CC BY
237
ЗАОЧНАЯ АКАДЕМИЯ ПОСЛЕДИПЛОМНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
© Титов в.Н., 2014
УДК 616.13-004.6-092:612.015
Титов в.Н.
БЕЛОК, ПЕРЕНОСЯЩИЙ ЭФИРЫ ХОЛЕСТЕРИНА, ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА, ФУНКЦИЯ, РОЛЬ В ПАТОГЕНЕЗЕ АТЕРОСКЛЕРОЗА И ОСНОВАНИЯ ДЛЯ ИНГИБИРОВАНИЯ (ЛЕКЦИЯ)
ФГБУ Российский кардиологический научно-производственный комплекс Минздрава России, 121552, Москва, ул. 3-я Черепковская, д. 15а
Первой функцией белка, переносящего эфиры холестерина (БПЭХС), в филогенезе стал пассивный перенос полярных ди-глицеридов из липопротеинов (ЛП) очень низкой плотности (ЛПОНП) в ЛП высокой плотности (ЛПВП) для продолжения гидролиза. На более поздних ступенях БПЭХС инициировал обратный переход полиеновых жирных кислот (ПНЖК) из ЛПВП в ЛПОНП в форме полиеновых эфиров со спиртом холестерином (ХС). Это стало этапом переноса и активного поглощения клетками ПНЖК апоВ-100-рецепторным эндоцитозом в ЛП низкой плотности (ЛПНП). Позже в филогенезе при мутации БПЭХС-нуль клетки стали компенсаторно поглощать ПНЖК в ЛПВП путем апоЕ/А-1-эндоцитоза. У части видов животных (приматы, кролики) и человека клетки поглощают ПНЖК путем апоВ-100-эндоцитоза; у иных видов (крысы и мыши) клетки поглощают ПНЖК через апоЕ/А-1-рецепторы. При первом рецепторном поглощением клетками ПНЖК у животных легко воспроизвести атеросклероз и атероматоз на модели экзогенной гиперхоле-стеринемии; у вторых — практически нет. Отсутствие in vivo БПЭХС и тройственного ассоциата ЛПВП + БПЭХС + ЛПОНП сопровождается повышением уровня ХС-ЛПВП и понижением содержания ХС-ЛПНП — факторов риска атеросклероза у человека. Это послужило основой предложения применять блокаторы действия БПЭХС у пациентов с атеросклерозом. Основная функция ЛПВП, как и всех ЛП, перенос к клеткам жирных кислот и только во вторую очередь — перенос от всех клеток спирта ХС в форме моноэфиров ХС. Будет ли компенсаторный апоЕ/А-1-рецепторный эндоцитоз ПНЖК более эффективным, чем физиологичный апоВ-100-эндоцитоз, покажут результаты клинических исследований.
Ключевые слова: белок, переносящий эфиры холестерина; апоЕ; липопротеины высокой плотности; полиненасыщенные жирные кислоты.
V.N. Titov
the carrier protein of cholesterol ethers: the physical chemical characteristics, functions, role in pathogenesis of atherosclerosis and grounds for inhibition (A lecture)
The Russian cardiologic R&D production complex of Minzdrav of Russia, 121552 Moscow, Russia
The first function of carrier protein of cholesterol ethers in phylogenesis was passive transfer of polar diglycerides from lipoproteins of very low density to lipoproteins ofvery high density to proceed with hydrolysis. At the later degrees, carrier protein of cholesterol ethers initiated reverse transfer ofpolyenoic fatty acids from lipoproteins of very high density to lipoproteins of very low density in form ofpolyenoic ethers with spirit cholesterol. This occurrence became a .stage of transfer and active absorption by cells polyenoic fatty acids using apoB-100 receptor endocytosis in lipoproteins of very low density. Later on, in phylogenesis under mutation of carrier protein of cholesterol ethers null cells began compensatory absorb polyenoic fatty acids in lipoproteins of very high density by force of apoE/A-I endocytosis. In certain percentage of species of animals (primates, rabbits) and humans the cells absorb polyenoic fatty acids by force of apoB-100 endocytosis. In other species (rats and mice) the cells absorb polyenoic fatty acids through apoE/A=I receptors. In animals, under first receptor absorption ofpolyenoic fatty acids by cells it is easy to reproduce atherosclerosis and atheromatosis on the model of exogenous hypercholesterolemia and it is practically impossible in second case. The absence in vivo of lipoproteins of very high density and triple associate of lipoproteins of very high density + carrier protein of cholesterol ethers + lipoproteins of very low density is followed by increasing of spirit cholesterol-lipoproteins of very high density and decreasing of content of spirit cholesterol-lipoproteins of very low density as risk factors of human atherosclerosis. This occurrence served as foundation for proposal to apply blockers of action of carrier protein of cholesterol ethers in patients with atherosclerosis. The main function of lipoproteins of very high density as of all lipoproteins is to transfer fatty acids to cells and only in second instance to transfer from all cells spirit cholesterol in the form of mono-ethers cholesterol. Only results of clinical studies will demonstrate the effectiveness of compensatory apoE/A-I receptor endocytosis of lipoproteins of very low density in comparison with physiological apoB-100 endocytosis.
Keywords: carrier protein of cholesterol ethers; apoE; lipoproteins of very high density; polyunsaturated fatty acids
Основная биологическая роль системы липопротеинов (ЛП) в филогенезе состоит в переносе в гидратированной межклеточной среде и поглощении клетками экзогенных и эндогенно синтези-
Для корреспонденции
Титов Владимир Николаевич, д-р мед. наук, проф., рук. лаб. клин. биохимии липидов Адрес: 121552, Москва, ул. 3-я Черепковская, 15а E-mail: [email protected]
рованных жирных кислот (ЖК). ЖК включают насыщенные ЖК (НЖК), которые не имеют двойных связей (ДС; -С=С-) в цепи атомов С; мононенасыщенные ЖК (МЖК) с 1 ДС; ненасыщенные ЖК с 2—3 ДС (ННЖК) и полиненасыщенные (ПНЖК) с 4—6 ДС. В межклеточной водной среде ЛП переносят ЖК в форме полярных липидов (фосфолипиды (ФЛ), диглицериды (ДГ) и неэтерифи-цированные ЖК (НЭЖК), а также неполярных липидов — эфиры со спиртом глицерином (ГЦ) — триглицериды (ТГ), и со спиртом холестерином (ХС) — эфиры ХС (ЭХС). Пассивно клетки поглощают ЖК только в форме полярных липидов; активно, рецепторно —
клиническая лабораторная диагностика, № 8, 2014
только как неполярные липиды: НЖК + МЖК + ННЖК — в форме эфиров со спиртом ГЦ, ТГ и ПНЖК — в форме эфиров со спиртом ХС. Перенос к клеткам ЖК — основная функция ЛП высокой плотности (ЛПВП), как и всех филогенетически более поздних ЛП.
Кроме переноса
к клеткам ЖК, ЛПВП реализуют и вторую функцию: они отвозят от клеток то количество спирта ХС, которое клетки синтезируют in situ de novo, и ХС, который клетки поглощают в составе хиломикронов (ХМ), ЛП низкой плотности (ЛПНП) и ЛП очень низкой плотности (ЛПОНП). Ни одни из ЛП не переносят ХС к клеткам для целей жизнеобеспечения; такой биологической необходимости нет. Перенос ХС к гепатоцитам для производственных функций, синтеза желчных кислот и стероидных гормонов клетками эндокринных желез осуществляют филогенетически ранние апоА-I ЛПВП. Почему-то авторы часто забывают об основной биологической функции ЛПВП, снабжении клеток ЖК как субстратами для наработки энергии, предшественниками синтеза ФЛ мембран и биологически активных медиаторов — эйкозаноидов. Они часто рассматривают только вторую функцию — отвоз от клеток синтезированного спирта ХС. Это приводит к выраженным разночтениям, которые возникают на уровне клинической биохимии и даже лечения.
Становление системы ЛП на ступенях филогенеза в течение миллионов лет претерпело три функционально значимых этапа. На первом сформировался перенос ЖК в гидрофильной среде в ЛПВП, в форме полярных липидов (ФЛ и ДГ) и НЭЖК: клетки поглощали их пассивно, по градиенту концентрации межклеточная среда ^ цитозоль.
На втором этапе ЛП стали переносить ЖК в апоВ-48 ХМ и далее в апоВ-100 ЛПНП в форме неполярных липидов (ТГ и ЭХС). Гепатоциты стали активно поглощать НЖК + МЖК + ННЖК путем апоЕ/В-48-эндоцитоза в ХМ; далее клетки активно поглощали ННЖК и ПНЖК в форме поли-ЭХС (ПНЖК, этерифициро-ванных спиртом ХС), в ЛПНП путем апоВ-100-эндоцитоза. Позже сформировалось активное поглощение ПНЖК в форме поли-ЭХС путем апоЕ/А-1-рецепторного эндоцитоза в ЛПВП при действии белка, переносящего ЭХС (БПЭХС).
