CC BY
345
-о
ю
ГЕНЕТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ЖЕЛЧЕОБРАЗОВАНИЯ
Иванченкова Р. А., Гаценко В. П., Атькова Е. Р.
Московская медицинская академия имени И. М. Сеченова
Иванченкова Римма Александровна 8(499) 2483823
РЕЗЮМЕ
В обзоре представлен современный взгляд на процессы желчеобразования и желчевыведения. Показаны механизмы секреции и транспорта основных компонентов желчи, а также роль генов, участвующих в биосинтезе белков-транспортеров.
Ключевые слова: желчеобразование, желчевыделение, АВС-связывающие кассетные транспортеры. SUMMARY
This article represented a modern view of and choleproduction and choleexcretion processes. It was presented secretion and transport of major bile components machineries as well as role of genes that are involved in protein-transporters biosynthesis.
Keywords: choleproduction, choleexcretion, ABC-binding cassette transporters.
В настоящее время связь атеросклероза с метаболизмом холестерина (ХС) не вызывает сомнений, однако регулирующие механизмы гомеостаза стеролов до конца не ясны. Организм стремится сохранять баланс между экзогенным введением ХС, эндогенным его синтезом и выведением из организма. Удаление ХС происходит с желчью либо путем окисления его в желчные кислоты (ЖК), либо путем солюбилизации молекулы ХС желчными кислотами и фосфолипидами (ФЛ). Современные достижения науки показали, что стабильность этого баланса может быть достигнута только при комплексном взаимодействии всех систем (транспортных, энзимных, рецепторных), участвующих в этом процессе.
Основными путями выведения ХС из гепатоцита являются:
• транспорт свободного ХС в желчь (при участии кассетных транспортеров АВСG5/G8);
• биосинтез ЖК (под контролем 7а-гидроксилазы и CYP7A1);
• образование эфиров ХС (накопление в клетке, выведение в кровь в виде липопротеидов очень низкой плотности (ЛОНП)).
ЖЕЛЧЕОБРАЗОВАНИЕ
ция связана с синтезом и активным транспортом ЖК в печени. Гепатоцит также активно захватывает ЖК из портальной крови (до 80% циркулирующих ЖК) и выделяет в канальцы [41]. В канальцевой желчи концентрация ЖК в 100 раз выше, чем в портальной крови, поэтому считают, что они поступают в канальцы путем активного транспорта с участием переносчика. В канальцы активно секретируются также билирубин, ХС и ФЛ [7].
Состав желчи меняется в интеролобулярных протоках за счет прибавления постоянного объема воды и бикарбонатов, независимо от секреции ЖК. Эта часть желчи, которая осуществляется активным транспортом Ыа+ (участие системы №+-К+-АТФ-азы) и начинается в центролобулярных гепатоци-тах, называется «независимой от концентрации ЖК» фракцией желчи. Ее физиологическая роль заключается в разбавлении и выведении «кислотозависимой» фракции [6]. В желчных протоках происходит процесс дальнейшего формирования желчи за счет продукции жидкости, богатой бикарбонатами и хлоридами. Этот процесс находится под контролем секретина (80%) и других гастроинтестинальных гормонов.
СИНТЕЗ ЖК В ГЕПАТОЦИТЕ
Выделяют «кислотозависимую» и «кислотонезависи- ЖК образуются в гепатоците и являются конеч-мую» фракции желчи. «Кислотозависимая» фрак- ным продуктом метаболизма ХС в организме.
in
т
Г-v
Ю
Определяющей реакцией в процессе биосинтеза ЖК является окисление ХС в 7а-положении, которое происходит в гладком эндоплазматическом ретику-луме гепатоцита (ГЭР) при участии 7а-гидроксилазы и цитохрома Р-450 (CYP7A1). В ходе этой реакции происходит преобразование плоской молекулы ХС в L-образную, что обеспечивает ей устойчивость к осаждению кальцием. В ЖК окисляется, и таким образом выводится из организма до 80% общего пула ХС [2].
Цитохром Р450 — мембранный фермент про-стетической группы, катализирующий моноок-сигеназные реакции. Комплекс восстановленного гемопротеина с окисью углерода имеет характерный максимум при 450 нм, что и определило название фермента. В присутствии доноров электронов (NAD (P) H — специфический флавопротеин) Р450 способен активировать молекулярный кислород, один атом которого затем внедряется в молекулу окисляемого субстрата, а другой восстанавливается до воды. Мономеры гемопротеина состоят из одной полипеп-тидной цепи, содержащей от 45 до 55% неполярных аминокислотных остатков (более 500). В структуре гемопротеина выявлены вариабельные участки (пролиновый, треонин-сериновый, цистеиновый кластеры и др.), которые определяют специфику взаимодействия каждого цитохрома с мембраной. Аминокислоты, содержащие гидроксильные группы, претендуют на роль 6-го транстиолатного лиганда железа гема. Но наиболее вероятным кандидатом на эту роль является атом кислорода молекулы воды [4].
Все мембранные цитохромы Р450 на N-концевом фрагменте пептидной цепи имеют короткий гидрофобный участок, содержащий от 12 до 21 аминокислотных остатков. Он выполняет роль якорного пептида и содержит сигнальную последовательность, ответственную за встраивание белка в мембрану. За ним расположена стоп-сигнальная последовательность, останавливающая встраивание пептида в фосфолипидный бислой. Предложена модель локализации гемопротеина в мембране, согласно
которой большая часть белка находится вне липидного бислоя, субстратсвязывающий участок контактирует с липидным бислоем, а гем расположен параллельно плоскости мембраны (рис. 1).
