Атеросклеротическая болезнь коронарных сосудов (CAD) и её осложнения остаются ведущей причиной гибели в индустриальных странах (Lopez et al, 2006). В последние годы интенсивное снижение липопротеинов низкой плотности (LDL), холестерола за счет использования statins, стало эффективной терапией для снижения сердечно-сосудистых рисков (Baigent et al, 2010). Однако риск главного сердечно-сосудистого события у пациентов с CAD при оптимальном медицинском лечении, включая статины, остается в пределах 20% после 3 лет после острого коронарного синдрома (Stone et al, 2011). Несколько линий доказательств подтверждают, высокой плотности липопротеины (HDL) могут действовать как анти-атерогенные липопротеины. HDL-нацеленная терапия поэтому интенсивно исследуется как потенциальная новая анти-атерогенная стратегия для снижения сердечно-сосудистого риска.

HDL cholesterol levels, atherosclerosis and cardiovascular risk-epidemiological and genetic studies

Первоначально концепция, что HDL защищать от CAD, была подтверждена многочисленными эпидемиологическими исследованиями, показавшими, что низкие уровни в плазме HDL cholesterol или apoA1, основного белкового компонента HDL, ассоциируют с повышенным риском CAD и CAD-родственных сердечно-сосудистых событий в ген6еральной популяции (Castelli et al, 1986; Di Angelantonio et al, 2009; Gordon et al, 1977; Sharrett et al, 2001). Более поздние исследования подтвердили, что также у пациентов с CAD и очень низкими уровнями LDL cholesterol в ответ на действие статинов, низкие концентрации в плазме HDL cholesterol оказываются ассоциированными с повышенным риском сердечно-сосудистых событий (Barter et al, 2007a). Низкие уровни HDL cholesterol были также подтверждены как как первичная липидная аномалия у пациентов с преждевременным CAD (Genest et al, 1991).

Однако низкие уровни содержания HDL cholesterol могут не быть генерально ассоциированы с ускоренным атеросклерозом. В некоторых исследованиях изучали превалирование сердечно-сосудистых болезней у субъектов с моногенным нарушением HDL метаболизма, т.e. синдромом дефицита HDL , обусловленным мутациями A-I (apoA-I) , ATP binding cassette transporter A-1 (ABCA1) или дефицитом lecithin/cholesterol acyltransferase (LCAT) . Мутации apoA-I могут быть ассоциированы с ускоренным развитием атеросклероза, это менее ясно в отношении мутаций двух др. генов. Недавно исследования по геномным ассоциациям (GWAS) изучали связь с полиморфизмами одиночных нуклеотидов (SNPs), ассоциированных с измененными уровнями HDL cholesterol, с изменениями риска коронарной болезни. В дополнение некоторые генетически модифицированные мыши были исследованы для выяснения роли HDL метаболизма и функции в атеросклеротической сердечно-сосудистой болезни.

Apolipoprotein A-I (apoA-I)

Apolipoprotein A-I главным белковым составляющим в плазме HDL (Fig 1). Кстати, описано более 40 генетических дефектов apoA-I (Schaefer et al, 2010). Однако последствия этих дефектов в отношении риска сердечно-сосудистых заболеваний остаются неубедительными, в основном из-за ограниченного количества носителей дефекта гена apoA-I . Так, в одном крупном исследовании с участием 54 носителей гетерозиготных мутации apoA-I L178P, носители дефектного гена apoA-I имели низкие уровни в плазме HDL cholesterol, нарушения эндотелиальной функции и увеличенную толщину каротидной intima-media thickness (IMT) по сравнению с контролем (Hovingh et al, 2004). Хотя некоторые варианты apoA-I с аминокислотными заменами были также ассоциированы с амилоидозом (Schaefer et al, 2010), а амилоидоз, как полагают, также ведет к дисфункции эндотелия и увеличению каротидной IMT (Modesto et al, 2007).

Figure 1. Molecular biosynthesis of HDL. Lipid-free apoA-I is secreted by the liver and intestine and acquires phospholipids and free cholesterol via hepatic and intestinal ABCA-1. Nascent HDL takes up further phospholipids (via PLTP) as well as free cholesterol from peripheral tissues and triglyceride-rich lipoproteins. HDL-associated LCAT esterifies part of the free cholesterol to cholesterol esters, thereby forming the hydrophobic core of the HDL particle ('HDL maturation'). HDL-associated cholesterol is either directly transferred to the liver via hepatic SR-BI or following CETP-mediated transfer to VLDL/LDL via the hepatic LDL receptor.

В экспериментальных исследованиях с использованием чувствительных к атеросклерозу мышей (инбредных C57BL/6), наблюдали, что избыточная экспрессия трансгена высоких количеств ApoA-I человека достоверно защищает их от развития ранних атеросклеротических повреждений, т. е. повреждений в виде жировых прожилок (Rubin et al, 1991). Сходным образом, избыточная экспрессия ApoA-I человека у apoE-дефицитных мышей на chow диете супрессировала образование ранних атеросклеротических повреждений (Plump et al, 1994). Более того, избыточная экспрессия apoA-I у мышей была ассоциирована с повышенным обратным транспортом холестерола (RCT) из макрофагов в испражнения in vivo, это может , по крайней мере частично, объяснить ингибирование прогрессирования атеросклероза у мышей после переноса гена apoA-I (Zhang et al, 2003).

Отсутствие apoA-I после целенаправленного разрушения гена apoA-I не приводит к увеличению образования атеросклеротических повреждений у мышей (инбредная 129-линия) на атерогенной диете, несмотря на низкие уровни HDL cholesterol (Li et al, 1993). Напротив, нокаут apoA-I у самок мышей с трансгеном apoB человека, дефицитные по рецептору LDL и LDL receptor/apoE-дефицитные мыши приводили к ускоренному развитию атеросклероза (Moore et al, 2003, 2005; Voyiaziakis et al, 1998). Дополнительные исследования оценивали эффекты apoA-I на разных стадиях развития атеросклероза у мышей будут рассмотрены ниже.

ATP binding cassette transporter A-1 (ABCA1)

ABCA1 приводит к оттоку холестерола и фосфолипидов в свободные от липидов или бедные липидами apoA-1, это ведет к образованию HDL (Fig 1). Исследования нескольких групп в 1998 выявили мутации потери функции в обоих аллелях гена ABCA1 как причину редкой Tangierґs болезни, которая присутствует при чрезвычайно низких уровнях HDL cholesterol, а ткани накапливают макрофаги, благодаря снижению обусловленного ABCA1 оттока cholesterol/phospholipids из периферических клеток (Rust et al, 1999). Некоторые исследования на таких пациентах подтвердили увеличение риска преждевременной CAD (Schaefer, 1984; Schaefer et al, 2010), однако количество носителей мутации было очень низким, так что окончательное заключение не было сделано. Когда сравнивали с субъектами с гетерозиготной семейной гиперхолестеролемией (т.e. очень высокими уровнями LDL cholesterol, вызываемыми мутациями в LDL рецепторном гене), то потенциал увеличения сердечно-сосудистого риска у ABCA1-дефицитных субъектов не был столь выражен, как ожидалось, при этом было также описано сопутствующее снижение уровней LDL холестерола у этих субъектов (Schaefer et al, 1980). Недавнее популяционное исследование из Дании продемонстрировало, что низкие уровни в плазме HDL cholesterol у субъектов, гетерозиготных по 4 редким мутациям потери функции в гене ABCA1 не ассоциированы с повышенным риском ишемической болезни по сравнению с общей популяцией (Frikke-Schmidt et al, 2008).

Более того, некоторые экспериментальные исследования изучали эффекты полного или из костного мозга происходящего клеточного специфического дефицита ABCA1 (или ABCA1 и ABCG-1) на развитие атеросклероза. Очевидно, что полный дефицит ABCA1 не приводит к заметному увеличению образования атеросклеротических повреждений у гиперхолестеролемичных apoE- или LDL receptor-дефицитных мышей и был ассоциирован с пониженными уровнями холестерола в плазме (Aiello et al, 2002). Сходным образом комбинация полного дефицита ABCA1 и ATP binding cassette transporter G-1 (ABCG1) не оказывали достоверного эффекта на образование атеросклеротических повреждений и были ассоциированы с гипохолестеролемией (Out et al, 2008). Напротив, в экспериментальных исследованиях на мышах с селективным дефицитом ABCA1 или ABCA1/ABCG1 в клетках, происходящих из костного мозга (т.e. макрофагов, лейкоцитов), наблюдалось ускоренное развитие атеросклероза (Aiello et al, 2002; van Eck et al, 2002). Итак, эти находки указывают на то, что полное отсутствие ABCA1 ведет к заметным альтерациям гомеостаза плазменных липопротеинов, а потенциальный атерогенный эффект от дефицита ABCA1 может быть скомпенсирован c помощью менее атерогенного липопротеинового профиля. Напротив, делеция ABCA1 или как ABCA1, так и ABCG1 только в клетках, происходящих из костного мозга (макрофагов, лейкоцитов) ведет к ускоренному формированию атеросклеротических повреждений, указывая тем самым, что активность транспортера в клетках, происходящих из костного мозга (макрофагах, лейкоцитах) вызывает анти-атерогенный эффект, который особенно заметен, когда оба траспортера, т.e. ABCA1 и ABCG1, делетированы (Yvan-Charvet et al, 2007).

