Актуальность
Ишемический инсульт (ИИ) – наиболее распространенное заболевание головного мозга в зрелом и пожилом возрасте. Заболеваемость инсультом составляет 2,5–3 случая на 1000 населения в год, смертность – 1 случай на 1000 населения в год. Летальность в остром периоде инсульта в России достигает 35%, увеличиваясь на 12–15% к концу первого года после перенесенного инсульта [1].
В большинстве случаев мозговые инсульты являются осложнением гипертонической болезни и атеросклероза (АС), реже они обусловлены болезнями клапанного аппарата сердца, инфарктом миокарда (ИМ), врожденными аномалиями сосудов мозга, геморрагическими синдромами и артериитами. Приблизительно у 90% больных мозговым инсультом обнаруживают те или иные формы поражения сердца с симптомами сердечно-сосудистой недостаточности [2]. Нарушения кровоснабжения головного мозга инициируют каскад биохимических реакций, лежащих в основе тканевого повреждения и приводящих к некрозу [3].
На сегодняшний день в научных исследованиях отечественных и зарубежных авторов отмечено большое значение гиперлипидемии и нарушений агрегационных свойств крови в патогенезе цереброваскулярных заболеваний. Интерес к изучению обмена липидов и липопротеидов (ЛП) объясняется открытием связей нарушений этого обмена с возникновением АС и развитием на его основе инсульта [4].
В последние годы в патогенезе АС все большее признание получает концепция ключевой роли окисленных липопротеидов низкой плотности (оЛПНП) как инициаторов, провокаторов и индукторов атерогенеза в сосудистой стенке [5]. На сегодняшний день множество работ посвящено изучению патофизиологической роли и клинической значимости определения концентраций оЛПНП как предикторов развития АС и возникающих на его фоне нарушений мозгового кровообращения.
АС как причина ИИ
ИИ может быть вызван тромбозом или эмболией вне- или внутричерепных мозговых артерий [6]. Атеротромботический инсульт обычно возникает на фоне АС мозговых артерий. Атеросклеротическая бляшка (АСБ) формируется в артериях крупного или среднего калибра. Она не только суживает просвет сосуда, но и способствует формированию тромба, вызывающего закупорку (окклюзию) этого сосуда и острую локальную ишемию мозга, которая приводит к его некрозу (инфаркту мозга). Лакунарные инфаркты обусловлены патологией мелких мозговых артерий. Самая частая причина лакунарных инфарктов – гипертоническая микроангиопатия (артериосклероз), возникающая у больных артериальной гипертензией [7]. Источником эмболического материала при кардиоэмболическом инсульте чаще всего бывают тромботические массы в левом предсердии, которые формируются, например, при мерцательной аритмии, кардиомиопатии, пороке сердца или ИМ.
В развитии тромбоза и эмболии важную роль играет АС. Первые проявления АС могут возникать в самом раннем возрасте. Они выражаются т.н. липидными пятнами, их появление связано с местным отложением ЛП в интиме артерий. Именно из этих пятен могут развиваться АСБ. ЛП содержат холестерин (ХС) и триглицериды, а также белки и фосфолипиды, которые способствуют водорастворимости ЛП. Атерогенными ЛП являются ЛПНП. Накоплению ЛП в интиме способствуют повышенная концентрация ХС в плазме, а также низкий уровень липопротеидов высокой плотности (ЛПВП), артериальная гипертензия, сахарный диабет, курение, малоподвижный образ жизни, ожирение. Частицы ЛПНП преимущественно содержат эфир ХС и небольшое количество триглицеридов. На поверхности каждой частицы расположена только одна молекула основного аполипопротеина ЛПНП – АпоВ. Частицы ЛПВП имеют сходную организацию, их основным аполипопротеином является АпоА [8]. АпоВ обеспечивает «выемку» ХС из «упаковки» и «передачу» его в клетки. Уровень ЛПНП определяется тем, сколько его синтезируется в печени и сколько уходит обратно в печень, т.е. поглощается клетками печени путем эндоцитоза, обеспечиваемого специфическими рецепторами.
