Наследственные дислипидемии

У европейских евреев-ашкенази, когда-то живших на территории Литвы, с частотой 1 на 500 человек можно обнаружить так называемую литовскую мутацию, ответственную за развитие семейной гиперхолестеринемии (СГХС). Высока частота СГХС также среди франкоканадцев Квебека (Hobbs Н. [et al.], 1989) и ливанских христиан финского происхождения.

Такие примеры в генетике называют «эффектом основателя». Под этим подразумевается ситуация, когда у проживающих в данной географической зоне представителей обособленного этноса часто встречается какая-то мутация, ведущая к большому распространению среди этих лиц определенного наследственного заболевания. Патологические мутации могут не только передаваться от родителей детям, но и возникать первично вследствие экспозиции какого-то вредного фактора (радиоактивного, рентгеновского облучения, другого токсического воздействия), приводящего к сбою процесса копирования ДНК.

Если в структуре ДНК возникли отклонения, они могут закрепиться, воспроизводиться и передаваться потомкам по законам наследования.

Изучение генома практически здоровых индивидов почти во всех случаях позволяет обнаружить ряд генетических аномалий, но они могут никак себя не проявлять, поскольку чаще всего бывают рецессивными или для своей экспрессии им необходимы дополнительные условия. Впрочем, иногда и один патологический аллель (из двух возможных), даже если он является рецессивным, может оказать отрицательное влияние на зависимый признак, например ослабить активность специального фермента, нарушить какое-то физиологическое звено. Все же экспрессивность (проявляемость) такого аномального гена чаще всего мала. Так, дети одного из родителей – альбиноса – могут частично утратить способность к выработке пигмента.

Генетики дифференцируют разные типы мутаций: точечные замены нуклеотидов – нонсенс-мутации, миссенс-мутации – и делеции (выпадения целых фрагментов ДНК), а также транслокации (перемещения фрагментов ДНК). При нонсенс-мутациях в кодирующей части гена образуется так называемый «стоп-кодон» или образуется триплет нуклеотидов, который прекращает трансляцию на аминокислоты, что останавливает синтез белка. При миссенсмутациях образуется иной, чем в норме, нуклеотидный триплет, что ведет к встраиванию в полипептидную цепь чуждой аминокислоты, а это может резко изменить свойства синтезированного белка. Описывают также точечные мутации, при которых имеет место выпадение одного из нуклеотидов либо внедрение в цепочку ДНК дополнительного нуклеотида. Это нарушает рамку считывания информации, которую передают ДНК – РНК на белок, что тоже может быть причиной генетического дефекта с развитием наследственно обусловленного заболевания.

Помимо очевидных (относительно «грубых») генетических дефектов (обычно это моногенные мутации – мутации «главных» генов), гораздо чаще встречаются небольшие генные аномалии – однонуклеотидные замены, которых может быть несколько. Это так называемые полигенные нарушения; в совокупности или при взаимодействии с некоторыми вредными факторами среды они тоже способны привести к той или иной наследственно обусловленной патологии (Милунски О., 1981).

При полигенных аномалиях потомкам может передаваться лишь наследственное предрасположение к болезни, так что сама болезнь начинает развиваться под влиянием каких-то внешних или внутренних факторов риска со временем, нередко к 40 – 50 годам.

По данным Б. В. Ильинского и С. К. Клюевой, среди практически здоровых членов семей с наследственной отягощенностью по ИБС за 7 – 10 лет наблюдения проявления ИБС появились у 36 % наблюдавшихся; у лиц же из семей без «отягощенного анамнеза» признаки ИБС за такой же период наблюдения были отмечены только в 6 % случаев.

Большое значение в механизме развития подобных мультифакториальных заболеваний приобретают условия жизни индивида, влияние климатических, социальных или иных факторов окружающей среды, а также какие-то приобретенные сопутствующие заболевания. В этих случаях говорят о генах предрасположенности. По-видимому, в первую очередь это касается таких патологических состояний, как атеросклероз, метаболический синдром, сахарный диабет II типа, артериальная гипертония, злокачественные опухоли, некоторые психические нарушения (Мандельштам М. Ю., Васильев В. Б., 2008). Таким образом, здесь надо рассматривать проблему взаимодействия генетических и средовых факторов риска, когда последние приобретают патологическое значение главным образом у лиц с наследственным предрасположением (Ковалев Ю. Р., Шварц Е. И., 2004).

