Болезни сердца в возрасте до 80 лет - это не Божья воля
или действие природы, а вина самого человека.
Поль Д. Уайт, 1970 г.
или действие природы, а вина самого человека.
Поль Д. Уайт, 1970 г.
Атеросклероз - наиболее распространенное хроническое заболевание, поражающее артерии эластического (аорта, ветви ее дуги) и мышечно-эластического (артерии сердца, головного мозга и др.) типа, с формированием одиночных или множественных очагов липидных, главным образом холестериновых, отложений - атероматозных бляшек - во внутренней оболочке артерий. Последующее разрастание в ней соединительной ткани (склероз) и кальциноз стенки сосуда приводят к медленно прогрессирующим деформации и сужению его просвета вплоть до полного запустевания (облитерации) артерии и тем самым вызывают хроническую, медленно нарастающую недостаточность кровоснабжения органа, питаемого через пораженную артерию. Кроме того, возможна острая закупорка (окклюзия) просвета артерии либо тромбом, либо (значительно реже) содержимым распавшейся атероматозной бляшки, либо и тем и другим одновременно, что ведет к образованию очагов некроза (инфаркт) или гангрены в питаемом артерией органе (части тела). Атеросклероз встречается у лиц старше 20 лет, но с наибольшей частотой у мужчин в возрасте 50-60 лет и у женщин старше 60 лет.
Содержание термина "атеросклероз" на протяжении десятилетий претерпело ряд существенных изменений. Marchard впервые определил атеросклероз (А.) как совокупность патоморфологитческих изменений, которые характеризуют два признака: накопление жирных кислот и склероз внутренней оболочкки артерий (интимы). Сами же изменениями стенки артерий описаны Морганьи и Крювелье более 200 лет назад.
А. Н Климов определяет А. как хроническое очаговое поражение крупных и средних артерий, отложение и накопление во внутренней оболочке артерий плазменных ЛПНП и ЛПОНП со структурно - клеточными изменениями и реактивным разрастанием соединительной ткани.
Эксперты ВОЗ определили А. как изменение интимы артерий, очаговое накопление жиров, сложных углеводов и развитие соединительной ткани.
Дальнейшие исследования привели к пониманию роли нарушенных метаболических процессов, что изменило и определение атеросклероза. С.С. Халатов определил А, как липоидно - инфильтративный процесс, в основе которого лежат сдвиги липидно-холестеринового и белкового обмена.
Патогенез сложен и не вполне расшифрован. Играют роль патологические особенности метаболизма и транспорта жиров и жиробелковых комплексов, с одной стороны, и нарушения функциональной и структурной сохранности внутренней оболочки артерий - с другой. Предрасположенность к атеросклерозу часто наследственно обусловлена; реализации заболевания способствуют факторы риска: повторяющиеся психоэмоциональные напряжения, которые "включают" нейрогуморальные механизмы, влияющие на состояние стенки артерий; артериальная гипертензия, сахарный диабет, гиперхолестеринемии различного генеза; алиментарное ожирение; сниженная физическая активность; курение.
Проведенные исследования в липидных полосах и в атероматозных бляшках вывило накопление полиеновых жирных кислот (ЖК) w-6 и w-3 (арахидоновой и линоленовой) в форме эфиров холестерина (ЭХС). Это привлекло внимание к возможной роли в А. эссенциальных полиеновых ЖК (поли-ЖК).
Исследованиями В.Н.Титова показано, что основу А. составляет внутриклеточный дефицит поли - ЖК w - 3 и w - 6. Причиной дефицита является блокада поглащения клетками ЛПНП через апо В - 100 - рецепторы. Реально функция ЛПНП состоит в активном транспорте к клеткам поли - ЖК, которые они переносят в форме этерифицированных холестерином (Хс) поли - ЖК, полиеновых Эхс (поли - Эхс). При этом на плазматической мембране клеток возникают градиент поли - ЖК, дефицит поли - ЖК в клетках (после блока) и происходит накопление поли - ЖК в ЛПНП в крови (перед блоком).
Клетки человека активно поглащают поли - ЖК только путем апоВ-100-рецепторного эндоцитоза ЛПНП. Блокада эндоцитоза ЛПНП может быть структурной или функциональной. Структурным дефектом эндоцитоза является отсутствие на мембране апоВ-100-рецепторов (смейная гомозиготная гиперхолестеринемия). Структурным является первичный дефект апоВ-100-лиганда (замещение аминокислотного остатка в позиции 3500 апоВ-100). В обоих случаях в крови накапливаются ЛПНП и формируется гиперлипопротеидемия (ГЛП) II а типа.
Как клетка может жить при дефиците поли-ЖК?
В фило - и онтогенезе дефицит в клетках поли-ЖК возникал неоднократно и всякий раз приводил к изменениям в транспорте ЖК и поглащении ЛП клетками. Миллионы лет все живое жило в воде (холоднокровные животные), и в водной среде сформировались все функциональные системы целостного организма. При низкой температуре фосфолипиды (Фл) мембраны содержали преимущественно w -3 - ЖК и имели максимально возможную жидкостность и минимальную микровязкость. С физиологической точки зрения такая мембрана является "функциональным эталоном": она обеспечивает наилучшие условия для функционирования встроенных в мембрану белков - переносчиков, рецепторов и сигнальных систем.
В водной среде клетки рыхлой соединительной ткани синтезировали простагландины, простациклины, тромбоксаны и лейкотриены из w - 3 - эйкозопентаеной ЖК. При этом w - 3 - простагландины являются активными вазодилататорами, w - 3 - тромбоксаны не активируют агрегацию тромбоцитов, а w - 3 - лейкотриены ингибируют воспаление.
