Биохимические аспекты атеросклероза

В состав атеросклеротических бляшек входят, кроме эфиров холестерина, триацилглицирины, гликозаминогликаны, коллаген, эластин, кальций, макрофаги, погибшие клетки. В атеросклеротических бляшках с большой частотой обнаруживается ДНК герпесвирусов (цитомегаловируса и простого герпеса), а также хламидии. Роль этих микроорганизмов пока остается невыясненной. 1].

Все теории возникновения атеросклероза связаны с транспортом липопротеидов и холестерина в сосудистую стенку. Повышенный уровень холестерина является бесспорным патогенетическим фактором развития атеросклероза, а его этиологическая роль четко проявляется у молодых пациентов с наследственным характером патологии: мутационным изменением первичной структуры апоВ-100 (белка липопротеидов низкой плотности) или ЛНП-рецептора. В обоих случаях нарушается комплементарность между ЛНП и ЛНП-рецептором, а также рецепторный эндоцитоз ЛНП клетками и повышается содержание в крови ЛНП и холестерина. 4].

Для пожилых и в меньшей мере для молодых людей существенную роль играют и другие факторы риска: химическая и физико-химическая модификация ЛНП (гликозилирование, особенно при сахарном диабете, перекисное окисление холестерина и полиненасыщенных жирных кислот в ЛНП, частичный протеолиз, агрегация); факторы повреждения эндотелия; повышенная свертываемость крови; гемодинамические факторы (изгибы, стенозы сосудов) и изменение содержания гормонов.

У здорового человека липопротеиды низкой плотности крови транспортируют в эндотелий и другие клетки сосуда холестерин, необходимый им для формирования мембран. При гиперхолестеринемии, обусловленной повышенным уровнем липопротеидов низкой плотности, или при модификации липопротеидов низкой плотности главный поток холестерина во внутреннюю стенку сосудов осуществляют моноциты. Последние фагоцитируют липопротеиды низкой плотности, модифицированные липопротеиды низкой плотности, аутоиммунные комплексы мЛНП с анитителами и переносят холестерин в субэндотелиальный участок интимы. ЛНП разрушаются в эндолизосоме, освобождая холестерин, который накапливается в цитозоле макрофагов в виде капель эфира холестерина, придавая клеткам пенистый вид («пенистые» клетки). Этерификацию холестерина катализирует ацилкоэнзимаденинхолестеринацилтрансфераза (АХАТ), активируемая свободным холестерином. «Пенистые» клетки, погибая, освобождают холестерин в межклеточное пространство для формирования бляшек.

Другой источник холестериновых бляшек — гладкомышечные клетки (ГМК). Активированные макрофаги продуцируют в интиме цитокины (интерлейкин-1 и др.), которые стимулируют миграцию ГМК в интиму, а также их пролиферацию и трансформацию в ГМК синтезирующего типа. Последние продуцируют коллаген и другие структуры соединительнй ткани фиброзной бляшки. Модифицированные ГМК также фагоцитируют ЛНП и мЛНП, превращаясь в «пенистые» клетки. 2].

В участках повреждения эндотелия ЛНП, особенно окисленные ЛНП, взаимодействуя с рецепторами тромбоцитов, индуцируют их агрегацию с образованием тромба и синтез ими тромбоцитарного фактора роста, который, как и цитокины макрофагов, трансформирует ГМК в интиме. В агрегации тромбоцитов участвует также фактор активации тромбоцитов, синтезируемый в тромбоцитах, эндотелии, макрофагах, и тромбоксан А, образующийся в тромбоцитах из арахидоновой кислоты. Кроме того, поврежденный эндотелий продуцирует меньше оксида азота (NO). В результате уменьшается действие NO на тромбоциты и ГМК артерий, что приводит к активации инозитолфосфатной системы регуляции, увеличению содержания кальция в этих клетках и соответственно к агрегации тромбоцитов и сужению сосудов, то есть к атерогенному эффекту.

Около 70% холестерина крови находится в составе ЛНП. Следовательно, гиперхолестеринемия — главный фактор риска развития атеросклероза, как правило, связана с увеличением в крови содержания ЛНП и их предшественников ЛОНП — двух атерогенных ЛП. Поэтому более строгим фактрорм риска следует считать не гиперхолестеринемию, а дилипопротеинемию — количественное преобладание ЛНП, ЛОНП и качественные изменения в структуре ЛНП (мЛНП).

Атерогенность избыточных количеств ЛНП и особенно мЛНП обусловлена их способностью взаимодействовать с рецепторами моноцитов, ГМК, тромбоцитов. 3].

