Методическое пособие Патологическая физиология сердечно-сосудистой системы - файл n1.doc

приобрести
Методическое пособие Патологическая физиология сердечно-сосудистой системы
скачать (1630 kb.)
Доступные файлы (1):
n1.doc1630kb.08.07.2012 01:19скачать

n1.doc

1   2   3   4   5

При пятой разновидности мутаций образуется укороченный белок ЛПНП-рецептора, который утрачивает способность освобождать лиганд в эндосомах, что приводит к разрушению рецептора. Мутации этого класса, как правило, затрагивают структуру, второго домена, гомологичного эпидермальному фактору роста. Скорость деградации рецептора при мутациях 5-го класса может возрастать в 5-10 раз, что приводит к значительному уменьшению количества рецепторов на поверхности клетки.

Генный дефект ЛПНП-рецептора ярко проявляется у выведенной в Японии линии кроликов, названной WHHR (Watanabe heritable hyperlipidemic rabbits) или кролики Ватанабе (Watanabe). Выраженная гиперхолестеринемия, характерная для таких животных, передавалась по наследству как аутосомно-рецессивный признак. При изучении молекулярных механизмов было установлено, что у кроликов этой линии природа смоделировала один из вариантов генных дефектов апо В, Е-рецептора, выявленных у пациентов с семейной гиперхолестеринемией: рецептор нормально синтезируется в эндоплазматическом ретикулуме, но очень медленно гликолизируется и медленно перемещается к плазматической мембране, вследствие чего ЛПНП-рецепторная активность в клетках практически отсутствует.

Вариантов генетических дефектов самого лиганда (апо-В) значительно меньше. Так, T. Innararity и соавт. обнаружили в крови у больных апо-В с точковой мутацией в положении 3500 (аргининглютаминовая кислота). Такой апобелок не способен связываться с рецептором, в результате чего развивается гиперхолестеринемия, напоминающая таковую при наследственном отсутствии ЛПНП-рецепторов. В странах Западной Европы и США распространенность «мутации 3500» составляет 1:500. При этом уровень ХС у гетерозигот с этой мутацией достигает 270-380 мг/дл, как у гетерозигот с гиперхолестеринемией, вызванной недостаточностью ЛПНП-рецепторов. У пациентов с «мутацией 3500» отмечаются типичные признаки атеросклероза: липидная дуга роговицы, кожные и сухожильные ксантомы, ИБС.




Обратный транспорт ХС из клетки с участием ЛПВП



Функцию акцепции и удаления ХС из клетки выполняют ЛПВП. ЛПВП выполняют также и функцию донатора ХС по отношению к гепатоцитам, энтероцитам, а также – к клеткам стероидогенных тканей – коркового вещества надпочечников и половых желез, снабжая эти клетки ХС для синтеза гормонов.

ЛПВП - частицы содержат апопротеины А-1 и А-2, они богаты белком и ФЛ, содержат относительно мало ХС и ЭХС (3 и 15%, соответственно). ЛПВП осуществляют транспорт ХС из мембраны с помощью следующих механизмов:

  1. через водную фазу по градиенту концентрации (так называемая ЛХАТ-ловушка или основной путь акцепции ХС); и

  2. путем взаимодействия со специфическими ЛПВП-рецепторами клеточной мембраны.

