Rambler's Top100 Service
Поиск   
 
Обратите внимание!   BOAI: наука должна быть открытой Обратите внимание!
 
  Наука >> Медицина >> Патологическая биохимия | Обзорные статьи
 Написать комментарий  Добавить новое сообщение
 См. также

Обзорные статьиСтатины, эндотелий и сердечно-сосудистый риск

Синтез оксида азота и развитие атеросклероза

И.В. Зотова, Д.А. Затейщиков, Б.А. Сидоренко

Медицинский центр Управления делами Президента Российской Федерации, Москва

[1] [2] [3] [4] [5] [6] [7]


(Продолжение)

В начало...

Сахарный диабет

Установлено повреждение системы NOS при сахарном диабете [98, 99]: снижен уровень NO в эндотелии, нарушена эндотелийзависимая дилатация сосудов [100], которая восстанавливалась на фоне лечения L-аргинином.

Один из возможных механизмов повреждения NOS - повышение активности ПК-С, индуцирующей фосфорилирование внутриклеточных белков, в частности NOS [101]. Имеется корреляционная связь между фосфорилированием NOS-3 и ее цитозольной локализацией, а следовательно, и активностью фермента (цитозольные формы NOS-3 неактивны) [102]. Доказательством того, что фосфорилирование способно влиять на активность NOS-3, являются эксперименты, в которых <лечение> эндотелиоцитов препаратами, усиливающими фосфорилирование, приводило к ингибированию синтеза NO [103].

У больных сахарным диабетом значительно повышены активность эндотелиальной НАД(Ф)Н-оксидазы и соответственно уровень супероксид-радикалов, что коррелирует со степенью нарушения эндoтeлийзaвиcимoй вазодилатации [80]. Эффект, вероятно, связан с образованием у таких больных повышенных уровней ONOO-.

Роль механических факторов в развитии и прогрессировании атеросклероза

Атеросклеротические бляшки возникают преимущественно в местах нарушенного ламинарного тока крови. Продукция NO и экспрессия NOS-3 зависят от механических факторов, in vitro и in vivo показан выброс NO в ответ на изменение напряжения сдвига и увеличение экспрессии гена NOS при хроническом увеличении кровотока [9, 104, 105]. Однонаправленное изменение напряжения сдвига непосредственно усиливает синтез мРНК гена NOS-3 [106]. Колебания напряжения сдвига, а также циклическое его изменение влияют на экспрессию синтетазы через ряд посттрансляционных механизмов (увеличиваются стабильность белка, период полураспада) [107]. Усиление экспрессии мРНК при однонаправленном изменении напряжения сдвига связано с активирующим влиянием на промотор. Механизм такого влияния объясняется присутствием в промоторе NOS-3 сайтов, чувствительных к напряжению сдвига (SSRE - shear stress responsive element) [108, 109]. Эти последовательности активируются путем связывания ядерного фактора NF-kB [110].

Влияние на активность NOS-3 механических факторов связано и с кавеолярной локализацией синтетазы. Известно, что кавеолы находятся в тесном контакте с цитоскелетом [9], соответственно при деформации клеток механическими факторами может изменяться связь кавеолярных белков с мембраной и, таким образом, модулироваться активность фермента. Продемонстрирована возможность влияния напряжения сдвига на уровень фосфорилирования и через это на активность NOS-3 [97, 111].

Влияние воспаления на функционирование системы NOS

Основным фактором воспаления, повреждающим систему NOS, является оксидантный стресс. Источниками свободных радикалов при воспалении служат лейкоциты, содержащие рецепторрегулируемую НАД(Ф)Н-оксидазу, способную производить цитотоксические уровни свободных радикалов. Помимо лейкоцитов, высокие уровни радикалов может синтезировать циклооксигеназа эндотелиоцитов. Увеличение продукции свободных радикалов приводит к снижению количества NO и развитию эндотелиальной дисфункции, что продемонстрировано на экспериментальных моделях сосудов [80]. Свободные радикалы, особенно пероксиды, увеличивают содержание внутриклеточного кальция и тем самым приводят к активации NOS-3, что в свою очередь ведет к синтезу высоких уровней NO и как следствие к образованию ONOO-.

При высоких концентрациях ONOO- индуцирует апоптоз (возможно, за счет фрагментирования белков при нитрировании аминокислот), блокирует синтез простациклина, усиливая при этом продукцию тромбоксана и лейкотриенов. ONOO- способен активировать окисление ЛПНП и тем самым запускать другой механизм повреждения системы эндотелиальной NOS.