К настоящему времени идентифицировано более 160 разных генов, кодирующих Р450 [3]. Ген CYP7A1, кодирующий синтез 7а-редуктазы, расположен на 8-й хромосоме. Экспрессия гена регулируется многими факторами, основным их которых являются ЖК. Экзогенное введение ЖК сопровождается снижением синтеза ЖК на 50%, прерывание ЭГЦ — увеличением их биосинтеза.
На стадии синтеза желчных кислот в печени ЖК, особенно гидрофобные, активно подавляют транскрипцию гена CYP7A1 (цитохром Р4507А1), однако механизмы этого процесса до конца не выяснены [43]. Открытие фарне-зилового Х-рецептора ^ХВ.) — одиночного ядерного рецептора гепатоцита, который активизируется только ЖК, — позволило уточнить некоторые из этих механизмов.
БХВ. относится к семейству ядерных Х-рецепторов, получивших название ядерных гормональных рецепторов (ЯГР), которые осуществляют регуляцию интегральных путей метаболизма. В настоящее время известно 48 ЯГР. Все они имеют сходную структуру, включающую сайты связывания с лигандом и участок посадки на промоторные или эн-хансерные участки ДНК. ЯГР являются ли-гандактивируемыми транскрипционными факторами, которые обеспечивают транскрипционную активность малых липофильных сигнальных молекул [1].
Условно ЯГР делят на 3 группы:
• ЯГР, связывающие стероидные гормоны (т. е. рецепторы к половым гормонам и глюкокорти-коидам);
• ЯГР, для которых найдены эндогенные лиганды: оксистеролы — для Х-рецептора печени (семейс-
обзоры
reviews
00
ю
тво LXR); жирные кислоты и их окисленные метаболиты — для рецепторов активации пролиферации пероксисом (семейство РРЛЯ); фарне-зил и желчные кислоты для фарнезилового Х-ре-цептора (FXR), ретиноиды — для ретиноидных Х-рецепторов (семейство В.ХВ.) и другие;
• ЯГР, лиганды, которые не обнаружены.
Многие ЯГР (ЬХВ., РРЛВ. и FXR) образуют гетеродимеры с В.ХВ., и поэтому некоторые фармакологические соединения, связываясь с определенным Х-рецептором, проявляют признаки активации ЯХЯ. Снижение экспрессии генов ЯГР сопровождается редукцией связывания ЯГР с соответствующими регуляторными участками ДНК.
Фарнезил входит в пул нестероидных продуктов мевалонатного пути, необходим в реакциях пре-нилирования ядерных ламинов, малых G-белков и протеинкиназ, что обеспечивает их интеграцию в мембраны и проявление функциональной активности. ЖК являются физиологическими лигандами для FXR. Транскрипция гена CYP7A1 подавляется ЖК путем вовлечения сложного механизма, включающего в себя ряд ЯГР, основным из которых является FXR [22].
ЖК стимулируют последовательное включение ядерных корепрессоров, увеличивая концентрацию HDAC7 (гистондиацетилазу), что обеспечивает включение всего рецепторного комплекса, подавляющего транскрипцию CYP7A1. Происходит активизация механизма FXR/SHP, который индуцирует экспрессию SHP — атипичного члена из семейства ЯГР, влияющего на активность ЬВН-1 (печеночный ЯГР). SHP рассматривают как плейотропный регулятор различных биологических функций благодаря их способности подавлять ряд ЯГР. Таким путем SHP подавляет активность CYP7A1, обусловленную ЬЯН-1 [23].
Взаимоотношение БХВ. / SHP рассматривают как независимый механизм, осуществляющий подавление экспрессии CYP7A1. Этот механизм обеспечивает взаимодействие ЖК с печеночными макрофагами (купферовскими клетками), которые индуцируют экспрессию гена и секрецию цитоки-нов. Воспалительные цитокины, включающие в себя туморозный некротический а-фактор и интерлейкин 1(3, обеспечивают в паренхиматозных клетках быстрое подавление (репрессию) гена CYP7A1 [14]. Этот рецепторный каскад обеспечивает молекулярную базу для координации работы CYP7A1 и других генов, участвующих в биосинтезе ЖК. Х-рецептор не только подавляет транскрипцию гена CYP7A1, но и активизирует кишечный белок-транспортер ЖК, т. е. происходит регуляция не только синтеза ЖК, но и их ЭГЦ [29].
В настоящее время известно более 480 генов, кодирующих изоформы цитохрома Р450 с различной, иногда перекрывающейся, субстратной специфич-
ностью и с различным механизмом регуляции экспрессии. У здорового человека сохраняется баланс между генотипом АА и низким уровнем ХС ЛНП крови, т. е. существует корреляция между уровнем ХС ЛНП и активностью синтеза ЖК. Снижение синтеза ЖК ассоциируется с увеличением генотипа CC. Предполагают, что промоторные зоны гена 432-220 CYP7A1 определяют его основные свойства. Полиморфизм в области A-278C влияет на активность CYP7A1 гена и соответственно на катаболизм ХС [19]. У больных ЖКБ при активизации CYP7A1 уровень ХС ЛНП падал [34].
