本文描述了测定高密度脂蛋白(HDL)从全人血浆或血清中的脂质供体颗粒特异性移除荧光磷脂量的实验方案。我们已证实,该HDL功能指标可预测心血管疾病的发生。
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本文描述了测定高密度脂蛋白(HDL)从全人血浆或血清中的脂质供体颗粒特异性移除荧光磷脂量的实验方案。我们已证实,该HDL功能指标可预测心血管疾病的发生。
高密度脂蛋白(HDL)-胆固醇(HDL-C)的血浆水平目前是临床评估心血管疾病(CVD)风险的关键指标。HDL介导的胆固醇从动脉壁细胞及细胞外脂质沉积中清除脂质,是HDL多种抗动脉粥样硬化功能之一,可能解释其与CVD风险呈负相关的关系。HDL介导的细胞胆固醇清除 体外 最近被证明比HDL-C更能预测心血管疾病风险。
高密度脂蛋白(HDL)由一群异质性颗粒组成,具有不同的功能。参与清除动脉粥样硬化斑块脂质的HDL颗粒含有可交换的载脂蛋白,主要是载脂蛋白A-I,这些蛋白会从颗粒上解离,进而清除斑块中的脂质。新生HDL是由HDL来源的可交换载脂蛋白溶解并清除ABCA1介导的细胞质膜结构域中的磷脂和胆固醇而形成的。该过程在动脉粥样硬化斑块的预防和消退中起着关键作用。
本文描述了无细胞高密度脂蛋白特异性磷脂外流(HDL-SPE)检测的实验方案,我们先前的研究已表明该检测可预测新发心血管疾病(CVD)风险。该检测专门用于测量高密度脂蛋白载脂蛋白介导的、从脂质供体颗粒中移除非交换性荧光磷脂的过程。我们的病例对照临床研究证实,HDL-SPE 检测的性能至少与“金标准”细胞基胆固醇外流能力检测相当,甚至可能更优;后者是一种操作繁琐且技术复杂的检测方法,通常需使用放射性标记的胆固醇。
本实验方案的目的是使基础与临床研究人员均能利用一种简单、标准化、无细胞、高通量的检测方法,评估高密度脂蛋白(HDL)在脂质转运中的功能。基础研究人员可利用该检测方法深入探究HDL介导脂质外流的潜在机制,并用于筛选可增强HDL功能的新治疗药物。HDL-SPE还可作为临床实验室的诊断检测手段,用于心血管疾病(CVD)风险评估。
高密度脂蛋白特异性磷脂外流(HDL-SPE)检测用于评估高密度脂蛋白的功能,适用于生物医学研究和临床诊断实验室,旨在:(i)进一步揭示高密度脂蛋白介导脂质从动脉粥样硬化病变中清除的机制;(ii)作为改进临床心血管疾病风险评估的新平台;以及(iii)开发治疗心血管疾病的新疗法。
高密度脂蛋白胆固醇(HDL-C)是心血管疾病(CVD)风险的重要决定因素1,但其临床应用价值受到限制,因为HDL-C水平升高(>80 mg/dL)反而与更高的心血管疾病风险相关2,3,4,5。HDL-C水平升高可能反映了功能失调的高密度脂蛋白的积聚,其清除动脉粥样硬化斑块中脂质的能力下降6。
细胞胆固醇流出能力(CEC)检测是首个用于评估高密度脂蛋白(HDL)功能的体外检测方法。该检测通常使用经3H或荧光Bodipy-胆固醇标记的培养巨噬细胞(小鼠或人源),与去除载脂蛋白B(apoB)的血浆或血清共同孵育。胆固醇流出百分比根据细胞及培养基中荧光或放射活性的量进行计算7,8,9。研究表明,CEC检测对新发心血管疾病(CVD)的预测能力优于HDL-C7。然而,由于该检测需要细胞培养且耗时较长(例如数天),难以转化为常规临床诊断检测。此外,CEC检测还受限于其固有的变异性,例如所用细胞类型、标记技术的不同,以及聚乙二醇(PEG)去除β-脂蛋白的过程会改变HDL组成10。
多个研究团队已开发出无细胞的高密度脂蛋白(HDL)胆固醇外流检测方法,旨在作为研究HDL功能的新工具,并有望转化为临床诊断检测手段,以更准确地评估心血管疾病(CVD)风险11,12这些外排实验通常包含多个步骤,使用带有荧光标记胆固醇的脂质供体颗粒;与胆固醇外排能力(CEC)实验类似,它们要么需要去除β-脂蛋白,要么利用抗载脂蛋白A-I(apoA-I)抗体捕获含apoA-I的颗粒,以测定血浆高密度脂蛋白(HDL)胆固醇的外排量。尽管这些替代性实验已被验证在不同程度上与心血管疾病(CVD)风险相关,但迄今为止,仅有一种13,该指标可评估apoA-I的交换速率,已被证明能够预测新发心血管疾病风险14有趣的是,载脂蛋白A-I在血浆高密度脂蛋白上结合与解离的动力学已被证明与胆固醇流出能力独立相关15 在急性冠状动脉综合征患者中显著降低16此外,已发现多种高密度脂蛋白可交换载脂蛋白能够介导表达ABCA1的细胞中的胆固醇和磷脂。 体外17.
