血管“青春”保衛(wèi)戰(zhàn)（上）

王震元

“蛋白質(zhì)毒性”受質(zhì)疑

膽固醇是我們餐桌上的“?？汀保u蛋黃中的含量就很豐富）。膽固醇是英文“Cholesterol”的中文譯名，是化學(xué)家本歇爾在1816年命名的。之所以命名為“Cholesterol”，是因為該物質(zhì)是人們最早從動物的膽汁（Chole）中分離出來，并具有固醇（sterol）結(jié)構(gòu)。1910年，另一位化學(xué)家溫道斯在細(xì)心研究人體尸解標(biāo)本時發(fā)現(xiàn)，與健康人主動脈管壁所含的膽固醇比較，那些生前患有冠心病的尸解標(biāo)本相應(yīng)部位的膽固醇含量要高得多。這些高含量的膽固醇都沉積在主動脈管壁的粥樣斑塊內(nèi)，約為正常血管壁膽固醇含量的20～26倍。為此，他大膽地推斷，血液中膽固醇的異常升高，是人體動脈粥樣硬化（簡稱AS）的主要病因。

但是，科學(xué)家英納托斯基于1909年就已做過這樣的實驗：給家兔喂養(yǎng)大量富含蛋白質(zhì)的肉、雞蛋和牛奶，結(jié)果在家兔動脈的內(nèi)壁上，出現(xiàn)了類似人體AS的病變。于是，他提出了一種攝取蛋白質(zhì)過量，加速人體衰老的“蛋白質(zhì)毒性學(xué)說”。由于這種學(xué)說與當(dāng)時醫(yī)學(xué)界的AS是一種老年性疾病共識相吻合，因而溫道斯的發(fā)現(xiàn)并未引起重視。

首先對“蛋白質(zhì)毒性學(xué)說”提出質(zhì)疑的，是年輕的俄羅斯病理學(xué)家阿尼茨科夫。他選擇的實驗動物也是家兔，但改用從蛋黃中提煉的膽固醇溶解在葵花籽油中后，摻和在飼料中喂養(yǎng)。為了排除葵花籽油對實驗結(jié)果的影響，阿尼茨科夫?qū)⑼葎┝康目ㄗ延?，摻和在對照組的家兔飼料中。70天后，阿尼茨科夫解剖了所有的家兔，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，用摻合了純膽固醇飼料喂養(yǎng)的家兔主動脈血管壁上都布滿了脂質(zhì)條紋（即粥樣斑塊的早期形態(tài)）。無論是直觀還是在顯微鏡下，其形態(tài)都與人體AS形態(tài)高度一致。相反，對照組家兔的動脈血管壁上卻未發(fā)現(xiàn)任何粥樣斑塊。通過解讀阿尼茨科夫的實驗結(jié)果，不難發(fā)現(xiàn)其中有兩項重大突破：首先，只需要純膽固醇（不含任何蛋白質(zhì)）就可以導(dǎo)致AS，這就動搖了所謂“蛋白質(zhì)毒性學(xué)說”;其次，只需要短短70天的純膽固醇飲食喂養(yǎng)，就可以誘發(fā)家兔AS病變。相比家兔5～15年的壽命，這些病變的兔子都呈“年輕化”的趨勢。這也證實了“AS是一種衰老的產(chǎn)物”這一觀點?；蛘哒f，高齡并不是形成這種疾病的必要條件。

曾有一種觀點認(rèn)為，阿尼茨科夫的實驗，是受到了溫道斯一份病理報告的啟示。這是對歷史的誤讀。實際上，溫道斯雖然被后人尊稱為“類固醇之父”，但他當(dāng)年的報告不但僅發(fā)表在德國國內(nèi)一份普通的學(xué)術(shù)刊物上，而且使用的是德文，學(xué)術(shù)影響十分有限。顯然，阿尼茨科夫根本不知情……