ЛХАТ – ловушка
Реакция, катализируемая лецитин:холестерин-ацилтрансферазой (ЛХАТ), заключается в переносе остатка жирной кислоты из 2-го положения лецитина на гидроксильную группу ХС, в результате чего образуются лизолецитин и ЭХС. Исходные субстраты реакции находятся на поверхности ЛПВП-частицы, а образовавшиеся продукты – удаляются с ее поверхности: ЭХС вследствие своей гидрофобности перемещается в ядро ЛПВП, а лизолецитин сорбируется на альбумине. Таким образом, в результате ЛХАТ-реакции на поверхности ЛПВП-частицы уменьшается содержание свободного ХС, в то время как в клеточной мембране или на поверхности ЛП других классов содержание свободного ХС значительно большее. Возникает градиент концентрации свободного ХС между мембраной и поверхностью ЛПВП: [ХСмембраны] [ХСЛПВП ]. Следовательно, в результате контакта ЛПВП-частицы с мембраной клетки ХС из мембраны переходит на поверхность ЛПВП. Далее, с помощью ЛХАТ, эта молекула ХС вновь подвергнется эстерификации и переместится в ядро частицы, освобождая тем самым место для новых молекул ХС. Таким образом, ЛПВП и ЛХАТ работают как своеобразная «помпа» по откачке ХС из клеточных мембран или ЛП других классов.
Взаимодействие ЛПВП с рецепторами клеточных мембран.
Наличие рецепторов к ЛПВП на плазматических мембранах клеток периферических тканей признается многими исследователями. Удалось установить, что на мембранах фибробластов и эндотелиальных клеток, гепатоцитов и других клеток находится специфические мембранные белок с ММ 100-120 кДа, обладающие высоким сродством к ЛПВП. Роль лиганда для этих рецепторов выполняют апопротеины А-1 и А-2, причем связывание с рецептором осуществляют тирозиновые остатки апопротеинов. Отличительной особенностью взаимодействия ЛПВП с рецепторами явлется то, что оно не всегда ведет к захвату и интернализации ЛП-частиц; если же они и поступают внутрь клетки, то только небольшая их часть разрушается, большая часть захваченных ЛПВП подвергается ретроэндоцитозу во внеклеточное пространство. Предполагается, что захватываются ЛПВП3 с низким содержанием ХС, а удаляются из клетки ЛПВП2, обогащенные ЭХС.

В целом, взаимодействие ЛПВП с мембранными рецепторами приводит к следующим последствиям:

1 – обеспечивается «откачка» ХС не только из плазматической, но и внутриклеточных мембран;

2 – осуществляется регуляция активности ферментов внутриклеточного метаболизма ХС: повышается активность ГМГ-КоА-редуктазы (стимулируется синтез собственного ХС) и снижается активность АХАТ (уменьшается внутриклеточная эстерификация и депонирование ЭХС).


Важной отличительной особенностью характеризуется взаимодействие ЛПВП с макрофагами. Макрофаги в норме захватывают ЛПНП как рецепторным путем, так и путем неспецифического эндоцитоза, поэтому и пути удаления ХС из этих клеток более эффективные и многообразные (рис. 5):


Л П Н П

м-Л П Н П

- Л П О Н П

Л П Н П -Ig

Др. атероген-ные Л П


Рис. 5. Баланс ХС в макрофагах ( по В.С.Репину, В.Н.Смирнову, 1989).

  1. ЛПНП – рецептор

  2. скэвенджер-рецептор для модифицированных ЛПНП

  3. рецептор для -ЛПОНП

  4. рецептор для комплексов ЛПНП-Ig

  5. рецептор для других атерогенных ЛП, включая ЛП(а)

  6. эндосома с ЛПНП-частицей

  7. пул ХС и его эфиров в лизосомах

  8. пул ХС в цитоплазме (липидные капли)

  9. мультимеллярные везикулы с ЭХС

  10. рецептор для ЛПВП3

  11. ретроэндоцитоз ЛПВП2 –частиц, обогащенных ЭХС

АХАТ - ацил-КоА-холестерин-ацилтрансфераза

ГЭХ – гидролаза эфиров ХС
ЛПВП-частицы, обогащенные ХС и апо-Е, направляются в печень, где взаимодействуют с апо-В, Е-рецепторами, интернализуются и разрушаются. Таким образом, апо-Е выступает в роли вектора, направляющего частицы ЛПВП в печень для окисления содержащегося в них ХС. Доказано, что ХС ЛПВП является предпочтительным субстратом для образования в гепатоцитах желчных кислот. Взаимодействие ЛПВП с гепатоцитами, по существу, завершает процесс «обратного» транспорта ХС в организме.

Таким образом, ЛПВП активно забирают ХС из ГМК, фибробластов, макрофагов, эндотелиальных клеток и направляют его в печень для окисления и удаления из организма.

