АкушерствоАнатомияАнестезиологияВакцинопрофилактикаВалеологияВетеринарияГигиенаЗаболеванияИммунологияКардиологияНеврологияНефрологияОнкологияОториноларингологияОфтальмологияПаразитологияПедиатрияПервая помощьПсихиатрияПульмонологияРеанимацияРевматологияСтоматологияТерапияТоксикологияТравматологияУрологияФармакологияФармацевтикаФизиотерапияФтизиатрияХирургияЭндокринологияЭпидемиология
|
В транспорте липидов в организме
Как указывалось выше, основным и наиболее ярким проявлением ате- росклероза считается накопление внутриклеточных липидов, главным образом холестерина и его эфиров. Холестерин был первым липидным компонентом, роль которого в раз- витии атеросклероза была доказана Н.Н.Аничковым: «без холестерина не может быть атеросклероза». По- этому целесообразно в общих чер- тах рассмотреть процессы метабо- лизма холестерина и липопротеи- дов.
Холестерин выполняет в орга- низме разнообразные физиологиче- ские функции. Неэтерифицирован- ный холестерин вместе с фосфоли- пидами и белками обеспечивает из- бирательную проницаемость кле- точной мембраны, оказывает регу- лирующее влияние на ее состояние и на активность связанных с ней энзимов. Холестерин является ис- точником образования в организме желчных кислот, а также стероид- ных гормонов (половых и кортико- идных). Продукт окисления холе- стерина — 7-дегидрохолестерин под действием ультрафиолетовых лучей на кожу превращается в витамин D3.
Биосинтез холестерина осуществ- ляется в клетках всех органов и тка- ней. Последовательность реакций, происходящих в клетке при синтезе холестерина, можно разделить на 3 основные стадии: I — образование мевалоновой кислоты из ацил-КоА; II — образование сквалена из мева- лоновой кислоты и III — циклиза- ция сквалена и образование холе- стерина.
Источником образования мева- лоновой кислоты является ацетил- КоА, который в результате ряда энзиматических реакций образует (3-гидрокси-р-метилглутарил-КоА. Этот процесс катализируется гид- роксиметилглутарил-КоА-редукта-
зой — ферментом, который регули- рует скорость синтеза холестерина в клетке. Активность ГМК-КоА- редуктазы зависит в свою очередь от действия ряда факторов. Так, ионизирующая радиация, введение инсулина и тиреоидных гормонов усиливают активность, а голода- ние, глюкагон, глюкокортикоиды, большие дозы никотиновой кисло- ты ингибируют активность ГМГ- КоА-редуктазы. Кроме того, актив- ность фермента подвержена суточ- ным колебаниям: максимум ее приходится на полночь и мини- мум — на утренние часы. И, нако- нец, образовавшийся в клетке хо- лестерин угнетает синтез ГМГ- КоА-редуктазы. В стенке тонкой кишки синтез холестерина регули- руется концентрацией желчных кислот.
Несмотря на то что любая клет- ка организма способна к синтезу собственного холестерина, боль- шинство периферических клеток холестерин получает извне. Един- ственным средством транспорти- ровки липидов экзогенного (пище- вых) и эндогенного (синтезирован- ных в печени и стенке тонкой кишки) происхождения в крови являются липопротеиды различных классов плотности.
Строение липопротеидной части- цы. Липопротеиды представляют собой частицы сферической фор- мы. Они состоят из гидрофобного ядра, образованного неполярными липидами — триглицеридами и эфирами холестерина, и гидрофи- льной оболочки, представленной слоем фосфолипидов с вкрапления- ми свободного холестерина, на по- верхности которой располага- ется апопротеин. Поверхностные (апо-)белки, входящие в состав ли- попротеидной частицы, выполняют регуляторную функцию в процессе метаболизма липопротеидов. По флотационной способности липо- протеиды подразделяют на хило- микроны (ХМ), липопротеиды
очень низкой плотности (ЛПОНП), липопротеиды низкой плотности (ЛПНП) и липопротеиды высокой плотности (ЛПВП).
