正常或修饰性低密度脂蛋白与各种受体之间相互作用力的比较研究

Recognization of native or modified low-density lipoproteins (LDLs) by the corresponding receptors on vascular endothelial cells and macrophages, which induces the downstream signal transduction and the formation of foam cells, is the beginning and milestone of atherosgenesis. Currently, almost twenty members of the receptor family have been discovered, many of which are able to interact with different types of low-density lipoprotein. Generally, a cell bearing multiple types of receptors is potentially surrounded by several types of low-density lipoprotein in our vessel wall. The fact is, interestingly however, only a major type of receptor on the cell selectvely recognizes a specific type of low-density lipoprotein. Therefore, we hypothesize that the distinction in strength of lipoprotein-receptor interaction among various types of low-density lipoproteins or among various types of receptors is the major determinant for a specific type of receptor to recognize a specific type of low-density lipoprotein. Mainly by using atomic force microscopy (AFM), this project will detect the interactions of native or modified LDLs with different types of receptors or their corresponding antibodies and the interactions between receptors and anti-receptor antibodies in order to test the hypothesis. We hope that this study will provide important information for promoting the understanding of atherogenesis and for finding efficient drugs mainly antagonizing the lipoprotein-receptor interactions.

血管内皮细胞和巨噬细胞等表面的受体识别正常或修饰性低密度脂蛋白（LDL），诱发下游信号传导并导致细胞向泡沫细胞转化，是动脉粥样硬化形成的起始和关键。目前已知的相关受体多达十几种，其中多种受体可识别正常或修饰性LDL。然而，现实中某种LDL只被某种细胞的某一种主要受体识别；同时，一个细胞周围可能同时存在多种LDL，然而，某种细胞只识别其中的某一种。因此，可以推测，不同种类LDL与各种受体之间存在相互作用力上的强弱差异和识别竞争。本课题主要采用原子力显微镜等技术来探测正常或修饰性LDL与各种受体、LDL与其抗体、受体与其抗体等之间的相互作用力的大小，并从几个层次进行比较研究（1.不同种类细胞之间；2.不同种类LDL之间；3.不同种类受体之间；4.LDL-受体与LDL或受体-抗体之间），以期验证那个推测，为深入理解动脉粥样硬化形成机理提供重要信息，并为寻找拮抗这些识别的药物提供理论依据。

血管内膜细胞表面受体识别修饰性低密度脂蛋白，诱发下游信号传导并导致细胞向泡沫细胞转化，是血管动脉粥样硬化形成的起始和关键。多种受体和多种低密度脂蛋白（LDL）的同时存在，使我们推测，不同种类LDL与不同受体之间存在相互作用上的强弱差异和识别竞争。本项目的主要研究目的和内容旨在验证这个推测。由于正常LDL与修饰性LDL在尺寸和形貌上不会存在特别显著的区别，为了便于判断数据的可靠性，在项目实施过程中，我们添加了两个研究对象：高密度脂蛋白（HDL）和极低密度脂蛋白（VLDL），它们的尺寸与LDL相差较大，且均与动脉粥样硬化有关。本项目的重要结果主要分为以下几个方面：（1）主要使用原子力显微镜（AFM）等技术，本项目成功对五种血清脂蛋白（LDL、Ox-LDL、Ac-LDL、HDL和 VLDL）、小牛血清白蛋白（BSA，作为阴性对照）、两种清道夫受体（CD36和SR-B1）及其抗体（作为阳性对照）等进行了纳米尺度的成像、尺寸测量和物理性质测量（如刚性和粘附力）；对五种脂蛋白与两种受体的特异性结合进行了纳米尺度成像和定量，并进一步探测了三种LDL（LDL、Ox-LDL、Ac-LDL）与游离的和细胞膜表面的CD36受体的相互作用力。这些实验结果验证了我们的上述推测，且大大扩展了AFM在脂蛋白研究中的应用。（2）我们对HDL中的主要载脂蛋白ApoA1进行了AFM原位成像和测量，在生理条件下观察到各种HDL结构模型中提到的环状结构及其细节，而且，观察到剔除脂类的HDL（即ApoA1）还能被CD36和SR-B1识别和结合。这些实验结果为HDL/ApoA1结构模型提供了实验证据，证明了与受体结合的是载脂蛋白，也扩展了AFM在载脂蛋白研究中的应用。（3）通过环糊精对脂质成分的剔除作用，我们还研究了环糊精（或脂质组分）对LDL的结构、尺寸、氧化性及动脉粥样硬化形成的影响。这些实验结果暗示了脂质成分的剔除试剂（如环糊精）作为抗动脉粥样硬化药物的可能性。（4）在细胞实验过程中，我们还偶然发现细胞表面存在一种膜泡，我们对此细胞表面膜泡进行了初步鉴定，发现这很可能是一种还未报道的新型膜泡，具有独特的物化性质（最大特点是具有去污剂耐受性，包括Triton X-100和SDS等）。这些实验结果为后续申请新的基金项目并深入探究这种新型膜泡的结构和功能等打下了基础。