Л.Е. Панин ОБМЕН ЛИПОПРОТЕИНОВ И АТЕРОСКЛЕРОЗ УДК 577.112.856: 616.13-004.6
advertisement
УДК 577.112.856: 616.13-004.6 Л.Е. Панин ОБМЕН ЛИПОПРОТЕИНОВ И АТЕРОСКЛЕРОЗ ГУ НИИ биохимии СО РАМН, Новосибирск В настоящее время выделяют 4 основных класса липопротеинов (ЛП) крови: хиломикроны (ХМ), липопротеины очень низкой (ЛПОНП), низкой (ЛПНП) и высокой (ЛПВП) плотности. С помощью специальных методов, таких, как малоугловое рентгеновское или нейтронное рассеяние, выделяют до 16-18 фракций. Они включают промежуточные формы различных превращений (деградации) четырех основных форм. Для понимания механизма развития атеросклероза большое значение имеет не абсолютное содержание липопротеинов в крови, а сохранение баланса атерогенных (ЛПОНП и ЛПНП) и антиатерогенных (ЛПВП2 и ЛПВП3) липопротеинов. Этот баланс определяется скоординированной работой кишечника, где образуются ХМ и небольшая часть ЛПОНП, жировой ткани, где образуются ЛПОНП и частично ХМ; печени, где образуются и разрушаются все липопротеины крови, и системы кровообращения, главным образом капиллярной сети, где происходит трансформация ХМ и ЛПОНП в ЛПВП и, частично, в ЛПНП под влиянием липопротеиновой липазы (ЛПЛ). Скоординированная работа всей системы нарушается при генетических дефектах, неправильном питании, при снижении физической активности, длительном психоэмоциональном напряжении и некоторых заболеваниях (диабет). Общим для всех состояний является избыточное содержание в крови атерогенных ЛПОНП и ЛПНП и относительно низкое содержание антиатерогенных ЛПВП2 и ЛПВП3 фракций. Ситуация усугубляется появлением в большом количестве модифицированных форм ЛПНП, которые активно захватываются макрофагами, находящимися в участках жировой инфильтрации сосудов эластического типа. Процесс активного накопления холестерина дополняется фиброзными процессами, что и приводит к окончательному формированию атеросклеротической бляшки. Ключевые слова: хиломикроны, липопротеины очень низкой плотности, липопротеины низкой плотности, липопротеины высокой плотности, обмен липопротеинов, атеросклероз (ХМ, ЛПОНП, ЛПНП, ЛПВП, обмен ЛП, атеросклероз) Введение Атеросклероз — одно из самых распространенных заболеваний во всем мире, от которого погибает больше людей, чем от любых других форм патологии. В России интерес к данному заболеванию в последние 10 лет очень возрос. Это связано с тем, что процесс реформирования нашего общества и социально-экономических преобразований, начатый в 90-е годы прошлого столетия, превратился в безудержную ломку всех норм и традиций, порождая состояние всеобщей тревоги и неуверенности. Результатом такого неуправляемого и хаотичного процесса стало то, что смертность от сердечно-сосудистой патологии резко увеличилась, а ведущей ее формой стала ишемическая болезнь сердца: атеросклеротический кардиосклероз, атеросклероз коронарных сосудов, грудная жаба, инфаркт миокарда. Перед биологией и медициной вновь встал вопрос о механизме действия стрессовых, субэкстремальных и экстремальных факторов на обмен веществ вообще, холестериновый обмен в особенности. Еще в 1912 году Н.Н. Аничковым, С.С. Халатовым была предложена холестериновая модель атеросклероза, опередившая более чем на 50 лет БЮЛЛЕТЕНЬ СО РАМН, №2 (120), 2006 г. развитие представлений об этом заболевании. В основу этиопатогенеза атеросклероза впервые было положено отложение в сосудах конкретного химического соединения — холестерина. Атеросклероз получил название «холестериновой болезни» [9]. В 50-е годы прошлого столетия А.Л. Мясниковым была окончательно сформулирована «метаболическая теория» атеросклероза, согласно которой данное заболевание рассматривалось как постепенно складывающееся «нарушение кортиковисцеральной регуляции белково-жирового, особенно холестеринового обмена» [3]. В этой позиции ученого принципиально ничего не изменилось до сих пор. Сместились только некоторые акценты. Известно, что неспецифическое влияние факторов внешней среды на организм приводит к увеличению продукции гормонов гипофизо-адреналовой системы и характеризуется напряжением его гомеостатических систем. Известно также, что под влиянием этих гормонов наблюдается глубокая перестройка обмена веществ в целом. Однако для понимания молекулярных механизмов развития атеросклероза важно правильно представлять взаимосвязь эндокринных изменений в условиях стресса и нарушений в обмене липопротеинов, которые 15 Панин Л.