Нельзя считать, что мутации – это явление с однозначно отрицательным знаком. Благодаря мутациям происходит процесс эволюции всего живого, развивается приспособляемость к новым условиям существования. Вместе с тем, наследуются мутации, несущие патологию. Это «генетический груз», объем которого составляет примерно 5 % в расчете на европейские популяции, из них 1 % – это моногенные болезни и 4 % – мультифакториальные заболевания (Бочков Н. П., 1997).

Глава 2

ЛИПОПРОТЕИДЫ ПЛАЗМЫ КРОВИ, ИХ НОРМАЛЬНОЕ СОДЕРЖАНИЕ И НЕКОТОРЫЕ СТОРОНЫ ОБМЕНА. ПОНЯТИЕ ОБ АТЕРОГЕННОСТИ

Липопротеиды (липопротеины) – это белково-липидные соединения, состоящие из свободного холестерина (ХС), эстерифицированного ХС (ЭХС), фосфолипидов, триглицеридов (ТГ) и белков – аполипопротеинов А, B, C, E. При этом каждый из этих апобелков чаще всего имеет несколько разновидностей, которые обозначают цифрами, например А-I, B-100 и т. д.

Главные липиды плазмы – ТГ и ХС (а также фосфолипиды) надо рассматривать как основу метаболического ресурса живых клеток организма (Lipoprotein Metabolism and Regulation, 1988). ТГ образуются из одной молекулы глицерина и трех молекул жирных кислот и являются главным источником энергии. ХС жизненно необходим для биосинтеза клеточных мембран, стероидов, некоторых гормонов и желчных кислот.

Жирные кислоты легко образуют комплексы с альбумином плазмы и свободно циркулируют в составе этих комплексов в крови. ТГ и ХС – гидрофобные соединения, но они тоже должны переноситься плазмой крови (водной средой) и доставляться ко всем клеткам, которые в них постоянно нуждаются.

ТГ и ХС, как упоминалось, входят в состав липопротеидных частиц, состоящих из липидов (свободного ХС, фосфолипидов, холестерин-эстеров, триглицеридов) и аполипопротеинов, организованных в соединения, способные растворяться в плазме. Схематическая структура липопротеидов (липопротеинов) представлена на цв. вкл. (рис. 1).

Наружная поверхность липопротеидной частицы представляет собой амфипатический щит, состоящий из молекул фосфолипидов и свободного ХС. Эти молекулы с двумя оконечностями характеризуются тем, что один конец у них аполярный, гидрофобный (нерастворим в воде), другой конец – полярный, растворимый в водной среде. Аполярный конец направлен внутрь липопротеидной частицы, полярный конец обращен вовне. На поверхность липопротеидной частицы выступают и аполипопротеины, свойства которых определяют тип липопротеидов, т. е. их функциональность и особенности метаболизма.

Описанная структура позволяет липопротеидной частице свободно переноситься плазмой крови.

Аполипопротеины выполняют три главные функции: входят в состав амфипатического щита липопротеидной частицы, являются лигандами (соединительными мостиками) для специфических клеточных рецепторов, захватывающих липопротеидные частицы, а также выполняют функцию активаторов ряда энзимов, участвующих в метаболизме липидов. Так, например, апоВ-100 связывают липопротеиды низкой плотности (ЛПНП) с клеточными рецепторами, апоЕ тоже участвуют в этом процессе, но помимо этого, они транспортируют ХС-эстеры циркулирующей крови, участвуют в перераспределении ХС в тканях.

АпоА-I и апоС активируют лецитин-холестерин-ацилтрансферазу (ЛХАТ), которая способствует эстерификации свободного ХС в составе ЛПВП и превращает их из насцентных дисковидных (новообразованных) форм в зрелые, сферические формы (см. цв. вкл., рис. 2).

