Липопротеины плазмы крови

Основные липиды в
составе липопротеинов

Холестерин

Эфир холестерина

Фосфатидилхолин

Триглицерид

Сфингомиелин

Биологическая роль липидов/липопротеинов

Все липопротеины построены по одному принципу:

Ремнант
хиломикрона

ЛОНП

ЛПП

ЛНП

ЛВП2

ЛВП3

Пояснение преподавателя
Аполипопротеины группы А (апо АI, АII, AIV) – основные белки ЛВП, ответственные за обратный транспорт ХС из клеток в печень.

Пояснение преподавателя

Аполипопротеин (апо) В – основной белок липопротеинов, осуществляющих транспорт триглицеридов и холестерина в клетки. Апо В гетерогенен: форма апо В-100 входит в состав ЛОНП, ЛПП и ЛНП, является лигандом ЛНП-рецептора на поверхности клеток. Апо В-48 находится только в ХМ и представляет собой амино-концевую половину молекулы апо В-100.

Пояснение преподавателя
Аполипопротеины группы С выполняют регуляторную функцию: апо СI активирует ЛХАТ, апо СII является активатором липопротеинлипазы, а апо СIII – ее ингибитором.
Аполипопротеин Е существует в виде трех аллелей (ε2, ε3, ε4), которые наследуются в одном хромосомном локусе, и представлен тремя изоформами (Е2, Е3, Е4).
Соответственно, выделяют шесть фенотипов этого апобелка: три гомозиготных (апо Е4/4, апо Е3/3 и апо Е2/2) и три гетерозиготных (апо Е4/3, апо Е4/2 и апо Е3/2).
Изоформы апо Е различаются единичными аминокислотными заменами: в молекуле апо ЕЗ в 112-м положении содержится цистеин, а в апо Е4 - аргинин. В молекуле ЕЗ в 158-м положении находится аргинин, в Е2 – цистеин.

Пояснение преподавателя
Способность изоформ апо Е связываться с ЛНП-рецептором различна: у апо Е2 она ниже, чем у наиболее распространенного («дикого») варианта апо Е3, тогда как у изоформы апо Е4 эта способность (сродство к рецептору) выше. Из-за неэффективного связывания с рецептором удаление ремнантных частиц, содержащих Е2, протекает медленно, что индуцирует синтез ЛНП-рецепторов и, в итоге, снижение уровня ХС ЛНП. Напротив, удаление из кровотока липопротеинов, несущих апо Е4, происходит быстрее, чем содержащих Е3 и Е2, следовательно синтез ЛНП-рецепторов замедляется и уровень ХС в сыворотке крови (в основном, ХС ЛНП) возрастает. Иными словами, носительство аллеля ε 4 сопряжено с повышенным уровнем ХС в крови и риском ИБС, тогда как у носителей аллеля ε2-гетерозигот риск развития атеросклероза минимален. В то же время при гомозиготном носительстве аллеля ε2 развивается атерогенная ГЛП III типа.

апоAI,
AII

апоAI

ЛОНП

ЛНП

ЛВП2

ЛВП3

дисковидные ЛВП

ПЕЧЕНЬ

КЛЕТКА

Направленность транспорта и его эффективность регулируется апопротеинами (апо), входящими в состав липопротеинов, ферментами, белками-переносчиками липидов, специфическими рецепторами и транспортерами.
Апо В-содержащие липопротеины низких плотностей осуществляют прямой транспорт липидов из мест их всасывания и/или синтеза к клеткам внепеченочных тканей
Апо AI-содержащие липопротеины высокой плотности осуществляют обратный транспорт холестерина из внепеченочных тканей в печень, где он превращается в желчные кислоты и в составе желчи выводится из организма.

Пояснения преподавателя
Транспорт гидрофобных липидов в водных средах организма (плазма крови) в составе липопротеинов носит направленный характер. Направленность транспорта и его эффективность регулируется аполипопротеинами, или апобелками, входящими в состав липопротеинов, ферментами, белками-переносчиками липидов, специфическими рецепторами и транспортерами.
Апо В-содержащие липопротеины низких плотностей осуществляют прямой транспорт липидов из мест их всасывания и/или синтеза к клеткам внепеченочных тканей
Апо AI-содержащие липопротеины высокой плотности осуществляют обратный транспорт холестерина из внепеченочных тканей в печень, где он превращается в желчные кислоты и в составе желчи выводится из организма.