Находки относительно эффекта избыточной экспрессии ABCA1 на возникновение атеросклероза у мышей не полностью согласуются и имеются довольно важные различия между системной и печеночной избыточной экспрессией ABCA1. С человеческим ABCA1-трансгенные мыши (избыточно экспрессирующие ABCA1 во многих тканях) на apoE-дефицитном фоне образуют более мелкие и менее сложные атеросклеротические повреждения по сравнению с контрольными мышами (Singaraja et al, 2002). Повышенные уровни ABCA1 при использовании anti-miR-33 воздействия, как недавно наблюдали, уменьшают размеры атеросклеротических бляшек и липидное содержание у LDL receptor-дефицитных мышей (Rayner et al, 2011). Напротив, однако избыточная экспрессия ABCA1 в печени LDL receptor-дефицитных мышей дает про-атерогенный липопротеиновый профиль и увеличивает формирование атеросклеротических повреждений (Joyce et al, 2006). Более того, специфичная для гепатоцитов избыточная экспрессия мышиного ABCA1 у apoE-дефицитных мышей, как было установлено, увеличивает уровни HDL cholesterol в плазме, но ускоряет развитие атеросклероза у этих мышей (Feng et al, 2010). HDL , выделенный из apoE-дефицитных мышей, избыточно экспрессирующих ABCA1, не способен стимулировать миграцию клеток эндотелиальных предшественников и ингибировать апоптоз эндотелиальных клеток in vitro (Feng et al, 2010). Интересно, что Yamamoto et al недавно сообщили, что фармакологическое ингибирование активности печеночного ABCA1 ведет к снижению уровней HDL cholesterol в плазме и связано с увеличением RCT в желчи, подтверждая, что ингибирование печеночного ABCA1 может способствовать обратному транспорту холестерола (Yamamoto et al, 2011). так, эти находки подтверждают, что увеличение экспрессии и активности ABCA1 во всём организме может вызывать анти-атерогенные эффекты, тогда как избирательная избыточная экспрессия ABCA1 в печени может приводить к ускоренному развитию атеросклероза.

Lecithin/cholesterol acyltransferase (LCAT)

Lecithin/cholesterol ацилтрасфераза способствует превращению свободного холестерола в cholesteryl эфир в HDL и тем самым играет роль в созревании HDL частиц (Fig 1). Находки каротидного атеросклероза у LCAT-дефицитных пациентов разнородны и могут быть результатом разлдиыий в популяциях. Hoving et al предположили, что носители мутаций гена LCAT обнаруживают увеличение каротидной IMT, как было установлено, c помощью B-mode ультразвука (Hovingh et al, 2005). В исследовании Calabresi et al, субъекты с низкими уровнями HDL cholesterol, обусловленными одной или двумя мутациями потери функции в гене LCAT, не обнаруживали увеличения каротидной IMT по сравнению со здоровыми субъектами, у которых сонная артерия исследовалось c помощью ультразвука (Calabresi et al, 2009a). Сходным образом, отсутствует ассоциация между концентрацией CAT в плазме и IMT в каротидной артерии у субъектов с высоким риском острого коронарного синдрома, который пока не поддается лекарственному лечению, указывая тем самым, что дефицит LCAT может не увеличивать риск атеросклероза сонной артерии (Calabresi et al, 2011). Более того, было предположено, что активность LCAT не нужна для способности плазмы человека содействовать оттоку холестерола из макрофагов in vitro (Calabresi et al, 2009b) и может играть минимальную роль для транспорта холестерола из макрофагов в печень у мышей, трансгенных по apoA гену человека (Tanigawa et al, 2009), это согласуется с наблюдением, что HDL непосредственно переносит большие количества не эфиризированного холестерола в печень для экскреции холестерола в желчь (Schwartz et al, 1978, 1982). Однако более недавнее исследование с использованием изображений 3.0-T магнитного резонанса показало, что носит ели мутаций гена LCAT с пониженными уровнями HDL cholesterol, обладают повышенным уровнем атеросклероза сонной артерии (Duivenvoorden et al, 2011).

Scavenger receptor class B type I (SR-BI)

Печеночный SR-BI обеспечивает избирательное потребление HDL cholesterol печенью и следовательно, может рассматриваться как ключевой рецептор для очистки HDL cholesterol из плазмы (Fig 1). Более того, эндотелиальный SR-BI,как было установлено, обеспечивает потенциально важную передачу сигналов, защищающую от атеросклероза в эндотелиальных клетках, индуцируемого c помощью HDL (см. ниже). Избыточная экспрессия печеночной SR-BI увеличивает транспорт холестерола из макрофагов в печень и его секрецию в желчь мышей, хотя в плазме уровни HDL cholesterol были снижены (Zhang et al, 2005). Напротив, SR-BI-дефицитные мыши имели повышенные уровни HDL cholesterol, но увеличение атеросклероза (Huby et al, 2006), указывая темсамым, что экспрессия SR-BI обратным образом связана с уровнями в плазме HDL cholesterol и развитием атеросклероза.

Недавно, Vergeer et al идентифицировали новую миссенс мутацию (P279S) SR-BI в Датской семье с заметно повышенными концентрациями HDL в плазме (т.e. выше 95th percentile от нормы; Vergeer et al, 2011). Аденовирусная экспрессия варианта P279S у SR-BI-дефицитных мышей ведет к редукции способности потребления эфира холестерола гепатоцитами у таких мышей по сравнению с дикого типа SR-BI, а отток холестерола из моноцитов-макрофагов, полученных от носителей варианта P279S, был ниже по сравнению с не имеющими его (Vergeer et al, 2011).

Приведенные выше находки ещё больше подтверждают концепцию, что уровни в плазме HDL cholesterol не должны рассматриваться в изоляции как терапевтическая мишень или интерпретироваться в в отношении способности макрофагов RCT, поскольку низкие уровни HDL cholesterol могут быть также ассоциированы с усиленной RCT способностью (как описывалось выше) а высокие уровни HDL cholesterol после нокаута SR-BI могут быть ассоциированы с ускоренным атеросклерозом.

Genome-wide association studies (GWAS)

Недавно, GWAS появился как новый инструмент для идентификации широко распространенных генетических вариантов, которые ассоциированы с изменениями липидов крови (Teslovich et al, 2010). В этих исследованиях можно определить, ассоциированы ли SNPs с измененными уровнями липидов ассоциированы также с измененным риском CAD. Заметно и в резком контрасте с некоторыми SNPs, ассоциированными с высокими уровнями LDL cholesterol в сыворотке, они были униформно ассоциированы с повышенным риском CAD. Находки SNPs, ассоциированных с повышенными уровнями HDL cholesterol, не выявляют четких ассоциаций с риском CAD risk (Willer et al, 2008). Некоторые SNPs, ассоциированные с высоким HDL cholesterol, стремятся быть ассоциированными с пониженным риском CAD (Willer et al, 2008). Интересно, что приведенные выше наблюдения у gene-targeted мышей подтверждают, что повышенные уровни HDL cholesterol могут указывать на потенциальный защитный механизм (т.e. повышенные уровни apoA-I) или могут отражать альтерации связанного с HDL пути, что может приводить к потенциальным проатеросклеротическим эффектам (напр., SR-BI мутация). Итак, эти исследования показали, что концентрации в плазме только HDL cholesterol не являются достоверным маркером для определения потенциала анти-атерогенных эффектов HDL, это наблюдение имеет большое значение для разработки и оценки нацеленной на HDL терапии.

В сравнительно недавнем GWAS, были идентифицированы некоторые локусы, которые специфически связаны с HDL cholesterol or не с LDL cholesterol, и были ассоциированы с риском CAD (Teslovich et al, 2010). Эти находки подтверждают концепцию, что они возможно модулируют HDL cholesterol способом, соответствующим снижению риска CAD, , однако, эти исследования не могут пока подтвердить, что изменения HDL cholesterol являются причиной изменений риска CAD.