АпоС-III активирует липопротеидную липазу крови, расщепляющую ХМ и липопротеиды очень низкой плотности (ЛПОНП). Избыток свободного ХС в клетках может эстерифицироваться свободными жирными кислотами и далее сохраняться в клетке в виде липидных капель. С помощью специализированных белковых транспортеров ХС-эстеры далее переносятся в печень, вступают в связь с апопротеинами или выделяются с желчью.

В печеночных клетках ХС включается в состав ЛПОНП, которые, поступая в кровь, подвергаются воздействию липопротеидной липазы. В результате липолиза образуются «осколки» ЛПОНП – ремнанты. Примерно 50 % ремнантов вновь захватываются печеночными апоВ/Е-рецепторами (они же рецепторы ЛПНП), остальные ремнанты обогащаются ХС и превращаются в ЛПНП, предназначенные для снабжения периферических органов и тканей холестерином, поскольку в нем нуждаются все клетки.

Небольшая часть ЛПНП, а возможно и липопротеиды других классов, способны захватываться клетками и нерецепторным путем, но этот механизм пока остается нераскрытым.

В зависимости от размера липопротеидных частиц и содержащихся в них компонентов они дифференцируются на классы. Различают самые крупные липопротеидные частицы, имеющие наименьшую плотность (они синтезируются в кишечной стенке), – хиломикроны (ХМ), далее следуют липопротеиды очень низкой плотности, затем липопротеиды низкой плотности, липопротеиды промежуточной плотности (ЛППП) и липопротеиды высокой плотности.

Главные переносчики ХС – ЛПНП (70 %) и ЛПВП. Наиболее насыщены холестерином ЛПНП.

Разделение липопротеидов на классы, перечисленные выше, впервые было проведено с помощью ультрацентрифугирования в специальном растворе определенной плотности (Gofman J. [et al.], 1949). Это разделение основано на разной скорости флотации липопротеидов (ЛП) в указанных условиях, что и позволило разделить их таким образом.

Многочисленными исследованиями установлено, что наибольшей атерогенностью обладают ЛПНП, в числе которых особо отмечают мелкие плотные субфракции (Рагино Ю. И., 2004). У этих ЛПНП устойчивость к быстрому окислению снижена, что способствует их модификации, а значит, увеличивает их атерогенность.

На гетерогенность ЛПНП впервые указал R. Krauss (1995), который дифференцирует несколько субклассов этих частиц в зависимости от их размеров и плотности, что отражается на способностях к модификации и к отложению в сосудистую стенку.

В руководстве D. Betteridge & J. Morrell (2003), в книге В. О. Константинова (2006) представлена наглядная схема, демонстрирующая отличие четырех субклассов ЛПНП по диаметру и плотности, а также разницу между содержанием четырех субфракций ЛПНП в плазме крови здоровых женщин, здоровых мужчин и мужчин с ИБС. В соответствии с этой схемой, ЛПНП наибольшего диаметра в основном свойственны здоровым женщинам, ЛПНП среднего диаметра – здоровым мужчинам, а ЛПНП наименьшего диаметра в самой высокой концентрации встречаются в плазме крови больных ИБС.

По сравнению с ЛПНП, ЛПОНП менее атерогенны; но их тоже разделяют на частицы с более мелким и более крупным диаметром. Мелкие ЛПОНП во многом способны вести себя так же, как и ЛПНП, то есть после различного рода модификаций они тоже могут захватываться макрофагами и проникать в их составе во внутреннюю оболочку артерий эластического типа. Самые крупные ЛПОНП не обладают атерогенностью, но в процессе обмена они расщепляются на ремнанты, которые в дальнейшем тоже могут стать субстратом для образования атеросклеротических бляшек.

Количество белка в ЛПНП-частицах остается постоянным, количество же ХС в них может широко варьировать. Так, при семейной ГХС отношение ХС/белок высокое, при ГТГ это соотношение значительно ниже (Thompson G., Wilson P., 1992).

