Сердечно-сосудистые болезни

Molecular mechanisms of vascular effects of High-density lipoprotein: alterations in cardiovascular disease Christian Besler, Thomas F. Luscher, Ulf Landmesser EMBO Molecular Medicine Volume 4, Issue 4, pages 251–268, April 2012
Low high-density lipoprotein (HDL)-cholesterol levels are associated with an increased risk of coronary artery disease (CAD) and myocardial infarction, which has triggered the hypothesis that HDL, in contrast to low-density lipoprotein (LDL), acts as an anti-atherogenic lipoprotein. Moreover, experimental studies have identified potential anti-atherogenic properties of HDL, including promotion of macrophage cholesterol efflux and direct endothelial-protective effects of HDL, such as stimulation of endothelial nitric oxide production and repair, anti-apoptotic, anti-inflammatory and anti-thrombotic properties. Studies in gene-targeted mice, however, have also indicated that increasing HDL-cholesterol plasma levels can either limit (e.g. apolipoprotein A-I) or accelerate (e.g. Scavenger receptor class B type I) atherosclerosis. Moreover, vascular effects of HDL have been observed to be heterogenous and are altered in patients with CAD or diabetes, a condition that has been termed ‘HDL dysfunction’. These alterations in biological functions of HDL may need to be taken into account for HDL-targeted therapies and considering raising of HDL-cholesterol levels alone is likely not sufficient in this respect. It will therefore be important to further determine, which biological functions of HDL are critical for its anti-atherosclerotic properties, as well as how these can be measured and targeted. Kausik K. Ray, Ulf Landmesser, Lawrence A. Leiter, et al. Inclisiran in Patients at High Cardiovascular Risk with Elevated LDL Cholesterol. New England Journal of Medicine, 2017; DOI: 10.1056/NEJMoa1615758 Техника терапии, известная как RNA interference (RNAi), по существу 'выключает' один из генов, ответственных за высокий уровень холестерина. Исследователи из Imperial College London провели клиническое испытание говорят, что лечение дважды в год можно надежно принимать вместе или без статинов, в зависимости от индивидуальных нужд пациента. В конечном итоге, inclisiran может помочь снизить риск инфаркта и инсульта, связанных с высоким уровнем холестерина. По-видимому, найдено разностороннее, удобное, надежное лечение, обеспечивающее устойчивое снижение уровней холестерина. Это снижение превосходит то, чего можно достичь одними статинами или статинами и ezetemibe. ещё одним снижающим холестерин лекарством. У некоторых пациентов уровни холестерина могут оставаться высокими, несмотря на прием максимальных доз статинов. Теперь фаза 3 клинического испытания подтвердила эффективность инъекций inclisiran для снижения холестерина. В исследовании участвовало 497 пациентов с высоким уровнем холестерина и высоким риском сердечно-сосудистого заболевания, принимающих разные дозы inclisiran или плацебо. 73% пациентов уже принимали статины и 31% принимали ezetimibe. Исключались участники, использующие моноклональные антитела для снижения холестерола. Пациенты получали разные дозы inclisiran или placebo через подкожные инъекции, или в виде одиночной дозы или в виде дозы в один день и спустя 3 мес. ещё одной. Это осуществлялось регулярно в течение последующих 8 мес. и определяли холестерин крови и побочные эффекты. Установлено, что уже спустя 1 мес. после приема одиночного воздействия inclisiran, уровни LDL холестерина снижались вплоть до 51%. При приеме одиночной дозы в 300 mg уровни холестерина снижались до 42% спустя 6 мес. В группе с плацебо уровни холестерола повышались на 2 % за тот же период. У пациентов с двумя дозами по 300 mg, уровни холестерина снижались до 53% спустя 6 мес. Более того, уровни холестерина снижались у всех пациентов в этой группе и 485 из них достигали уровней холестерина (ниже 50 mL/dL). У всех пациентов уровни холестерола оставались низкими в течение, по крайней мере, 8 мес. Не выявлено чрезвычайных побочных эффектов. Теперь исследования продолжены на следующие 4 мес. (в целом год). Результаты этого испытания, известные как ORION-1, показали, что лекарство действует быстро, снижая уровни холестерина, уже спустя 2 недели после инъекции и наблюдается продолжительный эффект при введении двух доз в год. Следующей ступенью станет использование большего числа пациентов и в течение боле продолжительного периода, чтобы определить действительно ли эти снижения в уровне холестерина сказываются на снижении инфарктов и инсультов. Помимо эффективности, авт. подчеркивают, что поскольку inclisiran действует на иные биологические пути, чем статины, то два лекарства, скорее всего, будут использоваться в комбинации. Планируется провести эксперимент для определения, как часто применять лекарство, исходя из уровня риска. Пациентам с низким уровнем риска теоретически достаточна одна ежегодная инъекция, тогда как у пациентов с высоким риском возможно необходимы две инъекции в год. Inclisiran разработан Alnylam Pharmaceuticals and The Medicines Company. Это исследование осуществлено The Medicines Company при спонсорской поддержке World Wide Clinical Trials (Nottingham, UK). Glossary Acute coronary syndrome A spectrum of clinical presentations ranging from ST elevation myocardial infarction, non-ST elevation myocardial infarction to unstable angina. Any group of symptoms compatible with a sudden interruption of the blood flow to the heart. Atherosclerotic coronary artery disease Buildup of cholesterol and plaques on the inner walls of the coronary artery. These plaques can restrict blood flow to the heart muscle by physically clogging the artery or by causing abnormal artery tone and function. Carotid intima media thickness Thickness of the inner two layers of the carotid artery—the intima and media; a surrogate endpoint for evaluating the regression and/or progression of atherosclerotic cardiovascular disease. Cholesterol A steroid metabolite found in cell membranes. It is transported in the blood in lipoprotein particles and excess circulating cholesterol is associated with atherosclerosis. Endothelial cells Cells forming the endothelium, which lines the interior surface of blood vessels and lymphatic vessels. Genome-wide association study (GWAS) Examination of many common genetic variants in different individuals to evaluate if any variant is associated with a trait. Typically single-nucleotide polymorphisms (SNPs) are investigated and usually investigated traits include major diseases. High-density lipoprotein (HDL) Good cholesterol, high levels are thought to be protective against atherosclerosis. Low-density lipoprotein (LDL) Bad cholesterol, high circulating levels have been shown to correlate with atherosclerosis. Macrophages Large phagocytes developed from circulating monocytes that migrate to tissues to eliminate cellular debris and particulate antigens. They produce and respond to inflammatory cytokines. Nitric oxide NO, also called nitrogen monoxide, an important cellular signalling molecule involved in many physiological and pathological processes. Plaque The buildup of cells and cholesterol in the arterial wall. Severe plaque buildup can narrow the arterial lumen interfering with the flow of blood. ABCA1 \| (apoA-I \| CAD \| CETP \| GWAS \| IMT \| HDL \| LDL \| LCAT \| PLTP \| RCT \| SNPs \| SAA	Атеросклеротическая coronary artery disease (CAD) и её осложнения остаются ведущей причиной смертности в индустриальных странах (Lopez et al, 2006). В последние годы интенсивное снижение low-density lipoprotein (LDL), холестерола с использованием статинов подтверждает эффективность терапии по снижению риска сердечно-сосудистых болезней (Baigent et al, 2010). Однако риск основных сердечно-сосудистых событий у пациентов с CAD при оптимальной медицинской терапии, включая статины, остается в пределах 20% после 3 лет от возникновения острого коронарного синдрома (Stone et al, 2011). Несколько линий доказательства указывают на то, что high-density lipoprotein (HDL) может действовать как анти-атерогенный липопротеин. HDL-целенаправленная терапия поэтому интенсивно продвигается как потенциальная новая анти-атерогенная стратегия снижения сердечно-сосудистых рисков. HDL cholesterol levels, atherosclerosis and cardiovascular risk-epidemiological and genetic studies Первоначально концепция, что HDL может защищать от CAD была заподозрена в многочисленных эпидемиологических исследованиях, показавших, что низкие уровни в плазме HDL cholesterol или apoA1, основного белкового компонента HDL, ассоциируют с повышенным риском CAD и связанных с CAD сердечно-сосудистых событий в генеральной 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 при лечении статинами, низкие концентрации в плазме HDL cholesterol остаются ассоциированными с повышенным риском сердечно-сосудистых событий (Barter et al, 2007a). Низкие уровни HDL cholesterol, как полагают, являются первичной липидной аномалией у пациентов с преждевременной CAD (Genest et al, 1991). Однако низкие уровни в плазме HDL cholesterol могут быть в целом ассоциированы с ускоренным атеросклерозом. Некоторые исследования изучали превалирование сердечно-сосудистых болезней у субъектов с моногенными нарушениями метаболизма HDL, т.e. с синдромами дефицита HDL, обусловленного мутациями apolipoprotein A-I (apoA-I) , ATФ 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 для мутаций в двух др. генах. Сравнительно недавно, genome-wide association studies (GWAS) изучали связь single-nucleotide polymorphisms (SNPs), ассоциированных с измененными уровнями HDL с изменениями риска коронарной болезни (см. ниже). Кроме того, некоторые генетически модифицированные мыши были исследованы с целью получения дальнейшей информации о роли метаболизма и функции HDL в атеросклеротической сердечно-сосудистой болезни. Apolipoprotein A-I (apoA-I) Apolipoprotein A-I является основным белковым составляющим HDL в плазме (Fig 1). Кстати, описано более 40 генетических дефектов apoA-I (Schaefer et al, 2010). Однако, последствия этих дефектов в связи с риском сердечно-сосудистых событий оставались неясными, в основном из-за ограниченного количества носителей дефекта apoA-I гена. Однако в одном из крупных исследований с участием 54 гетерозигот по apoA-I мутации L178P, носители дефекта гена apoA-I обнаруживали низкие уровни HDL cholesterol, нарушения функции эндотелия и повышенную intima-media thickness (IMT) сонной артерии по сравнению с контролем (Hovingh et al, 2004). Отметим, однако, некоторые варианты apoA-I с аминокислотными заменами были также ассоциированы с амилоидозом (Schaefer et al, 2010), а амилоидоз, как полагают, ведет к дисфункции эндотелия и увеличению IMT в сонной артерии (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), наблюдалось, что избыточная экспрессия трансгена, обеспечивающего высокие количества человеческого ApoA-I, существенно защищали от развития ранних атеросклеротических повреждений, т.e. повреждений в виде прожилок жира (fatty streak) (Rubin et al, 1991). Сходным образом, избыточная экспрессия ApoA-I человека у apoE-дефицитных мышей на обильной (chow) диета супрессирует образование ранних атеросклеротических повреждений (Plump et al, 1994). Более того, избыточная экспрессия apoA-I у мышей ассоциирует с повышенным reverse cholesterol transport (RCT) из макрофагов в фекалии in vivo, это может , по крайней мере, частично объяснить ингибирование прогрессирования атеросклероза у мышей после переносе 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) при атерогенной диете, несмотря на низкие уровни HDL cholesterol (Li et al, 1993). Однако, напротив, нокаут apoA-I у самок мышей с трансгеном apoB человека, дефицитных по LDL рецептору и дефицитных по LDL рецептору/apoE мышей, приводи к ускоренному развитию атеросклероза (Moore et al, 2003, 2005; Voyiaziakis et al, 1998). Дополнительные исследования, оценивающие эффект apoA-I на разные стадии развития атеросклероза у мышей будут рассмотрены ниже. ATФ binding cassette transporter A-1 (ABCA1) ABCA1 обусловливает утечку холестерина и фосфолипидов в лишенные липидов или бедные липидами apoA-1, это ведет к образованию появляющихся HDL (Fig 1). Исследования нескольких групп в 1998 идентифицировали мутации потери функции в обоих аллелях гена ABCA1 в качестве причины редкой болезни Tangier's? которая характеризуется чрезвычайно низкими уровнями HDL cholesterol и накоплением в тканях макрофагов благодаря снижению ABCA1-обусловленной утечки холестерина и фосфолипидов из периферических клеток (Rust et al, 1999). Некоторые исследования у таких пациентов подтвердили повышенный риск преждевременной CAD (Schaefer, 1984; Schaefer et al, 2010), однако, количество носителей мутации было очень мало, так что окончательное заключение не было сделано. Если сравнивать с субъектами с гетерозиготной семейной гиперхолестеролемией (т.e. с очень высокими уровнями LDL cholesterol, вызываемыми мутациями в гене рецепторе LDL), то потенциальное увеличение сердечно-сосудистого риска у ABCA1-дефицитных субъектов не столь выражено, как ожидалось, это также приписывается сопутствующему снижению уровней LDL cholesterol у этих субъектов (Schaefer et al, 1980). Недавнее популяционное исследование в Дании продемонстрировало, что низкие уровни в плазме HDL cholesterol у субъектов, гетерозиготных по редким мутациям потери функции в гене ABCA1 не ассоциируют с повышенным риском ишемической болезни сердца в сравнении с генеральной популяцией (Frikke-Schmidt et al, 2008). Более того, некоторые экспериментальные исследования проверили эффекты полного или только в клетках, происходящих из костного мозга, дефицита ABCA1 (или ABCA1 и ABCG-1) на развитие атеросклероза. Отметим, что полное отсутствие ABCA1 не вызывает даже умеренного увеличения образования атеросклеротических повреждений у гиперхолестеролемичных, дефицитных по apoE или LDL рецептору, мышей и ассоциирует с пониженными уровнями в плазме холестерина (Aiello et al, 2002). Сходным образом, комбинированный полный дефицит ABCA1 и ATФ binding cassette transporter G-1 (ABCG1) не оказывает достоверного эффекта на образование атеросклеротических повреждений и ассоциирует с гипохолестеролемией (Out et al, 2008). Напротив, в экспериментальных исследованиях на мышах с избирательным дефицитом ABCA1 или ABCA1/ABCG1 в клетках, происходящих из костного мозга (т.e. макрофагах, лейкоцитах), наблюдается ускоренное развитие атеросклероза (Aiello et al, 2002; van Eck et al, 2002). Итак, эти находки подтверждают, что полное отсутствие ABCA1 ведет к заметным альтерациям гомеостаза липопротеина в плазме и к потенциальному атерогенному эффекту из-за недостатка ABCA1, который может компенсироваться за счет менее атерогенного липопротеиновго профиля. Напротив, делеция ABCA1 или ABCA1 и ABCG1 только в клетках, происходящих из костного мозга (макрофагах, лейкоцитах) ведет к ускоренному возникновению атеросклеротических повреждений, указывая тем самым, что активность транспортера в клетках, происходящих костного мозга (макрофагах, лейкоцитах) оказывает анти-атерогенный эффект, которые особенно отчетлив, когда делетированы оба транспортера, т.e. ABCA1 и ABCG1 (Yvan-Charvet et al, 2007). Находки относительно эффекта избыточной экспрессии ABCA1 на развитие атеросклероза у мышей не полностью согласуются и, по-видимому, имеются важные отличия между системной и печеночной избыточной экспрессией ABCA1. Мыши с трансгеном человека ABCA1 (избыточно экспрессирующие ABCA1 во многих тканях) на дефицитном по apoE фоне образуют более мелкие и менее сложные атеросклеротические повреждения по сравнению с контрольными мышами (Singaraja et al, 2002). Увеличение уровней ABCA1 с использованием воздействия anti-miR-33, как недавно было отмечено, уменьшает размер и липидное содержание атеросклеротических бляшек у мышей, дефицитных по LDL рецептору (Rayner et al, 2011). Напротив, однако, избыточная экспрессия ABCA1 в печени дефицитных по LDL рецептору мышей, приводит к про-атерогенному липопротеиновому профилю и увеличению образования 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 с избыточной экспрессией 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 в печени ABCA1 ведет к снижению уровней HDL cholesterol в плазме и ассоциирует с увеличением RCT в желчь, подтверждая, что ингибирование в печени ABCA1 может способствовать обратному транспорту холестерина (Yamamoto et al, 2011). Итак, эти находки подтверждают, что увеличение экспрессии и активности ABCA1 во всем организме может вызывать анти-атерогенные эффекты, тогда как избирательная избыточная экспрессия ABCA1 в печени может вызывать ускоренное развитие атеросклероза. Lecithin/cholesterol acyltransferase (LCAT) Lecithin/cholesterol acyltransferase обусловливает превращение свободного холестерина в cholesteryl ester в HDL и поэтому играет роль в созревании HDL частиц (Fig 1). Находки carotid атеросклероза у LCAT-дефицитных пациентов, гетерогенны и могут быть результатом популяционных различий. Hoving et al подтвердили, что носители мутаций в гене LCAT обнаруживают повышенную carotid IMT, определяемой с помощью B-mode ультразвука (Hovingh et al, 2005). В работе Calabresi et al, субъекты с низкими уровнями HDL cholesterol, обусловленными одной или двумя мутациями потери функции в гене LCAT не обнаруживали повышенной carotid IMT в сравнении со здоровыми субъектами (Calabresi et al, 2009a). Сходным образом, отсутствуют ассоциации между концентрацией LCAT в плазме и carotid IMT, наблюдаемой в этой группе субъектов с высоким риском острого коронарного синдрома, который ещё не подвергался лечению, указывая, что дефицит LCAT может не повышать риск каротидного атеросклероза (Calabresi et al, 2011). Более того, было предположено, что активность LCAT не нужна для способности плазмы человека способствовать истечению холестерина из макрофагов in vitro (Calabresi et al, 2009b) и может играть минорную роль в транспорте холестерина из макрофагов в печень у мышей с человеческим трансгеном apoA-I (Tanigawa et al, 2009), это согласуется с наблюдением, что HDL непосредственно перносят большие количества не эфиризированного холестерина в печень для экскреции холестерина вместе с желчью (Schwartz et al, 1978, 1982). Однако сравнительно недавнее исследование с использованием 3.0-T magnetic resonance imaging наблюдало, что носители мутаций гена LCAT с пониженными уровнями HDL cholesterol обнаруживают увеличение частоты каротидного атеросклероза (Duivenvoorden et al, 2011). Scavenger receptor class B type I (SR-BI) Печеночный SR-BI обеспечивает избирательное потребление HDL cholesterol печенью и поэтому рассматривается как ключевой рецептор удаления HDL cholesterol из плазмы (Fig 1). Кроме того, эндотелиальный SR-BI, как было установлено, обеспечивает потенциально важную передачу защищающих от атеросклероза сигналов в эндотелиальных клетках, индуцируемую с помощью HDL (см.