Апо В/AI показывает соотношение между потенциально атерогенными апо В-содержащими ЛОНП, ЛПП, ЛНП и антиатерогенными апо AI-содержащими ЛВП
Позволяет выявлять лиц с «обманчиво» нормальным ХС ЛНП, но с высоким апо В, свидетельствуя о наличии и повышенном уровне мелких плотных частиц ЛНП
Забор крови для определения апо В/AI может проводиться не натощак:
уровень ТГ не влияет на результаты вплоть до концентрации 10 ммоль/л

Высокий апо В
Низкий апо AI

Низкий апо В
Высокий апо AI

Info
Атерогенный баланс – это соотношение между активностью прямого и обратного транспорта ХС; его оценивают по величине отношения апо B/апо AI, которое свидетельствует о физиологическом обеспечение клеток липидами, а сдвиг в сторону преобладания прямого транспорта способствует накоплению ХС и развитию атеросклероза.

Пояснение преподавателя
Показатель отражает соотношение между потенциально атерогенными апо В-содержащими ЛОНП, ЛПП, ЛНП, с одной стороны, и антиатерогенными апо AI-содержащими ЛВП, с другой, и позволяет идентифицировать лиц с «остаточным» («скрытым») сердечно-сосудистым риском. Это лица: с «обманчиво» нормальным уровнем ХС ЛНП, но с высоким содержанием апо В; с повышенным уровнем ТГ (> 2.0 ммоль/л) и низким ХС ЛВП (<1,0 ммоль/л); с наличием заболеваний, связанных с атеросклерозом; больные сахарным диабетом 2 типа или с метаболическим синдромом.
Величина апо В/АI оказалась наиболее информативным универсальным показателем относительного риска развития инфаркта миокарда в различных регионах мира у лиц разного пола и возраста.
Поскольку уровень апо В отражает концентрацию частиц ЛНП и всех других липопротеинов низкой плотности, он может служить мерой эффективности липид-снижающей терапии.

Ключевая реакция

Эндогенный ХС:
Периферические
ткани – 90%
Печень – 10%

1/4

3/4

15

Образование ХМ
в клетках тонкого кишечника (энтероцитах)

Метаболизм хиломикронов

Лимфа

ЛПЛ

ЛВП

апобелки

глюкоза

ТГ

моноглицериды

СЖК

глицерин

холестерин
фосфолипиды

Вновь образованные ХМ Ремнанты ХМ

МЕТАБОЛИЗМ ЛИПОПРОТЕИНОВ
ОЧЕНЬ НИЗКОЙ ПЛОТНОСТИ (ЛОНП)

ЛПЛ

ЛВП

ЛОНП

ЛПП

ЛХАТ

Пояснения преподавателя
Метаболизм липопротеинов очень низкой плотности
Печень использует экзогенные липиды, доставленные ремнантами ХМ, для различных метаболических целей, в том числе для образования ЛОНП.
В ЛОНП эндогенные липиды соединяются с одной молекулой апо В-100 и другими более мелкими аполипопротеинами (С, Е). В кровотоке ЛОНП гидролизуются с участием липопротеинлипазы (как и хиломикроны); образуются ЛПП, содержащие апо В-100, апо Е, которые с участием печеночной липазы, продолжающей гидролиз ТГ, превращаются в ЛНП.

ЛНП-рецептор

ЛНП

Деградация ЛНП

Рециклирование
ЛНП-рецептора

Эндоцитоз

ЛНП-рецепторы

Пояснения преподавателя
Липопротеины низкой плотности - основная функция – транспорт холестерина (в основном, в виде эфиров) в ткани. Основной и единственный аполипопротеин – апо В-100 (1 молекула на частицу ЛНП), который и опосредует связывание частиц ЛНП с рецептором.
Связавшись с рецептором, ЛНП путем эндоцитоза захватываются клеткой, попадают в лизосомы, где происходит деградация липопротеиновых частиц, свободный ХС попадает в цитозоль и синтез ХС внутри клетки снижается. Рецептор при этом не разрушается, а вновь экспрессируется на поверхности клетки.