При выходе животных на сушу сразу возник дефицит поли - ЖК; растения на суше не содержат w - 3 - ЖК. В травянистых растениях доминирует более короткая и менее ненасыщенная w - 6 - арахидоновая ЖК. В силу этого в результате длительной адаптации, основной поли - ЖК мембраны клеток стала арахидоновая.
Функциональная клеточная мембрана при доминировании в фосфолипидах (Фл) w - 6 - ЖК стала менее совершенной, однако она обеспечила жизнь клеток при температуре 37oС. Изменилась и функция биологически активных эйкозаноидов, которые клетки стали синтезировать также из w - 6 - арахидоновой ЖК. В отличие от w - 3 - простагландинов 3 - : - простагландины не проявляют активность вазодилататора, w - 6 - тромбоксаны уже активируют агрегацию тромбоцитов, а w - 6 - лейкотриены не оказывают противовоспалительного действия. В силу этого на суше теплокровные животные стали иметь более высокое артериальное давление (АД), активную агрегацию тромбоцитов, укороченное время свертывания крови, более высокий базальный уровень в крови инсулина и белков острой фазы, включая фибриноген и протромбин (позитивные белки острой фазы воспаления).
Когда блокированным оказывается апоВ-100-рецепторный эндоцитоз ЛПНП, в клетках возникает дефицит как w -3-, так и w - 6 - ЖК. При этом клетки вынуждены сами начать синтез С20 поли-ЖК. Однако, ни одна животная клетка не способна синтезировать ни w - З-ЖК с шестью и пятью двойными связями, ни w - 6 - эйкозаеновую ЖК с четырьмя двойными связями. В силу этого при блокаде апоВ-100-эндоцитоза ЛПНП клетки начинают синтез поли-ЖК из w - 9 - мононенасыщенной олеиновой ЖК, которую даже при отсутствии ее поступления извне все животные клетки способны синтезировать de novo из уксусной кислоты. Таким образом из олеиновой кислоты клетки синтезируют С20 w - 9-дигомо-y-линоленовую ЖК, которая имеет, однако, только три двойные связи.
При блокаде апоВ-100-эндоцитоза ЛПНП основной поли-ЖК в Фл мембран становится не w - 3-эйкозапентаеновая, не w - 6-арахидоновая, а w - 9 - дигомо- y -линоленовая ЖК. Это существенно изменяет свойства мембраны; она становится безводной (низкая жидкостность) при высокой ее микровязкости. Столь выраженное изменение мембраны приводит к следующему.
А. Снижается функция встроенных в мембрану интегральных белков (система транспорта глюкозы, Na*К-АТФаза). Результатом этого являются внутриклеточная гипогликемия и компенсаторная гиперинсулинемия, интолерантность к глюкозе и повышение АД.
Б. Высокая микровязкость мембраны затрудняет реализацию регуляторного действия белковых и стероидных гормонов, вызывает функциональную резистентность клеток и по механизму обратной связи активацию синтеза стероидных и белковых гормонов.
В. Высокая микровязкость мембраны эндотелиальных клеток затрудняет трансцитоз (активный транспорт через эндотелий) и выход из крови в межклеточную жидкость всех секретированных биологически активных веществ. Это приводит по сути к функциональному разобщению двух пулов внеклеточной среды - внутрисосудистого и межклеточного.
Г. Синтезируемые гладкомышечными клетками w - 9-простагландины (простациклин 1-2) в отличие от w - 3- простагландинов - вазодилататоров обладают вазоконстрикторным свойством и, увеличивая периферическое сопротивление кровотоку, запускают те механизмы целостного организма, которые повышают АД.
Д. Синтезируемые w - 9-тромбоксаны повышают агрегацию тромбоцитов, создавая годами существующее предтромботическое состояние на фоне повышенного АД.
Е. Синтезируемые моноинтарными клетками w - 9 - лейкотриены в отличие от w-3-лeйкотриенов с противовоспалительным действием усиливают воспаление, активируя любые очаги даже асептического воспаления (микроочаги воспаления в местах фиксации на эндотелии комплексов антиген-антитело).
Ж. При дефиците эссенииальных ЖК синтезируемые клетками w - 9 -лейкотриены активируют синтез гепатоцитами позитивных белков острой фазы и ингибируют образование негативных острофазных протеинов. В результате этого в крови повышается базальный уровень С-реактивного белка, протромбина, фибриногена и снижается содержание альбумина.
3. Апо (а) также является белком острой фазы воспаления и свойственные всем острофазным протеинам большие колебания его содержания в крови (3-200 мкг/мл) отражают активность атеросклеротического процесса.
И. Дефицит эссенциальных поли-ЖК нарушает функцию высоко-дифференцированных клеток, которые используют w - 3- и w-6-ЖК как предшественники синтеза более сложных липидов, которые во многом определяют функциональную специфичность клеток (клетки эндотелия, астроциты, глиальные клетки, сетчатка и склера, эпителиальные клетки гломерул почек, базофилы аденогипофиза, стволовые клетки костного мозга). При отсутствии в клетке w -3-и w - 6 - ЖК меняются состав Фл мембраны, величина заряда на ее поверхности и функциональная активность клеток.
Как вывести из циркуляции ЛПНП, которые не могут поглотить дифференцированные клетки?