Biosynthesis of HDL

Secretion and initial lipidation of apoA-I

Первой ступенью биосинтеза HDL является синтез и секреция apoA-I, основное белковое составляющее HDL, с помощью печени и кишечника (Rader, 2006). Затем синтезируется наиболее многочисленный HDL белок, apoA-II, синтезируемый только в печени и его секреция приводит к образованию субкласса HDL частиц, содержащих apoA-I и apoA-II (Tailleux et al, 2002).

После секреции в печени и кишечнике бедный липидами apoA-I немедленно приобретает холестерол и фосфолипиды, в частности, из гепатоцитов и энтероцитов (Brunham et al, 2006; Timmins et al, 2005). Первоначальное обогащение липидами apoA-I прежде всего обеспечивается с помощью ABCA-1 и приводит к образованию зарождающихся HDL (Fig 1). Зарождающиеся HDL нуждаются дополнительно в фосфолипидах и свободном холестероле из внепеченочных тканей. Относительный вклад разных органов в обогащении липидами из внепеченочных тканей HDL остается в основном неизвестным. Однако, трансплантации костного мозга от мышей дикого типа ABCA-1-дефицитным мышам вызывали лишь очень незначительное увеличение уровня HDL холестерола, указывая тем самым, макрофаги, скорее всего, не являются основным источником HDL cholesterol у мышей (Haghpassand et al, 2001).

Phospholipidation of HDL

Затем HDL приобретают фосфолипиды и возможно аполипопротеины (такие как apoC-III) во время гидролиза липопротеинов, богатых триглицеридами (Fig 1). Перенос поверхностных остатков фосфолипидов с липопротеинов, богатых триглицеридами, на HDL обеспечивается с помощью phospholipid transfer protein (PLTP) (Masson et al, 2009). Фосфолипиды, переносимые с помощью PLTP являются не только важными структурными компонентами поверхности HDL, но и также служат как субстрат для образования ложного эфира с HDL-ассоциированного холестерола. Более того, PLTP способствует слиянию небольших частич HDL3 и последующей генерации крупных частиц HDL2 (процесс наз. 'HDL conversion'; Lagor & Rader, 2011). Во время этого процесса бедный липидами apoA-I встряхивается (shed off) и может снова связывать липиды для регенерации preβ -HDL. У трансгенных модельных животных повышенные уровни по всему организму PLTP, как было установлено, способствуют атеросклерозу у мышей (van Haperen et al, 2002; Yang et al, 2003) и кроликов (Masson et al, 2011). Дефицит PLTP у склонных к атеросклерозу мышей приводит к снижению образования атеросклеротических бляшек (Jiang et al, 2001). Эти находки были отнесены, по крайней мере, частично к изменениям в продукции apolipoprotein B (apoB) и уровням холестерола в плазме у этих животных, поскольку PLTP стимулировал также секрецию печенью VLDL, возможно с помощью присоединения фосфолипидов к зарождающдемуся apoB (Lie et al, 2002).

Изучение ассоциации активности PLTP и сердечно-сосудистого риска у человека осложняется тем фактом, что активность PLTP и масса PLTP испытывают влияние со стороны разных сердечно-сосудистых факторов риска и плохо коррелируют др. с др. (Lagor & Rader, 2011). Интересно, недавнее исследование продемонстрировало, что два SNPs в локусе PLTP, которые обнаруживают снижение массы и активности PLTP, были строго ассоциированы, несмотря на пониженные концентрации в плазме HDL (Vergeer et al, 2010). Очевидно, в этом исследовании нет ассоциации между SNPsв локусе PLTP и концентрациями в плазме LDL, указывая тем самым на apoB-независимый эффект. В контрольном исследовании с небольшим числом случаев четыре SNPs в локусе PLTP , как было установлено, ассоциированы с присутствием атеросклероза в сонных артериях (Jarvik et al, 2010). Среди них индивиды с аллелем rs6065904 обнаруживали повышенную активность PLTP и это ассоциировало с повышенным атеросклерозом сонных артерий.

Эти исследования показали, что пониженная активность PLTP, обусловленная генетическими вариантами локуса PLTP, ассоциирует с пониженным риском сердечно-сосудистых болезней у человека, демонстрируя, что повышенное присоединение фосфолипидов к HDL не обязательно ведет к снижению риска сердечно-сосудистых болезней, хотя оно может увеличивать уровни HDL cholesterol.

Esterification of HDL-associated cholesterol by LCAT

После оттока холестерола и фосфолипидов перенос из периферических тканей, пропорция с HDL-ассоциированного свободного холестерола в плазме превращается в cholesteryl ester с помощью LCAT (Fig 1). Хотя активность LCAT ведет к образованию hydrophic стержня в HDL и поэтому важна для созревания HDL частиц, , однако, недавнее исследование субъектов с мутациями в LCATи LCAT-трансгенными мышами подтвердило, что LCAT, скорее всего, не играет большой роли в эффективном транспорте холестерола из периферических тканей обратно в печень (Rader, 2009). Как показано выше, находки в отношении сосудистого фенотипа у субъектов с мутациями LCAT были разнородны.

HDL cholesterol uptake by the liver

Печеночный SR-BI может избирательно воспринимать cholesteryl эфир и не эфиризированный холестерол и таким образом непосредственно поставляет HDL-ассоциированный холестерол в печень (Cuchel & Rader, 2006; Ji et al, 1999). Альтернативно, у человека и некоторых видов животных HDL cholesterol может переноситься на apoB-содержащие липопротеины в обмен на триглицериды посредством cholesteryl ester transfer protein (CETP) , а затем может быть очищен с помощью LDL рецептором-обеспечиваемого потребления apoB-содержащих липопротеинов в печени (Fig 1). У трансгенных мышей (которые обычно лишены CETP) с переносом гена CETP транспорт холестерола из макрофагов в печень увеличивается (Tanigawa et al, 2007). Однако исследование эффекта CETP на развитие атеросклероза у мышей привело к разнородным результатам. В то время как избыточная экспрессия CETP увеличивает атеросклероз у дикого типа и у мышей, моделирующих гиперхолестеролемию (de Vries-van der Weij et al, 2009; Plump et al, 1999), уменьшение количества атеросклеротических бляшек наблюдалось у CETP трансгенных гипертриглицеридемичных мышей и у CETP трансгенных мышей с избыточной экспрессией LCAT, несмотря на низкие уровни HDL cholesterol в плазме у этих животных (Foger et al, 1999; Hayek et al, 1995). У кроликов (которые экспрессируют CETP), ингибирование CETP с помощью JTT-705 (сегодня наз. dalcetrapib) ослабляет атеросклероз (Okamoto et al, 2000).

Поскольку ингибирование CETP может изменять состав HDL частиц и давать крупные HDL частицы, обогащенные эфирами холестерола, др. исследование охарактеризовало способность HDL от CETP-дефицитных субъектов обеспечивать отток из макрофаговых ксантомных (foam) клеток (Matsuura et al, 2006). Однако потенциал оттока холестерола из HDL, выделенных от людей с гомозиготным дефицитом CETP, был скорее увеличен по сравнению с контрольными субъектами в нормальными уровнями липидов. Важно, будет ли фармакологическое ингибирование CETP с помощью различных CETP ингибиторов влиять и на др. анти-атерогенных свойства HDL у пациентов с CAD, всё ещё пока неизвестно.

Molecular mechanisms mediating potential atheroprotective functions of HDL: alterations in cardiovascular disease

В последние годы идентифицированы некоторые свойства или функции HDL, которые могут осуществлять анти-атеросклеротические эффекты. Помимо помощи макрофагам в оттоке холестерола и RCT, HDL , как было установлено недавно, оказывает потенциально анти-атеросклеротические эффекты на эндотелиальные клетки, такие как прямая стимуляция продукции эндотелиального nitric oxide с помощью HDL или эндотелиальные противовоспалительные эффекты и антиоксидантные эффекты (Fig 2). Однако недавние доказательства подтвердили, что сосудистые эффекты HDL могут быть сильно гетерогенны и изменяться у пациентов с сердечно-сосудистыми заболеваниями.

Figure 2. Proposed anti-atherogenic effects of HDL in the endothelium. Besides stimulation of macrophage cholesterol transport, HDL has been shown to inhibit endothelial inflammatory activation and to promote endothelial repair. Both effects have been observed to be dependent on endothelial NO production. Furthermore, HDL exerts anti-apoptotic and anti-thrombotic effects that may contribute to its anti-atherogenic capacity.

Reverse cholesterol transport

Physiological mechanisms

Ранее потенциальные анти-атерогенные эффекты HDL в основном приписывали их функции RCT в макрофагах, т.e. удаление избытка холестерола из нагруженных липидами макрофаговых foam клеток в атеросклеротических бляшках и его транспорт в печень для выделения в желчь (Rader, 2006; Ross & Glomset, 1973).

