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心梗和腦梗怕不怕?如果有了這種蛋白,推一針,齊活!

作者:雲銷雨霽

編輯:明天

心腦血管疾病以42%的比例高居中國居民疾病死亡原因的首位,這是2016年《中國心血管病報告》的統計結果[1]。 從前,這些嚴重的心腦血管疾病往往只會困擾老年人。然而,現代不健康的生活方式,讓這些疾病越來越多地出現在了年輕人身上。

心腦血管疾病的發生和血脂含量有很大關係。血脂在血管內沉積,形成斑塊,導致動脈硬化、血管狹窄,造成器官缺血,引起血壓升高[2-3]。長時間的高血壓,會加重心臟負擔。隨著全身動脈硬化的發展愈發嚴重,最終就可能會導致心肌梗塞、腦卒中等嚴重的心腦血管疾病[2]。

儘管現在有各種手術和藥物可以緩解癥狀,但是像心肌梗死腦梗死這些嚴重心腦血管疾病的預後依然差強人意——缺血會造成心肌、神經元壞死,一旦出現大面積心肌、腦組織壞死,損傷便難以修復,也會嚴重降低患者的生活質量。探索更好的治療手段迫在眉睫。

動脈粥樣硬化的病程。隨著脂類(血管中黃色物質)逐步在血管中沉積,血管內皮細胞一步步受損,功能漸趨異常。圖片來源:Wikimedia.org 翻譯:雲銷雨霽

儘管生活方式對心腦血管疾病有很大的影響,但是人與人之見也存在個體差異。同樣的生活方式,有的人年紀輕輕就會出現血管病變,而有的人卻能一直保持健康。這個差異和血液中的脂蛋白濃度有很大關係。脂蛋白是一種血液中的蛋白複合體,由多種蛋白質和脂類結合而成,主要負責運輸脂類。這些脂蛋白根據密度大小,可以分為高密度脂蛋白(HDL)和低密度脂蛋白(LDL)。低密度脂蛋白會顯著增加脂類在血管沉積的風險,高密度脂蛋白則相反[4]。高密度脂蛋白的含量越高,心腦血管疾病的風險越低;高密度脂蛋白多的人,更不容易出現心腦血管疾病,而且即使出現了心腦血管疾病,預後也更好。

因此,增加人體血液中高密度脂蛋白的濃度,似乎是一條預防和治療心腦血管疾病的可行途徑。臨床上,雖然可以通過一些藥物提升人體血液中高密度脂蛋白的濃度,但是,高密度脂蛋白是一個成分十分複雜的蛋白複合體,含有大量活性成分,能夠影響人體的免疫、血管環境、代謝等諸多方面。研究表明,通過藥物提升高密度脂蛋白的濃度並不能改善心腦血管疾病的治療。

那麼,從高密度脂蛋白中直接分離出治療心腦血管疾病的有效成分,是否可行呢?哈佛醫學院的Timothy Hla研究組正是這樣想的。他們發現,高密度脂蛋白改善心腦血管疾病的關鍵,是這些脂蛋白上攜帶的磷酸鞘氨醇(S1P)。高密度脂蛋白將S1P投送到血管內皮細胞,激活血管內皮細胞的自我保護機制。這些保護機制能夠修復血管內皮的隔離屏障功能,減少脂類沉積,抑制炎症反應,遏制動脈硬化的進一步發展。此外,S1P還可以減少缺血組織的壞死,改善心腦血管疾病的預後。似乎,治療心腦血管疾病需要的就是一個比高密度脂蛋白本身更加出色的S1P載體,攜帶S1P發揮各種功能

磷酸鞘氨醇(S1P)分子結構。圖片來源:Wikimedia.org

自然雖好,重組更佳

在高密度脂蛋白中,負責運送S1P的成分是一個被稱為ApoM的蛋白。不過這個蛋白不太穩定, 不適合開發成藥物。想增強一個蛋白的穩定性,最常用的方法就是構造嵌合蛋白——把一個不太穩定的蛋白和另一個十分穩定的蛋白融合在一起,提升嵌合蛋白的整體穩定性 。Hla研究組把ApoM的一個片段與免疫球蛋白的一個片段融合在一起,得到了一個既可以攜帶S1P,又非常穩定的重組嵌合蛋白。

ApoM蛋白(部分)模型。紫色的ApoM蛋白包裹了灰色球棍模型的S1P分子。在體內,ApoM蛋白就是這樣攜帶運輸S1P分子的。圖片來源:參考文獻[5]