ниже). Избыточная экспрессия печеночных SR-BI увеличивает транспорт холестерина из макрофагов в печень и его секрецию в желчь у мышей, хотя уровни в плазме HDL cholesterol были снижены (Zhang et al, 2005). Напротив, SR-BI-дефицитные мыши имеют повышенные уровни HDL cholesterol, но повышенный атеросклероз (Huby et al, 2006) указывает на то, что экспрессия SR-BI связана обратным образом с уровнями в плазме HDL cholesterol и развитием атеросклероза. Недавно, Vergeer et al идентифицировали новую миссенс мутацию (P279S) в SR-BI в Датской семье с заметно повышенными концентрациями в плазме HDL (т.e. выше 95th нормальных percentile; Vergeer et al, 2011). Аденовирусная экспрессия варианта P279S у SR-BI-дефицитных мышей ведет к снижению способности потребления эфира холестерина гепатоцитами у этих мышей по сравнению с дикого типа SR-BI, а утечка холестерина из моноцитов-макрофагов, полученных от носителей варианта P279S , была ниже по сравнению с не имеющими этого варианта (Vergeer et al, 2011). Приведенные выше находки подтверждают концепцию, что уровни в плазме HDL cholesterol не должны рассматриваться в отдельности как терапевтическая мишень или показатель (read-out) способности макрофагов к RCT, поскольку низкие уровни HDL cholesterol также могут быть ассоциированы с повышенной способностью RCT (как было описано выше), а высокие уровни HDL cholesterol после нокаута SR-BI могут быть ассоциированы с ускоренным атеросклерозом. Genome-wide association studies (GWAS) Недавно, GWAS появилось в качестве нового инструмента для идентификации распространенных генетических вариантов, которые ассоциируют с изменениями в липидах крови (Teslovich et al, 2010). С помощью этих исследований возможно определять, связаны ли ассоциированные SNPs с изменёнными уровнями липидов также с изменениями риска CAD. Весьма заметно и в резком контрасте с некоторыми SNPs, ассоциированными с высоким содержанием LDL cholesterol в сыворотке, которые постоянно ассоциировали с повышенным риском CAD, находки SNPs, ассоциированных в повышенными уровнями HDL, не выявили четкой ассоциации с риском CAD (Willer et al, 2008). Некоторые SNPs, ассоциированные с высоким содержанием HDL cholesterol, обнаруживают тенденцию к ассоциации с повышенным, а др. тенденцию к ассоциации с пониженным риском CAD (Willer et al, 2008). Интересно, что приведенные выше наблюдения у gene-targeted мышей подтверждают, что уровни HDL cholesterol могут указывать на потенциальный защитный механизм (т.e. повышенные уровни apoA-I) или могут отражать альтерации пути, связанного с HDL, который может привести к потенциальным про-атерогенным эффектам (т.e. SR-BI мутации). Итак, эти исследования также показали, что концентрация в плазме только HDL cholesterol, скорее всего, не является достаточным маркером для определения потенциальных анти-атерогенных эффектов HDL, наблюдение, которое, скорее всего, имеет отношение к дизайну и оценке терапии, нацеленной на HDL. В сравнительно недавних GWAS, были идентифицированы некоторые локусы, которые были специфически связаны с HDL cholesterol или триглицеридами, но не с LDL cholesterol, и были ассоциированы с риском CAD (Teslovich et al, 2010). Эти находки подтверждают концепцию, что возможно модулировать HDL cholesterol способом, согласующимся со снижением риска CAD, однако, эти исследования не могут пока подтвердить, что изменения в HDL cholesterol являются причиной изменения риска CAD. Biosynthesis of HDL Secretion and initial lipidation of apoA-I Первая ступень биосинтеза HDL связана с синтезом и секрецией apoA-I, главного белкового составляющего HDL, с помощью печени и кишечника (Rader, 2006). Второй, наиболее обильный белок HDL, apoA-II, синтезируется только в печени, а его секреция ведет к образованию подкласса частиц HDL, содержащих apoA-I и apoA-II (Tailleux et al, 2002). После секреции в печени и кишечнике бедный липидами apoA-I немедленно приобретает холестерин и фосфолипиды, в особенности из гепатоцитов и энтероцитов (Brunham et al, 2006; Timmins et al, 2005). Инициальное приобретение липидов (lipidation) apoA-I в первую очередь обеспечивается с помощью ABCA-1 и приводит к образованию в стадии возникновения HDL (Fig 1). Зарождающиеся HDL приобретают дополнительные фосфолипиды и свободный холестерин из внепеченочных тканей. Относительный вклад разных органов во внепеченочную lipidation HDL остается в основном неизвестным. Однако трансплантации костного мозга от мышей дикого типа мышам, с дефицитом ABCA-1, приводят лишь к очень незначительному увеличению уровней HDL cholesterol, указывая тем самым, что макрофаги, скорее всего, не являются главным источником массы HDL cholesterol у мышей (Haghpassand et al, 2001). Phospholipidation of HDL Кроме того, HDL приобретают фосфолипиды и потенциально аполипопротеины (такие как apoC-III) во время гидролиза липопротеинов, богатых триглицеридами (Fig 1). Перенос остатков поверхностных фосфолипидов с липопротеинов, богатых триглицеридами, на HDL обеспечивается посредством phospholipid transfer protein (PLTP) (Masson et al, 2009). Фосфолипиды, переносимые посредством PLTP являются не только важным структурным компонентом поверхности HDL, но и также служат в качестве субстрата для эфиризации ассоциированного с HDL холестерина. Более того, PLTP способствует слиянию более мелких HDL3 частиц и последующей генерации более крупных HDL2 частиц (процесс наз. 'HDL conversion'; Lagor & Rader, 2011). Во время этого процесса, бедный липидами apoA-I обнажается и может снова подвергнуться lipidation для регенерации preβ-HDL. В трансгенных животных моделях повышенные уровни PLTP во всем организме способствовали 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 приписаны, по крайней мере, частично изменениям в продукции apolipoprotein B (apoB) и уровней в плазме холестерина у этих животных, поскольку PLTP также стимулирует печеночную секрецию VLDL, возможно за счет phospholipidation продуцируемого apoB (Lie et al, 2002). Исследования ассоциации активности PLTP с сердечно-сосудистым риском у человека осложняются тем фактом, что активность PLTP и масса PLTP зависят от различных факторов сердечно-сосудистого риска и плохо коррелируют др. с др. (Lagor & Rader, 2011). Интересно, что недавнее исследование продемонстрировало, что два SNPs в локусе PLTP, которые обнаруживают пониженную активность и массу PLTP, оказались строго ассоциированы с низким риском сердечно-сосудистых заболеваний, несмотря на снижение концентраций в плазме HDL (Vergeer et al, 2010). Важно, что в этом исследовании не обнаружено ассоциации между SNPs в локусе PLTP и концентрациями в плазме LDL, указывающее на независимый от apoB эффект. В небольшом исследовании, четыре SNPs в локусе PLTP, как было установлено, ассоциируют с присутствием каротидного атеросклероза (Jarvik et al, 2010). Среди них, индивиды с rs6065904 аллелем обнаруживают повышенную активность PLTP и это ассоциировало с повышенным каротидным атеросклерозом. Эти исследования подтверждают, что пониженная активность PLTP обусловленная генетическими вариантами локуса PLTP ассоциирует с пониженным сердечно-сосудистым риском у человека, указывая тем самым, что повышенная phospholipidation HDL не обязательно ведет к снижению сердечно-сосудистого риска, хотя она может увеличивать уровни HDL cholesterol. Esterification of HDL-associated cholesterol by LCAT После переноса холестерина и фосфолипидов из периферической ткани, часть ассоциирующего с HDL свободного холестерина в плазме эфиризируется в cholesteryl эфир 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 на субъектах с мутациями LCAT и LCAT-трансгенных мышах подтвердило, что LCAT, скорее всего, не играет существенной роли в эффективном транспорте холестерина из периферической ткани обратно в печень (Rader, 2009). Как было описано выше, находки в отношении сосудистого фенотипа у субъектов с мутациями LCAT гетерогенны. HDL cholesterol uptake by the liver Печеночный SR-BI может избирательно повышать cholesteryl эфир и не эфиризированный холестерин и тем самым непосредственно высвобождать HDL-ассоциированный холестерин в печень (Cuchel & Rader, 2006; Ji et al, 1999). Альтернативно, у человека и др. видов холестерин из HDL может переноситься на содержащие apoB липопротеины в обмен на триглицериды посредством cholesteryl ester transfer protein (CETP) и в последствии очищаться с помощью LDL рецепторов обеспечивающих потребление apoB-содержащих липопротеинов печенью (Fig 1). У трансгенных мышей (у которых обычно отсутствует CETP) с перенесенным геном CETP, транспорт холестерина из макрофагов в печень увеличивается (Tanigawa et al, 2007). Однако изучение эффекта CETP на развитие атеросклероза у мышей дало смешанные результаты. В то время как избыточная экспрессия CETP увеличивает атеросклероз у модельных мышей дикого типа и с гиперхолестеролемией (de Vries-van der Weij et al, 2009; Plump et al, 1999), уменьшение количества атеросклеротических бляшек наблюдается у CETP трансгенных гипертриглицеридемичных мышей и у CETP трансгенных мышей экспрессирующих избыточно LCAT, несмотря на низкие уровни HDL cholesterol у этих животных (Foger et al, 1999; Hayek et al, 1995). У кроликов (которые экспрессируют CETP), ингибирование CETP с помощью JTT-705 (наз. dalcetrapib) ослабляет атеросклероз (Okamoto et al, 2000). Т.к. CETP ингибирование может изменять композицию частиц HDL и давать крупные HDL частицы, обогащенные эфирами холестерина, др. исследование предпринято с целью охарактеризовать способность HDL у CETP-дефицитных субъектов по обеспечению истечения холестерина из макрофаговых ксантомных клеток (Matsuura et al, 2006). Однако, потенциал истечения холестерина из HDL, выделенных от людей с гомозиготным дефицитом CETP был довольно высоким по сравнению с контрольными субъектами с нормальным содержанием липидов в крови. Важно, воздействует ли фармакологическое ингибирование CETP с помощью разных CETP ингибиторов на др. анти-атерогенные свойства HDL у пациентов с CAD предстоит ещё тестировать. Molecular mechanisms mediating potential atheroprotective functions of HDL: alterations in cardiovascular disease Недавно идентифицировано несколько свойств и функций HDL, которые могут вызывать анти-атеросклеротические эффекты. Помимо способствования истоку из макрофагов холестерина и RCT, HDL, как было установлено, осуществляет непосредственные потенциальные анти-атеросклеротические эффекты на эндотелиальные клетки, такие как прямая стимуляция продукции эндотелиального nitric oxide с помощью HDL или эндотелиальные противо-воспалительные эффекты и анти-оксидантные эффекты (Fig 2). Отметим, однако, что недавние доказательства подтверждают, что сосудистые эффекты HDL могут быть кране гетерогенными и изменяются у пациентов с сердечно-сосудистыми болезнями. 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 его функции RCT в макрофагах, т.e. удалению избытка холестерина из нагруженных липидами макрофаговых ксантомных (foam) клеток в атеросклеротических бляшках и его транспорту в печенть для экскреции с желчью (Rader, 2006; Ross & Glomset, 1973). Гидролиз цитоплазматических cholesteryl эфиров в свободный холестерин и последующее истечение свободного холестерина в зрелые HDL или во внеклеточный бедный липидами apoA-I, это первая ступень RCT макрофагов. Т.к. первоначально полагали, что истечение холестерина из макрофагов осуществляется преимущественно за счет пассивной диффузии (Glomset, 1968), то теперь стало ясно, что истечение из макрофагов холестерина облегчается с помощью активной транспортной системы, включая ABCA1 и ATФ binding cassette transporter G1 (ABCG1) транспортеры (Rader, 2006; Tall et al, 2008). ABCA-1 прежде всего обеспечивает выход холестерина в бедный липидами apoA-I, как показали исследования макрофагов от мышей нокаутных по ABCA1 или избыточно его экспрессирующих (Bortnick et al, 2000; Haghpassand et al, 2001; Van Eck et al, 2006). Напротив, ABCG1 в основоном обусловливает выход холестерина из макрофагов в зрелые HDL (Tall et al, 2008). Интересно, что недавнее исследование количественно оценивало роль SR-BI, ABCA1 и ABCG1 в RCT макрофагов у 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 дополнительным способом в стимуляцию RCT макрофагов in vivo, а трансплантации костного мозга от ABCA1/ABCG1-дефицитных мышей ускоряют образование атеросклеротических повреждений у дефицитных по LDL рецептору мышей (Wang et al, 2007). Соответственно, Yvan-Charvet et al (Yvan-Charvet et al, 2008) продемонстрировали, что SR-BI не способен стимулировать общий выход холестерина из HEK293 клеток в плазматические HDL и ингибировать ABCG1-обусловленное истечение холестерина, это, по крайней мере, частично обусловлено повышенным потреблением HDL cholesteryl эфиров в этих клетках. Вследствие выхода из макрофагов ассоциированный с HDL холестерин может подвергаться эфиризации с помощью LCAT, которые переносит жирные acyl остатки из фосфолипидов на 3-beta-hydroxy группу холестерина (Rader, 2009). Финальные ступени RCT включают поглощение HDL cholesterol печенью и его экскрецию в желчь. Как описывалось выше, эфиры холестерина и свободный холестерин в HDL может или непосредственно размещаться в печени посредством SR-BI или переноситься на apoB-содержащие липопротеины в процессе, обеспечиваемом с помощью CETP (Cuchel & Rader, 2006). В последнем пути эфиры холестерина размещаются в печени посредством LDL рецепторов. Печеночные эфиры холестерина затем гидролизуются в свободный холестерин, которые может быть выделен в желчь или непосредственно или вследствие превращения в желчную кислоту. Alterations in cardiovascular disease Конечно, недавнее исследование показало, что способность выхода холестерола в сыворотке, истощенной по apoB (на что указывает способность HDL воспринимать холестерин из макрофагов) оказалась обратным образом связанной с каротидной IMT у здоровых добровольцев и с вероятностью ангиографической CAD в исследованиях случаев и контроля (Khera et al, 2011). Важно, что эти ассоциации персистируют после поправок на уровни HDL cholesterol и apoA-I. Пониженная способность выхода холестерина посредством SR-BI- и ABCG-1-зависимых путей также наблюдалась в крупных HDL2 частицах у пациентов с семейной hypercholesterolemia (Bellanger et al, 2011). Кроме того, способность HDL высвобождать эфиры холестерина в печень у этих пациентов была нарушена, как это было определено с использованием in vitro модели с HepG2 клетками. Однако, остаётся открытым критический вопрос, остается ли способность выхода из макрофагов холестерина или др. защищающих от атеросклероза функций HDL, связанной с прогрессией и исходом клинических сердечно-сосудистых болезней. Stimulation of endothelial cell nitric oxide (NO) production Physiological mechanisms В последние годы стало ясно, что HDL от здоровых субъектов может оказывать прямые потенциальные защищающие от атеросклероза эффекты на эндотелиальные клетки и и понимание сосудистых эффектов HDL существенно изменилось в результате важного наблюдения, что HDL может непосредственно стимулировать эндотелиальной NO synthase-обусловленную продукцию NO, а также индуцировать зависимое от эндотелия, NO-обусловленное расширение сосудов (vasodilation) посредством эндотелиальных SR-BI (Yuhanna et al, 2001). Эндотелиальный NO играет критическую роль в регуляции сосудистого тонуса и структуры (Landmesser et al, 2004), и что важно, эндотелиальный NO, как было установлено, осуществляет разнообразные защитные от атеросклероза эффекты в сосудах, такие как анти-тромботические, анти-коагуляционные, противо-воспалительные и анти-фибринолитические эффекты. Кроме того, экспериментальное исследование соотв. продемонстрировало способность HDL модифицировать экспрессию, а также активность eNOS 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 воздействие воспроизведенных HDL, как было установлено, улучшает эндотелиальную функцию у субъектов с hypercholesterolemia и у субъектов с изолированным низким HDL, обусловленном гетерозиготными мутациями потери функции гена ABCA-1 (Bisoendial et al, 2003; Spieker et al, 2002). Несколько разных механизмов было предложено для объяснения стимулирующей способности эндотелиального NO на HDL (Fig 3). В ранних исследованиях было предположено, что HDL действует путем предупреждения вредных эффектов окисленных LDL еа эндотелиальную NO-synthase (Uittenbogaard et al, 2000), тогда последующее исследование Yuhanna et al (Yuhanna et al, 2001) позволило предположить, что HDL могут связывать эндотелиальные SR-BI и тем самым непосредственно стимулировать eNOS-обеспечиваемую продукцию NO. Механистически связывание, HDL с SR-BI первоначально ведет к tyrosine kinase Src-обусловлено активации phosphoinositide (PI) 3-kinase, которая в свою очередь, активирует Akt и MAP kinase/extracellular signal-regulated kinase путь (Mineo et al, 2003). Эта активация эндотелиальной Akt, как было установлено, стимулирует фосфорилирование eNOS по остатку серина 1177 (Mineo et al, 2003; Nofer et al, 2004), как известно, важный регуляторный механизм, ведущий к активации eNOS (Dimmeler et al, 1999). Напротив, механизм, посредством которого MAP kinase/extracellular signal-regulated kinase путь активирует eNOS в эндотелиальных клетках, стимулируемых с помощью HDL, предстоит ещё 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. компоненты HDL помимо apoA-I, скорее всего, важны для eNOS-стимулирующей способности HDL, т.