6 курс / Гастроэнтерология / Российский_журнал_гастроэнтерологии,_гепатологии,_колопроктологии (39)

одом, достигающим нескольких недель, при этом одной из наиболее быстрых характеристик является кинетика обмена между плазмой крови и печенью, составляющая 3 ч.

2.У человека общая масса холестерина, обменивающаяся с холестерином тканей в течение 10 нед, составляет около 65 г, примерно 1 г на 1 кг массы тела.

3.Отмечена конкуренция во взаимоотношениях между про-

цессами поступления с пищей и образования холестерина в организме.

Таким образом, становится очевидным существенное значение именно печени в метаболизме холестерина.

Общие принципы функционирования транспортных форм в гепатоците

Учитывая низкую растворимость в воде и перемещение холестерина в организме серией транспортных форм, обсуждение вопроса о его обмене в печени логично начать с оценки общих принципов построения транспортных устройств в данном органе.

Обеспечение базолатерального мембранного транспорта (рис. 1) осуществляется прежде всего натриевым насосом – Na+/ K+-ATФазой, которая создает энергию для поддержания градиента ионов через базолатеральную мембрану. Она удаляет три иона натрия на каждые два иона калия, которые перемещаются в клетку и приводят к избытку натрия снаружи клетки

икалия внутри. Этот градиент концентрации производит отрицательный внутриклеточный потенциал приблизительно в 35 мВ. Такие химические градиенты и электрические потенциалы поддерживают внутриклеточный гомеостаз ионов, pН

иобъем. При этом протон (H+) вытесняется через Na+/H+-ионо- обменник, и бикарбонат (HCO3-)

нем долихола и содержанием в крови липопротеинов высокой плотности (ЛПВП) [31].

У некоторых видов животных активность ОМГ-КоА в пе­ чени находится под обратным воздействием продукта реакции. Поэтому при накоплении холестерина активность ОМГ-КоА в печени снижается и уменьшается синтез самого холестерина. У человека не удается точно доказать наличие такого механизма обратной связи. Однако синтез холестерина в клетках кишечника (второго основного источника холестерина крови) регулируется через тот же ключевой фермент ОМГ-КоА, но не холестерином, а желчными кислотами. Активность ОМГКоА в гепатоците находится под воздействием цАМФ-зависимой протеинкиназы. Через этот путь осуществляется воздействие на ОМГ-КоА различных эндогенных молекул, например инсулина и эпинефрина. В целях долгосрочного контроля ОМГ-КоА

ции фермента. Так, установлено, что при повышении уровня синтеза выраженность экспрессии гена ОМГ-КоА уменьшается. Разрушение ОМГ-КоА обеспечивается протеолитическим путем. При этом увеличение потока синтеза холестерина сопровождается усиленной деградацией ОМГ-КоА: когда поток уменьшается, уменьшается и деактивация самого фермента. Это явление легко определяется на фоне использования статинов (ингибиторов ОМГ-КоА). Протеолитическая деградация фермента осуществляется в протеосомах.

AMФ (аденозинмонофосфат)

– активируемая (индуцируемая) протеинкиназа (AMФK) была вначале описана как ингибитор ацетил-КоА карбоксилазы (AцК) и 3-гидрокси-3-метилглю- тарил-КоА редуктазы (редуктаза ГМГ-КоА). AMФK вызывает каскад реакций в клетке в ответ

на изменения в энергетическом потреблении. Роль AMФK в регулировании клеточного уровня энергии помещает этот фермент в центр энергетического гомеостаза клетки. Было показано, что активность AMФK может также регулироваться физиологическими стимулами (включая гормоны и пищевые вещества), независимыми от энергетических компонентов клетки.