但阿尼茨科夫的研究成果也有局限性，主要表現(xiàn)在改用老鼠為實驗動物后，研究結(jié)果產(chǎn)生了“逆轉(zhuǎn)”。這又是怎么一回事呢？

老鼠實驗的啟示

阿尼茨科夫的成功，極大地激發(fā)了后繼者的研究興趣，但是經(jīng)過多方努力，研究者始終無法利用純膽固醇飲食喂養(yǎng)成功地建立大鼠AS模型。如1938年，韋倫和斯?jié)娏_兩位科學(xué)家用純膽固醇飲食喂養(yǎng)大鼠長達(dá)700天之久，實驗仍以失敗告終。1952年，科學(xué)家哈屈夫決定調(diào)整思路。當(dāng)時已證實，膽堿能夠幫助肝臟消除過多的脂肪和膽固醇。于是，他首次嘗試給大鼠喂養(yǎng)低膽堿飲食。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，這些大鼠的壽命明顯縮短，在300天內(nèi)就相繼死亡。

研究者們解剖發(fā)現(xiàn)，在116只低膽堿飲食喂養(yǎng)的大鼠中，有26只的主動脈、頸動脈和冠狀動脈內(nèi)膜上都出現(xiàn)了脂質(zhì)斑塊。這些斑塊的成分，與阿尼茨科夫在家兔體內(nèi)發(fā)現(xiàn)的斑塊相同。而以正常飲食喂養(yǎng)的大鼠血管壁上卻并未發(fā)現(xiàn)類似斑塊，并且它們的存活期也長得多。

這項實驗提示，當(dāng)大鼠體內(nèi)缺乏膽固醇代謝必需的膽堿時，同樣會導(dǎo)致AS。但是，由于實驗并未直接用純膽固醇飲食喂養(yǎng)大鼠，它們動脈內(nèi)膜的脂質(zhì)斑塊體積也相對較小，因而說服力不強。

但是，這項實驗還是給了研究者們有益的啟示：因為大鼠更接近于肉食動物，在大自然進(jìn)化過程中，由于長期進(jìn)食富含膽固醇的肉類，因而體內(nèi)的消化系統(tǒng)產(chǎn)生了多種能夠代謝膽固醇的酶。這些酶能及時將膽固醇轉(zhuǎn)化成膽汁酸，并隨糞便排出體外，從而避免了血液中膽固醇水平的升高，也就減少了膽固醇在血管壁上的積聚，從而阻止了AS的產(chǎn)生。狗也是一種肉食動物，實驗表明，同樣不會由于飲食中的膽固醇過高而導(dǎo)致AS。

于是，1954年，馬林諾小組決定改變喂養(yǎng)大鼠的策略。由于當(dāng)時已發(fā)現(xiàn)甲狀腺功能低下（“甲低”）能升高膽固醇水平，因而馬林諾小組在給予大鼠純膽固醇飲食的同時，加用甲硫氧嘧啶。甲硫氧嘧啶是一種治療甲亢的藥物，能夠明顯抑制甲狀腺素的合成。這樣“雙管齊下”的結(jié)果，大鼠果然都出現(xiàn)了AS病變。

同年，韋思羅小組進(jìn)行了更深入的研究。他們給予93只大鼠由脂肪、膽固醇、膽堿和硫脲嘧啶（與甲硫氧嘧啶相似，也是一種抗甲亢藥物）混合的“四合一”飲食配方。結(jié)果表明，其中31%的大鼠冠狀動脈內(nèi)膜下發(fā)現(xiàn)脂質(zhì)沉積，即粥樣硬化斑塊。

從1913年家兔AS模型的建立到1954年大鼠AS模型的建立，時隔41年之久。這段漫長曲折的歷程表明，無論是食草動物還是食肉動物，只要體內(nèi)膽固醇代謝異常，都會導(dǎo)致AS。那么，人體內(nèi)的膽固醇代謝情況又如何呢？

兩個年輕人的探索

于是，日后將名垂青史的兩個年輕人戈德斯坦和布朗登場了。他們在美國麻省總醫(yī)院實習(xí)時相識，并結(jié)下深厚的友誼。經(jīng)過短暫分離后，1972年，兩人又在德州大學(xué)西南醫(yī)學(xué)中心相聚，共同對高膽固醇血癥這種家族性遺傳疾病進(jìn)行研究。