Накапливающиеся в интиме ЛП частично связываются с межклеточным веществом. Отсутствие в последнем антиоксидантов способствует окислению ЛП и развитию процесса местного воспаления. Это в свою очередь активизирует адгезию лейкоцитов из плазмы и миграцию их в интиму. Начинается лейкоцитарная инфильтрация, в липидных пятнах лейкоциты превращаются в макрофаги, делятся и активно синтезируют рецепторы к модифицированным ЛП. Поглощая ЛП, макрофаги превращаются в нагруженные липидами ксантомные клетки. Все это приводит к утолщению интимы, разрастанию в ней гладкомышечных клеток и межклеточного вещества [8, 9].
Помимо основных классов ЛП выделяют ЛП(а). В структурном отношении они идентичны ЛПНП, но содержат дополнительный Апо-протеин – Апо(а), связанный дисульфидным мостиком с Апо В-100. Показано, что ЛП(а) является независимым фактором риска развития ишемической болезни сердца (ИБС). Атерогенные окисленные формы ЛП(а) образуются значительно легче, чем окисленные формы ЛПНП. Структурное сходство ЛП(а) с плазминогеном позволяет рассматривать их как конкурентных антагонистов плазминогена, ассоциирующихся с повышенным риском возникновения тромбоза коронарных артерий [10, 11].
Перекисное окисление липидов как один из факторов модификации структуры ЛП
Окисление липидов – естественный метаболический процесс, необходимый для роста клеток. Защитные антиоксидантные клеточные механизмы препятствуют избыточному накоплению окисленных ЛП. Окисленные ЛПНП играют критическую роль в развитии и прогрессировании АС. Ведущий путь химической трансформации ЛП – перекисное окисление липидов (ПОЛ), входящих в их состав. В наибольшей степени перекисной модификации подвержены липиды «атерогенной» фракции – ЛПНП. Перекисно-модифицированные ЛПНП подвергаются нерегулируемому захвату макрофагами и гладкомышечными клетками артериальной стенки, что приводит к массивному накоплению в них эфиров ХС и трансформации таких клеток в «пенистые». Последние быстро погибают, освобождая в межклеточные пространства интимы значительные количества эфиров ХС и его моногидрата, что инициирует образование АСБ [7, 11–16].
В плазме крови пациентов с АС обнаружено значительное увеличение продуктов ПОЛ. Накопление малонового диальдегида (МДА) и других продуктов ПОЛ в крови может также приводить к модификации интактных ЛПНП с образованием поперечных сшивок МДА с ЛПНП через остатки лизина, входящих в состав Апо-В-липопротеина. Превышение в плазме крови физиологического уровня МДА, наблюдающееся при преходящих и острых ишемических нарушениях мозгового кровообращения, оказывает модифицирующее воздействие на ЛПНП. Усиленному окислению ЛПНП, вероятно, способствует снижение в крови активности ферментов, утилизирующих перекисные продукты [12].
Миелопероксидаза (МПО), являющаяся маркером воспаления и окислительного стресса, всегда обнаруживается в атеросклеротических повреждениях стенок сосудов. МПО – гемсодержащий фермент, который в больших количествах содержится в моноцитах и нейтрофилах и относится к группе ферментов, восстанавливающих гидропероксиды донорскими электронами. МПО выполняет одну из ключевых функций в микробицидной системе, опосредованной нейтрофилами. Когда клетки, содержащие МПО, активируются контактом с чужеродным агентом, часть ее молекул выбрасывается во внеклеточное пространство. Внутренняя среда организма содержит большое количество хлорида, который при участии МПО превращается в хлорноватистую кислоту. Ее соли (гипохлориты) – сильнейшие окислители и мощные антимикробные средства, которые, увы, не только поражают бактериальные клетки, но и «бьют по своим» [17].
Резюмируя вышеперечисленное, можно сказать, что одной из главных причин АС является не повышение уровня ЛПНП, а его химическая модификация – окисление, происходящее за счет МПО. Как уже отмечалось, МПО образует ряд высокореактивных соединений, которые окисляют и модифицируют белки, фосфолипиды и ХС, содержащиеся в ЛПНП. Таким образом, «нормальные» ЛПНП превращаются в окисленные и уже «чужие» оЛПНП, которые иммунная система начинает уничтожать. То есть перекисная модификация ЛПНП сопровождается существенным повышением их иммуногенности. Макрофаги опознают модифицированный АпоВ как чужеродный агент, начинают интенсивно поглощать оЛПНП, превращаясь в т.н. пенистые клетки, перегруженные окисленными фосфолипидами и ХС, которые обусловливают развитие в стенках артерий воспалительного процесса [10, 18].