к. изолированный apoA-I, основной SR-BI лиганд HDL, не способен активировать eNOS в этих исследованиях. Интересно, что стимуляцией eNOS-обусловленная продукция NO индуцирует также связывание 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-вызываемое 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. создавать необходимую пространственную близость для lysophospholipids, чтобы эффективно стимулировать S1P3 (Nofer et al, 2004). Недавно Terasaka et al (Terasaka et al, 2008) идентифицировали новый механизм, с помощью которого HDL могут поддерживать продукцию и полезность эндотелиального клеточного NO у мышей на диете с высоким содержанием холестерина. Эти авт. полагают, что ABCG1-обусловленный выход oxysterols з 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 из аорты человека с HDL предупреждает 7-ketosterol-вызываемую продукцию реактивных видов кислорода и разрушение активных димеров eNOS. Более того, HDL-обусловленное истечение холестерина посредством ABCG-1 снижает ингибирующее взаимодействие eNOS с caveolin-1 и тем самым восстанавливает активность eNOS в нагруженных холестерином эндотелиальных клетках (Terasaka et al, 2010). Эти данные подтверждают, что способность HDL оберегать функцию эндотелиальных клеток в присутствии гиперхолестеролемии может быть, по крайней мере, частично связана с повышением выхода из эндотелия oxysterols (Fig 3). Отметим, что недавнее исследование нашей группы идентифицировало HDL-ассоциированный антиоксидантный энзим paraoxonase (PON) 1 в качестве важного детерминанта способности HDL стимулировать продукцию эндотелиального NO и оказывать NO-зависимые эффекты, защищающие эндотелий от атеросклероза (Besler et al, 2011). Ингибирование PON1 в HDL от здоровых субъектов нарушает способность HDL стимулировать продукцию эндотелиального NO, а HDL, выделенные из PON1-дефицитных мышей неспособны стимулировать продукцию NO в эндотелиальных клетках аорты мышей. Более того, ингибирование eNOS-обеспечиваемой продукции NO предупреждает ингибирующие эффекты HDL от здоровых субъектов на активность ядерного фактора κB (NF-κB) на экспрессию, vascular cell adhesion molecule (VCAM)-1 и адгезию эндотелиальных моноцитов, подтверждая, что способность HDL стимулировать продукцию эндотелиального NO важна для этих эндотелиальных противовоспалительных эффектов HDL (Besler et al, 2011). Alterations in cardiovascular disease Мы и др. недавно показали, что прямые эндотелиальные эффекты HDL от пациентов с CAD и диабетом заметно изменены по сравнению с HDL от здоровых субъектов. В заметном контрасте с HDL от здоровых субъектов, HDL от пациентов с диабетом и низкими уровнями HDL cholesterol неспособен 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 с острым коронарным синдромом-в противоположность HDL от того же возраста и пола здоровых субъектов-ингибирует скорее, чем стимулирует продукцию эндотелиальными клетками NO, и ингибирует способность ограничивать воспалительную активацию эндотелия и способствовать репарации эндотелия in vivo (Besler et al, 2011). Inhibition of lipid oxidation by HDL Basic mechanisms При инициации и прогрессировании атеросклеротической сосудистой болезни накопление и последующее окисление LDL в пространстве под эндотелием, как полагают, играет важную роль. Окисленные LDL, про-атерогенная форма LDL, используется очищающими рецепторами макрофагов и в нескольких исследованиях было продемонстрировано, модифицированные окислением LDL способствуют воспалительной активации эндотелиальных клеток (Navab et al, 2004). Модификация LDL с помощью 1-electron оксидантов, таких как tyrosyl радикалы или nitrogen dioxide радикалы, ведет к образованию липидных hydroperoxides и образованию продвинутых продуктов окисления, т.e. alkanes, aldehydes и isoprostanes. Поэтому 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, основной белковый компонент HDL, способен соединяться и удалять липидные hydroperoxides из LDL in vitro и после инъекции мышам, а также вливанию людям in vivo (Navab et al, 2000). Кроме того, HDL содержит некоторые антиоксидантные энзимы, которые могут участвовать в предупреждении окисления липидов или деградации липидных hydroperoxides, такие как LCAT, platelet-activating factor acetylhydrolase (PAF-AH), reduced glutathione selenoperoxidase и PON1. В частности, мыши, дефицитные по PON1 обнаруживают существенно большие атеросклеротические повреждения по сравнению с соотв. контролями дикого типа, а HDL, выделенные из PON1-дефицитных мышей неспособны предупреждать окисление LDL в клетках культивируемых артериальных стенок (Shih et al, 1998). Однако др. ставят под вопрос гипотезу, что HDL непосредственно приобретают липидные hydroperoxides от LDL или окислются в плазме, поскольку перенос липидных hydroperoxides между LDL и HDL, по-видимому, медленный, а плазма содержит некоторые антиоксидантные защитные механизмы (Shao & Heinecke, 2009). Др. объяснением обогащения липидными hydroperoxides HDL может быть тот факт, что HDL связывают продукты окисления липидов, такие как 7-ketocholesterol (Terasaka et al, 2008) в местах воспаления и транспортируют их обратно в плазму, тем самым защищая эндотелиальные клетки от активации воспаления (Shao & Heinecke, 2009). Интересно в этом отношении то, что Nicholls and colleagues (Nicholls et al, 2005) описали, чсто возрожденные (reconstituted) HDL ингибируют продукцию superoxide и сосудистое воспаление, индуцируемое в сонной артерии у кроликов нормальными уровнями холестерина в крови. Alterations of antioxidant effects of HDL in acute phase response and cardiovascular disease В 1995, Van Lenten et al продемонстрировали, что HDL, полученные во время острой фазы реакции (т.e. в течение 2-3 дней после хирургии на сердце) способствуют скорее, чем ингибируют LDL-индуцируемый экспрессию эндотелиального monocyte chemoattractant protein (MCP)-1 и слипчивость (adhesion) моноцитов, демонстрируя, что противовоспалительные свойства HDL могут быть очень гетерогенными (Van Lenten et al, 1995). Способность HDL ингибировать оксидативные модификации LDL, вызываемые в воссозданных моделях стенки артерий (т.e. в совместной культуре гладкомышечных и эндотелиальных клеток), была заметно нарушена во время ост рой фазы реакции. Сходным образом, острая инфекция Influenza A у мышей дикого типа прогрессивно нарушает способность HDL ингибировать окисление LDL и LDL-вызываемую хемотактическую активность моноцитов в клетках стенки артерий человека, совместно культивируемых свыше 9 дней после инокуляции (Van Lenten et al, 2001). Недавнее исследование, адресованное вопросу, могут ли HDL также изменять эффекты окисления LDL у пациентов с сердечно-сосудистыми болезнями. В противоположность противоокислительным и противовоспалительным эффектам HDL у здоровых субъектов, HDL от normolipidemic пациентов с ангиографически подтвержденной CAD (т.e. ~50% сужение, по крайней мере, одной коронарной артерии) увеличивали LDL-вызываемую хемотактическую активность моноцитов клетками стенок артерий человека и способствовали окислению LDL (Navab et al, 2001). Последующая работа Ansell et al подтвердила, что способность HDL изменять LDL-индуцируемую хемотактичную активность моноцитов у пациентов с CAD, до некоторой степени снижалась после 6 недель терапии simvastatin (Ansell et al, 2003). Однако, HDL от пациентов с CAD , принимающих статины, оставались провоспалительными в противоположность HDL от того же возраста и пола здоровых субъектов. Other potential anti-atherogenic properties of HDL HDL, выделенные от здоровых субъектов или воссозданные HDL, как было установлено, также стимулируют репаративные механизмы эндотелия и ингибируют апоптоз эндотелиальных клеток, агрегацию тромбоцитов и экспрессию противо-тромботических факторов в эндотелиальных клетках, это может вносить вклад в анти-атерогенные 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 Важное in vivo доказательство, демонстрирующее, что HDL могут защищать от развития и прогрессии атеросклероза, получены в исследованиях на кроликах, которым скармливали холестерин. Badimon et al (Badimon et al, 1989) наблюдали, что воздействие гомологов плазматических фракций HDL одновременно с атерогенной диетой ингибировало образование жировых полосок в аорте и отложения холестерина у кроликов на диете с холестерином. Более того, у таких кроликов с уже существующим атеросклерозом применение гомологов плазматических фракций HDL вызывало регрессию уже возникших жирных полосок в аорте и отложений жира (Badimon et al, 1990). Сходным образом, нацеленный на печень перенос гена apoA-I человека мышам, дефицитным по LDL-рецептору с предсуществующими атеросклеротическими повреждениями (вызванными 5 недельной диетой western-типа) приводил к регрессии области атеросклеротических повреждений (Tangirala et al, 1999). Однако последующие исследования, поставили под вопрос, что избирательное увеличение HDL может вызывать регрессию атеросклеротических повреждений. Трансплантации сегментов торакальной аорты от apoE-дефицитных мышей, содержащих выраженные атеросклеротические повреждения, сингенным apoE-дефицитным мышам, экспрессирующим apoA-I трансген человека, задерживало прогрессирование атеросклероза и ремоделировало атеросклеротические бляшки в направлении более стабильного проявления (Rong et al, 2001). Сходным образом, аденовирусный перенос apoA-I мышам, дефицитным по LDL-рецептору с предсуществующими атеросклеротическими повреждениями, увеличивало содержание коллагена в повреждениях, но не вызывало регрессии (Van Craeyveld et al, 2011). Более того, нацеленный на гепатоциты перенос аденовирусного кроличьего apoA-I или кроличьего LCAT ингибировал прогрессирование атеросклероза и вызывал выход холестерина из атеросклеротических бляшек у кроликов, дефицитных по LDL-рецептору (Van Craeyveld et al, 2009). Эти находки показали, что HDL может вызывать регрессию атеросклероза только ранних атеросклеротических повреждений , но не выраженных атеросклеротических повреждений. Однако, HDL могут приводить к 'ремоделированию' выраженных атеросклеротических повреждений, как описано выше (Rong et al, 2001). Недавнее исследование проверяло эффект рекомбинантных apoA-I Milano/phospholipid комплексов (также известных как ETC-216) на развитие и прогрессирование атеросклероза у животных моделей. ApoA-I Milano это естественно возникший вариант главного белка HDL apoA-I, содержащего замену аргинина на цистеин в аминокислоте в позиции 173. Вливание рекомбинантного apoA-I Milano уменьшает образование новой интимы после артериальных повреждений у кроликов на диета с холестерином (Ameli et al, 1994) и предупреждает атеросклероз аорты у дефицитных по apoE мышей на диете с высоким содержанием холестерина (Shah et al, 1998). Отметим, что в этих исследованиях предупреждение утолщения неоинтимы или прогрессирования атеросклероза сопровождалось пониженным содержанием липидов и макрофагов в стенке артерий. Human atherosclerosis Принимая во внимание обсуждение результатов рекомбинантных apoA-I Milano/phospholipid комплексов у животных моделей с экспериментальным атеросклерозом, Nissen and colleagues (Nissen et al, 2003) провели проспективное рандомизированное, контролируемое плацебо, клиническое испытание, изучавшее эффект 5 недельных вливаний двух доз рекомбинантных apoA-I Milano/phospholipid комплексов или плацебо на массу коронарных атером, определяемую с помощью intravascular ultrasound (IVUS) у пациентов с острым коронарным синдромом. Это исследование подтвердило, что вливание рекомбинантных apoA-I Milano/phospholipid комплексов вызывает малые, но достоверные изменения регрессии объема коронарных атером по сравнению с недостоверными изменениями в группе плацебо. 47 пациентов было включено в анализ. Однако, доза apoA-I Milano, которая вводилась во время испытания, была высокой, это делает такое воздействие дорогим и трудным для введения в клиническую практику. У одного пациента лечение было прекращено из-за возможной реакции гиперчувствительности (Nissen et al, 2003). Отметим, что второе исследование охарактеризовало эффекты 4 недельных вливаний восстановленных (reconstituted) HDL (CSL-111, т.e. apoA-I и phosphatidylcholine, 40 or 80^mg/kg) или плацебо на массу коронарных атером у 183 пациентов с недавним острым коронарным синдромом (Tardif et al, 2007). Тестирование группы с высокой дозой лечения CSL-111 было прекращено рано из-за аномалий тестов на функцию печени. Спустя 2-3 недели после последней инъекции, не было выявлено достоверных отличий в объеме атером (% изменение в объеме атером: ~3.4% c CSL-111 и ~1.6% с плацебо) или незначительные изменения в объеме бляшек между низкой дозой CSL-111 и плацебо группой по IVUS. Однако внутривенные инъекции CSL-111 достоверно улучшали индекс характеристик бляшек, вторичные предельные значения на IVUS и коронарные показатели при количественной ангиографии. Дополнительное крупное исследование с использованием внутривенных вливаний разных форм восстановленных HDL только проводится и прольёт больше света на потенциальные эффекты такого воздействия HDL на коронарный атеросклероз. Potential HDL-targeted therapies Нацеленная на HDL терапия сегодня интенсивно оценивается в качестве потенциально новой стратегии лечения существенного остаточного риска у пациентов с атеросклеротической сердечно-сосудистой болезнью. Degoma and Rader недавно классифицировали HDL-нацеленные лекарства, которые сегодня тестируются в преклинических или клинических испытаниях в 4-х группах (Degoma & Rader, 2011): лекарства, которые (i) непосредственно увеличивают уровни apoA-I (apoA-I вливания, усилители эндогенной продукции apo A-I ), (ii) косвенно увеличивают уровни apoA-I иd HDL cholesterol (CETP ингибиторы, niacin, ингибиторы эндотелиальной липазы), (iii) воспроизводящие функцию apoA-I (т.e. apoA-I миметики) и (iv) усиливающие RCT (liver х receptor агонисты, LCAT активаторы). Большинство из этих нацеленных на HDL лекарств всё ещё в преклинических или ранних клинических испытаниях. В поиске увеличивающих HDL, кардио-защитных лекарств недавно интерес сконцентрировался на niacin и CETP ингибиторах. Niacin Niacin (никотиновая кислота), 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 холестерина, триглицеридов и липопротеина (a) (Gille et al, 2008). Недавнее экспериментальное исследование на кроликах показывает, что эффекты niacin на функцию эндотелия и сосудистое воспаление, по крайней мере, частично не зависят от изменений уровней липидов в плазме (Wu et al, 2010). Более того, Lukasova et al недавно сообщили, что niacin может снижать прогрессирование атеросклероза у мышей независимо от его липид-модифицирующих эффектов благодаря активации GPR109A на иммунных клетках (Lukasova et al, 2011). Мы наблюдали, что расширенное использование лечения niacin улучшает функции HDL, защищающие эндотелий при типа 2 диабете