На третьем этапе на ступенях филогенеза сформировались перенос и поглощение клетками ЖК при становлении биологической функции локомоции и системы инсулина (Инс). Сформировались перенос НЖК + МЖК в форме эфиров со спиртом ГЦ (ТГ) в пальмитиновых и олеиновых ЛПОНП и активное поглощение их клетками путем нового, векторного апоЕ/В-100-эндоцитоза. Таким образом, на ранних ступенях филогенеза клетки поглощали ЖК только пассивно и в форме полярных липидов (рис. 1). Позже сформировались активное, рецепторное поглощение клетками ПНЖК + ННЖК в форме неполярных липидов, а в последнюю очередь — активное, рецепторное поглощение клетками НЖК + МЖК в рамках становления биологической функции локомоции.
На первом этапе клетки не могли поглощать ЛП активно, ре-цепторным путем. На втором этапе гепатоциты начали активно поглощать НЖК + МЖК + ННЖК в форме эфиров со спиртом ГЦ в ТГ путем апоЕ/В-48-эндоцитоза. В рецепторное же поглощение ПНЖК у разных видов животных путем апоВ-100-эндоцитоза подключился и БПЭХС. При выраженном эпигенетическом снижении экспрессии БПЭХС, нарушении перехода ПНЖК в поли-ЭХС из ЛПВП в ЛПНП и функциональной блокаде апоВ-100-эндоцитоза клетки стали поглощать ПНЖК тоже в форме поли-ЭХС, но в ЛПВП путем сформированного апоЕ/А-1-эндоцитоза. На третьем этапе сформировалось новое, активное поглощение инсулинозави-симыми клетками НЖК + МЖК как ТГ в пальмитиновых и олеиновых ЛПОНП путем апоЕ/В-100-эндоцитоза.
В филогенезе, в активном поглощении клетками ЖК последовательно задействованы апоЕ/В-48-рецепторы — поглощение ХМ; апоВ-100-рецепторы при поглощении линолевых и лино-леновых ЛПНП и ПНЖК; апоЕ/А-1-рецептор для поглощения ПНЖК в ЛПВП и апоЕ/В-100-рецептор для поглощения инсулин-
30
зависимыми клетками пальмитиновых и олеиновых ЛПОНП. В течение миллионов лет в филогенезе (и в настоящее время) различие активного поглощения клетками ПНЖК путем апоВ-100- или апоЕ/А-1-рецепторного эндоцитоза определено эпигенетическими факторами — уровнем экспрессии и синтеза БПЭХС. Чем больше ПНЖК в форме полиеновых ЭХС (поли-ЭХС) переходит из ЛПВП в линолевые и линоленовые ЛПОНП, чем больше их превращается в одноименные лигандные ЛПНП, тем большее количество ПНЖК поглощают клетки в ЛПНП. И чем ниже в плазме крови концентрация БПЭХС, тем большее количество ПНЖК клетки поглощают не в ЛПНП, а в составе ЛПВП при апоЕ/А-1-эндоцитозе.
При действии БПЭХС в обратном направлении из ЛПОНП в ЛПВП переходят полярные ДГ, но никак не неполярные ТГ. При этом БПЭХС активирует переход в ЛПВП ^ линолевые и линоленовые ЛПОНП только поли-ЭХС, но не моно-ЭХС, не олеата ХС. В гемолимфе насекомых БПЭХС связывает и переносит полярные ДГ задолго до того, как на ступенях филогенеза произошли синтез апоВ-48, апоВ-100 и этерификация ПНЖК с образованием поли-ЭХС. БПЭХС с высокой аффинностью связывает только поли-ЭХС (ПНЖК, этерифицированные спиртом ХС); в переносе ХС от клеток к гепатоцитам белок не участвует. В ЛПВП функционально дифференцированы этерификация спирта ХС с олеиновой МЖК, образование моно-ЭХС — этап переноса ХС от клеток к энтероцитам и гепатоцитам; этерификация спиртом ХС ПНЖК, образование поли-ЭХС — это перенос и активное поглощение клеткам ПНЖК. Представления большинства авторов относительно функции БПЭХС даны на рис. 2; это участие БПЭХС в оттоке спирта ХС от клеток через ЛПОНП и ЛПВП. Мы же уверены в том, что биологически это не происходит и что действие БПЭХС реализовано в переносе и активном поглощении клетками ПНЖК.
Специфичные АТФ-зависимые кассетные транспортеры, ске-венджер-рецепторы обеспечивают поглощение гепатоцитам всего принесенного от клеток спирта ХС непосредственно в ЛПВП в форме моно-ЭХС. При этом иные члены этого семейства кассетных транспортеров, расположенные на плазматической мембране оседлых макрофагов, осуществляют выведение (отток) полярного спирта ХС из цитозоля в межклеточную среду, понижая формирование пенистых клеток и атероматоза интимы артерий эластического типа (см. рис. 2). Что же это за протеин, который именуют БПЭХС (какие ЭХС он переносит?) и в отношении функции которого существуют столь выраженные противоречия?
Физико-химические свойства, строение БПЭХС, связывание полярных и неполярных липидов. Биологическую роль БПЭХС мы предлагаем рассмотреть не в плане его эфемерного участия в пере-
Рис. 1. Перенос НЖК + МЖК в неполярных ТГ в паракринном сообществе энтероциты + сальник, а в межклеточной среде только в форме полярных ЭЖК + Алб. ННЖК + ПНЖК переносят к клеткам ЛПВП в полярных ФЛ.
ЭЦ — энтероциты.
Рис. 2. Устоявшееся абиологическое представление о функции ЛПВП и БПЭХС в переносе спирта ХС от всех клеток к печени. SRB-1 — кассетный АТФ-зависимый транспортер гепатоцитов; ЬБЬ-Г — апоЕ/В-100-рецептор; АТБ-1 — АТФ-зависимый кассетный транспортер на мембране макрофагов.
ППП ПЯ 1A inrlrl ЧП
13ПЯ9П14 -11-14-4Q
носе к гепатоцитам спирта ХС, который синтезируют все клетки in situ de novo, а по-иному. Нас интересует роль БПЭХС в рецеп-торном поглощении клетками ПНЖК и патогенезе атеросклероза, который мы рассматриваем как функциональную блокаду рецеп-торного поглощения клетками ПНЖК (снижение биодоступности их для клеток), как синдром дефицита в клетках ПНЖК. Полагаем, что БПЭХС является тем протеином, функция которого инициирует чувствительность и резистентность отдельных видов животных к экзогенной гиперхолестеринемии на модели С.С. Ха-латова и Н.Н. Аничкова, формирование атероматоза аорты при добавлении в пищу ХС.
БПЭХС — гликопротеин; в первичной структуре содержит 476 аминокислотных остатков с четырьмя потенциальными местами для сиалирования. По данным электрофореза в геле полиакрилами-да мол. масса БПЭХС 66—74 кД. Различие мол. массы белка, исходя из состава аминокислот (53 кД) и выделенного из крови (74 кД), есть следствие посттрансляционной модификации. БПЭХС — олигомер с высоким даже для водорастворимых протеинов содержанием гидрофильных аминокислотных остатков (44%); они равномерно распределены по длине полипептидной цепи. Изо-формы БПЭХС — результат посттрансляционной модификации, т. е. сиалирования, ковалентной реакции с N-ацетилнейраминовой, сиаловой кислотой. Из четырех потенциальных мест сиалирования углеводный остаток при Asp-341 наиболее резистентен к действию глюкогидролаз. Наличие или отсутствие этого остатка и формирует две изоформы БПЭХС. Обе формы инициируют переход поли-ЭХС из ЛПВП в линолевые и линоленовые ЛПОНП; при отсутствии углеводного остатка белок более активен.
N-конец БПЭХС более гидрофилен, С-гидрофобен, и липид-связывающая способность доменов выше. У С-конца 13% аминокислотных остатков гидрофобны, а в последовательности из 26 последних остатков 62% содержат гидрофобные группы. Вторичная структура этой последовательности формирует а-спирали, которые окружены Р-складчатыми структурами. Синтезированы шесть му-тантных пептидов с отсутствием в каждом одного из остатков аминокислот в последовательности Arg-463—Leu-475. Синтетические пептиды не инициируют физиологичный переход поли-ЭХС из ЛПВП в линолевые и линоленовые ЛПОНП. При инкубации с везикулами (фосфатидилхолины (ФХ) + лизофосфатидилхолин), 1 М на-тивного БПЭХС связывает 0,9 М ЭХС и 0,2 М полярных ДГ. Гидро-фобность БПЭХС выше, чем у апоА-I, однако очищенный БПЭХС не связывает поли-ЭХС (ПНЖК, этерифицированные спиртом ХС). Вероятнее всего, формирование липидсвязывающих доменов происходит в третичной структуре белка. Возможно, что связывание БПЭХС с липидами индуцирует активную конформацию молекулы, при которой разрозненные гидрофобные домены формируют единый кластер, связывающий гидрофобные поли-ЭХС. Полагают, что и сиалирование Asp-341 есть часть активной структуры БПЭХС.
