«Загадочный» липопротеин (а) и атерогенез: молекулярно-клеточные взаимодействия

Аннотация

В статье приводятся сведения о роли липопротеина (а) в патогенезе кардиоваскулярной патологии. Анализируется его участие в экспрессии рецепторов на клеточной поверхности, активации тромбоцитарной агрегации, миграции воспалительных клеток и индукции сосудистого ремоделирования.

Полный текст

Введение. В настоящее время заболевания сердечно-сосудистой системы вышли на первое место как причина потери трудоспособности, инвалидности и смертности населения большинства экономически развитых стран. На основе многих экспериментальных и клинических исследований липопротеин (a) признан проатерогенным фактором риска сердечно-сосудистых заболеваний.

Строение липопротеина (а). Липопротеин (Lp)(a) – это липопротеин плазмы крови, состоящий из липопротеинов низкой плотности (ЛПНП), в котором молекула апобелка В100 при помощи дисульфидного мостика связана с дополнительным апобелком (а), имеющим гомологию с плазминогеном. Сходство с ЛПНП заключается в наличии центрального ядра, состоящего из эфиров холестерина и триглициридов, окруженных фосфолипидами и одной молекулы апобелка В [7].

Тромбоз и липопротеин (а). Известно, что Lp(a) влияет на активацию/агрегацию тромбоцитов. Но потенцирует или ослабляет эти механизмы?

Сообщается, что влияние Lp(a), на агрегацию тромбоцитов зависит от концентрации коллагена. Так, при концентрации коллагена 4 мкг/мл, липопротеин (а) подавляет агрегацию тромбоцитов, а при концентрации коллагена 10 мкг/мл ингибирующее влияние Lp(a) на агрегацию тромбоцитов исчезает. Обнаружено [20], что Lp(a), угнетает агрегацию тромбоцитов в присутствии фактора активации тромбоцитов (ФАТ).

Lp(a) может проявлять дезагрегационный эффект и через его взаимодействие с интегрином αIIbβ3 на поверхности тромбоцитов. Соединение интегрина αIIbβ3 с фибриногеном стимулирует агрегацию тромбоцитов, но при действии Lp(a), молекула апобелка(а) соединяется с фибриногеном, удаляет его от рецептора и устраняет взаимодействие фибриногена с интегрином αIIbβ3 [20].

Участие в тромбозе тканевого фактора. Обработка моноцитов Lp(a) увеличивает вдвое продукцию тканевого фактора и его связывание с мембранами моноцитов в результате активации интегрина αμβ2 и нуклеарного фактора kB. В свою очередь, тканевой фактор активирует тромбин, запуская тем самым систему коагуляции. Lp(a) проявляет тромботические свойства путем связывания с ингибитором тканевого фактора [16].

Нарушение активации плазминогена. Первичная структура молекулы апобелка (а) имеет высокую степень гомологии (до 90%) с молекулой плазминогена. Известно, что плазминоген является энзимом фибринолитической системы, состоит из домена трипсиноподобной протеазы и пяти гомозиготных доменов – кринглов, имеет сериновую протеазу. Кринглы являются структурами, которые стабилизированы тремя внутренними дисульфидными мостиками [8].

Несмотря на структурную гомологию с плазминогеном, Lp(a) может подавлять образование активного плазмина. Активация плазминогена происходит внеклеточным путем при участии тройного комплекса, состоящего из тканевого активатора плазминогена, плазминогена и фибрина [13]. Активный плазмин, в свою очередь, способен активировать трансформирующий фактор роста β (ТФРβ) и разрушать фибрин внутри кровяных сгустков [4]. Однако в присутствии Lp(а) фрагмент апобелка (а) связывается с фибрином, и вместо классического третичного комплекса образуется четвертичный комплекс, что в значительной степени угнетает скорость активации плазминогена. Lp(а) конкурирует как с плазминогеном, так и с тканевым фактором активации за связывание с фибрином.