Гидролиз цитоплазматических cholesteryl эфиров для высвобождения холестерола и последующего оттока свободного холестерола в зрелые HDL или внеклеточные бедные липидами apoA-I это первая ступень RCT макрофагов. Тогда как первоначально считалось, что отток холестерола из макрофагов осуществляется посредством пассивной диффузии (Glomset, 1968), теперь стало ясно, что отток холестерола из макрофагов облегчается за счет систем активного транспорта, включая ABCA1 и ATP binding cassette transporter G1 (ABCG1) транспортеры (Rader, 2006; Tall et al, 2008). ABCA-1 в первую очередь обеспечивает отток холестерола в бедные липидами apoA-I, как показали исследования макрофагов у ABCA1-нокаутных или с избыточной экспрессий мышей (Bortnick et al, 2000; Haghpassand et al, 2001; Van Eck et al, 2006). Напротив, ABCG1 в основном обеспечивает отток холестерола из макрофагов в зрелые HDL (Tall et al, 2008).

Интересно недавнее количественное исследование для оценки роли SR-BI, ABCA1 и ABCG1 в RCT макрофагах мышей in vivo (Wang et al, 2007). Используя первичные макрофаги, лишенные SR-BI, авт. продемонстрировали, что SR-BI не способствует RCT макрофагов in vivo после внутрибрюшинных инъекций. Напротив, ABCA1 и ABCG1 вносят вклад в дополнительный способ, чтобы стимулировать RCT в макрофагах in vivo, а трансплантация костного мозга от ABCA1/ABCG1-дефицитных мышей ускоряет образование атеросклеротических повреждений у мышей, дефицитных по LDL рецепторам (Wang et al, 2007). Соотв., Yvan-Charvet et al (Yvan-Charvet et al, 2008) продемонстрировали, что SR-BI не способен стимулировать в целом отток холестерола из HEK293 клеток в HDL плазмы и ингибирует обеспечиваемый ABCG1 отток холестерола, это было, по крайней мере, частично обусловлено повышенным потреблением HDL cholesteryl эфиров в этих клетках.

Вследствие оттока из макрофагов HDL-ассоциированный холестерол начинает эфиризироваться с помощью LCAT, который переносит остатки жирных карбоновых кислот (acyl) из фосфолипидов в 3-beta-гидроксильную группу холестерола (Rader, 2009). Финальные ступени RCT включают потребление HDL cholesterol печенью и его экскрецию в желчь. Как было описано выше эфиры холестерола и свободный холестерол в HDL могут быть непосредственно восприняты печенью посредством SR-BI или переносятся на apoB-содержащие липопротеины в процессе, обеспечиваемом с помощью CETP (Cuchel & Rader, 2006). В последнем пути эфиры холестерола воспринимаются печенью посредством LDL рецепторов. Печеночные эфиры холестерола затем гидролизуются на свободный холестерол, который может выделяться в желчь непосредственно или после превращения в желчную кислоту.

Alterations in cardiovascular disease

Недавнее исследование показало, что способность оттока холестерола из истощенной по apoB сыворотки (измерено по способности HDL воспринимать холестерол из макрофагов) было обратным образом связано с IMT сонной артерии у здоровых добровольцев и с вероятностью ангиографической CAD в исследованиях контрольных случаев (Khera et al, 2011). Важно, что эти ассоциации сохраняются после поправки на уровни HDL cholesterol и apoA-I. Снижение способности оттока холестерола посредством SR-BI- и ABCG-1-зависимых путей наблюдалось также для крупных частиц HDL2 у пациентов с семейной гиперхолестеролемией (Bellanger et al, 2011). Более того, способность HDL поставлять эфиры холестерола в печень была нарушена у этих пациентов, как было установлено, с использованием in vitro модели с HepG2 клетками. Однако критические вопросы остаются открытыми, ассоциирована ли способность оттока холестерола из макрофагов или любая др. защитная от атеросклероза функция HDL с прогрессированием и исходом сердечно-сосудистой болезни.

Stimulation of endothelial cell nitric oxide (NO) production

Physiological mechanisms

В последние годы стало ясно, что HDL от здоровых субъектов может осуществлять прямые потенциальные защищающие от атеросклероза эффекты на эндотелиальные клетки и понимание сосудистых эффектов HDL существенно изменилось благодаря важному наблюдению, что HDL может прямо стимулировать эндотелиальной NO synthase-обеспечиваемую продукцию NO, а также индуцировать зависимую от эндотелия, NO-обеспечиваемое расширение сосудов посредством эндотелиальной SR-BI (Yuhanna et al, 2001). Эндотелиальный NO играет критическую роль в регуляции тонуса и структуры сосудов (Landmesser et al, 2004), и, что важно, эндотелиальный NO, как было установлено, осуществляет различные защитные от атеросклероза эффекты в сосудистой системе, такие как антитромботические, антикоагуляционные, противовоспалительные и про-фибинолитические эффекты.

Кроме того, экспериментальные исследования постоянно демонстрируют способность HDL модифицировать экспрессию eNOS, а также активность и стимулировать продукцию эндотелиального NO in vitro и in vivo (Besler et al, 2011; Kuvin et al, 2002; Mineo et al, 2003; Nofer et al, 2004; Ramet et al, 2003; Sorrentino et al, 2010). Более того, у человека применение воспроизведенного HDL, как было установлено, улучшает эндотелиальную функцию у субъектов с гиперхолестеролемией и у субъектов с изолированным низким HDL благодаря гетерозиготности мутаций потери функции heterozygous в гене ABCA-1 (Bisoendial et al, 2003; Spieker et al, 2002).

Несколько разных механизмов было предложено для объяснения способности стимуляции эндотелиального NO у HDL (Fig 3). Ранние исследования позволили предположить, что HDL действует, предупреждая вредные эффекты окисленных LDL на эндотелиальную NO-synthase (Uittenbogaard et al, 2000), тогда как последующие исследования Yuhanna et al (Yuhanna et al, 2001) подтвердили, что HDL может соединяться с эндотелиальной SR-BI и т.о., непосредственно стимулировать eNOS-обеспечиваемую продукцию NO. Механистически соединение HDL с SR-BI первоначально ведет к активации с помощью tyrosine kinase Src phosphoinositide (PI) 3-kinase, которая в свою очередь активирует Akt и MAP kinase/extracellular signal-regulated kinase путь (Mineo et al, 2003). Такая активация эндотелиальной endothelial Akt, как было установлено, стимулирует фосфорилирование eNOS по сериновому остатку 1177 (Mineo et al, 2003; Nofer et al, 2004), что , как известно, является важным регуляторным механизмом, ведущим к активации eNOS (Dimmeler et al, 1999). Напротив, механизм, посредством которого путь MAP kinase/extracellular signal-regulated kinase активирует eNOS в эндотелиальных клетках, стимулируемый с помощью HDL, ещё предстоит выяснить.

Figure 3. Signalling pathways mediating the effects of HDL on endothelial NO production. HDL has been shown to stimulate endothelial NO synthase phosphorylation at serine residue 1177 via binding of apoA-I to SR-BI and binding of HDL-associated lysophospholipids to the S1P3 receptor. In addition, HDL-mediated efflux of 7-oxysterols via endothelial ABCG-1 has been observed to inhibit the interaction between eNOS and caveolin, and to prevent the loss of eNOS dimerization induced by reactive oxygen species in the endothelium.

Однако др. HDL компоненты помимо apoA-I , скорее всего, важны для способности HDL стимулировать eNOS, поскольку изолированный apoA-I, основной SR-BI лиганд в HDL, неспособен активировать eNOS в этих исследованиях. Интересно, что стимуляция eNOS-обусловленной продукции NO индуцируется также путем связывания HDL-ассоциированных lysophospholipids (т.e. sphingosylphosphorylcholine, sphingosine-1-phosphate, lysosulfatide) с lysophospholipid рецептором S1P3 (Fig 3), который экспрессируется в эндотелиальных клетках и может частично обусловливать HDL- и lysophospholipid-индуцированное расширение сосудов (Nofer et al, 2004). В этом отношении взаимодействие между S1P3 и SR-BI, чтобы индуцировать передачу сигналов HDL в эндотелиальных клетках, было предположено, при этом связывание HDL с SR-BI д. предоставлять необходимую пространственную близость с lysophospholipids, чтобы эффективно стимулировать S1P3 (Nofer et al, 2004).