Первыми частицами, образую- щимися в процессе всасывания пи- щевого жира, являются хиломикро- ны. В стенке кишечника под дейст- вием холинэстеразы происходит гидролиз эфиров холестерина до свободного холестерина и жирных кислот. Триглицериды гидролизу- ются панкреатическими и кишеч- ными липазами и абсорбируются в виде свободных жирных кислот и моноглицеридов. Ресинтезирован- ные в эпителиальных клетках три- глицериды, фосфолипиды, этери- фицированный холестерин и апо- протеины В, A-I, А-II, A-IV соби- раются внутри цистерн гладкого эндоплазматического ретикулума в большие липопротеидные части- цы — прехиломикроны. Затем в виде липидных капель они переме- щаются к аппарату Гольджи, да- лее — к плазматической мембране, сливаются с ней и путем экзоцито- за изливают содержимое в межкле- точное пространство. Из межкле- точного пространства пре-ХМ пе- ремещаются в мезентериальные лимфатические сосуды, из них — в грудной лимфатический проток и далее — в кровяное русло. В крови происходит взаимодействие пре- ХМ с ЛПВП, в результате которого пре-ХМ акцептируют апо-CI, -СИ, -СIII и апо-Е в обмен на апо-А и эфиры холестерина. Приобретен- ные апопротеины контролируют весь дальнейший метаболизм хило- микронов. Так, апо-Е обеспечивает направленный транспорт ХМ в пе- чень, апо-CI изменяет способность апо-Е связываться с Е-рецептором клеток печени, апо-СII активирует, а апо-СIII ингибирует липопроте- идлипазу. В капиллярах ХМ взаи- модействуют с липопротеидлипазой (ЛПЛ) — ферментом, расположен- ным на поверхности эндотелиаль- ных клеток, главным образом жи-
ровой и мышечной ткани. В резуль- тате воздействия ЛПЛ на хиломик- роны происходит гидролиз тригли- церидов с образованием жирных кислот и глицерина, непропорцио- нальное уменьшение ядра этих час- тиц, вследствие чего часть поверх- ностно расположенных на них ком- понентов: фосфолипидов, неэтери- фицированного холестерина и бел- ков — становится «лишней». Про- исходит повторное взаимодействие хиломикронов с ЛПВП, на которые перемещаются апо-CI, -СII, -СIII, фосфолипиды и НЭХС в обмен на эфиры холестерина. Образуются ремнантные частицы ХМ, апо-Е которых взаимодействует с Е- или В/Е-рецептором клеток печени, обеспечивая элиминацию послед- них из крови.
Повышение концентрации неэ- терифицированных жирных кис- лот, приносимых в клетки печени в составе ремнантов ХМ или в комплексе с альбумином, стиму- лирует образование ЛПОНП. ЛПОНП образуются в клетках пе- чени и частично в кишечнике. Основной поверхностный белок этих липопротеидов В-100 синте- зируется в рибосомах шероховатого ретикулума гепатоцитов. Сборка ЛПОНП из триглицеридов, эфиров холестерина и апо-В-100 происхо- дит в гладком эндоплазматическом ретикулуме. Насцентные ЛПОНП через аппарат Гольджи попадают в секреторные везикулы и экскрети- руются в пространство Диссе. По- падая в кровь, ЛПОНП, подобно ХМ, взаимодействуют с ЛПВП, об- мениваются с ними поверхностны- ми белками, превращаясь в зрелые частицы. В дальнейшем ЛПОНП, подвергаясь деградации под дейст- вием липопротеидлипазы и пече- ночной триглицеридлипазы, взаи- модействуя с ЛПВП, на которые перемещаются апо-CI, -СII, -СIII, а также при помощи липидперено- сящего белка фосфолипиды, три- глицериды и НЭХС превращаются
либо в ЛППП, либо в ремнанты ЛПОНП, которые захватываются печенью.