с низкими уровнями HDL-cholesterol (Sorrentino et al, 2010). В Coronary Drug Project (CDP), niacin снижал величину инфаркта миокарда во время первоначальных 5 лет по сравнению с плацебо; однако, не выявлено достоверных различий в первичных предельных значениях величины гибели от любых причин между niacin и placebo группами (The Coronary Drug Project Research Group, 1975). Однако после 15 лет применения наблюдается достоверное снижение снижения смертности от всех причин в группе, первоначально рандомизированной для терапии niacin (Canner et al, 1986), но эти результаты необходимо интерпретировать с осторожностью, поскольку рандомизированное лечение продолжалось в течение 8 лет. В HDL-Atherosclerosis Treatment Study (HATS), комбинация терапии niacin и simvastatin замедляла прогрессию коронарного атеросклероза и скорость появления первых сердечно-сосудистых событий у пациентов с CAD и низкими уровнями HDL-cholesterol (Brown et al, 2001). Однако в этом исследовании количество пациентов было ограниченным и не было группы, принимающих только simvastatin. Arterial Biology for the Investigation of the Treatment Effects of Reducing Cholesterol (ARBITER) исследования 2, 3 и 6 оценивали эффекты niacin на атеросклероз сонных артерий у пациентов с CAD (или с эквивалентом риска CAD) на терапию статинами. В ARBITER-2, широкое использование niacin снижало carotid intima media thickness (cIMT) у таких пациентов спустя 1 год после завершения, но не наблюдалось достоверных отличий по сравнению с руппой placebo (Taylor et al, 2004). Продолжение open label uncontrolled crossover исследования, ARBITER-3, сообщило о достоверной регрессии cIMT после дальнейших 12 мес. широкого использования niacin (Taylor et al, 2006). В ARBITER 6-HALTS, добавление niacin, но не добавление ezetimibe, снижало cIMT после 14 мес. у пациентов с CAD (или эквивалентом риска CAD) и уровень HDL-cholesterol при 50 mg (у мужчин)/55 mg (у женщин) на децилитр, которые получали длительное время статины и у которых достигался уровень LDL cholesterol в 100 mg на децилитр (Taylor et al, 2009). Недавно опубликованное Atherothrombosis Intervention in Metabolic Syndrome with Low HDL/High Triglycerides: Impact on Global Health Outcomes (AIM-HIGH) испытание включало 3414 пациентов и было посвящено вопросу, снижает ли добавление 1.5-2.0 g ER-niacin в день риск основных сердечно-сосудистых событий у пациентов с установленной сердечно-сосудистой болезнью и атерогенной dyslipidemia (Boden, 2011). Для поддержания уровня LDL cholesterol в 40-80 mg на децилитр, все пациенты получали simvastatin (40-80 mg в день), плюс ezetimibe (10 mg в день), если необходимо. AIM HIGH испытание было остановлено раньше после продолжительности в среднем около 3 лет, потому что терапия niacin не обнаруживала какой-либо клинической пользы и сопровождалась неожиданно высоким количеством ишемических инсультов у пациентов, рандомизированных для принятия niacin. Однако имелся ряд ограничений в этом испытании, которые необходимо учитывать. Испытание было спроектировано с 85% силой, чтобы показать 25% снижение первичных конечных значений, которые безусловно были переоценены в ретроспективе, в основном по трем причинам: Во-первых, абсолютные различия в уровнях HDL cholesterol между niacin и плацебо группами было небольшим (т.e. 4-5mg/dl); Во-вторых, уровни LDL cholesterol были очень низкими в обеих группах, 75% пациентов в группе placebo подвергались действию высоких доз статина и др. 20% получали ezetimibe в качестве дополнительной терапии к simvastatin; в-третьих, имелось 25% разрывы в величине в niacin группе, что могло к отклонению результатов. Более того, AIM-HIGH стало первым испытанием, что продемонстрировать потенциальную ассоциацию между niacin терапией и ишемическими инсультами. Это необходимо и в дальнейшем изучать серьезно. Однако, отсутствует предварительное исследование или какое-либо доказательство, подтверждающее, что niacin может способствовать появлению ишемических инсультов. Идущее HPS-2-HRIVE испытание проверяет влияние ER-niacin/laropiprant на основную терапию статинами в качестве вторичной профилактики, оно базируется на более, чем 25000 пациентах и сможет предоставить более определённый ответ об эффектах ER-niacin/laropiprant терапии на сердечно-сосудистые исходы (NCT00461630). CETP inhibitors Интересное фармакологическое ингибирование CETP в качестве нового терапевтического подхода к повышению уровней HDL холестерина было спровоцировано находкой повышенных уровней HDL cholesterol в Японских семьях с генетическим дефицитом CETP . Однако, первое протестированное соединение в крупном клиническом испытании , torcetrapib, не снижало прогрессии каротидного атеросклероза у пациентов с семейной hypercholesterolemia, получающих лечение статинами, и ассоциировало с прогрессированием болезни в общем каротидном сегменте (Kastelein et al, 2007). Конечно, эти эффекты появлялись несмотря на выраженное увеличение уровней HDL cholesterol и существенное снижение LDL холестерина и триглицеридов (Kastelein et al, 2007). Более важно, что в исследовании Lipid Level Management to Understand its Impact in Atherosclerotic Events (ILLUMINATE), основным клиническим исходом испытания, характеризующего эффекты torcetrapib на основные сердечно-сосудистые события у пациентов с высоким сердечно-сосудистым риском, которые получали статины, терапия torcetrapib ассоциировала с повышенным риском сердечно-сосудистых событий и гибелью от разных причин (Barter et al, 2007b). Это, по крайней мере, частично обусловлено увеличением кровяного давления, уровней системного aldosterone и альтерациями электролитов сыворотки, связанными с 'off-target' эффектами этого соединения на синтез aldosterone и cortisol в кортикальных клетках надпочечников (Barter & Rye, 2011). Более того, применение torcetrapib у крыс со спонтанной гипертензией ослабляло продукцию эндотелиального NO и увеличивало продукцию реактивных видов кислорода, а также endothelin-1 в эндотелии, приводя 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 влияет на кровяное давление, электролиты и альдостерон сыворотки. В 24 ч амбулаторном исследовании кровяного давления anacetrapib, как было установлено, эффективно увеличивает уровни HDL cholesterol у пациентов с дислипидемией после 4-недельной терапии, не меняя уровней кровяного давления (Krishna et al, 2007). Сравнимые эффекты наблюдались у 589 пациентов с гиперхолестринемией или смешанной гиперлипидемией в этом исследовании, 8 недельное лечение anacetrapib приводило к увеличению HDL холестерина до 139% (Bloomfield et al, 2009). Конечно, в этом испытании совместно применяли anacetrapib с atorvastatin, приводящему к достоверному снижению LDL cholesterol и сходным образом HDL cholesterol увеличивался по сравнению с терапией atorvastatin в отдельности. В недавнем DEFINE испытании, 1623 пациентов с коронарной болезнью сердца или с высоким риском коронарной болезни сердца, которые получали статин и имели базовый уровень LDL cholesterol в 81 mg/dl , получали в добавок 100 mg anacetrapib или плацебо ежедневно в течение 18 мес. По сравнению с плацебо, anacetrapib снижал уровни LDL cholesterol на 39.8% и приводил в результате к 138% увеличению уровней HDL cholesterol (Cannon et al, 2010). Не наблюдалось изменений кровяного давления уровней электролитов или aldosterone и не происходило увеличение вредных сердечно-сосудистых событий. Эффекты лечения anacetrapib на сердечно-сосудистые исходы проверяли в крупном глобальном REVEAL HPS-3 TIMI-55 испытании, при котором тестировали, редуцирует ли anacetrapib смертность и сердечно-сосудистую заболеваемость в популяции примерно из 30000 пациентов с сердечно-сосудистыми заболеваниями. Dalcetrapib , как было установлено, вызывает более скромное ингибирование активности CETP и сегодня оценивается в крупном клиническом испытании в phase II и III исследования. Недавно завершенное dal-VESSEL исследование продемонстрировало отсутствие побочных эффектов dalcetrapib на артериальное кровяное давление и функцию эндотелия. Эти результаты dal-PLAQUE imaging испытания, которое характеризовало эффекты воздействия dalcetrapib или placebo на структуру стенок сосудов (с помощью MRI) и воспаление (by 18FDG-PET/CT) в течение 24 мес. у пациентов. которые имели или не имели высокого риска CAD (Fayad et al, 2011). Важно, что не было получено доказательств побочных эффектов dalcetrapib на структурные параметры и показатели воспаления в стенках сосудов. В настоящее время производится dal-OUTCOMES испытание (в которое включено около 15600 пациентов) м исследуются 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 детально было описано выше, способность HDL частиц разных размеров или структуры вызывать анти-антерогенные эффекты, различается. Изменения в функциональности HDL могут иметь несколько причин, включая изменения HDL протеома (белкового состава или модификаций) и липидома. Более того, физико-химические признаки HDL частиц могут влиять на их противовоспалительную способность, чем меньше и плотнее субфракция HDL3, тем больше и менее плотная субфракция HDL2 участвует в ингибировании экспрессии TNF-α- индуцированного VCAM-1 в эндотелиальных клетках (Ashby et al, 1998). Heterogeneity of the HDL proteome Недавнее протеомное исследование выявило различия между 28 и 67 HDL-ассоциированными белками с использованием 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 выявили не только белки с хорошо охарактеризованными ролями в липидном метаболизме и антиоксидантных свойствах HDL, но и также ряд белков, участвующих в острой фазе реакции, регуляции комплемента и ингибировании протеиназ. Конечно, белковый состав HDL может отличаться между здоровыми субъектами и пациентами с CAD (Vaisar et al, 2007), подтверждая потенциальное ремоделирование HDL частиц у этих пациентов. Комбинированная терапия statin и niacin частично устраняет изменения HDL протеома, наблюдаемые у пациентов с CAD, давая состав белков, который напоминает таковой у здоровых того же возраста и пола контрольных субъектов (Green et al, 2008). Однако, имеют ли изменения в HDL протеоме отношение к изменениям сосудистых эффектов HDL у пациентов с CAD, нуждается в проверке в будущих исследованиях. Кроме того, изменения белкового состава HDL во время острого воспаления наблюдаются у мышей после лечения endotoxin или у людей после хирургических вмешательств на сердце (Chiba et al, 2011; Van Lenten et al, 1995). Это привело к появлению термина 'acute phase HDL', которая характеризуется повышением в serum amyloid A (SAA), group IIa secretory phospholipase A2 (sPLA2-IIa) и содержания ceruloplasmin и понижением содержания apoA-I . Получены противоречивые данные для способности выхода холестерина из HDL во время острой фазы реакции. В то время как McGillicuddy с сотр. наблюдали снижение RCT макрофагов в фекалии во время подострой эндотоксемии у мышей (McGillicuddy et al, 2009), др. обнаруживали скорее увеличение ABCG-1 зависимого выхода холестерина из HDL у мышей во время действия endotoxin (de Beer et al, 2011), и сохранение способности ABCA-1- и ABCG-1-зависимого выхода холестерина из HDL от пациентов после кардиальной хирургии (Jahangiri et al, 2009). Интерпретация этих данных осложнена тем фактом, что SAA может сам по себе может действовать как акцептор клеточного холестерина. Posttranslational modifications of apoA-I Оксидативные модификации apoA-I, как было установлено, нарушают способность выхода холестерина из HDL (Fig 4). В частности, myeloperoxidase (MPO), hypochlorous кислотой (HOCl)-генерируемый энзим, который обогащен в атеромах у людей, может модифицировать apoA-I и индуцировать образование chloro- и nitrotyrosine (Zheng et al, 2004), а также окисление methionine (Shao et al, 2008). Модификация HDL с помощью MPO ведет к выраженному нарушению способности выхода холестерина из HDL (Bergt et al, 2004; Zheng et al, 2004) и нарушению способности HDL стимулировать продукцию эндотелиального NO (Sorrentino et al, 2010). Интересно, что уровни nitro- и chloro-tyrosine из apoA-I выше у пациентов с CAD по сравнению со здоровыми субъектами (Zheng et al, 2004). Однако имеются противоречия относительно механизмов, с помощью которых MPO модификация ведет 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-вызываемого окисления, модификация HDL с помощью malondialdehyde, продвинутого продукта окисления липидов, как было установлено, нарушает способность выхода холестерина из HDL in vitro (Shao et al, 2010), подтверждая, что окисление липидов само по себе может вызывать альтерации белков, ассоциированных с HDL. Characterization of the HDL lipidome Значительно меньше известно о липидоме HDL. Было продемонстрировано, что HDL обогащены phosphatidylcholine, lysophosphatidylcholine, phosphatidylethanolamine и phosphatidylethanolamine-based плазмалогенами, по сравнению с др. фракциями липопротеинов в плазме (Wiesner et al, 2009). Однако тщательное и детальное профилирование видов молекул липидов в HDL, включая информацию о типе жирных кислот и мест, к которым они прикрепляются к глицероловому остову, всё ещё недоступны. Более того, остается неизвестным, отличаются ли эти профили липидов, ассоциированных с HDL, у пациентов со стабильной CAD или острым коронарным синдромом. Интересно, было показано, что состав видов phosphatidylcholine в HDL влияет на его противовоспалительную активность (Baker et al, 2000), подтверждая, что липидный состав может быть важным детерминантом функциональности HDL. Однако необходимы дальнейшие исследования. 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 перикиси липидов в LDL и HDL. Отметим, что мы недавно показали, что активность HDL-ассоциированной PON1 серьезно нарушена в HDL пациентов с CAD, по сравнению с HDL у здоровых субъектов того же возраста и пола (Besler et al, 2011). Ингибирование HDL-ассоциированной PON1, как это наблюдается у пациентов с CAD, ведет к увеличению MDA-lysine аддуктов в HDL, которые затем активируют эндотелиальную protein kinase C beta II (PKCβII) посредством эндотелиального LOX-1 рецептора (Fig 4). В свою очередь, стимуляция эндотелиальной PKCβII с помощью HDL от пациентов с CAD ведет к ингибированию сигнальных путей, которые необходимы для активации eNOS, т.e. для фосфорилирования eNOS по сериновому остатку 1177 и дефосфорилированию eNOS по треониновому остатку 495. В соответствии с концепцией, что активация эндотелиальной PKCβII ограничивает стимуляцию eNOS с помощью HDL от пациентов с CAD, ингибирование эндотелиальной PKCβII частично восстанавливает нарушенную способность HDL от пациентов с CAD , чтобы повысить продукцию эндотелиального NO (Besler et al, 2011). Conclusion Низкие уровни в плазме HDL cholesterol ассоциируют с повышенным риском коронарной болезни и инфаркта миокарда. HDL рассматривается как противо-атерогенный липопротеин, исходя в основном из экспериментальных исследований, указывающими на некоторые потенциальное противо-атерогенные свойства HDL. В то же самое время становится ясно, что эти биологические функции HDL, т.e. эндотелиальные эффекты, защищающие от атеросклероза, очень гетерогенны и меняются у пациентов с коронарной болезнью или диабетом. Эти наблюдения могут иметь важное значение для понимания сосудистых эффектов при нацеленной на HDL или повышающей HDL терапии. В самом деле, простое представление, что увеличение в плазме уровней HDL cholesterol само по себе всегда будет сопровождаться снижением атеросклеротической сосудистой болезни, не может больше поддерживаться, поскольку уровни HDL cholesterol сами по себе не представляют собой достаточный показатель противо-атерогенной способности HDL. Поэтому необходимы надежные и имеющие юридическую силу методы оценки функциональности HDL для лучшей оценки терапевтических эффектов нацеленных на HDL вмешательств в отношении эффектов HDL, защищающих сосуды. В этом отношении остается открытым важный вопрос, какие альтерации функций HDL, защищающие от атеросклероза, связаны с неблагоприятными клиническими сердечно-сосудистыми исходами у пациентов с CAD. Пока неизвестно, какие защищающие от атеросклероза функции HDL, или какие специфические белковые или липидные маркеры в HDL, могут наилучшим образом соответствовать анти-атерогенной способности HDL. Скорее всего, только увеличение HDL со свойствами защиты сосудов, только они могут осуществлять ожидаемые благотворные сердечно-сосудистые эффекты. Кроме того, молекулярные мишени, ведущие к повышению уровней HDL cholesterol, будут представлять собой критические детерминанты терапевтических вмешательств для сосудистых эффектов увеличивающих HDL, и должны, скорее всего, использовать механизмы, которые препятствуют функциям HDL, защищающим сосуды (такие как блокада SR-BI рецепторов). Pending issues The molecular basis of potential anti-atherogenic effects of HDL needs to be further investigated. For example, it remains at present unclear, what the relative contribution of HDL-mediated macrophage RCT versus direct endothelial-protective effects of HDL is. 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.