Гидролиз БПЭХС протеазами не выявил ни участки цепи со специфичной активностью, ни выраженно гидрофобные домены. 26-членная последовательность остатков аминокислот у С-конца в третичной структуре БПЭХС связывает неполярные липиды. Блокада БПЭХС моноклональными антителами нарушает гетеро-обмен ДГ ^ поли-ЭХС между ЛПВП и ЛПОНП. Моноклональ-ные антитела блокируют связывание БПЭХ полярных ДГ, но не нарушают реакцию с неполярными ЭХС. Вероятно, в модельных системах ЭХС и ДГ связывают сходные домены БПЭХС. Однако большие по размеру молекулы ТГ (1600 куб. А) по сравнению с ЭХС (1090 куб. А) в модельных экспериментах ассоциируются в малой мере. In vitro БПЭХС связывает все неполярные липиды (ТГ и ЭХС) своим гидрофобным доменом у С-конца молекулы.
Гидрофобные домены БПЭХС связывают ЛПВП, линоле-вые и линоленовые ЛПОНП при формировании тройственного ассоциата ЛПВП + БПЭХС + ЛПОНП. Эти функции исполняет домен, аминокислотные остатки которого от 468 до 475 формируют структуры, напоминающие диски апобелков. При этом с неполярными липидами взаимодействуют гидрофобные остатки аминокислот на одной стороне диска, а в ассоциацию с апо и полярными липидами вступают гидрофильные остатки на другой стороне. Действительно мутантные белки при делеции остатков аминокислот в позициях 26, 48 и 66 утрачивают способность связывать липиды и ассоциацию с ЛП. Не исключено, что только во взаимодействии с полярными липидами мембран или ДГ БПЭХС связывает гидрофобные поли-ЭХС. Результаты экспериментов с моноклональными антителами показали, что БПЭХС связывает неполярные липиды вместе с апоА-I, т. е. в ЛПВП. Связывая полярные ДГ на одной стороне диска, БПЭХС формирует на проти-
воположной стороне гидрофобную поверхность, которая связывает неполярные поли-ЭХС и ЛПОНП.
Филогенетически раннее участие БПЭХС в липолизе ТГ и переносе продуктов реакции — ДГ. Филогенетически БПЭХС является древним. Его первичная структура сходна с белками, которые в крови крабов и молюсков связывают липополисахариды (ЛПС), "природные антитела" к токсинам грамотрицательных бактерий. Предшественником БПЭХС является белок, который у бактерий регулирует проницаемость плазматических мембран клеток. Белок гранул цитозоля нейтрофилов, который связывает ЛПС, гомологичен с БПЭХС: 23% аминокислотных остатков идентичны, и в 23% имеется строгое замещение (субституция). Гомологи БПЭХС задействованы в переносе ДГ и гемолимфе насекомых. Пентапептид Val-Ьеи-ТЫг-Ьеи-А1а имеют в первичной структуре БПЭХС насекомые и человек в составе апоА-1. Насекомые синтезируют БПЭХС после введения ДНК плаценты человека. БПЭХС у насекомых активирует гетерообмен полярных и неполярных липидов между апоА-1 и апоВ-100 ЛП человека. Насекомые запасают НЖК и МЖК в клетках в форме ТГ, но в гемолимфе переносят ЖК только в полярных ДГ. Полагаем, что БПЭХС сохранил эту функцию и у человека; БПЭХС переносит в крови НЖК + МЖК в форме ДГ от ЛПОНП в ЛПВП, продолжая связывать ЛПС.
Содержание БПЭХС в плазме крови повышается зависимо от концентрации ЛПОНП. При скармливании кроликам ХС содержание БПЭХС в плазме крови нарастает параллельно повышению концентрации ТГ в ЛПОНП. При этом в жировых клетках сальника повышается уровень мРНК для БПЭХС. Содержание БПЭХС возрастает в плазме крови человека при нефротическом синдроме, сахарном диабете, синдроме резистентности к Инс; при этом нарушен клиренс ЛПОНП происходит их накопление с формированием гипертриглицеридемии (гипер-ТГ). Создается впечатление, что концентрация БПЭХС возрастает параллельно ингибирова-нию липолиза в линолевых и линоленовых ЛПОНП при действии печеночной липопротеинлипазы (ЛПЛ) + апоС-Ш (глицеролгид-ролазы), и БПЭХС активно задействован в биохимических превращениях, которые физиологично оканчиваются формированием лигандных ЛПНП. Последние со всеми переносимыми ПНЖК в поли-ЭХС поглощают клетки путем апоВ-100-эндоцитоза (рис. 3).
Для выяснения роли БПЭХС в липолизе определили спектр ЖК, которые этерифицированы в ТГ и которые гепатоциты секретируют в кровь в ЛПОНП. В ТГ доминируют С16:0 пальмитиновая (пальм) и С18:0 и стеариновая НЖК; наиболее часто они этерифицированы в первой и третьей позиции ^п-1, sn-3) трехатомного спирта ГЦ, но могут занимать и sn-2. Длинноцепочечные НЖК (С20:0 и С22:0) и трансформы ННЖК этерифицированы в sn-2 ГЦ. Панкреатическая липаза в кишечнике гидролизует эфирную связь, которую образуют НЖК и МЖК только с первичными спиртовыми группами в sn-1 и sn-3. Гидролизовать же ЖК из sn-2, из эфирной связи со вторичной спиртовой группой, панкреатическая липаза, как и постгепариновая и печеночная ЛПЛ, не может.
Каталитические свойства постгепариновой ЛПЛ при гидролизе ТГ в пальмитиновых и олеиновых ЛПОНП во многом идентичны панкреатической
Рис. 3. Филогенетически ранняя функция ЛПВП — перенос к клеткам ЖК в полярных ФЛ; позднее ЛПНП отвозят ХС к гепатоцитам в форме моно-ЭХС. Перенос в ЛПНП и ЛПВП и поглощение клетками ПНЖК в поли-ЭХС. При активном БПЭХС животные поглощают ПНЖК в ЛПНП путем апоВ-100-эндоцитоза, при неактивном — в ЛПВП путем апоЕ/А-1-эндоцитоза.
липазе. Оптимальный субстрат для гидролиза — ЖК, этерифи-цированные в sn-1 спирта ГЦ. В основном это С16:0 пальм, С18:0 стеариновая и С 18:1 олеиновая. Эфирную связь С20 ЖК с более длинноцепочечными ЖК постгепариновая ЛПЛ + кофактор апоС-II в ТГ не гидролизует; это функция печеночной ЛПЛ + апоС-Ш (глицеролгидролазы). Акцептором освобождаемых при гидролизе НЭЖК является липидпереносящий альбумин (Алб). Обладая высокой аффинностью к С16 и С18 НЖК и МЖК, Алб не связывает С20 и более длинноцепочечные НЖК; не может Алб связать и ПНЖК, но может связать в крови полярный лизофосфатидилхо-лин. Можно говорить о том, что постгепариновая ЛПЛ + апоС-11 гидролизуют ТГ только в пальмитиновых и олеиновых ТГ, а печеночная ЛПЛ + апоС-Ш активирует липолиз одноименных ТГ только в линолевых и линоленовых ЛПОНП. Гидролиз доходит до образования линолевых и линоленовых ДГ; далее их гидролиз происходит только в ЛПВП. Поэтому с ранних ступеней филогенеза БПЭХС оказался задействованным в переносе линолевых и линоленовых ДГ из ЛПОНП в ЛПВП для продолжения липолиза в филогенетически ранних, полярных по структуре ЛПВП (рис. 4).