Недавно, Terasaka et al (Terasaka et al, 2008) идентифицировали новый механизм, с помощью которого HDL может поддерживать продукцию NO эндотелиальными клетками и его пригодность у мышей на диете с высоким содержанием холестерола. Эти авт. подтвердили, что ABCG1-обеспечиваемый отток oxysterols из эндотелиальных клеток играет роль, поскольку 7-ketosterol, пищевой oxysterol, накапливается в эндотелиальных клетках ABCG1-дефицитных мышей на western диете (Terasaka et al, 2008). Интересно, что инкубация эндотелиальных клеток аорты человека с HDL, предотвращает 7-ketosterol-индуцированную продукцию реактивных видов кислорода и разрушение активного eNOS димера. Более того, HDL-обеспечиваемый отток холестерола посредством ABCG-1 уменьшает ингибирующее взаимодействие eNOS с caveolin-1 и тем самым восстанавливает активность eNOS в нагруженных холестеролом эндотелиальных клетках (Terasaka et al, 2010). Эти данные подтверждают, что способность HDL сохранять эндотелиальную функцию в присутствии гиперхолестеролемии может , по крайней мере, частично быть связанной с повышенным эндотелиальным оттоком oxysterols (Fig 3).

Недавнее исследование нашей группы идентифицировало HDL-ассоциированный антиоксидантный энзим paraoxonase (PON) 1 в качестве важного детерминанта способности HDL стимулировать продукцию эндотелиального NO и вызывать NO-зависимые эндотелиальные защитные от атеросклероза эффекты (Besler et al, 2011). Ингибирование PON1 в HDL от здоровых субъектов нарушает способность HDL стимулировать продукцию эндотелиального NO , а HDL, изолированный от PON1-дефицитных мышей, неспособен стимулировать продукцию NO в эндотелиальных клетках аорты мышей. Более того, ингибирование eNOS-обеспечиваемой продукции NO предупреждает ингибирующие эффекты HDL от здоровых субъектов на активность nuclear factor κB (NF-κB), на экспрессию vascular cell adhesion molecule (VCAM)-1 и адгезию эндотелиальных моноцитов, подтверждая, что способность HDL стимулировать продукцию эндотелиального NO является важной для этих эндотелиальных противовоспалительных эффектов HDL (Besler et al, 2011).

Alterations in cardiovascular disease

Недавно было показано, что прямые эндотелиальные эффекты HDL от пациентов с CAD и диабетом заметно изменены, если сравнивать с HDL от здоровых субъектов. В заметном контрасте HDL от здоровых субъектов, HDL от пациентов с диабетом и низкими уровнями HDL cholesterol неспособны стимулировать продукцию эндотелиальными клетками NO и способствовать репарации эндотелия у модельных мышей с повреждениями сонной артерии (Sorrentino et al, 2010). Более того, HDL от пациентов или со стабильной CAD или острым коронарным синдромом -в противовес HDL от того же возраста и пола здоровых субъектов-ингибирует скорее, чем стимулирует продукцию эндотелиальными клетками NO и теряет способность ограничивать активацию воспаления эндотелия, а также способствовать репарации эндотелия in vivo (Besler et al, 2011).

Inhibition of lipid oxidation by HDL

Basic mechanisms

В инициации и прогрессировании атеросклеротической болезни сосудов накопление и последующее окисление LDL в субэндотелиальном пространстве, как полагают, играет важную роль. Окисленные LDL, про-атерогенная форма LDL, захватываются фагоцитарными рецепторами макрофагов и в нескольких исследованиях было продемонстрировано, что модифицированные окислением LDL способствуют активации воспаления эндотелиальных клеток (Navab et al, 2004). Модификация LDL с помощью 1-electron оксидантов, таких как tyrosyl radical или nitrogen dioxide radical, ведет к образованию липидных гидропероксидов и продвинутых продуктов окисления, т.е. alkanes, aldehydes и isoprostanes. Следует отметить, было предположено, что HDL является основным носителем как ранних, так и поздних продуктов окисления липидов (Bowry et al, 1992; Proudfoot et al, 2009) и что apoA-I, главное белковое составляющее HDL, способен соединяться и удалять липидные hydroperoxides из LDL in vitro и после инъекции мышам, а также после введения людям in vivo (Navab et al, 2000). Кроме того, HDL содержит некоторые анти-окислительные энзимы, которые могут участвовать в предупреждении окисления липидов или деградации липидных гидропероксидов, таких как LCAT, platelet-activating factor acetylhydrolase (PAF-AH), reduced glutathione selenoperoxidase и PON1. В частности, мыши, дефицитные по PON1 обнаруживали достоверные крупные атеросклеротические повреждения аорты по сравнению с контролем, HDL выделенный от PON1-дефицитных мышей был неспособен предотвратить окисление LDL в культивируемых модельных клетках из артериальной стенки (Shih et al, 1998).

Однако, другие ставят под сомнение гипотезу, что HDL непосредственно приобретают липидные гидропероксидазы от LDL или из окисленной плазмы, поскольку перенос липидных гидропероксидаз между LDL и HDL, по-видимому, медленный, а плазма содержит несколько анти-оксидантных защитных механизмов (Shao & Heinecke, 2009). Др. объяснением концентрации липидных гидропероксидаз в HDL может быть тот факт, что HDL связывает продукты окисления липидов, такие как 7-ketocholesterol (Terasaka et al, 2008) в месте воспаления и транспортирует их обратно в плазму, защищая тем самым эндотелиальные клетки от активации воспаления (Shao & Heinecke, 2009). В этом отношении интересно, Nicholls and colleagues (Nicholls et al, 2005) сообщили, что воссозданный HDL ингибирует продукцию superoxide и сосудистое воспаление, индуцируемые с помощью не закрывающей совсем периартериальной манжетки на сонной артерии у кроликов с нормальным уровнем холестерола.

Alterations of antioxidant effects of HDL in acute phase response and cardiovascular disease

В 1995, Van Lenten et al продемонстрировали, что HDL, получаемые во время острой фазы реакции (т.e. в течение 2-3 дней после хирургического вмешательства на сердце), скорее способствуют, чем ингибируют LDL-индуцированной экспрессии эндотелиальных monocyte chemoattractant protein (MCP)-1 и адгезии моноцитов, демонстрируя, что противовоспалительные свойства HDL могут быть очень гетерогенными (Van Lenten et al, 1995). Способность HDL ингибировать оксидативные модификации LDL, вызываемые в воспроизведенных модельных стенках артерий (т.e. совместно культивируемых гладкомышечных и эндотелиальных клетках) оказывалась заметно нарушенной во время острой фазы реакции. Сходным образом, острая инфекция Influenza Aу мышей дикого типа прогрессивно нарушала способность HDL ингибировать окисление LDL и LDL-индуцируемую хемотактическую активность моноцитов в совместных культурах со стенкой артерий человека до 9 дней после инокуляции (Van Lenten et al, 2001).

Недавние исследования по изучению вопроса, могут ли HDL также оказывать измененные эффекты на окисление LDL у пациентов с сердечно-сосудистой болезнью. В существенном контрасте антиоксидативным и противовоспалительным эффектам HDL от здоровых субъектов, HDL от пациентов с нормальным уровнем липидов и с подтвержденной ангиографически CAD (т.e. =50% сужение, по крайней мере, одной коронарной артерии) увеличивал LDL-индуцируемую хемотактическую активность моноцитов в стенке артерий человека и способствовал окислению LDL (Navab et al, 2001). В последующем исследовании Ansell et al подтвердили, что способность HDL изменять LDL-индуцированную хемотактическую активность у пациентов с CAD до некоторой степени улучшается после 6 недель лечения simvastatin (Ansell et al, 2003). Однако, HDL от пациентов с CAD, лечащихся статинами, остается способствующим воспалению в противоположность HDL от того же возраста и пола здоровых субъектов.

Other potential anti-atherogenic properties of HDL

HDL, выделенный от здоровых субъектов или воспроизведенный HDL также, как было установлено, стимулируют механизмы репарации эндотелия и ингибируют апоптоз эндотелиальных клеток, агрегацию тромбоцитов и экспрессию протромботических факторов в эндотелиальных клетках, это может вносить вклад с антиатерогенные свойства HDL (Barter et al, 2004; Mineo et al, 2006; Mineo & Shaul, 2007).