我们已开发出一种评估高密度脂蛋白(HDL)功能性的替代方法18。此处所述的检测方法简单、快速且可靠,仅需两种组分:全人(或动物)血浆或血清样本(新鲜或经冻融处理),以及荧光脂质包被的供体颗粒。该检测方法用于测量全血浆/血清中载脂蛋白A-I(apoA-I)及其他与HDL相关的可交换载脂蛋白从脂质包被的供体颗粒上移除非可交换、头部基团标记的荧光磷脂酰乙醇胺(PE)的能力18(图1)。
本实验中的供体颗粒由硅酸钙水合物晶体(CSH)构成,其表面包被有胆固醇、磷脂酰胆碱(PC)以及一种荧光标记的磷脂酰乙醇胺(PE)。可交换的高密度脂蛋白(HDL)相关载脂蛋白(主要为apoA-I)从HDL颗粒释放后,会结合到供体颗粒上,随后与供体颗粒的脂质(包括荧光标记的PE)一同解离。通过这种方式,只有HDL(而非血浆/血清中其他脂蛋白)能够特异性地从供体颗粒获取荧光标记的PE18,19。将全血浆/血清与荧光脂质包被的硅酸钙水合物(LC-CSH)供体颗粒及生理盐水在37 °C条件下孵育1小时,并持续振荡。由于LC-CSH的密度约为水的两倍,因此可通过低速离心轻松将供体颗粒与血浆分离。
临床研究中测得的PE外流百分比(% PE efflux)通常通过将临床样本反应混合物上清液中HDL获得的PE荧光值除以参考对照人血浆中HDL获得的PE荧光值进行标准化。对参考血浆进行标准化是为了校正试剂制备过程中的变异。对于科研应用,% PE外流可通过计算上清液PE荧光值除以总荧光值(上清液PE荧光值 + LC-CSH荧光值)来确定。上清液荧光测定值将被粘贴至电子表格文件中的模板,以计算%PE外流(补充表1用于三复孔测定,补充表2用于双复孔测定)。电子表格中执行这些计算的说明作为补充文件提供(补充文件1、补充文件2、补充文件3、补充文件4、补充文件5、补充文件6、补充文件7和补充文件8),并提供了示例计算(补充表3)。

图1:HDL-SPE检测。 在96孔板中检测高密度脂蛋白(HDL)特异性磷脂外流。将生理盐水、包被脂质(LC-CSH)的水合硅酸钙晶体(灰色),包括不可交换的罗丹明标记磷脂酰乙醇胺(LRh-PE;红色膜层),以及最多30份全血浆/血清样本(黄色;每样本设三个复孔)加入96孔板中。在37 °C恒温混匀仪中振荡混合1小时后,短暂离心使LC-CSH供体颗粒沉淀。将上清液等分转移至含去垢剂(用于溶解Lh-Rh-PE)和生理盐水的黑色检测板中。随后使用荧光计测定磷脂酰乙醇胺(PE)的荧光强度。在最后几孔中,分别用生理盐水(阴性对照;NC)进行背景校正,以及用汇集的健康人血浆(阳性对照;PC)进行板间标准化。 请点击此处查看该图的放大版本。
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血液采集应遵循1975年《赫尔辛基宣言》(https://www.wma.net/what-we-do/medical-ethics/declaration-of-helsinki/)的规定,该宣言于2013年修订,并应符合机构关于知情同意的指导方针。
1. 荧光磷脂标记的供体脂质颗粒的制备
2. 血浆/血清样本与荧光标记磷脂的供体脂质颗粒(LC-CSH)孵育

图2:在无交叉污染的情况下将试剂分配至孔中。 将血浆/血清和LC-CSH分别加样于孔的相对侧壁。首次加入LC-CSH后,若将板旋转180°,可最大程度减少交叉污染。请点击此处查看该图的放大版本。
3. 血浆/血清高密度脂蛋白荧光磷脂外流的测定
4. LC-CSH 标准曲线
注意:LC-CSH 标准曲线用于计算每孔中 LC-CSH 等分试样所含的 PE 荧光信号量。通常每孔使用 50 µL 的 LC-CSH。该值可用于计算相对于反应混合物中总荧光强度(见步骤 3.2.1)归一化的样品中 PE 向 HDL 外排的百分比。
PE 外排率 = ((上清液样本荧光单位 [FLU] - 上清液生理盐水 FLU)/ 总 LC-CSH FLU)× 100。