Можно обоснованно говорить о том, что акцептором полярных ДГ при активации печеночной ЛПЛ + апоС-Ш и гидролиза линолевых и линоленовых ТГ в одноименных ЛПОНП является БПЭХС. Чем больше в ТГ пищи, чем больше в гепатоцитах и в ЛПОНП включено С20, С22 НЖК и МЖК, тем больше при липо-лизе в линолевых и линоленовых ЛПОНП образуется ДГ и больше БПЭХС необходимо для их перехода в ЛПВП. Замена в ТГ физиологичной ю-6 С18:1 цис-олеиновой МЖК на транс-олеиновую (элаидиновую) МЖК экспрессирует в тканях мРНК и эпигенетически активирует синтез, повышая в плазме крови содержание БПЭХС. Поскольку эфирную связь С18:1 с элаидиновой МЖК постгепариновая ЛПЛ + апоС-11 гидролизовать не может, в крови происходит накопление ДГ; чаще они содержат одну длинноцепо-чечную НЖК или одну транс-ПНЖК. Накопление ДГ, особенно МГ (со свойствами эндогенных детергентов) в поверхностном монослое ЛПОНП ингибирует липолиз по причине понижения проницаемости монослоя ФЛ + полярный спирт ХС на поверхности разделов фаз и разобщения гидрофобного субстрата реакции — ТГ, и гидрофильного фермента — липазы и ее кофактора.
БПЭХС, различие липолиза в ЛПОНП и гидролиз диглицери-дов в ЛПВП. БПЭХС переносит ДГ от линолевых и линоленовых ЛПОНП в ЛПВП для продолжения липолиза, но уже при действии иных гидролаз; это подтверждают и результаты экспериментов. Введение кроликам гепарина снижает содержание ТГ в апоВ-100 ЛП и повышает концентрацию спирта ГЦ в ЛПВП. Применение ядерной, магнитной, резонансной спектроскопии показало, что в крови основное количество ДГ локализовано в ЛПВП. В крови БПЭХС формирует функциональный, тройственный ассоциат — ЛПВП + БПЭХС + ЛПОНП. При циркуляции в крови, соударении ЛП и комплекса длинноцепочечные линолевые и линоленовые ДГ переходят из одноименных ЛПОНП в ЛПВП. В обратном же направлении, из ЛПВП в линолевые и линоленовые ЛПОНП, переходят поли-ЭХС, этерифицированные спиртом ХС ПНЖК.
Результаты физико-химических модельных экспериментов показали, что БПЭХС и апоА-1 взаимодействуют друг с другом. Поскольку при уходе из ЛПОНП ДГ в них переходят поли-ЭХС, гидролиз ТГ в линолевых и линоленовых ЛПОНП проходит в иных условиях, чем действие постгепариновой ЛПЛ + апоС-11 в
Рис. 4. БПЭХС переносит ПНЖК в форме поли-ЭХС из ЛПВП в линолевые и линоленовые ЛПОНП; последние после превращения в ЛПНП поглощают клетки путем апоВ-100-эндоцитоза.
пальмитиновых и олеиновых ЛПОНП. Гидролиз ТГ в пальмитиновых и олеиновых ЛПОНП активирует постгепариновая ЛПЛ + апоС-II; липолиз в линолевых и линоленовых ЛПОНП — печеночная ЛПЛ + апоС-III (триглицеридгидролаза).
Как и постгепариновая ЛПЛ, которая гидролизует эфирную связь только в sn-1 спирта ГЦ, печеночная ЛПЛ может гидролизовать первичную эфирную связь в sn-1 или sn-3. При этом происходит образование ДГ; они могут содержать афизиологичные транс-ННЖК и очень длинноцепочечные НЖК и МЖК. Печеночная ЛПЛ может гидролизовать некоторые ЖК и в sn-2 спирта ГЦ. Субстратную специфичность печеночной ЛПЛ (глицеролгидрола-зы) и гидролиз ТГ определяют в первую очередь каталитические свойства фермента, строение его активного центра. В определенной мере на активность липазы оказывают и условия, в которых происходит липолиз. В ЛПВП печеночная ЛПЛ (триглицеридги-дролаза) может гидролизовать ДГ до МГ — 2-моноацилглицеро-ла. При этом реализация каскада реакций гидролиза ТГ ^ ДГ ^ МГ функционально объединяет филогенетически ранние ЛПВП, более поздние ЛПНП и совсем уж поздние, последние в филогенезе ЛПОНП. Можно полагать, что на ранних ступенях филогенеза эти биохимические реакции были задействованы в пассивном поглощении клетками ННЖК и ПНЖК из ЛПВП; это было в то время, когда апоВ еще не существовало и не было переноса ЖК в неполярных поли-ЭХС и ТГ, как это отображено на рис. 1.
Перенос к клеткам С16 и С18 НЖК и МЖК включает следующие этапы: гидролиз (липолиз) ТГ в пальмитиновых и олеиновых ЛПОНП; связывание НЭЖК с Алб; клатринзависимое встраивание НЭЖК в мембрану клеток или филогенетически позже взаимодействие с транспортером (скевенждер-рецептором) CD36. Гидролиз эфирной связи спирта ГЦ с С20, С22, транс- и цис- МЖК и ННЖК начинается в апоВ-100 ЛПОНП при действии постгепариновой ЛПЛ + апоС-II и продолжается при гидролизе ДГ в ЛПВП; связующим звеном этапов липолиза в пальмитиновых и олеиновых ЛПОНП и ЛПВП является БПЭХС. Полярные ДГ из ЛПВП пассивно поглощают клетки путем встраивания в наружный монослой плазматической мембраны; МГ как детергенты формируют в мембране нежелательные локальные домены, которые ингибируют липолиз. Скармливание кроликам спирта ХС и понижение проницаемости плазматической мембраны затрудняют встраивание МГ.
БПЭХС инициирует гетерообмен неполярные поли-ЭХС ^ полярные ДГ. Уже в первых работах отмечено, что переход поли-ЭХС ассоциирован с их обменом на полярные ДГ. В более поздних работах при применении наборов реактивов "Триглицериды" появился термин "перенос ТГ". Однако можно быть уверенным в том, что в ЛПВП, структуру полярных липидов из линолевых и линоленовых ЛПОНП переходят только полярные ДГ, но никак не неполярные ТГ. ЛПВП содержат много ДГ и МГ и только следовые количества ТГ. При гидролизе ТГ в ЛПОНП задействованы два акцептора продуктов реакции: полярные НЭЖК связывает АЛБ; полярные ДГ — БПЭХС. Алб и БПЭХС являются функционально связанными. У пациентов с врожденным отсутствием синтеза Алб в гепатоцитах активирован синтез в иных клетках и повышено содержание БПЭХС в плазме крови. Высокий уровень БПЭХС отмечен и в крови у пациентов с нефротическим синдромом (потеря Алб с мочой) и транзиторной гипоальбуминемией. Повышено содержание БПЭХС и в плазме у крыс с анальбуминемией. Внутривенное введение таким животным Алб снижает синтез в клетках и уменьшает содержание в крови БПЭХС.
Концентрация БПЭХС в крови может быть повышена как при физиологичном, так и при блокированном липолизе: при гипер-ТГ в крови, как правило, повышен уровень БПЭХС. Содержание БПЭХС возрастает после приема пищи в период активации липо-лиза. При блокаде липолиза экспрессия синтеза БПЭХС в гепа-тоцитах и адипоцитах является, полагаем, компенсаторной. При ингибировании липолиза в ЛПОНП in vivo активирован синтез не только БПЭХС, но и печеночной ЛПЛ (глицеролгидролазы) + апоС-III, которые реализуют следующий этап липолиза. Считаем, что при ингибировании первого этапа липолиза (врожденный дефект ЛПЛ или апоС-II) активация синтеза БПЭХС и апоС-III происходит компенсаторно. Вероятнее всего, апоС-III не ингибирует, как это полагают, постгепариновую ЛПЛ, а повышение отношения апоС-П/апоС-III — проявление реакции компенсации в ответ на разное по этиологии ингибирование липолиза в пальмитиновых и олеиновых ЛПОНП.
БПЭХС и перенос поли-ЭХС из ЛПВП в ЛПОНП как этап поглощения клетками ПНЖК путем активного, апоЕА^-эндо-
32
цитоза. В ходе липолиза одновременно с переносом ДГ по пути ЛПОНП ^ ЛПВП в обратном направлении активированно переходят поли-ЭХС. С позиций гидрофобно-гидрофильного взаимодействия обосновано замещение полярными ДГ гидрофобных поли-ЭХС в менее гидрофобной структуре апоА-I (апоА-1 + апоА-П) ЛП и замещение эфирами ХС менее гидрофобных ДГ в апоВ-100 линолевых и линоленовых ЛПОНП. В условиях ненарушенного липолиза повышение в крови БПЭХС — это физиологичный тест активного ге-терообмена, переноса и поглощения клетками ЖК в составе ЛПНП. При нарушении липолиза чем ниже его активность, тем выше в крови содержание БПЭХС. Гетерообмен ДГ ^ поли-ЭХС зависит от липолиза, концентрации в крови БПЭХС, формирования тройственного ассоциата ЛПВП + БПЭХС + ЛПОНП, от ЛПВП как доноров, линолевых и линоленовых ЛПОНП как акцепторов поли-ЭХС.