這個重組蛋白真的可以治療心腦血管疾病嗎?研究人員在小鼠上進行了測試。實驗中,研究人員先用一種叫做血管緊張素的激素,大幅升高小鼠的血壓 ,隨後,再給小鼠注射重組ApoM蛋白進行治療。

重組ApoM蛋白顯著降低了高血壓小鼠的血壓 --。所有的小鼠都被注射了血管緊張素,因而血壓明顯偏高。黑色線是未經治療的對照組小鼠,藍色線是注射了沒有活性的ApoM蛋白的小鼠,這兩組小鼠的血壓都一直維持在很高的水平。紅色線是經過重組ApoM蛋白治療的小鼠,血壓長時間穩定在了較低水平。圖片來源:參考文獻[5]

研究人員發現,注射了重組ApoM蛋白的高血壓小鼠,血壓顯著下降,並且一次注射能夠保證血壓連續6天維持在較低水平。而不管是對照組小鼠,還是注射了沒有活性的ApoM蛋白的小鼠,血壓都一直維持在較高的位置。

更神奇的是,重組ApoM蛋白不僅能夠降低血壓,而且能夠改善心肌梗死、腦梗死等嚴重心腦血管疾病的恢復治療。梗死就是因為血管狹窄、阻塞,導致器官嚴重缺血壞死。在人體中,動脈硬化引起高血壓後,如果血管情況進一步惡化,血管會愈發狹窄,最終甚至會由於形成血栓而堵塞,從而導致一些重要器官缺血而梗死。

在臨床上,後果最為嚴重的梗死是心肌梗死與腦梗死。 研究人員通過手術,堵塞小鼠身體中兩條給心臟和大腦供血的關鍵動脈, 堵塞45分鐘到1小時後再恢復血流,人為製造心梗死和腦梗死。在手術引發的梗死之後,實驗人員再給小鼠注射重組ApoM蛋白進行搶救。等小鼠恢復1天後,解剖小鼠的心臟與腦,觀察細胞的壞死情況。

重組ApoM蛋白改善心腦缺血事件的預後--。研究人員將缺血後的小鼠心臟和腦切片,隨後使用紅色染料標記存活的細胞,壞死的細胞沒有染色而呈蒼白色。可以看到,未治療的小鼠(左邊,PBS)與經過沒有活性的突變ApoM處理的小鼠(中間,ApoM-Fc-TM),切片中都出現了大片的白色壞死組織;而經過重組ApoM治療的小鼠(右邊,ApoM-Fc),心肌和腦切片中的白色壞死區域都大幅減少,說明重組ApoM減少了缺血造成的組織壞死。圖片來源:參考文獻[5]

研究人員發現,無論是心臟還是大腦,經過重組ApoM蛋白處理的小鼠,都有更多的組織存活下來(在切片中被染為紅色),而對照處理的小鼠,則出現了大片白色的壞死組織。重組ApoM蛋白起到了類似高密度脂蛋白的保護作用。在臨床上,很多病人對心腦血管疾病疏於防範,醫生接診時大多已經出現心肌梗死、腦卒中等等嚴重的器官缺血,如果能夠通過重組ApoM蛋白緩解這些病人的組織壞死,就可以儘可能地恢復病人的心腦功能,這對改善這些病人的預後意義重大。

如果這個重組蛋白投入臨床,我們或許就可以少一分對心腦血管疾病的擔憂。不過,根據美國食品及藥物管理局的一貫脾氣,想在臨床上應用這批蛋白,恐怕要等到猴年馬月,而最終價格也不免會是天價。對當下的我們來說,心腦血管疾病還是要以預防為主,健康飲食、跑步擼鐵大概是最經濟實惠的選擇

作者名片

排版:曉嵐

圖片來源:123RF

參考文獻:

1.《中國心血管病報告2016》

2.Lusis, 「Atherosclerosis.」 Nature. 2000: 407, 233-241

3.Kumar, Fausto "11". Pathologic Basis of Disease (8th ed.). Saunders Elsevier. 2010. p. 493.

4.Rosenson, et al., 「Dysfunctional HDL and atherosclerotic cardiovascular disease.」 Nat. Rev. Cardiol. 2016: 13, 48–60

5.Swendeman, Xiong, et al., 「An engineered S1P chaperone attenuates hypertension and ischemic injury」 Sci. Signal. 2017: Vol. 10, Issue 492, eaal2722

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本文來自果殼網

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