Плейотропные функции Аполипротеина A1

Липопротеины – транспортная растворимая форма липидов. Эту форму липидам обеспечивают особые сложные белки: аполипопротеины и фосфолипиды. Аполипопротеины в организме человека выполняют чрезвычайно важные физиологические функции и представляют интерес для пристального исследования из-за их вовлечённости в патогенез кардиоваскулярных заболеваний, инсульта, болезни Альцгеймера и онкологических заболеваний.   Это комплекс белков, которые, наряду с фосфолипидами, формируют липопротеиновые частицы, содержащие в себе, как бы в упакованном виде, различные липиды: холестерин и триглицериды. Таким образом, аполипопротеины играют ключевую структурную роль, как важнейший компонент липопротеиновых частиц. Они являются лигандами к рецепторам клеток, участвуя в процессах метаболизма липидов. Важна их функция, как ко-факторов различных ферментов. АпоА1 – основной белок антиатерогенных ЛПВП, играет ключевую роль в утилизации избыточного количества холестерина клетками печени. АпоВ – основной белок атерогенных фракций, выполняет транспортную функцию переноса липидов в периферические ткани для обеспечения основных энергетических потребностей клеток. Спектр различных аполипопротеинов достаточно широк. Вовлечённость в патогенез различных заболеваний многих из них достаточно хорошо изучена и представлена в таблице 1.

Типы аполипротеинов и сопряженная патология

Соотношение АпоВ/АпоА1 – высокоинформативный интегральный показатель риска развития кардиоваскулярных заболеваний, более информативный, чем индекс атерогенности и количество ЛПНП. Методологические преимущества определения соотношения АпоВ/АпоА1, как прогностического показателя развития сосудистых осложнений (инфаркта миокарда и инсульта), определяются многими факторами, но, прежде всего тем, что количество АпоВ отражает содержание в организме всех атерогенных фракций: ЛОНП, ЛПП, ЛПНП. Риск коронарных или мозговых осложнений при дислипидемиях повышается если соотношение АпоВ/АпоА1>0.9 у мужчин и >0.8 у женщин.

Таким образом, соотношение АпоВ/АпоА1 – более точный, в сравнении с индексом атерогенности и количеством ЛПНП, показатель угрозы сосудистых осложнений, поскольку позволяет идентифицировать пациентов с обманчиво нормальным содержанием ЛПНП (<3.3ммоль/л), но повышенным количеством АпоВ, отражающим превалирование других атерогенных форм липидов.

Кроме того, на определение аполипротеинов в меньшей степени, чем при исследовании холестерина, ЛПВП, ЛПНП, оказывает влияние наличие выше референтных значений иных компонентов периферической крови. Например, содержание триглицеридов, вплоть до уровня 10 ммоль/л, не имеет существенного значения для аналитического процесса определения аполипротеинов. Это позволяет проводить исследования, не соблюдая строгих требований к приёму пищи перед забором крови.

С патофизиологической точки зрения атеросклероз – иммунный ответ на действие повреждающего фактора. В 1999 году Рассел Росс был первым, кто дал определение атеросклероза, как воспалительного процесса (Ross R. Atherosclerosis – inflammatory desase. N Engl J Med 1999;340:115-26). В основе его возникновения – изменение экспрессии на поверхности эндотелиальных клеток и макрофагов рецепторов TLR, которые играют ключевую роль в распознавании патоген ассоциированных молекулярных комплексов (PAMP), принадлежащих бактериям и вирусам, а также продуктов эндогенного распада тканей (DAMP), в том числе свободного холестерина и окисленных ЛПНП (липидгидропероксидов).  (Medzhitov R, Janeway CA Jr. decoding the patterns of self and nonself by the innate immune system. Science (2002) 296:298-300). TLR – это трансмембранные протеиды, закреплённые в мембране клеток (макрофагов, клеток эндотелия сосудов) липидными мостиками, структура которых меняется в зависимости от содержания в них свободного холестерина. При накоплении холестерина, TLR активируются и передают в ядро активационные сигналы, которые изменяют состояние врождённого и адаптивного иммунитета, и генерируют последующие биохимические эффекты, приводящие к развитию воспаления в стенке сосудов и атерогенной бляшки. Это позволяет с уверенностью утверждать, что гомеостаз холестерина - одно из звеньев врождённого и адаптивного иммунитета. (Maryam Zamanian-Daryoush and joseph A. DiDonato (2015). «Apoliprotein A-I and Cancer». Frontiers in Pharmacology. November 2015, Vol.6.00265).

Ключевым моментом возникновения атеросклеротической бляшки, является накопление в повреждённом эндотелии сосудов пенистых макрофагов, с повышенной экспрессией TLR. Как правило, нарушение функции рецепторов-транспортеров, участвующих в гомеостазе холестерина (SR-BI, ABCA1, ABCG1) и дефицит свободного АпоА1, приводят к тому, что макрофаги не справляются с эффлюксом, т.е. с выведением свободного холестерина во внеклеточное пространство в виде липопротеинов высокой плотности. (Laurent Y van-Charvet, Nan Wang, Alan R. Tall. “Role of HDL, ABCA1, and ABCG1 Transporters in Cholesterol Efflux and Immune Responses” Arterioscler Tromb Vasc Biol. 2010;30: 139-143).