Lp(а) в крови может нарушать активацию плазминогена за счет конкуренции с плазминогеном и тканевым активатором плазминогена (ТАП) за связывание с фибрином, повышения экспрессии ингибитора тканевого активатора плазминогена-1 (ИТАП-1) и ассоциации с SERPINA1, приводящими к угнетению ТАП; взаимодействия с α2-макроглобулином, являющимся ингибитором плазмина. Подавлять активацию плазминогена Lp(а) может как через весь четвертичный комплекс, так и через связывание с ингибиторами каждого из компонентов этого комплекса [4].

Подавление активации ТФРβ. Поскольку ТФРβ (ингибитор пролиферации лимфоцитов) является одним из субстратов плазмина, то Lp(а) подавляя активацию плазминогена, предупреждает активацию и ТФРβ, что в большей степени зависит от субъединицы апобелка (а). Исследователи [5] обнаружили, что 96-часовая экспозиция гладкомышечных клеток аорты с рекомбинантным апобелком (а) не вызывает секрецию латентного (неактивного) ТФРβ per se, но обнаружено зависящее от крингля 4 типа 9 подавление активности ТФРβ.

Согласно результатам исследования, 72-часовая экспозиция эндотелиальных клеток пуповины человека с рекомбинантным апо(а) предупреждает снижение активности ТФРβ за счет 50% уменьшения его общей секреции эндотелиальными клетками. Это дает основание предположить о непосредственной роли Lp(а) на биодоступность ТФРβ. В этих условиях как подавление активности ТФРβ, так и снижение его образования в эндотелиальных клетках зависят от лизин-связывающего сайта крингля 4 типа 10 и крингля 5, а также от интегрина ανβ3 [5].

Вовлечение клеток в процесс воспаления с адгезией их на эндотелии. Lp(а) является маркером воспалительного процесса. Это подтверждается повышением его концентрации в крови при миокардите эндокардите, перикардите, остром инфаркте миокарда, васкулитах, остром холецистите и болезни Крона [19]. Окисленные фосфолипиды имеют провоспалительные свойства, и обнаруживается их ассоциация с АпоВ-100. Носителем окисленных фосфолипидов в кровотоке является Lp(a) [17].

Lp(а) может оказывать провоспалительный эффект в низких концентрациях – связывает и удаляет окисленные фосфолипиды из циркулирующей крови и атерогенный эффект в высоких концентрациях – откладывает такие комплексы внутри сосудистой стенки.

Известно [4], что Lp(а) усиливает экспрессию воспалительных цитокинов специфическим клеточным путем.

В ходе молекулярного анализа было установлено, что Lp(а) повышает интенсивность транскрипции мРНК интерлейкина (IL)-8 в 12 раз, в то время как, апобелок (а) всего лишь в 3 раза. Однако индукция IL-8 в макрофагах не наблюдается, если эти клетки контактируют изолированно с Lp(а), лишенным апобелка (а). Следовательно, ведущая роль принадлежит апо(а).

В рамках исследования [18] эксперты определили, что Lp(а) дополнительно индуцируетэкспрессиюмоноцитарногохемоатрактногопротеина-1(МСР-1), туморнекротизирующего фактора α (TNFα) и IL-1β. Lp(а) может не только индуцировать хемотаксис, но и оседание на эндотелии сосудов моноцитов.

Также эксперты обнаружили, что эндотелиальные клетки пуповины человека, обработанные Lp(а), продуцируют МСР-1 и І-309, которые притягивают к эндотелию лейкоциты [9]. І-309 – клеточный хемокин, продуцируемый моноцитами и Т-лимоцитами. 17 крингль рекомбинантной молекулы апобелка (а) оказывает стимулирующее влияние на активность І-309, который притягивает к эндотелию лейкоциты. Было установлено, что Lp(а) активирует Gi-протеины на поверхности клеточных мембран, повышает активность фосфокреатинкиназы, увеличивает концентрацию внутриклеточного циклического гуанозинмонофосфата (цГМФ), приводя к хемокинезу [18].

