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脂蛋白结构模型 · Lipoprotein Structure Model · 使用说明书

单颗粒脂蛋白结构交互可视化 · 6 类脂蛋白 / 24 项脂质成分 / 18 种载脂蛋白 · 截面与外观双视图
适用对象:生物化学 / 脂质代谢 / 动脉粥样硬化方向教学 对应网页:lipoprotein_structure_model.html 编制:于杨课题组

1. 这个页面能做什么

本页把「一颗脂蛋白颗粒长什么样、里面装了什么」做成可交互的单颗粒结构模型:左栏选脂蛋白类型并用滑块调脂质组成,中间实时重算颗粒的核心—表面双层结构与粒径,右栏把该颗粒携带的载脂蛋白逐个列出并给出功能与分布。你可以:

2. 界面导览

顶部标题栏

中英标题 + 一行来源标注

右侧:截面/外观、关于、文献、导入文献

最右侧圆形按钮 = 昼夜模式切换

左栏(输入)

脂蛋白类型 6 按钮 → 脂质组成滑块(核心/表面分组)→ 表面特征三滑块 → 预设场景 6 按钮

中央画布(输出)

实时绘制的颗粒:核心脂质区、磷脂单层、表面蛋白带、糖萼、Lp(a) 尾部

颗粒下方标注粒径,四周标注 α/β 迁移位置

右栏(读数)

当前粒子信息(直径 / 形状 / 核心–表面比例 / apo 数 / 粗糙度 / 电荷 / 糖萼)→ 载脂蛋白胶囊 → 载脂蛋白详情 → 形状参数

底部为课题组声明条与页面右下角的「说明书 PDF」「本页二维码」胶囊。

3. 六类脂蛋白与典型组成

页面内置的六类颗粒按「密度递增、粒径递减」的顺序排列,组成数值为教学用典型值(质量百分比):

类型直径核心脂质特征表面特征默认载脂蛋白
乳糜微粒 CM
Chylomicron
80–500 nmTG 约 84%,CE 仅约 5% —— 几乎是一颗纯甘油三酯球粗糙度最高(0.7),电荷最弱(−0.3)ApoB-48、A-I、A-IV、C-I/C-II/C-III、E、H
VLDL30–80 nmTG 约 55%、CE 约 8%粗糙度 0.5、电荷 −0.5ApoB-100、C-I/C-II/C-III、E
IDL25–35 nmTG 约 30%、CE 约 22%(转化中的中间态)粗糙度 0.4、电荷 −0.6ApoB-100、C-I/C-II/C-III、E
LDL20–25 nmCE 约 42%、TG 仅约 6% —— 胆固醇酯核心粗糙度 0.3、电荷 −0.7ApoB-100(唯一)
HDL8–12 nmPL 约 35%、CE 约 15%;形状可呈盘状/球形糖萼最厚(0.25)、电荷 −0.8A-I、A-II、C-I/C-II/C-III、D、E、J、L1、M、O
Lp(a)25–30 nmCE 约 38%(类 LDL 核心)多一条由 Apo(a) Kringle IV 构成的尾部ApoB-100 + Apo(a)
课堂抓手:从 CM 一路点到 LDL,看 TG 从 84% 掉到 6%、CE 从 5% 升到 42% —— 这正是「脂解 + 胆固醇酯化」两条线共同作用的结果;再点到 HDL,表面占比首次超过核心,颗粒的「功能从运脂转向回收胆固醇」就直观了。

4. 脂质成分体系(24 项:核心 6 + 表面 18,基于 LIPID MAPS 分类)

滑块按 核心层 / 表面层 分组,每项给出中文名、英文名与缩写、以及所属 LIPID MAPS 大类:

