Орехов АН, Карагодин ВП, Мельниченко АА, Кириченко ТВ, Смутова ВА, Чернова ЕВ, Сафонова ВМ, Калабушев СН, Пшежецкий АВ
Фундаментальные науки и практика 2010 1(4):59-65
Одним из наиболее ранних проявлений атеросклеротического поражения является аккумуляция липидов клетками интимы аорты человека. Показано, что основным источником липидов являются липопротеиды низкой плотности (ЛНП) [1-4]. Многочисленными работами было продемонстрировано, что ЛНП, выделенные из крови здоровых лиц, не вызывали внутриклеточного отложения липидов [5-11]. Была выдвинута гипотеза об изменении свойств липопротеидов низкой плотности в результате некоей химической модификации. Получены различные invitroмодифицированные ЛНП. Действительно, окисленные [12], обработанные малоновым альдегидом [13], гликозилированные [14] и ацетилированные [15] липопротеиды вызывали накопление липидов в культуре клеток. Однако все попытки выделить такого рода модифицированные ЛНП из крови человека оказались безрезультатными.
Несмотря на многочисленные неудачи, поиск invivoмодифицированных ЛНП активно продолжался. В пользу версии о модификации ЛНП при атеросклерозе говорил и тот факт, что липопротеиды, выделенные из крови больных атеросклерозом, в отличие от нативных ЛНП, стимулировали увеличение содержания липидов (в частности холестерина), клеточную пролиферацию и синтез внеклеточного матрикса, т.е. являлись атерогенными [16-18].
В дальнейшем были обнаружены и выделены из крови человека модифицированные ЛНП, обладающие пониженным, по сравнению с нативными липопротеидами, содержанием сиаловой кислоты, названные в связи с этим “десиалированными” ЛНП. Десиалированные липопротеиды, в отличие от нативных, вызывали аккумуляцию липидов (в частности, эфиров холестерина) в клетках интимы аорты человека и макрофагах, т.е. являлись атерогенными. Таким образом, было экспериментально доказано существование в крови человека циркулирующих модифицированных липопротеидов низкой плотности, обладающих атерогенными свойствами.
Десиалированные ЛНП имеют низкую плотность, пониженное содержание сиаловой кислоты (терминального сахара биантенных углеводных цепей липопротеидной частицы), выделяются с помощью лектин-хроматографии на Ricinuscommunisагглютинин (RCA120) агарозе [19, 20]. Десиалированные ЛНП вызывали аккумуляцию липидов (в частности эфиров холестерина) в клетках интимы аорты человека и макрофагах, т.е. являлись атерогенными [18, 21]. В десиалированных липопротеидах низкой плотности, выделенных из крови больных атеросклерозом, содержание сиаловой кислоты было в среднем в 2-3 раза ниже, чем в нативных липопротеидах [21, 22]. Была установлена достоверная обратная корреляция между содержанием сиаловой кислоты в ЛНП и их способностью вызывать накопление липидов invitro[23]. Более того, нативные липопротеиды здоровых лиц после десиалирования бактериальной нейраминидазой приобретали атерогенные свойства [19, 24]. Кроме измененного содержания сиаловой кислоты, десиалированные ЛНП обладали целым рядом свойств, отличающих их от нативных липопротеидов [21]. Так, диаметр частиц десиалированных ЛНП был на 10-15% меньше, чем диаметр нативных липопротеидов. Плотность десиалированных липопротеидов была достоверно выше, по сравнению с сиалированными ЛНП. Десиалированные липопротеиды характеризовались более высокой электрофоретической подвижностью, что говорило о повышенном поверхностном отрицательном заряде липопротеидной частицы. Была продемонстрирована повышенная способность десиалированных ЛНП к агрегации: десиалированные липопротеиды начинали агрегировать уже после 6 часов инкубации при 37ºС, в то время как сиалированные частицы не формировали агрегатов вплоть до 24 часов инкубации. Кроме этого, десиалированные липопротеиды отличались низким содержанием нейтральных сахаров [25].
При дальнейших исследованиях были продемонстрированы существенные различия в липидном составе сиалированных и десиалированных ЛНП [21]. Так, содержание свободного и этерифицированного холестерина в десиалированных ЛНП здоровых лиц было на 30-40% ниже, чем в сиалированных липопротеидах; для десиалированных и сиалированных ЛНП пациентов с коронарным атеросклерозом эта разница была 1,5-2 кратной. Уровень моноглицеридов и свободных жирных кислот десиалированных ЛНП здоровых лиц был на 20-25% выше, по сравнению с сиалированными липопротеидами. В десиалированных ЛНП больных с коронарным атеросклерозом содержание триглицеридов было в 1,5-2 раза выше, а свободных жирных кислот, моно- и диглицеридов – в 3-5 раз выше, чем в сиалированных липопротеидах. Десиалированные ЛНП здоровых лиц имели сниженный уровень фосфатидилхолина и фотфатидилэтаноламина, а также увеличение содержания лизофосфатидилхолина. Десиалированные липопротеиды пациентов с коронарным атеросклерозом содержали в 1,5-2 раза меньше фосфатидилхолина, фотфатидилэтаноламина и сфингомиелина, а также в 2 раза больше лизофосфатидилхолина, по сравнению с сиалированными ЛНП. Содержание основных оксистеролов (7-кето-, 5,6-диен-, 7-окси- и 25-оксихолестерин) в десиалированных ЛНП как здоровых лиц, так и пациентов с коронарным атеросклерозом, было в 2-4 раза выше, чем в сиалированных липопротеидах. Уровень жирорастворимых витаминов (А и Е) в сиалированных липопротеидах здоровых лиц был достоверно ниже, по сравнению с сиалированными липопротеидами. В десиалированных ЛНП пациентов с коронарным атеросклерозом содержание витамина А и витамина Е было примерно в 1,5 и 2 раза, соответственно, ниже, чем в сиалированных липопротеидах низкой плотности. Была обнаружена повышенная предрасположенность десиалированных ЛНП к окислению invitro, которая являлась, скорее всего, следствием потери жирорастворимых витаминов, являющихся естественными антиоксидантами [21].
Было продемонстрировано изменение третичной структуры апобелка В (апо В) липопротеидов низкой плотности, а также модификация лизиновых аминокислотных остатков, что являлось, по всей видимости, причиной снижения связывания десиалированных ЛНП с апоВ,Е-рецептором [26]. В отличие от нативных липопротеидов низкой плотности, десиалированные ЛНП приобретали способность связываться со скэвенджер-рецептором, асиалогликопротеид-рецептором и протеогликанами клеточной стенки [27].
В ходе исследований в других лабораториях в крови человека были обнаружены ЛНП, характеризуемые повышенным электроотрицательным зарядом, впоследствии выделенные с помощью ионообменной хроматографии [28]. “Электроотрицательные” липопротеиды также отличались от нативных ЛНП повышенной способностью к агрегации, увеличенным содержанием апобелка, модификацией некоторых аминокислотных остатков, сниженным содержанием эфиров холестерина, фосфолипидов, витамина Е, а также вызывали накопление липидов в перитонеальных макрофагах мыши invitro[28]. К тому времени также были получены данные о присутствии в крови человека фракции ЛНП, отличающихся от нативных меньшими размерами и более высокой плотностью – так называемых мелких/плотных ЛНП [29-36], имеющих низкое содержание сиаловой кислоты [36] и вызывающих аккумуляцию липидов макрофагами [29-31].
Можно привести целый ряд признаков, общих как для десиалированных, так и для “электроотрицательных” и мелких/плотных липопротеидов низкой плотности: малый размер частиц, высокая плотность, увеличенный поверхностный отрицательный заряд, повышенная способность к агрегации, измененный липидный состав и низкий уровень жирорастворимых витаминов, модификация аминокислотных остатков в составе ароВ, повышенная восприимчивость к окислению, способность индуцировать внутриклеточное накопление липидов. Кроме того, было показано, что в так называемых электроотрицательных липопротеидах уровень сиаловой кислоты значительно ниже, чем в нативных ЛНП [37]. На основе полученных данных был сделан вывод, что электроотрицательные, мелкие/плотные и десиалированные ЛНП являются одними и теми же множественно модифицированными липопротеидами низкой плотности [37].
Таким образом, атерогенные модифицированные липопротеиды низкой плотности, обнаруженные в плазме крови человека, отличаются от нативных ЛНП по целому ряду параметров, одним из которых является содержание сиаловой кислоты. Однако необходимо заметить, что обработка нативных липопротеидов бактериальной нейраминидазой (приводящая только к десиалированию) сама по себе уже достаточна для возникновения атерогенности. Следовательно, можно говорить о значительной роли потери сиаловой кислоты в проявлении атерогенных свойств липопротеидов низкой плотности.
Литература:
1. Ohlsson, L. Dairy products and plasma cholesterol levels. // Food. Nutr. Res. – 2010. - 54. doi: 10.3402/fnr.v54i0.5124.
2. Forrester, J.S. Redefining normal low-density lipoprotein cholesterol: a strategy to unseat coronary disease as the nation's leading killer. // J. Am. Coll. Cardiol. - 2010. – Vol. 56. – P. 630-636.
3. Feeman, W.E. Cholesterol guidelines. // Ann. Intern. Med. - 1989. - Vol. 111. - P. 1047-1048.
4. Packard, C.J, Shepherd, J. Low density lipoprotein metabolism. // Prog. Clin. Biol. Res. - 1988. - Vol. 255. - P. 117-123.
5. Miller, Y.I., Choi, S.H., Fang, L., Tsimikas, S. Lipoprotein modification and macrophage uptake: role of pathologic cholesterol transport in atherogenesis. // Subcell. Biochem. - 2010. - Vol. 51. - P. 229-251.
6. Dallinga-Thie, G.M., Franssen, R., Mooij, H.L., et al. The metabolism of triglyceride-rich lipoproteins revisited: new players, new insight. Atherosclerosis. - 2010. - Vol. 211. - P. 1-8.
7. Badimón, L., Vilahur, G., Padró, T. Lipoproteins, platelets and atherothrombosis. // Rev. Esp. Cardiol. - 2009. - Vol. 62. - P. 1161-1178.
8. Ishigaki, Y., Oka, Y., Katagiri, H. Circulating oxidized LDL: a biomarker and a pathogenic factor. // Curr. Opin. Lipidol. - 2009. - Vol. 20. - P. 363-369.
9. Rothender, M., Krempler, F., Kostner, G.M. Interaction of various lipoproteins from normal and dyslipoproteinemic plasma with mouse peritoneal macrophages. // Ann. Biol. Clin. (Paris) -1988. - Vol. 46. - P. 30-34.
10. Tertov, V.V., Sobenin, I.A., Gabbazov, Z.A., et al. Lipoprotein aggregation as an essential condition of intracellular lipid accumulation caused by modified low density lipoproteins. // Biochem. Biophys. Res. Commun. - 1989. - Vol. 163. - P. 489-493.
11. Kita, T., Yokode, M., Ishii, K., et al. The role of atherogenic low density lipoproteins (LDL) in the pathogenesis of atherosclerosis. // Ann. NY Acad. Sci. - 1990. - Vol. 598. - P. 188-193.
12. Steinberg, D., Parthasarathy, S., Carew, T.E., et al. Modification of LDL that increase its atherogenecity. // N. Engl. J. Med. - 1989. - Vol. 320. - P. 915-924.
13. Fogelman, A.M., Schechter, I., Seager, J., et al. Malondialdehyde alteration of LDL leads to cholesteryl ester accumulation in human monocyte macrophage. // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. - 1980. - Vol. 77. - P. 2215-2218.