Подводя итоги, можно констатировать, что существующие в норме механизмы регуляции доставки и удаления ХС достаточно эффективно поддерживают ХС гомеостаз отдельной клетки и целостного организма(рис. 6).


Рис. 6. Транспорт ХС липопротеинами различных классов из печени в периферическую клетку и обратно. В, С, Е – соответствующие апопротеины (по А.Н.Климову, Н.Г.Никульчевой, 1995).


Генетические дефекты в данных системах могут быть причиной наследственных гиперхолестеринемий или дислипопротеинемий (ДЛП), ведущих к развитию атеросклероза. Однако частота встречаемости наследственных дефектов транспорта ХС не очень высока, в то время как сам атеросклероз распространен практически среди всей человеческой популяции в развитых странах мира. Каковы могут быть причины развития атеросклероза у лиц, не имеющих каких-либо генетических аномалий?

Для того чтобы попытаться ответить на этот вопрос, необходимо уточнить, какие именно ЛП могут быть отнесены к т.н. «атерогенным», способным вызывать ДЛП и атеросклероз.

7.Патологические ЛП


  1. -ЛПОНП. При некоторых нарушениях ЛП обмена в крови у человека и некоторых животных обнаруживаются -ЛПОНП или флотирующие -ЛП. В частности, -ЛПОНП появляются у экспериментальных кроликов, содержащихся на высокохолестериновой диете, а также у человека при III-ем типе ДЛП. Это – самостоятельная фракция ЛП, близкая по свойствам к ЛП промежуточной плотности, но отличающаяся от последних большей насыщенностью ХС, апо-Е-1 и путями катаболизма. Эти ЛП не превращаются в ЛПНП под действием печеночной липазы, как нормальные ЛП промежуточной плотности. Предполагается, что в результате структурных изменений они утрачивают сродство к этому ферменту и поэтому длительно циркулируют в крови. На макрофагах имеются специфические рецепторы к -ЛПОНП, в результате взаимодействия с которыми происходит их проникновение в клетку, однако этот процесс не регулируется по механизму обратной связи, поэтому макрофаги трансформируются в пенистые клетки, характерные для атеросклеротического процесса.




  1. ЛПВПХС. Эта фракция ЛПВП появляется у экспериментальных кроликов, находящихся на ХС диете, а также у людей, потребляющих пищу, богатую ХС. Это – фракция ЛПВП, перегруженных ХС, в результате чего они утрачивают способность к акцепции и обратному транспорту ХС от мембран периферических клеток в печень. Данные ЛП, таким образом, лишены антиатерогенных свойств.




  1. Разновидность ЛП, обозначаемая как ЛП-Х. Эти ЛП появляются в крови при заболеваниях печени, сопровождающихся застоем желчи и желтухой. ЛП-Х имеют плотность, близкую к ЛПНП. Эти частицы имеют дисковидную форму, легко слипаются, образуя «монетные столбики». Благодаря своей высокой жесткости они способствуют повышению вязкости крови. Атерогенность этих ЛП в настоящее время является предметом обсуждения.




  1. Липопротеин(а), ЛП(а), в англоязычной литературе - Lp(a). ЛП(а) – своеобразный липид-белковый комплекс, относящийся к апо-В-содержащим ЛП, или к ЛП, богатым ХС. ЛП(а) представляют собой сферические частицы, флотирующие при центрифугировании между ЛПНП и ЛПВП. По физико-химическим свойствам, химическому составу и особенностям катаболизма ЛП(а) отличается от ЛПНП. В отличие от ЛПНП, ЛП(а) имеет уникальный состав белковой компоненты, в частности, он содержит апопротеин (а) – высокогликозилированный полипептид, соединенный с апо-В дисульфидным мостиком (см. рис.7).




