Биоорганическая химия. Учебное пособие

Тема 29. Патогенез атеросклероза и дислипопротеидемии

вызвать первичное повреждение интимы. Предполагается также, что окисленные липиды и продукты окислительной деструкции липоперекисей могут легко вступать в реакцию с аминогруппами апопротеинов с образованием прочных межмолекулярных «сши вок», что может привести к появлению атерогенно модифициро ванных липопротеидов в сосудистой стенке. Перекиси липидов также ингибируют в эндотелиальных клетках фермент простаци клинсинтетазу, что приводит к локальной недостаточности проста циклина при сравнительно высоком содержании в тромбоцитах тромбоксана. Угнетение перекисями липидов синтеза простацик лина способствует агрегации тромбоцитов на поверхности эндо телия, что ускоряет развитие атеросклероза.

Тромбогенная теория развития атеросклероза C. Rokitansky предполагает, что вследствие отложения фибрина на поверхности артерий и происходит образование бляшек и сужение сосуда. Эн дотелиальный монослой защищает протекающую по сосудам кровь от свертывания за счет продукции эндотелием активаторов плазминогена и простациклина. Они содержат на своей поверх ности α2 макроглобулин и разрушают агонисты тромбоксана (ADP, адреналин, серотонин), поэтому повреждение эндотелия способствует адгезии и агрегации тромбоцитов и образованию сгустка на поврежденных участках. Особенно активно происхо дит агрегация тромбоцитов на оголенных коллагеновых волокнах интимы. Тромбоциты при этом выделяют митогенный фактор, спо собствующий пролиферации клеток сосудистой стенки, и тромбок сан, ускоряющий агрегацию тромбоцитов. Повреждение эндотелия также способствует усиленному проникновению в субэндотелий липопротеидов. Формирование фиброзной бляшки, особенно ее изъязвление, создает условия для отложения на ее поверхности фибрина и образования тромба.

Моноклональная теория предполагает, что гладкомышечные клетки атеросклеротической бляшки образуются из одной мути ровавшей клетки, которая под влиянием гипертензии и гиперхо лестеринемии начинает пролиферировать с большой скоростью, и эта пролиферация ведет к образованию атеросклеротической бляшки с моноклональным набором клеток. Причиной пролифе

321

Тема 29. Патогенез атеросклероза и дислипопротеидемии

рации гладкомышечных клеток при атеросклерозе является дей ствие митогенного белковой природы фактора, происходящего из тромбоцитов при их адгезии на участках поврежденного эндоте лия. Аналогичный фактор выделен и из эндотелиальных клеток. Есть мнение, что избыток холестерина понижает жидкостность мембраны клетки, что отражается на проницаемости мембраны и метаболической активности клетки. Чтобы поддержать жидкост ное состояние мембраны, клетка увеличивает синтез жирных кислот и с их помощью эстерифицирует избыток холестерина. Если способность клетки синтезировать жирные кислоты и эсте рифицировать холестерин исчерпана, то начинается пролифера ция гладкомышечных клеток, чтобы утилизировать избыток хо лестерина на построение мембран вновь образующихся клеток. При этом увеличивается и синтез фосфолипидов — необходимо го компонента мембраны.

Аутоиммунная теория развития атеросклероза предполагает появление аутоантител к одному из классов апо В содержащих липопротеидов, формирование циркулирующих в крови иммун ных комплексов ЛП—антитело в избытке антигена; фиксация комплексов на поверхности артериальной стенки и повреждение эндотелиального покрова, способствующих проникновению им мунных комплексов и атерогенных липопротеидов во внутрен нюю оболочку артерий; взаимодействие комплексов ЛП—антите ло с клетками артериальной стенки; нерегулируемый захват комплексов клетками и превращение их в пенистые клетки. Ан титела к липопротеидам образуются в ответ на появление моди фицированных липопротеидов, которые приобретают аутоанти генные свойства и в ответ на воздействие патогенных факторов, когда клетки иммунной системы синтезируют антитела, которые образуют иммунные комплексы с нативными плазменными ли попротеидами. Возможно, это вызвано недостаточной активно стью Т супрессоров в условиях гиперлипопротеидемии. Повреж дающее действие на эндотелий сосудов оказывают также иммунные комплексы, содержащие нелипопротеидные аутоантиге ны различного происхождения (пищевые, вакцины и сыворотки).