Goldstein JL, Brown MS. The LDL receptor. Arterioscler Thromb Vasc Biol. 2009;29:431-438.

Пояснения преподавателя
Рецепторы ЛНП печени играют ключевую роль в регуляции уровня ХС ЛНП плазмы крови. Снижение внутриклеточного биосинтеза ХС и, как следствие, снижение количества ХС в клетках печени сопровождается активацией специфической протеазы, которая, в свою очередь, способствует перемещению в ядро клетки особых белков, связывающих стерол-регуляторный элемент (sterol regulatory element binding proteins, SREBPs). В ядре эти белки усиливают экспрессию гена ЛНП-рецептора, что приводит к увеличению захвата ЛНП клетками печени из кровотока, деградации этих липопротеинов и, соответственно, снижению их уровня в крови.

Пояснения преподавателя
Экспрессия рецепторов ЛНП на гепатоцитах регулируется недавно обнаруженным ферментом PCSK9 (proprotein convertase subtilisin-like/kexin type 9: субтилизин/кексин тип 9-подобная пропротеинконвертаза) – протеаза, секретируемая печенью и опосредующая деградацию ЛНП-рецепторов. При снижении уровня внутриклеточного холестерина одновременно усиливается и экспрессия ЛНП-рецепторов, и PCSK9.
Обнаружены мутации, сопряженные с низкой активностью PCSK9 и, соответственно, с низким уровнем ХС ЛНП и с высокой активностью PCSK9 и гиперхолестеринемией. Подавление активности PCSK9 (с помощью моноклональных антител) представляет собой потенциально новый механизм снижения ХС ЛНП на 70% и ЛП(а) на 30%.

Установлено, что повышенный уровень ЛП(а) – фактор риска ССЗ, цереброваскулярных заболеваний, заболеваний периферических сосудов
Физиологическая роль: не ясна
Патофизиологическая роль: проатерогенный эффект - за счет ЛНП и антифибринолитический - за счет протромботических свойств апо(а)

Модель ЛП(а)

ХС
ТГ

Плазминоген

Специфическая форма ЛНП – «липопротеин а-малое», или ЛП(а)

Популяционное распределение ЛП(а)

Nordestgaard et al. EAS Consensus Panel. Eur Heart J 2010;31:2844-2853

При высоком уровне Лп(а) необходима коррекция расчета уровня ХС ЛНП с учетом холестерина, входящего в Лп(а) [Dahlen GH, 1990]

Антивоспалительное/
Антиоксидантное действие
(снижение экспресии и активации молекул адгезии и хемокинов; активации моноцитов;
стимуляции Т-клеток; окисления ЛНП)

Антитромбогенный эффект
(препятствуют активации
тромбоцитов)

Цитопротективное действие (препятствуют апоптозу ЭК)

Вазодилатирующее действие (стимуляция продукции NO
сосудистым эндотелием)

Влияние на метаболизм глюкозы
(усиление секреции инсулина,
увеличение чувствительности к инсулину)

Участие в регуляции
экспрессии генов
(посредством miРНК)

Регулируют обмен ХС
в головном мозге

Антиинфекционные свойства
(связывание ЛПС с последующим
удалением в составе желчи)

