《Antioxidants》：Biology of HDL: From Structural Heterogeneity to Dysfunctional Remodeling in Cardiovascular Disease and Comorbidities
心血管疾病（CVDs）的发病机制与胆固醇失调密切相关。虽然高密度脂蛋白胆固醇（HDL-C）传统上被认为具有心脏保护作用，但当代流行病学证据揭示了其与CVD风险的非因果性、通常呈U型的关系。静态测量HDL-C掩盖了循环HDL颗粒的结构和功能异质性。在病理应激下，HDL经历广泛的结构重塑，转变为功能失调性HDL，从而失去其血管保护特性，反而介导促动脉粥样硬化和促炎反应。本综述批判性地评估了HDL的生物发生、成熟和代谢轨迹。通过整合蛋白质组学和脂质组学的最新进展，研究人员描绘了HDL亚群内复杂的组成变化，并阐明了HDL相关微小RNA（microRNAs）在细胞间通讯中的调控作用。研究人员调查了HDL功能障碍的具体驱动因素，这些因素常因糖尿病和慢性肾病等合并症而加剧。此外，研究人员概述了从自动化均相HDL-C定量向多维谱分析的方法学转变。将临床重点从HDL数量转向功能质量解决了HDL-C悖论，有助于推动精准脂质学的发展以及针对CVDs中HDL功能障碍的靶向治疗。
论文主体部分系统总结了高密度脂蛋白的结构、功能、多组学研究进展、功能失调性HDL（dHDL）的致病机制、评估方法及治疗前景。以下按原文小标题进行学术性总结：
**2. The Architecture and Lifecycle of HDL**
**2.1. Structural Complexity and Heterogeneity of HDL**
HDL是脂蛋白中最小、密度最高的类别，具有独特的蛋白质修饰脂质结构。其疏水核心由胆固醇酯（cholesteryl esters, CEs）和少量甘油三酯（triglycerides, TGs）组成，周围环绕着由磷脂、游离胆固醇和多种载脂蛋白构成的极性单层。载脂蛋白A-I（apolipoprotein A-I, ApoA-I）占HDL总蛋白质量约70%，对结构完整性和生物学功能至关重要。其两亲性α-螺旋结构包裹脂质双层，不仅作为HDL的结构支架，还参与激活代谢酶如卵磷脂胆固醇酰基转移酶（lecithin cholesterol acyltransferase, LCAT），并介导HDL与细胞表面受体的相互作用。多样化的蛋白质组和脂质组协调定义了颗粒大小、电荷和功能。
**2.2. Biogenesis and Maturation of HDL**
ApoA-I由肝脏和肠道合成并分泌，通过与ATP结合盒转运蛋白A1（ATP-binding cassette transporter A1, ABCA1）相互作用，启动新生HDL的形成。ABCA1促进细胞磷脂和游离胆固醇外流至ApoA-I，形成盘状新生HDL颗粒。LCAT通过将表面游离胆固醇转化为疏水性CEs，介导这些新生盘状颗粒的成熟，CEs进入颗粒核心，驱动其转变为成熟的球形HDL。
**2.3. Remodeling in Circulation and Reverse Cholesterol Transport**
HDL在循环中经历关键酶和转运蛋白的动态重塑。胆固醇酯转移蛋白（cholesteryl ester-transfer protein, CETP）将CEs从HDL转移至极低密度脂蛋白和低密度脂蛋白（low-density lipoproteins, LDLs），并交换甘油三酯，改变这些脂蛋白颗粒的致动脉粥样硬化特性。磷脂转移蛋白（phospholipid-transfer protein, PLTP）通过脂蛋白间磷脂转移调节颗粒大小，并生成脂质贫乏的前β-HDL。肝脂酶和内皮脂酶水解HDL相关磷脂和甘油三酯，产生更小、更致密的颗粒，并可能使ApoA-I解离以供肾脏清除。HDL生命周期的最后阶段是通过逆向胆固醇转运（reverse cholesterol transport, RCT）将胆固醇递送至肝脏：直接途径通过清道夫受体B类I型（scavenger receptor class B type I, SR-BI）选择性摄取CEs进入肝细胞；间接途径涉及CETP介导的胆固醇转移至含apoB的脂蛋白，随后通过LDL受体介导的内吞作用清除。