Скорость выведения ремнантов ЛПОНП зависит:
• от изоформы апо-Е, которая определяет сродство частицы к ре- цептору. Наибольшая аффинность к рецептору выявлена у апо-Е4, наименьшая — у апо-Е2. Варианты апо-Е4 и апо-Е2 являются продук- тами разных аллелей одного локуса и отличаются от апо-ЕЗ типом ами- нокислотных остатков в положени- ях 112 и 158 молекулы апо-Е. Фе- нотип апо-Е2 характерен для лиц с семейной гиперлипопротеидемией III типа;
• от активности липолитических ферментов — ЛПЛ и ПТЛ;
• от активности липидперенося- щего белка (ЛПБ);
• от активности специфических рецепторов на поверхности гепато- цитов и периферических кле- ток. Основная функция ХМ и ЛПОНП — транспорт к тканям триглицеридов, где они использу- ются в качестве источников энер- гии или запасаются в виде жира.
ЛППП, продолжая взаимодейст- вовать с ЛПВП, теряют триглице- риды, апо-С и апо-Е, трансформи- руясь в ЛПНП. Основная часть хо- лестерина плазмы крови содержит- ся в ЛПНП. Холестерин составляет около 50 % массы ЛПНП. Липо- протеиды переносят холестерин в ткани через высокоаффинные В/Е-рецепторы. Каждая частица ЛПНП на своей поверхности со- держит только одну молекулу апо-В-100, которая выполняет роль лиганда к В/Е-рецепторам перифе- рических клеток.
Транспорт холестерина в составе ЛПНП в клетку происходит ре- цепторопосредуемым эндоцитозом. Один рецептор связывает одну частицу ЛПНП. Взаимодействие ЛПНП с рецептором осуществляет- ся в области специальных образова- ний мембраны — окаймленных
ямок (coated pits), в которых при участии мембранного белка клатри- на концентрируются рецепторы. После взаимодействия ЛПНП с ре- цептором окаймленная ямка выпя- чивается внутрь клетки с образова- нием окаймленной везикулы, кото- рая, сливаясь с гладкой везикулой, образует эндосому. В эндосомах происходит диссоциация ЛПНП и рецепторов, рецепторы возвраща- ются в эндоплазматическую мемб- рану, а эндосомы с ЛПНП слива- ются с лизосомами, в которых ЛПНП подвергаются действию ли- зосомальных энзимов. Белок ли- попротеидов расщепляется до ами- нокислот, эфиры холестерина — до свободного холестерина и жирных кислот. Образовавшийся холесте- рин ингибирует активность гидро- ксиметилглутарил-КоА-редуктазы, подавляя, следовательно, биосинтез собственного холестерина в клетке; угнетает синтез и экспрессию В/Е- рецепторов; активирует микросома- льную ацил-КоА-холестеринацил- трансферазу (АХАТ), этерифициру- ющую холестерин, который затем депонируется в цитоплазме. Депо- нированный холестерин использу- ется клеткой для синтеза гормонов и построения мембран вновь обра- зующихся клеток.