图 3:LC-CSH 标准曲线用板。如图所示,将系列稀释的 LRh-PE 标记的 LC-CSH 加入 96 孔板中。请点击此处查看该图的放大版本。
| 终浓度 | 10 倍稀释 | 100 倍稀释 | 1% Triton X-100 | 总体积 |
| LC-CSH | LC-CSH | LC-CSH | 去垢剂 | 体积 |
| (μL/孔) | (μL) | (μL) | (μL) | (μL) |
| 10 | 100 | 0 | 100 | 200 |
| 5 | 50 | 0 | 150 | 200 |
| 2.5 | 25 | 0 | 175 | 200 |
| 1 | 0 | 100 | 100 | 200 |
| 0.5 | 0 | 50 | 150 | 200 |
| 0.25 | 0 | 25 | 175 | 200 |
表1:LC-CSH标准曲线孵育板各孔中添加试剂的体积。
| 溶解的 | 生理盐水 | 总体积 | 添加的 | 测定的 |
| LC-CSH | 体积 | 体积 | LC-CSH | LC-CSH |
| (μL) | (μL) | (μL) | (μL/孔) | (μL/孔) |
| 100 | 100 | 200 | 10 | 5 |
| 100 | 100 | 200 | 5 | 2.5 |
| 100 | 100 | 200 | 2.5 | 1 |
| 100 | 100 | 200 | 1 | 0.5 |
| 100 | 100 | 200 | 0.5 | 0.25 |
| 100 | 100 | 200 | 0.25 | 0.125 |
表2:LC-CSH标准曲线测定板各孔中加入试剂的体积。
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分析方法
如上所述,HDL-SPE 样品分析可根据不同应用进行调整,如下文所示。在使用研究样品开展实验之前,需首先完成 LC-CSH 标准曲线验证、重复性检测以及血浆浓度测定,以掌握所需技术。首先,进行 LC-CSH 标准曲线分析,以评估 LC-CSH 制备物的质量;其次,进行重复性检测;最后,应进行血浆剂量检测以确认线性关系。当重复性检测中的变异系数(CV%)达到 ≤ 5 时,即可开展临床或研究工作。掌握 LC-CSH 标准曲线分析技术,也有助于开展 % 荧光PE外排检测(将样品的PE荧光值相对于LC-CSH的PE荧光值进行归一化)。对于临床检测,特别是涉及大量样本且需在不同时间多次检测的情况,将样品PE荧光值简单归一化至阳性对照(所有96孔板均使用同一批次的人混合血浆)可作为评估心血管疾病(CVD)风险的有效指标18。
用于标准曲线分析的LC-CSH中溶解性荧光PE的测定
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HDL-C 是临床评估心血管疾病(CVD)风险以及是否需要进行降脂治疗或其他潜在预防性治疗的关键决定因素1高密度脂蛋白在细胞胆固醇外流中的功能 体外 已被证明比高密度脂蛋白胆固醇(HDL-C)更能预测新发心血管疾病7不幸的是,由于该细胞实验耗时较长且需要细胞培养,因此难以转化为适用于常规临床诊断检测的高通量临床实验室检测方法。然而,基于细胞的CEC实验在科研实验室开展的研究中仍然具有实用价值。使用J774细胞时,该实验的可靠性更高(%CV < 4)使用荧光胆固醇替代放射性胆固醇时,操作更为简便且用户友好9然而,除了维持细胞培养和在96孔板中接种所需的时间外, "活跃的" 进行胆固醇流出能力(CEC)检测所需时间至少为8小时(包括cAMP激活/使用荧光或放射性胆固醇标记、血浆中apoB的去除、细胞与去apoB血浆的孵育、细胞及培养基中放射活性的提取与测定),整个检测过程需持续3天。18HDL-SPE 检测比 ...
