Модифицированные липопротеины: механизмы образования и роль в атерогенезе

Существенные противоречия в представлениях о роли различных факторов, прежде всего — ГХЕ и воспаления, в патогенезе атеросклероза могут быть в значительной степени нивелированы при учете того, что практически все факторы риска реализуют свое действие через единый общий конечный механизм — модификацию липопротеинов. Предположение о наличии в крови модифицированных липопротеинов было высказано еще в 1979 г., когда было установлено, что химически модифицированные ЛПНП не распознаются В, Е-рецепторами, активно захватываются мышиными перитонеальными макрофагами и накапливаются в них, тогда как инкубация макрофагов с нативными ЛПНП даже в высокой концентрации не приводит к их неконтролируемому захвату. Эти данные позволили высказать предположение, что нативные ЛПНП не могут быть причиной атеросклероза. В последующих исследованиях установлено, что причиной появления атерогенных свойств у ЛПНП являлась модификация белка апоВ-100 в результате его пероксидации при воздействии активных форм кислорода [83]. Наличие в крови модифицированных ЛПНП характерно и для нормальных условий, и их концентрация, определенная с использованием специфических антител, составляет примерно 0,015% от общего количества частиц ЛПНП, а содержание модифицированного апоВ достигает 0,13 нг/мкг. У лиц с клиническими проявлениями атеросклероза содержание окисленных ЛПНП в крови увеличено в 10−100 раз и существенно влияет на характер клинического течения. В одном из исследований, проведенном с участием 45 пациентов с ИБС, содержание модифицированного апоВ было увеличено в среднем на 40% и равнялось 0,18 нг/мкг. В значительной большей степени возрастало содержание окисленных ЛПНП в биоптатах бляшек, где оно в 6 раз превышало их содержание в интиме нормальных артерий и в 50−100 раз — содержание в крови. Содержание апоВ в бляшках достигало 11,9 нг/мкг и значительно преобладало в бляшках, богатых макрофагами (19,6 по сравнению с 5,50 нг/мкг апоВ) [43].

Характерно, что модифицированные ЛПНП обнаруживают в крови у больных с атеросклерозом даже в отсутствие ГХЕ и увеличенного содержания ХС ЛПНП, их количество не коррелирует с уровнем ХС в крови, хотя наличие ГХЕ предрасполагает к его возрастанию.

Содержание модифицированных липопротеинов в крови даже у лиц с выраженными клиническими проявления атеросклероза не превышает 1−5% их общего количества, несмотря на высокую интенсивность образования. Модифицированные липопротеины обладают выраженным цитотоксическим действием, способностью активировать и повреждать эндотелиоциты, индуцировать воспалительный ответ. Эти последствия предотвращаются наличием специфической системы, обеспечивающей их быстрое связывание и удаление из крови с участием скевенджер-рецепторов. Эти рецепторы экспрессируются клетками ретикуло-эндотелиальной системы, прежде всего макрофагами, ретикулярными клетками печени и селезенки, эндотелиоцитами и обладают высоким сродством к измененным апобелкам. Благодаря этому модифицированные липопротеины элиминируются из крови в 20 раз быстрее, чем нативные, и экзогенные болюсно введенные ацетилированные ЛПНП полностью удалялись из крови уже в течение 3 мин. Особенностью этого захвата является то, что он не регулируется по принципу отрицательной обратной связи, как захват нативных ЛПНП через В, Е-рецепторы, и содержание эфиров ХС в макрофагах возрастает пропорционально концентрации модифицированных липопротеинов в среде. Однако обратной стороной этой защитной реакции является накопление модифицированных липопротеинов в сосудистой стенке, где они связываются с матриксными белками или локализуются как в резидентных, так и мигрировавших макрофагах, способствуют их превращению в пенистые клетки, активируют локальный воспалительный процесс и приводят к развитию атероматозной бляшки.

В настоящее время описаны макрофагальные скевенджер-рецепторы класса, А (SR-AI и SR-AII), класса В (В1 и CD36), класса D (CD68). Скевенджер-рецепторы эндотелиоцитов относятся к классу E (LOX-1) и классу G (CXCL16 — рецепторы, которые связывает фосфатидилсерин). Скевенджер-рецепторы могут экспрессироваться также в тромбоцитах и гладкомышечных клетках. Кроме этого, модифицированные ЛПНП, которые входят в состав иммунных комплексов, связываются и захватываются макрофагами через Fc-g рецепторы.