Е. Обмен липопротеинов и атеросклероз / с. 15-22 являются главной транспортной формой холестерина в организме. Именно к обмену липопротеинов сегодня приковано внимание всех исследователей, занимающихся проблемой атеросклероза. I. Печень и обмен липопротеинов Развитие гиперхолестеринемии невозможно понять без оценки состояния транспортных форм холестерина — липопротеинов. Выделяют четыре основных класса липопротеинов: хиломикроны, липопротеины очень низкой плотности, липопротеины низкой плотности и липопротеины высокой плотности. На самом деле липопротеинов, включая их промежуточные формы, значительно больше. С помощью малоуглового рентгеновского рассеяния в сыворотке крови можно выделить 16-18 различных фракций [14]. ХМ — самые крупные ЛП частицы. Их диаметр превышает 100 нм, плотность — 0,93 г/мл, М.м. >500 кДа, содержание белка — 2%, триглицеридов (ТГ) — 84-87%, фосфолипидов (ФЛ) — 4,3-7,0%, эфиров холестерина (ЭХ) — 3,9-5,0%, свободного холестерина (СХ) — 2,0-2,1%. Белковый компонент ХМ включает аполипопротеины В-48, С, Е, А. Содержание их в крови — 12 мг/дл. Период полужизни — 10-15 мин. Синтез ХМ осуществляется, главным образом, во всасывающих клетках кишечника, но он возможен и в печени при поступлении туда в большом количестве СЖК или при высокоуглеводной диете. ЛПОНП представляют целое липопротеиновое семейство со следующей характеристикой частиц. Диаметр частицы 25-75 нм, плотность 0,93-1,01 г/мл, М.м. — (5-13)×106 Да, содержание белка 5-12%, ТГ — 50-60%, ФЛ — 13-20%, ЭХ — 10-13%, СХ — 3-5%. В качестве белкового компонента содержат аполипопротеины В-100, С, Е. Содержание в плазме крови составляет 50-200 мг/дл. Время полужизни 2-4 ч. ЛПОНП в основном синтезируются в печени, но могут синтезироваться и во всасывающих клетках кишечника. Местом синтеза их в клетке является гладкий и шероховатый эндоплазматический ретикулум, где процесс начинается, и аппарат Гольджи, где он заканчивается. Основной функцией ЛПОНП является транспорт эндогенных ТГ, главным образом из печени в жировые депо. Транспорт ТГ может идти и от кишечника. За сутки ЛПОНП могут переносить от 25 до 50 г ТГ. ЛПНП так же гетерогенны, как и ЛПОНП. Средний размер частиц составляет 22-24 нм, плотность — 1,01-1,063 г/мл, М.м. — (3,9-4,8)×106 Да, содержание белка 21-22%, ТГ — 11-12%, ФЛ — 20-22%, ЭХ — 36-37%, СХ — 6-10%. В состав белкового компонента входят аполипопротеин В100, С и в следовых количествах апо Е. Апо В-100 — основной белок ЛПНП. Его М.м. превышает 500 кДа. Это кислый белок, содержащий сиаловую кислоту, остатки гексоз и гексозамина. Функция 16 апоВ-100 до сих пор не выяснена. Нами впервые было показано, что продукты лимитированного протеолиза этого белка присутствуют во фракции кислых негистоновых белков ядер, в транскрипционно активном хроматине и имеют отношение к регуляции экспрессии генов [10, 13]. Кроме того, в апоВ-100 выявлена антигенная детерминанта, гомологичная сайту связывания инсулина с его рецептором и обладающая контринсулярным эффектом [11]. Показано, что этот фрагмент апоВ-100 имеет отношение к развитию диабета 2-го типа. Основная функция ЛПНП связана с транспортом холестерина от печени к периферическим тканям. Эта фракция ЛП играет важную роль в патогенезе атеросклероза. Содержание ее в плазме крови составляет 10-50 мг/дл, период полураспада 5-8 ч. ЛПВП в плазме крови представлены двумя подфракциями: ЛПВП2 и ЛПВП3. Каждая из подфракций также гетерогенна. Они имеют сходную структуру. Например, ЛПВП2 имеют плотность 1,08-1,12 г/мл, диаметр частиц 19-23 нм, М.