Effects of HDL on development and progression of atherosclerosis

Animal models of atherosclerosis

Важные доказательства in vivo демонстрирующие, что HDL может защищать от развития и прогрессирования атеросклероза, получены в исследованиях на кроликах, которым скармливали холестерол. Badimon et al (Badimon et al, 1989) наблюдали, что применение гомологов HDL плазматических фракций одновременно с атерогенной диетой ингибировало образование жирных прожилок в аорте и отложения холестерола у кроликов на диете с холестеролом. Более того, у кроликов с предсуществующим атеросклерозом, которым добавляют в пищу холестерол, воздействие гомологами HDL плазматических фракций вызывает регерессию уже возникших жирных прожилок в аорте и липидных отложений (Badimon et al, 1990). Сходным образом, печенью управляемый перенос гена человеческого apoA-I мышам, дефицитным по LDL-рецептору с предсуществующими атеросклеротическими повреждениями (вызываемыми 5 недельной диетой western-типа) ведет к регрессии области атеросклеротических повреждений (Tangirala et al, 1999). Однако последующие исследования поставили под сонение, может ли избирательное увеличение HDL вызывать регрессию атеросклеротических повреждений.

Трансплантации сегментов торакальной аорты от apoE-дефицитных мышей, имеющих глубокие атеросклеротические повреждения, сингенным apoE-дефицитным по человеческому трансгену apoA-I мышам, задерживали прогрессирование атеросклероза и ремоделировали атеросклеротические бляшки в направлении более стабильно выглядящего фенотипа (Rong et al, 2001). Сходным образом, аденовирусный перенос apoA-I мышам, дефицитным по LDL-рецептору с предсуществующими атеросклеротическими повреждениями, увеличивал содержание коллагена в повреждениях, но не вызывал регрессии (Van Craeyveld et al, 2011). Более того, гепатоцитами управляемый перенос аденовирусного кроличьего apoA-I или кроличьего LCAT ингибировал прогрессирование атеросклероза и индуцировал разгрузку предсуществующих атеросклеротических бляшек у кроликов, дефицитных по LDL-рецептору (Van Craeyveld et al, 2009). Эти находки подтверждают, что HDL может вызывать регрессию атеросклероза только в ранних атеросклеротических повреждениях, но не в глубоких атеросклеротических повреждениях. Однако, HDL может приводить к 'ремоделированию' глубоко зашедших атеросклеротических повреждений (Rong et al, 2001).

Относительно недавно проверяли эффект рекомбинантных apoA-I Milano/phospholipid комплексов (акже известных как ETC-216) на развитие и прогрессирование атеросклероза у модельных животных. ApoA-I Milano является естественно возникшим вариантом основного HDL белка apoA-I, содержащим замену аргинина на цистеин в положении 173 аминокислоты. Вливание рекомбинантного apoA-I Milano снижает образование neointima посре артериальных повреждений у кроликов на диете с холестеролом (Ameli et al, 1994) и предупреждает атеросклероз аорты у apoE-дефицитных мышей на диете с высоким содержанием холестерола (Shah et al, 1998). Следует отметить, в этих исследованиях предупреждение утолщения неоинтимы или прогрессирования атеросклероза сопровождалось снижением содержания липидов и макрофагов в артериальной стенке.

Human atherosclerosis

Принимая во внимание рассмотренные выше результаты, что рекомбинантные apoA-I Milano/phospholipid комплексы у модельных животных с экспериментальным атеросклерозом, Nissen and colleagues (Nissen et al, 2003) провели проспективное рандомизированное плацебо-контролируемое клиническое испытание, в котором исследовали эффект 5 недельных вливаний двух доз рекомбинантных apoA-I Milano/phospholipid комплексов или плацебо на груз коронарных атером, измеряемых c помощью intravascular ultrasound (IVUS) у пациентов с острым коронарным синдромом. Это исследование подтвердило, что вливание рекомбинантных apoA-I Milano/phospholipid комплексов вызывает небольшое, но достоверное уменьшение объема коронарных атером по сравнению с отсутствием достоверных изменений от базовой линии в группе с плацебо. 47 пациентов было включенов анализ. Однако доза apoA-I Milano, которую вводили во время испытания была высокой, делая лечение дорогим, которое трудно применить к клинических условиях. У одногопациента лечение было отменено из-за возможной гиперчувствительной реакции (Nissen et al, 2003).

Следует отметить, второе исследование охарактеризовало эффекты 4-недельных вливаний воссозданных HDL (CSL-111, т.e. apoA-I и phosphatidylcholine, 40 or 80 mg/kg) или плацебо на груз коронарных атером у 183 пациентов с недавним острым коронарным синдромом (Tardif et al, 2007). Воздействие более высоких доз CSL-111 было прекращено раньше из-за аномалий печеночной функции. Спустя 2-3 недели после последнего вливания не было обнаружено достоверных отличий в объеме атером (% изменений в объеме атером: -3.4% с CSL-111 и -1.6% с плацебо) или незначительные изменения в объеме бляшек между группами с низкой дозой CSL-111 и с плацебо, что оценивали c помощью IVUS. Однако вливания CSL-111 достоверно улучшали индекс характеристик бляшек, вторичные предельные значения (endpoint), c помощью IVUS и количественной коронарной ангиографии.

Дополнительное крупное исследование с использованием вливаний разных форм воссозданных HDL ведется и прольет больше света на потенциальные эффекты такого применения HDL на коронарный атеросклероз.

Potential HDL-targeted therapies

HDL-целенаправленная терапия сегодня инт tycbdyjjwtybdftncz в качестве потенциальной новой терапевтической стратегии, чтобы снизить существенный остаточный риск у пациентов с атеросклеротической сердечно-сосудистой болезнью. Degoma and Rader недавно классифицировали HDL-targeted лекарства, которые сегодня тестируются в преклинических или клинических испытаниях на 4 группы (Degoma & Rader, 2011): лекарства, которые (i) непосредственно увеличивают уровни apoA-I (apoA-I вливания, активаторы продукции эндогенного apo A-I ), (ii) косвенно увеличивают уровни apoA-I и HDL cholesterol (CETP ингибиторы, niacin, ингибиторы эндотелиальных липаз), (iii) воспроизводящие функциональную активность apoA-I (i.e. apoA-I миметики) и (iv) усиливающие RCT (liver?Ч?receptor агонисты, LCAT активаторы). Большинство из этих нацеленных на HDL лекарств всё ещё находятся на преклинических или клинических испытаниях. В поиске увеличивающие HDL кардиозащитные лекарства привлекают внимание, особенно niacin и ингибиторы CETP.

Niacin

Niacin (nicotinic acid),как было установлено, увеличивает уровни HDL cholesterol в зависимости от дозы на 15-35% и снижает концентрации в плазме др. потенциальных про-атерогенных липопротеинов, т.e. LDL cholesterol, триглицериды и липопротеин (a) (Gille et al, 2008).

Недавнее экспериментальное исследование на кроликах показало, что эффекты niacin на эндотелиальную функцию и сосудистое воспаление являются , по крайней мере частично, независимыми изменениями в уровнях липидов плазмы (Wu et al, 2010). Более того, Lukasova et недавно сообщил, что niacin может уменьшать прогрессирование атеросклероза у мышей независимо от его эффектов, модифицирующих липиды, благодаря активации GPR109A в иммунных клетках (Lukasova et al, 2011). Мы наблюдали, что лечение c помощью расширенного высвобождения niacin улучшает функции HDL по защите эндотелия при типа 2 диабете низкими уровнями HDL-cholesterol (Sorrentino et al, 2010).

В Coronary Drug Project (CDP), niacin снижал долю инфарктов миокарда во время первых 5 лет последующего врачебного наблюдения по сравнению с плацебо; однако не отмечено достоверных отличий в primary endpoint по величине от любых причин между группами с niacin и плацебо (The Coronary Drug Project Research Group, 1975). Однако спустя 15 лет последующих наблюдений наблюдалось достоверное снижение смертности от всех причин в группе, лечившейся niacin (Canner et al, 1986), но эти результаты были интерпретированы с осторожностью, т.к. рандомизированное лечение было ограничено 8 годами.

В HDL-Atherosclerosis Treatment Study (HATS), комбинация niacin и simvastatin замедляло прогрессирование коронарного атеросклероза и возникновение первых сердечно-сосудистых событий у пациентов с CAD и низкими уровнями HDL-cholesterol (Brown et al, 2001). Однако в этом исследовании у ряда пациентов были ограничения и не было группы, лечившейся только simvastatin.

Исследования Arterial Biology for the Investigation of the Treatment Effects of Reducing Cholesterol (ARBITER) 2, 3 и 6 оценивали эффекты niacin на атеросклероз каротидных артерий у пациентов с CAD (эквивалентом риска CAD) на лечение статином. В ARBITER-2 исследовании с повышенным воздействием niacin уменьшалась carotid intima media thickness (cIMT) у этих пациентов после 1 года применения, но не было отмечено достоверных отличий по сравнению с плацебо группой (Taylor et al, 2004). Продолжением стало с открытой меткой неконтролируемое кроссоверное исследование, ARBITER-3, выявившее достоверное снижение cIMT после дальнейших 12 мес. расширенного введения niacin (Taylor et al, 2006). В ARBITER 6-HALTS, добавление niacin, но не добавление ezetimibe, уменьшало cIMT после 14 мес. у пациентов с CAD (или эквивалентом риска CAD) и уровень HDL-cholesterol 50 mg (у мужчин)/55 mg (у женщин) на deciliter, которые получали длительное лечение статином и у которых уровень LDL cholesterol достиг 100 mg на deciliter (Taylor et al, 2009).