**3. Functions of HDL**
**3.1. The RCT Pathway**
HDL最特征性的抗动脉粥样硬化功能是促进外周细胞（尤其是巨噬细胞）的胆固醇外流，这是RCT的限速步骤。在血管组织中，细胞内胆固醇（主要来自修饰LDL）的滞留驱动巨噬细胞向泡沫细胞转化。胆固醇外流能力（cholesterol efflux capacity, CEC）通过ABCA1和ABCG1（ATP-binding cassette transporter G1）转运蛋白，测量HDL及其脂质贫乏ApoA-I前体从巨噬细胞提取胆固醇的效率。LCAT的持续酯化作用和CETP/PLTP的重塑作用形成浓度梯度，促进脂质从外周流向肝脏，最终由SR-BI介导肝细胞摄取HDL-C，减少总胆固醇负担。CEC比静态HDL-C浓度更能预测心血管风险。
**3.2. Antioxidant Effects of HDL**
HDL具有抗氧化作用，可防止氧化低密度脂蛋白（oxidized LDL, oxLDL）发挥致动脉粥样硬化效应。HDL通过捕获和中和来自循环LDL及受损细胞膜的脂质氢过氧化物实现这一目标。HDL相关酶包括对氧磷酶1（paraoxonase 1, PON1）和血小板激活因子乙酰水解酶（platelet-activating factor acetylhydrolase, PAF-AH），它们催化氧化磷脂的水解，中断脂质过氧化级联反应。ApoA-I和HDL结合鞘氨醇-1-磷酸（sphingosine-1-phosphate, S1P）作为信号配体，稳定线粒体膜并减少活性氧（reactive oxygen species, ROS）生成。小致密HDL颗粒比大浮力亚组分更具抗氧化效率。
**3.3. Mechanisms of HDL-Mediated Anti-Inflammation**
HDL在稳态下作为强效抗炎剂发挥作用。其最直接的抗炎作用是通过抑制CD11b在白细胞表面表达，并抑制内皮细胞中核因子κB（nuclear factor kappa B, NF-κB）信号通路，从而减少黏附分子（如血管细胞黏附分子-1、细胞间黏附分子-1、E-选择素）和趋化因子（如单核细胞趋化蛋白-1）的表达，阻止单核细胞和中性粒细胞的跨内皮迁移。HDL通过ABCA1和ABCG1介导胆固醇外流，消耗巨噬细胞脂筏中的胆固醇，破坏Toll样受体4（Toll-like receptor 4, TLR4）的聚集和下游MyD88/NF-κB信号传导，减少促炎细胞因子（如肿瘤坏死因子-α、白细胞介素-6）的产生。HDL还诱导巨噬细胞表达转录抑制因子（如激活转录因子3），并调节造血干细胞和祖细胞的增殖，减少循环中促炎单核细胞和中性粒细胞数量。PON1和PAF-AH水解促炎脂质介质。HDL富含蛋白酶和内源性蛋白酶抑制剂（如α-1抗胰蛋白酶），调节补体和凝血/纤溶系统。HDL通过诱导内皮细胞表达3-β-羟基类固醇-Δ24还原酶（DHCR24），提供持续抗炎保护。
**3.4. HDL in Thrombosis and Fibrinolysis**
HDL发挥多效抗血栓作用，预防动脉和静脉血栓。其抗血栓能力源于与内皮SR-BI的相互作用，激活PI3K/Akt和MAPK信号通路，增强内皮型一氧化氮合酶（eNOS）表达和活性，增加一氧化氮（NO）产生，促进血管舒张、抑制血小板聚集。HDL和S1P通过SR-BI和S1PR1/3受体激活Akt存活通路，抑制内皮细胞凋亡，减少促凝血磷脂酰丝氨酸暴露和促凝血颗粒释放。HDL加速再内皮化。HDL下调凝血酶刺激的内皮细胞中组织因子（tissue factor, TF）的表达，增强活化蛋白C（activated protein C, APC）及其辅因子蛋白S的抗凝活性。HDL相关鞘糖脂（如葡萄糖神经酰胺）作为APC的脂质辅因子。HDL中鞘氨醇直接抑制凝血酶原复合物。ApoA-IV等载脂蛋白结合血小板整合素α
IIbβ
3，抑制其与纤维蛋白原的相互作用。HDL3干扰凝血酶诱导的磷酸肌醇信号。功能失调性ox-HDL则丧失保护作用，上调纤溶酶原激活物抑制剂-1（PAI-1）活性，抑制纤溶活性。
