Аполипопротеин E (Apo E): введение
Аполипопротеин Е впервые был обнаружен в липопротеинах очень низкой плотности ( ЛПОНП ) и обозначался как "белок, богатый аргинином" [ Felker ea 1977 ]. АпоЕ входит в состав различных классов ЛП плазмы крови человека и животных. Аполипопротеин Е входит в состав ЛПОНП , ЛППП , ЛПВП и остаточных компонентов хиломикронов и обеспечивает связывание всех этих липопротеидов с апопротеин-В,Е-рецепторами , а также с рецепторами апопротеина Е, участвует в транспорте холестерина . (Сродство апопротеин-В,Е-рецепторов к апопротеин-Е-содержащим липопротеидам в 20-25 раз выше, чем к апопротеин-В-содержащим ЛПНП .) Наиболее высокое содержание его отмечается в ЛПОНП - 13% от общего содержания белка. В классе липопротеинов высокой плотности ( ЛПВП ) апоЕ выявлен только в крупных фракциях с плотностью 1,098-1,137 г/мл, обозначаемых как ЛПВП1 [ Thurherg ea 1996 ]. Он найден также в ремнантах хиломикрон (ХМ).
АпоЕ человека представляет собой полипептид из 299 аминокислотных остатков, молекулярная масса которого составляет 34200 Да [ Rail ea 1982 ]. АпоЕ плазмы крови крыс содержит 293 аминокислотных остатка, он на 71% гомологичен апоЕ человека [ Fung ea 1986 , Hussain ea 1988 ].
Ген ApoE локализован на 19-й хромосоме и имеет три аллеля: эпсилон2, эпсилонЗ и эпсилон4, кодирующие соответственно изоформы Е2, Е3 и Е4. Эти изоформы различаются по аминокислотному составу и по сродству к апопротеин-В,Е-рецептору. Фенотип Е3/Е3 является наиболее распространенным и в большинстве популяций встречается с частотой 70-80% [ Mahley, 1988 ] . У людей с фенотипом Е2/Е2 высок риск тяжелой дисбеталипопротеидемии и риск атеросклероза . Распространенность "атерогенного" фенотипа Е2/Е2 среди населения составляет 1:100, однако семейная дисбеталипопротеидемия выявляется только у 1- 2% людей с таким фенотипом. Описаны и другие атерогенные фенотипы. Например, полное отсутствие апопротеина Е приводит к накоплению ЛППП и остаточных компонентов хиломикронов и к развитию атеросклероза в молодом возрасте . Для 19-ой хромосомы было описано сцепление полиморфных маркеров ДНК с поздними семейными формами болезни Альцгеймера (БА). Было найдено, что белок APOE связывается с Ab пептидом и аллельный вариант эпсилон4 гена АроЕ является фактором риска поздних форм БА (Strittmatter, 1993). На 42 семьях с поздней формой БА было показано, что риск развития БА возрастал от 20 до 90%, а средний возраст начала заболевания уменьшался с 84 до 68 лет при увеличении числа аллелей эпсилон4. Аллельная ассоциация была подтверждена в многочисленных исследованиях на различных популяционных выборках, показана как для поздней, так и для ранней формы БА ( Chartier-Harlin, 1994 ; Korovaitseva, 2001 ). Тем не менее, необходимо отметить, что наличие эпсилон4 аллеля не является необходимым и достаточным условием развития БА. Для эпсилон2 аллеля ApoE было найдено, что он может быть протектирующим фактором болезни Альцгеймера (БА).
АроЕ является одним из ключевых белков метаболизма липопротеинов и холестерола и участвует в образовании и секреции липопротеинов [ Mahley, 1988 ; Beisiegel et al, 1989 ]. Кроме того, предполагается, что он участвует в клеточном росте и дифференцировке, а также в репарации и регенерации поврежденных тканей [ Rebeck et al, 1993 ]. В центральной нервной системе АроЕ экспрессируется в астроцитах и обнаружен в спинномозговой жидкости , а также является одним из компонентов сенильных бляшек и нейрофибриллярных клубков (рис. 2 ), которые образуются при болезни Альцгеймера (БА). Активность АроЕ белка зависит от аллельного состояния его гена.
Изоформы АроЕ белка, соответствующие аллелям гена, имеют разную эффективность связывания с липопротеиновым рецептором низкой плотности ( LDL - рецептором). Изоформа e4 белка АроЕ имеет Arg вместо Cys в позиции дисульфидного связыванияв (положении 112 его аминокислотной последовательности) и, следовательно, не может образовывать димеры, в отличие от изоформ e2 и e3 изоформ [ Weisgraber, 1989 ]. В присутствии аллеля e4 наблюдается снижение антиоксидантной клеточной активности и пониженный метаболизм глюкозы в мозге [Roses, 1997 ].