Роль ЛПВП-транспортера SR-BI

Нарушение процессов обратного захвата холестерина приводит к повышенной экспрессии TLR, запускает каскад иммунохимичестких реакций, результатом которых, является накопление макрофагов с иммунофенотипом М1. Они характеризуются выраженной прововоспалительной активностью, которая приводит к усилению притока иммунокомпетентных клеток, накоплению реактивных форм кислорода, синтезу провоспалительных цитокинов (ФНО-α, Ил-1, Ил-6, Ил-8, ИЛ-15, ИЛ-18, ГМ-КСФ). В очаг воспаления привлекаются цитотоксические CD8+ Т-лимфоциты. Они уничтожают макрофаги, нагруженные холестерином, а также повреждённые клетки эндотелия крупных и средних сосудов, что приводит к некрозу клеток, активации факторов свёртывания крови и началу формирования атеросклеротической бляшки.

Смысл кардиопротективного эффекта АпоА1 кроется в его основной биохимической функции – активации обратного захвата холестерина.

H. Bryan Brewer, Jr, MD. “A new dawn of the treatment of dyslipidemia: cardiovascular risk reduction through emerging science and proven clinical results”. MedScape.

Свободный холестерин из макрофага выводится с помощью ABCA1-транспортера на поверхность клетки, обволакивается АпоА1 и фосфолипидами и, приобретая растворимую в крови форму ЛПВП, попадает в кровоток. ЛПВП с кровью направляются в печень, «подбирая» по пути, с помощью фермента ЛХАТ, свободный холестерин. В печени холестерин преобразуется в желчные кислоты и выводится в кишечник. Таким образом, кардиопротективный эффект Апо-А1 оказывает иммуномодулирующее, противоспалительное действие. Принимая во внимание исключительное значение в гомеостазе холестерина АпоА1 и ABCA1-транспортера, в последние годы разрабатываются новые подходы к увеличению уровня ЛПВП. В рамках этой проблемы рассматриваются два возможных пути:

Усиление функции ABCA1- транспортера;

Усиление синтеза Апо-А1. (H. Bryan Brewer, Jr, MD. “A new dawn of the treatment of dyslipidemia: cardiovascular risk reduction through emerging science and proven clinical results”. MedScape).

Итак, ключевая роль аполипопротеина А1 -  обратный захват избытка холестерина. Однако, кроме антиатерогенного действия, АпоА1 обладает множеством плейотропных эффектов. В том числе, антиоксидантная активность, регуляция клеточного апоптоза, влияние на ангиогенез, антипролиферативное действие и антиагрегантная активность.

(Bhattacharyya, T., Nicholls, S. J., Zhang, R., Yang, X., Schmitt, D., et al. (2008). Relationship of paraoxonase 1gene polymorphisms and functional activity with systemic oxidative stress and cardiovascular risk. JAMA 299,1265-1276.). В основе их возникновения – моделирование экспрессии на поверхности антигенраспознающих клеток рецепторов TLR, которые являют собой «первую сигнальную систему» иммунитета. В последние годы широко обсуждается противоопухолевый эффект АпоА1, как самостоятельного звена в гомеостазе холестерина, так и в рамках оценки влияния антиатерогенных лечебных подходов на противоопухолевый иммунитет.           Многочисленными исследованиями последних лет установлена позитивная роль АпоА1 во врождённых и адаптивных механизмах противоопухолевой защиты. Атерогенные и опухолевые процессы имеют связующие звенья в своем развитии. Хроническое воспаление, которое вызывает отложение холестерина в стенках сосудов, последующее нарушение функции эндотелия, перекисное окисление липидов и оксидативный стресс являются компонентами метаболических перестроек в организме, сопровождающих развитие и ускоряющих прогрессирование неопластического процесса. (Kobayashi, Y., Kashima, H., Wu, R.C., Jung, J.G., Kuan, J.C., Gu, J., et al. (2015). Mevalonate pathway antagonist inhibits proliferation of serious tubal intraepithelial carcinoma and ovarian carcinoma in mouse models. Clin. Cancer Res.21,4652-4662). При раке гомеостаз холестерина всегда нарушен. Злокачественная клетка приобретает способность «манипулировать» внутриклеточным содержанием холестерина, снижая работу ABCA1-транспортера и повышая активность SR-BI рецептора. Этот феномен был установлен в клинических исследованиях при раке предстательной железы и колоректальном раке (Smith, B., and Land, H. (2012). Anticancer activity of the cholesterol exporter ABCA1 gene. Cell Rep. 2, 580-590; Lee, B.H., taylor, M.G., Robinet, P., Smith, J.D., Schweitzer, J., Sehayek, E., et al. (2013). Dysregulation of cholesterol homeostasis in human prostate cancer through loss of ABCA1. Cancer Res. 73, 1211-1218).