Антагонисты ЛНП—ЛВП (липопротеиды высокой плотности), обладая специальным механизмом извлечения ХС из клеток и других ЛП при участии лецитин-холестеринацилтрансферазы (ЛХАТ), осуществляют обратный транспорт «лишнего» ХС из органов и крови в печень, где он в основном превращается в желчные кислоты. Антиатерогенные ЛВП, имеющие примерно в 10 раз меньшую молекулярную массу, чем ЛНП, легко проходят между клетками эндотелия и через стенку сосудов, удаляя из клеток интимы избыточный ХС. Далее через паравазальные сосуды ЛВП транспортируют ХС в печень. ЛВП крови человека гетерогенны по составу апо А. Большей антиатерогенностью обладают ЛВП с апо А-1, чем ЛВП, содержащие и апо А-1, и апо А-II. Апо А-1 является наиболее сильным активатором ЛХАТ по сравнению с другими белками ЛВП. Поэтому ЛВП, имеющие в своем составе только апо А-1, особенно важны для диагностики и контроля лечения атеросклероза. 5].

Антиатерогенность ЛВП связана также с высоким содержанием в них фосфолипидов (25—40, %) — антиоксидантов. 3].

Известен еще один тип суператерогенных ЛП — ЛП (а). Они отличаются от ЛНП наличием дополнительного белка — апо (а), одна молекула которого связана с одной молекулой апо В-100 дисульфидной связью на поверхности ЛП. Концентрация ЛП (а) в крови человека мало меняется в течение жизни индивидуума в отличие от других ЛП. Между отдельными людьми концентрация ЛП (а) может различаться до 1000 раз. Считают, что повышенный уровень ЛП (а) является строгим наследственно детерминированным маркером высокого риска развития атеросклероза. ЛП (а) через специальные домены в составе апо (а) связываются с фибрином, а также с коллагеном, эластином в стенке сосуда и таким путем ХС откладывается в сосуде в норме или при его повреждении. [1].

Взаимодействие ЛП с клетками происходит при участии различных типов рецепторов. В клетки паренхиматозных органов и соединительной ткани ЛНП транспортируются в норме путем рецепторного многостадийного регулируемого эндоцитоза с помощью ЛНП-рецептора (апо В, Е-рецептора). Этот рецептор является трансмембранным доменным гликопротеином, содержащим галактозу. N-концевой домен связывает лиганд — ЛНП. На поверхности гепатоцитов находится около 50—70% всех ЛНП-рецепторов организма. При высоком содержании в печени ХС репрессирует синтез ЛНП-рецепторов по принципу отрицательной обратной связи. Напротив, эстрогены и гипохолестеринемические препараты — статины активируют их синтез.

При разнообразных мутациях в гене ЛНП-рецептора возникает наследственная семейная гиперхолестеринемия гомоили гетерозиготного типа. Особенно ранние и тяжелые, не поддающиеся диетои фармакотерапии формы коронарного атеросклероза характерны для гомозиготной патологии. 2].

Известны и другие формы наследственных (первичных) дислипопротеинемий, связанных с атеросклерозом.

При гликозилировании ЛНП-рецептора у больного сахарным диабетом происходит и гликозилирование апо В-100 ЛНП. Нарушается их комплементарное взаимодействие и развиваются вторичная дислипопротеинемия и атеросклероз.

Уровень ХС в крови зависит от огромного количества наследственных и ненаследственных факторов, связанных с его поступлением в организм с пищей, синтезом и регуляцией, с транспортом, расходованием на синтез желчных кислот и других соединений и с выведением. Около 80% ХС синтезируется в печени. При увеличении количества ХС в пище (более 300—500 мг/сут) у здорового человека уменьшается его синтез в печени, так как ХС ингибирует активность и синтез регуляторного фермента ГМГ-СоА-редуктазы. И, наоборот, у вегетарианцев синтез эндогенного ХС происходит очень интенсивно. При патологических процессах нарушается динамическое равновесие между указанными факторами, что может привести к гиперхолестеринемии. 7].

Экзогенный и эндогенный ХС поступает соответственно из кишечника и печени в кровь в составе ЛОНП, которые превращаются в ЛНП. Часть ЛНП при их избытке поглощается клетками печени при участии ЛНП-рецепторов. В обогащенных ХС гепатоцитах угнетается синтез ЛНП-рецепторов, поэтому уменьшается транспорт ЛНП и ХС в печень, но увеличиваются их уровень в крови и продолжительность циркуляции.