Атеросклеротическая coronary artery disease (CAD) и её осложнения остаются ведущей причиной смертности в индустриальных странах (Lopez et al, 2006). В последние годы интенсивное снижение low-density lipoprotein (LDL), холестерола с использованием статинов подтверждает эффективность терапии по снижению риска сердечно-сосудистых болезней (Baigent et al, 2010). Однако риск основных сердечно-сосудистых событий у пациентов с CAD при оптимальной медицинской терапии, включая статины, остается в пределах 20% после 3 лет от возникновения острого коронарного синдрома (Stone et al, 2011). Несколько линий доказательства указывают на то, что high-density lipoprotein (HDL) может действовать как анти-атерогенный липопротеин. HDL-целенаправленная терапия поэтому интенсивно продвигается как потенциальная новая анти-атерогенная стратегия снижения сердечно-сосудистых рисков.

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

Первоначально концепция, что HDL может защищать от CAD была заподозрена в многочисленных эпидемиологических исследованиях, показавших, что низкие уровни в плазме HDL cholesterol или apoA1, основного белкового компонента HDL, ассоциируют с повышенным риском CAD и связанных с CAD сердечно-сосудистых событий в генеральной 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 при лечении статинами, низкие концентрации в плазме HDL cholesterol остаются ассоциированными с повышенным риском сердечно-сосудистых событий (Barter et al, 2007a). Низкие уровни HDL cholesterol, как полагают, являются первичной липидной аномалией у пациентов с преждевременной CAD (Genest et al, 1991).

Однако низкие уровни в плазме HDL cholesterol могут быть в целом ассоциированы с ускоренным атеросклерозом. Некоторые исследования изучали превалирование сердечно-сосудистых болезней у субъектов с моногенными нарушениями метаболизма HDL, т.e. с синдромами дефицита HDL, обусловленного мутациями apolipoprotein A-I (apoA-I) , ATФ 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 для мутаций в двух др. генах. Сравнительно недавно, genome-wide association studies (GWAS) изучали связь single-nucleotide polymorphisms (SNPs), ассоциированных с измененными уровнями HDL с изменениями риска коронарной болезни (см. ниже). Кроме того, некоторые генетически модифицированные мыши были исследованы с целью получения дальнейшей информации о роли метаболизма и функции HDL в атеросклеротической сердечно-сосудистой болезни.

Apolipoprotein A-I (apoA-I)

Apolipoprotein A-I является основным белковым составляющим HDL в плазме (Fig 1). Кстати, описано более 40 генетических дефектов apoA-I (Schaefer et al, 2010). Однако, последствия этих дефектов в связи с риском сердечно-сосудистых событий оставались неясными, в основном из-за ограниченного количества носителей дефекта apoA-I гена. Однако в одном из крупных исследований с участием 54 гетерозигот по apoA-I мутации L178P, носители дефекта гена apoA-I обнаруживали низкие уровни HDL cholesterol, нарушения функции эндотелия и повышенную intima-media thickness (IMT) сонной артерии по сравнению с контролем (Hovingh et al, 2004). Отметим, однако, некоторые варианты apoA-I с аминокислотными заменами были также ассоциированы с амилоидозом (Schaefer et al, 2010), а амилоидоз, как полагают, ведет к дисфункции эндотелия и увеличению IMT в сонной артерии (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), наблюдалось, что избыточная экспрессия трансгена, обеспечивающего высокие количества человеческого ApoA-I, существенно защищали от развития ранних атеросклеротических повреждений, т.e. повреждений в виде прожилок жира (fatty streak) (Rubin et al, 1991). Сходным образом, избыточная экспрессия ApoA-I человека у apoE-дефицитных мышей на обильной (chow) диета супрессирует образование ранних атеросклеротических повреждений (Plump et al, 1994). Более того, избыточная экспрессия apoA-I у мышей ассоциирует с повышенным reverse cholesterol transport (RCT) из макрофагов в фекалии in vivo, это может , по крайней мере, частично объяснить ингибирование прогрессирования атеросклероза у мышей после переносе 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) при атерогенной диете, несмотря на низкие уровни HDL cholesterol (Li et al, 1993). Однако, напротив, нокаут apoA-I у самок мышей с трансгеном apoB человека, дефицитных по LDL рецептору и дефицитных по LDL рецептору/apoE мышей, приводи к ускоренному развитию атеросклероза (Moore et al, 2003, 2005; Voyiaziakis et al, 1998). Дополнительные исследования, оценивающие эффект apoA-I на разные стадии развития атеросклероза у мышей будут рассмотрены ниже.

ATФ binding cassette transporter A-1 (ABCA1)

ABCA1 обусловливает утечку холестерина и фосфолипидов в лишенные липидов или бедные липидами apoA-1, это ведет к образованию появляющихся HDL (Fig 1). Исследования нескольких групп в 1998 идентифицировали мутации потери функции в обоих аллелях гена ABCA1 в качестве причины редкой болезни Tangier's? которая характеризуется чрезвычайно низкими уровнями HDL cholesterol и накоплением в тканях макрофагов благодаря снижению ABCA1-обусловленной утечки холестерина и фосфолипидов из периферических клеток (Rust et al, 1999). Некоторые исследования у таких пациентов подтвердили повышенный риск преждевременной CAD (Schaefer, 1984; Schaefer et al, 2010), однако, количество носителей мутации было очень мало, так что окончательное заключение не было сделано. Если сравнивать с субъектами с гетерозиготной семейной гиперхолестеролемией (т.e. с очень высокими уровнями LDL cholesterol, вызываемыми мутациями в гене рецепторе LDL), то потенциальное увеличение сердечно-сосудистого риска у ABCA1-дефицитных субъектов не столь выражено, как ожидалось, это также приписывается сопутствующему снижению уровней LDL cholesterol у этих субъектов (Schaefer et al, 1980). Недавнее популяционное исследование в Дании продемонстрировало, что низкие уровни в плазме HDL cholesterol у субъектов, гетерозиготных по редким мутациям потери функции в гене ABCA1 не ассоциируют с повышенным риском ишемической болезни сердца в сравнении с генеральной популяцией (Frikke-Schmidt et al, 2008).

Более того, некоторые экспериментальные исследования проверили эффекты полного или только в клетках, происходящих из костного мозга, дефицита ABCA1 (или ABCA1 и ABCG-1) на развитие атеросклероза. Отметим, что полное отсутствие ABCA1 не вызывает даже умеренного увеличения образования атеросклеротических повреждений у гиперхолестеролемичных, дефицитных по apoE или LDL рецептору, мышей и ассоциирует с пониженными уровнями в плазме холестерина (Aiello et al, 2002). Сходным образом, комбинированный полный дефицит ABCA1 и ATФ binding cassette transporter G-1 (ABCG1) не оказывает достоверного эффекта на образование атеросклеротических повреждений и ассоциирует с гипохолестеролемией (Out et al, 2008). Напротив, в экспериментальных исследованиях на мышах с избирательным дефицитом ABCA1 или ABCA1/ABCG1 в клетках, происходящих из костного мозга (т.e. макрофагах, лейкоцитах), наблюдается ускоренное развитие атеросклероза (Aiello et al, 2002; van Eck et al, 2002). Итак, эти находки подтверждают, что полное отсутствие ABCA1 ведет к заметным альтерациям гомеостаза липопротеина в плазме и к потенциальному атерогенному эффекту из-за недостатка ABCA1, который может компенсироваться за счет менее атерогенного липопротеиновго профиля. Напротив, делеция ABCA1 или ABCA1 и ABCG1 только в клетках, происходящих из костного мозга (макрофагах, лейкоцитах) ведет к ускоренному возникновению атеросклеротических повреждений, указывая тем самым, что активность транспортера в клетках, происходящих костного мозга (макрофагах, лейкоцитах) оказывает анти-атерогенный эффект, которые особенно отчетлив, когда делетированы оба транспортера, т.e. ABCA1 и ABCG1 (Yvan-Charvet et al, 2007).

Находки относительно эффекта избыточной экспрессии ABCA1 на развитие атеросклероза у мышей не полностью согласуются и, по-видимому, имеются важные отличия между системной и печеночной избыточной экспрессией ABCA1. Мыши с трансгеном человека ABCA1 (избыточно экспрессирующие ABCA1 во многих тканях) на дефицитном по apoE фоне образуют более мелкие и менее сложные атеросклеротические повреждения по сравнению с контрольными мышами (Singaraja et al, 2002). Увеличение уровней ABCA1 с использованием воздействия anti-miR-33, как недавно было отмечено, уменьшает размер и липидное содержание атеросклеротических бляшек у мышей, дефицитных по LDL рецептору (Rayner et al, 2011). Напротив, однако, избыточная экспрессия ABCA1 в печени дефицитных по LDL рецептору мышей, приводит к про-атерогенному липопротеиновому профилю и увеличению образования 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 с избыточной экспрессией 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 в печени ABCA1 ведет к снижению уровней HDL cholesterol в плазме и ассоциирует с увеличением RCT в желчь, подтверждая, что ингибирование в печени ABCA1 может способствовать обратному транспорту холестерина (Yamamoto et al, 2011). Итак, эти находки подтверждают, что увеличение экспрессии и активности ABCA1 во всем организме может вызывать анти-атерогенные эффекты, тогда как избирательная избыточная экспрессия ABCA1 в печени может вызывать ускоренное развитие атеросклероза.

Lecithin/cholesterol acyltransferase (LCAT)

Lecithin/cholesterol acyltransferase обусловливает превращение свободного холестерина в cholesteryl ester в HDL и поэтому играет роль в созревании HDL частиц (Fig 1). Находки carotid атеросклероза у LCAT-дефицитных пациентов, гетерогенны и могут быть результатом популяционных различий. Hoving et al подтвердили, что носители мутаций в гене LCAT обнаруживают повышенную carotid IMT, определяемой с помощью B-mode ультразвука (Hovingh et al, 2005). В работе Calabresi et al, субъекты с низкими уровнями HDL cholesterol, обусловленными одной или двумя мутациями потери функции в гене LCAT не обнаруживали повышенной carotid IMT в сравнении со здоровыми субъектами (Calabresi et al, 2009a). Сходным образом, отсутствуют ассоциации между концентрацией LCAT в плазме и carotid IMT, наблюдаемой в этой группе субъектов с высоким риском острого коронарного синдрома, который ещё не подвергался лечению, указывая, что дефицит LCAT может не повышать риск каротидного атеросклероза (Calabresi et al, 2011). Более того, было предположено, что активность LCAT не нужна для способности плазмы человека способствовать истечению холестерина из макрофагов in vitro (Calabresi et al, 2009b) и может играть минорную роль в транспорте холестерина из макрофагов в печень у мышей с человеческим трансгеном apoA-I (Tanigawa et al, 2009), это согласуется с наблюдением, что HDL непосредственно перносят большие количества не эфиризированного холестерина в печень для экскреции холестерина вместе с желчью (Schwartz et al, 1978, 1982). Однако сравнительно недавнее исследование с использованием 3.0-T magnetic resonance imaging наблюдало, что носители мутаций гена LCAT с пониженными уровнями HDL cholesterol обнаруживают увеличение частоты каротидного атеросклероза (Duivenvoorden et al, 2011).

Scavenger receptor class B type I (SR-BI)

Печеночный SR-BI обеспечивает избирательное потребление HDL cholesterol печенью и поэтому рассматривается как ключевой рецептор удаления HDL cholesterol из плазмы (Fig 1). Кроме того, эндотелиальный SR-BI, как было установлено, обеспечивает потенциально важную передачу защищающих от атеросклероза сигналов в эндотелиальных клетках, индуцируемую с помощью HDL (см.ниже). Избыточная экспрессия печеночных SR-BI увеличивает транспорт холестерина из макрофагов в печень и его секрецию в желчь у мышей, хотя уровни в плазме HDL cholesterol были снижены (Zhang et al, 2005). Напротив, SR-BI-дефицитные мыши имеют повышенные уровни HDL cholesterol, но повышенный атеросклероз (Huby et al, 2006) указывает на то, что экспрессия SR-BI связана обратным образом с уровнями в плазме HDL cholesterol и развитием атеросклероза.

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

Приведенные выше находки подтверждают концепцию, что уровни в плазме HDL cholesterol не должны рассматриваться в отдельности как терапевтическая мишень или показатель (read-out) способности макрофагов к RCT, поскольку низкие уровни HDL cholesterol также могут быть ассоциированы с повышенной способностью RCT (как было описано выше), а высокие уровни HDL cholesterol после нокаута SR-BI могут быть ассоциированы с ускоренным атеросклерозом.