**4. Progress in Multiomics Research on HDL**
**4.1. Progress in Proteomic Studies of HDL**
蛋白质组学揭示了HDL颗粒中16种不同的亚种，其蛋白组不仅参与脂质代谢，还调节急性期反应、补体系统、蛋白酶抑制、止血、抗氧化防御和先天免疫。稳定同位素质谱显示HDL代谢的体内动力学。无标记定量蛋白质组学发现，ApoA-II正预测preβ-1 HDL的CEC，而ApoE与α-1/α-2 HDL功能负相关。在CVD中，HDL蛋白组改变，如急性冠脉综合征患者HDL中ApoA-I和PON1水平降低，而血清淀粉样蛋白A（serum amyloid A, SAA）和铜蓝蛋白富集。SAA/ApoA-I比率可用于识别易破裂斑块。HDL重塑具有种族和遗传特异性，如南亚人群中ApoA-IV和ApoF降低、ApoC-III升高。HDL蛋白组研究揭示了其在补体和凝血系统中的调控作用，如冠心病患者中HDL亚种常出现功能障碍。ApoC-III和纤维蛋白原样蛋白1的富集可能促进白细胞黏附和促凝血途径。临床应用中，可选择性地靶向特定病理簇，如消耗富含ApoC-III的HDL或恢复PON1活性。
**4.2. Advances in Lipidomics of HDL**
脂质组学利用核磁共振（NMR）和液相色谱-串联质谱（LC-MS/MS）表征HDL脂质组。磷脂酰胆碱是HDL中最丰富的脂质，其次为CEs。在代谢综合征和冠心病患者中，HDL脂质组失衡表现为CEs减少和甘油三酯富集，这种由CETP驱动的甘油三酯积累损害HDL结构稳定性，促进小而致密HDL颗粒形成。鞘脂类变化具有临床相关性：生理条件下HDL结合的S1P促进NO产生和维持血管屏障；急性冠脉综合征中HDL中S1P减少，促凋亡神经酰胺增加，激活NLRP3炎症小体。缩醛磷脂的丢失加剧氧化应激，溶血磷脂酰胆碱（LPC）异常积累使HDL转化为促炎载体。区域饮食差异和药物干预（如他汀）常混淆基线脂质谱。
**4.3. HDL as a Nanocarrier for Noncoding RNAs**
HDL是循环系统中非编码RNA的稳定高效载体。微小RNA（miRNAs）通过特异性受体介导途径，由HDL精准递送至靶细胞，发挥细胞间通讯作用。miR-223是特征明确的HDL相关miRNA，通过SR-BI从髓系细胞水平转移至血管内皮细胞，抑制内皮炎症。病理状态（如家族性高胆固醇血症）改变HDL递送miRNA的能力。在ASCVD中，HDL miRNA谱被重塑，受饮食、肥胖和糖尿病等代谢因素驱动。长链非编码RNA（lncRNAs）和环状RNA（circRNAs）通过竞争性内源RNA（ceRNA）网络调节HDL重塑，如lncRNA KCNQ1OT1通过海绵化miR-452-3p抑制ABCA1，加速HDL功能障碍。
**5. Potential Pathogenic Mechanisms of dHDL in Cardiovascular Injury**
**5.1. Molecular Mechanisms of dHDL Biogenesis**
在病理条件下，HDL转化为功能失调性、促致病的介质dHDL。这种重塑涉及结构异常、ApoA-I的位点特异性翻译后修饰（posttranslational modifications, PTMs）以及病理分子的积累。结构异常包括亚组失衡、颗粒形态异常和脂蛋白结合破坏，如代谢疾病中致密HDL3颗粒小型化或急性炎症中富含SAA的大颗粒。髓过氧化物酶（myeloperoxidase, MPO）介导的氧化修饰（氯化和硝化）靶向ApoA-I关键酪氨酸残基（如Tyr192、Tyr166），影响脂质结合和ABCA1相互作用，损害CEC并激活NLRP3炎症小体。非酶促糖基化在糖尿病中积累晚期糖基化终产物（AGEs），改变ApoA-I构象，降低NO可用性并增加氧化应激。氨基甲酰化修饰（由氰酸引起）不可逆地改变ApoA-I赖氨酸残基电荷，损害其功能。羰基化（如丙二醛MDA修饰）抑制PON1活性并激活蛋白激酶Cβ2。同型半胱氨酰化中和赖氨酸正电荷，降低PON1活性。异常分子积累（如ApoC-III、SAA、促炎脂质、对称性二甲基精氨酸SDMA）促进dHDL生成，SDMA通过TLR2和基质金属蛋白酶-9途径诱导内皮功能障碍。