ЛНПок

ЛВП

Макрофаг

ЛВП образуются в клетках печени в виде дисковидных (насцентных) липопротеинов

Клетка

Печень

ЛОНП
ЛНП

преβ2- ЛВП

преβ3- ЛВП

преβ1- ЛВП (ХСсв, ФЛ , апоAI

ЛВП 3

ЛВП 2

ЛВП 2-ТГ

ПЛ

«ремнант» ЛВП2

ЛХАТ

БПЭХС

ТГ

ЭХС

ХСсв

ЭХС

ЭХС
ТГ

ЭХС ТГ

ЭХС

1

2

3

4

БПФЛ

SR-B1

R-B1

ABCA1

Пре-бета
подвижность

Заряд и форма ЛВП

Субпопуляции ЛВП

Форма частицы Апобелковый состав

AI-ЛВП AI/AII-ЛВП

Сфери-
ческая

Безлипидный
апо A-I

Размер частицы

ЛВП2b ЛВП2a ЛВП3a ЛВП3b ЛВП3c

Дисковидная

Пояснения преподавателя
Гетерогенность липопротеинов высокой плотности
ЛВП плазмы крови человека гетерогенны по форме (сферические и дисковидные), гидратированной плотности (подклассы ЛВП2 и ЛВП3), размеру частиц (диаметр частиц колеблется от 7.2 до 10.6 нм), подвижности при электрофорезе ЛВП в агарозе (β-, пре-β- и ɑ-) и апобелковому составу - основные белки апо AI и AII, составляющие, соответственно, 70% и 20% общего белка ЛВП. Сферические частицы ЛВП состоят из двух субпопуляций: содержащих только апо AI (частицы ЛПAI) и содержащих AI и AII (ЛП AI и AII). Частицы ЛП AI:AII в основном входят в состав подкласса ЛВП3, тогда как ЛП AI входят в состав обоих подклассов: и ЛВП2, и ЛВП3. Обе субпопуляции (ЛП AI и ЛП AI:AII) участвуют в обеспечении акцепции ХС из периферических клеток и его транспорта.

Печень

Кишечник

Холестерин

Холестерин

Ацетил-CoA

ГМГ-CoA
редуктаза

ЛНП

ЛОНП

ЛВП

Эндогенный синтез ХС в печени и внепеченочных тканях составляет около 900 мг/сутки; около 300 мг/сутки поступает с пищей из кишечника. В нормальных физиологических условиях примерно столько же ХС (около 1200 мг/сутки) выводится из организма

300 мг

1200 мг

Посмотреть эталонный ответ
Уровень холестерина в плазме (сыворотке) крови определяется активностью процессов его биосинтеза в печени и абсорбции в кишечнике. Регуляция биосинтеза холестерина, его поступления в клетки и выведения из организма контролируется рядом механизмов, функционирующих по принципу «обратной связи», с участием ферментов, АТФ-зависимых транспортеров, специфических белков-переносчиков.
Уровень триглицеридов в плазме (сыворотке) крови определяется активностью процессов их всасывания в кишечнике, ресинтеза в печени, поступления в кровоток в составе экзогенных и эндогенных липопротеинов и их расщепления с участием липолитических ферментов и образования глицерина и жирных кислот.
При нарушении процессов синтеза, абсорбции и транспорта липидов в составе липопротеинов развивается дислипидемия/дислипопротеинемия.

В эпидемиологических и клинических исследованиях установлена связь между уровнем ХС ЛНП (прямая) и ХС ЛВП (обратная), с одной стороны, и риском развития ишемической болезни сердца, с другой

:

в ммоль

/

л:

ХС ЛОНП = ТГ

/

2,2

в мг

/

дл

:

ХС ЛОНП = ТГ

/

5

Расчет ХС ЛНП

( формулa

Friedwald,1972)

*

в ммоль

/

л: ХС ЛНП=ОХС

-

ТГ

/

2.2

-

-ХС ЛВП

в мг

/

дл

:

ХС ЛНП=ОХС

-

ТГ

/

5

-

ХС ЛВП

*если уровень ТГ менее 4.5 ммоль/л или 400 мг/дл

Общий ХС= ХС ЛНП + ХС ЛОНП + ХС ЛВП

Триглицериды
Холестерин

Все липопротеины

ЛНП

ЛПП ЛОНП ремнанты ХМ

апо AI апоВ-100 апоВ-100 апоВ-100 апо В-48
неЛВП

ХС неЛВП отражает уровень ХС в потенциально атерогенных апо В-содержащих липопротеинах и может служить маркером
их содержания в плазме крови

–

Ожирение

–

Нерациональное питание

–

Тромбогенные

факторы

–

Гиподинамия

–

Избыточное потребление

алкоголя

Немодифицируемые

-

Случаи раннего

развития КБС у близких

родственников (в

возрасте

<

55

лет

у

мужчин

и

<

65

лет

у

женщин

-

Возраст

≥

45

лет

у

мужчин

и

55

лет

у

женщин

-

Мужской пол

≥

EUROPEAN GUIDELINES ON CVD PREVENTION Third joint European societies’ task force on cardiovascular disease prevention in clinical practice, 2003

Женщины Мужчины

36

Pattern (Тип) A

Pattern (Тип) B

Adapted from Berneis KK, Krauss RM. J Lipid Res. 2002;43:1363-1379.