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专利:US20220178953A1;WO2020185598A1(E.B.N.,M.S.,A.T.R.)
Masaki Sato 就职于 Eiken Chemical Co., Ltd.。
本研究得到了美国国立卫生研究院(NIH)院内研究计划的部分支持。NIH作者的贡献被视为美国政府作品。本文所述的研究结果和结论均为作者的观点,不一定反映NIH或美国卫生与公共服务部的看法。
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| 姓名 | 公司 | 目录编号 | 评论 |
|---|---|---|---|
| 1,2-二肉豆蔻酰-sn-甘油-3-磷酸胆碱 | Avanti Research | 850345 | 14:0 PC (DMPC) 氯仿溶液 |
| 1,2-二油酰-sn-甘油-3-磷脂乙醇胺-N-(丽丝胺罗丹明B磺酰基)(铵盐) | Avanti Research | 810150-C | 氯仿溶液 LRh-PE |
| 粘性封膜 | Applied Biosystems | 4306311 | MicroAmp 透明粘性封膜 |
| Bay Corporation 高密度聚四氟乙烯胶带 1/2 英寸 × 520 | Medical Testing Solutions | 86732 | |
| 硼硅酸盐玻璃试管 20 mm ´ 150 mm | Fisher Scientific | 14-961-33 | |
| 离心机 | Thermo Scientific | Sorvall X Pro Series | |
| 氯仿 | Sigma-Aldrich | 366927 | 适用于高效液相色谱,≥99.8% |
| 胆固醇粉末 | Sigma-Aldrich | C8667 | 3β-羟基-5-胆甾烯,5-胆甾烯-3β-醇 |
| 玻璃纸称量纸 | Cole-Palmer | UX-01338-02 | 用于处理 LC-CSH |
| 孵育板 | USA Scientific | 1402-9700 | TempPlate 96孔半裙边0.2 mL PCR板 |
| 脂质去除剂 (LRA) | Supelco | 13358-U | LC-CSH |
| 检测板 | Greiner bio-one | 655076 | 微孔板,聚苯乙烯,96孔,F型底(烟囱井),黑色;FLUOTRAC,中等结合力 |
| Microsoft Excel | Microsoft 365 MSO | 版本 2507 | |
| MultiFlex 移液吸头 | Fisher Scientific | 50-550-206 | 用于LC-CSH洗涤过程中吸取上清液 |
| 多功能酶标仪 | Perkin Elmer | 1420-050 | Victor3 Wallac1420 多功能酶标仪 |
| 生理盐水 | Quality Biological | 114-055-101 | 用于多种用途 |
| Parafilm 封口膜 | Cole-Palmer | HS23452 | 涡旋振荡时覆盖玻璃管口 |
| 聚碳酸酯锥形瓶 | Fisher Scientific | 10-041-8 | 用于10% Triton-X溶液 |
| 混合人血浆(血液来源)锂肝素抗凝 | Innovative Research Inc | IPLAWBLIH | 参考血浆,阳性对照 (PC) |
| Surfact-Amps X 100 | Thermo Scientific | 28314 | 10% Triton X-100,用蒸馏水稀释10倍 |
| 恒温混匀仪 | Eppendorf | 5382000023 | Thermomixer C 配96孔温控模块 |
| Thermomixer Smartblock | Eppendorf | 5306000006 | 96孔 SmartBlock |
| 移液管(3 mL,Falcon) | Fisher Scientific | 13-711-9CM | 用于去除孔板表面气泡 |
| 涡旋混合器 | Daigger | 3030A | 顶部附带玻璃管固定夹 |
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