CC BY
116
УДК 616.13-004,6-07:616.153.915/96(571.1)
И.Д. Сафронов, Ю.И. Рагино, В.Ю. Куликов
РОЛЬ ЖИРОРАСТВОРИМЫХ АНТИОКСИДАНТОВ В ПАТОГЕНЕЗЕ АТЕРОСКЛЕРОЗА
ГУ НЦ клинической и экспериментальной медицины СО РАМН, Новосибирск ГУ НИИ терапии СО РАМН, Новосибирск
С целью изучения роли жирорастворимых антиоксидантов в патогенезе атеросклероза проведено исследование антиоксидантного потенциала крови и липопротеинов низкой плотности (ЛНП) у пациентов с ИБС и у лиц без ИБС с факторами риска. Показана высокая активность перекисных процессов в крови и в ЛНП и низкий уровень а-токоферола и ретинола не только при ИБС, но и у лиц без ИБС с гиперхолестеринемией. Выявлена обратная независимая ассоциация уровня гомоцистеина крови и концентрации а-токоферола в ЛНП. Продемонстрирована значимая роль а-токоферола в потенциально антиатерогенных механизмах защиты ЛНП от окислительной модификации.
Ключевые слова: атеросклероз, гиперхолестеринемия, гипергомоцистеинемия, липопротеи-ны низкой плотности, жирорастворимые антиоксиданты, перекисное окисление липидов
Введение
Исторически существует более 50 теорий и моделей атеросклероза, которые создают общий взгляд на возникновение и развитие этого процесса. Каждая из них выделяет ведущий фактор патологического воздействия, которые, несомненно, имеют много общего, взаимосвязанного. Условно звенья патогенеза атеросклероза можно свести к таким основным составляющим, как иммунный ответ и воспаление, развитие эндотелиальной дисфункции и пролиферация гладкомышечных клеток, влияние генетических факторов [1, 7]. По мнению ряда исследователей, только две теории сегодня способны в какой-то мере объяснить инициирование атерогенеза. Это прежде всего окислительная (свободнорадикальная)теория атеросклероза, а также теория повреждающих реакций [2, 3, 9, 12]. В обеих теориях ключевым моментом в развитии атеросклероза рассматривается окислительная модификация липопротеинов низкой плотности (ЛНП).
Известно, что нарушение структурной целостности и развитие дисфункции эндотелия в результате действия инфекционных агентов, цитотокси-ческих соединений, гемодинамических факторов при гиперлипопротеинемии, гиперинсулинемии и других факторов [1] приводит к повышению его проницаемости для ЛНП. В интиме часть ЛНП подвергается окислению и преобразованию в модифицированные частицы. Немаловажно и то, что модифицированные ЛНП приносят в интиму чужеродные антигены (липополисаха-риды, ксенобиотики). Активация макрофагов в этих условиях приводит к воспалительной и
иммунной активации эндотелия, что сопровождается повышением экспрессии молекул адгезии на клеточной поверхности и усилением синтеза медиаторов хемотаксиса. Это привлекает новые популяции моноцитов, которые трансформируются в макрофаги, осуществляющие захват окисленных ЛНП. Значительная часть макрофагов после захвата ими модифицированных ЛНП и накопления в них эфиров холестерина остается в интиме и перерождается в пенистые клетки, которые дают начало первой стадии атерогенеза (липидных полосок). Далее происходит миграция гладкомышечных клеток (ГМК) в интиму под влиянием хемотаксических факторов, секретиру-емых эндотелиоцитами, макрофагами и фиброб-ластами интимы артерий, по-видимому, в ответ на появление в ней модифицированных ЛНП, а пролиферация ГМК — под влиянием факторов роста. Мигрировавшие в интиму и подвергшиеся в ней пролиферации ГМК способны к синтезу и секреции некоторых форм коллагена, эластических волокон и протеогликанов, то есть соединительнотканного матрикса будущей атеросклеротической бляшки. Помимо синтеза соединительной ткани ГМК способны захватывать ЛНП и, как и макрофаги, трансформироваться в пенистые клетки. Образование в интиме сосудов пенистых клеток, накапливающих значительные количества эфиров холестерина в виде цитоплазматических включений, способствует атеросклеротическому поражению артерий. Часть пенистых клеток постоянно подвергается апоптозу с выходом во внеклеточное пространство кристаллов холестерина [11, 14].