322

Тема 29. Патогенез атеросклероза и дислипопротеидемии

Из всех классов плазменных липопротеидов ЛПНП транс портируют в артериальную стенку наибольшее количество холесте рина и являются наиболее атерогенными. Атерогенность плазмен ных липопротеидов: ЛПНП > ЛППП > ЛПОНП. Атерогенность отличает апо В содержащие липопротеиды, и она тем выше, чем обогащеннее липопротеидная частица холестерином.

Антиатерогенный эффект липопротеидов высокой плотно сти связан с их способностью акцептировать из клеток перифери ческих органов и тканей холестерин и транспортировать его в пе чень для окисления в желчные кислоты.

В развитии атеросклероза важно развитие дислипотеидемии — отклонение от нормы в липопротеидном спектре крови, которое проявляется в изменении содержания одного или более классов липопротеидами. Среди ДЛП различают варианты, связанные с нарушениями обмена ХМ, ЛПОНП и ЛПНП, т. е. апо В содер жащих липопротеидов, а также варианты, связанные с нарушением метаболизма ЛПВП, т. е. апо А содержащих липопротеидов.

Для оценки соотношения атерогенных и антиатерогенных липопротеидов А. Н. Климовым предложен холестериновый ко эффициент атерогенности:

Хсобщ. – ХС ЛПВП . К= ХС ° ЛПВП

2. Типы дислипопротеидемий. Гиперлипопротеидемии (ГЛП).

Тип I. Гиперхиломикронемия: высокое содержание ХМ в плаз ме крови натощак. Содержание ТГ крови резко повышено, уро вень ХС — либо в пределах нормы, либо слегка повышен. Плазма крови выглядит, как молоко. Причиной накопления ХМ является генетически обусловленная недостаточность или полное отсутствие липопротеидлипазы, расщепляющей ХМ. Клинически нарушения обмена проявляются в детском возрасте, характерны гепатосплено мегалия, внезапные приступы абдоминальной колики, панкреа тит, ксантомы без определенной локализации, практически не развивается атеросклероз.

323

Тема 29. Патогенез атеросклероза и дислипопротеидемии

Тип II. Гипербеталипопротеидемия. Этот тип делят на два подтипа:

1)IIа — основные изменения в ЛП крови: повышенное со держание ЛПНП при нормальном содержании ЛПОНП;

2)IIб: повышенное содержание ЛПНП и ЛПОНП. Основные метаболические дефекты: отсутствие у гомозиготов или дефицит

угетерозиготов специфических В и Е рецепторов к ЛПНП на поверхности плазматических мембран клеток паренхиматозного и соединительно тканного типа и как следствие этого нарушение

катаболизма плазменных ЛПНП; накопление в крови вместе с ЛПНП частиц, похожих на β ЛПОНП и катаболизируемых клетками макрофагального типа при участии нерегулируемого пути захвата; повышенный синтез в печени апо В. Клинически проявляется ранним развитием атеросклероза, преимущественно коронарных артерий, появлением ксантом.

Тип III. Дисбеталипопротеидемия: повышенная концентрация β ЛПОНП. Плазма мутная, содержание ХС и ТГ высокое. В отли чие от обычных ЛПОНП, β ЛПОНП обогащены ХС и обеднены ТГ, в них изменен и белковый состав. Клинические симптомы — высокая степень поражения атеросклеротическим процессом мно гих артерий, обнаруживаемая преимущественно у взрослых, часто поражение периферических артерий, плоские ксантомы в складках ладоней, характерно нарушение толерантности к углеводам.

Тип IV. Гиперпребеталипопротеидемия: повышенный уро вень ЛПОНП, высокое содержание в крови ТГ, нормальный или слегка повышенный уровень ХС. Клинические проявления не яв ляются строго специфичными: может развиться поражение как коронарных артерий, так и периферических сосудов. Атероскле роз развивается медленно у взрослых и пожилых людей. Соче тается с диабетом и ожирением.

Тип V. Гиперхиломикронемия и гиперпребеталипопротеиде мия: наличие ХМ при повышенной концентрации ЛПОНП в крови. Плазма крови обычно мутная. Снижена толерантность к жирам и углеводам, часто сочетается с диабетом. Клинические проявления аналогичны таковым при I типе ГЛП — увеличение печени и селезенки, внезапные приступы абдоминальной коли

324

Тема 29. Патогенез атеросклероза и дислипопротеидемии

ки, явления панкреатита, ксантомы; поражения сердечно сосу дистой системы не являются ведущими.