м. — (2,74,0 )×106 Да, содержание белка 50%, ТГ — 4-8%, Фл — 22-24%, ЭХ — 14-20%, СХ — 2,3%. Содержание в плазме крови — 200-300 мг/дл. Период полужизни — 2,5 сут. ЛПВП содержат около 50% всех аполипопротеинов плазмы крови. Основными являются апоА-I, А-II, А-IV, но в небольших количествах присутствуют апоД, С-I, С-II, С-III и в ЛПВП2 — Е. ЛПВП синтезируются в печени независимо от других ЛП. У больных с абеталипопротеинемией, не способных к синтезу ЛПОНП, образование и выделение ЛПВП продолжается. АпоА-I, А-IV и апоД активируют ЛХАТ, апоС-I активируют липопротеиновую липазу (ЛПЛ), апоС-II ингибируют ЛПЛ. Нами впервые было показано, что апоС-III способствует трансформации аденин-нуклеотидтранслоказы (АНТ) митохондрий из переносчика в специфическую пору [6]. Этот эффект играет важную роль в механизме переключения энергетического обмена с углеводного типа на липидный. АпоА-I в комплексе с восстановленными формами стероидных гормонов принимают участие в регуляции экспрессии генов [6, 10]. Данный эффект играет важную роль в механизме клеточной регенерации органов и тканей. Распад ЛПВП также связан с печенью. ЛПВП рассматриваются как антирискфактор атеросклероза. Связь обмена ЛП с печенью представлена на рис.1. II. Липопротеины и сердечно-сосудистая система В обмене липопротеинов крови огромную роль играет сама сосудистая система, особенно ее капиллярный отдел. Известно, что с эндотелием капилляров связана липопротеиновая липаза, которая гидролизует ТГ, входящие в состав ХМ и ЛПОНП, при этом последние трансформируются в ЛПВП. АпоС-I, входящий в структуру ЛПОНП, БЮЛЛЕТЕНЬ СО РАМН, №2 (120), 2006 г. Панин Л.Е. Обмен липопротеинов и атеросклероз / с. 15-22 Рис. 1. Роль печени в обмене липопротеинов крови (по схеме Климова, Никульчева [2]). значительно повышает активность фермента. Нами было показано, что мощным стимулятором активности фермента служит физическая активность. Мышечная система является основным потребителем СЖК, источником которых служат атерогенные формы ЛПОНП и в меньшей степени ЛПНП. Это хорошо было нами показано в условиях Крайнего Севера (Таблица 1). Оценивая капиллярно-венозную разность на предплечье по суммарной фракции ЛПОНП и ЛПНП, ЛП-спектру и СЖК, мы выявили существенные изменения. Снижение суммарной фракции ЛПОНП и ЛПНП в венозной крови по сравнению с капиллярной составляло 37 мг на 100 мл протекающей крови. Отмечался значительный сдвиг ЛП-спектра в сторону ЛПВП. Потребление СЖК мышцами составляло 259 мкг.экв. на литр. При физической нагрузке на велоэргометре оно возрастало более чем в 2,5 раза. Таким образом, снижение физической активности следует считать важным риск-фактором нарушения обмена липопротеинов и развития ишемической болезни сердца. Исследования, которые мы проводили на лицах умственного и физического труда, показали, что у последних показатели липидного обмена в сыворотке крови достоверно ниже. Известно, что они менее подвержены развитию сердечно-сосудистой патологии. Еще одним риск-фактором развития сердечнососудистой патологии является состояние длительного эмоционального напряжения – тревожности. Оно не эквивалентно понятию стресс, хотя часто эти понятия путают. Согласно информационной теории тревожности, данная эмоциональная реакция развивается тогда, когда существует неопределенность в прогнозе нежелательного результата [8]. Тревожность определяется с помощью методики ММРI, Тейлор, Люшера и некоторых других. Исследования, которые мы проводили на операторах летного труда (летчики, штурманы), показали, что лица с высоким уровнем тревожности имели достоверно более высокое содержание кортизола в сыворотке крови и более низкое содержание инсулина (Таблица 2). Здесь понятие тревожность и стресс безусловно перекрываются. В обоих случаях имеет место повышение активности гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой системы. У лиц с высоким уровнем тревожности оказались повышенными в крови все липидные показатели: общие липиды, триглицериды, холестерин, липопротеины низкой и очень низкой плотности. Все это, безусловно, способствует развитию таких форм сердечно-сосудистой патологии, как ИБС и АГ. Дисквалификация операторов летного труда связана, главным образом, с развитием у них сердечно-сосудистой патологии. Для подтверждения этой взаимосвязи мы провели обследование лиц с диагнозом ИБС и АГ с целью определить у них Таблица 1 Артерио-венозная разность в содержании некоторых липидов сыворотки крови у обследованных пос. Диксон (M±m) Материал исследования ЛПНП и ЛПОНП мг/дл Артериальная кровь (n) Венозная кровь (n) А – В разность 500±36 (28) 460±30* (28) +37±17 Липопротеидный спектр, % α-ЛП β-ЛП Пре-β-ЛП (ЛПВП) (ЛПНП) (ЛПОНП) 59,0±1,7 23,2±2,70 17,8±1,5 (22) (22) (22) 63,0±2,3* 22,2±1,10* 14,8±1,1 (22) (22) (22) –4,0 + 1,0 + 3,0 СЖК, мкг-экв/л После физической В покое нагрузки 668±168 1443±339 (5) (5) 432± 83 685± 42 (5) (5) +259± 93 +758±351 