层成分(缩写)LIPID MAPS 大类
核心
6 项 · core
胆固醇酯 CE、类胡萝卜素酯 CAR、视黄醇酯 RE固醇脂 ST
甘油三酯 TG、二酰基甘油 DAG甘油酯 GL
神经酰胺 Cer鞘脂 SP
表面
18 项 · surface
游离胆固醇 FC、氧化固醇 OxS固醇脂 ST
磷脂(总)PL、磷脂酰胆碱 PC、磷脂酰乙醇胺 PE甘油磷脂 GP
磷脂酰丝氨酸 PS、磷脂酰肌醇 PI甘油磷脂 GP
磷脂酰甘油 PG、磷脂酸 PA甘油磷脂 GP
鞘磷脂 SM、鞘糖脂 GSL鞘脂 SP
溶血磷脂酰胆碱 LPC、溶血磷脂酰乙醇胺 LPE、醚磷脂 Ether、缩醛磷脂 Plasm甘油磷脂 GP
游离脂肪酸 FFA、糖脂(总)GL、辅酶 Q CoQ脂肪酰基 FA / 糖脂 SL / 法呢醇 PR

核心成分以中性脂为主,构成颗粒的疏水内核,其总量决定核心半径;表面成分构成磷脂单层,决定颗粒的表面性质。每种成分在页面上有固定配色(核心暖色系:CE 金、TG 橙、Cer 粉;表面冷色系:PL 蓝、SM 紫、LPC 青),画布与滑块颜色一致,便于对照。

5. 载脂蛋白(18 种)

点击胶囊即可添加/移除。已添加的蛋白在颗粒表面以不同高度与颜色的「蛋白带」呈现,数量越多、表面越厚。

载脂蛋白分子量 (kDa)主要功能分布
ApoA-I28.3HDL 主要结构蛋白;激活 LCAT 介导胆固醇酯化,ABCA1 介导胆固醇流出HDL、preβ-HDL
ApoA-II17.4HDL 次要结构蛋白;抑制 HL 活性,调节 HDL 代谢HDL
ApoA-IV14.6激活 LCAT,促进胆固醇酯化;参与 CM 合成CM、HDL
ApoA-V39.1调节 TG 代谢,影响 LPL 活性,控制 VLDL 组装CM、VLDL、HDL
ApoB-100512.7LDL/VLDL/IDL 的结构蛋白;结合 LDLR 介导清除(不可互换)VLDL、IDL、LDL、Lp(a)
ApoB-48264.4CM 的结构蛋白;肠道合成,N 端与 B-100 同源CM
ApoC-I6.6激活 LCAT,抑制 CETP,参与 HDL 重构CM、VLDL、HDL
ApoC-II8.9LPL 必需辅因子,激活 TG 水解CM、VLDL、HDL
ApoC-III8.8抑制 LPL 活性,抑制肝脏摄取 TGRLCM、VLDL、HDL
ApoD19.3脂质转运蛋白,介导 CE 在 HDL/VLDL 间转运HDL、VLDL
ApoE34.1结合 LDLR/LRP1 介导清除;三种等位基因 E2/E3/E4CM、VLDL、IDL、HDL
ApoF29.3调节 CETP 活性,特异性抑制 CE 从 HDL 向 VLDL 转运HDL、VLDL
ApoH(β2-糖蛋白)43.3抑制内源性凝血途径,结合带负电荷表面CM、VLDL、HDL
ApoJ(簇集素)49.3分子伴侣蛋白,参与补体调节,与淀粉样蛋白清除相关HDL
ApoL139.6脂质转运,Toll 样受体调控,与肾脏疾病相关HDL
ApoM25.3结合 S1P,参与 HDL 代谢与内皮保护,形成前 β-HDLHDL
ApoO19.8结合 ABCA1,调节胆固醇流出,参与脂肪细胞脂质代谢HDL
Apo(a)300–800
依 Kringle IV 重复数
Lp(a) 特有蛋白,含 Kringle IV 重复(10–40+)与蛋白酶样结构域Lp(a)

6. 表面特征与形状参数

参数含义教学用法
表面粗糙度表面蛋白与糖萼造成的起伏程度(0–1)CM 最高、LDL 最低;粗糙度越大,颗粒表面越「毛」
表面电荷表面净电荷(负值)HDL 最负(−0.8)、CM 最弱(−0.3);与电泳迁移率、受体结合相关
糖萼厚度表面糖链层厚度(0–0.5)HDL 最厚;与 ApoH/M 等糖蛋白相关
直径按脂蛋白类型给出的典型区间切换类型时看粒径与核心比例同步变化
核心比例核心脂质占总脂质的比例由滑块实时计算:coreFrac = Σ(核心成分) / Σ(全部成分)
表面单层厚度画布上的示意厚度(像素)提示磷脂单层的相对占比,非物理尺度