Развитие гиперлипопротеинемии может быть обусловлено ге нетическими аномалиями и факторами среды (первичные ГЛП) или некоторыми заболеваниями: сахарный диабет, заболевания пе чени, почек, гормональные нарушения (вторичные ГЛП). К на следственным аномалиям обмена ЛП относят семейную дисбетали попротеинемию (ГДП типа III), семейную гиперхиломикронемию (ГЛП типа I). Семейная гиперхолестеринемия — наследственное моногенное заболевание, при котором выявляется высокий уро вень холестерина в сыворотке крови и ЛПНП, отмечается раннее развитие атеросклероза и ИБС. Тип наследования — аутосомно доминантный; у гомозигот заболевание протекает более тяжело — у 60% гомозигот ИБС развивается в возрасте до 10 лет, патогномо ничны ксантомы сухожилий; частота распространения 1 : 1 000 000 для гомозигот и 1 : 500 — для гетерозигот. Причина гиперхолесте ринемии — дефект ЛПНП рецептора, вызывающий значитель ное снижение поглощения ЛПНП, вследствие чего происходит накопление частиц ЛПНП и возрастание их концентрации в кро ви. Установлено 4 типа генетических дефектов ЛПНП рецептора:

1)полное отсутствие белка рецептора;

2)нарушение транспорта белка рецептора к поверхности клетки;

3)дефект рецептора, препятствующий связыванию ЛПНП;

4)дефект рецептора, препятствующий его интернализации после связывания с ЛПНП.

Снижение связывания частиц ЛПНП с рецептором может быть результатом не только генетического дефекта, вызывающего отсутствие ЛПНП рецептора или его функциональные наруше ния, но и наследственными изменениями лиганда — апо В 100.

Убольных с гиперхолестеринемией выявлена мутация гена, коди рующего синтез апо В 100, в результате которой аргинин в поло жении 3500 заменен глутамином, частота этого дефекта — 1 : 500.

Семейная комбинированная гиперлипидемия характеризует наследственные нарушения липидного обмена, при котором у про банда и его родственников I степени родства выявляются различ

325

Тема 30. Характеристика белков

ные типы ГЛП, нарушения проявляются после 20 летнего возраста, у пациентов в возрасте до 60 лет с ангиографически документиро ванной ИБС в 15—20%, представляет наследственное заболева ние с аутосомно доминантным типом наследования. Полигенная гиперхолестеринемия наиболее распространена, она обусловлена суммарным влиянием нескольких генов, ее провоцируют факто ры питания, генетический дефект не установлен.

Семейная гипертриглицеридемия — наследственное наруше ние липидного обмена, при котором у пробанда и его родствен ников выявляется умеренное или значительное увеличение уров ня триглицеридов при нормальной концентрации ЛПНП — ГЛП IV или V типа, заболевание проявляется после 30 лет, тип наследо вания аутосомно доминантный, встречается у больных ИБС в воз расте до 60 лет с частотой 5–8%, генетический дефект неизвестен.

Гиполипопротеинемии — результат дефектов, регулирующих липидный метаболизм ферментов или мутаций гена апо В.

Абеталипопротеинемия и гипобеталипопротеинемия — нас ледуемые заболевания, вызванные мутацией гена апо ЛП В, главного апо ЛП ХМ и ЛПОНП. При абеталипопротеинемии в крови отсутствуют β липопротеины. ХМ, ЛП с плотностью ниже 1,063 (ЛПНП и ЛПОНП), эритроциты имеют множественные ши поводные выросты, развивается дефицит витаминов Е, А, часты нарушения всасывания в кишечнике, нарушения координации (демиелиенизация аксонов), атаксия, нистагм, пигментная деге нерация сетчатки и отставание в умственном развитии. Гипобета липопротеинемия отличается уменьшением содержания β липо протеинов и часто протекает бессимптомно. Всасывание жиров обычно не нарушено.

ХАРАКТЕРИСТИКА БЕЛКОВ, УЧАСТВУЮЩИХ

Тема 30. В ВОСПАЛИТЕЛЬНОЙ РЕАКЦИИ

1. Основные группы белков, участвующих в воспалительных реакциях. Главные белки острой фазы воспаления — С реактив ный белок и амилоидный белок А. Уровень этих белков возрастает

326

Тема 30. Характеристика белков

при повреждении очень быстро (в первые 6–8 ч) и значительно (в 20–100 раз). Наиболее высокие уровни отмечаются при бакте риальной инфекции.