Недостаточная экспрессия гена приводит к снижению синтеза рецепторов ЛНП на мембране ге-патоцита и увеличению ХС в кровотоке. Мутации гена обусловливают развитие ситостеролемии, ги-перхолестеринемии, внутрипеченочного холестаза, гипертриглицеридемии, семейной гиперхолесте-ринемии.
Первичные ЖК (холевая и хенодезоксихолевая) синтезируются в гепатоците. Путь биосинтеза ЖК разветвляется на ранней стадии: одна из ветвей приводит к образованию холевой кислоты, имеющей дополнительную а-ОН-группу в положении 12, а другая — к образованию хенодезоксихолевой кислоты. В остальном обе ветви сходны и включают реакции гидроксилирования и укорачивания боковой цепи, в результате образуются характерные для ЖК структуры, содержащие а-ОН-груп-пы в положениях 3 и 7 и полностью насыщенное стероидное ядро [10].
В физиологических условиях ЖК находятся в виде желчно-кислых солей калия и натрия. Заключительным этапом в процессе биосинтеза ЖК является их конъюгация в микросомах гепа-тоцитов с аминокислотой таурином или глицином, что повышает их гидрофильность. Физиологическое значение конъюгатов заключается в приобретении большей устойчивости ЖК при изменении рН желчи, они более полярны, легче секретируются и имеют меньшую величину критической концентрации мицеллообразования [5].
Вторичные ЖК — дезоксихолевая и литохолевая — образуются в кишечнике под воздействием бактериальной микрофлоры (дегонъюгация и де-гидроксилирование). В тонкой кишке холевые кислоты являются основными ЖК, которые совместно с ФЛ образуют мицеллы, обеспечивая эффективную абсорбцию ХС [5].
ПРОДВИЖЕНИЕ ЖК ВНУТРИ ГЕПАТОЦИТА
Во внутриклеточный везикулярный транспорт ЖК вовлечены ГЭР, комплекс Гольджи, эндосомальные везикулы (рис. 2). ЖК захватывается аппаратом Гольджи, направляется в везикулы с участием мик-ротубул и затем секретируется в канальцы путем
экзоцитоза. Однако возможен и невезикулярный механизм. Предполагают, что простые ЖК (моно-молекулярные) связываются протеином цитозола и затем транспортируются через мембрану канальцев путем диффузии [16].
Особенность продвижения ЖК из крови в гепа-тоцит через синусоидальную мембрану заключается в преодолении высокого градиента концентрации и электрического потенциала. Он осуществляется тремя путями [30].
1. Ма+-зависимый процесс. №+ — градиент, регулируемый №+-К+-АТФ-азой мембраны гепатоци-та, обеспечивает энергетический транспорт конъюгированных ЖК. При продвижении №+ в клетку (с натрий-таурохолевым котранспортером) за ним следует отрицательно заряженная ЖК. Этот процесс происходит при участии полипептида 48-49 кДа на базолатеральной мембране [42].
2. №+-независимый транспорт ЖК. Он дополняет первый и связан с НСО- 3 (НСО- 3/холаты). Этим путем осуществляется проникновение в гепатоцит холатов и органических ионов.
3. Продвижение в гепатоцит путем диффузии характерно для гидрофобных (урсодезоксихолие-вая) и других неконъюгированных ЖК.
ТРАНСПОРТ ЖК ИЗ ГЕПАТОЦИТА В КАНАЛЬЦЫ
Транспорт основных компонентов желчи через мембрану канальцев осуществляется при неблагоприятном градиенте концентрации желчь/клетка не менее 10: 1. Поэтому основной движущей силой для секреции ЖК в канальцы является большая разность потенциалов (30-35 mV) между гепатоцитом и канальцами [42]. Выделяют два независимых друг от друга механизма транспорта ЖК в канальцы:
1. Секреция гидрофильных моноанионных ЖК.
2. АТФ-зависимая ионная помпа для дианион-ных ЖК [30].
Неконъюгированные ЖК проходят через мембрану только в соединении с белком-гликопротеином 100 кДа, который в составе липосом осуществляет транспортную функцию.
Таким образом, ЖК покидают гепатоцит самостоятельно и оказывают регулирующее влияние на секрецию липидов в канальцы. Липиды желчи поступают из гепатоцита в канальцы в виде моно-ламеллярных везикул. Комплекс ХС-ФЛ, синтезированный в клетке, транспортируется через цитоплазму в составе везикул и экскретируется в желчные канальцы путем экзоцитоза. Продвижение же везикул, содержащих ХС и ФЛ, не синтезированных в гепатоците, через мембрану канальцев осуществляется при участии ЖК: они проникают через мембрану самостоятельно, опережая по времени везикулы, и солюбилизируют ХС и ФЛ везикул с по-
верхности мембраны в просвет канальцев, причем ФЛ солюбилизируются в большей степени, чем ХС [17, 13].
Исследованиями последних лет установлено, что все липиды желчи преодолевают канальцевый барьер при участии АВС-транс-портеров, а взаимодействие липидов происходит уже в просвете канальцев и протоков (рис. 3). На каналикулярной мембране ге-патоцита существуют три основных белка-транспортера, участвующих в продвижении липидов в канальцы. BSEP (экспортная помпа ЖК, кодируемая геном ABCB11) осуществляет АТФ-зависимый транспорт ЖК из гепатоцита в канальцы, помогая ЖК преодолеть существующий отрицательный градиент между клеткой и просветом канальца. Попав в канальцы, ЖК разворачивается и взаимодействует с транспортерами MDR3 — P-гликопротеином (ABCB4) и стеролинами 1 и 2 (ABCG5/G8), расположенными на другой стороне канальцевой мембраны. Это комплексное взаимодействие ведет к формированию желчной мицеллы, т. к. ABCB4 принимает участие в продвижении ФЛ, а ABCG5/G8 — ХС [40].