Genome-wide association studies (GWAS)

Недавно, GWAS появилось в качестве нового инструмента для идентификации распространенных генетических вариантов, которые ассоциируют с изменениями в липидах крови (Teslovich et al, 2010). С помощью этих исследований возможно определять, связаны ли ассоциированные SNPs с изменёнными уровнями липидов также с изменениями риска CAD. Весьма заметно и в резком контрасте с некоторыми SNPs, ассоциированными с высоким содержанием LDL cholesterol в сыворотке, которые постоянно ассоциировали с повышенным риском CAD, находки SNPs, ассоциированных в повышенными уровнями HDL, не выявили четкой ассоциации с риском CAD (Willer et al, 2008). Некоторые SNPs, ассоциированные с высоким содержанием HDL cholesterol, обнаруживают тенденцию к ассоциации с повышенным, а др. тенденцию к ассоциации с пониженным риском CAD (Willer et al, 2008). Интересно, что приведенные выше наблюдения у gene-targeted мышей подтверждают, что уровни HDL cholesterol могут указывать на потенциальный защитный механизм (т.e. повышенные уровни apoA-I) или могут отражать альтерации пути, связанного с HDL, который может привести к потенциальным про-атерогенным эффектам (т.e. SR-BI мутации). Итак, эти исследования также показали, что концентрация в плазме только HDL cholesterol, скорее всего, не является достаточным маркером для определения потенциальных анти-атерогенных эффектов HDL, наблюдение, которое, скорее всего, имеет отношение к дизайну и оценке терапии, нацеленной на HDL.

В сравнительно недавних GWAS, были идентифицированы некоторые локусы, которые были специфически связаны с HDL cholesterol или триглицеридами, но не с LDL cholesterol, и были ассоциированы с риском CAD (Teslovich et al, 2010). Эти находки подтверждают концепцию, что возможно модулировать HDL cholesterol способом, согласующимся со снижением риска CAD, однако, эти исследования не могут пока подтвердить, что изменения в HDL cholesterol являются причиной изменения риска CAD.

Biosynthesis of HDL

Secretion and initial lipidation of apoA-I

Первая ступень биосинтеза HDL связана с синтезом и секрецией apoA-I, главного белкового составляющего HDL, с помощью печени и кишечника (Rader, 2006). Второй, наиболее обильный белок HDL, apoA-II, синтезируется только в печени, а его секреция ведет к образованию подкласса частиц HDL, содержащих apoA-I и apoA-II (Tailleux et al, 2002).

После секреции в печени и кишечнике бедный липидами apoA-I немедленно приобретает холестерин и фосфолипиды, в особенности из гепатоцитов и энтероцитов (Brunham et al, 2006; Timmins et al, 2005). Инициальное приобретение липидов (lipidation) apoA-I в первую очередь обеспечивается с помощью ABCA-1 и приводит к образованию в стадии возникновения HDL (Fig 1). Зарождающиеся HDL приобретают дополнительные фосфолипиды и свободный холестерин из внепеченочных тканей. Относительный вклад разных органов во внепеченочную lipidation HDL остается в основном неизвестным. Однако трансплантации костного мозга от мышей дикого типа мышам, с дефицитом ABCA-1, приводят лишь к очень незначительному увеличению уровней HDL cholesterol, указывая тем самым, что макрофаги, скорее всего, не являются главным источником массы HDL cholesterol у мышей (Haghpassand et al, 2001).

Phospholipidation of HDL

Кроме того, HDL приобретают фосфолипиды и потенциально аполипопротеины (такие как apoC-III) во время гидролиза липопротеинов, богатых триглицеридами (Fig 1). Перенос остатков поверхностных фосфолипидов с липопротеинов, богатых триглицеридами, на HDL обеспечивается посредством phospholipid transfer protein (PLTP) (Masson et al, 2009). Фосфолипиды, переносимые посредством PLTP являются не только важным структурным компонентом поверхности HDL, но и также служат в качестве субстрата для эфиризации ассоциированного с HDL холестерина. Более того, PLTP способствует слиянию более мелких HDL3 частиц и последующей генерации более крупных HDL2 частиц (процесс наз. 'HDL conversion'; Lagor & Rader, 2011). Во время этого процесса, бедный липидами apoA-I обнажается и может снова подвергнуться lipidation для регенерации preβ-HDL. В трансгенных животных моделях повышенные уровни PLTP во всем организме способствовали 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 приписаны, по крайней мере, частично изменениям в продукции apolipoprotein B (apoB) и уровней в плазме холестерина у этих животных, поскольку PLTP также стимулирует печеночную секрецию VLDL, возможно за счет phospholipidation продуцируемого apoB (Lie et al, 2002).

Исследования ассоциации активности PLTP с сердечно-сосудистым риском у человека осложняются тем фактом, что активность PLTP и масса PLTP зависят от различных факторов сердечно-сосудистого риска и плохо коррелируют др. с др. (Lagor & Rader, 2011). Интересно, что недавнее исследование продемонстрировало, что два SNPs в локусе PLTP, которые обнаруживают пониженную активность и массу PLTP, оказались строго ассоциированы с низким риском сердечно-сосудистых заболеваний, несмотря на снижение концентраций в плазме HDL (Vergeer et al, 2010). Важно, что в этом исследовании не обнаружено ассоциации между SNPs в локусе PLTP и концентрациями в плазме LDL, указывающее на независимый от apoB эффект. В небольшом исследовании, четыре SNPs в локусе PLTP, как было установлено, ассоциируют с присутствием каротидного атеросклероза (Jarvik et al, 2010). Среди них, индивиды с rs6065904 аллелем обнаруживают повышенную активность PLTP и это ассоциировало с повышенным каротидным атеросклерозом.

Эти исследования подтверждают, что пониженная активность PLTP обусловленная генетическими вариантами локуса PLTP ассоциирует с пониженным сердечно-сосудистым риском у человека, указывая тем самым, что повышенная phospholipidation HDL не обязательно ведет к снижению сердечно-сосудистого риска, хотя она может увеличивать уровни HDL cholesterol.

Esterification of HDL-associated cholesterol by LCAT

После переноса холестерина и фосфолипидов из периферической ткани, часть ассоциирующего с HDL свободного холестерина в плазме эфиризируется в cholesteryl эфир 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 на субъектах с мутациями LCAT и LCAT-трансгенных мышах подтвердило, что LCAT, скорее всего, не играет существенной роли в эффективном транспорте холестерина из периферической ткани обратно в печень (Rader, 2009). Как было описано выше, находки в отношении сосудистого фенотипа у субъектов с мутациями LCAT гетерогенны.

HDL cholesterol uptake by the liver

Печеночный SR-BI может избирательно повышать cholesteryl эфир и не эфиризированный холестерин и тем самым непосредственно высвобождать HDL-ассоциированный холестерин в печень (Cuchel & Rader, 2006; Ji et al, 1999). Альтернативно, у человека и др. видов холестерин из HDL может переноситься на содержащие apoB липопротеины в обмен на триглицериды посредством cholesteryl ester transfer protein (CETP) и в последствии очищаться с помощью LDL рецепторов обеспечивающих потребление apoB-содержащих липопротеинов печенью (Fig 1). У трансгенных мышей (у которых обычно отсутствует CETP) с перенесенным геном CETP, транспорт холестерина из макрофагов в печень увеличивается (Tanigawa et al, 2007). Однако изучение эффекта CETP на развитие атеросклероза у мышей дало смешанные результаты. В то время как избыточная экспрессия CETP увеличивает атеросклероз у модельных мышей дикого типа и с гиперхолестеролемией (de Vries-van der Weij et al, 2009; Plump et al, 1999), уменьшение количества атеросклеротических бляшек наблюдается у CETP трансгенных гипертриглицеридемичных мышей и у CETP трансгенных мышей экспрессирующих избыточно LCAT, несмотря на низкие уровни HDL cholesterol у этих животных (Foger et al, 1999; Hayek et al, 1995). У кроликов (которые экспрессируют CETP), ингибирование CETP с помощью JTT-705 (наз. dalcetrapib) ослабляет атеросклероз (Okamoto et al, 2000).

Т.к. CETP ингибирование может изменять композицию частиц HDL и давать крупные HDL частицы, обогащенные эфирами холестерина, др. исследование предпринято с целью охарактеризовать способность HDL у CETP-дефицитных субъектов по обеспечению истечения холестерина из макрофаговых ксантомных клеток (Matsuura et al, 2006). Однако, потенциал истечения холестерина из HDL, выделенных от людей с гомозиготным дефицитом CETP был довольно высоким по сравнению с контрольными субъектами с нормальным содержанием липидов в крови. Важно, воздействует ли фармакологическое ингибирование CETP с помощью разных CETP ингибиторов на др. анти-атерогенные свойства HDL у пациентов с CAD предстоит ещё тестировать.

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

Недавно идентифицировано несколько свойств и функций HDL, которые могут вызывать анти-атеросклеротические эффекты. Помимо способствования истоку из макрофагов холестерина и RCT, HDL, как было установлено, осуществляет непосредственные потенциальные анти-атеросклеротические эффекты на эндотелиальные клетки, такие как прямая стимуляция продукции эндотелиального nitric oxide с помощью HDL или эндотелиальные противо-воспалительные эффекты и анти-оксидантные эффекты (Fig 2). Отметим, однако, что недавние доказательства подтверждают, что сосудистые эффекты HDL могут быть кране гетерогенными и изменяются у пациентов с сердечно-сосудистыми болезнями.

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 его функции RCT в макрофагах, т.e. удалению избытка холестерина из нагруженных липидами макрофаговых ксантомных (foam) клеток в атеросклеротических бляшках и его транспорту в печенть для экскреции с желчью (Rader, 2006; Ross & Glomset, 1973).

Гидролиз цитоплазматических cholesteryl эфиров в свободный холестерин и последующее истечение свободного холестерина в зрелые HDL или во внеклеточный бедный липидами apoA-I, это первая ступень RCT макрофагов. Т.к. первоначально полагали, что истечение холестерина из макрофагов осуществляется преимущественно за счет пассивной диффузии (Glomset, 1968), то теперь стало ясно, что истечение из макрофагов холестерина облегчается с помощью активной транспортной системы, включая ABCA1 и ATФ binding cassette transporter G1 (ABCG1) транспортеры (Rader, 2006; Tall et al, 2008). ABCA-1 прежде всего обеспечивает выход холестерина в бедный липидами apoA-I, как показали исследования макрофагов от мышей нокаутных по ABCA1 или избыточно его экспрессирующих (Bortnick et al, 2000; Haghpassand et al, 2001; Van Eck et al, 2006). Напротив, ABCG1 в основоном обусловливает выход холестерина из макрофагов в зрелые HDL (Tall et al, 2008).

Интересно, что недавнее исследование количественно оценивало роль SR-BI, ABCA1 и ABCG1 в RCT макрофагов у 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 дополнительным способом в стимуляцию RCT макрофагов in vivo, а трансплантации костного мозга от ABCA1/ABCG1-дефицитных мышей ускоряют образование атеросклеротических повреждений у дефицитных по LDL рецептору мышей (Wang et al, 2007). Соответственно, Yvan-Charvet et al (Yvan-Charvet et al, 2008) продемонстрировали, что SR-BI не способен стимулировать общий выход холестерина из HEK293 клеток в плазматические HDL и ингибировать ABCG1-обусловленное истечение холестерина, это, по крайней мере, частично обусловлено повышенным потреблением HDL cholesteryl эфиров в этих клетках.

Вследствие выхода из макрофагов ассоциированный с HDL холестерин может подвергаться эфиризации с помощью LCAT, которые переносит жирные acyl остатки из фосфолипидов на 3-beta-hydroxy группу холестерина (Rader, 2009). Финальные ступени RCT включают поглощение HDL cholesterol печенью и его экскрецию в желчь. Как описывалось выше, эфиры холестерина и свободный холестерин в HDL может или непосредственно размещаться в печени посредством SR-BI или переноситься на apoB-содержащие липопротеины в процессе, обеспечиваемом с помощью CETP (Cuchel & Rader, 2006). В последнем пути эфиры холестерина размещаются в печени посредством LDL рецепторов. Печеночные эфиры холестерина затем гидролизуются в свободный холестерин, которые может быть выделен в желчь или непосредственно или вследствие превращения в желчную кислоту.

Alterations in cardiovascular disease

Конечно, недавнее исследование показало, что способность выхода холестерола в сыворотке, истощенной по apoB (на что указывает способность HDL воспринимать холестерин из макрофагов) оказалась обратным образом связанной с каротидной IMT у здоровых добровольцев и с вероятностью ангиографической CAD в исследованиях случаев и контроля (Khera et al, 2011). Важно, что эти ассоциации персистируют после поправок на уровни HDL cholesterol и apoA-I. Пониженная способность выхода холестерина посредством SR-BI- и ABCG-1-зависимых путей также наблюдалась в крупных HDL2 частицах у пациентов с семейной hypercholesterolemia (Bellanger et al, 2011). Кроме того, способность HDL высвобождать эфиры холестерина в печень у этих пациентов была нарушена, как это было определено с использованием in vitro модели с HepG2 клетками. Однако, остаётся открытым критический вопрос, остается ли способность выхода из макрофагов холестерина или др. защищающих от атеросклероза функций HDL, связанной с прогрессией и исходом клинических сердечно-сосудистых болезней.

Stimulation of endothelial cell nitric oxide (NO) production

Physiological mechanisms

В последние годы стало ясно, что HDL от здоровых субъектов может оказывать прямые потенциальные защищающие от атеросклероза эффекты на эндотелиальные клетки и и понимание сосудистых эффектов HDL существенно изменилось в результате важного наблюдения, что HDL может непосредственно стимулировать эндотелиальной NO synthase-обусловленную продукцию NO, а также индуцировать зависимое от эндотелия, NO-обусловленное расширение сосудов (vasodilation) посредством эндотелиальных SR-BI (Yuhanna et al, 2001). Эндотелиальный NO играет критическую роль в регуляции сосудистого тонуса и структуры (Landmesser et al, 2004), и что важно, эндотелиальный NO, как было установлено, осуществляет разнообразные защитные от атеросклероза эффекты в сосудах, такие как анти-тромботические, анти-коагуляционные, противо-воспалительные и анти-фибринолитические эффекты.

Кроме того, экспериментальное исследование соотв. продемонстрировало способность HDL модифицировать экспрессию, а также активность eNOS 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 воздействие воспроизведенных HDL, как было установлено, улучшает эндотелиальную функцию у субъектов с hypercholesterolemia и у субъектов с изолированным низким HDL, обусловленном гетерозиготными мутациями потери функции гена ABCA-1 (Bisoendial et al, 2003; Spieker et al, 2002).

Несколько разных механизмов было предложено для объяснения стимулирующей способности эндотелиального NO на HDL (Fig 3). В ранних исследованиях было предположено, что HDL действует путем предупреждения вредных эффектов окисленных LDL еа эндотелиальную NO-synthase (Uittenbogaard et al, 2000), тогда последующее исследование Yuhanna et al (Yuhanna et al, 2001) позволило предположить, что HDL могут связывать эндотелиальные SR-BI и тем самым непосредственно стимулировать eNOS-обеспечиваемую продукцию NO. Механистически связывание, HDL с SR-BI первоначально ведет к tyrosine kinase Src-обусловлено активации phosphoinositide (PI) 3-kinase, которая в свою очередь, активирует Akt и MAP kinase/extracellular signal-regulated kinase путь (Mineo et al, 2003). Эта активация эндотелиальной Akt, как было установлено, стимулирует фосфорилирование eNOS по остатку серина 1177 (Mineo et al, 2003; Nofer et al, 2004), как известно, важный регуляторный механизм, ведущий к активации eNOS (Dimmeler et al, 1999). Напротив, механизм, посредством которого MAP kinase/extracellular signal-regulated kinase путь активирует eNOS в эндотелиальных клетках, стимулируемых с помощью HDL, предстоит ещё 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. компоненты HDL помимо apoA-I, скорее всего, важны для eNOS-стимулирующей способности HDL, т.к. изолированный apoA-I, основной SR-BI лиганд HDL, не способен активировать eNOS в этих исследованиях. Интересно, что стимуляцией eNOS-обусловленная продукция NO индуцирует также связывание 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-вызываемое 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. создавать необходимую пространственную близость для lysophospholipids, чтобы эффективно стимулировать S1P3 (Nofer et al, 2004).