У пациентов с врожденной мутацией постгепариновой ЛПЛ + апоС-II, перенос поли-ЭХС низкий; при этом компенсаторно повышено содержание БПЭХС в плазме крови. При добавлении in vitro липазы молока переход ЭХС возрос в 5 раз; Инс in vivo активирует перенос только поли-ЭХС. Если Инс in vivo удалять путем диализа, перенос поли-ЭХС снижается. Если при активном липолизе в ЛПОНП в плазме крови не повышено содержание БПЭХС, перехода поли-ЭХС из ЛПВП в ЛПОНП также не происходит. Если же БПЭХС добавить к плазме крови in vitro, не активируя одновременно гидролиз ТГ в ЛПОНП, параметры переноса ЭХС не меняются. Скорее всего, БПЭХС инициирует переход поли-ЭХС из ЛПВП в линолевые и линоленовые ЛПОНП-ЛПНП только в процессе липолиза и гетерообмена на ДГ. Когда ЛПВП с меченым хо-лестерололеатом инкубировали с ЛПВП и БПЭХС, перенос ЭХС возрастал в интервале 21—49oC; при 40С гетерообмена липидов не происходит. Полагают, что гетерообмен между ЛПНП и ЛПВП совершается при соударении в крови ЛП; частота столкновения прямо зависима от температуры. Возможно, поэтому переход ли-пидов между ЛП и плазматической мембраной клеток проходит с меньшей скоростью, чем между ЛП.
Активность переноса поли-ЭХС в линолевые и линолено-вые ЛПОНП в крови зависит от содержания в них НЖК + МЖК/ ПНЖУК. Чем более длинные и более ПНЖК этерифицированы спиртом ХС в ЛПВП, тем более активно в линолевые и линолено-вые апоВ-100 ЛПОНП переходят поли-ЭХС. При этом моно-ЭХС как неполярная форма спирта ХС в этом обмене липидов участия не принимают; они остаются в ЛПВП. Результаты экспериментов подтвердили, что параметры перехода ЭХС в линолевые и линоленовые ЛПОНП зависят от длины ацильных цепей. Наличие в ЖК поли-ЭХС двух ДС является условием активного перехода их в апоВ-100 ЛП. Добавление в пищу животным ю-3 эйкозапентаеновой (С20:5) и докозагексаеновой (С22:6) ПНЖК повышает переход поли-ЭХС в линолевые и линоленовые ЛПОНП. БПЭХС инициирует переход из ЛПВП в ЛПОНП только поли-ЭХС. Переход в апоВ-100 ЛП поли-ЭХС, наиболее гидрофобных из эндогенно синтезированных липидов, активирует липолиз и инициирует превращение лино-левых и линоленовых ЛПОНП в ЛПНП. При этом апоВ-100 принимает активную конформацию, формирует апоВ-100-лиганд, и все линолевые и линоленовые ЛПНП активно поглощают клетки путем апоВ-100-эндоцитоза со всеми переносимыми ПНЖК. Полагаем, что синтез в ЛПВП моно-ЭХС (олеата ХС) — этап переноса ХС от клеток к гепатоцитам, который совершают ЛПНП, реализуя при этом биологическую функцию эндоэкологии. В то же время синтез в ЛПВП поли-ЭХС (ПНЖК, этерифицированных спиртом ХС) — это этап переноса и активного поглощения клетками экзогенных ПНЖК и реализация биологической функции трофологии и биологической функции гомеостаза. Функционально это разные процессы, они сформированы на разных ступенях филогенеза, но в обоих случаях в составе филогенетически наиболее ранних ЛПНП и в определенной последовательности. Первыми ЛПВП реализовали биологические функции трофологии и гомеостаза — перенос в межклеточной среде ННЖК и ПНЖК и их пассивное поглощение клетками в форме ФЛ и ДГ; второй реализована биологическая функция эндоэкологии — перенос спирта ХС от клеток к печени; в третью очередь реализовали активное поглощение клетками ПНЖК в ЛПНП путем апоВ-100-эндоцитоза в форме поли-ЭХС; четвертым реализовано активное поглощение клетками ПНЖК в поли-ЭХС в ЛПВП при апоЕ/А-1-эндоцитозе. Столь разнообразны функции, в которых ЛПВП задействованы на ступенях филогенеза.
Когда меченые ЭХС селективно вводили в отдельные субклассы ЛПВП, наиболее активным донором поли-ЭХС явились ЛПВП-2а. В то же время наиболее высокую удельную радиоактивность ЭХС имели ЛПВП-1. Несмотря на это, донором моно-ЭХС ЛПВП-1
не являлись. Полагаем, что это различие определено составом апо, которые содержат эти субклассы ЛПВП. ЛПВП-2а сформированы апоА-1 + апоА-П (апоА-1-белок — липидный комплекс), в то время как ЛПВП-1 (ЛП очень высокой плотности) образованы тоже двумя апо, но это апоА-1 + апоЕ. Вместе апоЕ и апоА-1 формируют кооперативный лиганд и иное активное поглощение клетками поли-ЭХС, минуя ЛПНП. При гетерообмене ДГ и неполярных поли-ЭХС происходят превращение ЛПВП-2а в ЛПВП-2б и одновременное превращение линолевых и линоленовых ЛПОНП в одноименные, лигандные ЛПНП. Наличие гетерообмена подтверждает и сходство состава ЖК в ДГ и линолевых и линоленовых ЛПОНП и ЛПВП-2б. Этот обмен определяет и сходство ЖК поли-ЭХС в составе ЛПВП-2а и ЛПНП. На основании этого можно полагать, что ЛПВП-2а и линолевые + линоленовые ЛПНП являются этапами в переносе и активном поглощении клетками ПНЖК в поли-ЭХС в составе ЛПНП путем апоВ-100-эндоцитоза (рис. 5).
Связывание БПЭХС + ЛП электростатическое; это взаимодействие позитивно заряженных аминокислотных остатков Ы-конца БПЭХС и негативно заряженных головных групп ФЛ в ЛП. Взаимодействие можно усилить, если увеличить отрицательный заряд БПЭХС путем ацилирования или сукциниирования аминокислот. Гетерообмен липидов можно понизить при изменении физико-химических свойств ЛП: уменьшение отрицательного заряда ЛП при низких значениях рН, удаление из монослоя НЭЖК, повышение в монослое содержания ХС. Последнее снижает способность апоВ-100 в ЛПОНП связывать поли-ЭХС. Влияние на ге-терообмен липидов оказывают и физико-химические свойства ЛП донора. В модельной системе липосомы из фосфатидилэта-ноламина — лучшие доноры эфиров поли-ЭХС, чем липосомы из сфингомиелина. Переход поли-ЭХС в апоВ-100 ЛП определен также активностью их синтеза. Добавление лецитинхолестерол ацилтрансферазы (ЛХАТ) к плазме крови пациента с дефектом фермента активирует синтез моно- и поли-ЭХС и переход их в ЛПОНП; это же прослежено и в эксперименте. Функция БПЭХС состоит в переносе поли-ЭХС из полярной структуры ФЛ в неполярные структуры из ТГ. Вероятнее всего, гетерообмен полярных и неполярных липидов проходит в тройственном ассоциате ЛПВП+ БПЭХ + ЛПОНП, а синтез в ЛПВП моно-ЭХС и поли-ЭХС активируют изоферменты ЛХАТ или вообще разные энзимы.
БПЭХС и формирование тройственного ассоциата. В ассо-циате одновременно происходит переход ДГ в ЛПВП и поли-ЭХС в линолевые и линоленовые ЛПОНП. Подобные ассоциаты присутствуют в плазме крови; они выделены и при диск-электрофорезе в геле полиакриламида после визуализации методом авторадиографии. Добавление в среду Алб, свободного от НЭЖК, ингибирует образование тройственных ассоциатов; однако образованные при электростатическом взаимодействии, они диссоциируют при выделении. Формирование ассоциата подтверждает единение липолиза, гетерообмен полярных и неполярных липидов, активность постгепариновой ЛПЛ + апоС-11, печеночной ЛПЛ + апоС-Ш (глицерол-гидролазы), ЛХАТ, физико-химические особенности БПЭХ, состав ЖК в ЛПВП, линолевых и линоленовых ЛПОНП.
Формирование тройственного ассоциата, вероятно, происходит в несколько этапов. На первом БПЭХС в нативной кон-формации связывает полярные ДГ. В ассоциации с ними БПЭХС принимает кон-формацию, при которой формирует липидсвя-зывающую поверхность и взаимодействует с ЛПВП. В ассоциации с неполярными поли-ЭХС ЛПВП БПЭХС
принимает иную конформацию
Рис. 5. Перенос поли-ЭХС из ЛПВП в лино-левые и линоленовые ЛПОНП при активном БПЭХС (слева) и при отсутствии такового переноса поли-ЭХС из ЛПВП при неактивном БПЭХС.