Образование антител к оЛПНП, захватываемым клетками артериальной стенки, является дополнительным фактором повреждения артерий. Окисленные ЛПНП индуцируют развитие эндотелиальной деструкции и образование антител. Поскольку деструкция эндотелия является основным механизмом развития болезни мелких сосудов головного мозга (расширенные пространства Вирхова–Робина, лакунарные инфаркты и поражение белого вещества), антитела к оЛПНП могут играть ключевую роль в патогенезе ИИ [19].
Роль окисленных ЛПНП и антител к окисленным ЛПНП в развитии сердечно-сосудистых заболеваний
Результаты изучения влияния оЛПНП и антител к ним на развитие сердечно-сосудистых заболеваний представлены во множестве исследований.
Обнаружение процесса окисления липопротеиновых частиц при их контакте с эндотелиальными клетками во время проникновения из кровотока в стенку сосуда дало основание предполагать, что не количество окисленных форм ЛП в плазме крови, а их окисляемость, т.е. способность к окислению, или антиоксидантная незащищенность, служит первопричиной накопления оЛПНП в тканях [19].
Известно, что оЛПНП способны:
- повреждать эндотелиальные клетки за счет цитотоксичности;
- инициировать пролиферативные процессы в сосудистой стенке;
- стимулировать хемотаксис Т-лимфо-цитов и моноцитов [14, 20, 21].
В исследовании 513 мужчин в возрасте 61 года, проведенном V. Sigurdardottir et al., были определены уровни циркулирующих oЛПНП и высокочувствительного С-реактивного белка (СРБ) в образцах плазмы методом иммуноферментного анализа. Размер и эхогенность атеросклеротических бляшек в бедренных артериях оценивали с помощью ультразвукового исследования. Гипоэхогенные бляшки более часто наблюдались у пациентов с метаболическим синдромом, у курящих пациентов и у пациентов с высоким уровнем оЛПНП и СРБ (р=0,01, p<0,001, р=0,002, р=0,005 соответственно). Уровни оЛПНП оказались независимо ассоциированными с эхогенностью бляшек в бедренной артерии [22].
T.E. Brinkley et al. исследовали взаимосвязь концентрации оЛПНП со степенью жесткости аорты. В выборку были включены 2295 пациентов, средний возраст которых составил 74 года. Также исследовались традиционные факторы риска сердечно-сосудистых заболеваний, такие как абдоминальное ожирение, артериальная гипертензия, гиперлипидемия, повышение концентрации СРБ. Было показано, что повышенные уровни оЛПНП независимо ассоциированы с жесткостью аорты и могут участвовать в патогенезе атеросклеротического повреждения [23].
В исследовании O.M. Panasenko et al. было показано, что при разделении окисленных ЛПНП на агрегаты и неагрегированные частицы они имеют примерно равную степень окислительной модификации. Однако агрегаты в отличие от неагрегированных частиц ЛПНП в той же концентрации вызывали статистически значимое увеличение содержания ХС в гладкомышечных клетках из непораженной АС интимы аорты человека. Полученные данные свидетельствуют о том, что атерогенность окисленных разными способами ЛПНП связана прежде всего с образованием агрегатов, а не со степенью их окислительной модификации [24].
Также в ряде работ показано, что уровень оЛПНП в крови является независимым предиктором развития ИМ. В исследовании с участием 3033 пациентов у лиц с повышенным уровнем оЛПНП в крови риск развития ИМ был увеличен в среднем в 2 раза, а в верхнем квантиле их содержания риск развития ИМ был повышен в 5,7 раза. Этот показатель находился в статистически значимой корреляции с уровнем мелких плотных частиц ЛПНП в крови [25].
По современным представлениям, «полностью окисленные липопротеиды» с модифицированным АпоВ белком не образуются непосредственно в циркуляции, их появление в кровотоке является результатом выхода из разрушенной АСБ. Полагают, что резкое возрастание содержания оЛПНП в крови при развивающемся остром коронарном синдроме отражает нестабильность АСБ, ее разрушение и выход окисленных ЛПНП из АСБ в кровь.