После активирования AMФK индуцирует фосфорилирование, переключая клетку от активного потребления ATФ (например, синтез жирных кислот или холестерина) к активному производству ATФ (например, из жирных кислот или глюкозы). Это краткосрочные процессы, связанные с АМФК. Активация последней проявляет также долгосрочные эффекты на уровне и генной экспрессии, и синтеза белка. Еще одно важное дей­ ствие, относящееся к AMФK,

– регулирование синтеза и секреции инсулина в панкреатических β-клетках и модуляция гипоталамических функций, вовлеченных в регулирование насыщения. AMФK оказывает воздействие на экспрессию многих генов, ответственных за гликолиз и липолиз в печени. Включены в этот список генов в печени изоформы пируваткиназы, синтетазы жирных кислот. Активация AMФK приводит к снижению уровня СРЭСБ (стеролрегулируемый элемент связывающего белка) – фактора транскрипции, являющегося ключевым регулятором многочисленных липолитических ферментов. Другой фактор транскрипции, который уменьшается в ответ на активацию AMФK,

– ядерный фактор гепатоци­ тов 4α (ЯФГ4α). ЯФГ4α, являющийся членом гормонального стероид/тиреоидного суперсемейства, регулирует экспрессию нескольких генов типа GLUT2, L-PK. Клиническим эквивалентом важности этого нуклеарного фактора является указание

на наличие его мутации при ювенильной форме сахарного диабета. Недавние данные свидетельствуют о том, что обнаруженный белок – элемент-свя- зывающий белок ответа на углеводы (ЭСБУ) является целью для AMФK в печени. С другой стороны, именно ЭСБУ вовлечен в транскрипционное регулирование L-PK.

Использование изотопных аналогов ацетата совместно

смевалонатом и последующим определением сквалена показало, что уже через 2 ч происходит максимальное накопление последнего. При оценке синтеза холестерина изотопно-кинети- ческими методами с множественными метками предшественников холестерина выявлена существенная вариабельность его синтеза у человека – от 7 до 21 мг/кг/сут. Результаты сравнения кинетики холестерина на основе изотопно-кинетического исследования позволили установить. что скорость и интенсивность его поступления в печень у группы пациентов с гиперхолестеринемией по сравнению

сгруппой без гиперхолестерин­ емии были повышены [1].

Захват гепатоцитом холестерина крови

Помимо синтеза холестерин попадает в гепатоцит из крови (рис. 3). Как синтезированный, так и захваченный из крови

в гепатоците, упаковывается в частицы ЛПОНП (липопротеины очень низкой плотности) и секретируется в кровь, секретируется непосредственно в желчь и конвертируется в холаты,

секретируются в лимфатические капилляры в виде хиломикронов (ХМ). В процессе цирку-

Контроль транскрипции синтеза стеролов затрагивает более 30 генов, вовлеченных в биосинтез холестерина, триацилглицеринов, фосфолипидов и жирных кислот. Транскрипционный контроль нуждается в присутствии октамерной последовательности в гене, названном сте- рин-регулирующим элементом (СРЭ-1). Показано, что СРЭСБ

– фактор транскрипции, который связывает с элементами СРЭ-1. Оказывается, что есть два отличительных гена СРЭСБ: СРЭСБ-1 и СРЭСБ-2. Кроме

и СРЭСБ-1c.

Следует отметить, что свободные жирные кислоты (СЖК) окисляются в митохондриях для синтеза АТФ и, кроме того, используются при эстерификации холестерина и формировании ЛПОНП. В печени при гиперинсулинемии индуцируется экспрессия всех липогенных генов.

Гепатоцит ответственен не только за захват частиц крови, содержащих холестерин, но именно в гепатоците происходит синтез таких частиц. Характеристика основных транспортных форм холестерина крови представлена в табл. 1.

Обратный транспорт холестерина в гепатоцит включает достаточно долгий путь транспорта свободного (неэстерифи-

цированного) холестерина от периферических клеток, включая макрофаги в эндотелии сосудов (рис. 4), до ЛПВП и захвата в гепатоците. Образование липопротеинов относится к одной из важнейших составляющих синтетической функции печени. Нарушения биосинтеза белковых компонентов липопротеинов – апопротеинов сопровождается целым спектром расстройств обмена липидов в организме человека. Этот захват связан с ATФзависимым транспортером кассетных белков ABC (ABC A1). Затем может происходить эстерификация холестерина через фермент лецитин/холестерин ацил-трансферазу (ЛХАТ). Белок переносчик холестерина (БПХ) обеспечивает передачу

направлении в плазму крови. Нехватка БПХ вызывает накопление эстерифицированного холестерина в ЛПВП и таким образом увеличивает концент-

рацию холестерина ЛПВП в плазме.