Количество ЛПНП-частиц более точно отражает концентрация апоВ, а не содержание ХС ЛПНП. Описана даже такая форма нарушения липидного состава крови, как гиперапобеталипопротеинемия с эндогенной ГТГ и атеросклерозом (Sniderman А. [et al.], 1982).

Полагают, что концентрация апоВ-частиц в плазме более информативна для прогноза ИБС, чем концентрация ХС ЛПНП.

Антиатерогенными свойствами характеризуются лишь ЛПВП, что обусловлено их способностью забирать избыток ХС с клеточных мембран и передавать его печеночным клеткам, которые могут выделять ХС с желчью или метаболизировать его.

ЛПВП способны отбирать ХС (возможно, и ТГ) от ХМ и ЛПОНП и оказывать антиоксидантное действие, они активируют синтез оксида азота в клетках эндотелия и вызывают таким образом сосудорасширяющий эффект (Климов А. Н., 2006).

В ряду липопротеидов отдельное место занимают липопротеиды (а). В их состав прежде всего входит апопротеин (а) – высокогликолизированный (гликированный) полипептид (Климов А. Н., Никульчева Н. Г., 1995). Повышение концентрации ЛП (а) в плазме крови ассоциируют с наличием атеросклероза и его быстрым прогрессированием. Предполагают, что аполипопротеины (а) вступают в связь с аполипопротеинами В, входящими в состав ЛПНП, и задерживают их деградацию рецепторами ЛПНП, т. е. перекрывают наиболее эффективный и физиологичный путь регуляции уровня этих соединений в крови. Это приводит к задержке ЛПНП в циркулирующей крови и повышает их плазменную концентрацию с вытекающими отсюда последствиями.

Установлен ген, кодирующий продукцию апопротеина (а), который локализуется в 6-й хромосоме. В настоящее время апопротеин (а) считают самостоятельным (независимым) фактором риска ИБС.

Исключительное значение для современного понимания обмена липидов и ЛП в организме сыграли работы нобелевских лауреатов J. Goldstein and M. Brown (1974, 1975, 1977). В этих работах впервые были описаны клеточные рецепторы к апоВ (и к апоЕ) – рецепторы ЛПНП, благодаря которым осуществляется основной захват ЛПНП из плазмы крови. Эти же исследования помогли понять природу самой распространенной семейной формы гиперхолестеринемии (ГХС), сущность которой заключается в мутации гена, кодирующего синтез клеточных рецепторов ЛПНП в печеночных и других соматических клетках.

Результатом такой гетерозиготной доминантной мутации может быть два типа нарушений: 1) количество рецепторов ЛПНП может снизиться до 50 % по отношению к должному, следствием чего будет развитие рецептор-негативной СГХС; 2) синтез рецепторов нарушается не количественно, а качественно, т. е. образуются функционально неполноценные рецепторы ЛПНП, которые способны связывать лишь 10 % ЛПНП по сравнению с нормой, в результате чего разовьется рецептор-дефективная СГХС (Константинов В. О., Либерман И. С., 2006).

Ген рецептора ЛПНП состоит из структурных единиц – доменов, у каждого из которых есть своя «специализация»: контроль связывания ЛПНП (292 аминокислоты), эндоцитоз (400 аминокислот), транспортировка комплекса «рецептор ЛПНП – ЛПНП» в эндоплазматический ретикулум и к органоидам клетки (58 аминокислот), диссоциация этого комплекса (22 аминокислоты), возврат рецептора ЛПНП на поверхность клетки в окаймленные ямки (50 аминокислот).

Немодифицированные ЛПНП, т. е. ЛПНП, не подвергшиеся перекисному окислению (или изменениям иного типа), после захвата апоВ/Е-рецепторами (рецепторами ЛПНП) подвергаются в клетке дальнейшим превращениям.