ТРАНСПОРТЕРЫ ТИПА АВС-СЕМЕЙСТВА
Транспортеры АВС-семейства включают в себя более сотни белков, участвующих в транспорте разнообразных субстратов — от неорганических ионов до полисахаридов и белков. Эти транспортеры объединяет общая структурная организация — наличие области (домена) в третичной структуре белка с определенной структурной автономией, обусловливающей его определенные функции: связывание с другими белками и липидами (ХС в том числе) мембран [27].
Аденозинтрифосфатсвязывающий кассетный транспортер типа А1 (АВСА1) является типич-
Рис. 3. Основные белки-транспортеры канальцевой мембраны
обзоры
reviews
Рис. 4. Топология белка АВСА.
ным АВС-белком-транспортером, включающим в себя 6 трансмембранных доменов, нуклеотидс-вязывающий домен, повторенный дважды, а также гидрофобный домен, который разделяет две повторяющиеся единицы из 6 трансмембранных спиралей (рис. 4). В силу своей гидрофобности этот домен может взаимодействовать с мембраной, облегчая транспорт субстрата. АВСА1 является одним из белков (их более 10 видов), которые участвуют в продвижении ХС через двухслойные мембраны. Любые изменения в структуре этих белков могут быть причиной нарушения обратного транспорта ХС [20].
АВС — комплекс, связывающийся с АТФ; трансмембранный домен состоящий из 6 трансмембранных спиралей, которые взаимодействуют с мембраной и облегчают транспорт субстрата на апоА (по [1оаппои У A., 2001])
АВС-ТРАНСПОРТЕРЫ В СЕКРЕЦИИ ХС ИЗ ГЕПАТОЦИТА В КАНАЛЬЦЫ
К другим представителям АВС-семейства относятся белки-транспортеры АВСG5 и АВСG8. Гены, ответственные за синтез этих белков, локализуются на хромосоме 2р21 №28117 — D2S119) [9]. Оба белка ABCG5 и ABCG8 локализованы на смежно расположенных генах, ориентированных «голова-к-голове». Экспрессия белков происходит в ГЭР, откуда они перемещаются в комплекс Гольджи, а затем на апикальную поверхность клетки. Эти белки проявляют активность только в клетках печени и кишки [9].
ABCG5 и ABCG8 — гены с противоположными функциями, принимающие участие в регуляции метаболизма ХС: с одной стороны, ограничивают всасывание ХС в кишке, с другой — способствуют его выведению с желчью. В энтероцитах часть экзогенного ХС активно при участии белков АВСG5 и АВСG8 выкачивается обратно в просвет кишки, уменьшая тем самым его абсорбцию. В гепатоцитах эти белки участвуют в катаболизме ХС и регулируют его выведение с желчью. Увеличение экспрессии этих генов сопровождается увеличением уровня ХС в желчи и снижением абсорбции ХС в кишке [26].
Уровень экспрессии белков ABCG5/G8 определяется наличием солюбилизированных ФЛ, ЖК, а также количеством акцепторов в желчных каналь-
цах. Предполагают, что ABC G5/G8 продвигают ХС к акцептору до тех пор, пока весь ХС в канальцах не будет солюбилизирован. Возможно, ABCG5/G8 при участии АТФ образует своеобразный фарватер, который подхватывает молекулу ХС и затем протаскивает ее на наружную поверхность мембраны, обращенную в просвет канальца. В процессе продвижения происходит трансформация молекулы ХС (видоизменение радикала — ОН или изоок-тилового остатка), которая делает ее узнаваемой для акцептора (смешанной мицеллы или везикулы). При соприкосновении с мицеллой или везикулой происходит поглощение ХС и его солюбилизация. Следовательно, ABCG5 / С8 являются белками-транспортерами (флипперами) для продвижения ХС из цитоплазмы в просвет канальцев. Эти белки обеспечивают продвижение ХС с клеточной поверхности мембраны на поверхность, обращенную в просвет канальцев, так же как МОВ.3 (ABCB4) являются флипперами для ФЛ, а BSEP (АВС11) обеспечивают продвижение ЖК через мембрану.
Установлено, что контроль за ABCG5/G8 кассетными транспортерами осуществляется ЯГР печени (LXRA, LXRB) [35]. Мутации данных генов ответственны за накопление стеролов в тканях и развитие атеросклероза, кроме того, они определяют индивидуальные различия в реакции на диету с высоким содержанием ХС. Различные мутации генов могут привести к повышенной экспрессии белков-транспортеров в гепатоцитах, и, как следствие, к повышенной секреции ХС в желчь [40].
Выявлено несколько одиночных ядерных полиморфизмов генов ABCG5/G8, с которыми связан различный уровень ХС крови. Наиболее значимые:
• для ABCG5 — Q604E №86720173), 118427
№84148189), 17892 №84131229) и М216
№83806471);
• для ABCG8 — C54Y №84148211), Б19Ы №811887534), Т400К №84148217) и 114222 №86709904).