Lp(а) способен не только увлекать моноциты к сосудистому эндотелию, но и облегчать их миграцию через эндотелий. Результаты показали, что в присутствии Lp(a) и рекомбинантного апобелка (а), наблюдалась миграция моноцитов через мембрану, опосредованная интегрином αμβ2 Мас-1. Было установлено, что взаимодействие апобелка (а) с интегрином αμβ2 Мас-1 усиливает и адгезию моноцитов к эндотелию [3].

Lp(а) индуцирует экспрессию молекул адгезии на поверхности эндотелиальных клеток. Обработка эндотелиальных клеток пуповины человека липопротеином (а) способствует повышению экспрессии сосудистой клеточной молекулы адгезии (VCAM-1) и Е-селектина. Интересно, что обработка эндотелиальных клеток средой, содержащей 17β-эстрадиол, способствует подавлению экспрессии молекул адгезии. Это, в свою очередь, может служить доказательством кардиопротективного действия эстрогенов [9].

Сосудистое ремоделирование и Lp(а). Сосудистое ремоделирование – это адаптация сосудистой стенки к воздействию патологических стимулов. Патофизиологическими процессами при сердечно-сосудистых заболеваниях являются: эндотелиальная дисфункция, пролиферация и миграция гладкомышечных клеток.

Lp(а) усиливает пролиферацию гладкомышечных клеток через подавление активации ТФРβ. При обработке гладкомышечных клеток рекомбинантным апобелком (а) с последующей экспозицией на 24−96 часов выяснено, что пролиферация гладкомышечных клеток возрастает на 60% [5].

Согласно результатам проведенного ранее исследования [10], Lp(а) индуцирует внутрисосудистую пролиферацию гладкомышечных клеток через повышение экспрессии на поверхности эндотелиальных клеток тромбоцитарного фактора роста. Так, в присутствии окисленной формы Lp(а) наблюдалось повышение экспрессии тромбоцитарного фактора роста на поверхности эндотелиальных клеток пуповины, что в дальнейшем усиливало внутрисосудистую пролиферацию гладкомышечных клеток [10].

Обнаружено, что в присутствии Lp(а) пролиферация эндотелиальных клеток пуповины повышается в 4,5 раза, в то время как ЛПНП повышает их пролиферацию в 6 раз. Отсюда следует, что АпоВ-100/ЛПНП фрагмент молекулы липопротеина (а) является более мощным активатором пролиферации эндотелиальных клеток, чем апо(а) фрагмент [15]. Когда эндотелиальные клетки обрабатывались только апо(а), их пролиферация зависела от лизин-связывающего сайта в крингле 4 10-го типа, крингля 5 и интегрина ανβ3. Когда эндотелиальные клетки контактировали только с молекулой липопротеина(а), лизин-связывающий сайт апо(а) фрагмента не играл существенной роли в митогенном ответе [19].

Кроме этого, Lp(а) повышает экспрессию и фибробластный фактор роста (ФФР-2) на поверхности эндотелиальных клеток пуповины человека и этот стимулирующий эффект угасает при взаимодействии с ингибиторами ФФР-2 или Gi-протеинами. Возможно, между Lp(а) и ФФР-2 существует синергия в пролиферативном ответе эндотелиальных клеток [6].

Обнаружено, что рекомбинантный апобелок (а) способен активировать в эндотелиальных клетках пуповины человека целый каскад внутриклеточных сигналов, которые усиливают пролиферацию: фокально-адгезивную киназу, активированные митогеном киназы (МАРКs) – р38, р42/44 эндотелийзависимые киназы (ERK) и p54c-jun N – терминальную киназу (JNK). Фосфорилирование перечисленных киназ зависит от интегрина ανβ3. Было установлено, что окисленный Lp(а) может выступать в роли фактора апоптоза. Проапоптотический эффект окисленного Lp(а) на эндотелиальных клетках пуповины человека опосредуется окислительным стрессом и нейтрализуется при добавлении к клеточной среде супероксид дисмутазы и каталазы. Окисленный Lp(а)/апо(а) повреждает эндоплазматический ретикулум макрофагов, вызывая их апоптоз. Апоптоз реализуется за счет окисленных форм липопротеина, носителем которых выступает апо(а), включения апоптотического сигнального рецептора CD36-TLR2 и продукции свободных радикалов кислорода [14]. Таким образом, все это обеспечивает благоприятную почву для развития эндотелиальной дисфункции.