Процесс образования пенистых клеток имеет обратимый характер, так как система, образованная печеночным рецептором Х (LRX) и АТФ-связывающими кассетными транспортерами (ABCA1 и ABCG1), обеспечивает отток ХС от макрофагов на ЛПВП пропорционально содержанию в них апоА-1 [100]. Поэтому липидные пятна и полоски в стенке магистральных артерий, наблюдаемые даже в детском возрасте, могут исчезать при нормализации обмена липопротеинов и их содержания в крови. Аналогичный эффект возникает также и при наличии атеросклеротической бляшки, сопровождаясь ее частичным регрессом за счет уменьшения размера липидного ядра. Однако при интенсивной модификации липопротеинов крови и истощении системы, обеспечивающей отток ХС, макрофаги переполняются эфирами ХС и подвергаются апоптозу. В результате свободный ХС и его эфиры накапливаются внеклеточно, приводя к резкой активации локального воспаления, быстрому прогрессированию и дестабилизации бляшки.

Наиболее изученной в настоящее время является перекисная модификация липопротеинов, в результате которой они приобретают атерогенные и иммуногенные особенности. Перекисному окислению подвергаются, прежде всего, ЛПНП, что определяется особенностями их липидного состава, наличием большого количества полиненасыщенных жирных кислот и низким содержанием антиоксидантов, прежде всего — a-токоферола. Пероксидации могут подвергаться ЛПОНП и их ремнанты, особенно при их задержанной элиминации из крови в результате усиленного образования или потере лигандных свойств модифицированных апобелков, а также ЛПВП, что сопровождается нарушением их холестеринакцепторной функции.

Механизмы захвата окисленных ЛПНП макрофагами детально пока не определены. Предполагают, что это происходит главным образом через скевенджер-рецепторы класса В: SR-BI и CD36. Оба эти типа рецепторов экспрессируются на мембране макрофагов сочетанно, связывают окисленные ЛПНП с аналогичным сродством. Однако они различаются по способности интернализировать и разрушать окисленные ЛПНП, и показано, что до 60−70% их захвата и образования пенистых клеток определяются участием CD36 [148].

Помимо этого, окисленные ЛПНП при проникновении в сосудистую стенку взаимодействуют с b2-гликопротеином белкового матрикса и СРП с образованием комплекса СРП/ oxLDL/b2GPI как одного из основных антигенов в аутоиммунном компоненте патогенеза атеросклероза. Этот комплекс обнаруживается в сыворотке пациентов с атеросклерозом на самых ранних этапах его развития. Иммуно-гистохимически показано, что эти комплексы формируются в атеросклеротической бляшке и затем высвобождаются в циркуляцию [149].

На эндотелиоцитах экспрессируются два типа скевенджер-рецепторов окисленных ЛПНП: CD36 и LOX-1. В нормальных условиях эта экспрессия выражена слабо, но значительно возрастает при гиперлипидемии, артериальной гипертензии, действии ангиотензина II. Cвязывание окисленных ЛПНП с этими рецепторами сопровождается активацией NADPH-оксидазы с усилением экспрессии ядерного фактора kB, образованием и секрецией активных форм кислорода, провоспалительных цитокинов, хемокинов, молекул адгезии (Р-селектина, МСР-1,VCAM, ICAM-1), развитием воспаления и оксидантного стресса в стенке сосуда. В результате резко нарушается функция эндотелия, его противовоспалительные, антиатерогенные и антиагрегационные свойства. Параллельно активируются матриксные протеиназы, в результате чего нарушается целостность внутренней эластической мембраны и облегчается миграция ГМК в интиму [146]. Показано, что мыши с гиперэкспрессией LOX-1 при содержании на жировой диете характеризовались резко нарушенной функцией эндотелия, снижением активности эндотелиальной синтетазы оксида азота, уменьшением его продукции с ослаблением вазомоторных, антиатерогенных и противовоспалительных свойств эндотелия [44, 54].

Параллельно модифицированные ЛПНП прямо активируют моноциты, а также тромбоциты с образованием тромбоцитарно-моноцитарных комплексов. Это способствует миграции моноцитов в сосудистую стенку с трансформацией их в макрофаги и развитием локального воспалительного ответа. Поэтому применение антител к тромбоцитам резко угнетает адгезию моноцитов к эндотелию и замедляет развитие атеросклероза даже на фоне выраженных нарушений метаболизма липопротеинов [65].