ТГ плазмы

Ультраценрифугирование

Размер
частиц, нм

Электрофорез в ПААГ

ХМ

ЛОНП

ЛПП

ЛНП

ЛВП

мелкие ЛНП

крупные ЛНП

ЛПП

ЛОНП

ЛВП

Плотность, г/мл

37

Пояснение преподавателя
Апо В-содержащие липопротеины низких плотностей высокогетерогенны; если при их разделении методом ультрацентрифугирования по плотности и по диаметру частиц выделяют 4 основных класса (ХМ, ЛОНП, ЛПП и ЛНП), то с помощью электрофореза в полиакриламидном геле (ПААГ) удается дополнительно выделить три зоны в области ЛПП (С, В, и А) и до 7 субфракций в диапазоне ЛНП (ЛНП1-2 – крупные, физиологически активные ЛНП) и ЛНП3-7 – мелкие, плотные атерогенные частицы.

ЛОНП ЛПП ЛНП ЛВП
С В А 1 2 3 4 5 6 7

Пояснения преподавателя
Субфракционный спектр апо В-содержащих
липопротеинов низких плотностей
Большинство здоровых людей с нормолипидемией имеют один основной симметричный пик ЛНП (желтый цвет) с преобладанием субфракции частиц ЛНП, имеющих средний диаметр, и наличием субфракций менее плотных крупных частиц - так называемый профиль А. Для лиц с комбинированной ГЛП более характерно наличие субфракций мелких плотных частиц ЛНП - профиль В. Повышенную концентрацию мелких плотных высокоатерогенных частиц ЛНП – профиль В. Эти частицы представляют собой модифицированные (окисленные) ЛНП, они не узнаются апо В-рецептором на поверхности клеток, длительно циркулируют в кровотоке, легко проникают в субэндотелиальное пространство, где захватываются макрофагами.

2-3 сосуда стеноз >75% (n=75)

Наличие мелких плотных частиц ЛНП можно рассматривать как маркер выраженности атеросклеротического поражения коронарных артерий у лиц с одинаковым уровнем ХС ЛНП

Метельская В.А.,Гаврилова Н.Е.,Перова Н.В.,Озерова И.Н.

От лица группы экспертов Европейского Общества по изучению Атеросклероза
RA Hegele, HN Ginsberg, MJ Chapman, et al

Состояние натощак
не обязательно
для рутинного определения липидного профиля

INFO

Пояснения преподавателя
Согласно современным рекомендациям, определение уровня ТГ следует проводить в плазме/сыворотке крови, взятой натощак, т.е. через 12-14 часов голодания.
Большинство людей значительное время суток находятся в постпрандиальном состоянии.
Вопрос о необходимости оценки уровня ТГ и ХС в ремнантных липопротеинах после приема пищи приобретает значимость с точки зрения улучшения стратификации кардиоваскулярного риска, поскольку эти данные могут, по крайне мере отчасти, свидетельствовать о скорости клиренса постпрандиальных липидов.
Если при нормолипидемии уровень постпрандиальных липидов и апобелков незначительно отличается от состояния натощак, то улиц с ДЛП площадь под кривой для ТГ-богатых липопротеинов в 3-4 раза больше, что увеличивает атерогенный потенциал.
Состояние натощак не обязательно для рутинного определения липидного профиля.

Børge G. Nordestgaard et al. Eur Heart J 2016;eurheartj.ehw152

© The Author 2016. Published by Oxford University Press on behalf of the European Society of Cardiology.

US National Health and Nutrition Examination Survey

Børge G. Nordestgaard et al. Eur Heart J 2016;eurheartj.ehw152

© The Author 2016. Published by Oxford University Press on behalf of the European Society of Cardiology.