При болезни Альцгеймера (БА), как уже отмечалось выше, была отмечена корреляция между генотипом АроЕ и плотностью амилоидных бляшек . У носителей генотипа эпсилон 4эпсилон4 (e4e4) количество амилоидных отложений на 20-30% выше, чем у носителей генотипов e3e4 и e3e3. Это позволило предположить, что АроЕ e4 нарушает агрегацию белка амилоидного предшественника [ Corder et al, 1993 ]. Комплекс с e3 изофромой АроЕ белка ингибирует фосфорилирование тау-белков из семейства микротубулин- связывающих белков (в отличие от изоформы e4), предотвращая этим их участие в формировании нейрофибриллярных танглий в нейронах при болезни Альцгеймера [ Selkoe, 1999 ]. Хотя во многих независимых исследованиях было подтверждено, что аллель e4 гена АроЕ у больных с поздней формой БА встречается чаще, чем у людей пожилого возраста без признаков деменций, в то же время было отмечено, что в ряде этнических групп такая ассоциация выражена слабо (в испано-латиноамериканских популяциях) или вовсе отсутствует (в афро-американских и восточно-африканских популяциях) [ Sayi et al, 1997 , Hendrie et al, 1995 ; Tang et al, 1998 ]. В северо-американской популяции частота встречаемости аллеля e4 и генотипа e4e4 снижается в возрасте от 60 до 90 лет [ Roses, 1997 , Maestre et al, 1996 ]. Возможно, что аллель e4 является возрастным и поло-зависимым фактором, ассоциированным с повышенным риском болезней пожилого возраста (БА, сердечно-сосудистые заболевания). Также предполагается, что аллель e2 обладает протектирующими свойствами. В ряде популяций показано, что он ассоциирован с пониженным риском развития БА и более поздним возрастом начала заболевания, но эти данные подтверждены не во всех исследованиях [ Tang et al, 1996 ].
Открытие роли гена, кодирующего АроЕ и расположенного на 19-й хромосоме стало важной вехой в изучении поздней семейной и спорадических форм болезни Альцгеймера . Аллель эпсилон4 часто обнаруживают при этих формах болезни Альцгеймера. Примерно 24-30% здоровых представителей белой расы имеют хотя бы один аллель эпсилон4, а около 2% - гомозиготны по нему. Среди больных болезнью Альцгеймера от 40 до 65% имеют по крайней мере один аллель эпсилон4 - иными словами, среди больных распространенность этого аллеля существенно выше, чем среди здоровых. С другой стороны, у многих больных аллель эпсилон4 отсутствует и, напротив, имеется у многих здоровых. То есть наличие аллеля эпсилон4 не является ни необходимым, ни достаточным условием болезни Альцгеймера, но служит важным фактором ее риска (особенно у гомозигот). Количество аллелей влияет на возраст начала заболевания: у гомозигот болезнь Альцгеймера начинается раньше. Причины этого не ясны.
Помимо того, что апо Е присутствует в амилоидных бляшках ; он связывается с тау-белком и поэтому, возможно, участвует в образовании нейрофибриллярных включений . Апо Е4 подавляет рост нервных окончаний в культуре клеток спинномозговых ганглиев.
Единого мнения о целесообразности исследования апо Е в диагностике болезни Альцгеймера нет. У здоровых по результатам этого исследования нельзя судить о риске болезни Альцгеймера, поскольку у многих носителей аллеля эпсилон4 она не развивается. Однако у некоторых гомозиготных носителей аллеля эпсилон4 при позитронно-эмиссионной томографии обнаруживают снижение скорости обмена веществ в коре головного мозга. Некоторые считают эти изменения предвестниками болезни Альцгеймера. Высказывалось предположение, что гомозиготное состояние по аллелю эпсилон4 у пожилого больного с деменцией с вероятностью 96-98% свидетельствует о болезни Альцгеймера. Однако лишь небольшая часть больных гомозиготны по аллелю эпсилон4, и даже у них необходимо исключить обратимые причины деменции. Тем не менее апо Е остается единственным важным биохимическим маркером болезни Альцгеймера.
Продолжается изучение роли апо Е в патогенезе заболевания и его диагностическое значение. Необходимо исследовать взаимосвязь апо Е с другими деменциями. Показано, что наличие аллеля эпсилон4 не связано с деменцией при болезни Паркинсона и болезни Крейтцфельдта-Якоба .
Синтез апо Е происходит преимущественно в печени человека, в которой обнаружены три аpо Е-связывающих белка , функциональным рецептором ремнантов хиломикрон является, видимо рецептор Аpо E гепатоцитов .