В последнее время показано, что к числу важнейших форм модификации липопротеинов относится также их гликозилирование. Гликозилированные ЛПНП обнаруживаются в повышенной концентрации в крови даже у лиц без СД и с уровнем глюкозы, не превышающим 5,6 ммоль/л. Установлено, что у здоровых лиц концентрация гликозилированного апоВ в среднем равняется 5 мг/дл, что составляет примерно 4% его общего количества. Гликозилированные липопротеины, включая ЛПОНП, ЛПНП и ЛПВП, утрачивают сродство с тканевыми рецепторами и значительно медленнее катаболизируются. Они интенсивно связываются со специфическим скевенджер-рецептором (рецептор AGEs) макрофагов и эндотелиоцитов с образованием пенистых клеток и нарушением функции эндотелия, участвуя в развитии атеросклероза [134, 158]. В одном из исследований, проведенном с участием 44 пациентов с ИБС, сывороточная концентрация гликозилированного апоВ составляла 3,0 мг/дл, и 85% из них локализовались на ЛПНП. Из этой фракции 68% гликозилированного апоВ обнаруживались в мелких плотных частицах ЛПНП, которые оказались в большей степени подвержены гликозилированию, чем другие подфракции липопротеинов, и только 32% - в более флотирующих подфракциях. При этом гликозилированию подверглись только 1,8% апоВ, находящегося в нативных ЛПНП, и 17,8% апоВ, входящего в состав мелких плотных частиц. В условиях in vitro при инкубации ЛПНП с глюкозой гликозилирование апоВ в мелкой плотной подфракции ЛПНП также было значительно более выражено, чем в более флотирующих частицах [166].

Атерогенной модификации подвергаются также ЛПОНП и их ремнанты, однако ее механизмы значительно менее изучены. В условиях культуры установлено, что макрофаги интенсивно захватывают ЛПОНП, изолированные от больных с ИБС или кроликов, находящихся на холестериновой диете, но не взаимодействуют с нативными ЛПОНП. Наиболее частой причиной модификации липопротеинов, богатых ТГ, является избыточное содержание липидов в крови и их усиленная доставка к гепатоцитам. Показано, что крупные ЛПОНП1, которые образуются в гепатоцитах в этих условиях, перенасыщаются как апоЕ, обеспечивающим взаимодействие их ремнант с соответствующими рецепторами гепатоцитов (LPR — рецептор, родственный рецептору ЛПНП), так и белком апоС1, который блокирует это взаимодействие. В результате резко замедляется элиминация из крови ЛПОНП и их ремнант, и они захватываются макрофагами с образованием пенистых клеток. Помимо этого, крупные частицы ЛПОНП1 являются субстратом для действия печеночной липазы, и из них образуются плотные частицы ЛПНП, подверженные как пероксидации, так и гликозилированию.

Существенную роль в образовании пенистых клеток играет захват макрофагами иммунных комплексов, в состав которых в качестве аутоантигена входят модифицированные липопротеины. Установлено, что при инкубации мышиных перитонеальных макрофагов с иммунными комплексами ЛПНП — IgG или ЛПОНП — IgG внутриклеточное содержание эфиров ХС возрастает более чем в 60 раз. Эти данные позволили трактовать атеросклероз как хронический иммуновоспалительный процесс, протекающий по типу гиперчувствительности замедленного типа, роль антигена при котором выполняют модифицированные липопротеины.

Процесс модификации липопротеинов и образования пенистых клеток представляет собой защитную реакцию, направленную на удаление из крови повреждающих факторов (ЛПС, свободные радикалы кислорода и липидные радикалы, циркулирующие иммунные комплексы, избыток глюкозы и СЖК). Показано, что блокада скевенджер-рецепторов с помощью моноклональных антител, угнетение макрофагального фермента АХАТ, определяющего эстерификацию ХС и внутриклеточное накопление его эфиров, угнетает образование пенистых клеток, но резко активирует атеросклеротический процесс. Патологическое значение модификация липопротеинов приобретает только в условиях ее резкой и длительной активации, когда истощаются возможности системы, обеспечивающей отток ХС от макрофагов к печени с последующей его элиминацией из организма в составе желчных кислот.

Таким образом, приведенные данные свидетельствуют о том, что проатерогенным действием обладают не нативные, а только модифицированные липопротеины. В то же время, содержание в крови общего ХС и ХС ЛПНП не является отражением ни интенсивности накопления модифицированных липопротеинов, ни выраженности их повреждающего действия. С другой стороны, содержание в крови ТГ более четко коррелирует с ее атерогенным потенциалом, так как оно является показателем повышенного уровня модифицированных ЛПОНП и их ремнант, наличия в крови мелких плотных частиц ЛПНП, обладающих высокой атерогенностью, а также косвенным признаком уменьшенного содержания в крови ХС ЛПВП и апоА-1 белка, обладающего противовоспалительным и антиатерогенным действием.