Calgary Laboratory
Services in Canada

Эпидемиология: перекрест с другими факторами риска (метаболизм ТГ)
Генетика человека: отсутствие влияния на сердечно-сосудистый риск при некоторых формах моногенной гипо- и гииперальфахолестеринемии
Животные модели: несоответствие между наличием атеросклероза и уровнем ХС ЛВП на некоторых моделях генетически модифицированных мышей
Интервенционные исследования: противоречивые данные по исходам

Эпидемиология: независимый фактор риска
Генетика человека: в ряде случаев преждевременный атеросклероз у лиц с дефицитом ЛВП и долгожительство при некоторых формах гиперальфахолестеринемии
Животные модели: протективная роль апо AI
Дополнительные (суррогатные) данные: множество атеропротективных функций in vitro и in vivo

ЛВП

«За»

«Против»

?

Опасная концентрация

Направить пациента в липидную клинику/к врачу-липидологу/кардиологу

Хиломикронемия, высокий риск острого панкреатита
Гомозиготная семейная ГХС, очень высокий риск ССЗ
Гетерозиготная семейная ГХС, высок риск ССЗ
Гетерозиготная семейная ГХС, высокий риск ССЗ
Очень высокий риск ССЗ (инфаркт миокарда, стеноз клапана аорты)
Наследственная абеталипопротеинемия
Наследственная гипоальфалипопротеинемия

Триглицериды

ХС ЛНП

ХС ЛНП

ХС ЛНП у детей

ЛП(а)

ХС ЛНП

Апо В

ХС ЛВП

Апо AI

Жизнеугрожающие аномальные концентрации, требующие направления в липидную клинику или к врачу липидологу

Текущий контроль:
Вопрос № 2

Посмотреть эталонный ответ
Маркерами атерогенности липидного профиля принято считать следующие отклонения
Апо В-содержащие липопротеины низких плотностей, осуществляющие прямой транспорт липидов:
повышенный уровень общего ХС, ХС ЛНП, ТГ, ХС-неЛВП
повышенный уровень апо В
повышенное значение апо В/апо A-I
нарушения субфракционного профиля апо В-содержащих липопротеинов: наличие и повышенное содержание мелких плотных частиц ЛНП
повышенное содержание/активность PCSK9
Апо AI-содержащие липопротеины низких плотностей, осуществляющие обратный транспорт холестерина:
сниженный уровень ХС ЛВП
сниженный уровень апо A-I
наличие и повышенное содержание мелких плотных частиц ЛВП
повышенная активность белка-переносчика эфиров холестерина

Макрофаг

Цитокины

Интима

Пенистая
клетка

Молекулы адгезии

Пояснения преподавателя

При гипертриглицеридемии из обогащенных триглицеридами липопротеинов формируются ремнанты, или ЛПП, уже обогащенные холестерином. Эти липопротеины представляют собой высокоатерогенную фракцию частиц, которые, как и модифицированные ЛНП, активно проникают в субэндотелиальное пространство, захватываются макрофагами и участвуют в формировании пенистых клеток.

ЛВП ингибируют
окисление ЛНП

ЛВП

ЛНП осуществляют выход ХС из клеток

Просвет сосуда

Эндотелий

Пениста
клетка

Интима

Макрофаг

Цитокины

Молекулы адгезии

Моноцит

ЛНП

ЛНП

ЛНПмодифицированный

Пояснения преподавателя

Антиатерогенные свойства ЛВП обусловлены их способностью осуществлять обратный транспорт ХС, когда ХС из клеток периферических (внепеченочных) тканей переносится через плазму крови в печень, откуда он либо возвращается в кровоток в составе вновь синтезированных липопротеидов, либо превращается в желчные кислоты и выводится из организма в составе желчи. Кроме того. ЛВП ингибируют экспрессию молекул адгезии, и моноцитарного белка-«приманки», которые обеспечивают захват моноцитов с их последующей дифференциацией в макрофаги в субэндотелиальном пространстве. Еще одним антиатерогенным свойством ЛВП является их способность препятствовать окислению ЛНП и предотвращать, таким образом, усиление их атерогенных свойств.