Примечание. Достоверность рассчитывалась разностным методом, Р<0,05. Таблица 2 Содержание кортизола, инсулина и энергетических субстратов в сыворотке крови лиц с высоким и низким уровнем тревожности Тревожность Кортизол, нмоль/л Инсулин, мкЕд/л Высокая n Низкая n 266,5±4,2 367 204,±2,4* 377 16,6±0,2 369 25,6±0,2* 382 Суммарная Сахар крови, Общие липиды, Триглицериды, фракция ЛПНП моль/л г/л моль/л и ЛПОНП, г/л 4,63±0,014 9,3±0,06 1,03±0,001 5,0±0,03 1568 1179 1179 1179 4,10±0,003 7,2±0,02* 0,73±0,013* 3,80±0,03* 1473 1043 1043 1043 Холестерин, моль/л 6,0±0,03 1179 5,0±0,02* 1043 Примечание. Различия по двум группам достоверны по всем показателям, Р<0,01. БЮЛЛЕТЕНЬ СО РАМН, №2 (120), 2006 г. 17 Панин Л.Е. Обмен липопротеинов и атеросклероз / с. 15-22 уровень тревожности. Оказалось, что среди страдающих ИБС высокотревожных лиц очень много — 54,3%, а среди лиц, страдающих АГ, он еще выше — 61,2% (Таблица 3). Остальные в группе с АГ — это лица со средним уровнем тревожности. Низкотревожных лиц не выявлено.В группе с ИБС лица с низким уровнем тревожности составляли всего 3,4%. Таким образом, можно утверждать, что состояние тревожности является очень важным рискфактором развития сердечно-сосудистой патологии. Однако более тонкие механизмы влияния липопротеинов различных классов и стероидных гормонов можно исследовать только в условиях эксперимента. В опытах с перфузией изолированного сердца крыс нами изучалось влияние атерогенных и антиатерогенных липопротеинов на показатели его работоспособности. Перфузию проводили по Лангендорфу модифицированным буфером Кребса-Хенселяйта при насыщении его газовой смесью 95% О2 и 5% СО2. Температура раствора составляла 37,5 °С, рН 7,4 [1]. Показано, что ЛПОНП значительно увеличивали амплитуду сердечных сокращений (Таблица 4). Скорость коронарного потока достоверно снижалась. Известно, что ЛПОНП являются источником свободных жирных кислот (СЖК) для мышечных тканей, обеспечивая их необходимым энергетическим материалом. Эта роль ЛПОНП в условиях стресса возрастает [4]. Таким образом, стимулирующий эффект ЛПОНП на работоспособность изолированного сердца становится понятным. ЛПНП оказывали на работу изолированного сердца негативное влияние (Таблица 4). Частота сердечных сокращений не изменялась, но значительно снижались их амплитуда и скорость коронарного потока. Это связано с тем, что ЛПНП не являются достаточно хорошим источником СЖК для работающего сердца, а уменьшение скорости коронарного потока создает предпосылки для ишимизации миокарда, что, естественно, приводит к снижению амплитуды сердечных сокращений и общей работоспособности. Таким образом, первичным механизмом негативного эффекта ЛПНП следует считать тканевую гипоксию и недостаточность энергетических субстратов. ЛПВП на работоспособность изолированного сердца оказывали выраженное благоприятное действие. Значительно увеличивались ЧСС и их амплитуда. Скорость коронарного потока не изменялась (Таблица 4). Эти результаты говорят о том, что для работы изолированного сердца не безразлично, оказывают ли на него действие атерогенные ЛПНП или антиатерогенные ЛПВП. Результаты, полученные нами ранее на популяциях Крайнего Севера, говорят о том, что у человека in vivo в субэкстремальных экологических условиях сдвиг ЛП-спектра в сторону относительного увеличения ЛПНП является очень неблагоприятным фактором, который положительно коррелирует с артериальным давлением [5]. Принимая во внимание, что in vivo на сердечную деятельность могут оказывать влияние как сами липопротеины, так и стероидные гормоны, а также их комплексы, был проведен соответствующий эксперимент (Таблица 5). Оказалось, что перфузия раствором с добавлением кортикостерона в течение 15 мин не оказывала влияния на показатели работоспособности сердца, в то время как перфузия 30 мин достоверно уменьшала скорость коронарного потока. Снижение данного показателя под влиянием кортикостерона, вероятно, связано с тем, что все стероидные гормоны являются производными холестерина. Известно, что последний, взаимодействуя Таблица 3 Разделение обследованных лиц по степени тревожности, % Уровень тревожности Высокий (>20 ед.) Средний (9-19 ед.) Низкий (< 8 ед.) Лица с ИБС 54,3±7,7 42,3±6,1 3,4±5,9 Лица с АГ 61,2±8,1 39,91±9,2 0 Контроль 13,5±9,3 70±6,3 