Аллель 0604Е локализована на 13-м экзоне гена ABCG5, аллели гена ABCG8 — Б19Ы, C54Y и Т400К — на экзонах 1, 2 и 8 соответственно [26].
Изменения в системе кассетных транспортеров ABCG5/G8 влияют на метаболизм апоВ-содержащих липопротеидов [9; 45]:
• Низкий уровень ХС крови, низкая его абсорбция в кишке связаны с полиморфизмом D19H гена АВСG8.
• Низкий уровень ХС крови сопряжен с аллелью C54Y ABCG8.
• Инсулиновая резистентность обусловлена полиморфизмом 0604Е гена ABCG5.
• Низкая продукция ЛОНП и быстрая их трансформация в ЛНП наблюдается при наличии аллели ABCG8400K. Генотип ABCG8 является
независимым фактором, определяющим продукцию ЛОНП.
Аллели ABCG8 Ы19 и CYP7Л1 0-204 взаимодействуют между собой в процессе регуляции обмена ХС, ХС ЛНП, в частности их взаимодействие более активно снижает уровень ХС крови. Лиганды FXR стимулируют экспрессию гена апоЕ, который участвует в утилизации ЛПОНП. При дефиците БХЯ развивается триглицеридемия. Поэтому снижение уровня апоЕ и повышение концентрации ТГ в крови рассматривают как следствие снижения активности FXR. [45]. ABCG8 и апоЕ — независимые факторы, определяющие продукцию апоВ-содержащих ли-попротеидов (ЛОНП) и их катаболизм (ЛНП) [40].
С аллелью D19H гена ABCG8 связывают образование камней, которое является следствием увеличения билиарной секреции ХС. У больных ЖКБ гетерозиготность аллели выявлена в 21,4% случаев (при 8,6% в контроле). ABCG5/G8 рассматривают как литогенный ген, генетически обусловливающий развитие ЖКБ у человека [18].
Процессы всасывания ХС в кишке регулируются экзогенными и эндогенными (генетическими) факторами. Наибольший интерес представляют механизмы избирательной абсорбции пищевых сте-ролов. При обычной диете в пище содержится около 250- 500мгХС и около 200 - 400мг нехолестериновых стеролов (растительные стеролы и станолы). Однако абсорбируется и остается в организме около 50-60% пищевого ХС и менее 1% нехолестериновых стеролов. Последние активно выкачиваются в просвет кишки транспортными белками, т. е. в организме существуют механизмы, позволяющие различать ХС и нехолестериновые стеролы [44].
Предполагают участие в этом процессе кассетных транспортеров ABCG5/G8, образующих функциональные гетеродимеры на апикальной мембране гепатоцита и в энтероцитах проксимального отдела тонкой кишки [26, 37]. По-видимому, растительные стеролы, увеличивая экспрессию этих белков, активно влияют на процесс абсорбции ХС в кишке, т. е. действуют как агонисты LXR. Увеличение активности этих белков снижает абсорбцию ХС путем усиления обратного рефлюкса ХС из кишки. В ответ на это происходит увеличение синтеза ХС в гепатоците [33].
Таким образом, растительные стеролы влияют на абсорбцию ХС в кишке и снижают уровень ХС в крови. Нормальное взаимодействие ABCG5/G8 генов лимитирует кишечную абсорбцию ХС и стимулирует его печеночную экскрецию, а их мутация предопределяет накопление ХС и развитие атеросклероза — ситостеролемии. Активность транспортеров ABCG5/G8 можно существенно повысить, увеличив количество поступающих с пищей растительных стеролов [8]. ABCG5 и ABCG8 гены являются примером близкорасположенных генов,
-о
при мутации которых возникают одинаковые фенотипы [26].
АВС-ТРАНСПОРТЕРЫ В СЕКРЕЦИИ ЖК ИЗ ГЕПАТОЦИТА В КАНАЛЬЦЫ
АВС-связывающий кассетный транспортер ЖК BSEP/ABCB11 участвует в транспорте ЖК из гепатоцита в канальцы. Основной белок-транспортер — MDR2 — локализован на канальцевой мембране гепатоцита. Продвижение АВС-транспортеров из комплекса Гольджи к мембране осуществляется при участии многих факторов — АТФ, Ca2+, микротубул, энергии цитоплазмы и других неизвестных еще компонентов. Дефект в этой сложной системе приводит к развитию хо-лестаза [24].
BSEP (экспортная помпа ЖК, кодированная ABCB11) является медиатором АТФ-зависимого транспорта конъюгированных ЖК через канальцевую мембрану гепатоцита. Активаторы ABCB11 находятся под контролем FXR, RXR-альфа и ЖК. FXR функционирует с RXR-альфа как гетеродимеры и активизируются ЖК. Мутации FXR четко подавляют FXR-зависимую индукцию гена. Следовательно, FXR осуществляют регулирующую роль в транскрипции гена ABCB11, осуществляющего транспорт ЖК, и их количество в клетке является определяющим уровень активности гена [32].
Ген АВСВ11, кодирующий BSEP, локализован на хромосоме 2р24. Выявлено 86 вариантов полиморфизма гена АВСВ11. Наиболее значимые мутации гена — D482G, E297G, A570T, R1050C, N5918. Мутации гена АВСВ11, обусловливающие дефект MDR2, являются генетическим фактором развития таких заболеваний, как семейный внут-рипеченочный холестаз 2-го типа и холестаз беременных. Мутации гена приводят к изменению в структуре белка, обусловливая его нестабильность и деградацию [25].