При воспалении в эндотелии создаются условия для образования токсических уровней ONOO-: большое количество свободных радикалов и усиление продукции NO, причем сразу за счет двух типов синтетазы - второго (индуцируется цитокинами) [112] и третьего (индуцируется повышенным уровнем внутриклеточного кальция). Следовательно, при развитии оксидантного стресса не только утрачиваются антиатерогенные защитные свойства NO (вследствие уменьшения его количества), но и присоединяются дополнительные патологические механизмы повреждения эндотелия за счет ONOO-. Снижение количества действующего NO вызывает уменьшение контроля за силой роста гладкомышечных клеток и как следствие пролиферацию миоцитов, разрастание интимы и формирование бляшки.

Отсутствие ингибирующего действия NO на эндотелиоциты приводит при воспалении (в эксперименте использовалась обработка эндотелиоцитов эндотоксином, интерлейкином-1, ФНО$\alpha$) к значительному увеличению экспрессии адгезивных молекул (прежде всего VCAM и IСАМ, Е-селектинов). Увеличение экспрессии адгезивных молекул приводит к "хомингу" воспалительных клеток в эндотелий, скоплению их в субэндотелиальном пространстве. Затем происходят захват макрофагами холестерина, различных липопротеинов и формирование так называемого "ядра" бляшки [113].

Возможным механизмом нарушения функционирования NOS при воспалении и развитии в сосуде проатерогенных изменений является повреждающее действие на систему NOS различных цитокинов. Интерлейкины (ИЛ-1, ИЛ-6 и др.), фактор некроза опухоли (ФНО$\alpha$), интерферон активируют NOS-2, способную синтезировать токсические количества NO и, следовательно, ONOO-. Механизм повреждения NOS-3 -влияние воспалительных факторов на стабильность белковой молекулы фермента. В ряде работ продемонстрировано значительное снижение устойчивости транслята NOS-3 под действием ФНО$\alpha$ [114, 115]. Однако, как это соотносится с общим повышением синтеза NO при воспалении и каково биологическое значение этого факта, остается неясным.

Асимметричный диметиларгинин

АДМА - эндогенный конкурентный ингибитор синтеза NO. Имеется связь между повышением уровня АДМА и факторами риска атеросклероза: гиперхолестеринемией, повышенным уровнем АД, нарушением толерантности к глюкозе, толщиной комплекса интима-медия каротидных артерий [116]. На основании этих данных R. Boger [117] высказал мысль, что АДМА - новый индуктор атеросклероза, возможно играющий одну из самых важных ролей в патогенезе эндотелиальной дисфункции. Однако существует и прямо противоположное мнение о том, что АДМА - лишь маркер сосудистого повреждения, нормальный продукт дегенеративных старческих сосудистых процессов (продемонстрирована четкая независимая корреляция уровня АДМА с возрастом).

Генетические аспекты синтеза NO

Установлена связь между частотой некоторых полиморфизмов гена NOS-3 и вероятностью развития у пациента атеросклероза разной локализации. Описаны и изучаются ряд полиморфных маркеров гена NOS-3: интрон 18 локус А27С, интрон 23 локус G10T , интрон 4 NOS34a/b полиморфизм, экзон 7 Glu298Asp полиморфизм (структурный), мутация T786-C в 5'-конце гена NOS-3.

Полиморфизм в интроне 4 представлен двумя аллелями: аллелем b, в котором имеются 5 повторяющихся фрагментов 27bp, и аллелем а, в котором только 4 таких повтора. Полиморфизм не является структурным. В европейской белой популяции более распространен аллель b. Распределение частот аллелей в популяции составляет соответственно: bb - 0,41; ba- 0,46; аа-0,13. При исследовании 108 ядерных семей (428 обследованных здоровых людей) было показано, что аа-генотипу соответствует максимальный уровень базального NO, у людей с bb-генотипом уровень NO приблизительно в 2 раза ниже, гетерозиготы занимают промежуточное положение [118]. При исследовании белой популяции Австралии X. Wang и соавт. показали связь данного полиморфизма с ИБС у курильщиков. Достоверно большая частота аллеля а (4 повтора) выявлена у больных инфарктом миокарда по сравнению со здоровыми людьми (р=0,007) в японской [119] и корейской (р=0,00487) популяциях [120]. Обнаружена достоверно большая частота аллеля а у пациентов с эссенциальной гипертонией в японской популяции [121], в группе больных с артериальной гипертензией и гипертрофией левого желудочка по сравнению со здоровыми японцами [122]. Нами у пациентов гомозиготных по аллелю b обнаружено нарушение антикоагулянтной функции эндотелия [123].