高膽固醇血癥患者出生后，血液中的膽固醇水平就明顯高于常人。雖然當(dāng)時已經(jīng)了解膽固醇的代謝主要是在肝臟中進(jìn)行，但是基于倫理因素的考慮，不可能對人體肝臟進(jìn)行活體實驗。兩位年輕人只能提取患者皮膚的成纖維細(xì)胞進(jìn)行體外實驗。這是因為前人的研究已證實，培養(yǎng)人體皮膚成纖維細(xì)胞離不開膽固醇。

在科學(xué)探索的旅程中，重大科研成果的取得往往離不開前人工作經(jīng)驗的積累。戈德斯坦和布朗明智地接受了導(dǎo)致高膽固醇血癥的病因是“單基因突變”和“酶變異”這兩個觀點。于是，尋找“犯罪基因”和變異型酶，就成為兩位年輕人研究工作的原始“切入點”。

巧合的是，當(dāng)時達(dá)拉斯醫(yī)學(xué)研究院的資深教授辛普斯頓發(fā)現(xiàn)在合成膽固醇的過程中，有一種“HMG-CoA還原酶”起著至關(guān)重要的作用。這使兩位年輕人深受啟發(fā)，并提出假說：患者由于這種“還原酶”的基因調(diào)控失常，使體內(nèi)細(xì)胞中膽固醇的合成率異常增高。

于是，戈德斯坦和布朗建立了一種微量分析法，檢測體外成纖維細(xì)胞中的“還原酶”活性。之前，辛普斯頓曾發(fā)現(xiàn)，當(dāng)小鼠進(jìn)食膽固醇時，肝臟中的“還原酶”活性就降低，膽固醇的合成也受到抑制。兩個年輕人還注意到，正常人成纖維細(xì)胞中的“還原酶”也存在同樣的反饋調(diào)節(jié)作用。他們將人體血清孵育成纖維細(xì)胞，“還原酶”活性就明顯降低;移去血清后，該酶的活性在24小時內(nèi)猛增至50倍以上。膽固醇由于不溶于水，雖說“血濃于水”，但血液本質(zhì)上還是水，因而必須與蛋白質(zhì)結(jié)合起來，形成親水的“脂蛋白”才能在人體血管的長河中川流不息。這其中有一種大小約為20～25納米（1納米等于10-6毫米）的蛋白質(zhì)，被稱為“低密度脂蛋白”（簡稱LDL）。另一種顆粒更小、只有6.5～9.5納米的蛋白質(zhì)，被稱為“高密度脂蛋白”（簡稱HDL）。特別值得注意的是，這兩種“脂蛋白”中只有LDL具有明顯抑制“還原酶”活性的作用。他們推測，LDL對正常成纖維細(xì)胞的“高親和性”，提示細(xì)胞上存在一種特異性“受體”。1973年，戈德斯坦和布朗用高膽固醇血癥患者的成纖維細(xì)胞，重復(fù)了上述實驗。結(jié)果，他們發(fā)現(xiàn)不但“還原酶”活性高出正常水平50～100倍，而且加入LDL后，也未能觀察到該酶的活性受到抑制。

戈德斯坦和布朗

戈德斯坦和布朗進(jìn)一步將膽固醇溶解于乙醇中，并與含白蛋白的溶液混和。這種混和物中的膽固醇呈半溶解的乳劑狀態(tài)，可以透過細(xì)胞膜直接進(jìn)入細(xì)胞。結(jié)果，他們發(fā)現(xiàn)這種形態(tài)的膽固醇，無論是加入正常人，還是高膽固醇血癥患者的成纖維細(xì)胞培養(yǎng)基后，“還原酶”都得到了同等程度的抑制。這就表明患者血液中的“高膽固醇”，并非“還原酶”基因缺陷的產(chǎn)物，而是因為細(xì)胞不能正常攝取LDL中的膽固醇的結(jié)果。那這又是為什么呢？

（未完待續(xù)）