Рецепторный аппарат неопластически изменённых клеток, с помощью которого клетка «общается» со своим микроокружением и внеклеточным матриксом, имеет аберрантный иммунофенотип, как отражение тех молекулярно-генетических поломок, которые лежат в основе неопластической трансформации. Таким образом, аберрантный иммунофенотип – патологический набор рецепторов, с помощью которого, злокачественная клетка «обеспечивает» себе преимущественное развитие, выражающееся в бесконтрольной интенсивной пролиферации, метастазировании и нарушении апоптоза.  Экспрессия TLR на опухолевой клетке также носит аберрантный характер. Макрофаги, как антигенпредставляющие клетки – центральное связующее звено врождённого и адаптивного иммунитета, обладают фенотипической пластичностью и могут изменять свой иммунофенотипический профиль и, соответственно иммуногенный, в зависимости от сигналов, поступающих от микроокружения, в том числе и от неопластически изменённых клеток. Опухоли синтезируют цитокины (фактор роста сосудистого эпителия (VEGF), Ил-10), способствуя развитию тумор ассоциированные макрофагов (ТАМ М2).  М2 - это макрофаги, активированные по альтернативному пути. Они инициируют антиогенез, ремоделируют ткани, способствуют опухолевому росту. Их развитие стимулируется противовоспалительными цитокинами (Ил-4. Ил-10, Ил-13, Ил-21). М2 макрофаги сами активно продуцируют Ил-10, способствуя развитию иммунной толерантности и опухолевой прогрессии. Парадигма Zamanian-Daryoush заключается в том, что усиление функции ABCA1- транспортера и увеличение концентрации АпоA1 переключает фенотип тумор ассоциированных макрофагов с М2 на М1 с выраженной цитотоксической противоопухолевой активностью. Плейотропные функции АпоА1 при неопластических процессах проявляются подавлением металлопротеиназы-9, сурвивина, фактора роста эндотелия сосудов (VEGF).

Схема иммуномоделирующего противоопухолевого действия АпоА1.

ТАМ: М1 – тумор ассоциированные макрофаги 1-го типа; ТАМ:М2 – тумор ассоциированные макрофаги 2-го типа; ММП-9 – матриксная металлопротеиназа-9; МСК – миелоидные супрессорные клетки.

Maryam Zamanian-Daryoush and joseph A. DiDonato (2015). Apoliprotein A-I and Cancer. Frontiers in Pharmacology. November 2015, Vol.6.00265.

Эти биохимические эффекты АпоА1 реализуются в противоопухолевый потенциал, что, в последние годы широко обсуждается в медицинской сфере, и нашло своё отражение в широкомасштабных клинических исследованиях. В Финляндии, в рамках проекта по предупреждению рака лёгких у курящих мужчин (ATBC), между риском развития злокачественных неоплазм лёгких, предстательной железы, печени, гемопоэтической системы и уровнем ЛПВП, была установлена обратно пропорциональная зависимость (Ahn, J., Lim, U., Weinstein, S.J., Schatzkin, Hayes, R,B., Virtamo, J., et al. (2009). Prediagnostic total and high-density lipoprotein cholesterol and risk of cancer. Cancer Epidemiol.Biomarkers. Prev. 18, 2814-2821). В последующем, было показано, что увеличение содержания в сыворотке крови ЛПВП на каждые 0.88 ммоль/л, приводит к снижению риска развития рака различных локализаций, приблизительно на 36% (Jafri, H., Alsheikh-Ali, A.A., and Karas, R.H. (2010). Baseline and on-treatment high-density lipoprotein cholesterol and risk of cancer in randomized controlled trials of lipid-altering therapy. J. Am.Coll.Cardiol. 55, 2846-2854). Роль апо-А1, как биомаркёра ранних стадий развития рака яичников была установлена целой серией исследований, что привело к разработке новых интегральных скрининговых тестов с использованием АпоА1 с целью ранней диагностики злокачественных новообразований аднексиальной зоны (Bristow RE, Smith A, Zhang Z, et al., Ovarian malignancy risk stratification of the adnexal mass using a multivariate index assay. Gynecol Oncol. 2013;128:252-259). Таким образом, АпоА1, наряду с СА-125, транферрином, преальбумином и β-2 микроглобулином, используется в бальной оценке риска развития рака яичников. Этот тест получил название OVA1, и одобрен агенством FDA в США, в качестве метода, позволяющего оптимизировать подходы к ранней диагностике и хирургическому лечению пациенток со злокачественными новобразованиями аднексиальной зоны. В совокупности с клиническими данными тест OVA1 увеличивает чувствительность диагностики рака яичников до 96% (Bristow RE, Smith A, Zhang Z, et al., Ovarian malignancy risk stratification of the adnexal mass using a multivariate index assay. Gynecol Oncol. 2013;128:252-259).

Итак, кардиопротективный и противоопухолевый потенциал аполипопротеинов определяет высокую клинико-диагностическую ценность данных тестов.