АВС-ТРАНСПОРТЕРЫ В СЕКРЕЦИИ ФЛ ИЗ ГЕПАТОЦИТА В КАНАЛЬЦЫ
АВСВ4 являются АТФ-кассетным белком-транспортером для переноса ФЛ с внутренней поверхности мембраны гепатоцита на поверхность, обращенную в просвет канальцев. С канальцевой поверхности мембраны ФЛ захватываются ЖК, образуя мицеллу. Синонимы — ABC21, MDR2/3, MDR3, PFIC-3, P-гликопротеин 3, PGY3 [15].
Ген АВСВ4 кодирует синтез сложного белка — Р-гликопротеин 3 (MDR3). MDR3 выполняет роль флиппера для фосфотидилхолина и определяет его расположение на канальцевой мембране [11]. Нарушение экспрессии MDR3 обусловливает снижение печеночной секреции ФЛ и, как следс-
обзоры
reviews
(N
Ю
твие, снижение формирования смешанных мицелл. Недостаток ФЛ, обусловленный нарушением экспрессии гена АВСВ4, ведет к формированию токсичных желчных монокислот и развитию хо-лестатических заболеваний печени: хронического деструктивного холангита, холангио- и холецис-толитиаза, первичного внутрипеченочного ли-тиаза, семейного внутрипеченочного холестаза 3-го типа [25].
Предполагают, что в основе всех этих заболеваний лежит холангиопатия, возникающая вследствие токсического воздействия ЖК. Смешанные мицеллы, формируемые ФЛ совместно с ЖК и ХС, помимо транспортной функции, выполняют и защитную функцию, предотвращая воздействие токсичных ЖК на эпителий желчевыводящих путей [36]. В эксперименте на мышах дефицит ФЛ приводил к развитию пролиферативных изменений в желчных протоках, по портальным трактам, фиброза. MDR3/MDR2 также участвуют в выведении с желчью гидрофобных органических катионов и анионов, включая их в состав мицеллы [38].
Ген АВСВ4 локализован в локусе хромосомы ^22. Выявлено 76 вариантов полиморфизма гена АВСВ4. Мутация гена является причиной развития холестатических заболеваний печени, отмеченных выше. Однако генетические исследования не установили связи между низким уровнем транскрипции MDR3 в печени и наличием каких-либо изменений
в гене у больных с литиазом. Лишь в единичных случаях удалось выявить наличие гетерозиготной мутации гена в области 537-6137 экзон трансмембранного домена 3 [21].
Лечение препаратами ХДХК увеличивает активность BSEP, Р-гликопротеина 3 и подавляет активность 7а-гидроксилазы. Фибраты могут воздействовать на способность гепатоцита транспортировать ФЛ в канальцы, изменяя активность ABCB4 в канальцевой мембране при участии пероксисом-активных рецепторов, т. к. пероксисомы принимают участие в экспрессии гена [39].
Таким образом, ЖК влияют на свой собственный синтез в гепатоците по механизму отрицательной обратной связи для предотвращения накопления высокого уровня токсичных ЖК в крови и тканях. Печеночный LXR, контактирующий с лигандами ХС, и FXR, связывающийся с лигандами ЖК, являются основными генетическими факторами оптимального катаболизма ХС в организме. LXR обеспечивают предотвращение гиперхолестери-немии за счет влияния на транспортеры ХС. Тогда как FXR изменяют кишечную реабсорбцию ЖК, усиливая их связывание с белками-транспортерами. FXR также подавляют экспрессию 7а-гидроксилазы, 12а-гидроксилазы, оказывают влияние на №+/ та-урохолатные котранспортеры и BSEP, изменяя абсорбцию и выведение ЖК с целью предотвращения накопления токсичных ЖК.
ЛИТЕРАТУРА
1. Душкин, М. И. Интеграция сигнальных путей регуляции липидного обмена и воспалительного ответа/М. И. Душкин, Е. Н. Кудинова, Я. Ш. Шварц//Цитокины и воспаление. — 2007. — Т. 6, № 2. — C. 18 - 25.
2. Климов, А. Н. Липиды, липопротеиды и атеросклероз/А. Н. Климов, Н. Г. Никульчева. — СПб.: Питер Пресс, 1995. — C. 304.
3. Кобляков, В. А. Импринтинг цитохрома Р-450 и регуляция экспрессии его половых изоформ в печени крыс/В. А. Кобляков, Н. В. Попова, Л. Росси//Вопр. онкологии. — 1990. — Т. 36, № 12. — C. 1418 - 1428.
4. Кржечковская, В. В. Мембрансвязанный цитохром B5. Роль цитохрома B5 в регуляции активности изоформ цитохрома P-450/В. В. Кржечковская//Мембраны — 2005. — Т. 2, № 26. — C. 10 - 26.
5. Крюкова, Л. В. Всасывание желчных кислот и их печеночно-кишечная циркуляция/Л.В.Крюкова//Физиология всасывания/под ред. А. М. Уголева. — Л.: Наука, 1977. — C. 386-422.
6. Anver, M. Role of inorganic electrolytes in bile acid independent canalicular bile formation/M. Anver, D. Hegner//Am. J. Physiology. — 1983. — Vol. 244. — P. 116-124.