В нормальных условиях ЛПНП переносят в крови основное количество эссенциальных поли-ЖК в форме полиэтерифицированного холестерина (поли-Эхс). Вначале гепатоциты секретируют ЛПОНП, которые не содержат поли-ЖК. Далее в процессе перехода поли-ЭХс из ЛПВП в ЛППП поли-ЭХс постепенно накапливаются в ЛППП взамен триглицеридов, при этом ЛППП превращаются в ЛПНП. Чем больше поли-ЖК поступает с пищей, чем быстрее ЛППП превратятся в ЛПНП и будут поглощены клетками, тем ниже будет уровень в крови поли-ЭХс (поли-ЖК), который мы и определяем в крови как содержание общего Хс.
В условиях блокады апоВ- 100-эндоцитоза ЛПНП циркулирующие в крови ЛПНП (ЛППП) становятся по сути "инородными телами". Длительная циркуляция ЛПНП и ЛППП. как и всех иных белковых макромолекул (креатинкиназа, ЛДГ), вызывает активацию нейтрофилов, которые денатурируют (модифицируют) макромолекулы ЛПНП и ЛППП.
Денатурацию ЛПНП и ЛППП осуществляют нейтрофилы путем присоединения к апоВ-100 сиаловых кислот, усиления перекисного окисления апоВ-100 и поли-ЖК в сложных липидах; ЛППП нейтрофилы денатурируют более активно, чем ЛПНП. В результате денатурации в ЛП формируются патологические эпитопы, которые позволяют другим иммунокомпетентным клеткам распознавать "чужеродные" макромолекулы ЛПНП и ЛППП и удалять их из кровотока.
Клетки ретикулоэндотелиальной системы (РЭС), моноциты и макрофаги удаляют ЛППП и ЛПНП из крови путем неспецифичного фагоцитоза|. На клеточной мембране макрофагов модифицированные ЛПНП и ЛППП взаимодействуют со скавенджер-рецепторами (рецепторами-мусорщиками). Атеросклеротическое поражение сосудов формируют макрофаги. Чем выше иммунный статус организма" тем активнее макрофаги поглощают денатурированные ЛП, накапливают их в стенке сосудов, тем активнее развивается атеросклероз.
Макрофагальная теория атеросклероза, предложенная Leary свидетельствует, что липиды в стенке сосуда избирательно накапливают клетки рыхлой соединительной ткани. Моноциты захватывают денатурированные ЛП, проникают в стенку сосуда и дают начало липидным пятнам, а позже атеросклеротическим бляшкам. Возможно, клетки РЭС поглощают денатурированные ЛП непосредственно в интиме сосудов, куда ЛП поступают путем диффузии. Клетки РЭС располагаются в интиме артерий вблизи эндотелия и выполняют функцию физиологического барьера. Еще Б. В. Халатов при кормлении кроликов животной пищей отметил преимущественное накопление липидов в купферовских клетках печени и только позже в паренхиматозных клетках.
Клетки рыхлой соединительной ткани располагаются в интиме всех крупных сосудов, внутриорганных артериях легких, печени и почек, сосудах головного мозга; гематоэнцефалический барьер также формируют клетки РЭС. Отложение липидов в стенке сосудов происходит также и в основном веществе рыхлой соединительной ткани на коллагеновых и эластических волокнах. К рыхлой соединительной (мезенхимальной) ткани относятся клетки крови и костного мозга, эндотелиоциты, фибробласты и фиброциты, гладкомышечные клетки стенки сосудов, адипоциты. моноциты и макрофаги.
Поглощение макрофагами ЛПНП, ЛППП и формирование пенистых клеток происходит там, где локализованы клетки рыхлой соединительной ткани. Внутренняя пограничная пластина интимы является преградой для диффузии ЛП и миграции макрофагальных клеток. В силу этого формирование пенистых клеток и последующие деструктивные изменения не захватывают медию и более глубокие слои стенки сосуда.
По ходу крупных сосудов локализована также мезенхимальная (камбиальная) ткань, недифференцированные гистоцитарные клетки которой в зависимости от характера стимуляции способны при их дифференцировке формировать эндотелиальные клетки, адипоциты, стволовые клетки костного мозга с очагами кроветворения и остеобласты. Возможна также и дифференцировка гладко - мышечных клеток соединительной ткани в миоциты. Из сказанного следует, что при атеросклерозе деструктивные процессы локализованы в рыхлой соединительной ткани.
Много лет назад Ашофф и Пейджер показали, что в сосудистую стенку липиды поступают из кровотока. Использование современных методов иммуноморфологии подтвердило, что самым ранним проявлением атеросклероза является отложение в стенке сосудов поли-ЭХс. Локализация пенистых клеток в стенке сосуда является именно тем местом, где начинают пролиферировать гладкомышечные клетки рыхлой соединительной ткани. Артериальные стволы при атеросклерозе поражаются на таком протяжении, на каком в их стенке располагается рыхлая соединительная ткань. При атеросклерозе пенистые клетки формируются также во всех органах, где расположена рыхлая соединительная ткань.
В норме далеко не все клетки организма имеют на мембране апоВ-100-рецепторы; многие клетки не нуждаются в активном поступлении поли-ЖК. В такие клетки w-6-поли-ЖК поступают пассивным путем из ЛПВП. Не более чем 20% клеток организма имеют на мембране апоВ-100-рецепторы, но это те клетки, для которых активное поглощение w - 6 - и w - 3 - ЖК является обязательным условием их нормальной функции. Такие клетки используют поли-ЖК для синтеза биологически активных веществ или сложных липидов со специфичной функцией. К ним относятся клетки рыхлой соединительной ткани (эндотелиальные клетки, фибробласты, тромбоциты, гладкомышечные клетки), а также высокодифферениированные клетки мозга, сетчатки, эпителиальные клетки аденогипофиза, гломерулярной мембраны. Ни поперечнополосатые, ни клетки гладких мышц активно не поглощают ЛПНП.
Характерной особенностью этих 20% клеток является то, что наличие на мембране апоВ-100-рецепторов для ЛПНП всегда сочетается с высокой активностью в лизосомах этих клеток кислой гидролазы поли-ЭХс. После того как макрофаги поглотили денатурированные ЛПНП и ЛППП, эти ЛП попадают в лизосомы. Функционально фагоциты предназначены для элиминации из крови эндогенно денатурированных макромолекул белка. Поглощая модифицированные ЛПНП и ЛППП, моноциты и макрофаги также воспринимают их как макромолекулы белка. После того как ЛП оказываются в лизосомах, кислые протеазы осуществляют протеолиз апоВ-100, но гидролизовать поли-ЭХс на свободную ЖК и свободный Хс ни моноциты, ни макрофаги не могут.
Этерифицированные Хс поли-ЖК накапливаются в лизосомах в форме кристаллов поли-ЭХс и по сути превращаются во внутриклеточные (лизосо-мальные) инородные тела, которые вначале провоцируют гипертрофию лизосом. Позже кристаллы поли-ЭХс занимают весь цитозоль, формируя пенистые клетки (лаброциты). Далее кристаллы поли-ЭХс механически разрушают лизосомы, вызывая аутолиз и гибель пенистых клеток по типу некроза.
Деструкция клеточной мембраны и выход содержимого клеток в межклеточное пространство вызывают реактивные изменения окружающих клеток, гиперпродукцию ими межклеточного матрикса (коллагена и эластина) и запускают неспецифичный синдром воспаления. В условиях внутриклеточного дефицита поли-ЖК фибробласты и гладкомышечные клетки синтезируют w -9-лейкотриены, которые активируют синдром воспаления и синтез белковых молекул, активирующих миграцию нейтрофилов. В этих условиях вокруг каждой некротизированной клетки формируется очаг активированного асептического воспаления. Лизис прилежащих клеток, синтез ими интерлейкинов приводят к усилению синтеза гепатоцитами позитивных белков острой фазы: С-реактивного белка, фибриногена, протромбина, апо (а).
С позиций физиологии фагоцитоз клетками денатурированных ЛП и элиминация их из кровотока являются нормальным процессом компенсации. Однако невозможность для макрофагов гидролиэовать поли-ЭХс приводит к тому, что процесс компенсации по сути заканчивается гибелью клеток. Накопление в лизосомах кристаллов этерифицированных Хс поли-ЖК (линолевой и арахидоновой) - это проявление феномена патологического накопления. На основании этого мы полагаем, что основу атеросклероза составляет синдром патологической компенсации.
Неспецифичный фагоцитоз клетками РЭС макромолекул является общебиологическим процессом. Столь же активно, как и ЛП, моноциты и макрофаги фагоцитируют и элиминируют из кровотока коллоидную взвесь графита, внутривенно введенный кристаллический Хс. Неспецифичный фагоцитоз активно функционирует и при введении в кровь небелковых макромолекул - окиси тория, поливинилового алкоголя, метилцеллюлозы, циклодекстрина, коллоидного железа. При этом локализация экзогенных макромолекул в стенке сосуда и характер поражения сосудистой стенки во многом сходны с таковыми при атеросклерозе, включая и процесс формирования бляшек.
Атеросклероз как синдром
Согласно Н. Н. Аничкову, атеросклероз является формой заболевания артерий. Атеросклероз развивается волнообразно, то обостряясь, то затихая. Однако большинство авторов считают, что атеросклероз является все-таки синдромом.
Другие авторы полагают, что атеросклероз является синдромом внутриклеточного дефицита эссенциальных поли-ЖК. Этиологическими факторами атеросклероза являются генетические нарушения структуры апо-белков (изоформы апоЕ, замещения аминокислотного остатка в позиции 3500 молекулы алоВ-100), рецепторов (мутация апоВ-100-рецептор-нуль) и липидтранспортных протеинов.
Этиологический фактор может быть и эндогенным, когда синтезированный гепатоцитами белок острой фазы блокирует переход этерифицированных Хс поли-ЖК из ЛПВП в ЛППП, в результате чего не происходит формирование ЛПНП. Дефицит эссенциальных ЖК может быть и алиментарным, когда гепатоциты не синтезируют достаточно желчных кислот, в кишечнике не происходит гидролиз поли-ЭХс пищи, не освобожедаются свободные поли-ЖК, которые только и могут быть поглощены эритроцитами. При недостатке синтеза гепатоцитами желчных кислот транспорт эссенциальных ЖК блокируется на первом этапе при отсутствии апоВ-100-рецепторов - на последнем. Однако клеткам безразлично, на каком из этапов транспорта локализован блок и возникший внутриклеточный дефицит поли-ЖК запускает атеросклероз.
В зависимости от клинической симптоматики атеросклероз последовательно проходит несколько стадий: метаболическую (функциональную), деструктивную и ишемическую (структурную). Метаболическая стадия начинается с момента блокады апоВ-100-эндоцитоза ЛПНП и дефицита в клетках эссенцнальных ЖК. Метаболическая стадия продолжается несколько десятилетий, при этом липидные пятна и липидные полосы в стенке артерий более активно формируются в возрасте до 3 лет.
Метаболическая стадия включает функциональные нарушения, которые развиваются в ходе адаптации при синтезе клетками w -9-эйкозаеновых ЖК. Нарушение функции плазматических мембран многих клеток, изменение функциональных свойств w -9-простагландинов, тромбоксанов и лейкотриенов определяют симптоматику метаболической стадии атеросклероза.
С годами элиминация клетками РЭС денатурированных ЛПНП и ЛППП, формирование в сосудистой стенке пенистых клеток и их гибель по типу некроза, появление липидных полос, позже бляшек и атером приводят к сужению просвета сосуда (часто коронарных артерий) и нарушению кровотока. При этом формируется кшемическая стадия атеросклероза, основу которой составляет клиническая картина ИБС. В ишемической стадии сохраняются все симптомы метаболической стадии, однако ведущим в клинической картине становится ишемия.
Содержание термина "атеросклероз" на протяжении десятилетий претерпело ряд существенных изменений. Marchard впервые определил атеросклероз (А.) как совокупность патоморфологитческих изменений, которые характеризуют два признака: накопление жирных кислот и склероз внутренней оболочкки артерий (интимы). Сами же изменениями стенки артерий описаны Морганьи и Крювелье более 200 лет назад.
А. Н Климов определяет А. как хроническое очаговое поражение крупных и средних артерий, отложение и накопление во внутренней оболочке артерий плазменных ЛПНП и ЛПОНП со структурно - клеточными изменениями и реактивным разрастанием соединительной ткани.
Эксперты ВОЗ определили А. как изменение интимы артерий, очаговое накопление жиров, сложных углеводов и развитие соединительной ткани.
Дальнейшие исследования привели к пониманию роли нарушенных метаболических процессов, что изменило и определение атеросклероза. С.С. Халатов определил А, как липоидно - инфильтративный процесс, в основе которого лежат сдвиги липидно-холестеринового и белкового обмена.
Патогенез сложен и не вполне расшифрован. Играют роль патологические особенности метаболизма и транспорта жиров и жиробелковых комплексов, с одной стороны, и нарушения функциональной и структурной сохранности внутренней оболочки артерий - с другой. Предрасположенность к атеросклерозу часто наследственно обусловлена; реализации заболевания способствуют факторы риска: повторяющиеся психоэмоциональные напряжения, которые "включают" нейрогуморальные механизмы, влияющие на состояние стенки артерий; артериальная гипертензия, сахарный диабет, гиперхолестеринемии различного генеза; алиментарное ожирение; сниженная физическая активность; курение.
Проведенные исследования в липидных полосах и в атероматозных бляшках вывило накопление полиеновых жирных кислот (ЖК) w-6 и w-3 (арахидоновой и линоленовой) в форме эфиров холестерина (ЭХС). Это привлекло внимание к возможной роли в А. эссенциальных полиеновых ЖК (поли-ЖК).
Исследованиями В.Н.Титова показано, что основу А. составляет внутриклеточный дефицит поли - ЖК w - 3 и w - 6. Причиной дефицита является блокада поглащения клетками ЛПНП через апо В - 100 - рецепторы. Реально функция ЛПНП состоит в активном транспорте к клеткам поли - ЖК, которые они переносят в форме этерифицированных холестерином (Хс) поли - ЖК, полиеновых Эхс (поли - Эхс). При этом на плазматической мембране клеток возникают градиент поли - ЖК, дефицит поли - ЖК в клетках (после блока) и происходит накопление поли - ЖК в ЛПНП в крови (перед блоком).
Клетки человека активно поглащают поли - ЖК только путем апоВ-100-рецепторного эндоцитоза ЛПНП. Блокада эндоцитоза ЛПНП может быть структурной или функциональной. Структурным дефектом эндоцитоза является отсутствие на мембране апоВ-100-рецепторов (смейная гомозиготная гиперхолестеринемия). Структурным является первичный дефект апоВ-100-лиганда (замещение аминокислотного остатка в позиции 3500 апоВ-100). В обоих случаях в крови накапливаются ЛПНП и формируется гиперлипопротеидемия (ГЛП) II а типа.
Как клетка может жить при дефиците поли-ЖК?
В фило - и онтогенезе дефицит в клетках поли-ЖК возникал неоднократно и всякий раз приводил к изменениям в транспорте ЖК и поглащении ЛП клетками. Миллионы лет все живое жило в воде (холоднокровные животные), и в водной среде сформировались все функциональные системы целостного организма. При низкой температуре фосфолипиды (Фл) мембраны содержали преимущественно w -3 - ЖК и имели максимально возможную жидкостность и минимальную микровязкость. С физиологической точки зрения такая мембрана является "функциональным эталоном": она обеспечивает наилучшие условия для функционирования встроенных в мембрану белков - переносчиков, рецепторов и сигнальных систем.
В водной среде клетки рыхлой соединительной ткани синтезировали простагландины, простациклины, тромбоксаны и лейкотриены из w - 3 - эйкозопентаеной ЖК. При этом w - 3 - простагландины являются активными вазодилататорами, w - 3 - тромбоксаны не активируют агрегацию тромбоцитов, а w - 3 - лейкотриены ингибируют воспаление.
При выходе животных на сушу сразу возник дефицит поли - ЖК; растения на суше не содержат w - 3 - ЖК. В травянистых растениях доминирует более короткая и менее ненасыщенная w - 6 - арахидоновая ЖК. В силу этого в результате длительной адаптации, основной поли - ЖК мембраны клеток стала арахидоновая.
Функциональная клеточная мембрана при доминировании в фосфолипидах (Фл) w - 6 - ЖК стала менее совершенной, однако она обеспечила жизнь клеток при температуре 37oС. Изменилась и функция биологически активных эйкозаноидов, которые клетки стали синтезировать также из w - 6 - арахидоновой ЖК. В отличие от w - 3 - простагландинов 3 - : - простагландины не проявляют активность вазодилататора, w - 6 - тромбоксаны уже активируют агрегацию тромбоцитов, а w - 6 - лейкотриены не оказывают противовоспалительного действия. В силу этого на суше теплокровные животные стали иметь более высокое артериальное давление (АД), активную агрегацию тромбоцитов, укороченное время свертывания крови, более высокий базальный уровень в крови инсулина и белков острой фазы, включая фибриноген и протромбин (позитивные белки острой фазы воспаления).
Когда блокированным оказывается апоВ-100-рецепторный эндоцитоз ЛПНП, в клетках возникает дефицит как w -3-, так и w - 6 - ЖК. При этом клетки вынуждены сами начать синтез С20 поли-ЖК. Однако, ни одна животная клетка не способна синтезировать ни w - З-ЖК с шестью и пятью двойными связями, ни w - 6 - эйкозаеновую ЖК с четырьмя двойными связями. В силу этого при блокаде апоВ-100-эндоцитоза ЛПНП клетки начинают синтез поли-ЖК из w - 9 - мононенасыщенной олеиновой ЖК, которую даже при отсутствии ее поступления извне все животные клетки способны синтезировать de novo из уксусной кислоты. Таким образом из олеиновой кислоты клетки синтезируют С20 w - 9-дигомо-y-линоленовую ЖК, которая имеет, однако, только три двойные связи.
При блокаде апоВ-100-эндоцитоза ЛПНП основной поли-ЖК в Фл мембран становится не w - 3-эйкозапентаеновая, не w - 6-арахидоновая, а w - 9 - дигомо- y -линоленовая ЖК. Это существенно изменяет свойства мембраны; она становится безводной (низкая жидкостность) при высокой ее микровязкости. Столь выраженное изменение мембраны приводит к следующему.
А. Снижается функция встроенных в мембрану интегральных белков (система транспорта глюкозы, Na*К-АТФаза). Результатом этого являются внутриклеточная гипогликемия и компенсаторная гиперинсулинемия, интолерантность к глюкозе и повышение АД.
Б. Высокая микровязкость мембраны затрудняет реализацию регуляторного действия белковых и стероидных гормонов, вызывает функциональную резистентность клеток и по механизму обратной связи активацию синтеза стероидных и белковых гормонов.
В. Высокая микровязкость мембраны эндотелиальных клеток затрудняет трансцитоз (активный транспорт через эндотелий) и выход из крови в межклеточную жидкость всех секретированных биологически активных веществ. Это приводит по сути к функциональному разобщению двух пулов внеклеточной среды - внутрисосудистого и межклеточного.
Г. Синтезируемые гладкомышечными клетками w - 9-простагландины (простациклин 1-2) в отличие от w - 3- простагландинов - вазодилататоров обладают вазоконстрикторным свойством и, увеличивая периферическое сопротивление кровотоку, запускают те механизмы целостного организма, которые повышают АД.
Д. Синтезируемые w - 9-тромбоксаны повышают агрегацию тромбоцитов, создавая годами существующее предтромботическое состояние на фоне повышенного АД.
Е. Синтезируемые моноинтарными клетками w - 9 - лейкотриены в отличие от w-3-лeйкотриенов с противовоспалительным действием усиливают воспаление, активируя любые очаги даже асептического воспаления (микроочаги воспаления в местах фиксации на эндотелии комплексов антиген-антитело).
Ж. При дефиците эссенииальных ЖК синтезируемые клетками w - 9 -лейкотриены активируют синтез гепатоцитами позитивных белков острой фазы и ингибируют образование негативных острофазных протеинов. В результате этого в крови повышается базальный уровень С-реактивного белка, протромбина, фибриногена и снижается содержание альбумина.
3. Апо (а) также является белком острой фазы воспаления и свойственные всем острофазным протеинам большие колебания его содержания в крови (3-200 мкг/мл) отражают активность атеросклеротического процесса.
И. Дефицит эссенциальных поли-ЖК нарушает функцию высоко-дифференцированных клеток, которые используют w - 3- и w-6-ЖК как предшественники синтеза более сложных липидов, которые во многом определяют функциональную специфичность клеток (клетки эндотелия, астроциты, глиальные клетки, сетчатка и склера, эпителиальные клетки гломерул почек, базофилы аденогипофиза, стволовые клетки костного мозга). При отсутствии в клетке w -3-и w - 6 - ЖК меняются состав Фл мембраны, величина заряда на ее поверхности и функциональная активность клеток.
Как вывести из циркуляции ЛПНП, которые не могут поглотить дифференцированные клетки?
В нормальных условиях ЛПНП переносят в крови основное количество эссенциальных поли-ЖК в форме полиэтерифицированного холестерина (поли-Эхс). Вначале гепатоциты секретируют ЛПОНП, которые не содержат поли-ЖК. Далее в процессе перехода поли-ЭХс из ЛПВП в ЛППП поли-ЭХс постепенно накапливаются в ЛППП взамен триглицеридов, при этом ЛППП превращаются в ЛПНП. Чем больше поли-ЖК поступает с пищей, чем быстрее ЛППП превратятся в ЛПНП и будут поглощены клетками, тем ниже будет уровень в крови поли-ЭХс (поли-ЖК), который мы и определяем в крови как содержание общего Хс.
В условиях блокады апоВ- 100-эндоцитоза ЛПНП циркулирующие в крови ЛПНП (ЛППП) становятся по сути "инородными телами". Длительная циркуляция ЛПНП и ЛППП. как и всех иных белковых макромолекул (креатинкиназа, ЛДГ), вызывает активацию нейтрофилов, которые денатурируют (модифицируют) макромолекулы ЛПНП и ЛППП.
Денатурацию ЛПНП и ЛППП осуществляют нейтрофилы путем присоединения к апоВ-100 сиаловых кислот, усиления перекисного окисления апоВ-100 и поли-ЖК в сложных липидах; ЛППП нейтрофилы денатурируют более активно, чем ЛПНП. В результате денатурации в ЛП формируются патологические эпитопы, которые позволяют другим иммунокомпетентным клеткам распознавать "чужеродные" макромолекулы ЛПНП и ЛППП и удалять их из кровотока.
Клетки ретикулоэндотелиальной системы (РЭС), моноциты и макрофаги удаляют ЛППП и ЛПНП из крови путем неспецифичного фагоцитоза|. На клеточной мембране макрофагов модифицированные ЛПНП и ЛППП взаимодействуют со скавенджер-рецепторами (рецепторами-мусорщиками). Атеросклеротическое поражение сосудов формируют макрофаги. Чем выше иммунный статус организма" тем активнее макрофаги поглощают денатурированные ЛП, накапливают их в стенке сосудов, тем активнее развивается атеросклероз.
Макрофагальная теория атеросклероза, предложенная Leary свидетельствует, что липиды в стенке сосуда избирательно накапливают клетки рыхлой соединительной ткани. Моноциты захватывают денатурированные ЛП, проникают в стенку сосуда и дают начало липидным пятнам, а позже атеросклеротическим бляшкам. Возможно, клетки РЭС поглощают денатурированные ЛП непосредственно в интиме сосудов, куда ЛП поступают путем диффузии. Клетки РЭС располагаются в интиме артерий вблизи эндотелия и выполняют функцию физиологического барьера. Еще Б. В. Халатов при кормлении кроликов животной пищей отметил преимущественное накопление липидов в купферовских клетках печени и только позже в паренхиматозных клетках.
Клетки рыхлой соединительной ткани располагаются в интиме всех крупных сосудов, внутриорганных артериях легких, печени и почек, сосудах головного мозга; гематоэнцефалический барьер также формируют клетки РЭС. Отложение липидов в стенке сосудов происходит также и в основном веществе рыхлой соединительной ткани на коллагеновых и эластических волокнах. К рыхлой соединительной (мезенхимальной) ткани относятся клетки крови и костного мозга, эндотелиоциты, фибробласты и фиброциты, гладкомышечные клетки стенки сосудов, адипоциты. моноциты и макрофаги.
Поглощение макрофагами ЛПНП, ЛППП и формирование пенистых клеток происходит там, где локализованы клетки рыхлой соединительной ткани. Внутренняя пограничная пластина интимы является преградой для диффузии ЛП и миграции макрофагальных клеток. В силу этого формирование пенистых клеток и последующие деструктивные изменения не захватывают медию и более глубокие слои стенки сосуда.
По ходу крупных сосудов локализована также мезенхимальная (камбиальная) ткань, недифференцированные гистоцитарные клетки которой в зависимости от характера стимуляции способны при их дифференцировке формировать эндотелиальные клетки, адипоциты, стволовые клетки костного мозга с очагами кроветворения и остеобласты. Возможна также и дифференцировка гладко - мышечных клеток соединительной ткани в миоциты. Из сказанного следует, что при атеросклерозе деструктивные процессы локализованы в рыхлой соединительной ткани.
Много лет назад Ашофф и Пейджер показали, что в сосудистую стенку липиды поступают из кровотока. Использование современных методов иммуноморфологии подтвердило, что самым ранним проявлением атеросклероза является отложение в стенке сосудов поли-ЭХс. Локализация пенистых клеток в стенке сосуда является именно тем местом, где начинают пролиферировать гладкомышечные клетки рыхлой соединительной ткани. Артериальные стволы при атеросклерозе поражаются на таком протяжении, на каком в их стенке располагается рыхлая соединительная ткань. При атеросклерозе пенистые клетки формируются также во всех органах, где расположена рыхлая соединительная ткань.
В норме далеко не все клетки организма имеют на мембране апоВ-100-рецепторы; многие клетки не нуждаются в активном поступлении поли-ЖК. В такие клетки w-6-поли-ЖК поступают пассивным путем из ЛПВП. Не более чем 20% клеток организма имеют на мембране апоВ-100-рецепторы, но это те клетки, для которых активное поглощение w - 6 - и w - 3 - ЖК является обязательным условием их нормальной функции. Такие клетки используют поли-ЖК для синтеза биологически активных веществ или сложных липидов со специфичной функцией. К ним относятся клетки рыхлой соединительной ткани (эндотелиальные клетки, фибробласты, тромбоциты, гладкомышечные клетки), а также высокодифферениированные клетки мозга, сетчатки, эпителиальные клетки аденогипофиза, гломерулярной мембраны. Ни поперечнополосатые, ни клетки гладких мышц активно не поглощают ЛПНП.
Характерной особенностью этих 20% клеток является то, что наличие на мембране апоВ-100-рецепторов для ЛПНП всегда сочетается с высокой активностью в лизосомах этих клеток кислой гидролазы поли-ЭХс. После того как макрофаги поглотили денатурированные ЛПНП и ЛППП, эти ЛП попадают в лизосомы. Функционально фагоциты предназначены для элиминации из крови эндогенно денатурированных макромолекул белка. Поглощая модифицированные ЛПНП и ЛППП, моноциты и макрофаги также воспринимают их как макромолекулы белка. После того как ЛП оказываются в лизосомах, кислые протеазы осуществляют протеолиз апоВ-100, но гидролизовать поли-ЭХс на свободную ЖК и свободный Хс ни моноциты, ни макрофаги не могут.
Этерифицированные Хс поли-ЖК накапливаются в лизосомах в форме кристаллов поли-ЭХс и по сути превращаются во внутриклеточные (лизосо-мальные) инородные тела, которые вначале провоцируют гипертрофию лизосом. Позже кристаллы поли-ЭХс занимают весь цитозоль, формируя пенистые клетки (лаброциты). Далее кристаллы поли-ЭХс механически разрушают лизосомы, вызывая аутолиз и гибель пенистых клеток по типу некроза.
Деструкция клеточной мембраны и выход содержимого клеток в межклеточное пространство вызывают реактивные изменения окружающих клеток, гиперпродукцию ими межклеточного матрикса (коллагена и эластина) и запускают неспецифичный синдром воспаления. В условиях внутриклеточного дефицита поли-ЖК фибробласты и гладкомышечные клетки синтезируют w -9-лейкотриены, которые активируют синдром воспаления и синтез белковых молекул, активирующих миграцию нейтрофилов. В этих условиях вокруг каждой некротизированной клетки формируется очаг активированного асептического воспаления. Лизис прилежащих клеток, синтез ими интерлейкинов приводят к усилению синтеза гепатоцитами позитивных белков острой фазы: С-реактивного белка, фибриногена, протромбина, апо (а).
С позиций физиологии фагоцитоз клетками денатурированных ЛП и элиминация их из кровотока являются нормальным процессом компенсации. Однако невозможность для макрофагов гидролиэовать поли-ЭХс приводит к тому, что процесс компенсации по сути заканчивается гибелью клеток. Накопление в лизосомах кристаллов этерифицированных Хс поли-ЖК (линолевой и арахидоновой) - это проявление феномена патологического накопления. На основании этого мы полагаем, что основу атеросклероза составляет синдром патологической компенсации.
Неспецифичный фагоцитоз клетками РЭС макромолекул является общебиологическим процессом. Столь же активно, как и ЛП, моноциты и макрофаги фагоцитируют и элиминируют из кровотока коллоидную взвесь графита, внутривенно введенный кристаллический Хс. Неспецифичный фагоцитоз активно функционирует и при введении в кровь небелковых макромолекул - окиси тория, поливинилового алкоголя, метилцеллюлозы, циклодекстрина, коллоидного железа. При этом локализация экзогенных макромолекул в стенке сосуда и характер поражения сосудистой стенки во многом сходны с таковыми при атеросклерозе, включая и процесс формирования бляшек.
Атеросклероз как синдром
Согласно Н. Н. Аничкову, атеросклероз является формой заболевания артерий. Атеросклероз развивается волнообразно, то обостряясь, то затихая. Однако большинство авторов считают, что атеросклероз является все-таки синдромом.
Другие авторы полагают, что атеросклероз является синдромом внутриклеточного дефицита эссенциальных поли-ЖК. Этиологическими факторами атеросклероза являются генетические нарушения структуры апо-белков (изоформы апоЕ, замещения аминокислотного остатка в позиции 3500 молекулы алоВ-100), рецепторов (мутация апоВ-100-рецептор-нуль) и липидтранспортных протеинов.
Этиологический фактор может быть и эндогенным, когда синтезированный гепатоцитами белок острой фазы блокирует переход этерифицированных Хс поли-ЖК из ЛПВП в ЛППП, в результате чего не происходит формирование ЛПНП. Дефицит эссенциальных ЖК может быть и алиментарным, когда гепатоциты не синтезируют достаточно желчных кислот, в кишечнике не происходит гидролиз поли-ЭХс пищи, не освобожедаются свободные поли-ЖК, которые только и могут быть поглощены эритроцитами. При недостатке синтеза гепатоцитами желчных кислот транспорт эссенциальных ЖК блокируется на первом этапе при отсутствии апоВ-100-рецепторов - на последнем. Однако клеткам безразлично, на каком из этапов транспорта локализован блок и возникший внутриклеточный дефицит поли-ЖК запускает атеросклероз.
В зависимости от клинической симптоматики атеросклероз последовательно проходит несколько стадий: метаболическую (функциональную), деструктивную и ишемическую (структурную). Метаболическая стадия начинается с момента блокады апоВ-100-эндоцитоза ЛПНП и дефицита в клетках эссенцнальных ЖК. Метаболическая стадия продолжается несколько десятилетий, при этом липидные пятна и липидные полосы в стенке артерий более активно формируются в возрасте до 3 лет.
Метаболическая стадия включает функциональные нарушения, которые развиваются в ходе адаптации при синтезе клетками w -9-эйкозаеновых ЖК. Нарушение функции плазматических мембран многих клеток, изменение функциональных свойств w -9-простагландинов, тромбоксанов и лейкотриенов определяют симптоматику метаболической стадии атеросклероза.
С годами элиминация клетками РЭС денатурированных ЛПНП и ЛППП, формирование в сосудистой стенке пенистых клеток и их гибель по типу некроза, появление липидных полос, позже бляшек и атером приводят к сужению просвета сосуда (часто коронарных артерий) и нарушению кровотока. При этом формируется кшемическая стадия атеросклероза, основу которой составляет клиническая картина ИБС. В ишемической стадии сохраняются все симптомы метаболической стадии, однако ведущим в клинической картине становится ишемия.