Клиническое значение описанного захвата холестерина гепатоцитом имеет прямое отношение к регулированию соотношения атерогенных (ЛПОНП и ЛПНП) и антиатерогенных (ЛПВП) липопротеинов.

Обширные популяционные исследования в разных странах показали, что повышенная концентрация ЛПВП ассоциирована с уменьшением риска коронарной патологии и прогрессирования атеросклероза и его осложнений [74, 75].

В контексте обсуждаемого значения печени в обмене холестерина яркой демонстрацией является одна из работ известных специалистов по атеросклерозу [27]. В ней приводится формула атеросклероза: накопление липопротеинов в сосудистой стенке = поступление липопротеинов – выход в кровь

(lipoprotein in – lipoprotein out. L-A avw = L-in – L- out). В пояснении указывается, что накопление липопротеинов (L-in) равняется сумме липо­ протеинов из желудочно-кишеч-

ного тракта и синтезируемого в печени; выход липопротеинов строго связан с захватом холестерина печенью и выбросом его с желчью. Тем самым подчеркивается, что проблема атеросклероза прежде всего связана с органами пищеварения, а сосудистая патология является лишь следствием. При этом низкий уровень ЛПВП в крови рассматривается как независимый и существенный фактор риска повышения смертности при сердечно-сосудистых заболеваниях (ССЗ) [27]. Особое значение этот фактор имеет для мужчин. Установлено, что концентрация ЛПВП в крови ниже 0,9 ммоль/л (36 мг/мл) значительно увеличивает риск смерти

умужчин от ССЗ [25]. Высказывается точка зрения

о том, что данный феномен (высокая концентрация ЛПВП) является в целом благоприятным фактором, положительно влияющим на уменьшение общей смертности и/или заболеваемости [75]. Однако существуют исследования, противоречащие такой положительной оценке повышенной концентрации

потоком холестерина и уровнем ЛПВП четкой взаимосвязи не установлено.

Оценка взаимодействия LXR и FXR (фармезил X рецептор) у экспериментальных животных в поддержании обмена холестерина и холатов в гепатоците позволила уточнить существенное значение FXR в билиарной экскреции холестерина и холатов [35]. Синтетический аналог LXR предотвратил развитие атеросклероза на модели у мышей. Показано воздействие LXR-аго- нистов на уровень триглицеридов крови и ЛПОНП. Наряду с этим подчеркивается необходимость поиска более селективных агонистов, сохраняющих антиатерогенное действие, но не индуцирующих гипертриглицеридемию.

В комментариях к упомянутому симпозиуму по нуклеарным рецепторам [45] говорится следующее: «PPAR и LXR являются явными, одними из главных регуляторов метаболизма и многообещающими кандидатами для фармакологической основы по воздействию на самые распространенные заболевания XXI столетия – ожирение, сахарный диабет и атеросклероз».

Конвертация холестерина в холаты

Пул холатов у человека обеспечивается рециркуляцией по 6–10 раз в сутки. Суточная величина пула составляет 20– 40 г, потеря с фекалиями – около 0,5 г. Синтез новых холатов от общего пула достигает 3–5%. Таким образом, на синтез холатов в гепатоците расходуется около 1,5 г холестерина в сутки.

Клиренс ЛПВП холестерина в печени зависит от экпрессии рецептора очищения (мусорщика) типа B класса I (SR-BI). Мыши, лишенные этого рецепто-

ра (SR-BI knockout mice), имеют высокий уровень в крови ЛПВП с редуцированным клиренсом и уменьшением секреции желчных

кислот [85]. Наоборот, экспрессия SR-BI в печени сопровождается уменьшением содержания в крови ЛПВП, увеличением его клиренса и более интенсивным выделением холестерина в желчь. Многочисленные исследования in vitro и in vivo показали особое значение нуклеарных рецепторов в регулировании экспрессии SR-BI в гепатоците. Активация FXR, LXR, LRH-1 и PPAR-γ сопро-

вождается повышением экспрессии SR-BI в гепатоците [40, 50, 51, 78]. Однако фибраты, активируя PPAR-α подавляют уровень SR-BI белка, но не его мРНК [52].