и связывает ЛПОНП. Вероятно, в ассоциате происходит тесное взаимодействие БПЭХС с апоА-1. В модельной системе показано; только при добавлении апоА-1 БПЭХС начинал активировать переход поли-ЭХС в ЛПОНП. Действие БПЭХС активно в ассоциации с апоА-1. Движущей силой обмена полярные ДГ ^ неполярные поли-ЭХС является гидрофобное взаимодействие липид:липид (рис. 6).
БПЭХС и рецепторное поглощение клетками лигандных линолевых и линоленовых ЛПНП путем апоВ-100-эндоцитоза. Многие исследователи полагают, что ЭХС и БПЭХС участвуют в переносе ХС от клеток к гепатоцитам. Перенос проходит по следующему пути: плазматическая мембрана ^ межклеточная гидрофильная среда ^ ЛПВП ^ этерификация полярного ХС в ЭХС, в олеат ХС ^ БПЭХС + тройственный ассоциат ^ ЛПОНП ^ рецепторный эндоцитоз гепатоцитами ^ синтез желчных кислот. БПЭХС инициирует поступление ЭХС в ЛПНП. Однако в таком случае трудно объяснить, почему основная масса ЭХС оказывается не в ЛПОНП и гепатоцитах, а в составе ЛПНП.
Мы придерживаемся иного мнения: переход поли-ЭХС из ЛПВП в линолевые и линоленовые ЛПОНП и их превращение в лигандные ЛПНП является этапом в переносе и поглощении клетки ПНЖК; БПЭХС — облигатный участник этого процесса. Поли-ЭХС — неполярная форма ПНЖК, этерифицированных спиртом ХС. Их перенос и активное поглощение клетками включает следующие этапы: в энтероцитах этерификация ПНЖК в ФЛ и формирование стационарным апоА-1 ЛПВП ^ переэтери-фикация ПНЖК из полярных амино-ФЛ в неполярные поли-ЭХС ^ тройственный ассоциат ^ переход поли-ЭХС в линолевые и линоленовые ЛПОНП ^ формирование одноименных лигандных ЛПНП ^ поглощение их клетками путем апоВ-100-эндоцитоза. Содержание БПЭХС в плазме крови крыс, мышей и собак столь мало, что тройственный ассоциат не формируется и поли-ЭХС в линолевые и линоленовые ЛПОНП не поступают. Как же в этой ситуации ПНЖК поглощают клетки?
БПЭХС, чувствительность и резистентность видов животных к экзогенной гипер-ХС и атероматозу. У человека, приматов, свиней, кроликов и морских свинок клетки активно поглощают ПНЖК путем апоВ-100-эндоцитоза в линолевых и линоленовых лигандных ЛПНП. При высокой концентрации в крови БПЭХС ключевым этапом поглощения клетками ПНЖК является апоВ-100-эндоцитоз. У животных с отсутствием в крови БПЭХС (крысы, мыши, собаки) ПНЖК в форме поли-ЭХС не переходят в линолевые и линоленовые ЛПОНП, поэтому апоВ-100-эндоцитоз их не происходит. У этих видов животным в филогенезе, вероятно при спонтанной мутации "БПЭХС-минус" отработан иной вариант поглощения клетками ПНЖК: не путем апоВ-100-эндоцитоза через апоВ-100, а через апоЕ/А-1-рецепторы при активном поглощении клетками ЛПВП-1. При низком содержании (отсутствии) в крови БПЭХС с ЛПВП-2а ассоциируется апоЕ. Полагаем, что взаимодействие апоА-1 + апоЕ формируют кооперативный апоЕ/А-1 лиганд, а клетки при отсутствии БПЭХС синтезируют апоЕ/А-1-рецепторы. При отсутствии в крови БПЭХС клетки поглощают ПНЖК, как поли-ЭХС, путем нового апоЕ/А-1-рецепторного эндоцитоза в составе ЛПВП-1 (ЛП очень высокой плотности). Современная классификация ЛПВП включает формы 2В, 2А и так далее до 3С; основано разделение субклассов ЛПВП на результатах препаративного ультрацентрифугирования. Самые крупные ЛПВП имеют порядка 30 нм в диаметре, самые мелкие около 6 нм.
Возможно, что БПЭХС у животных регулирует поглощение клетками ПНЖК через апоВ-100-или апоЕ/А-1-ре-цепторы. У млеко питающих, которые синтезируют БПЭХ, клетки поглощают ПНЖК в поли-ЭХС путем апоВ-100-эндоцитоза. У млекопитающих,
Рис. 6. Переход (гетерообмен) полярных ДГ при гидролизе ТГ в линолевых и линоленовых ЛПОНП в ЛПВП и поли-ЭХС в обратном направлении в ассоциате ЛПВП + БПЭХС + ЛПОНП в канале молекулы БПЭХС.
34
которые утратили способность син-
теза БПЭХ, клетки поглощают ПНЖК также в поли-ЭХС, но, полагаем, в составе ЛПВП через апоЕ/А-Брецепторы. Синтезируя БПЭХС, животные являются чувствительными к экзогенной гипер-ХС; это относится к приматам, человеку и кроликам. Те же виды животных, которые БПЭХС не синтезируют, обладают резистентностью к экзогенной гипер-ХС и атеросклерозу. Можно обоснованно полагать, что поглощение клетками ПНЖК через апоЕ/А-Брецепторы формирует in vivo резистентность к атеросклерозу. Поглощение же ПНЖК через апоВ-100-рецепторы обусловливает чувствительность к экзогенной гипер-ХС и атеросклерозу, как хроническому дефициту в клетках ПНЖК по причине выраженного понижения их биодоступности.
Животные, трансгенные по БПЭХС и апоЕ. Используя трансгенную технологию, животных, резистентных к атеросклерозу, можно превратить в чувствительных и чувствительных, сделать резистентными. У человека атеросклероз как хронический дефицит в клетках ПНЖК развивается при мутации апоВ-100-рецептор-нуль и высоком содержании в крови БПЭХС. В отличие от приматов и человека у крыс и мышей, трансгенных по апоВ-100-лиганд-нуль и апоВ-100-рецептор-нуль, атеросклероз и атероматоз не удается воспроизвести на модели экзогенной гипер-ХС. Это можно объяснить тем, что у этих видов ни линолевые, ни линоленовые ЛПОНП и ЛПНП, как и апоВ-100-рецепторы, не задействованы в поглощении клетками ПНЖК.
Однако у мышей апоВ-100-рецепторы можно сделать основными путем поступления в клетки ПНЖК, если экспрессировать ген БПЭХС человека. Как только БПЭХС человека инициирует поглощение клетками ПНЖК не через апоЕ/А-Брецепторы, как физиологично для мышей, а путем апоВ-100-эндоцитоза, резистентные к атероматозу мыши становятся чувствительными к экзогенной гипер-ХС. Экспрессия БПЭХС лишает мышей присущей им резистентности к гипер-ХС и атероматозу. Одновременно, когда у человека при спонтанной мутации блокирован синтез БПЭХС, пациенты становятся более резистентными к атеросклерозу; это можно наблюдать в популяции Японии. При низкой экспрессии БПЭХС клетки поглощают ПНЖК в поли-ЭХС, но не через апоВ-100, а путем апоЕ/А-Бэндоцитоза и не в ЛПНП, а в ЛПВП-1. Поскольку клетки мышей поглощают ПНЖК через апоЕ/А-Брецепторы, трансгенные апоЕ-нуль мыши становятся чувствительными к экзогенной гипер-ХС и формируют атероматоз при богатой жирами пище.
Блокада поглощения клетками ПНЖК путем апоЕ/А-I-эндоцитоза превращает резистентных к атеросклерозу мышей в чувствительные. У человека не описана спонтанная мутация апоЕ-нуль, однако при фенотипе апоЕ 2/2 аффинность лиганда к апоЕ-ре-цептору составляет около 2% физиологичной, что сравнимо с блокадой апоЕ/А-Бэндоцитоза. И все-таки атеросклероз и атероматоз у человека при фенотипе апоЕ 2/2 развивается медленнее, чем при мутации апоВ-100-рецептор-нуль. Это дает основание полагать, что у человека апоВ-100-эндоцитоз является основным в поглощении клетками ПНЖК, и существенная роль в этом принадлежит БПЭХС. Мыши и крысы при отсутствии активного БПЭХС поглощают ПНЖК только апоЕ/А-Бэндоцитозом.