Недавно опубликовано исследование Atherothrombosis Intervention in Metabolic Syndrome with Low HDL/High Triglycerides: Impact on Global Health Outcomes trial (AIM-HIGH), включившее 3414 пациентов и посвященное вопросу, может ли добавление 1.5-2.0 g ER-niacin ежедневно снижать риск основных сердечно-сосудистых событий у пациентов с установленной сердечно-сосудистой болезнью и атерогенной dyslipidemia (Boden, 2011). Для поддержания уровня LDL cholesterol l40-80 mg на deciliter, все пациенты получали simvastatin (40-80 mg ежжедневно, плюс ezetimibe (10 mg ежедневно) по необходимости. Испытание AIM HIGH было остановлено раньше в среднем после 3-х лет из-за того, что терапия c помощью niacin не давала какого-либо клинического преимущества и было отмечено неожиданно высокое количество пациентов с ишемическими ударами у пациентов случайным образом выбранных для приема niacin. Однако имелся рядо ограничений в этом испытании, которые необходимо учитывать. Испытание разработано с 85% силой, чтобы выявить 25% снижение первичных окончательных событий, которые безусловно были преувеличены в ретроспективе по трем причинам: во-первых, абсолютное различие в уровнях HDL cholesterol между группами, принимающими niacin и placebo, было минимальным (т.e. 4-5 mg/dl); во-вторых, уровни, LDL cholesterol были очень низкими в обеих группах, 75% пациентов из группы с плацебо были на высоких дозах статина и ещё 20% получали ezetimibe в качестве дополнительной терапии к simvastatin; в-третьих, 25% прерывали прием в niacin группе, что могло повлиять на результаты.

Более того, AIM-HIGH было первым испытанием, чтобы выявить потенциальную ассоциацию между терапией niacin и ишемическими ударами. Это следует серьезно учитывать и далее проверить в будущих исследованиях. Однако нет прежних исследований или каких-либо биологических доказательств, подтверждающих, что niacin может способствовать возникновению ишемических ударов. Начавшееся HPS-2-HRIVE испытание исследует ER-niacin/laropiprant на вершине лечения статином в качестве вторичной профилактики, было изучено уже более 25,000 пациентов и следовательно, будет получен более определенный ответ относительно эффекта лечения ER-niacin/laropiprant на сердечно-сосудистые исходы (NCT00461630).

CETP inhibitors

Интерес к ингибированию фармакологическим CETP в качестве нового терапевтического подхода по увеличению уровней HDL возник в результате находки повышения уровней HDL cholesterol в Японской семье с генетическим дефицитом CETP. Однако первое соединение, протестированное в крупном клиническом испытании, torcetrapib, не уменьшало прогрессии каротидного атеросклероза у пациентов с семейной гиперхолестеролемией, получающих статины и был ассоциирован с прогрессированием болезни в широко распространенном каротидном сегменте (Kastelein et al, 2007). Конечно, эти эффекты появились несмотря на выраженное увеличение уровней HDL cholesterol и значительное снижение LDL холестерола и триглицеридов (Kastelein et al, 2007).

Важно, что в Investigation of Lipid Level Management to Understand its Impact in Atherosclerotic Events (ILLUMINATE) испытании, крупным клиническим результатом, характеризующим эффекты torcetrapib на основные сердечно-сосудистые события у пациентов с высоким сердечно-сосудистым риском, которые получали статины, лечение torcetrapib сопровождалось повышенным риском сердечно-сосудистых событий и гибелью от каких-либо причин (Barter et al, 2007b). Это было, по крайней мере частично, обусловлено увеличением кровяного давления, уровней aldosterone 'off-target' эффектами соединений на синтез aldosterone и cortisol в клетках коры надпочечников (Barter & Rye, 2011). Более того, применение torcetrapib у крыс со спонтанной гипертензией нарушало продукцию эндотелиального NO и увеличивало продукцию реактивных видов кислорода, а также endothelin-1 в эндотелии, что приводило к дисфункции эндотелия у этих животных (Simic et al, 2011).

Три др. ингибитора CETP сегодня находятся на клинических испытаниях, это dalcetrapib, anacetrapib и evacetrapib. В противовес torcetrapib, ни один из этих агентов не нарушает кровяного давления, электролиты ил сывороточный aldosterone.

В 24 h амбулаторном исследовании кровяного давления, anacetrapib,как было установлено, эффективно увеличивает уровни HDL cholesterol у пациентов с dyslipidemia после 4 недельной терапии без изменения уровней кровяного давления (Krishna et al, 2007). Сравнимые эффекты наблюдались у 589 пациентов с гиперхолестеролемией или смешанной hyperlipidemia и в этом исследовании, 8 недельное лечение c помощью anacetrapib приводило к увеличению HDL cholesterol до 139% (Bloomfield et al, 2009). Конечно, в этом испытании совместное применение anacetrapib с atorvastatin давал достоверное пошаговое уменьшение LDL cholesterol и сходное увеличение HDL cholesterol по сравнению только с терапией atorvastatin. В недавнем DEFINE испытании 1623 пациентов с коронарной сердечной болезнью или высоким риском коронарной сердечной болезни, которые принимали статин и которые имели базовый уровень LDL cholesterol в 81 mg/dl , были выбраны, чтобы получать 100 mg of anacetrapib или плацебо ежедневно в течение 18 мес. По сравнению с плацебо, anacetrapib снижал уровни LDL cholesterol на 39.8% и приводил к 138% увеличению уровней HDL cholesterol (Cannon et al, 2010). Не наблюдалось изменений в кровяном давлении, электролитах или уровнях aldosterone и не происходило увеличения побочных сердечно-сосудистых событий. Эффекты от приёма anacetrapib на сердечно-сосудистые исходы будут проверены в большом глобальном REVEAL HPS-3 TIMI-55 испытании, которое протестирует может ли anacetrapib снижать гибель и сердечно-сосудистую заболеваемость в популяции примерно в 30,000 пациентов с сердечно-сосудистыми болезнями.

Dalcetrapib,как было установлено, обусловливает более умеренное ингибирование активности CETP и сегодня оценивается в крупном клиническом испытании в фазе II и III. Недавно законченное dal-VESSEL исследование не продемонстрировало побочных эффектов dalcetrapib на артериалное кровяное давление или эндотелиальную функцию. Результаты dal-PLAQUE испытания, которое характеризовало эффекты dalcetrapib или placebo на структуру сосудистой стенки (c помощью MRI) и воспаление (c помощью 18FDG-PET/CT) в течение 24 мес. у пациентов с или без риска CAD были недавно опубликованы (Fayad et al, 2011). Важно, что не было получено доказательств побочных эффектов dalcetrapib на структурные параметры и показатели воспаления в артериальной стенке. В настоящее время начато испытание dal-OUTCOMES (приблизительно на 15,600 пациентах) и будут проверены эффекты dalcetrapib на сердечно-сосудистые исходы у пациентов после недавнего острого коронарного синдрома.

Potential mechanisms underlying impaired HDL functionality in patients with cardiovascular disease

Как было описано детально выше способность HDL частицы различных размеров или структуры осуществляют противо-атерогенные эффекты по-разному. Изменения в функциональности HDL могут иметь несколько причин, включая изменения протеома HDL (состав или модификации белка) и lipidome. Более того, физико-химические свойства HDL частиц могут влиять на их противовоспалительную способность, поскольку более мелкая и плотная субфракция HDL3 ,как было установлено, превосходит более крупную и менее плотную субфракцию HDL2 в отношении ингибирования TNF-α-индуцированной экспрессии VCAM-1 в эндотелиальных клетках (Ashby et al, 1998).

Heterogeneity of the HDL proteome

Недавние протеомные исследования идентифицировали между 28 и 67 белков, ассоциированных с HDL при использовании liquid chromatography-electrospray ionization tandem mass spectrometry (LC-ESI-MS/MS) (Davidson et al, 2009; Vaisar et al, 2007). Интересно, что эти протеомные исследования HDL обнаружили не только белки с хорошо известной ролью в липидном метаболизме и антиоксидантными свойствами HDL, но и также ряд белков, участвующих в острой фазе реакции, регуляции комплемента и ингибировании proteinase. Конечно белковый состав HDL может отличаться между здоровыми субъектами и пациентами с CAD (Vaisar et al, 2007), предполагается потенциальное ремоделирование HDL частиц у этих пациентов. Комбинированная терапия statin и niacin частично возвращает изменения наблюдаемые в протеоме HDL у пациентов с CAD, давая состав белков, который напоминает таковой у кажущихся здоровыми того же возраста и пола контрольных субъектов (Green et al, 2008). Однако имеют ли эти изменения в протеоме отношение к измененным сосудистым эффектам при CAD требует дальнейших исследований.