16,5±9,3 Уровень значимости Р1, 2-3 < 0,01 Р1, 2-3 <0,01 Р1, 2-3 < 0,05 Примечание. Уровень тревожности определяли по методике Тейлор. Таблица 4 Влияние различных классов плазменных липопротеинов на функциональные показатели изолированного сердца крыс Добавки Контроль ЛПОНП ЛПНП ЛПВП Частота 93,8±7,2 103,5±3,5 94,3±10,5 185,0±25* Амплитуда 106,0±4,2 163,1±20,2* 76,3±18,8 162,3±39,6* Скорость коронарного потока 83,0 ± 6,2 73,5 ± 1.5* 65,3 ± 11,4* 97,3 ± 16,5 Примечание. Время перфузии 30 мин. Все показатели даны в процентах по отношению к исходным результатам, принятым за 100%. * — достоверные различия по отношению к исходным результатам, Р < 0,05. Скорость коронарного потока определялась объемом оттекающей от сердца жидкости, который составлял 8-10 мл/мин. Объем перфузируемой жидкости составлял 50 мл. Концентрация липопротеинов соответствовала содержанию их в сыворотке крови нормальных крыс. 18 БЮЛЛЕТЕНЬ СО РАМН, №2 (120), 2006 г. Панин Л.Е. Обмен липопротеинов и атеросклероз / с. 15-22 Таблица 5 Влияние кортикостерона и липопротеинов различных классов на работу изолированного сердца Добавки Кортикостерон Кортикостерон и ЛПОНП Кортикостерон и ЛПНП Кортикостерон и ЛПВП Длительность перфузии 15 мин 30 мин 5-10 мин 25 мин 15 мин 30 мин 15 мин 30 мин Частота Амплитуда 92,7±10,2 103,2±4,7 105,7±19,6 20,1±4,4* 125,8±22,3 156,3±22,3* 107,0±13,1 108,0±7,2 117,0±6,3 109,6±6,2 379,7±84,5* 54,8±5,6* 50,5±10,7* 131,0±39,8 118,0±22,5 167,0±7,1* Скорость коронарного потока 103,9±3,0 53,3±6,7* 75,0±18,5 14,5±1,5* 58,8±6,2* 53,3±9,4* 68,0±3,8* 77,7±4,7* Примечание. Концентрация кортикостерона 200 мкг%, остальные условия те же, что и в табл.2. с мембранами эндотелиоцитов, повышает их жесткость. Это увеличивает периферическое сосудистое сопротивление и снижает скорость коронарного потока. Вероятно, так действуют и стероидные гормоны. Совместное действие кортикостерона и ЛПОНП в течение первых 10 мин повышало амплитуду сердечных сокращений и несколько снижало скорость коронарного потока, что соответствует результатам, полученным при действии одних ЛПОНП. Увеличение работоспособности сердца связано с действием ЛПЛ и активным образованием СЖК, которые используются на энергетические нужды работающего сердца. Однако совместное действие гормона и ЛПОНП резко уменьшало скорость коронарного потока по указанному выше механизму. Это создавало условия гипоксии и приводило к снижению ЧСС и амплитуды сердечных сокращений. Несколько иная ситуация складывалась при совместном действии кортикостерона и ЛПНП. Последние являются не очень хорошим субстратом для ЛПЛ, что приводило к более медленному накоплению СЖК в перфузате. В связи с этим в первые 15 мин амплитуда сердечных сокращений достоверно снижалась, а затем (к 30 мин) увеличивалась, превышая исходные величины. Скорость коронарного потока достоверно и стабильно снижалась. Совместное действие кортикостерона и ЛПВП оказывало более благоприятный эффект. Скорость коронарного потока снижалась незначительно (хотя и достоверно), ЧСС оставалась в пределах нормы, а амплитуда сердечных сокращений к 30 мин достоверно возрастала. На основе полученных результатов можно сделать вывод, что наиболее неблагоприятное влияние на работу изолированного сердца оказывали атерогенные формы липопротеинов в сочетании со стероидными гормонами. Эти условия соответствуют тем, которые проявляются in vivo во время стресса. Здесь необходимо указать еще на одну особенность атерогенных липопротеинов. В БЮЛЛЕТЕНЬ СО РАМН, №2 (120), 2006 г. связи с присутствием в них аполипопротеина В они проявляют контринсулярный эффект и снижают потребление глюкозы тканями, что также может отразиться на энергетике сокращающегося сердца. III. Сердечно-сосудистая патология, экспериментальные модели Первой приближенной экспериментальной моделью стресса можно считать увеличение продукции глюкокортикоидов и катехоламинов на фоне снижения продукции инсулина. В условиях стресса это действительно все имеет место в любом организме, в том числе и у человека. Именно поэтому мы экспериментальным животным (кроликам) вводили кортизол (10-12 мг в виде суспензии) с адреналином (0,3 мл 0,1% раствора) в сутки на фоне легкого аллоксанового или датизонового диабета (содержание сахара в крови 160-180 мг/ дл). Снижение активности