Недавно Terasaka et al (Terasaka et al, 2008) идентифицировали новый механизм, с помощью которого HDL могут поддерживать продукцию и полезность эндотелиального клеточного NO у мышей на диете с высоким содержанием холестерина. Эти авт. полагают, что ABCG1-обусловленный выход oxysterols з 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 из аорты человека с HDL предупреждает 7-ketosterol-вызываемую продукцию реактивных видов кислорода и разрушение активных димеров eNOS. Более того, HDL-обусловленное истечение холестерина посредством ABCG-1 снижает ингибирующее взаимодействие eNOS с caveolin-1 и тем самым восстанавливает активность eNOS в нагруженных холестерином эндотелиальных клетках (Terasaka et al, 2010). Эти данные подтверждают, что способность HDL оберегать функцию эндотелиальных клеток в присутствии гиперхолестеролемии может быть, по крайней мере, частично связана с повышением выхода из эндотелия oxysterols (Fig 3).

Отметим, что недавнее исследование нашей группы идентифицировало HDL-ассоциированный антиоксидантный энзим paraoxonase (PON) 1 в качестве важного детерминанта способности HDL стимулировать продукцию эндотелиального NO и оказывать NO-зависимые эффекты, защищающие эндотелий от атеросклероза (Besler et al, 2011). Ингибирование PON1 в HDL от здоровых субъектов нарушает способность HDL стимулировать продукцию эндотелиального NO, а HDL, выделенные из PON1-дефицитных мышей неспособны стимулировать продукцию NO в эндотелиальных клетках аорты мышей. Более того, ингибирование eNOS-обеспечиваемой продукции NO предупреждает ингибирующие эффекты HDL от здоровых субъектов на активность ядерного фактора κB (NF-κB) на экспрессию, vascular cell adhesion molecule (VCAM)-1 и адгезию эндотелиальных моноцитов, подтверждая, что способность HDL стимулировать продукцию эндотелиального NO важна для этих эндотелиальных противовоспалительных эффектов HDL (Besler et al, 2011).

Alterations in cardiovascular disease

Мы и др. недавно показали, что прямые эндотелиальные эффекты HDL от пациентов с CAD и диабетом заметно изменены по сравнению с HDL от здоровых субъектов. В заметном контрасте с HDL от здоровых субъектов, HDL от пациентов с диабетом и низкими уровнями HDL cholesterol неспособен 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 с острым коронарным синдромом-в противоположность HDL от того же возраста и пола здоровых субъектов-ингибирует скорее, чем стимулирует продукцию эндотелиальными клетками NO, и ингибирует способность ограничивать воспалительную активацию эндотелия и способствовать репарации эндотелия in vivo (Besler et al, 2011).

Inhibition of lipid oxidation by HDL

Basic mechanisms

При инициации и прогрессировании атеросклеротической сосудистой болезни накопление и последующее окисление LDL в пространстве под эндотелием, как полагают, играет важную роль. Окисленные LDL, про-атерогенная форма LDL, используется очищающими рецепторами макрофагов и в нескольких исследованиях было продемонстрировано, модифицированные окислением LDL способствуют воспалительной активации эндотелиальных клеток (Navab et al, 2004). Модификация LDL с помощью 1-electron оксидантов, таких как tyrosyl радикалы или nitrogen dioxide радикалы, ведет к образованию липидных hydroperoxides и образованию продвинутых продуктов окисления, т.e. alkanes, aldehydes и isoprostanes. Поэтому 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, основной белковый компонент HDL, способен соединяться и удалять липидные hydroperoxides из LDL in vitro и после инъекции мышам, а также вливанию людям in vivo (Navab et al, 2000). Кроме того, HDL содержит некоторые антиоксидантные энзимы, которые могут участвовать в предупреждении окисления липидов или деградации липидных hydroperoxides, такие как LCAT, platelet-activating factor acetylhydrolase (PAF-AH), reduced glutathione selenoperoxidase и PON1. В частности, мыши, дефицитные по PON1 обнаруживают существенно большие атеросклеротические повреждения по сравнению с соотв. контролями дикого типа, а HDL, выделенные из PON1-дефицитных мышей неспособны предупреждать окисление LDL в клетках культивируемых артериальных стенок (Shih et al, 1998).

Однако др. ставят под вопрос гипотезу, что HDL непосредственно приобретают липидные hydroperoxides от LDL или окислются в плазме, поскольку перенос липидных hydroperoxides между LDL и HDL, по-видимому, медленный, а плазма содержит некоторые антиоксидантные защитные механизмы (Shao & Heinecke, 2009). Др. объяснением обогащения липидными hydroperoxides HDL может быть тот факт, что HDL связывают продукты окисления липидов, такие как 7-ketocholesterol (Terasaka et al, 2008) в местах воспаления и транспортируют их обратно в плазму, тем самым защищая эндотелиальные клетки от активации воспаления (Shao & Heinecke, 2009). Интересно в этом отношении то, что Nicholls and colleagues (Nicholls et al, 2005) описали, чсто возрожденные (reconstituted) HDL ингибируют продукцию superoxide и сосудистое воспаление, индуцируемое в сонной артерии у кроликов нормальными уровнями холестерина в крови.

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

В 1995, Van Lenten et al продемонстрировали, что HDL, полученные во время острой фазы реакции (т.e. в течение 2-3 дней после хирургии на сердце) способствуют скорее, чем ингибируют LDL-индуцируемый экспрессию эндотелиального monocyte chemoattractant protein (MCP)-1 и слипчивость (adhesion) моноцитов, демонстрируя, что противовоспалительные свойства HDL могут быть очень гетерогенными (Van Lenten et al, 1995). Способность HDL ингибировать оксидативные модификации LDL, вызываемые в воссозданных моделях стенки артерий (т.e. в совместной культуре гладкомышечных и эндотелиальных клеток), была заметно нарушена во время ост рой фазы реакции. Сходным образом, острая инфекция Influenza A у мышей дикого типа прогрессивно нарушает способность HDL ингибировать окисление LDL и LDL-вызываемую хемотактическую активность моноцитов в клетках стенки артерий человека, совместно культивируемых свыше 9 дней после инокуляции (Van Lenten et al, 2001).

Недавнее исследование, адресованное вопросу, могут ли HDL также изменять эффекты окисления LDL у пациентов с сердечно-сосудистыми болезнями. В противоположность противоокислительным и противовоспалительным эффектам HDL у здоровых субъектов, HDL от normolipidemic пациентов с ангиографически подтвержденной CAD (т.e. ~50% сужение, по крайней мере, одной коронарной артерии) увеличивали LDL-вызываемую хемотактическую активность моноцитов клетками стенок артерий человека и способствовали окислению LDL (Navab et al, 2001). Последующая работа Ansell et al подтвердила, что способность HDL изменять LDL-индуцируемую хемотактичную активность моноцитов у пациентов с CAD, до некоторой степени снижалась после 6 недель терапии simvastatin (Ansell et al, 2003). Однако, HDL от пациентов с CAD , принимающих статины, оставались провоспалительными в противоположность HDL от того же возраста и пола здоровых субъектов.

Other potential anti-atherogenic properties of HDL

HDL, выделенные от здоровых субъектов или воссозданные HDL, как было установлено, также стимулируют репаративные механизмы эндотелия и ингибируют апоптоз эндотелиальных клеток, агрегацию тромбоцитов и экспрессию противо-тромботических факторов в эндотелиальных клетках, это может вносить вклад в анти-атерогенные 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

Важное in vivo доказательство, демонстрирующее, что HDL могут защищать от развития и прогрессии атеросклероза, получены в исследованиях на кроликах, которым скармливали холестерин. Badimon et al (Badimon et al, 1989) наблюдали, что воздействие гомологов плазматических фракций HDL одновременно с атерогенной диетой ингибировало образование жировых полосок в аорте и отложения холестерина у кроликов на диете с холестерином. Более того, у таких кроликов с уже существующим атеросклерозом применение гомологов плазматических фракций HDL вызывало регрессию уже возникших жирных полосок в аорте и отложений жира (Badimon et al, 1990). Сходным образом, нацеленный на печень перенос гена apoA-I человека мышам, дефицитным по LDL-рецептору с предсуществующими атеросклеротическими повреждениями (вызванными 5 недельной диетой western-типа) приводил к регрессии области атеросклеротических повреждений (Tangirala et al, 1999). Однако последующие исследования, поставили под вопрос, что избирательное увеличение HDL может вызывать регрессию атеросклеротических повреждений.

Трансплантации сегментов торакальной аорты от apoE-дефицитных мышей, содержащих выраженные атеросклеротические повреждения, сингенным apoE-дефицитным мышам, экспрессирующим apoA-I трансген человека, задерживало прогрессирование атеросклероза и ремоделировало атеросклеротические бляшки в направлении более стабильного проявления (Rong et al, 2001). Сходным образом, аденовирусный перенос apoA-I мышам, дефицитным по LDL-рецептору с предсуществующими атеросклеротическими повреждениями, увеличивало содержание коллагена в повреждениях, но не вызывало регрессии (Van Craeyveld et al, 2011). Более того, нацеленный на гепатоциты перенос аденовирусного кроличьего apoA-I или кроличьего LCAT ингибировал прогрессирование атеросклероза и вызывал выход холестерина из атеросклеротических бляшек у кроликов, дефицитных по LDL-рецептору (Van Craeyveld et al, 2009). Эти находки показали, что HDL может вызывать регрессию атеросклероза только ранних атеросклеротических повреждений , но не выраженных атеросклеротических повреждений. Однако, HDL могут приводить к 'ремоделированию' выраженных атеросклеротических повреждений, как описано выше (Rong et al, 2001).

Недавнее исследование проверяло эффект рекомбинантных apoA-I Milano/phospholipid комплексов (также известных как ETC-216) на развитие и прогрессирование атеросклероза у животных моделей. ApoA-I Milano это естественно возникший вариант главного белка HDL apoA-I, содержащего замену аргинина на цистеин в аминокислоте в позиции 173. Вливание рекомбинантного apoA-I Milano уменьшает образование новой интимы после артериальных повреждений у кроликов на диета с холестерином (Ameli et al, 1994) и предупреждает атеросклероз аорты у дефицитных по apoE мышей на диете с высоким содержанием холестерина (Shah et al, 1998). Отметим, что в этих исследованиях предупреждение утолщения неоинтимы или прогрессирования атеросклероза сопровождалось пониженным содержанием липидов и макрофагов в стенке артерий.

Human atherosclerosis

Принимая во внимание обсуждение результатов рекомбинантных apoA-I Milano/phospholipid комплексов у животных моделей с экспериментальным атеросклерозом, Nissen and colleagues (Nissen et al, 2003) провели проспективное рандомизированное, контролируемое плацебо, клиническое испытание, изучавшее эффект 5 недельных вливаний двух доз рекомбинантных apoA-I Milano/phospholipid комплексов или плацебо на массу коронарных атером, определяемую с помощью intravascular ultrasound (IVUS) у пациентов с острым коронарным синдромом. Это исследование подтвердило, что вливание рекомбинантных apoA-I Milano/phospholipid комплексов вызывает малые, но достоверные изменения регрессии объема коронарных атером по сравнению с недостоверными изменениями в группе плацебо. 47 пациентов было включено в анализ. Однако, доза apoA-I Milano, которая вводилась во время испытания, была высокой, это делает такое воздействие дорогим и трудным для введения в клиническую практику. У одного пациента лечение было прекращено из-за возможной реакции гиперчувствительности (Nissen et al, 2003).

Отметим, что второе исследование охарактеризовало эффекты 4 недельных вливаний восстановленных (reconstituted) HDL (CSL-111, т.e. apoA-I и phosphatidylcholine, 40 or 80^mg/kg) или плацебо на массу коронарных атером у 183 пациентов с недавним острым коронарным синдромом (Tardif et al, 2007). Тестирование группы с высокой дозой лечения CSL-111 было прекращено рано из-за аномалий тестов на функцию печени. Спустя 2-3 недели после последней инъекции, не было выявлено достоверных отличий в объеме атером (% изменение в объеме атером: ~3.4% c CSL-111 и ~1.6% с плацебо) или незначительные изменения в объеме бляшек между низкой дозой CSL-111 и плацебо группой по IVUS. Однако внутривенные инъекции CSL-111 достоверно улучшали индекс характеристик бляшек, вторичные предельные значения на IVUS и коронарные показатели при количественной ангиографии.

Дополнительное крупное исследование с использованием внутривенных вливаний разных форм восстановленных HDL только проводится и прольёт больше света на потенциальные эффекты такого воздействия HDL на коронарный атеросклероз.

Potential HDL-targeted therapies

Нацеленная на HDL терапия сегодня интенсивно оценивается в качестве потенциально новой стратегии лечения существенного остаточного риска у пациентов с атеросклеротической сердечно-сосудистой болезнью. Degoma and Rader недавно классифицировали HDL-нацеленные лекарства, которые сегодня тестируются в преклинических или клинических испытаниях в 4-х группах (Degoma & Rader, 2011): лекарства, которые (i) непосредственно увеличивают уровни apoA-I (apoA-I вливания, усилители эндогенной продукции apo A-I ), (ii) косвенно увеличивают уровни apoA-I иd HDL cholesterol (CETP ингибиторы, niacin, ингибиторы эндотелиальной липазы), (iii) воспроизводящие функцию apoA-I (т.e. apoA-I миметики) и (iv) усиливающие RCT (liver х receptor агонисты, LCAT активаторы). Большинство из этих нацеленных на HDL лекарств всё ещё в преклинических или ранних клинических испытаниях. В поиске увеличивающих HDL, кардио-защитных лекарств недавно интерес сконцентрировался на niacin и CETP ингибиторах.

Niacin

Niacin (никотиновая кислота), 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 холестерина, триглицеридов и липопротеина (a) (Gille et al, 2008).

Недавнее экспериментальное исследование на кроликах показывает, что эффекты niacin на функцию эндотелия и сосудистое воспаление, по крайней мере, частично не зависят от изменений уровней липидов в плазме (Wu et al, 2010). Более того, Lukasova et al недавно сообщили, что niacin может снижать прогрессирование атеросклероза у мышей независимо от его липид-модифицирующих эффектов благодаря активации GPR109A на иммунных клетках (Lukasova et al, 2011). Мы наблюдали, что расширенное использование лечения niacin улучшает функции HDL, защищающие эндотелий при типа 2 диабете с низкими уровнями HDL-cholesterol (Sorrentino et al, 2010).

В Coronary Drug Project (CDP), niacin снижал величину инфаркта миокарда во время первоначальных 5 лет по сравнению с плацебо; однако, не выявлено достоверных различий в первичных предельных значениях величины гибели от любых причин между niacin и placebo группами (The Coronary Drug Project Research Group, 1975). Однако после 15 лет применения наблюдается достоверное снижение снижения смертности от всех причин в группе, первоначально рандомизированной для терапии niacin (Canner et al, 1986), но эти результаты необходимо интерпретировать с осторожностью, поскольку рандомизированное лечение продолжалось в течение 8 лет.

В HDL-Atherosclerosis Treatment Study (HATS), комбинация терапии niacin и simvastatin замедляла прогрессию коронарного атеросклероза и скорость появления первых сердечно-сосудистых событий у пациентов с CAD и низкими уровнями HDL-cholesterol (Brown et al, 2001). Однако в этом исследовании количество пациентов было ограниченным и не было группы, принимающих только simvastatin.