Вторая группа представлена белками, концентрация которых может увеличиваться существенно (в 2–5 раз) в течение 24 ч. К этим белкам относятся орозомукоид (кислый α1 гликопротеид), α1 ан титрипсин, гаптоглобин, фибриноген.

Третью группу составляют белки, уровень которых незначи тельно (на 20–60%) увеличивается в течение 48 ч (церулоплазмин, С 3 и С 4 компоненты комплемента).

«Нейтральные» реактанты острой фазы — белки, концентра ция которых может оставаться в пределах нормы, однако они принимают участие в реакциях острой фазы воспаления (IgG, IGA, IgM, α2 макроглобулин). «Негативные» реактанты острой фазы могут снижаться на 30–60% в течение 12–48 ч (альбумин, трансферрин, преальбумин).

Все белки острой фазы действуют либо локально в зоне пов реждения, либо на уровне организма и непосредственно участвуют в осуществлении комплекса реакций, направленных на удаление повреждающего фактора, локализацию очага повреждения, вос становления нарушенной структуры и функции.

2. CJреактивный белок. Первичную структуру СРБ отличает высокая степень консерватизма. Эволюционная стабильность структуры СРБ — доказательство высокого функционального значения СРБ и биологической реакции воспаления.

СРБ — протеин, имеющий структуру пентамеров, состоит из 5 идентичных субъединиц, которые нековалентно связаны в кольце образную структуру. Субъединица СРБ — полипептидная цепь, которая состоит из 206 аминокислотных остатков, стабилизиро ванных одной связью —S—S—. Молекулярная масса СРБ составляет 23 кДж. Аллостерическим регулятором, который изменяет конфор мацию СРБ, является Са.

СРБ является членом семейства позитивных белков острой фазы воспаления, уровень которых с разной динамикой во време ни, но существенно увеличивается в сыворотке крови при воспа лении. К позитивным БОФ, кроме СРБ, относятся α2 макрогло

327

Тема 30. Характеристика белков

булин, гаптоглобин, церулоплазмин, α1 кислый гликопротеин, фибриноген, амилоиды сыворотки крови А, Р и остеокальцин. Наиболее чувствительным является амилоид сыворотки крови А, но трудно определяется методически.

Уровень СРБ в сыворотке крови повышается через 3–5 ч пос ле начала воспалительной реакции, удваивается примерно каж дые 8 ч и при воспалении может превышать верхнюю границу нормы, характерную для здоровых людей в десятки и сотни раз. СРБ синтезируется в основном в гепатоцитах, редко — в лимфо цитах и эндотелиоцитах. С увеличением синтеза СРБ гепатоциты уменьшают синтез альбумина, который выступает как отрица тельный белок острой фазы. Одновременно в гепатоцитах акти вируется синтез компонентов комплемента.

СРБ специфически взаимодействует с одним из классов фос фолипидов — фосфатидилхолином (лецитином). Это сродство определяет связывание в крови СРБ всех микробных токсинов, которые по своему химическому составу являются липополисаха ридами (ЛПС) и содержат в своем составе ФХ, тем самым СРБ яв ляется опсонином и фиксирует ЛПС на поверхности ЛПОНП, формируя комплекс СРБ + ЛПС + ЛПОНП. В результате ЛПС слабее активирует макрофаги к синтезу первичных медиаторов воспаления (интерлейкины, фактор некроза опухоли α). Далее эндотелиальные клетки переносят путем трансцитоза функцио нальный комплекс СРБ + ЛПС + ЛПОНП в субэндотелиальное пространство, в интиму артерий, где его поглощают оседлые мак рофаги, причем лигандом для рецептора является СРБ.

Кроме действия, как опсонин, СРБ активирует функциональ ные фагоциты — нейтрофилы, циркулирующие моноциты и осед лые макрофаги, стимулирует также систему комплемента. Факто ры комплемента помогают нейтрофилам и макрофагам отличать афизиологичные протеины от нормальных белков сыворотки крови. Чистота внутренней среды от эндогенных патогенов обес печивается постоянно протекающим асептическим воспалением.