ЛПВП играют важную роль в транспорте холестерина из перифе- рических тканей в печень и в регу- ляции нормального метаболизма ХМ и ЛПОНП. ЛПВП образуются несколькими путями. В гепатоцитах и энтероцитах синтезируются не- зрелые ЛПВП (н-ЛВПВ). Эти час- тицы существенно отличаются от плазменных ЛПНП: они имеют форму дисков, обогащены неэтери- фицированным холестерином и фосфолипидами, содержат апо-Е и незначительное количество апо-АI. В крови н-ЛВПВ насыщаются холе- стерином из ЛПОНП и ХМ, акцеп- тируют апо-А белки. Трансформа- ция «дисков» в сферические части- цы происходит при участии фер-
мента лецитин-холестеринацил- трансферазы (ЛХАТ). При действии ЛХАТ жирно-ацильный радикал из р-положения лецитина передается на гидроксильную группу холесте- рина, находящегося на поверхности ЛПНП, в результате чего образует- ся эфир холестерина и лизолеци- тин. Эфиры холестерина ввиду их нерастворимости в полярных липи- дах перемещаются во внутреннюю гидрофобную зону бислойного дис- ка, раздвигают фосфолипидные слои и способствуют формирова- нию сферической структуры. В хо- де ЛХАТ-реакции липопротеидная частица теряет неэтерифицирован- ный холестерин и лецитин. Изоле- цитин, соединяясь с альбумином, уносится током крови. Обедненная поверхностными липидами частица ЛПВПЗ становится сильным акцеп- тором свободного холестерина и ле- цитина и постоянно ими пополня- ется. При контакте ЛПВПЗ с плаз- матической мембраной происходит переход неэтерифицированного хо- лестерина с мембраны на ЛПВПЗ. Кроме того, ЛПВПЗ взаимодейст- вует со специфическим рецепто- ром, лигандом к которому служит апо-AI, в результате чего липопро- теидные частицы проникают внутрь клетки, небольшая часть их дегра- дирует, но большая часть подверга- ется ретроэндоцитозу. По мере на- сыщения холестерином ЛПВПЗ превращаются в ЛПВП2. Холесте- рин из ЛПВП2 посредством бел- ка—переносчика эфиров холестери- на (cholesteryl ester transferring pro- tein, СЕТР) может переноситься в ЛПОНП, которые захватываются печенью. ЛПНП2 также захватыва- ются печенью. Показано, что холе- стерин ЛПВП является предпочти- тельным субстратом для образова- ния желчных кислот. Установлено также, что ЛПВП участвуют в пере- даче холестерина не только пече- ночным клеткам, но и клеткам сте- роидогенных тканей, почек, эпите- лия тонкой кишки, адипоцитам.
Таким образом, становится очевид- ным, что при нормальном функци- онировании липопротеидов невоз- можно накопление эфиров холесте- рина клетками, которое происходит при атеросклерозе.
1.3.4. Роль липопротеидов низкой плотности в накоплении внутриклеточных липидов
Из описанных путей метаболизма липидов в организме человека сле- дует, что основным источником поступления холестерина в клетки сосудистой стенки являются ли- попротеиды низкой плотности. Долгое время считалось, что высо- кое содержание ЛПНП в плазме крови связано с ускоренным раз- витием атеросклероза. При гомози- готной форме семейной гиперхоле- стеринемии (гиперлипопротеине- мии II типа по Frederickson) атеро- склеротические поражения сосудов появляются, прогрессируют и при- водят к преждевременной смерти в течение первого десятилетия жиз- ни. Эти данные позволили предпо- ложить, что существует альтерна- тивный механизм поступления хо- лестерина в клетки сосудистой стенки, отличный от В/Е-рецепто- ра. Гипотетический альтернатив- ный путь получил название ске- венджер-рецептора (Scavenger cell receptor). Функционирование ске- венджер-рецептора было описано Goldstein и соавт. в 1979 г. Скевен- джер-рецептор опосредовал эндо- цитоз модифицированных in vitro ЛПНП, захват и интернализация которых приводили к массивному отложению эфиров холестерина в культивируемых клетках. Этот путь характеризовался высокой аффин- ностью и крайне низкой насыщае- мостью. Нативные ЛПНП не узна- вались скевенджер-рецептором и не конкурировали за места связы- вания. Такая рецепторная актив- ность была впоследствии обнару- жена у моноцитов крови человека
и макрофагов, в том числе и у бо- льных с гомозиготной формой ги- перхолестеринемии, у эндотелиаль- ных клеток быка, у пенистых кле- ток, выделенных из эксплантатов аорты кроликов с холестеринин- дуцируемым атеросклерозом. В 1985 г. скевенджер-рецептор был выделен из мышиных линейных макрофагов P338D1 и идентифи- цирован как гликопротеин с мол. массой 260 кДа. Активность ске- венджер-рецептора в отличие от ЛПНП-рецептора не регулируется содержанием внутриклеточного хо- лестерина. Поэтому постоян- ный эндоцитоз модифицирован- ных ЛПНП через скевенджер-ре- цептор на макрофагах приводит к образованию больших внутрикле- точных отложений. Однако неко- торые типы химически модифици- рованных ЛПНП, например мети- лированные, вызывая внутрикле- точное накопление холестерина, не конкурировали с ацетилированны- ми ЛПНП за скевенджер-рецептор, что позволило предположить суще- ствование путей захвата модифи- цированных ЛПНП, отличных как от В/Е-рецептора, так и от скевен- джер-рецептора.
