性的代谢产物。

最近的一项研究已经证实HDL能阻止LDL的糖化作用（LDL的一种致动脉粥样硬化的修饰），这个作用很可能归功于PON1[8]。

3 PON1基因多态性

目前通过测序发现PON1基因多态性位点约200种，其中位于5′端非翻译区的有7个，位于内含子区域的171个，位于3′端非翻译区的15个。编码区常见的2种基因多态性：192Q/R、L/M55，即 192位点谷氨酰胺（Gln，Q）与精氨酸（Arg，R）置换以及在 55位点亮氨酸（Leu，L）与蛋氨酸（Met，M）置换。启动子区域确定了5种多态性：-108C/T、-126G/C、-162G/A、-831G/A和-909G/C[9]。这些多态性引起基因启动子活性的差异，导致基因表达水平和PON1血清活性的差异。目前研究认为，192Q/R、55L/M、-162G/A、-909G/C、-107C/T等与心脑血管等动脉粥样硬化性疾病关系密切，其他基因多态性尚未证实有疾病相关性。

4 PON1及其多态性与动脉粥样硬化

4.1 PON1与动脉粥样硬化 大量研究已发现，在高胆固醇血症、糖尿病、冠心病等动脉粥样硬化疾病患者中PON1活性较健康人是降低的，故PON1活性与动脉粥样硬化程度呈负相关。动脉粥样硬化不是一种局部性的疾病，而是一种炎症紊乱性疾病[10]，血管老化对老龄患者AS的发生具有不可忽视的作用[11]。在多种动脉粥样硬化的小鼠模型中，人类PON1基因的转基因表达已被证实可以延迟或逆转动脉粥样硬化进程，机制主要包括降低血液循环及大动脉壁中氧化的LDL水平，减少巨噬细胞氧化和泡沫细胞形成，增加胆固醇逆转运（RCT）和内皮功能正常化。用免疫法标记PON1后发现，在大动脉中，PON1的浓度随动脉粥样硬化的进展逐渐增加，并且在动脉巨噬细胞中PON1和PON3的出现都提示了细胞保护效应[12]。最近在小鼠动物模型中PON1的表达被证实能够阻止糖尿病的发展，PON1通过抗氧化机制刺激胰岛B细胞释放胰岛素，这也表明PON1在胰岛素生物合成中的作用[13,14]。

一些研究已证实PON1活性降低是动脉粥样硬化发展的危险因素，它的活性高低并不依赖于HDL的浓度。最近一项有关PON1活性和冠心病敏感性关系的研究，对9853例冠心病患者和11 408例健康对照者进行比较分析，发现冠心病组比对照组PON1活性降低19%（P＜10-5）；同样，在冠脉狭窄、心肌梗死等亚组分析中也得出相同的结果[15]。低PON1浓度还可以预示透析患者中心血管病的死亡率[16]。在另一项大型研究中，研究者选择了3688例非急性冠脉综合征且择期行冠脉造影检查的患者，对其血清PON1活性进行测定，并对重要心血管事件（MACE）随访3年。结果发现PON1活性低的患者，MACE事件风险增加，差异有统计学意义（P＜0.05）[17]。

4.2 PON1基因多态性与动脉粥样硬化 目前很多研究已证实，PON1的基因多态性与脑卒中、动脉粥样硬化、冠心病及2型糖尿病等密切相关。Meta分析曾证实，PON1-Q192R多态性是CHD的危险因素，但未发现其他多态性与CHD的关系[18]。国内有研究[19,20]证实，PON1第55位位点基因与脑梗塞合并高血压有关，M等位基因是高血压并发动脉粥样硬化性脑梗塞的危险因素之一；262位点基因T等位基因携带者易患大动脉粥样硬化性脑梗塞，262位点C/T可能是与大动脉粥样硬化性脑梗塞有关联的一个遗传标记。新近国内Zhang等[21]对中国汉族人群进行了较大规模的临床研究，研究对象包括508例健康对照者和598例脑卒中患者（328例缺血性脑卒中患者和170例出血性脑卒中患者）。研究发现，PON1基因的-162位点与缺血性脑卒中关系密切，而与出血性脑卒中无明显相关性；824位点与脑卒中无明显相关性，进一步证实了PON1基因多态性参与了脑血管动脉粥样硬化的发展过程。也有研究[8]通过对脑梗塞患者PON1启动子区-909G/C多态性分布频率进行分析，结果显示，基因型为GG、CC、GC、G等位基因，病例组GG基因型及G等位基因频率均显著高于对照组。同时多因素logistic回归分析显示，G等位基因是脑梗塞的易感因素，表明PON1基因-909C/G基因多态性与脑梗塞遗传易感性显著相关，基因型GG可能是其危险因子，G等位基因可能是其易感等位基因。目前的共识是，-107C/T多态性与PON1表达密切相关。然而，在PON1活性相关的单核苷酸基因多态性全基因研究中发现，尽管基因多态性对血清PON的活性影响甚大，但基因型却与MACE事件的发生无明显相关性（P＞0.05）[14]。目前这种差别的原因尚不明确，但是可以反映出这样一个结论，PON1在血清中和动脉壁中的水平是不同的，血清中PON1的活性是由基因型决定的，而真正发挥抗动脉粥样硬化作用的是动脉壁中的PON1水平[22]。所以，影响动脉粥样硬化的是PON1的活性，而不是其基因型。