Уровень окислительной модификации ЛНП зависит от влияния целого ряда факторов. С одной стороны, от количества в них полинена-сыщенных жирных кислот (основного субстрата окисления) и продуктов окисления (оксис-теролы, диены, малоновый диальдегид и др.), с другой — от их антиоксидантного потенциала. Основными антиоксидантами ЛНП являются убихинон, р-каротин, ретинол и токоферолы [2,
9, 10]. Жирорастворимые антиоксиданты широко распределены в организме, обладают высокой биологической и антиокислительной активностью и вовлечены в различные антиатерогенные механизмы (Таблица 1).
Таблица 1
Возможные механизмы антиатерогенного действия жирорастворимых антиоксидантов [2, 10]
Повышение устойчивости ЛНП к окислению
Защита кардиомиоцитов и эндотелиоцитов от цитотоксичес-кого действия свободных радикалов и окисленных ЛНП
Ингибирование синтеза свободных радикалов моноцитами и макрофагами
Снижение экспрессии скэвенджер-рецепторов в макрофагах и гладкомышечных клетках артерий
Ингибирование синтеза лейкотриенов и провоспалительных цитокинов
Снижение адгезии моноцитов и их миграции в интиму артерий
Ингибирование пролиферации гладкомышечных клеток
Опосредованная вазодилатация и снижение агрегации тромбоцитов
Усиление активности эндотелиальной NO-синтазы Ингибирование синтеза апо-В клетками печени Ингибирование 3-гидрокси-3-метилглутарил-КоА-редуктазы Снижение концентрации С-реактивного белка в плазме
С клинической точки зрения, важную роль в развитии атеросклероза играют такие факторы риска, как гиперхолестеринемия (ГХС) и дисли-попротеинемии, курение, артериальная гипертония, наследственность (ранняя ИБС у родственников 1-й и 2-й степени родства), возраст, сахарный диабет, гипергомоцистеинемия (ГГЦ), гиперфибриногенемия и другие [1].
Представленные современные научные взгляды на патогенез атеросклероза и стали отправным моментом в проведении настоящей работы, целью которой явилось исследование антиоксидантного потенциала крови и ЛНП по уровню жирорастворимых антиоксидантов у пациентов с ИБС и у лиц без ИБС, но с факторами риска.
Материал и методы исследования В исследование было включено 557 мужчин и женщин с ИБС в форме стабильной стенокардии напряжения II и III функционального класса, с факторами риска (изолированной ГХС и ком-
бинированной ГХС, ГГЦ) в возрасте от 35 до 70 лет (в среднем 51,4±2,5 года), проживающих в г. Новосибирске. В качестве контроля были обследованы 95 практически здоровых людей без ИБС и без факторов риска, сходного возраста и пола.
Биохимические исследования включали оценку липидного профиля крови (общий ХС, триглицериды, ТГ, ЛВП-ХС) энзиматическими методами с использованием стандартных реактивов «Biocon». Согласно критериям Российских рекомендаций ВНОК (2005 г.), условно нормальные уровни для общего ХС составляли <5,0 ммоль/л, а для ТГ <1,7 ммоль/л [1]. Определение гомо-цистеинемии проводили методом иммунофер-ментного анализа с использованием стандартных реактивов «Biosource» на иммуноферментном анализаторе «Labsystem». Согласно критериям О.П. Шевченко, Г.А. Олефриенко (2002), C. Warren (2002) и H. Refsum (2004) [1], в зависимости от уровня гомоцистеинемии выделяли нормого-моцистеинемию (<15 мкМ/л), умеренную ГГЦ (15-30 мкМ/л), среднюю ГГЦ (30-100 мкМ/л) и выраженную ГГЦ (>100 мкМ/л). Исходный и стимулированный катализаторами окисления in vitro уровни продуктов перекисного окисления липидов (ПОЛ) в крови и в ЛНП определяли по концентрации малонового диальдегида (МДА) флуориметрическим методом [13]. Концентрации жирорастворимых антиоксидантов (ретинол и а-токоферол) исследовались в крови методом высокоэффективной жидкостной хроматографии [4], в ЛНП — флуориметрическими методами [5, 15].
