Липопротеины (ЛП): модификация путем протеолиза
Гидролиз ЛП могут вызывать различные протеиназы (клеточные и гуморальные): катепсины , эластаза лейкоцитов , плазмин , тромбин и др. [ Шпикитер ea 1987 , Polacek ea 1986 , Piha ea 1995 , Paananen ea 1995 ]. Ферментативные модификации липопротеинов приводят к изменению их взаимодействия с клетками. Известно, что ограниченный протеолиз ЛПНП приводит к быстрому захвату этих частиц макрофагами [ Климов ea 1995 , Piha ea 1995 ] (см. " Химические модификации липопротеидов (ЛП) ").
Показано, что удаление 20% белка с ЛПНП путем обработки трипсином приводит к 10-20-кратному увеличению степени их поглощения и деградации фибробластами кожи людей с гомозиготной гиперхолестеринемией по сравнению с поглощением и деградацией нативных ЛПНП. Обработанные трипсином ЛПНП как и оксЛПНП с большей интенсивностью захватываются макрофагами и с меньшей - фибробластами по сравнению с нативными ЛПНП [ Шпикитер ea 1987 ]. Ограниченный протеолиз белка ЛПНП тромбином in vitro приводил к увеличению связывания ЛПНП с фибронектином - важным компонентом внеклеточного матрикса [ Шпикитер ea 1987 ].
Paananen и соавт. [ Paananen ea 1995 , Paananen ea 1994 ] обнаружили, что протеолитическая деградация частиц ЛПНП запускает также механизм слияния липидных частиц. Обработка ЛПНП химотрипсином делает частицы нестабильными и приводит к образованию частиц большего размера. Кроме того было найдено, что возрастает связывание слившихся частиц с протеогликанами аорты человека. Причем, после протеолиза связывание с протеогликанами как слившихся, так и неслившихся частиц возрастает, но неслившихся - в меньшей степени [ Paananen ea 1995 ]. Вероятными причинами наблюдаемого усиления связывания протеолизованных ЛПНП являются большие количества ионных взаимодействий и/или усиление ионных взаимодействий между протеолизованным апо-В и протеогликанами . Во время протеолиза апобелков и слияния частиц ЛП конформационные изменения в оставшихся фрагментах апо-В могут экспонировать домены связывания с протеогликаном (содержащие остатки лизина и аргинина). Действительно, несмотря на потерю остатков лизина из апо-В во время протеолиза, количество "активных" (заряженных боковых цепей) остатков лизина не уменьшается, что указывает или на образование новых "активных" остатков лизина во время пространственной реорганизации оставшихся фрагментов апо-В, и/или на устойчивость основных доменов апо-В к протеолитическому расщеплению (и последующему высвобождению из частицы) [ Paananen ea 1995 , Paananen ea 1994 ]. Какие же протеиназы могут запускать слияние частиц ЛПНП в интиме артерии, которая является местом образования атеросклеротического поражения? Чтобы попасть в интиму частица ЛПНП должна пересечь слой эндотелиальных клеток, а при достижении субэндотелия ее окружают клетки интимы паренхиматозной природы, главным образом ГМК. Кроме того в интиме присутствует еще три типа клеток: тучные клетки , макрофаги и Т-лимфоциты [ Piha ea 1995 , Toborec ea 1995 ]. В гранулах тучных клеток интимы артерий и коронарных сосудов присутствует химаза , обладающая химотрипсиноподобной активностью. Макрофаги также секретируют протеолитические ферменты (например, катепсин В ), способные гидролизовать апо-В. Кроме того, матриксные металлопротеиназы , секретируемые мигрирующими ГМК и ГМК, участвующими в ремоделировании тканей в пораженной атеросклерозом интиме артерий, могут участвовать в образовании липидных пятен в своем микроокружении.