В 1989 г. из сыворотки крови бо- льных с документированным атеро- склерозом коронарных артерий были выделены атерогенные ЛПНП, способные в культуре глад- комышечных клеток аорты челове- ка вызывать накопление липидов. Выяснилось, что ЛПНП больных и здоровых не имеют существенных различий в содержании апо-В, сво- бодного и этерифицированного хо- лестерина, триглицеридов и фосфо- липидов. Кроме того, не отмеча- лось различий в содержании про- дуктов перекисного окисления ли- пидов. Атерогенные и неатероген- ные ЛПНП существенно различа- лись по содержанию сиаловой кис- лоты. Уровень сиаловой кислоты в ЛПНП больных ИБС по сравнению с ЛПНП здоровых лиц оказался в
2—4 раза ниже. Более того, отмеча- лась обратная корреляция между содержанием сиаловой кислоты в ЛПНП и их атерогенным действи- ем.
Сиаловая кислота является од- ним из углеводов, входящих в со- став нативных ЛПНП, и, как пред- полагают, играет роль в метаболиз- ме и функции ЛПНП. Аполипоп- ротеин В (апо-В100) ЛПНП явля- ется гликопротеидом и имеет два типа полисахаридных цепей, свя- занных с аспарагиновыми остатка- ми молекулы белка N-гликозидной связью: олигоманнозидные и сиа- ловые биантенные. При этом сиа- ловая кислота содержится в цепях второго типа, где она является тер- минальным сахаром. Установлено, что в молекуле апо-В содержится 14—16 полисахаридных групп, 9— 10 из них являются сиалированны- ми биантенными цепями. Встреча- ющиеся в составе ЛПНП глико- сфинголипиды также содержат тер- минальную сиаловую кислоту. В результате каких-то пока не изу- ченных процессов аполипопротеин ЛПНП теряет терминальную сиа- ловую кислоту, десиалируется. Это приводит к последующей множест- венной модификации ЛПНП. Де- сиалированные, множественно-мо- дифицированные, циркулирующие ЛПНП теряют сродство к В/Е-ре- цептору клеток и приобретают способность взаимодействовать со скевенджер-рецептором, асиало- гликопротеид-рецептором, с кле- точными протеогликанами. Моди- фицированные ЛПНП в отличие от нативных ЛПНП способны спонтанно агрегировать, образовы- вать иммунные комплексы и ассо- циаты с компонентами соедините- льнотканного матрикса: протеогли- канами, коллагеном, эластином. Такие крупные ЛПНП-содержащие комплексы захватываются клетка- ми путем фагоцитоза. Усиленный захват клетками модифицирован- ных ЛПНП, низкая скорость их
деградации и гидролиза эфиров хо- лестерина, а также стимуляция эте- рификации свободного холестери- на являются причинами внутри- клеточного накопления эфиров хо- лестерина, образующих липидные включения, характерные для атеро- склеротических клеток. Следова- тельно, ключевым моментом в раз- витии атеросклероза считается по- явление в крови циркулирую- щих множественно-модифициро- ванных липопротеидов низкой плотности.
Диагноз. По классификации А.Л.Мясникова, различают два пе- риода развития заболевания: нача- льный (доклинический) и период клинических проявлений, который в свою очередь проходит 3 ста- дии — ишемическую, тромбонекро- тическую и склеротическую. Одна- ко часто манифестация болезни происходит в тромбонекротической стадии, приводя пациентов к ин-
валидности, а нередко к смерти. Диагноз атеросклероза может быть поставлен только на основании за- ключения ангиографии: ультразву- ковой, рентгеноконтрастной, маг- нитно-резонансной. Эти методы исследования имеют свои ограни- чения. Так, УЗ-ангиография не по- зволяет визуализировать большую часть сосудов коронарного бассей- на, сосудов интракраниального от- дела брахиоцефальной системы. Применение рентгеноконтрастной ангиографии ограничено в силу того, что она является инвазивным методом исследования. МР-ангио- графия требует оснащения лечебно- го учреждения весьма дорогостоя- щим оборудованием. Именно по- этому диагноз атеросклероза в на- стоящее время ставят на основании выявления ишемии, гиперхолесте- ринемии, наличия у пациентов факторов риска атеросклероза, что не совсем правильно.
