2023年11月15日，南京大学医学院附属金陵医院李维勤教授和北京大学医学部心血管研究所刘国庆教授研究团队合作在Molecular Therapy 在线发表题为“AAV-mediated hepatic LPL expression ameliorates severe hypertriglyceridemia and acute pancreatitis in Gpihbp1 deficient mice and rats” 的研究论文，该研究发现，腺相关病毒5（AAV5）介导脂蛋白脂酶（LPL）基因在肝脏异位表达，能够矫正糖基化磷脂酰肌醇锚定高密度脂蛋白结合蛋白1（GPIHBP1，GPI）基因缺陷的小鼠和大鼠的严重高甘油三酯血症（s-HTG），减轻s-HTG相关的急性胰腺炎。这一发现丰富了不同组织GPI与LPL参与血浆甘油三酯代谢的认识，提出了治疗GPIHBP1基因缺陷引起的高甘油三酯血症性急性胰腺炎的新方法。
LPL是水解血浆甘油三酯的关键酶，主要在脂肪组织和肌肉表达。LPL同时受到不同辅助因子的调控，如脂肪酶成熟因子1(LMF1)、糖基化磷脂酰肌醇锚定高密度脂蛋白结合蛋白1（GPIHBP1， GPI）、载脂蛋白A5（ApoA5）、载脂蛋白C2（ApoC2）等蛋白参与了LPL活化、转运及催化的调节。其中GPI参与LPL向血管内皮的转运，并将LPL锚定在和乳糜微粒，为LPL水解甘油三酯提供平台，在乳糜微粒的脂解过程中发挥了重要作用。
而家族性乳糜微粒综合征(FCS)主要就是由上述几种基因突变引起，是一类患病率约为百万分之一的罕见病。FCS以sHTG为主要表现，并常伴有反复发生的急性胰腺炎，可能危及生命。这些患者使用贝特类、烟酸类药物等常规治疗方法无法有效降低血浆甘油三酯和急性胰腺炎的发病率。利用腺相关病毒（AAV）将LPL基因导入患者肌肉中持续表达LPL的基因治疗是西方国家正式进入药物市场的第一个基因治疗药物（2012年欧洲药品局批准，商品名Glybera），用于治疗LPL基因突变导致的FCS。遗憾的是，该药在获批后仅仅使用一例，由于价格问题、肌肉多点注射的给药方式问题以及降低甘油三酯作用有限等原因，在两年后退出了市场。
肝脏是甘油三酯代谢的主要器官和重要场所之一。之前有研究表明，通过静脉注射腺病毒介导的肝脏异位表达 LPL基因，能够降低LPL缺陷动物的严重高甘油三酯血症，但由于腺病毒的免疫原性强，只能一过性短期表达。而AAV静脉注射则可以介导外源性基因在肝脏长期表达，且新的AAV5和AAV8载体还具有肝脏特异性。因此，上述研究团队提出了应用AAV介导肝脏异位表达人LPL来治疗LPL基因缺陷所致的sHTG，预防急性胰腺炎的发生。
在实验过程中，由于LPL基因缺陷小鼠出生后在两天内即死亡，需在出生后24h内通过肌肉注射腺病毒-LPL进行救治。而救治的时间窗太短，成功率较低，因此种群繁殖非常不顺利。后续课题组引进条件性LPL敲除小鼠，但繁殖时间过长，且条件性LPL基因敲除效率不理想，表型并不是与人类相似的sHTG。
参与LPL转运和血管表面锚定的GPI的基因如果发生突变导致功能丧失，患者出生后就会发生sHTG和复发性胰腺炎。但GPI敲除的小鼠哺乳期虽然进食高脂肪含量的母乳却并没有明显的sHTG，通常是离乳后1-3周才发生sHTG。这种反常现象虽然早就被注意到，但其生物学机理并没有被阐明，只是认为可能与小鼠在哺乳期肝脏表达LPL有关。
鉴于LPL缺陷小鼠繁育困难以及GPI缺陷小鼠肝脏表达的LPL可能与离乳后sHTG有关这个线索，研究团队设想如果在成年GPI缺陷小鼠肝脏表达LPL，将有可能逆转这些动物的sHTG。
预实验结果表明，给GPI缺陷的成年小鼠静脉注射AAV5-LPL两周后，血浆甘油三酯就降低了近10倍，和野生型对照小鼠的甘油三酯几乎相同，而且血浆甘油三酯的降低与所给的AAV5-LPL剂量有明显的相关。他们接着检测了Gpihbp1基因缺陷小鼠哺乳期肝脏LPL mRNA的动态表达，发现肝脏LPL基因在出生时高表达，随后逐渐下降，至离乳时（28天）则几乎检测不出。与小鼠不同，GPI基因缺陷大鼠出生时即表现为sHTG，且哺乳期由于自发HTG-AP而有较高的死亡率。检测GPI缺陷大鼠哺乳期肝脏LPL mRNA的表达发现，它们哺乳期肝脏几乎不表达LPL。以上实验结果证实，肝脏表达LPL可以矫正GPI缺陷所导致的sHTG。但在GPI缺陷小鼠的肌肉通过AAV9介导外源性LPL表达时，对血浆甘油三酯就没有明显影响。
文章模式图（图源自Molecular Therapy ）
为什么只有在肝脏中表达LPL才能矫正GPI缺陷所致的sHTG呢？对于这个问题，研究团队进行了进一步的探索。肝脏毛细血管结构和其它组织的不同之处在于其内皮之间是疏松连接，且内皮下还有狄氏腔隙，这种结构特点使得肝细胞可以与血浆直接接触，保证了肝脏便于发挥物质代谢和解毒的功能。而肝细胞表面和大多数细胞表面一样，都有与GPI结构相似的硫酸乙酰肝素蛋白聚糖（HSPG），而且丰度很高。因此没有GPI的肝细胞表达的LPL很可能通过与HSPG结合而锚定在肝细胞表面，就可以不需要GPI转运到肝脏毛细血管表面就能够发挥水解血浆中甘油三酯的功能。这样，他们通过LPL和GPI的免疫荧光检测，证实了AAV介导的肝脏LPL分布在肝细胞的表面而不是血管内皮上，并与HSPG共同定位在肝细胞表面。
显然，体内没有GPI时，肝细胞表面的HSPG能够替代GPI锚定LPL，而血浆可以通过肝血窦毛细血管的疏松连接，因此血浆甘油三酯能够被肝细胞表面的LPL水解；肌肉和脂肪细胞虽然能产生LPL，并被HSPG锚定在肌肉和脂肪的细胞表面，但不能转运到毛细血管内皮的血管面。而血浆不能通过肌肉和脂肪组织的毛细血管壁，因此血浆中的甘油三酯无法在肌肉和脂肪组织中被水解。
在这个基础上，他们还将AAV5-LPL的肝脏异位表达方法应用于GPI缺陷的成年和新生期大鼠，不仅纠正了大鼠的严重高甘油三酯血症，还减低了新生大鼠的死亡率。研究团队进一步在接受AAV-LPL和没有接受的GPI缺陷小鼠体内通过给以蛙皮素诱发急性胰腺炎，证明肝脏异位表达LPL能够防止急性胰腺炎的发生，有可能作为一种新的治疗方法应用于GPI基因突变导致严重高甘油三酯血症发生急性胰腺炎的患者。
参考消息：
https://doi.org/10.1016/j.ymthe.2023.11.018