В ряде исследований показано, что нестабильные прогрессирующие атеросклеротические повреждения характеризуются значительным содержанием оЛПНП и макрофагов в крови, усиленным захватом антител к оЛПНП параллельно с уменьшением содержания гладкомышечных клеток и коллагена в сосудистой стенке. Установлено, что накопление оЛПНП в АСБ сочетается с повышением ее уязвимости, т.к. они усиливают синтез и высвобождение матриксных металлопротеиназ из макрофагов и способствуют разрушению АСБ [17, 26].
При инкубации цельной крови с оЛПНП или с окисленной плазмой крови методом пероксидинициированной хемилюминесценции обнаружено увеличение концентрации гемоглобина в плазме крови, линейно зависящее от степени окисленности ЛПНП. Схожие эффекты наблюдались и в суспензии отмытых от плазмы крови эритроцитов. Окисленная плазма крови обладает в 3–4 раза более высокой гемолитической активностью, чем выделенные ультрацентрифугированием ЛПНП. Обнаружено увеличение уязвимости ЛПНП к окислению в присутствии Сu2+ на 50% и увеличение степени осмотического гемолиза эритроцитов на 53% у больных ИБС по сравнению со здоровыми донорами. Полученные результаты свидетельствуют о том, что оЛПНП вызывают гемолиз эритроцитов [27].
Исследовано влияние ЛПНП на АДФ-индуцированную агрегацию тромбоцитов в богатой тромбоцитами плазме (БТП). Показано, что смешивание плазмы с ЛПНП сопровождается уменьшением параметров АДФ-индуцированной агрегации клеток по сравнению с контролем (смешивание с буфером). После одного часа инкубации АДФ-агрегация тромбоцитов в смеси, содержащей оЛПНП, превышает агрегацию в контрольной пробе. Охарактеризованы зависимости параметров агрегации от времени инкубации ЛП и клеток и от степени окисления ЛПНП. Не обнаружено изменений содержания ХС и фосфолипидов в мембранах тромбоцитов после инкубации клеток с буфером, нативными или оЛПНП. Следовательно, изменение агрегируемости клеток не связано с накоплением избыточного ХС в мембранах тромбоцитов в результате инкубации БТП с оЛПНП [28].
Изучено влияние глюкозы на свободнорадикальное окисление ЛПНП плазмы крови человека in vitro и in vivo. В.З. Ланкин и соавт. исследовали влияние глюкозы в диапазоне концентраций 12,5–100 мМ на кинетические параметры зависимого от меди свободнорадикального окисления ЛПНП плазмы крови здоровых доноров. Анализировали уровень продуктов свободнорадикального окисления (липогидропероксиды, малонилдиальдегид) в ЛПНП 130 больных сахарным диабетом 2 типа (СД2) в период декомпенсации углеводного обмена и после курсов сахароснижающей терапии с использованием производных сульфонилмочевины и метформина.
В результате установлено, что интенсификация процесса окисления ЛПНП вызвана образованием радикальных интермедиаторов автоокисления глюкозы при генерировании активных форм кислорода в присутствии ионов металлов переменной валентности. Обнаружено, что нормализация уровня глюкозы в крови больных СД2 в процессе сахароснижающей терапии сопровождается существенным снижением окисленности ЛПНП. При лечении метформином, способным утилизировать метилглиоксаль, окисление ЛПНП у больных СД in vivo ингибируется еще в большей степени, что связано, вероятно, со снижением зависимого от метилглиоксаля генерирования супероксидных анион-радикалов [29].
Изучено влияние ЛПНП, полученных от здоровых доноров и людей с гиперхолестеринемией, на спонтанную люминолзависимую и индуцированную зимозаном хемилюминесценцию перитонеальных макрофагов крыс. Показано, что нативные ЛПНП людей с гиперхолестеринемией в отличие от ЛПНП здоровых доноров ингибируют спонтанную хемилюминесценцию макрофагов. Ингибирующий эффект возникает и в ЛПНП, взятых от здоровых доноров после их инкубации с эндотелиальными клетками пупочной вены человека (через 24 часа инкубации), и усиливается в ЛПНП, взятых от людей с гиперхолестеринемией (через 6 и 24 часа инкубации). Ингибирующее влияние ЛПНП выше после их инкубации с эндотелиальными клетками в условиях ишемии, чем в аэробных условиях, что соответствует и более высокой степени окисленности этих ЛПНП, оцененной по усилению флуоресценции и росту электрофоретической подвижности в агарозном геле [18].