Наконец, интима артерий человека может содержать некоторое количество цитолитических Т-клеток, которые после активации также высвобождают сериновые протеиназы [ Piha ea 1995 , Paananen ea 1995 ]. Таким образом, различные протеолитические ферменты из разных типов клеток могут вызывать слияние частиц ЛПНП, которые обладают повышенной способностью связываться с протеогликанами [ Piha ea 1995 , Paananen ea 1995 , Paananen ea 1994 ]. Не всякая протеолитическая деградация апо-В приводит к слиянию частиц ЛП. Piha и соавт. [ Piha ea 1995 ] установили, что протеолиз ЛПНП трипсином, химотрипсином или проназой приводит к образованию и высвобождению фрагментов апо-В из ЛПНП и запускает процесс слияния частиц. Обработка же ЛПНП плазмином, калликреином или тромбином, которая также приводит к образованию фрагментов апо-В, но не к их выделению из ЛПНП, не запускает механизм слияния частиц [ Piha ea 1995 ]. При инкубации обработанных протеиназами частиц ЛПНП с макрофагами только слившиеся частицы ЛПНП переваривались макрофагами [ Piha ea 1995 ].
При совместном культивировании тучных клеток и макрофагов стимуляция тучных клеток вызывает увеличение скорости захвата ЛПНП макрофагами в 50 раз по сравнению с таковым в отсутствие тучных клеток [ Paananen ea 1994 ]. Следовательно, протеолитическая модификация частиц ЛПНП может влиять на их взаимодействия с различными клетками, а также приводить к усилению их связывания с протеогликанами, что может быть причиной локальной аккумуляции ХС ЛПНП в областях интимы, предрасположенных к локальному атерогенезу. Большую роль в процессах атерогенеза играют эластаза и эластазоподобные ферменты, которые содержатся в различных клетках, в том числе моноцитах и макрофагах, ГМК, фибробластах, синовиоцитах и ПМЯ [ Yan ea 1997 , Landi ea 1992 ]. Amaro и соавт. [ Amaro ea 1995 ] показали, что у женщин со стенозами (по данным коронарной ангиографии) концентрация эластазы лейкоцитов выше по сравнению с донорами. Продуцирование и секреция эластаз различными клетками может влиять на метаболизм эластина и вызывать повреждение соединительных тканей в области атеросклеротических повреждений. Образующиеся пептиды эластина, по-видимому, хемотактичны для моноцитов [ Rouis ea 1990 ]. Polacek и соавт. [ Polacek ea 1986 , Byrne ea 1984 ] в опытах in vitro показали, что ЛПНП и ЛПВП человека способствуют выделению из ПМЯ крови человека протеиназы, которая расщепляет апо-В и апо-А-II . Они доказали, что этой протеиназой является эластаза лейкоцитов. В атеросклеротических бляшках были обнаружены также фрагменты апо(а) [ Edelstein ea 1996 ]. Исследования Edelstein и соавт. [ Edelstein ea 1996 ] показали, что ограниченный протеолиз апо(а) человека панкреатической эластазой приводит к расщеплению связи Ile 3520 - Leu 3521 с образованием двух дискретных фрагментов с различными химическими, функциональными и метаболическими свойствами. Фрагментация апобелков различных ЛП под действием эластаз может происходить при патологических процессах, например в местах воспаления, где накапливаются ПМЯ и макрофаги . Было показано, что выделение эластазы из лейкоцитов зависит от концентрации ЛП в среде [ Polacek ea 1986 ].
Следует отметить, что роль эластазоподобных ферментов в стенке артерий до сих пор окончательно не выяснена. Возможно, что протеолиз ЛП выполняет в организме защитную функцию. Mackness и Durrington [ Mackness ea 1995 ] считают, что эластазоподобная протеиназа, ассоциированная с ЛПВП, может способствовать быстрому удалению из циркуляции модифицированных окислением ЛПНП, гидролизуя поврежденный окислительной модификацией апо- В. Таким образом, модификация ЛП - физиологический процесс, способствующий их быстрому удалению из циркуляции и из внесосудистого русла. Однако, в некоторых случаях (повышенное содержание ЛПНП, воспалительные процессы) модифицированные ЛП индуцируют накопление эфиров ХС в макрофагах человека и могут нарушать функции эндотелиальных клеток и тромбоцитов. Кроме того эти модифицированные ЛП способны запускать механизмы аутоиммунного ответа , что вызывает образование аутоантител и последующее образование иммунных комплексов, содержащих ЛПНП. Как модифицированные ЛП, так и иммунные комплексы, содержащие аутоантитела к модифицированным липидам могут быть вовлечены в образование пенистых клеток, активацию макрофагов и повреждение эндотелиальных клеток. Следовательно, модификация ЛП может приводить к повреждению эндотелия и накоплению атерогенных липидов в артериальной стенке.