Статистическую обработку результатов проводили в программе SPSS для Windows (версия 12). Критерием статистической достоверности был уровень р<0,05.
Результаты
Полученные данные показали, что у больных ИБС и у лиц с факторами риска уровень продуктов ПОЛ в крови и в ЛНП значительно выше (p<0,05), чем у практически здоровых людей
Таблица 2
Содержание продуктов перекисного окисления липидов в крови и в липопротеинах низкой плотности у лиц с факторами риска и у лиц с ИБС (М±т)
Группы (n) Содержание МДА
в ЛНП (нмоль/мг белка ЛНП) в крови (нмоль/мл)
1. Изолированная гиперхолестеринемия (101) 8,6±3,0 3,2±0,4
2. Комбинированная гиперхолестеринемия (129) 9,5±1,0 3,1±0,1
3. ИБС (119) 9,2±0,8 4,2±0,2
4. Контроль (95) 2,1±0,2 2,7±0,3
p<0,05 1-4, 2-4, 3-4 3-4
(Таблица 2). У больных ИБС содержание МДА как в ЛНП, так и в крови было в 4,3 и 1,6 раза выше по сравнению с контрольными показателями. В то же время у лиц с изолированной ГХС и комбинированной ГХС (ГХС+ГТГ) содержание продуктов ПОЛ оказалось выше только в ЛНП (соответственно в 4,5 и 4,4 раза).
Таким образом, у больных ИБС и у лиц с факторами риска при оценке степени окислительной модификации ЛНП было установлено, что уровень перекисных продуктов в ЛНП у них выше, чем у здоровых людей. Возможно, это связано как с повышением интенсивности реакций ПОЛ, так и со снижением активности антиоксидантных систем в организме. Аналогичные предположения сделаны ранее в нескольких исследованиях [3, 7, 9], где изучалась патогенетическая значимость изменений про- и антиоксидантного баланса при атеросклерозе.
При оценке антиоксидантного потенциала крови у больных ИБС было установлено достоверное снижение содержания ретинола и а-токо-ферола по сравнению с группой контроля и лицами с ГХС (Таблица 3). У лиц с комбинированной ГХС отмечена более высокая концентрация а-то-коферола (в 1,29 раза), чем у практически здоровых людей.
Но учитывая тот факт, что ЛНП являются основными транспортными частицами а-токофе-рола в крови, для более объективной оценки его содержания в крови был произведен расчет соотношения а-токоферол/ХС. Проведенные вычисления показали достоверное снижение величины соотношения а-токоферол/ХС при комбинированной ГХС в 1,37 раза по сравнению с показателями контрольной группы (р<0,05). Также было установлено, что при ИБС в ЛНП концентрации а-токоферола в 1,32, а ретинола в 1,43 раза ниже (р<0,05), чем у практически здоровых людей.
В последние годы проводятся исследования, посвященные изучению новых метаболических факторов риска сердечно-сосудистых заболеваний атеросклеротического генеза. Повышенный интерес к гипергомоцистеинемии (ГГЦ) обусловлен, в частности, патофизиологическими ме-
ханизмами взаимосвязи между ГГЦ и развитием атеросклероза, включая активацию процессов ПОЛ, эндотелиальную дисфункцию, воспаление, нарушение гемостаза [6, 8].
Проведенные в этом направлении исследования показали, что содержание перекисных продуктов в ЛНП у лиц со средней ГГЦ было значимо (р<0,05) выше, чем у лиц с нормогомоцистеи-немией — в 1,21 раза (соответственно 29,1±1,2 и 24,1±1,3 нмоль МДА/мг белка ЛНП). В то же время содержание а-токоферола как в ЛНП, так и в крови, при росте уровня гомоцистеинемии снижалось (Таблица 4). Так, при умеренной ГГЦ содержание а-токоферола в крови было снижено в 1,67, а в ЛНП в 1,41 раза по сравнению с нормого-моцистеинемией. Значимых различий в содержании ретинола в крови и в ЛНП между группами лиц с и без ГГЦ зарегистрировано не было.