Еще один структурный полиморфизм экзона 7 - замена гуанина тимидином в 894-й позиции гена NOS-3, что приводит к замене глутаминовой кислоты аспарагиновой кислотой в 298-м положении самого фермента. Показаны связь данной мутации с вазоспастической стенокардией, а также большая ее частота в группе больных инфарктом миокарда по сравнению со здоровыми людьми [124]. У здоровых лиц эта мутация практически не встречается, у больных инфарктом миокарда ее частота составляет от 2% (по данным K. Lin в японской популяции) до 16% [125]. В европейской популяции также обнаруживается ассоциация данной мутации с риском развития инфаркта миокарда, хотя общая частота этой мутации выше - до 10% у здopoвыx лиц и до 36% у больных острым инфарктом миокарда [126]. В японской популяции найдена связь частоты мутации Glu298-Asp с эссенциальной гипертонией [127]. В московской популяции у пациентов, страдающих артериальной гипертонией, гомозиготы Glu/Glu имели более выраженные эхокардиографические признаки гипертрофии левого желудочка, однако эта ассоциация была статистически достоверной только для группы больных с нормальным уровнем альдостерона [128]. Обнаружена связь аллеля Asp с нарушением антикоагулянтной функции эндотелия у женщин [123]. Аллель Asp гена NOS оказался также связанным со сниженной реакцией на экзогенные нитраты [129].

Мутация T786-С в 5'-конце гена NOS-3 приводит к значительному угнетению промоторной активности гена и соответственно к снижению синтеза эндотелиального NO. У пациентов, несущих этот аллель, достоверно чаще регистрировался спазм коронарных артерий и отмечалась извращенная реакция на ацетилхолин, у одного пациента, гомозиготного по аллелю T786-С, обнаружен инфаркт миокарда без органических стенозов коронарных артерий [130].

Продемонстрирована возможность снижения или повышения базального уровня NO у больных с определенными генетическими дефектами, однако масштабные исследования этих генетических дефектов еще не проводились.Так, например,последовательность, обеспечивающая базальную секрецию NOS-3 (как конституционального фермента) в эндотелиоцитах, клонирована и изучена [90]. При использовании конструкции с делециями в промоторной зоне гена было установлено, что базальная продукция NO модулируется (усиливается) последовательностями, находящимися между -1033 - -779 и -494 - -166 п.н. Изучена регуляция активности NO через изменение периода полураспада мРНК синтетазы - обнаружены два дистальных домена в нетранслируемой области гена, делеция которых увеличивает стабильность мРНК в 18 раз. Такого типа делеция продемонстрирована во многих быстро пролиферирующих тканях, что позволяет увеличить продукцию NO в этих тканях в десятки раз [131].

Различия в транскрипционной и посттранскрипционной регуляции обеспечивают разную степень экспрессии трех типов синтетазы в разных тканях. Установлено наличие в гене синтетазы 1-го типа альтернативных промоторов, способных соединяться с тканьспецифическими активаторами [132, 133], а также сайтов альтернативного сплайсинга, обеспечивающих образование структурно и скорее всего функционально различных типов NOS-1 в скелетных мышцах и мозге [134]. В недавно проведенных исследованиях установлено наличие семейства высокогомологичных генов NOS-2, причем в каждой конкретной ткани экспрессируется только один ген из семейства. Некоторые гены семейства способны экспрессироваться в ряде тканей при нормальных физиологических условиях без всякой иммунологической стимуляции, скорее всего это связано с присутствием в промоторной зоне данных генов NOS-2 последовательности, гомологичной таковой в промоторе NOS-3 [135, 136].

Еще одной интересной мутацией, потенциально способной влиять на базальный уровень NO, является точковая миссенс-мутация Цис ->Ала в сайте пальмитирования NOS-3, значительно снижающая ее ассоциацию с мембраной [137]. При депальмитизации NOS она перемещается в цитозоль и становится неактивной. Таким образом, регуляция пальмитирования/депальмитирования влияет на уровень активности NO. Точечная мутация Цис->Ала, приводящая к усилению депальмитирования, возможно, вызывает значительное снижение базальной секреции NO и, следовательно, потенцирует развитие атеросклероза.

Однако, несмотря на множество интересных фактов генного полиморфизма NOS-3, связь этих мутаций с развитием и прогрессированием атеросклероза, а также с генетической пpeдpacпoлoжeннoстью к нему пока остается предположением, требующим дальнейшего изучения.

Далее...


Написать комментарий
 Copyright © 2000-2015, РОО "Мир Науки и Культуры". ISSN 1684-9876 Rambler's Top100 Яндекс цитирования