Можно полагать, что клетки высших животных активно поглощают ПНЖК двумя путями. Филогенетически ранний, многоэтапный апоВ-100-эндоцитоз и более поздний, короткий апоЕ/А-Бэндоцитоз. Вместе с тем все животные, скорее всего, сохранили поглощение ПНЖК в форме поли-ЭХС и через апоВ-100-рецепторы. Однако этот путь функционально блокирован при отсутствии синтеза БПЭХС и высокой концентрации в крови пальмитиновых ЛПОНП. Вероятно, спонтанная мутация БПЭХС-нуль закрепилась в филогенезе и у ряда видов животных, и апоЕ/ А-Брецептор стал основным в поглощении клетками ПНЖК. Вышеизложенное дает нам возможность по-иному взглянуть на патогенез атеросклероза. Полагаем, что его основу составляет нарушение (блокада) поглощения клетками ПНЖК с развитием их хронического дефицита в клетках. Филогенетический ранний вариант апоВ-100-эндоцитоза клетками ПНЖК оказался чувствительным к избытку в пище НЖК и спирта ХС, в первую очередь пальм НЖК. Избыточное содержание в пище пальм НЖК всегда будет причиной выраженного снижения биодоступности ПНЖК для клеток in vivo (рис. 7).
Наиболее существенным этапом понижения биодоступности ПНЖК для клеток является афизиологичное формирование тройственного ассоциата — ЛПВП + БПЭХС + ЛПОНП. При избытке в пище пальм НЖК тройственный ассоциат формируют ЛПВП + БПЭХС + (линолевые + линоленовые + пальмитиновые ЛПОНП). Последних в плазме крови физиологично в течение нескольких
часов после еды в 10 раз и более больше, чем линолевых и лино-леновых ЛПОНП. Гепатоциты после еды при постпрандиальной гипер-ТГ секретируют ЛПОНП в отношении:
• пальмитиновые + олеиновые ЛПОНП более 90%;
• линолевые и линоленовые ЛПОНП менее чем 10%.
Если даже в небольшом проценте пальмитиновые ЛПОНП продолжают длительно циркулировать в крови, переход поли-ЭХС из ЛПВП происходит не только в количественно малые лино-левые и линоленовые ЛПОНП, но и в афизиологичные в это время (поздние) пальмитиновые ЛПОНП. Это является причиной того, что гидрофобных и меньших по объему поли-ЭХС не хватает для конкурентного вытеснения ТГ из связи с апоВ-100, а также для переноса ДГ в ЛПВП. Последнее приводит к компенсаторному увеличению in vivo синтеза клетками БПЭХС и повышения его концентрации в плазме крови (см. рис. 7).
Одновременно количества поли-ЭХС, которые переходят из ЛПВП в линолевые и линоленовые ЛПОНП, явно недостаточно для их превращения в одноименные ЛПНП. АпоВ-100 ни в лино-левых, ни в линоленовых ЛПНП не принимает активной конфор-мации и не формирует апоВ-100-лиганд. Вся масса безлигандных пальмитиновых, линолевых и линоленовых ЛПНП становится в крови биологическим "мусором", субстратом для формирования атероматозных масс в интиме артерий вместе со всеми переносимыми ПНЖК. При этом клетки лишены возможности поглощать ПНЖК путем апоВ-100-эндоцитоза; ПНЖК становятся компонентами атероматозных масс в интиме артерий эластического типа.
Функциональное значение БПЭХС активно выясняют на протяжении нескольких десятилетий; окончательного понимания не наступило. Несмотря на это, в последние десятилетия с целью лечения гипер-ТГ, атеросклероза и атероматоза коронарных артерий в клинику начинают внедрять ингибиторы БПЭХС. Основа этого — способность ингибиторов одновременно инициировать повышение содержания спирта ХС в ЛПВП (ХС-ЛПВП) и понижать концентрацию стерола в ЛПНП (ХС-ЛПНП). Применение одного препарата позволяет оказать позитивное воздействие сразу на два фактора риска атеросклероза, снизить атероматоз интимы артерий эластического типа и частоту острого коронарного синдрома. Ингибирование БПЭХС продвинулось до клиники, а понимания биологической роли протеина так и нет. Для клинических биохимиков, клиницистов важно разобраться, почему это произошло.
Внедрение в клиническую практику блокаторов действия БПЭХС является сигналом того, что в кардиологии происходит смена парадигмы; период "агрессивного" снижения уровня ХС-ЛПНП при действии статинов заканчивается, и начинается новый период — "агрессивного" повышения содержания ХС-ЛПВП при действии блокаторов БПЭХС. Итоги применения блокаторов БПЭХС, полагаем, дадут столь же скромные результаты, как и ста-тины. Применять эти препараты в клинике возможно: ингибиторы статины и блокаторы БПЭХС являются гиполипидемическими препаратами. Но желаемого результата, первичной профилактики атеросклероза не получится. Нарушения биологических функций, в частности биологических функций трофологии, гомеоста-за и локомоции, если они не являются следствием врожденных дефектов, лечить фармпрепаратами без предварительной строгой нормализации диеты бесполезно. Даже профилактическое применение ю-3 эссенциальных ПНЖК будет проходить с высокой эффективностью, если обеспечить их высокую биодоступность для поглощения клетками при ограничении поступления с пищей пальм НЖК. Если этого не сделать, не нормализовать уровень гипер-ТГ, инициированный БПЭХС переход ПНЖК в форме поли-ЭХС произойдет не в линолевые и линоленовые ЛПОНП, а в пальмитиновые ЛПОНП, поскольку в пище пальм НЖК во много раз больше суммы ННЖК (рис. 8).
Наука развивается по спирали; медицинская наука тоже. Не лишним будет вспомнить, что сходное с действием блокаторов БПЭХС проявляет пробукол. Будучи синтетическим препаратом, как, впрочем и статины, пробукол по гидрофобности близок к поли-ЭХС, к гидрофобности ю-3 и ю-6 ПНЖК, этерифицированных спиртом ХС. Когда из ЛПВП извлекли поли-ЭХС и заменили их на пробукол, новоиспеченные ЛПВП in vitro физиологично активировали превращение линолевых и линоленовых ЛПОНП в лигандные ЛПНП, а фибробласты in vitro поглощали такие ЛПВП с ПНЖК путем физиологичного для приматов и человека апоВ-100-эндоцитоза. Пробу-кол вместе с поли-ЭХС при действии БПЭХС переходит из ЛПВП в линолевые и линоленовые ЛПОНП, активирует гидролиз ТГ печеночной ЛПЛ + апоС-III, превращение ЛПОНП в одноименные ЛПНП, формирование апоВ-100-лиганда и поглощение линолевых
и линоленовых ЛПНП апоВ-100-эндоцитозом. Препарат проявляет физико-химически действие поли-ЭХС в силу близости его гидрофобно-сти. Пробукол, содержание которого высоко в ЛПВП, увеличивает поглощение ЛПВП гепато-цитами со всем переносимым от клеток спиртом ХС в форме моно-ЭХС через кассетные транспортеры, повышая экскрецию стерола с желчью и калом. Это и есть механизмы фармакологически желательного
ЛПВП
Ингибитор
ПНЖК-
Рис. 7. Гипер-ТГ, накопление в плазме крови пальмитиновых ЛПОНП блокирует образование лигандных ЛПНП, поглощение клетками ПНЖК и компенсаторно активирует БПЭХС. Ингибиторы делают невозможным для БПЭХС инициировать гетерообмен ДГ и поли-ЭХС между ЛПОНП и ЛПВП.
снижения уровня
ХС-ЛПВП при действии препарата.
Единственное условие эффективной профилактики и лечения ГЛП и атеросклероза — нормализация биологической функции трофологии, биологической реакции внешнего питания согласно параметрам, сформированным на ступенях филогенеза:
• отношение белки:жиры:углеводы по энергетической ценности как 1:1:1;
• отношение НЖКМЖКННЖК + ПНЖК как 1:1:1;
• содержание пальм НЖК не более 15% всего количества ЖК;
• отношение ю-6/ю-3 ЭС ПНЖК как 1:5 (1:3).
Любое профилактическое и лечебное действие начинается со строгого соблюдения филогенетических параметров питания. Однако и при лечении и программе профилактики трудно проследить соблюдение пациентами параметров питания. Реальная основа проведения первичной профилактики атеросклероза в популяции — напряжение биологической функции интеллекта. Это осознание того, что содержание в пище пальм НЖК не может быть больше того количества, которое способны на основании миллионами лет накопленного в филогенезе опыта переносить к клеткам ЛП; это не более 15% общего количества ЖК. На протяжении сотен миллионов лет перед животными не стояла задача бороться с перееданием. Наиболее часто в филогенезе приходилось противостоять недостатку пищи, голоданию; в этом направлении in vivo сделано многое. Организм человека не умеет (не научился) бороться с перееданием, избытком субстрата; система ЛП функционально, физико-химически не может переносить к клеткам НЖК в количестве более
Рис. 8. Изменения, наступающие в переносе к клеткам ПНЖК при действии блокаторов БПЭХС (анасетрапиб): прекращение физиологичного перехода ПНЖК в форме поли-ЭХС из ЛПВП в линолевые и линоленовые ЛПОНП и поглощение клетками ПНЖК в составе ЛПВП.