Проведенный корреляционный анализ для параметрического и непараметрического распределений выявил обратную связь между уровнями ГЦ и а-токоферола в ЛНП: коэффициент корреляции Пирсона -0,228 (р<0,05) и коэффициент корреляции Спирмена -0,246 (р<0,05). Достоверность связи уровня ГЦ крови с уровнем а-токоферола в ЛНП была оценена также с помощью мультивариантного анализа GLM. В качестве зависимой переменной модель включала уровень ГЦ, в качестве независимых — все вышеперечисленные показатели липидного профиля крови, уровней продуктов ПОЛ в ЛНП и другие показатели. Была выявлена статистичес-
Таблица 3
Содержание жирорастворимых антиоксидантов в крови у лиц с факторами риска и с ИБС (М±т)
Группы (п) Ретинол (мкг%) а-токоферол (мг%)
1. Изолированная гиперхо-лестеринемия (101) 54,8±5,18 1,22±0,041
2. Комбинированная гипер-холестеринемия (129) 57,6±3,37 1,48±0,032
3. ИБС (119) 40,3±1,44 0,88±0,035
4. Контроль (95) 66,3±2,53 1,15±0,028
р<0,05 1-3, 2-3, 3-4 1-3, 2-3, 2-4, 3-4
Таблица 4
Содержание жирорастворимых антиоксидантов в ЛНП и в крови у лиц с разными уровнями гомоцистеинемии (М±т)
Группы (п) Уровень антиоксидантов в ЛНП Уровень антиоксидантов в крови
Ретинол (мкг/мг белка) а-токоферол (мг/мг белка) Ретинол (мкг%) а-токоферол (мг%)
1. Нормогомоцистеинемия (<15 мкМл) 20,3±1,0 0,55±0,04 40,69±1,54 1,20±0,050
2. Умеренная гомоцистеинемия (15-30 мкМ/л) 20,9±1,0 0,48±0,03 40,4±2,40 1,07±0,070
3. Средняя гомоцистеинемия (30-100 мкМ/л) 20,0±3,0 0,39±0,07 34,93±7,41 0,72±0,120
р<0,05 - 1-3 - 1-3
ки значимая обратная независимая ассоциация уровня ГЦ крови и концентрации а-токоферола в ЛНП (стандартизованный коэффициент В=-
0.274, p<0,05), свидетельствующая о том, что повышение уровня гомоцистеинемии независимо от других показателей ассоциируется со снижением концентрации а-токоферола в ЛНП. Выявленная обратная ассоциация между уровнем гомоцис-теинемии и содержанием а-токоферола в ЛНП, во-первых, отражает общность патофизиологических механизмов метаболических нарушений, вызванных ГГЦ и недостатком а-токоферола в ЛНП, приводящих к активации процессов ПОЛ в крови и в ЛНП и, во-вторых, по всей вероятности, может являться проявлением формирования состояния эндогенной недостаточности жирорастворимых антиоксидантов в целом у жителей г. Новосибирска.
Заключение
Таким образом, полученные результаты подтверждают, что из числа жирорастворимых антиоксидантов в крови и в ЛНП а-токоферол одним из первых расходуется при индукции перекисно-го окисления, играя ключевую роль в механизмах антиатерогенной защиты ЛНП от окислительной модификации, что согласуется также с данными мировой и отечественной литературы [1, 2, 9]. Кроме того, показано, что при ИБС антиоксидан-тный потенциал в ЛНП низкий, а интенсивность свободнорадикальных реакций в них высокая и собственных жирорастворимых антиоксидантов в крови и в ЛНП явно недостаточно для достижения баланса в системе прооксиданты/антиоксиданты.