S-S

NH2

Апо(а)

СООН

Рис. 7. Структура ЛП(а). Апо (а) – полипептид, соединенный с апо-В дисульфидным мостиком ( по A.Scanu et al., 1987).
На долю апо(а) приходится 20% массы белка, на долю апо-В – около 65% и на долю необычного для ЛП белка – альбумина – около 15%. Обнаружено близкое структурное сходство апо(а) с плазминогеном – одним из факторов свертывания крови. В настоящее время точно не установлены места синтеза и катаболизма ЛП(а). Частичная деградация этих ЛП происходит путем их связывания с апо-В, Е-рецепторами.

Один из наиболее важных аспектов изучения этих ЛП – их роль в развитии атеросклероза. На основании эпидемиологических исследований удалось установить четкую связь между повышенной концентрацией ЛП(а) в крови и развитием коронарного атеросклероза с инфарктом миокарда. Повышенный уровень ЛП(а) определяется более чем у половины пациентов, перенесших инфаркт миокарда. Особенно высок уровень этого ЛП у больных, перенесших инсульт. Считается, что 20-30 мг/дл является предельной концентрацией ЛП(а) для здорового человека, превышение этого уровня рассматривается как патология. Важным является то, что повышенный уровень ЛП(а) в крови практически не снижается при применении известных в настоящее время гиполипидемических препаратов.

ЛП(а) обнаружены в местах поражения сосудов, причем отложения апо(а) располагаются, главным образом, внеклеточно и в участках скопления фибриногена, что подтверждает связь ЛП(а) со свертывающей системой крови. Атерогенность ЛП(а) может быть обусловлена следующими факторами:

Популяционные исследования, проведенные в различных регионах мира показали, что повышение уровня ЛП(а) в крови представляет собой самостоятельный и независимый фактор риска ИБС – наиболее частого и тяжелого клинического проявления атеросклероза.


  1. Модифицированные липопротеины


Модифицированные ЛП образуются в организме из нормально синтезированных и секретированных в кровь ЛП. Причиной их модификации могут быть выброс клетками свободных радикалов и продуктов ПОЛ, повышенная концентрация в крови, межклеточной жидкости и сосудистой стенке некоторых метаболитов (например, глюкозы), а также ферментов различного спектра действия. Важно отметить, что модифицированные ЛП образуются также и при замедлении скорости деградации нативных ЛПНП, например: нарушение рецепторного захвата ЛПНП снижение скорости катаболизма ЛПНП и удлинение времени их циркуляции воздействие метаболитов, продуктов ПОЛ и различных ферментов модификация (= приобретение атерогенности) ЛПНП.

Возникновение концепции модифицированных ЛП относится к концу 70-х – началу 80-х годов и тесно связано с открытием специфических клеточных рецепторов к ним. Эксперименты, проведенные на обезьянах и крысах, показали, что если животным ввести внутривенно ЛПНП с блокированными лизиновыми и аргининовыми остатками, которые не распознаются апо В, Е-рецепторами, то такие химически модифицированные ЛП все равно удаляются из кровотока и, во многих случаях быстрее нативных [Mahley R. Et al., 1980]. Это послужило основанием предположить, что наряду, с классическим рецепторным путем удаления ЛПНП из кровотока, должны быть и другие, одним из которых оказался так называемый скэвенджер-путь (дословно: путь уборки мусора), осуществяемый клетками РЭС. Предположение о наличии такого пути захвата и катаболизма ЛПНП было сделано M. Brown и соавт. (1979) на основании опытов, проведенных на культуре макрофагов с использованием химически модифицированных (ацетилированных) ЛПНП. Оказалось, что ацетилированные ЛПНП, почти нераспознаваемые апо-В, Е рецепторами фибробластов, активно захватывались макрофагами, причем в макрофагальных клетках происходило значительное накопление ЭХС. Последующие исследования позволили установить, что захват модифицированных ЛПВП также осуществляется при участии рецепторов, но другой природы, которые стали называть скэвенджэр-рецепторами, или ацетил-ЛПНП-рецепторами. Помимо макрофагов, скэвенджер-рецепторы имеют и другие клетки РЭС: звездчатые ретикулоэндотелтоциты (купферовские клетки печени), ретикулярные клетки селезенки и эндотелиальные клетки сосудов.