1.4. Гемодинамика и реология сосудистых поражений: применение в диагностике и лечении
Хирург, который стоит перед проб- лемой заболевания сосудов, должен основывать свои решения на комп- лексной оценке гемодинамических и реологических факторов.
Нормальный кровоток. Основные потери энергии крови при ее дви- жении, выражающиеся в возникаю- щем градиенте давления, связаны с вязкостью и скоростью.
При наличии прямой, ригидной цилиндрической трубки с постоян- ным ламинарным током жидкости вязкость ответственна за все энер- гетические потери. Уравнение Пуа- зейля определяет взаимоотноше- ния между градиентом давле- ния (энергии) и током жидкости при вышеназванных строгих усло- виях:
где P1 — давление на входе; Р2 — давление на выходе; О — объемный кровоток, равный Vпr2; L — длина, n — коэффициент вязкости в пуа- зах; r — радиус просвета сосуда.
Это равенство утверждает, что при постоянном кровотоке гради- ент давления прямо пропорциона- лен длине сегмента и вязкости кро- ви и обратно пропорционален чет- вертой степени радиуса сегмента. Среди многих факторов, определя- ющих вязкость крови, гематокрит является важнейшим; при цифрах, равных 50 %, вязкость крови повы- шается вдвое по сравнению с тако- вой при гематокрите 35 %. Таким образом, в ситуациях, когда преоб- ладает ламинарный ток крови, ге- матокрит может оказывать значи- тельный эффект на градиент давле- ния или кровоток.
Реальные условия движения кро- ви далеки от описанных выше, по- этому всякий раз, когда меняется направление движения, возникают дополнительные потери энергии крови. Это происходит при любом изгибе сосуда, его раздвоении или ответвлении и всегда — при его су- жении или расширении. С каждой систолой сердца поток крови уско- ряется и замедляется, вплоть до движения в обратном направлении во время диастолы, движется к стенкам сосуда при его расшире- нии и обратно — при сужении его просвета. Инерционные потери пропорциональны плотности кро- ви и квадрату изменений ее скоро- сти:
где к — постоянная; р — плотность крови; v — скорость движения кро- ви.
Во многих ситуациях инерцион- ные потери даже больше, чем поте- ри, связанные с вязкостью крови.
Относительные вклады вязкости и инерционных потерь в кровоток варьируют в значительных преде- лах, поэтому очевидно, что невоз- можно охарактеризовать кровоток с помощью простой формулы даже при нормальных условиях. Тем не менее можно выразить общую кон- цепцию вклада этих величин фор- мулой:
в которой сохраняются все выше- приведенные обозначения.
В связи с тем что сопротивление (R) крови в сегменте сосуда — это отношение градиента давления и кровотока через сегмент (AP/Q), а v=Q/pr2, сопротивление обратно пропорционально четвертой степе- ни радиуса:
В этой формуле сохраняются все вышеприведенные обозначения.
Формула также отражает тот факт, что сопротивление не является по- стоянной величиной и возрастает с увеличением кровотока. Таким об- разом, сопротивление участка сосу- да может быть определено только при точно известных объеме крово- тока, частоте пульса и других фак- торах, однако минимально возмож- ное сопротивление можно вычис- лить, основываясь на законе Пуа- зейля, хотя следует понимать, что истинное сопротивление всегда бу- дет выше, чем рассчитанное мини- мальное.
Дата добавления: 2015-02-06 | Просмотры: 988 | Нарушение авторских прав
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 |
|