ROLE OF FAT-SOLUBLE ANTIOXIDANTS IN PATHOGENESIS OF ATHEROSCLEROSIS
1.D. Safronov, Y.I Ragino, V.Y. Kulikov
With the purpose of study a role liposoluble antioxidants in pathogenesis of atherosclerosis the research antioxidant potential of a blood and lipoproteins of low density (LDL) at the patients with CHD and at the persons without CHD with risk factors is carried out. The high activity oxidizing processes in blood and in LDL and low level of а-tocopherol and retinol is shown not only at CHD, but also at the persons without CHD with a hypercholesterinemia. The return independent association of a level homocyste-inemia of blood and concentration of an а-tocopherol in LDL is revealed. It is shown an important role of a- tocopherol in potentially anti-atherogenic mechanisms of protection LDL from oxidizing updating.
Литература
1. Вопросы атерогенеза / Ю.П. Никитин, Л.Е. Панин, М.И. Воевода и др. — Новосибирск, 2005. — 372 с.
2. Зенков Н.К. Окислительный стресс: Биохимический и патофизиологический аспекты / Н.К. Зенков, В.З. Ланкин, Е.Б. Меньшикова. — М., 2001. — 343 с.
3. Ланкин В.3. Свободнорадикальные процессы при заболеваниях сердечно-сосудистой системы / В.3. Ланкин, А.К. Тихазе, Ю.Н. Беленков // Кардиология.
— 2000. — № 7. — С. 48-62.
4. Микичур Н.И. Микрометод определения различных форм токоферола для оценки компенсаторных и патологических состояний организма / Н.И. Микичур, И.Д. Сафронов // Проблемы оценки и прогнозирования функциональных состояний организма в прикладной физиологии. — Фрунзе, 1988. — C. 238-240.
5. Рагино Ю.И. Простой способ оценки концентрации витаминов Е и А в липопротеинах низкой плотности / Ю.И. Рагино, Е.В. Каштанова // Клиническая лабораторная диагностика. — 2002. — № 12. — С. 11-14.
6. Austin R.C. Role of hyperhomocysteinemia in endothelial dysfunction and atherothrombotic disease / R.C. Austin, .SR. Lentz, G.H. Werstuck // Cell Death and Differentiation. — 2004. — Vol. 11. — S56-S64.
7. BerlinerJA. Basic mechanisms atherosclerosis: oxidation, inflammation and genetics / J.A. Berliner, M. Navab, A.M. Fogelman, J.S. Frank et al. // Circulation. — 1995.
— Vol. 91. — P. 2488-2496.
8. EikelboomJ.W. Homocyst(e)ine and cardiovascular disease: a critical review of the epidemiologic evidence / J.W. Eikelboom, E. Lonn, J. Genest, G. Hankey // Ann. Intern. Med. — 1999. — Vol. 131. — P. 363-375.
9. Heinecke J.W. Oxidants and antioxidants in the pathogenesis of atherosclerosis: implications for the oxidized low density lipoprotein hypothesis. / J.W. Heinecke // Atherosclerosis. — 1998. — Vol. 141. — P. 1-15.
10. Neuzil J. The role of vitamin E in atherogenesis: linking the chemical, biological and clinical aspects of the disease / J. Neuzil, C. Weber, A. Kontush // Atherosclerosis. — 2001. — Vol. 157. — P. 257-283.
11. Osterud B. Role monocytes in atherogenesis / B. Osterud, E. Bjorklid // Physiol. Rev. — 2003. — № 83.
— P. 1069-1113.
12. Ross R. Atherosclerosis — an inflammatory disease. / R. Ross. // New Engl. J. Med. — 1999. — Vol. 340. — P. 115-1126.
13. SchuhJ. Oxygenmediated heterogeneity of apo-low density lipoprotein / J. Schuh, G.F. Fairclough, R.H. Has-chemeyer // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. — 1978. — Vol. 75. — P. 3173-3179.
14. Steinberg D. Atherogenesis in perspective: hypercholesterolemia and inflammation as partners in crime // Nature Medicine. — 2002. —Vol. 8. — P. 1211-1218.
15. Taylor S.L. Sensitive fluorometric method for tissue tocopherol analysis / S.L. Taylor, M.P. Lamden, A.L. Tap-pel // Lipids. — 1976. — Vol. 11. — P. 530-538.