Статины, в частности аторвастатин в дозе 10 мг, влияют на уровень окисленно-модифицированных ЛПНП, антител к оЛПНП и показатели липидного обмена у больных ИБС. Выявлено, что до лечения у больных по сравнению с группой здоровых доноров отмечалось увеличение содержания оЛПНП и дислипидемия, характеризующаяся гиперхолестеринемией, гипертриацилглицеролемией, увеличением уровня ЛПНП и снижением уровня ЛПВП. Уровень антител к оЛПНП был снижен по сравнению с таковым в группе здоровых доноров. На фоне 6-месячной терапии аторвастатином в терапевтической дозе 10 мг у пациентов наблюдалось статистически значимое снижение уровня оЛПНП, нормализация показателей липидного спектра. Уровень антител к оЛПНП остался неизменным [25].
Изучение уровня содержания антител к оЛПНП у 158 пациентов с лакунарными инсультами и у 158 пациентов с эссенциальной артериальной гипертензией проводили Р.П.В. Роул и соавт. Контрольная группа включала 43 человека. По значениям оптической плотности определяли уровни иммуноглобулинов G (IgG) и IgM к окисленным гипохлоритом ЛПНП и МДА-модифицированным оЛПНП с помощью иммуноферментного анализа [30]. В результате у пациентов с болезнью мелких сосудов головного мозга уровень IgG-HOCl-оЛПНП был выше (0,77 против 0,70; р<0,01), а уровень IgM-MDA-оЛПНП ниже (0,55 против 0,65; р<0,05), чем у пациентов без болезни мелких сосудов головного мозга. Высокие уровни IgG-HOCl-оЛПНП были независимо связаны только с бóльшим количеством пространств Вирхова–Робина на уровне базальных ядер (β=0,218; р<0,001).
Следовательно, аутоиммунный процесс с низким уровнем IgM и высоким уровнем IgG антител к оЛПНП, возможно, является механизмом развития болезни мелких сосудов головного мозга [9, 30, 31].
В ходе последних исследований было обнаружено 4 новых типа специфических аутоантител к модифицированным ЛПНП у человека (направленные к ацетилированным, малеилированным, кротонированным и 1М-гомоцистинированным ЛПНП). Показано, что данные типы модифицированных ЛПНП могут быть ответственными за выработку аутоантител к модифицированным ЛПНП. Кроме того, у человека выявлены эпитопы, распознаваемые антителами к оЛПНП, в стенке аорты с атеросклеротическими поражениями. В стенке аорты иммуногистохимическими методами обнаружены отложения ацетилированных и малеилированных белков. Показано, что в интиме аорты с атеросклеротическими поражениями присутствуют антитела, распознающие ацетилированные и малеилированные ЛПНП. В то же время было показано, что аутоантитела модулируют цитотоксический эффект оЛПНП и, кроме того, сами способны вызывать гибель клеток, что говорит уже об их проатерогенных свойствах [30].
О взаимосвязи концентраций оЛПНП с развитием осложнений ИИ на данный момент ничего не известно. Роль аутоантител к оЛПНП в атеросклеротическом процессе и их влияние на окислительный стресс также до сих пор не выяснена. С одной стороны, возможна положительная роль аутоантител, с другой стороны, сам факт накопления аутоиммунных комплексов липопротеин-антитело в местах поражений сосудистой стенки может свидетельствовать о негативных последствиях образования аутоантител.
Таким образом, учитывая представленные в обзоре данные о взаимосвязи оЛПНП и антител к ним с развитием АС, можно предположить именно этиологическую роль оЛПНП и антител к ним в развитии ИИ. Если это предположение подтвердится в последующих исследованиях, то вполне вероятно, что терапия антиоксидантными препаратами при лечении ИИ, комбинированная с иммунотропными препаратами, даст более клинически значимый эффект в предотвращении осложнений и улучшении исходов ИИ.