综上所述，PON1通过延缓或阻止低密度脂蛋白的氧化发挥抗动脉粥样硬化的作用，而PON1的多态性引起基因启动子活性的差异，导致基因表达水平和PON1活性的差异，与脑卒中、动脉粥样硬化、冠心病及2型糖尿病等密切相关。虽然在PON1领域已有大量实验证据证明了PON1在动脉粥样硬化中的作用，但仍需要更多的基础和临床研究来探究它与动脉粥样硬化性疾病的相关性，从而为预防、诊断和治疗提供重要的临床意义。

［1］秦勤，李颖莉，赵福梅，等.对氧磷酶基因多态性及血浆同型半胱氨酸硫内酯复合物水平与冠心病的关系.中华心血管病杂志，2006，34：806.

［2］Rodriguez-Sanabria F，Rull A，Beltran-Debon R，et al.Tissue distribution and expression of paraoxonases and chemokines in the mouse：the ubiquitous and joint localisation suggest a systemic and coordinated role.J Mol Histol，2010，41：379-386.

［3］丁立，艾志兵.血对氧磷酶1活性与颈动脉粥样硬化斑块形态的相关性研究.神经损伤与功能恢复，2012，7：341.

［4］Tavori H，Aviram M，Khatib S，et al.Paraoxonase 1 protects macrophages from atherogenicity of a specific triglyceride isolated from human carotid lesion.Free Rad Biol Med，2011，51：234-242.

［5］Mackness B，Hine D，Liu Y，et al.Paraoxonase 1 inhibits oxidised LDL-induced MCP-1 production by endothelial cells.BBRC，2004，318：680-683.

［6］Mackness B，Mackness M.The antioxidant properties of highdensity lipoproteins in atherosclerosis.Panminerva Med，2012，54：83-90.

［7］Landmesser U.High Density Lipoprotein——should we raise it?Curr Vasc Pharmacol，2012，10：718-719.

［8］Younis NN，Soran H，Charlton-Menys V，et al.High-density lipoprotein impedes Glycation of low-density lipoprotein.Diabet Vasc Dis Res，2013，10：152-160.

［9］侯兴旺，王蓉，冯慧琼，等.对氧磷酶1基因启动子区-909C/G多态性与脑梗死的相关性.中国实用神经疾病杂志，2013，16：3.

［10］曹亚莉.血管老化与动脉粥样硬化.中国心血管病研究，2012，10：546-549.

［11］区景松，欧志君.动脉粥样硬化治疗的新策略-载脂蛋白A-I类似物蛋白肽.中国心血管病研究，2005，3：645-647.

［12］Marsillach J，Camps J，Beltran-Debon R，et al.Immunohistochemical analysis of paraoxonases 1 and 3 in human atheromatous plaques.Eur J Clin Invest，2011，41：308-314.

［13］ Rozenberg O，Shiner M，Aviram M，et al.Paraoxonase 1（PON1） attenuates diabetes development in mice through its antioxidative properties.Free Rad Biol Med，2008，44：1951-1959.

［14］Koren-Gluzer M,Aviram M,Meilin E，et al.The antioxidant HDL-associated paraoxonase-1 （PON1）attenuates diabetes development and stimulates beta-cell insulin release.Atherosclerosis，2011，219：532-537.

［15］Wang M，Lang X，Cui S，et al.Quantitative assessment of the influence of paraoxonase 1 activity and coronary heart disease.DNA Cell Biol，2012;，31：975-982.

［16］Ikeda Y，Suehiro T，Itahara T，et al.Human serum paraoxonase concentration predicts cardiovascular mortality in hemodialysis patients.ClinNephrol，2007，67：358-365.

［17］Tang WHW，Hartiala J，Fan Y，et al.Clinical and genetic association of serum paraoxonase and arylesterase activities with cardiovascular risk.Arterioscler Thromb Vasc Biol，2012，32：2803-2812.

［18］Wheeler JG，Keavney BD，Watkins H，et al.Four paraoxonase gene polymorphisms in 11212 cases of coronary heart disease and 12786 controls： meta-analysis of 43 studies.Lancet，2004，363：689-695.

［19］王燕飞，夏海琴．对氧磷酶基因多态性与动脉粥样硬化性脑梗死的关联．中国神经精神疾病杂志，2012，38：178-181.

［20］何娜，吴江，杨玉梅．对氧磷酶1基因262位点C/T多态性与脑梗死的关联性分析．吉林大学学报，2010，36：154-158．

［21］Zhang GJ，Li WJ，Li ZQ，et al.Association between paraoxonase gene and stroke in the Han Chinese population.BMC Medical Genetics，2013，14：1-10.

［22］ MacknessM， MacknessB.Targetingparaoxonase-1 in atherosclerosis.Expert Opin The Targets，2013，17：832.

Association of Paraoxonase-1 and its gene polymorphism with atherosclerosis

PON1；Gene polymorphism； Atherosclerosis

063000 河北省唐山市，河北联合大学临床医学系硕士研究生（阴文丽）；北京中医药大学东直门医院东区（潘国忠）

潘国忠，E-mail：panguozhong108@sina.com

10．3969/j．issn．1672－5301．2014．01．021

R541.4

A

1672-5301(2014)01-0067－03

2013-09-16）