В печени холестерин из ЛПВП служит предшественником для синтеза желчных кислот как одного из важнейших путей метаболизма холестерина. Желчные кислоты синтезируются через «классические» или «альтернативные» пути [72]. В классическом пути синтеза холатов начало связано с 7-гидроксилазами холестерина (CYP7A1), которые катализируют лимитирующий этап биосинтеза. Экспрессия 7-гид- роксилаз холестерина положительно регулируется оксистеролом при активации LXR-α [65]. Совместно с этим процессом у некоторых животных обнаружено накопление холестерина в печени, например у мышей с LXR-/-α, но не в диком типе, или у мышей с LXR-/-β [4, 70]. Синтез холатов также регулируется через отрицательный механизм обратной связи, опосредованный каскадом участия нуклеарных рецепторов – FXR- SHP-1-LRH-1. Накопление хола­ тов стимулирует подавление 7-гидроксилаз α-холестерина и 12-гидроксилаз α-стерина (CYP8B1), ключевых участников синтеза желчных кислот, через FXR.

Первым шагом в альтернативном пути синтеза холатов является фермент стерол-27 гидроксилаза (CYP27A1), который преобразовывает холестерин в

27-гидроксихолестерин. Этот метаболит стерина обнаруживается в периферийных тканях (макрофаги) и является самым обильным поставщиком оксистерола в плазму крови [19]. Он образуется в печени через митохондриальное окисление. В печени 27-гидроксихолесте- рин и периферический оксистерол типа 24-гидроксихолестерин и 25-гидроксихолестерин катализируются в холаты ферментом оксистерол-7 α-гидрокси- лаза (CYP7B1) с образованием в качестве промежуточных продуктов холаттиолов, которые,

вконечном счете, преобразуются в хенодезоксихолевую кислоту [72]. В отличие от ключевых ферментов в классическом пути синтеза желчных кислот этот путь, по-видимому, не регули-

ровался FXR [80].

Оксистерол, образованный в печени, и оксистерол, захваченный из крови, являются параллельными путями реверсионного транспорта холестерина ЛПВП и служат для возврата стеринов

впечень, при этом рассматриваются в качестве одного из основных блоков в поддержании липидного гомеостаза в целом [49, 71]. У людей описан генетический дефект CYP27A1, который имеет своеобразное фенотипическое проявление в виде церебрального ксантоматоза с развитием раннего атеросклероза [5].

Среди факторов, регулирующих образование желчи, указывается на существенное значение воздействия холатов на транскрипцию многих печеночно-спе- цифических генов. На транскрипционном уровне следует отметить влияние холатов на ген Cyp7a1 (семейство цитохро- ма-450), который обеспечивает кодирование холестерин-7 α-гидроксилазы, т. е. энзима критического этапа синтеза классических нейтральных холатов [20]. Экспрессия Cyp7a1 возникает в условиях in vitro – при

культивировании гепатоцитов в присутствии желчных кислот

и in vivo – при избыточном уровне холатов в крови [18].

Транскрипционный уровень влияния холатов на собственный синтез объясняют лигандным взаимодействием с ядерным рецептором желчных кислот их тауро- и гликоконъюгатов – FXR [89]. Напомним, что данный рецептор относится к семейству ядерных рецепторов, насчитывающему в настоящее время около 50 вариантов [60].

Преобразование холестерина в холаты обеспечивается учас-

тием CYP7A1 и CYP8B1. Этот фермент стимулируется печеночным LXR. Отметим, что холаты подавляют нуклеарный рецептор ретиноидных кислот (RХR) – гена натрий таурохолатного транспортера.

Весьма важной является работа авторов из США [21]. В их исследовании использовались трансгенные мыши с включением искусственной бактериальной хромосомы – bacterial artificial chromosome (BAC) с ге-

ном холелитиаза (C57BL/6J) и транстиретин Abcb11 транс-

генные мыши (TTR-Abcb11).