Торможение потока ХС из крови в печень усиливает синтез эндогенного ХС и выброс в кровь новых порций ЛОНП, превращающихся опять в ЛНП. Такой «порочный круг» возникает при мутационной модификации или гликозилировании белков ЛНП либо ЛНП-рецептора. Подобный «порочный круг» нельзя прервать ограничением в пище ХС или глюкозы. В случае гетерозиготной семейной гиперхолестеринемии снижение уровня ХС в крови может быть достигнуто использованием статинов, ингибирующих ГМГ-СоА-редуктазу и индуцирующих экспрессию единственного нормального аллеля гена ЛНП-рецептора в гепатоцитах. При гомозиготной семейной гиперхолестеринемии эффективны только экстракорпоральная терапия (удаление из крови ЛНП), частичная трансплантация печени и генная терапия. 5].

Такие гормоны, как эстрогены, уменьшают в крови содержание ХС и ЛНП. Эстрогены активируют синтез ЛНП-рецепторов и ГМГ-СоА-редуктазы печени (регуляторный фермент синтеза ХС). Поэтому при гипотиреозе (гипофункция щитовидной железы) развивается гиперхолестеринемия и вторично — атеросклероз. У женщин до климактерического периода уровень общего ХС в крови несколько ниже, содержание ЛВП более высокое, что тормозит развитие атеросклеротических поражений сосудов по сравнению с мужчинами. Однако содержание ХС в гепатоцитах и желчи женщин выше. Поэтому у них чаще образуются в желчных путях холестериновые камни (желчнокаменная болезнь). После менопаузы при отсутствии заместительной терапии эстрогенами указанные различия между мужчинами и женщинами нивелируются. 4].

Лабораторная диагностика атеросклероза основана на анализе в крови липидов, ЛП и оценке других факторов риска. При наличии у близких родственников клинических проявлений наследственного атеросклероза в молодом и среднем возрасте целесообразна ранняя оценка факторов риска у детей с целью коррекции образа жизни и возможного раннего лечения.

При биохимическом анализе следует ориентироваться на следующие маркеры риска развития атеросклероза: высокий уровень в крови ХС, ЛНП, мЛНП, ЛП (а), апо В, а также рассчитать производные величины — коэффициенты атерогенности. 8].

Содержание уровня ХС в сыворотке крови отражает патологию липидного обмена.

Верхние цифры ХС в плазме крови практически здоровых людей в возрасте 20−29 лет составляют 5,17 ммоль/л. Высокий риск развития коронарного атеросклероза у людей старше 40 лет имеет место при величинах ХС, превышающих 6,72 ммоль/л. У мужчин старше 60 лет содержание его несколько ниже, чем у мужчин 50−60 лет. Это связано с уменьшением продукции и секреции в кровь половых гормонов. Концентрация ХС в сыворотке крови женщин детородного возраста ниже, чем у мужчин; после 60 лет половые различия исчезают. 7].

Большое диагностическое значение приобрело определение фракционного состава холестерола плазмы крови и отдельных её липопротеинов (прежде всего ЛВП). Неспецифическим активатором системы этерификации ХС плазмы служит альбумин, продуцируемый гепатоцитами.

В печени синтезируется фермент ЛХАТ (лецитин-холестерол-ацилтрансфераза), благодаря которому происходит этерификация свободного холестерола в ЛПВП. Несмотря на то, что этот процесс происходит в плазме крови, он отражает функциональную недостаточность печени. В норме коэффициент этерификации ХС (т.е. отношение содержания эфиросвязанного холестерола к общему) составляет 0,6−0,8 (или 60−80%)[3].

Определение уровня общих липидов в сыворотке крови по цветной реакции с сульфованилиновым реактивом:

Продукты распада липидов образуют с реактивом (состоящим из серной, ортофосфорной кислот и ванилина) соединение, интенсивность окраски которого пропорциональна содержанию общих липидов в сыворотке крови.

При оценке результатов по параллельно обрабатываемой стандартной пробе расчет производят по формуле:

Соп (г/л) = Аоп: Аст? Сст, где.

атеросклероз наследственный заболевание, А — абсорбция опытных и стандартных проб, Сст — концентрация основного стандартного раствора (12 г/л).

В сыворотке крови здоровых людей содержание общих липидов составляет 4−8 г/л. 8].

Разрабатываются методы неинвазивной лабораторной диагностики, в которых для анализа ХС используются неповрежденная кожа пациентов, их слюна и слезы. 7].