инсулярного аппарата поджелудочной железы абсолютно необходимо, так как инсулин является контргормоном глюкокортикоидов и метаболический эффект последних развивается только на фоне легкого подавления β-клеток. Полученные результаты говорят о том, что для данной экспериментальной модели характерно развитие гипергликемии, гиперхолестеринемии и гиперфосфатидемии (Таблица 6). Особенностью этих изменений является то, что увеличение свободного холестерина проявляется в большей степени, чем его эфиров, а рост фосфолипидов отстает от роста общего холестерина. В силу резкого увеличения жиромобилизующего эффекта в крови развивается значительная гиперлипидемия. Сыворотка крови имела выраженный молочный вид. Известно, что основная масса холестерина (82%) синтезируется в печени. В остальных органах скорость синтеза очень низкая: в коже 5,6%, мышцах 0,5%, почках 0,1%, легких 0,1%, во всех других органах <0,1% [12]. Определяя содержание холестерина в различных органах экспериментальных животных на 14-е сутки введения гормонов, 19 Панин Л.Е. Обмен липопротеинов и атеросклероз / с. 15-22 Таблица 6 Липиды крови кроликов (мг/дл) с аллоксановым диабетом при введении им гидрокортизона с адреналином (М±м) Условия опытов До опыта Сахар крови Свободный холестерин Эфиры холестерина Общий холестерин Фосфор липидный ЭХ/ СХ ФЛ/ОХ 119±1,4 11,1±0,45 20,3±1,6 31,5±1,6 3,8±0,09 1,82 2,75 16,8±2,5 23,1±2,2 39,9±4,5 4,07±0,3 1,37 2,35 46,4±6,3* 45,2±7,2* 91,55±13,3* 7,43±0,9* 0,97 1,89 89,6±5,0* 41,5±4,3* 131,4±12,7* 11,08±2,5* 0,46 1,97 На 4 сутки после введения 129,±4,18 аллоксана На 7 сутки введения 215,8±15,3* гормонов На 14 сутки введения 223,0±23,9* гормонов Примечание. Число животных в каждой серии – 8. Введение аллоксана 130 мг/кг; гидрокортизона – 12 мг в виде суспензии; адреналина 0,3 мл 0,1% раствора в сутки. * - Р<0,05 по отношению «до опыта». мы выявили его существенное увеличение во всех исследуемых тканях: в аорте до 187±9,2 (в норме 109±3,3), в сердце до 167±15,7 (в норме 111±2,4), в легких до 486±14,8 (в норме 327±10,3), в печени до 314±28,7 (в норме 235±2,5), в почках до 349±3,5 (в норме 306±13,2), в селезенке до 400±20,5 (в норме 285±3,5) мг в 100 г ткани. Значительное увеличение содержания холестерина в органах и тканях не является результатом его активного синтеза (кроме печени), а является следствием их жировой инфильтрации. Это особенно неблагоприятно сказывается на брадитрофных тканях, к которым относится аорта. Если в остальных тканях холестерин может метаболизировать, то в аорте он накапливается и служит материалом для формирования бляшек. Миграция макрофагов в очаги жировой инфильтрации сосудистых стенок принципиально ничего не меняет. Захватывая холестерин и другие липиды, макрофаг превращается в пенистую клетку. В ней нейтральные жиры и фосфолипиды гидролизуются, а холестерин остается. После гибели пенистых клеток холестерин накапливается в очагах жировой инфильтрации. Значительные фиброзные изменения в этой области окончательно формируют атеросклеротическую бляшку. Через две недели эксперимента животные были забиты и взят материал на гистологическое исследование. В работе использовалась окраска эозин-гематоксилином, суданом III, суданом IV, по Ван-Гизон и некоторые другие методы. В аорте можно было наблюдать бледно-желтого цвета пылевидную инфильтрацию, обусловленную проникновением в нее атерогенных форм липопротеинов – ЛПОНП и ЛПНП. При окраске суданом IV жировые отложения окрашивались в черный цвет (Puc. 2a). Эластический каркас аорты в участках изменений, видимых ad oculus, подвергался деструкции. Наблюдались признаки огрубения, разволокнения и фрагментации эластических волокон (Рис. 2б). В области бляшки изменению подвергались также и ретикулиновые волокна аорты. Они были утолщены, склеены в грубые четко контурированные тяжи, интенсивно вос20 принимающие серебро при импрегнации по Футу. Отмечалось развитие фиброза (Рис. 2в). В сердце, как и в аорте, жировая инфильтрация носила диффузный характер, но выражена была в значительно большей степени. Жир содержался не только между мышечными волокнами, но и в саркоплазме самих волокон. Пикноз, разрыв мышечных волокон, некроз ткани говорят о развитии жировой дистрофии сердца (Рис. 2г). Местами наблюдался некроз сердечной мышцы с