У TTR-Abcb11 мышей отмечена редукция активности Cyp7a, но экспрессия Cyp27A1, сопровождающаяся повышением содержания гидрофобных желчных кислот (тауродезоксихолевой) и увеличением их общей гидрофобности в сочетании с повышением потока выделения холатов, фосфолипидов и холестерина. Эта линия трансгенных мышей в отличие от дикого варианта на фоне литогенной диеты характеризовалась увеличением размеров печени и отсутствием признаков стеатоза, причем у всех мышей были обнаружены камни в желчном пузыре. При этом у ВАС трансгенных мышей, как и у дикой линии, развивался стеатоз печени. Оба типа трансгенных мышей имели индукцию экспрессии гена Abcb11 через лигандное воздействие на FXR (нуклеарный регулятор гена) с изменениями активности транспортеров желч­

ных кислот в каналикулярной мембране гепатоцитов и энтероцитов.

Введение синтетического FXR-агониста (стимулятора GW4064) уменьшает биохими­ ческие и гистологические проявления холестаза у экспериментальных животных как при лигировании желчного протока, так и в модели с α- naphthylisocyanate [47]. Этот эффект сопровождается уменьшением экспрессии гена биосинтеза холатов и увеличением экспрессии гена фосфолипидного транспортера MDR2 (Abcb4), в меньшей степени – холатного транспортера НЭЖК

(Abcb11).

Экспрессия FXR-зависимого Bsep защищает мышей от желчных инфарктов при экспериментальной билиарной обструкции, но вызывает некроз гепатоцитов

[61, 88].

Каналикулярный компартмент обмена холестерина

Билиарная (желчная) экскреция холестерина является важной составляющей его общего пула в организме и имеет прямое отношение к каналикулярному компартменту обмена холестерина.

Напомним, что каналикулярная мембрана располагает кассетными белками-траспорте- рами большого семейства АТФсвязанными кассетными с подсемействами АВС (см. рис. 1). Эти АТФазные серверы вариа­ бельны по функциональному предназначению: одни выполняют роль транспортеров органических анионов, другие

– органических катионов, третьи специфичны в отношении транспорта холатов или фосфолипидов.

Выяснено, что в абсорбции холестерина и нехолестериновых стеролов (ситостерина) принимают участие специфические белки-транспортеры

ABCG5- и ABCG8-стеролины.

Генетический дефект таких белков описан при ситостеролемии. Эти белки картированы геном в хромосоме 2p21 у человека [63]. Более того, оба стеролина экспрессированы только в гепатоцитах и энтероцитах [44]. Накопление холестерина при ситостеролемии связывают с генетическими дефектами этих белков [43].

Моновалентные холаты выделяются в каналикулу через холатную помпу (НЭЖК), увлекая за собой и холестерин. У человека этот транспортер при клонировании определен как близкородственный к Р-гли- копротеиновым транспортерам (SPGP), имеющий гомологичность по отношению к транспортерам MDR [23]. НЭЖК

– один из участков, обеспечивающих солюбилизацию холестерина. Белки этого насоса являются семейством Р-гликопроте- инов (SPGP). Прежде всего это multidrug resistance-associated protein 2 (MRP2) и multidrug resistance 3 (MDR3). Гены этого семейства и относят сегодня к литогенным генам. Мутации по MDR2 (официально PGY2) у мышей (гомолог у человека

MDR3 или ABCB4) сопровож-

даются расстройством секреции фосфолипидов и холестерина в желчь [87].

Плотность апикальных транспортеров и их активность регулируются экзоцитозными выростами на мембране, которые представляют прообраз везикул (подапикальные везикулы) и сами содержат транспортеры. Процесс образования везикул стимулируется набуханием, цАМФ (активация протеинкиназы), самими моноанионными холатами (ТС) и протеинкиназой, активирующейся митогенами (МАРК). При этом необходимоучастиефосфатидил­ инозитол-3-киназы и системы микротрубочек и холестерина. Интенсивность потока холатов и холестерина зависит от липотропности самой кислоты и способности формировать мицеллы;