Процесс захвата ЛПНП В/Е-рецепторами печеночных клеток из плазмы крови, насыщение гепатоцитов холестерином и синтез ХС в печени тесно взаимосвязаны. При достаточном накоплении ХС в гепатоцитах в физиологических условиях транскрипция специализированной РНК, которая контролирует синтез рецепторов ЛПНП, подавляется, число рецепторов ЛПНП уменьшается, захват ХС ЛПНП затормаживается. Кроме того, при достаточном содержании ХС в печеночных клетках обычно уменьшается активность ключевого фермента синтеза холестерина – ГМГ-КоА-редуктазы, что снижает внутриклеточную выработку ХС, образование ЛПОНП, а значит, и ЛПНП (Мандельштам М. Ю., 2003).

Патогенез типичной семейной формы ГХС заключается в том, что из-за мутации гена, отвечающего за синтез рецептора ЛПНП, количество или функция этих рецепторов в печеночных клетках становятся недостаточными, захват ХС ЛПНП из крови уменьшается, плазменный уровень ХС ЛПНП нарастает. В то же самое время печеночные клетки испытывают дефицит ХС, что включает механизм усиленного синтеза ХС с гиперпродукцией ЛПОНП, которые поступают в циркуляцию и в конечном итоге приводят к еще большему нарастанию уровня ХС (ХС ЛПНП) крови.

В 70 – 80-е годы XX столетия (Brown M. [et al.], 1979; Brown M., Goldstein J. [et al.], 1979; Brown M. [et al.], 1980) была описана возможность захвата избытка ЛПНП клетками ретикуло-эндотелиальной системы (РЭС) посредством скэвенджер-рецепторов (SR). Так как активность этих рецепторов не регулируется содержанием ХС в клетке, то поглощение ЛПНП клетками РЭС может протекать практически бесконтрольно (Денисенко А. Д., 2006). В основном этот путь утилизации ЛП предназначен для ЛПНП-частиц, подвергшихся модификации – перекисному окислению или другим изменениям под действием свободных радикалов, перекисей и других метаболитов. Содержащийся в ЛПНП свободный ХС при этом эстерифицируется, а макрофаги, накапливая эстерифицированный ХС (ЭХС), трансформируются в пенистые клетки (Климов А. Н., Никульчева Н. Г., 1995).

Липопротеиды, не подвергшиеся модификации, по мере потребностей клетки захватываются из циркулирующей крови дозированно, описанными выше специализированными клеточными апоВи апоЕ-рецепторами, расположенными в гепатоцитах и других соматических клетках, при этом их внутриклеточное расщепление не сопровождается накоплением холестерин-эстеров.

Таким представляется процесс ауторегуляции обмена ХС на данном этапе знаний.

При наличии ГХС и увеличении концентрации неизмененных ЛПНП плазмы всегда нарастает и содержание модифицированных ЛПНП.

Даже минимальная модификация ЛПНП стимулирует не только эндотелий, но и гладкомышечные клетки средней оболочки сосудов к синтезу специфического белка – «хемоаттрактанта», притягивающего макрофаги, имеющие скэвенджер-рецепторы (Cushing S., Berliner J. [et al.], 1990).

Захват модифицированных ЛПНП при ГХС осуществляют скэвенджер-рецепторы не только макрофагов, но аналогичных рецепторов эндотелиальных клеток. В присутствии измененных ЛПНП индекс пролиферации эндотелия возрастает в 10 – 17 раз. Гладкомышечные клетки средней оболочки сосудов в условиях ГХС тоже активизируются, пролиферируют и начинают мигрировать из средней оболочки в интиму. Гладкомышечные клетки тоже захватывают модифицированные ЛПНП и, подобно моноцитам (и эндотелиальным клеткам), могут превращаться в пенистые клетки. Все эти клетки становятся резервуаром ХС, который после их распада (из-за переполнения холестерином) изливается под интиму сосуда. Так начинается формирование атеросклеротических бляшек (Климов А. Н., 2006; Нагорнев В. А., 2006).

О нормальном содержании липопротеидов разных классов в плазме крови можно судить по результатам широкомасштабных популяционных исследований. При этом надо учитывать, что отличия между популяциями могут быть довольно значительными за счет неодинаковых условий географии, а значит, особенностей питания и других факторов, обусловленных, например, этническим или генетическим своеобразием данного региона.