кровоизлиянием в участок некроза (Рис. 2д). В таких случаях есть все основания говорить о развитии микроинфарктов. Так как длительность эксперимента не превышала двух недель, то в участках некроза еще не успевали развиться склеротические процессы, но активация их в сердечной мышце не вызывала сомнения. Особенно они были выражены в местах естественного скопления соединительной ткани. Например, очень активно протекал периваскулярный склероз. Порой данный процесс захватывал целиком стенку сосуда (Рис. 2е). Все это, безусловно, изменяло нормальную гемодинамику и играло определенную роль в генезе вышеупомянутых инфарктов, но можно думать, что еще больший вклад вносили метаболические изменения миокарда. Жировая инфильтрация внутренних органов носила генерализованный характер, крупные, средние и мелкие капли жира находились в цитоплазме гепатоцитов, оттесняя ядро к периферии. В некоторых печеночных дольках появлялись признаки дегенеративных изменений (пикноз, распад клеточных мембран), что давало основание говорить о развитии жировой дистрофии печени. Очень значительные отложения жира наблюдались в почках. Жир выявлялся в клубочках, прямых и извитых канальцах нефрона. Местами встречались признаки жировой дистрофии. Жировая инфильтрация в легких носила более умеренный характер. Жировые массы в большом количестве можно было видеть только в участках кровоизлияния (жир сосудистого происхождения) и в просвете самих сосудов. Описанные изменения и лежат в основе развития сердечно-сосудистой патологии. БЮЛЛЕТЕНЬ СО РАМН, №2 (120), 2006 г. Панин Л.Е. Обмен липопротеинов и атеросклероз / с. 15-22 ж а б в г д е Рис. 2. Морфологические изменения в сердечно-сосудистой системе кроликов при моделировании гормональных сдвигов, характерных для стрессовых состояний. а. Аорта. Отложение жира в стенку сосуда. Окраска: Судан черный × 280. б. Аорта. Распад эластических волокон. Окраска: по Вейгершу × 280. в. Аорта. Формирование соединительнотканного рубца. Огрубение волокон. Окраска по Ван-Гизон × 600. г. Сердце. Жировая дистрофия. Окраска: Судан III – гематоксилин × 600. д. Сердце. Некроз, кровоизлияние в сердечную мышцу. Окраска: Ван-Гизон- гематоксилин × 600. е. Сердце. Склероз стенки вены левого желудочка. Окраска: Ван- Гизон × 120. ж. Аорта в натуральную величину. Пристеночный тромб в области повреждения интимы. Заключение Липопротеины крови являются основной транспортной формой холестерина в организме. Сохранение определенного баланса его в клеточных мембранах, включая мембраны эндотелиальной выстилки сосудов, определяется соотношением атерогенных (ЛПОНП и ЛПНП) и антиатерогенных (ЛПВП) липопротеинов. Однако липопротеины являются также важнейшей транспортной формой триглицеридов, БЮЛЛЕТЕНЬ СО РАМН, №2 (120), 2006 г. обеспечивающих периферические ткани необходимым количеством СЖК. В условиях стресса содержание ТГ — богатых ЛП крови значительно увеличивается [7]. У лиц с высокой физической активностью это не приводит к негативным последствиям. ХМ и ЛПОНП под влиянием ЛПЛ трансформируются в ЛПВП. Это восстанавливает баланс холестерина в сердечно-сосудистой системе. У лиц умственного труда или регулярно испытывающих эмоциональное напряжение 21 Панин Л.Е. Обмен липопротеинов и атеросклероз / с. 15-22 активность ЛПЛ низкая. У них трансформация ЛПОНП идет, главным образом, с образованием ЛПНП. Это нарушает баланс холестерина в сосудистой системе, и он начинает накапливаться главным образом в сосудах эластического типа. Данный процесс может усугубляться в связи с тем, что происходит модификация ЛПНП. Это может быть окислительная модификация, ацетилирование, метилирование, гликозилирование (при диабете), образование аутоиммунных комплексов и т.