клиническая лабораторная диагностика, № 8, 2014
15%. И никакие фармакологические препараты на уровне популяции не могут осуществить профилактику атеросклероза, атероматоза и острого коронарного синдрома. Нарушение в популяции биологических функций и биологических реакций действию таблеток не подвластно.
Количество получаемых с пищей ш-3 и ш-6 ЭС ПНЖК также вли-
Рис. 9. Иные представления о формировании яет на становле-
ХМ в плазме крови из секретированных эн- ние активного по-
тероцитами комплексов ТГ; физиологичное глощения их клет-
деление ЛПОНП на четыре функционально ками. Поэтому
разных субкласса; роль БПЭХС в переносе и эпигенетическое
активном поглощении клетками ПНЖК. снижение экс-
прессии БПЭХС
распространилось в популяции Японии; примерно 10% японцев имеют в крови сниженный уровень БПЭХС, ХС-ЛПНП и физиологичную гипер-а-липопротеинемию при высоком содержании в ЛПВП поли-ЭХС. Афизиологичная же гипер-а-липопротеинемия развивается при интоксикации алкоголем; повышение уровня ХС-ЛПВП при этом происходит за счет содержания полярного спирта ХС при ингибировании в гепатоцитах синтеза ЛХАТ, а не за счет концентрации физиологичного моно-ЭХС — олеата ХС. Вероятно, поэтому внимание клиницистов обращено на использование синтетических блокаторов БПЭХС для лечения атеросклероза и атероматоза. Подобный способ компенсации переноса ПНЖК в иных, чем ЛПНП, ЛП и поглощение клетками через иные рецепторы (апоЕ/А-1-эндоцитоз) не лишены теоретического обоснования. Вместе с тем для того чтобы патогенез атеросклероза — дефицит в клетках эссенциальных ПНЖК — стал более ясным как нарушение in vivo биодоступности их для клеток, желательно добавить в существующие схемы переноса ЖК в составе ЛП наши представления, которые обоснованы с учетом филогенетической теории общей патологии (рис. 9). Кроме того, важно понять, что структура ЛП не сформирована in vivo при действии ультразвука, как это сделали in vitro биофизики в отношении апоА-I и апоВ-100 ЛП, а является обычными для биологии вариантами структуры белок:липид. Будучи гидрофобными, в водной, гидрофильной межклеточной среде и плазме крови, в стремлении сформировать наименьшую поверхность, апоВ-100 ЛП подвергаются деформации. Существующая же структура ЛП, особенно апоВ-100 ЛП, является абиологичной.
После более полувека иных представлений мы на основании филогенетической теории общей патологии впервые обосновали, что все ЛП по структуре — это бислой белок:липид. Основная функция ЛПВП, как и всех ЛП, — перенос к клеткам ЖК и только позже отвоз ХС от клеток. На ступенях филогенеза последовательно стали функционировать ЛПВП, ЛПНП и ЛПОНП. ЛПВП переносили ЖК в полярных липидах при пассивном поглощении клетками. Позже ЛП переносят ЖК в неполярных эфирах со спиртами ГЦ и ХС, а клетки поглощают их рецепторным эндоцитозом. Гепатоциты секретируют в кровь пальмитиновые, олеиновые, линолевые и линоленовые ЛПОНП; первые и вторые ЛПОНП физиологично поглощают инсулинзависимые клетки апоЕ/В-100-эндоцитоза, линолевые и линоленовые ЛПОНП, после перехода полиэфиров ХС из ЛПВП превращаются в ЛПНП; клетки поглощают их апоВ-100-эндоцитозом. Формирование ХМ происходит в крови, и гепатоциты поглощают их путем апоЕ/В-48-эндоцитоза. Поглощение клетками ПНЖК апоВ-100-эндоцитозом формирует чувствительность животных к экзогенной гипер-ХС, поглощение ПНЖК через апоЕ/А-1-рецепторы — резистентность. АпоЕ в ЛП формирует кооперативные лиганды — апоЕ/В-48 для ХМ, апоЕ/В-100 для ЛПОНП и апоЕ/А-I для ЛПВП. ХМ в крови формирует апоВ-48 из комплексов ТГ, секретированных энтероцита-
36
ми. Наши воззрения меняют представления о патогенезе и профилактике атеросклероза, метаболического синдрома и резистентности к Инс, патогенез которых объединяет нарушение переноса в ЛП и поглощение клетками ЖК.
Что же с позиций общей биологии повышение в популяции уровня заболеваемости и летальности от сердечно-сосудистых заболеваний? Это вымирание части популяции в процессе приспособления к изменению условий внешней среды. Можно говорить о многих экологических факторах, однако основным является нарушение биологической функции трофологии, биологической реакции экзотрофии — это непомерно высокое (в разы выше физиологичного, филогенетического) содержание в пище НЖК, главным образом С16:0 пальм НЖК. Безусловно, эволюция Homo sapiens продолжается; он приспособится и к столь высокому содержанию в пище пальм НЖК. Однако для этого потребуется около 50—60 тыс. лет. Не проще ли использовать биологическую функцию интеллекта, когнитивную функцию и понять, что филогенетические параметры метаболизма необходимо соблюдать. Здоровье индивидуума — проблема самого человека, необходимость укладывать свои желания в филогенетические возможности. Иного не дано и не будет.
Вопросы для самоконтроля
1. Сколько в филогенезе этапов формирования системы ЛП, пассивного и активного поглощения клетками ЖК?
2. В каком количестве физиологичных процессов реализовано действие ЛПВП?
3. Какова функциональна роль белка, переносящего ЭХС?
4. Определяем ли мы в лабораториях клинической биохимии содержание в плазме крови ТГ или спирта ГЦ?
5. Каковы филогенетические параметры физиологичной реализации биологической функции трофологии, биологической реакции экзотрофии?
РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА
1. Титов В.Н. Лабораторная диагностика и диетотерапия гиперлипопротеинемий (биологические основы). М.: Медпрактика-М; 2006.
2. Титов В.Н. Первичный и вторичный атеросклероз, атероматоз и атеротромбоз. М.: Триада-Х; 2008.
3. Титов В.Н., Амелюшкина В.А., Рожкова Т. А., Коткина Т. И. Диагностика и дифференцированная, этиологически обоснованная диетотерапия при семейных формах гиперлипопротеинемий (Лекция 1). Клиническая лабораторная диагностика. 2008; 1: 23—34.
4. Титов В.Н., Амелюшкина В.А., Рожкова Т.А. Диагностическое значение электрофореза липопротеинов при соматических заболеваниях — вторичных гиперлипопротеинемиях. Клиническая лабораторная диагностика. 2008; 4: 21—36.
5. Титов В Н., Востров И.А., Ширяева Ю.К., Каба С И. Становление в филогенезе липопротеинов низкой, очень низкой плотности и инсулина. Липотоксичность жирных кислот и липидов, позиционные изомеры триглицеридов. Успехи современной биологии. 2012; 123 (5): 516—36.
REFERENCES
1. Titov V.N. Laboratory diagnosis and dietetics hyperlipoproteinemia (biological basis). Moscow: Medpraktika; 2006. (in Russian)
2. Титов В.Н. Primary and secondary atherosclerosis and athero-thrombosis atheromatosis. Moscow: Triada-X; 2008. (in Russian)
3. Titov V.N., Amelyushkina V.A., Rozhkova T.A., Kotkina T.I. Diagnosis and differential etiologically grounded in familial forms of diet therapy hyperlipoproteinemia (Lecture 1). Klinicheskaya laboratornaya diagnostika. 2008; 1: 23—34. (in Rissian)
4. Titov V.N., Amelyushkina V.A., Rozhkova T.A. Diagnostic value of lipoprotein electrophoresis in somatic diseases — secondary hyperlipoproteinemia. Klinicheskaya laboratornaya diagnostika. 2008; 4: 21—36. (in Russian)
5. Titov V.N., Vostrov I.A, Shiryaev J.K., Kaba S.I. Becoming phy-logeny lipoprotein, very low density and insulin. Lipotoxicity fatty acids and lipids, triglycerides positional isomers. Uspekhi sovremennoy biologii. 2012; 123 (5): 516—36. (in Russian)
Поступила 07.02.14 07 09 14
ПППП ППП flft 1A inrlrl 4ft
13ПЯ9П14 -M'14-55