**5.2. Disease-Specific dHDL Remodeling and Pathogenic Mechanisms**
**5.2.1. Abdominal Aortic Aneurysm**：在腹主动脉瘤中，MPO氧化ApoA-I，SAA富集损害CEC，LCAT和CETP促进脂质重塑，中性粒细胞弹性蛋白酶裂解ApoA-I，氨基甲酰化和糖基化进一步削弱HDL功能，并诱导自身抗体。
**5.2.2. Coronary Artery Disease**：在CAD中，HDL炎症指数升高，SAA和补体C3积累，MPO氧化ApoA-I（如Tyr192），损害LCAT激活和ABCA1/ABCG1相互作用，促进泡沫细胞形成和斑块不稳定。dHDL中S1P含量减少，导致S1P1-WWP2-KLF5信号轴失活，促血管生成能力丧失。
**5.2.3. Peripheral Artery Disease**：在PAD中，循环氧化HDL（ox-HDL）水平随严重程度增加，PON1活性丧失，HDL3抗炎能力受损，糖尿病环境下HDL3完全转化为促炎表型。
**5.2.4. Cerebrovascular Diseases**：dHDL参与脑动脉粥样硬化、破坏血脑屏障、加剧神经炎症，与PON1活性降低和神经毒性聚集体清除受损相关。
**5.3. dHDL Biogenesis Driven by Metabolic and Uremic Microenvironment Dysregulation**
**5.3.1. Diabetes Mellitus**：胰岛素抵抗或2型糖尿病（T2DM）中，HDL形成小而致密、富含甘油三酯、缺乏CEs的颗粒。高血糖诱导ApoA-I糖基化，抑制LCAT活性，加速HDL清除。炎症驱动SAA和ApoC-III置换ApoA-I，ROS过量抑制PON1和PAF-AH，HDL抗氧化和抗炎功能丧失，甚至增加ROS产生。虽然CEC可能通过代偿机制暂时保留，但抗氧化、抗炎和内皮保护功能早期受损。
**5.3.2. Chronic Kidney Disease**：慢性肾病中，蛋白结合尿毒症毒素（如SDMA）在HDL中富集，SDMA修饰的dHDL作为TLR2内源性配体，激活单核细胞和巨噬细胞释放TNF-α和IL-6，通过内皮TLR2导致糖萼降解。循环SDMA是心血管和全因死亡率的预测因子。
**6. Assessment of the Evolving Landscape of HDL**
HDL评估从静态胆固醇计数发展到颗粒数量、大小分布和生物学效力的高分辨率测量。传统均相法仅提供胆固醇质量。NMR光谱利用脂质甲基基团特征进行颗粒浓度和亚组分析，离子迁移分析通过气相电泳迁移率测定水动力半径。标准功能分析聚焦于CEC（通过放射或荧光标记胆固醇从巨噬细胞外流）和HDL炎症指数（使用DCFH荧光探针）。前沿评估转向基于质谱的深度表型分析，LC-MS/MS识别HDL蛋白质组中90余种蛋白，ApoC-III和SAA富集可预测未来心血管事件。然而，缺乏通用标准化方案，CEC测定方法差异大，质谱分析无统一标准，阻碍临床转化。多维评估结合结构特征和动力学功能数据（如CEC）优于静态HDL-C，机器学习整合蛋白质组和脂质组以推导反映HDL相关炎症的指数，推动精准脂质学发展。
**7. Therapeutic Implications and Challenges**
将dHDL分子特征转化为临床改善仍面临挑战。CETP抑制剂（托彻普、埃伐克利普）虽升高HDL-C但未减少主要不良心血管事件（MACE），可能因诱导富含ApoC-III的HDL；安塞曲匹的临床获益源于LDL-C降低而非HDL-C升高。ApoA-I靶向策略（CSL112）增加CEC但未降低90天MACE风险；ApoA-I模拟肽未显示冠脉斑块消退。抗炎治疗（JAK抑制剂）恢复HDL亚组分布和抗氧化活性。代谢药物（GLP-1受体激动剂、SGLT2抑制剂）改善T2DM患者HDL功能，但SGLT2i对HDL蛋白糖基化动态的影响尚缺数据。未来需开发病因特异性治疗：中和AGEs、靶向免疫调节SAA/MPO，利用纳米技术和生物工程脂蛋白实现ApoA-I或S1P的定点递送。通过多组学分析进行患者分层，以确定最可能获益的群体。
**8. Conclusions**
研究应超越静态HDL-C测量，采用通用机制方法理解HDL的结构和功能异质性及其在病理环境中向dHDL的动态转化。临床评估应转向整合多维谱分析。未来机制研究应利用稳定同位素动力学和空间多组学追踪HDL蛋白质组和脂质组的精确时序重塑。恢复ApoA-I和PON1、中和dHDL病理分子或调节S1P信号的治疗方法有望逆转HDL功能障碍。采用机制驱动的研究范式，结合从结构和功能表征到识别dHDL特异性致病靶点的分层临床评估，可促进真正个性化降脂和血管保护疗法的发展，改善心血管临床结局并减轻全球CVD及合并症负担。