д. Захват модифицированных ЛПНП макрофагами осуществляется через скэвенджер-рецепторы. Он протекает очень активно. Если этот процесс происходит в очагах жировой инфильтрации сосудистой стенки, то холестерин начинает в них накапливаться. Идущие вслед за этим фиброзные изменения завершают формирование атеросклеротической бляшки, что приводит к уменьшению просвета сосудов и нарушению гемодинамики. В условиях длительного эмоционального напряжения масштаб этих изменений существенно возрастает и приобретает выраженные патологические черты. Мы знаем, что это приводит к прогрессивному развитию сердечно-сосудистой патологии и увеличению смертности от нее. Именно это и произошло в России в период так называемого «реформирования» нашего общества. LIPOPROTEIN METABOLISM AND ATHEROSCLEROSIS L.E. Panin Four basic classes of blood lipoproteins are now distinguished: chylomicrons (СhM), very low density lipoproteins (VLDL), low density lipoproteins (LDL) and high density lipoproteins (HDL). A total of 16-18 fractions of lipoproteins are picked out by the small-angle X-ray scattering method. They include intermediate forms (products of their degradation) of four basic forms. For understanding of the mechanism of atherosclerosis development the balance of atherogenic (VLDL and LDL) and anthiatherogenic (HLDL2 and HLDL3) lipoproteins but not the absolute content of blood lipoproteins is of great importance. This balance is determined by the coordinated work of intestines where СhМ and small part of VLDL are formed; a fatty tissue where VLDL in part ChМ are formed; liver where all blood LP are formed and degraded; and blood circulation system, mainly the capillary network, where transformation of ChМ and VLDL is occurred to HDL and, in part, to LDL under influence lipoprotein lipase (LPL). The coordinated work of all system is broken at genetic defects, wrong feed, at decrease in physical activity, long psychoemotional strain and some diseases (diabetes). The total for all conditions is the superfluous content of blood atherogenic VLDL and LDL and rather low maintenance (content) of anti22 atherogenic (HLDL2 and HLDL3) lipoprotein fractions. The situation is aggravated with occurrence in a plenty of modified forms of LDL which are actively grasped by the macrophages in sites of fatty seepage of elastic type vessels. The process of active accumulation of cholesterol is supplemented with fibrous processes, as results in final formation of atherosclerotic plaque. Литература 1. Алюхин Ю.С. Энергетика сердца и температурная адаптация организма / Ю.С. Алюхин // Физиол. ж. СССР. — 1975. — Т. 16. — № 5. — С. 749-757. 2. Климов А.Н. Обмен липидов и липопротеидов и его нарушения / А.Н. Климов, Н.Г. Никульчева. — СПб., 1999. — 505 с. 3. Мясников А.Л. Атеросклероз / А.Л. Мясников. — М., 1960. 4. Панин Л.Е. Энергетические аспекты адаптации / Л.Е. Панин. — Л., 1978. — 172 с. 5. Панин Л.Е. Психосоматические взаимоотношения при хроническом эмоциональном напряжении / Панин Л.Е., Соколов В.П. — Новосибирск, 1981 — 178 с. 6. Панин Л.Е. Участие переносчика адениловых нуклеотидов в механизме снижения трансмембранного потенциала митохондрий печени крысы под влиянием аполипопротеина С / Л.Е. Панин, Н.И. Шалбуева, А.Р. Колпаков, Л.М. Поляков // Биол. мембраны. — 2000. — Т. 17. — № 6. — С. 631-636. 7. Панин Л.Е. Стресс, сердце и сосуды / Л.Е. Панин // Вопросы атерогенеза. — Новосибирск, 2005. — С. 20-34. 8. Симонов П.В. Теория отражения и психофизиология эмоций / П.В. Симонов. — М., 1970. — 141 с. 9. Синицина Т.А. Экспериментальный атеросклероз коронарных артерий сердца / Т.А. Синицина. — Л., 1964. — 168 с. 10. Структурно-функциональные изменения в гепатоцитах и клетках Купфера при совместном действии глюкокортикоидов и липопротеинов низкой плотности / Л.Е. Панин, В.Ф. Максимов, О.М. Хощенко, И.М. Коростышевская // Цитология. — 2002. — Т. 44. — № 12. — С. 1149-1156. 11. Фрагмент аполипопротеина В с инсулиноподобной иммунореактивностью / Л.Е. Панин, О.Н. Потеряева, О.С. Воронова и др. // Проблемы эндокринологии. — 2002. — Т. 48. — № 1. — С. 6-9. 12. Dietschy J.M. Cholesterol synthesis in the squrrel monkey: Relative rates of synthesis in various tissues and mechanisms of control / J.M. Dietschy, J.D. Wilson // J. Clin. Invest. —1968. — Vol. 47. — № 1. — P. 166-174. 13. Panin L.E. Detection of Apolipoprotein A-I, B and E Immunoreactivity in the Nuclei of Various Rat Tissue Cells / L.E. Panin, Russkikh and L.M. Polyakov // Biochemistry (Moscow). — 2000. — Vol. 65. — № 12. — P. 1419-1423. 14. Tuzikov F.V., Tuzikova N.A., Galimov R.L., Panin L.E., Nevinsky G.A. General model to describe the structure and dynamic balance between different human serum lipoproteins and its practical application // Med. Sci. Monit. — 2002. — Vol. 8. — № 4. — P. 2-11. БЮЛЛЕТЕНЬ СО РАМН, №2 (120), 2006 г.