Arterial Biology for the Investigation of the Treatment Effects of Reducing Cholesterol (ARBITER) исследования 2, 3 и 6 оценивали эффекты niacin на атеросклероз сонных артерий у пациентов с CAD (или с эквивалентом риска CAD) на терапию статинами. В ARBITER-2, широкое использование niacin снижало carotid intima media thickness (cIMT) у таких пациентов спустя 1 год после завершения, но не наблюдалось достоверных отличий по сравнению с руппой placebo (Taylor et al, 2004). Продолжение open label uncontrolled crossover исследования, ARBITER-3, сообщило о достоверной регрессии cIMT после дальнейших 12 мес. широкого использования niacin (Taylor et al, 2006). В ARBITER 6-HALTS, добавление niacin, но не добавление ezetimibe, снижало cIMT после 14 мес. у пациентов с CAD (или эквивалентом риска CAD) и уровень HDL-cholesterol при 50 mg (у мужчин)/55 mg (у женщин) на децилитр, которые получали длительное время статины и у которых достигался уровень LDL cholesterol в 100 mg на децилитр (Taylor et al, 2009).

Недавно опубликованное Atherothrombosis Intervention in Metabolic Syndrome with Low HDL/High Triglycerides: Impact on Global Health Outcomes (AIM-HIGH) испытание включало 3414 пациентов и было посвящено вопросу, снижает ли добавление 1.5-2.0 g ER-niacin в день риск основных сердечно-сосудистых событий у пациентов с установленной сердечно-сосудистой болезнью и атерогенной dyslipidemia (Boden, 2011). Для поддержания уровня LDL cholesterol в 40-80 mg на децилитр, все пациенты получали simvastatin (40-80 mg в день), плюс ezetimibe (10 mg в день), если необходимо. AIM HIGH испытание было остановлено раньше после продолжительности в среднем около 3 лет, потому что терапия niacin не обнаруживала какой-либо клинической пользы и сопровождалась неожиданно высоким количеством ишемических инсультов у пациентов, рандомизированных для принятия niacin. Однако имелся ряд ограничений в этом испытании, которые необходимо учитывать. Испытание было спроектировано с 85% силой, чтобы показать 25% снижение первичных конечных значений, которые безусловно были переоценены в ретроспективе, в основном по трем причинам: Во-первых, абсолютные различия в уровнях HDL cholesterol между niacin и плацебо группами было небольшим (т.e. 4-5mg/dl); Во-вторых, уровни LDL cholesterol были очень низкими в обеих группах, 75% пациентов в группе placebo подвергались действию высоких доз статина и др. 20% получали ezetimibe в качестве дополнительной терапии к simvastatin; в-третьих, имелось 25% разрывы в величине в niacin группе, что могло к отклонению результатов.

Более того, AIM-HIGH стало первым испытанием, что продемонстрировать потенциальную ассоциацию между niacin терапией и ишемическими инсультами. Это необходимо и в дальнейшем изучать серьезно. Однако, отсутствует предварительное исследование или какое-либо доказательство, подтверждающее, что niacin может способствовать появлению ишемических инсультов. Идущее HPS-2-HRIVE испытание проверяет влияние ER-niacin/laropiprant на основную терапию статинами в качестве вторичной профилактики, оно базируется на более, чем 25000 пациентах и сможет предоставить более определённый ответ об эффектах ER-niacin/laropiprant терапии на сердечно-сосудистые исходы (NCT00461630).

CETP inhibitors

Интересное фармакологическое ингибирование CETP в качестве нового терапевтического подхода к повышению уровней HDL холестерина было спровоцировано находкой повышенных уровней HDL cholesterol в Японских семьях с генетическим дефицитом CETP . Однако, первое протестированное соединение в крупном клиническом испытании , torcetrapib, не снижало прогрессии каротидного атеросклероза у пациентов с семейной hypercholesterolemia, получающих лечение статинами, и ассоциировало с прогрессированием болезни в общем каротидном сегменте (Kastelein et al, 2007). Конечно, эти эффекты появлялись несмотря на выраженное увеличение уровней HDL cholesterol и существенное снижение LDL холестерина и триглицеридов (Kastelein et al, 2007).

Более важно, что в исследовании Lipid Level Management to Understand its Impact in Atherosclerotic Events (ILLUMINATE), основным клиническим исходом испытания, характеризующего эффекты torcetrapib на основные сердечно-сосудистые события у пациентов с высоким сердечно-сосудистым риском, которые получали статины, терапия torcetrapib ассоциировала с повышенным риском сердечно-сосудистых событий и гибелью от разных причин (Barter et al, 2007b). Это, по крайней мере, частично обусловлено увеличением кровяного давления, уровней системного aldosterone и альтерациями электролитов сыворотки, связанными с 'off-target' эффектами этого соединения на синтез aldosterone и cortisol в кортикальных клетках надпочечников (Barter & Rye, 2011). Более того, применение torcetrapib у крыс со спонтанной гипертензией ослабляло продукцию эндотелиального NO и увеличивало продукцию реактивных видов кислорода, а также endothelin-1 в эндотелии, приводя 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 влияет на кровяное давление, электролиты и альдостерон сыворотки.

В 24 ч амбулаторном исследовании кровяного давления anacetrapib, как было установлено, эффективно увеличивает уровни HDL cholesterol у пациентов с дислипидемией после 4-недельной терапии, не меняя уровней кровяного давления (Krishna et al, 2007). Сравнимые эффекты наблюдались у 589 пациентов с гиперхолестринемией или смешанной гиперлипидемией в этом исследовании, 8 недельное лечение anacetrapib приводило к увеличению HDL холестерина до 139% (Bloomfield et al, 2009). Конечно, в этом испытании совместно применяли anacetrapib с atorvastatin, приводящему к достоверному снижению LDL cholesterol и сходным образом HDL cholesterol увеличивался по сравнению с терапией atorvastatin в отдельности. В недавнем DEFINE испытании, 1623 пациентов с коронарной болезнью сердца или с высоким риском коронарной болезни сердца, которые получали статин и имели базовый уровень LDL cholesterol в 81 mg/dl , получали в добавок 100 mg anacetrapib или плацебо ежедневно в течение 18 мес. По сравнению с плацебо, anacetrapib снижал уровни LDL cholesterol на 39.8% и приводил в результате к 138% увеличению уровней HDL cholesterol (Cannon et al, 2010). Не наблюдалось изменений кровяного давления уровней электролитов или aldosterone и не происходило увеличение вредных сердечно-сосудистых событий. Эффекты лечения anacetrapib на сердечно-сосудистые исходы проверяли в крупном глобальном REVEAL HPS-3 TIMI-55 испытании, при котором тестировали, редуцирует ли anacetrapib смертность и сердечно-сосудистую заболеваемость в популяции примерно из 30000 пациентов с сердечно-сосудистыми заболеваниями.

Dalcetrapib , как было установлено, вызывает более скромное ингибирование активности CETP и сегодня оценивается в крупном клиническом испытании в phase II и III исследования. Недавно завершенное dal-VESSEL исследование продемонстрировало отсутствие побочных эффектов dalcetrapib на артериальное кровяное давление и функцию эндотелия. Эти результаты dal-PLAQUE imaging испытания, которое характеризовало эффекты воздействия dalcetrapib или placebo на структуру стенок сосудов (с помощью MRI) и воспаление (by 18FDG-PET/CT) в течение 24 мес. у пациентов. которые имели или не имели высокого риска CAD (Fayad et al, 2011). Важно, что не было получено доказательств побочных эффектов dalcetrapib на структурные параметры и показатели воспаления в стенках сосудов. В настоящее время производится dal-OUTCOMES испытание (в которое включено около 15600 пациентов) м исследуются 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 детально было описано выше, способность HDL частиц разных размеров или структуры вызывать анти-антерогенные эффекты, различается. Изменения в функциональности HDL могут иметь несколько причин, включая изменения HDL протеома (белкового состава или модификаций) и липидома. Более того, физико-химические признаки HDL частиц могут влиять на их противовоспалительную способность, чем меньше и плотнее субфракция HDL3, тем больше и менее плотная субфракция HDL2 участвует в ингибировании экспрессии TNF-α- индуцированного VCAM-1 в эндотелиальных клетках (Ashby et al, 1998).

Heterogeneity of the HDL proteome

Недавнее протеомное исследование выявило различия между 28 и 67 HDL-ассоциированными белками с использованием 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 выявили не только белки с хорошо охарактеризованными ролями в липидном метаболизме и антиоксидантных свойствах HDL, но и также ряд белков, участвующих в острой фазе реакции, регуляции комплемента и ингибировании протеиназ. Конечно, белковый состав HDL может отличаться между здоровыми субъектами и пациентами с CAD (Vaisar et al, 2007), подтверждая потенциальное ремоделирование HDL частиц у этих пациентов. Комбинированная терапия statin и niacin частично устраняет изменения HDL протеома, наблюдаемые у пациентов с CAD, давая состав белков, который напоминает таковой у здоровых того же возраста и пола контрольных субъектов (Green et al, 2008). Однако, имеют ли изменения в HDL протеоме отношение к изменениям сосудистых эффектов HDL у пациентов с CAD, нуждается в проверке в будущих исследованиях.

Кроме того, изменения белкового состава HDL во время острого воспаления наблюдаются у мышей после лечения endotoxin или у людей после хирургических вмешательств на сердце (Chiba et al, 2011; Van Lenten et al, 1995). Это привело к появлению термина 'acute phase HDL', которая характеризуется повышением в serum amyloid A (SAA), group IIa secretory phospholipase A2 (sPLA2-IIa) и содержания ceruloplasmin и понижением содержания apoA-I . Получены противоречивые данные для способности выхода холестерина из HDL во время острой фазы реакции. В то время как McGillicuddy с сотр. наблюдали снижение RCT макрофагов в фекалии во время подострой эндотоксемии у мышей (McGillicuddy et al, 2009), др. обнаруживали скорее увеличение ABCG-1 зависимого выхода холестерина из HDL у мышей во время действия endotoxin (de Beer et al, 2011), и сохранение способности ABCA-1- и ABCG-1-зависимого выхода холестерина из HDL от пациентов после кардиальной хирургии (Jahangiri et al, 2009). Интерпретация этих данных осложнена тем фактом, что SAA может сам по себе может действовать как акцептор клеточного холестерина.

Posttranslational modifications of apoA-I

Оксидативные модификации apoA-I, как было установлено, нарушают способность выхода холестерина из HDL (Fig 4). В частности, myeloperoxidase (MPO), hypochlorous кислотой (HOCl)-генерируемый энзим, который обогащен в атеромах у людей, может модифицировать apoA-I и индуцировать образование chloro- и nitrotyrosine (Zheng et al, 2004), а также окисление methionine (Shao et al, 2008). Модификация HDL с помощью MPO ведет к выраженному нарушению способности выхода холестерина из HDL (Bergt et al, 2004; Zheng et al, 2004) и нарушению способности HDL стимулировать продукцию эндотелиального NO (Sorrentino et al, 2010). Интересно, что уровни nitro- и chloro-tyrosine из apoA-I выше у пациентов с CAD по сравнению со здоровыми субъектами (Zheng et al, 2004). Однако имеются противоречия относительно механизмов, с помощью которых MPO модификация ведет 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-вызываемого окисления, модификация HDL с помощью malondialdehyde, продвинутого продукта окисления липидов, как было установлено, нарушает способность выхода холестерина из HDL in vitro (Shao et al, 2010), подтверждая, что окисление липидов само по себе может вызывать альтерации белков, ассоциированных с HDL.

Characterization of the HDL lipidome

Значительно меньше известно о липидоме HDL. Было продемонстрировано, что HDL обогащены phosphatidylcholine, lysophosphatidylcholine, phosphatidylethanolamine и phosphatidylethanolamine-based плазмалогенами, по сравнению с др. фракциями липопротеинов в плазме (Wiesner et al, 2009). Однако тщательное и детальное профилирование видов молекул липидов в HDL, включая информацию о типе жирных кислот и мест, к которым они прикрепляются к глицероловому остову, всё ещё недоступны. Более того, остается неизвестным, отличаются ли эти профили липидов, ассоциированных с HDL, у пациентов со стабильной CAD или острым коронарным синдромом. Интересно, было показано, что состав видов phosphatidylcholine в HDL влияет на его противовоспалительную активность (Baker et al, 2000), подтверждая, что липидный состав может быть важным детерминантом функциональности HDL. Однако необходимы дальнейшие исследования.

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 перикиси липидов в LDL и HDL. Отметим, что мы недавно показали, что активность HDL-ассоциированной PON1 серьезно нарушена в HDL пациентов с CAD, по сравнению с HDL у здоровых субъектов того же возраста и пола (Besler et al, 2011). Ингибирование HDL-ассоциированной PON1, как это наблюдается у пациентов с CAD, ведет к увеличению MDA-lysine аддуктов в HDL, которые затем активируют эндотелиальную protein kinase C beta II (PKCβII) посредством эндотелиального LOX-1 рецептора (Fig 4). В свою очередь, стимуляция эндотелиальной PKCβII с помощью HDL от пациентов с CAD ведет к ингибированию сигнальных путей, которые необходимы для активации eNOS, т.e. для фосфорилирования eNOS по сериновому остатку 1177 и дефосфорилированию eNOS по треониновому остатку 495. В соответствии с концепцией, что активация эндотелиальной PKCβII ограничивает стимуляцию eNOS с помощью HDL от пациентов с CAD, ингибирование эндотелиальной PKCβII частично восстанавливает нарушенную способность HDL от пациентов с CAD , чтобы повысить продукцию эндотелиального NO (Besler et al, 2011).

Conclusion

Низкие уровни в плазме HDL cholesterol ассоциируют с повышенным риском коронарной болезни и инфаркта миокарда. HDL рассматривается как противо-атерогенный липопротеин, исходя в основном из экспериментальных исследований, указывающими на некоторые потенциальное противо-атерогенные свойства HDL. В то же самое время становится ясно, что эти биологические функции HDL, т.e. эндотелиальные эффекты, защищающие от атеросклероза, очень гетерогенны и меняются у пациентов с коронарной болезнью или диабетом. Эти наблюдения могут иметь важное значение для понимания сосудистых эффектов при нацеленной на HDL или повышающей HDL терапии. В самом деле, простое представление, что увеличение в плазме уровней HDL cholesterol само по себе всегда будет сопровождаться снижением атеросклеротической сосудистой болезни, не может больше поддерживаться, поскольку уровни HDL cholesterol сами по себе не представляют собой достаточный показатель противо-атерогенной способности HDL.

Поэтому необходимы надежные и имеющие юридическую силу методы оценки функциональности HDL для лучшей оценки терапевтических эффектов нацеленных на HDL вмешательств в отношении эффектов HDL, защищающих сосуды. В этом отношении остается открытым важный вопрос, какие альтерации функций HDL, защищающие от атеросклероза, связаны с неблагоприятными клиническими сердечно-сосудистыми исходами у пациентов с CAD. Пока неизвестно, какие защищающие от атеросклероза функции HDL, или какие специфические белковые или липидные маркеры в HDL, могут наилучшим образом соответствовать анти-атерогенной способности HDL. Скорее всего, только увеличение HDL со свойствами защиты сосудов, только они могут осуществлять ожидаемые благотворные сердечно-сосудистые эффекты. Кроме того, молекулярные мишени, ведущие к повышению уровней HDL cholesterol, будут представлять собой критические детерминанты терапевтических вмешательств для сосудистых эффектов увеличивающих HDL, и должны, скорее всего, использовать механизмы, которые препятствуют функциям HDL, защищающим сосуды (такие как блокада SR-BI рецепторов).

Pending issues

The molecular basis of potential anti-atherogenic effects of HDL needs to be further investigated. For example, it remains at present unclear, what the relative contribution of HDL-mediated macrophage RCT versus direct endothelial-protective effects of HDL is.

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 disease Christian Besler, Thomas F. Luscher, Ulf Landmesser EMBO Molecular Medicine Volume 4, Issue 4, pages 251–268, April 2012

Molecular mechanisms of vascular effects of High-density lipoprotein: alterations in cardiovascular disease
Christian Besler, Thomas F. Luscher, Ulf Landmesser
EMBO Molecular Medicine Volume 4, Issue 4, pages 251–268, April 2012