7. 六种病理预设

预设改变的参数临床/教学要点
正常 Normal回到该类型标准组成基线,用于与其它预设对照
小密 LDL sdLDL直径 < 25.5 nm;TG ↑、CE ↓、PL ↓、FC ↑small dense LDL —— 致 AS 性增强,常见于代谢综合征
大浮 LDL lbLDL直径 > 26 nm;CE ↑、TG ↓large buoyant LDL —— 相对「无害」的一端
TG 富集 TG-richTG 显著升高、CE 下降糖尿病 / 胰岛素抵抗下的脂蛋白重构,经 CETP 交换形成
氧化 LDL oxLDLOxS ↑、LPC ↑、磷脂氧化,表面特性改变巨噬细胞清道夫受体摄取、泡沫细胞形成的起点
高 Lp(a) High Lp(a)切到 Lp(a) 颗粒,Kringle IV 重复增加(尾部变长)Lp(a) 为独立心血管风险因子,尾部长度与风险相关
预设是「教学示意」,不是诊断阈值:预设只按定性方向改写组成与尺寸参数,用于演示趋势与机制关系;真实临床判读请以检验报告与相应指南为准。

8. 「导入文献」怎么用

  1. 点顶部 📥 导入文献,把一段含脂质组成数值的文字粘贴进文本框(例如某篇论文的 Table 或正文段落);
  2. 点解析:页面按关键词匹配识别脂质成分名与紧随其后的数值,写入对应滑块;
  3. 识别结果会逐条列出「识别到什么 → 写成多少」,核对无误后关闭即可看到颗粒已重建。
使用建议:粘贴前先把文本里的组分名与数值整理清楚(如「CE 42.8、TG 6.6、PL 25.4」),识别率最高。数值单位请统一为质量百分比,页面不做单位换算。

9. 课堂使用建议

讲结构:CM → LDL → HDL

用类型按钮串联「甘油三酯球 → 胆固醇酯核心 → 磷脂表面主导」的演化,配合截面视图看核心占比。

讲蛋白:ApoB-100 的「不可互换」

在 LDL 上只剩 ApoB-100 一个胶囊——正好讲清「一颗 LDL 只有一个 B-100、不能被其它 apo 替代」。

讲疾病:sdLDL 与 oxLDL

点两个预设,让学生说出「粒径/组成/表面电荷」各变了什么,再回到 LDLR 与清道夫受体两条清除路径。

讲方法:从文献回填参数

把真实论文的组成表粘进导入框,让学生看到「文献数据 → 可视化模型」的闭环。

10. 参考文献

[1] Quehenberger O, Armando AM, et al. Lipidomics reveals a remarkable diversity of lipids in human plasma. J Lipid Res. 2010;51(12):3299–3305. PMID 20671299(人血浆脂质组多样性)
[2] Schmidt K, Noureen A, Kronenberg F, Utermann G. Structure, function, and genetics of lipoprotein (a). J Lipid Res. 2016;57(7):1339–1359. PMID 27074913
[3] Hoover-Plow JL, Huang M. Lipoprotein(a) metabolism: potential sites for therapeutic targets. Metabolism. 2013;62(4):479–491. PMID 23040268
[4] Fahy E, Subramaniam S, et al. A comprehensive classification system for lipids. J Lipid Res. 2005;46(5):839–861. PMID 15722563(LIPID MAPS 分类体系)
[5] Subramanian SP, Gundy RL. The known unknowns of apolipoprotein glycosylation in health and disease. iScience. 2022;25(10):105031. PMID 36111253
[6] Konishi T, Takahashi Y. Lipoproteins comprise at least 10 different classes in rats. PLoS ONE. 2018.(各类脂蛋白脂质与蛋白组成)
[7] Skipski VP, et al. Lipid composition of human serum lipoproteins. Biochem J. 1967;104(2):340–352. PMID 6048776
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11. 使用与准确度说明