Кроме того, состав белков HDL изменяется во время острого воспаления, наблюдаемого у мышей после лечения endotoxin или у людей после операций на сердце (Chiba et al, 2011; Van Lenten et al, 1995). Это привело к термину 'острая фаза HDL', которая характеризуется увеличением в сыворотке amyloid A (SAA), группы IIa secretory phospholipase A2 (sPLA2-IIa) и содержания ceruloplasmin и к уменьшению содержания apoA-I. Противоречивые данные были получены в отношении способности оттока холестерола из HDL во время острой фазы реакции. В то время как McGillicuddy с сотр. наблюдали нарушение macrophage-to-feces RCT во время субострой endotoxemia у мышей (McGillicuddy et al, 2009), другие наблюдали скорее увеличение ABCG-1 , зависимое от способности оттока холестерола из HDL у мышей во время воздействия endotoxin (de Beer et al, 2011) и сохранение ABCA-1- и ABCG-1-зависимой способности оттока холестерола из HDL , выделяемых от пациентов после операции на сердце (Jahangiri et al, 2009). Однако интерпретация этих данных осложняется тем фактом, что SAA может сам по себе действовать как акцептор клеточного холестерола. act

Posttranslational modifications of apoA-I

Оксидативные модификации apoA-I,как было установлено, нарушают способность к оттоку холестерола из HDL (Fig 4). В частности, myeloperoxidase (MPO), hypochlorous acid (HOCl)-генерирующимй энзим, которые обогащен в атеромах человека, может модифицировать apoA-I и индуцировать формирование chloro- and nitrotyrosinen (Zheng et al, 2004), а также окисление метионина (Shao et al, 2008). Модификации HDL c помощью MPO ведут к выраженному нарушению способности оттока холестерола из HDL (Bergt et al, 2004; Zheng et al, 2004) и к нарушению способности HDL стимулировать продукцию эндотелиального NO (Sorrentino et al, 2010). Интересно, что уровни nitro-и chloro-tyrosine в apoA-I выше у пациентов с CAD по сравнению со здоровыми субъектами (Zheng et al, 2004). Однако существуют постоянные противоречия относительно механизмов, при которых модификация MPO приводит к дисфункции apoA-I.

Figure 4. Alterations of the atheroprotective effects of HDL in patients with CAD. Modification of apoA-I by MPO has been shown to impair the macrophage cholesterol efflux capacity of HDL. More recently, accumulation of MDA in HDL from patients with CAD due to an impaired HDL-associated PON1 activity has been observed to stimulate activation of endothelial PKCbeta-II via the LOX-1 receptor. PKCbeta-II activation by HDL from patients with CAD inhibited Akt-dependent phosphorylation of eNOS at serine residue 1177 and increased the inhibitory eNOS phosphorylation at threonine 495, leading to reduced endothelial NO production.

Помимо MPO-обусловленного окисления, модификации HDL c помощью malondialdehyde, продукта глубокого окисления липидов,как было установлено, нарушают способность оттока холестерола из HDL in vitro (Shao et al, 2010), подтверждая, что окисление липидов само по себе может индуцировать изменения в HDL-ассоциированных белках.

Characterization of the HDL lipidome

Значительно меньше известно о липидоме HDL. Было продемонстрировано, что HDL обогащен phosphatidylcholine, lysophosphatidylcholine, phosphatidylethanolamine и phosphatidylethanolamine-based плазминогенами, по сравнению с др. липопротеиновыми фракциями в плазме (Wiesner et al, 2009). Однако получение всесторонних и детальных профилей видов липидных молекул в HDL, включая информацию о типе жирных кислот и позиции, где они прикрепляются к основе из glycerol, пока невозможно. Более того, остается неизвестным, отличаются ли профили HDL-ассоциированных липидов у пациентов со стабильными CAD или острым коронарным синдромом. Интересно, что было продемонстрировано, что состав из видов phosphatidylcholine HDL влияет на его противовоспалительную активность (Baker et al, 2000), подтверждая, что состав липидов может быть важным детерминантом функциональности HDL. Однако это необходимо протестировать более детально в будущих исследованиях.

Role of PON1 for lipid oxidation and impaired endothelial-protective effects of HDL in patients with CAD

PON1 является HDL-ассоциированной esterase/lactonase, которая,как было установлено, защищает от образования lipid peroxide в LDL и HDL. Следует упомянуть, что активность ассоциированного с HDL PON1 существенно поврежден в HDL от пациентов с CAD по сравнению с HDL от того же возраста и пола здоровых субъектов (Besler et al, 2011). Ингибирование HDL-ассоциированного PON1, как наблюдалось у пациентов с CAD, ведект к увеличению MDA-lysine аддуктов в HDL, которые впоследствии активируют эндотелиальную protein kinase C beta II (PKCβ II) c помощью эндотелиального LOX-1 рецептора (Fig 4). В свою очередь стимулирование эндотелиальной PKCβ II c помощью HDL от пациентов с CAD ведет к ингибированию сигнальных путей, которые необходимы для активации eNOS, т.e. фосфорилированию eNOS по сериновому остатку 1177 и дефосфорилированию eNOS по треониновому остатку 495. Согласуется с концепцией, что активация эндотелиальной PKCβ II ограничивает стимуляцию eNOS c помощью HDL от пациентов с CAD, а ингибирование эндотелиальной PKCβ II частично восстанавливает нарушенную способность HDL от пациентов с CAD, чтобы увеличить продукцию эндотелиального NO (Besler et al, 2011).

Conclusion

Low plasma levels of HDL cholesterol are associated with an increased risk of coronary disease and myocardial infarction. HDL is considered an anti-atherogenic lipoprotein, largely based on experimental studies suggesting several potential anti-atherogenic properties of HDL. At the same time it has become clear that the biological functions of HDL, i.e. endothelial-atheroprotective effects, are highly heterogenous and are altered in patients with coronary disease or diabetes. These observations may have profound implications for the understanding of the vascular effects of HDL-targeted or HDL-raising therapies. Indeed, the simple notion that raising plasma HDL cholesterol levels by itself will always translate into a reduction of atherosclerotic vascular disease can no longer be sustained, because HDL cholesterol levels alone represent an insufficient measure of the antiatherogenic capacity of HDL.

Therefore reliable and validated assays of HDL functionality are needed to better assess the therapeutic effects of HDL-targeted therapeutic interventions on vasoprotective effects of HDL. In this respect, an important open question in the field remains which alterations of the atheroprotective functions of HDL are related to adverse clinical cardiovascular outcome in patients with CAD. It is at present unknown which potential atheroprotective function of HDL, or which particular protein or lipid marker in HDL, may be suited best to assess the antiatherogenic capacity of HDL. It seems likely that only raising HDL with vasoprotective properties can be expected to exert beneficial cardiovascular effects. In addition, the molecular target leading to increased HDL cholesterol levels will represent a critical determinant for the vascular effects of HDL-raising therapeutic interventions, and should likely not involve mechanisms that hinder vasoprotective functions of HDL (such as blockade of the SR-BI receptor).

It has become clear that HDL cholesterol serum levels alone are insufficient as a therapeutic target. Moreover, HDL becomes ‘dysfunctional’ in patients with cardiovascular disease. HDL functional analysis may therefore aid in the evaluation of HDL-targeted therapies, since it is likely that only increasing HDL with vasoprotective properties will lead to beneficial vascular effects. Such HDL function assays need to be standardized and validated in larger patient cohorts.

The molecular mechanisms leading to ‘dysfunctional’ HDL need to be further characterized, including a better understanding of the role of alterations of the protein and lipid composition of HDL in patients with cardiovascular disease and their relevance for impaired HDL functionality. HDL ‘dysfunction’ may represent a potential therapeutic target.

Molecular mechanisms of vascular effects of High-density lipoprotein: alterations in cardiovascular diseaseChristian Besler, Thomas F. Lьscher, Ulf LandmesserEMBO Molecular Medicine Volume 4, Issue 4, pages 251–268,

Molecular mechanisms of vascular effects of High-density lipoprotein: alterations in cardiovascular disease
Christian Besler, Thomas F. Lьscher, Ulf Landmesser
EMBO Molecular Medicine Volume 4, Issue 4, pages 251–268,