7. Balistreri, W. F. Clinical Guide to Bile Acid Physiology/W. F. Balis-treri//North Chicago. — 1978. — P. 1-48.
8. Basso, F. Hepatic ABCG5/G8 overexpression reduces apoB-lipo-proteins and atherosclerosis when cholesterol absorption is inhibited/F. Basso, L. A. Freeman, C. Ko et al.//J. Lipid Research. — 2007. — Vol. 48. — P. 114-126.
9. Berge, K.E. Accumulation of dietary cholesterol in sitosterolemia caused by mutations in adjacent ABC transporters/K. E. Berge, H., Tian G. A. Graf et al.//Science. — 2000. — Vol. 290. — P. 1771-1775.
10. Bergstrom, S. On the regulation of bile acid formation in the rat liver/S. Bergstrom, H. Danielsson//Acta Physiol. Scand. — 1958. — Vol.
43, № 1. — P. 1-7.
11. Borst,P. Mammalian ABC transporters in health and disease/P. Borst, R. P. J. Oude Elferink//Annu. Rev. Biochem. — 2002. — Vol. 71. — P. 537 - 592.
12. Chen, W. Nuclear receptor-mediated repression of human cholesterol 7alpha-hydroxylase gene transcription by bile acids/W. Chen, E. Owsley, Y. Yang et al.//J. Lipid Res. — 2001. — Vol. 42, № 9. — P. 1402-1412.
13. Coleman, R. Biliary lipid secretion and its control/R. Coleman, K. Rahman, M. E. Bellringer et al.//Bile Acids in Health and Disease. — Lancaster: MTP Press, 1988. — P. 175-180.
14. Davis, R.A. Regulation of cholesterol-7 alpha-hydroxylase: BAREly missing a SHP/R. A. Davis, J. H. Miyake, T. Y. Hui et al.//J. Lipid Res. — 2002. — Vol. 43, № 4. — P. 533-543.
15. de Vree, J. M. Mutations in the MDR3 gene cause progressive familial intrahepatic cholestasis/J. M. de Vree, E. Jacquemin, E. Sturm et al.//Proc. Natl. Acad. Sci. USA — 1998. — Vol. 95. — P. 282-287.
16. Erlinger, S. Transport of bile acids by the liver cell: direct evidence for a vesicular mechanism involving the Goldgi apparatus/S. Erlinger, Y. Lambri, A. Roda et al.//Trends in Bile Acid Research/G., Paumgartner A. Stiehl, W. Gerok (eds). — Dordrecht — Boston — London, 1988. — P. 115 - 122.
17. Graham, J. Hepatic biliary lipid synthesis and transport/J. Graham, H. B. Ahmed, T. C. Norphield//Bile Acids in health and disease. Update on cholesterol gallstone and bile acid diarrhea/T. Norphield, R. Jazrawi, P. Zentlermunro (eds). — London: Kluwer Acad. Publ. —
1988. — P. 27-42.
18. Grünhage, F. Autoimmune, cholestatic, and biliary disease increased gallstone risk in humans conferred by common variant of hepatic ATP-binding cassette transporter for cholesterol/F., Grünhage M. Acalovschi,
S. Tirziu et al.//Hepatology. — 2007. — Vol. 46, № 3. — P. 793-801.
19. Hofman, M. K. CYP7A1 A-278C Polymorphism affects the response of plasma lipids after dietary cholesterol or cafestol interventions in humans /M.K.Hofman, R. M.Weggemans, P. L. Zock et al. // The American Society for Nutritional Sciences. J. Nutr. — 2004. — Vol. 134. — P. 2200-2204.
20. Ioannou, Y. A. Multidrug permeases and subcellular cholesterol
transport/Y. A. Ioannou//Nature Rev. Mol. Cell Biol. — 2001. — Vol.
2. — P. 657-668.
21. Kano, M. Mutations identified in the human multidrug resistance P-glycoprotein 3 (ABCB4) gene in patients with primary hepatolithia-
in
T
СО
Ю
sis/M. Kano, J. Shoda, R. Sumazaki et al.//Hepatol. Res. — 2004. — Vol.
29, № 3. — P. 160-166.
22. Kelli, S. Burris Correlation of Farnesoid X Receptor Coactivator Recruitment and Cholesterol 7*-Hydroxylase Gene Repression by Byle Acids/S. Bramlett Kelli, Yao Sufang, P. Thomas//Mol. Gen. and Metabolism. — 2000. — Vol. 71. Issue 4. — P. 609-615.
23. Kim, I. Differential regulation of bile acid homeostasis by the farnesoid X receptor in liver and intestine/I. Kim, S. H. Ahn, T. Inagaki et al.//J. Lipid Res. — 2007. — Vol. 48, № 12. — P. 2664-2672.
24. Kipp, H. Intracellular trafficking and regulation of canalicular ATP-binding cassette transporters/H. Kipp, I. M. Arias//Liver Dis. — 2000. — Vol. 20, № 3. — P. 339-3351.
25. Lammert, F. Common haplotypes of the ABCG5/G8 genes encoding the hepatocanalicular cholesterol transporter are associated with cholecystolithiasis/F. Lammert, H. E. Wasmuth, N. Mendez-Sanchez et al.//Bile acid biology and its therapeutic implications. XVIII Int. Bile Acid Meeting. — Stockholm, 2004. — P. 56.
26. Lee, M. H. Identification of a gene, ABCG5, important in the regulation of dietary cholesterol absorption/M. H. Lee, K. Lu, S. Hazard et al.//Nat. Genet. — 2001. — Vol. 27. — P. 79-83.
27. Liqing, Y. Overexpression of ABCG5 and ABCG8 promotes bil-liary cholesterol secretion and reduses fractional absorbtion of dietary cholesterol/Y. Liqing, J. Li-Hawkins, R. Hammer et al.//J. Clin. Invest. — 2002. — Vol. 110. — P. 671-68.
28. Lu, K. High-resolution physical and transcript map of human
chromosome 2p21 containing the sitosterolaemia locus/K. Lu, M.-H. Lee, J. D. Carpten et al.//Europ. J. Hum. Genet. — 2001. — Vol. 9. — P. 364 - 374.
29. Malerod, L. Bile acids reduce SR-BI expression in hepatocytes by a pathway involving FXR/RXR, SHP and LRH-1/L. Malerod, M. Sporstol, L. K. Juvet et al.//Biochem. Biophys. Res. Commun — 2005. — Vol. 336, № 4. — P. 1096-1105.
30. Meier, P. J. Biliary secretion of bile acids/P. J. Meier//Biliary Excretion of Drugs and other Chemicals/C.-P. Siegers, J. B. Watcins (eds.). — Stuttgart — New York: G. Fischer Verlag, 1991. — P. 400.
31. Noe, J. Impaired expression and function of the bile salt export pump due to three novel ABCB11 mutations in intrahepatic cholestasis/J. Noe, G. A. Kullak-Ublick, W. Jochum et al.//J. Hepatol. — 2005. — Vol. 43, № 3. — P. 536-543.
32. Plass, J. R. Farnesoid X receptor and bile salts are involved in transcriptional regulation of the gene encoding the human bile salt export pump / J. R. Plass, O. Mol, J. Heegsma et al. // Hepatology — 2002. — Vol.
35, № 3. — P. 589-596.
33. Plat, J. Plant sterols and stanols: effects on mixed micellar composition and LXR (target gene) activation/J. Plat, J. A. Nichols, R. P. Mensink/ /J. Lipid Res. — 2005. — Vol. 46. — P. 2468-2476.
34. Reihner, E. Regulation of hepatic cholesterol metabolism in humans: stimulatory effects of cholestyramine on HMG-CoA reductase activity and low density lipoprotein receptor expression in gallstone patients/E. Reihner, B. Angelin, M. Rudling et al.//J. Lipid Res. — 1990. — Vol. 31. — P. 2219-2226.
35. Repa, J. J. Regulation of ATP-binding cassette sterol transporters ABCG5 and ABCG8 by the liver X receptors alpha and beta/J. J. Repa, K. E. Berge, C. Pomajzl et al.//J. Biol. Chem. — 2002. — Vol. 277. — P. 18793-
36. Rosmorduc, O. ABCB4 gene mutation-associated cholelithiasis/O. Rosmorduc, B. Hermelin, P. Y. Boelle et al.//Gastro-enterology. — 2003. — Vol. 125. — P. 452-459.
37. Santosa, S. Physiological and therapeutic factors affecting cholesterol metabolism: does a reciprocal relationship between cholesterol absorption and synthesis really exist?/S. Santosa, K. A. Varady, S. Abumweis et al.//Life Sci. — 2007. — Vol. 80. — P. 505-514.
38. Scharschmidt, B. F. The micellar sink: a quantitative assessment of the association of organic anions with mixed micelles and other macromolecular aggregates in rat
bile/ B.F. Scharschmidt, R.Schmid//J. Clin. Invest. — 1978. — Vol. 62. — P. 1122-1131.
39. Shoda, J. Bezafibrate stimulates canalicular localization of NBD-labeled PC in HepG2 cells by PPAR-mediated redistribution of ABCB4/J. Shoda, Y. Inada, A. Tsuji et al.//J. Lipid Research. — 2004. — Vol. 45. — P. 1813-1825.
40. Small, D. M. Role of ABC transporters in secretion of cholesterol from liver into bile. (Commentary)/D. M. Small//Proc. Nat. Acad. Sci. — 2003. — Vol. 100. — P. 4-6.
41. Sperber I. Secretion of organic anions in the formation of urine and dale.//Pharm. Rev. — 1959. — Vol. 11, № 1. — P. 109 - 134.
42. Von Dippe, P. Reconstitution of the immunopurified 49 kDa sodium-dependent bile acid transport protein derived from hepa-tocytes sinusoidal plasma membrane/P. Von Dippe, D. Levy/ /J. Biol. Chem. — 1990. — Vol. 265. — P. 14812-14816.
43. Wang, J. Studies on LXR- and FXR-mediated effects on cholesterol homeostasis in normal and cholic acid-depleted mice/J. Wang et al.//J. Lipid Research. — 2006. — Vol. 47. — P. 421 - 430.
44. Yang, C. Disruption of cholesterol homeostasis by plant sterols / C. Yang, L.Yu, W. Li et al. // J. Clin. Invest. — 2004. — Vol. 114. — P. 813-822.
45. Yu, L. Disruption of Abcg5/Abcg8 in mice reveals their crucial role in biliary cholesterol secretion/L. Yu, R. E. Hammer, J. Li-Hawkins et al.//Proc. Nat. Acad. Sci. — 2002. — Vol. 99. — P. 16237-16242.
обзоры
reviews