Кэндогенным патогенам относятся:

1)молекулы белка, которые из цитозоля вышли в межклеточную среду, лимфоток и кровь при нарушении целостности мембраны клеток;

328

Тема 30. Характеристика белков

2)комплексы антиген—антитело, формирующиеся в крово токе при действии экзогенных патогенов (иммунные комплексы) или эндогенных патогенов (аутоиммунные комплексы);

3)макромолекулы белка, физиологические компоненты сы воротки крови (аполипопротеины), которые, имея афизиологич ную конформацию (пространственная, стерическая форма моле кулы), не являются физиологичными компонентами сыворотки крови.

Септическое воспаление, которое развивается значительно реже, имеет целью сохранить чистоту внутренней среды организ ма и защитить хозяина от действия патологических инфекцион ных агентов: токсины — ЛПС, вирусы, хламидии, бактерии и па разиты. Воспаление (В. Н. Титов, 2004) — неспецифическая, патогенетически единая, многокомпонентная биологическая реак ция, которая формируется in vivo в ответ на нарушение чистоты внутренней среды многоклеточного организма (межклеточный

ивнутрисосудистые пулы), появление в ней патогенов. Действие СРБ во многом сходно с функцией иммуноглобули

нов и регулирует многие физиологические процессы. Показано, что при взаимодействии со многими субстанциями СРБ активи рует систему комплемента, фагоцитоз патогенов функциональ ными фагоцитами — моноцитами и макрофагами, функцию нейт рофилов и синтез ими иммуноглобулинов — антител, выступает в роли опсонина, непосредственно связывая ЛПС микробные токсины, ассоциирует комплекс СРБ + ЛПС с ЛПОНП и выделе ние токсинов — патогенов из внутрисосудистого пула внутренней среды организма и их последующий лизис.

В условиях острой фазы воспаления увеличение синтеза и со держания СРБ в сыворотке крови более чем в 100 раз приводит к то му, что СРБ специфически связывается с ЛПОНП, инактивирует их апо Е/В 100 лиганд и становится патофизиологическим ли гандом.

3. Фибриноген, α1Jантитрипсин, гаптоглобин, α1Jингибитор протеаз, α2Jмакроглобулин. Фибриноген не только является важ нейшим из белков свертывания крови, но и источником образо

329

Тема 30. Характеристика белков

вания фибринопептидов, обладающих противовоспалительной активностью. Кислый α1 гликопротеид имеет молекулярную массу 44 000, высокое содержание углеводов, присутствующих в виде пя ти олигосахаридных цепей, связанных с одной пептидной целью, состоящей из 181 аминокислоты, концентрация его быстро уве личивается при воспалении и достигает максимума за 2–3 дня. При прекращении воспалительной альтерации прекращается синтез р РНК, м РНК и тем самым — этого белка. В зоне воспа ления связывается с молекулами тропоколлагена, способствуя его фибриллогенезу.

α1Jантитрипсин — гликопротеид с молекулярной массой 50 000, содержащий 12% углеводов, основной структурой являет ся одна полипептидная цепь, в состав которой входит 415 амино кислотных остатков, синтезируется гепатоцитами; главным биологическим свойством является способность образовывать комплексы с протеазами, тем самым ингибирует протеолитиче скую активность некоторых ферментов, особенно трипсина, хи мотрипсина, плазмина, тромбина и протеаз, освобождающихся при распаде лейкоцитов или чужеродных клеток.

Гаптоглобин не только способен связывать гемоглобин с об разованием комплекса, обладающего пероксидазной активно стью, но достаточно эффективно ингибирует катепсины С, В, L. Может участвовать в утилизации некоторых патогенных болезней.

α1Jингибитор протеаз, α2Jмакроглобулин ингибируют активность эластазоподобных и химотрипсинподобных протеаз, поступающих из гранулоцитов в воспалительные экссудаты и вызывающих вто ричное повреждение тканей. α2 макроглобулин также осуществляет транспорт некоторых ферментов и гормонов, является рецептором для лимфоцитов, ингибирует бласттрансформацию лимфоцитов, ингибирует компоненты комплемента.

α2Jмакроглобулин (МГ) — один из крупнейших по массе бел ков организма. Гидрофобный центр на поверхности МГ способен присоединять преимущественно пептиды и белки с небольшой молекулярной массой. МГ образует комплексы практически со всеми протеиназами, уступая лишь специфическим ингибито рам — α2 антиплазмину, антитромбину III, но превосходит α1 ан

330