Кроме нарушенной пролиферации, патологическая миграция гладкомышечных и эндотелиальных клеток вносит существенный вклад в патогенез сердечно-сосудистых заболеваний [11].

Установлено, что интенсивная миграция гладкомышечных клеток, обработанных рекомбинантным апобелком (а), наблюдается в течение 24−96 часов и зависит от крингля 49-го типа. Однако имеющиеся сегодня данные позволяют заключить, что в сравнении с частицами ЛПНП Lp(а) является более мощным стимулятором миграции эндотелиальных клеток пуповины человека. Сообщается [10], что апо(а) по сравнению с ЛПНП/АпоВ-100 фрагментом молекулы Lp(а) обладает более выраженным пролиферативным эффектом.

В основе клеточной миграции лежит координированная дезорганизация активного цитоскелета с повышенным образованием активированных f-актином волокон, стимулирующих клеточную подвижность. Апобелок (а) может влиять на образование таких волокон в условиях клеточного стресса. При инкубации эндотелиальных клеток пуповины человека и эндотелиальных клеток коронарных артерий человека в среде с концентрацией рекомбинантного апобелка (а) ниже 25 нмоль/л наблюдается значительное образование стрессовых волокон. Аналогичный эффект воспроизводится в присутствии Lp(а). Инкубация тех же клеточных культур с плазминогеном или ЛПНП не приводит к желаемому результату, что подтверждает непосредственную роль апобелка (а) в образовании стресс-волокон.

Сообщается [12], что рекомбинантный апобелок (а) повышает проницаемость эндотелия, индуцирует сокращение эндотелиальных клеток и трансэндотелиальную миграцию моноцитов. Более детальное изучение механизма сокращения эндотелиальных клеток обнаружило его зависимость от лизин-связывающего сайта крингля 4 10-го типа в культуре эндотелиальных клеток пуповины человека с присутствующим в ней рекомбинантным апобелком (а).

Было выяснено [12] два механизма, которые обеспечивают повышенное образование стресс-волокон и клеточное сокращение через фосфорилирование миозина легких цепей. Первый заключается в повышении активности киназы миозина легких цепей, второй − в повышении активности целевой субъединицы-1 миозиновой фосфатазы (ингибитора фосфатазы миозина легких цепей). Реализация этих механизмов стимулирует фосфорилирование и активность миозина легких цепей. Установлено, что фосфорилирование миозина легких цепей зависит от активации RhoA-киназы, а апо(а) в культуре эндотелиальных клеток пуповины человека активирует RhoA-киназу.

Заключение. Lp(а) обладает широким спектром негативного воздействия на сердечно-сосудистую систему благодаря наличию в составе молекулы двух фрагментов: ЛПНП/АпоВ-100 и апобелка (а). Lp(а) вносит весомый вклад в повышение кардиоваскулярного риска и прогрессирование сердечно-сосудистых заболеваний через модуляцию тромбоцитарной агрегации, снижение фибринолиза, вовлечение воспалительных клеток, индукцию сосудистого ремоделирования.

К сожалению, традиционная гиполипидемическая терапия не влияет на уровень циркулирующего в крови Lp(а). Для того, чтобы приблизиться к решению данной проблемы необходимо углубленное изучение сигнальных механизмов влияния Lp(а) на клетки сердечно-сосудистой системы, которые в будущем могут стать точками-мишенями терапии.