- богатый цистеином участок

- коллагеноподобный участок

- спиралевидный витой шнурок
- участок, соединяющий разъединенные пептидные мономеры

- участок фиксации к мембране

- внутриклеточный участок

Рис. 8. Схематическая модель бычьего скэвенджер-рецептора (по T.Kodama et al., 1990).

Недавно, благодаря многолетним исследованиям четырех лабораторий в США, удалось выделить в чистом виде скэвенджер-рецептор и установить его первичную структуру. Скэвенджер-рецептор представляет собой полипептидный тример, каждый мономер которого состоит из 453 ак и характеризуется высокой степенью гликозилирования. Рецептор распознает как конформацию лиганда, так и его заряд (многие химически модифицированные ЛПНП имеют избыточный отрицательный заряд благодаря блокированию положительно заряженных аминогрупп лизина, либо–присоединению дополнительных карбоксильных групп).

Структура скэвенджер-рецептора представлена на рис. 8. Важными участками рецептора, выполняющими функцию взаимодействия с лигандом, являются богатый цистеином (1) и коллагеноподобный (2) домены; последний по своей трехнитчатой правозакрученной спирали и аминокислотной последовательности напоминает фиброзный коллаген. Выяснилось, что и сам коллаген обладает способностью связывать перекисно-модифицированные ЛПНП. Вероятно, именно по этой причине они откладываются в богатых коллагеном тканях – сухожилиях, коже и развивающихся атеросклеротических поражениях.

Особенностью скэвенджер-захвата является то, что поступление модифицированных ЛП таким путем в клетку не регулируется или слабо регулируется по механизму отрицательной обратной связи. Содержание ХС в клетке при этом линейно нарастает в зависимости от концентрации в окружающей среде ЛП, содержащих ХС. Несмотря на то, что поступление ХС в клетку путем скэвенджер-захвата подавляет синтез собственно стерина, а также образование апо- В-Е рецепторов, это не спасает клетку от накопления в ней значительных количеств ХС, преимущественно в виде эфиров и, в меньшей степени, в виде свободного ХС и кристаллов моногидрата. С помощью скэвенджер-рецепторов осуществляется захват и других химически модифицированных ЛПНП (сукцинилированных, ацетоацетилированных, обработанных малоновым диальдегидом и др.), а также ЛПНП, подвергнутых пероксидации. Помимо скэвенджер и классических апо-В,Е и ЛПВП-рецепторов, макрофаги имеют и ряд других рецепторов (рис. 5), в частности:


Таким образом, макрофаги, имея большой набор рецепторов, могут связывать, интернализировать и разрушать как нативные, так и различным образом модифицированные ЛП. Захват нативных ЛП происходит при участии классических апо-В,Е-рецепторов, и этот тип захвата никогда не сопровождается накоплением ЭХС в клетке.

Захват модифицированных ЛП протекает по типу скэвенджер-захвата и сопровождается накоплением в клетке ЭХС и трансформацией макрофагальной клетки в «пенистую». Последняя представляет собой клетку, «нафаршированную» липидными вакуолями, содержащими ЭХС. Факт значительного накопления ЭХС в макрофагах и трансформации этих клеток в пенистые при захвате модифицированных ЛПНП позволил сделать вывод, имеющий большое теоретическое и практическое значение: ответственными за развитие атеросклеротического процесса являются не нативные, а модифицированные в организме человека ЛПНП. Именно такие ЛП должны рассматриваться как атерогенные. Нативные ЛПНП, вопреки широко распространенному заблуждению, не относятся к атерогенным ЛП.
Атерогенность ЛПНП, выделенных из крови людей (как здоровых, так и больных атеросклерозом), можно определить в лабораторных условиях. Для этого производят инкубацию ЛПНП, предварительно помеченных радиоактивным йодом, с культурами фибробластов и макрофагов. Если выделенные ЛПНП активно захватываются макрофагами и слабо – фибробластами, то они – атерогенны, если наоборот, то – нет.

1   2   3   4   5


Учебный материал
© nashaucheba.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации