Антиоксидантная защита ЛНП
Анализ содержания основных антиоксидантов в ЛНП выявляет наличие целого спектра жирорастворимых антиоксидантов (см. табл. 5), при этом разные авторы приводят несколько отличающиеся цифры; это касается прежде всего β-каротина (0,29 [584] или 0,33 моль/моль ЛНП [790]) и убихинона (0,10 [584] или 0,55 моль/моль лНп [790]).
В различных экспериментальных системах показано, что фенольные антиоксиданты ингибируют радикальные процессы ПОЛ и тем самым защищают ЛНП от окисления [113, 364, 1293]. Хороший положительный эффект применения in vivo липофильных фенольных антиоксидантов витамина Е, дибунола, пробукола и его аналогов показан в экспериментальных исследованиях на животных [120, 899, 1293] и у людей с гиперхолестеринемией и с коронарным атеросклерозом [22, 209, 882, 1795]. Основным антиоксидантом в ЛНП считается α-токоферол, ибо только этот антиоксидант может содержаться во всех липопротеиновых частицах (в среднем на частицу приходится около 6 молекул α-токоферола) [584]). В сыворотке человека ЛНП наряду с липопротеинами высокой плотности являются основными переносчиками витамина Е. Анализ содержания α-токоферола в разных субклассах липопротеинов сыворотки здоровых людей выявил определенные половые различия: если у мужчин 8 % α-токоферола обнаружено в липопротеинах очень низкой плотности, 59 % — в ЛНП и 33% — в липопротеинах высокой плотности, то у женщин аналогичное распределение составляло 2, 42 и 56 % соответственно [317]. Устойчивость ЛНП к Си2+-индуцированному окислению прямо коррелирует с содержанием в них α-токоферола [586], при этом накопление продуктов ПОЛ (диеновые конъюгаты) наблюдается только после полного исчезновения α- токоферола, концентрация которого падает значительно быстрее, чем γ-токоферола, ликопена, β-каротина, криптоксантина [587]. На особую защитную роль α-токоферола в окислении ЛНП и атерогенезе in vivo указывают исследования влияния диеты с разным содержанием антиоксидантов [765, 1356, 1393]. Вместе с тем имеются данные, что способность ЛНП к окислению in vitro слабо коррелирует с содержанием витамина Е в препаратах липопротеинов [1561].В организме α-токоферол защищает липопротеины от окисления совместно с водорастворимыми антиоксидантами — витамином С и мочевой кислотой. Липофильный α-токоферол эффективно взаимодействует с перекисными радикалами липидов и образует α-токоферильный радикал, константа скорости этой реакции может достигать значений 5 · 108 М-1с-1 [147]. α-Тф-О· — малоактивное соединение, в результате чего время его жизни в липопротеиновой частице составляет 12,5 с [790]. Для сравнения: время жизни алкоксильных радикалов жирных кислот RO· — около 10-6 с, пероксиль- ных RO — 10-3 с. Витамин С может восстанавливать α-токоферильный радикал, возвращая ему антиоксидантные свойства [1211], при этом пара аскорбаты-токоферол позволяет выводить радикалы из липидной фазы ЛНП в водную фазу [790]:
ROO^ + α-ТФ-ОНлф-------------------------------------- > ROOHn4 + α-ТФ-О^
α-ТФ-ОЫ + HO-Arc-OH1^------------------------------- > α-ТФ-ОН^ф + HO-Arc-O^4
α-ТФ-ОЫ + HO-Arc-O^4---------------------------------- > α-ТФ-ОНлф + O=Acк=OBφ
Как показали эксперименты in vitro, индуцированное ионами меди окисление ЛНП ингибировалось более чем на 95 % при добавлении в среду 100 мкМ аскорбата [1468], при этом витамины Е и С действуют синергично [1466]; более того, аскорбиновая кислота защищала от окисления не только α-токоферол, но и также β-каротин и ликопин [1404]. Если учесть, что содержание аскорбиновой кислоты в сыворотке здорового человека составляет 50—200 мкМ, то становится ясно, что циркулирующие в крови ЛНП эффективно защищены от окисления системой жиро- и водорастворимых антиоксидантов. Многочисленные исследования in vitro также показывают, что окислительная модификация ЛНП наблюдается только в бессывороточной среде [985, 1378].
Среди водорастворимых антиоксидантов (аскорбиновая и мочевая кислоты, билирубин, тиоло- вые белки) наиболее выраженным защитным эффектом против окисления ЛНП обладала аскорбиновая кислота [621, 829], ее окисление при диабете может быть причиной повышенного риска развития атеросклероза [783].Сходным по свойствам с α-токоферолом является убихинон (коэнзим Q, CoQ). Хотя убихинона содержится в ЛНП меньше, чем токоферола, и скорость его взаимодействия с перекисными радикалами ниже, чем у α-токоферола, однако он может перехватывать радикалы α-токоферола [327] и эффективно переводить радикалы из липидной фазы ЛНП в водную, взаимодействуя непосредственно с молекулярным кислородом [790]:
Вместе с тем было показано, что убихинон в меньшей степени взаимодействует с аскорбиновой кислотой, чем α-токоферол [1404]. Р. Стокер с соавт. [1574] показали, что CoQ10 более эффективно защищает ЛНП от радикального окисления, чем α-токоферол. Этот вывод основывается на кинетике исчезновения антиоксидантов в ЛНП после индукции окисления: увеличение содержания гидроперекисей наблюдалось только после полного исчезновения коэнзима Q. Проведенный у 22 здоровых доноров анализ окисляемости ЛНП в присутствии ионов меди выявил обратную корреляцию между скоростью образования липидных гидроперекисей и диеновых конъюгатов и содержанием в частицах ЛНП CoQ10. Однако в этих исследованиях использовались высокие концентрации ЛНП, поэтому их вывод ставится под сомнение [584]; в то же время возможно, что при накоплении большого количества ЛНП в атеросклеротической бляшке убихинон может играть роль основного антиоксиданта. Анализ содержания основных липофильных антиоксидантов (CoQ10 и α-токоферола) в сыворотке и выделенных ЛНП в двух одинаковых по возрасту (63 ± 11 лет) группах людей с верифицированным атеросклерозом и без него выявило некоторое снижение уровня CoQ10 повышение содержания α-токоферола в первой группе, однако данные различия были недостоверными (Р > 0,05) [475].
Полученный результат позволил исследователям утверждать, что определение липофильных антиоксидантов не имеет существенного диагностического значения в отношении атеросклероза.Применение убихинона в терапии больных ишемической болезнью сердца показало, что прием CoQ10 в дозах 150 мг/сутки в течение 60 дней приводит к достоверному снижению индуцированного ионами меди окисления липидов плазмы крови, определяемому по накоплению ТБК-РП, одновременно увеличивалась «антиперекисная» активность плазмы, что проявлялось в повышении ее устойчивости к индуцированному Н2О2 окислению [203]; спонтанная и стимулированная зимозаном хемилюминесценция гранулоцитов крови снижалась в 2 раза; при этом наблюдалось улучшение клинического течения заболевания. В терапии гиперхолестеринемий и ишемической болезни сердца широко применяются статины — препараты, ингибирующие активность ключевого фермента синтеза холестерина 3-гидрокси-3-метилглутарил-КоА-редуктазы и снижающие содержание холестерина [81]. Одновременно со снижением синтеза холестерина статины ингибируют синтез изопреноидной боковой цепи ^Q10:
CoQ10 участвует в переносе электронов в дыхательной цепи митохондрий, вследствие чего при лечении статинами у больных могут возникнуть миопатии, связанные с нарушением клеточной энергетики; так как убихинон является важным антиоксидантом, то снижение его синтеза ведет к усилению свободнорадикального окисления ЛНП. Применение CoQ10 в комплексе с правастатином позволило уменьшить содержание продуктов ПОЛ в ЛНП, а также наблюдаемое при лечении правастатином снижение активности глутатионпероксидазы [122].
Желтоватый цвет свежевыделенным липопротеинам придает β-каротин. Сравнительный анализ защитной роли α- и γ-токоферолов, а также α- и β-каротинов при индукции окисления ЛНП разными формами АКМ (NO·, O2, ONOO-, OCl-) показало, что каротины эффективны в отношении NO·- и ONOO--индуцирoваннoгo окисления, но мало эффективны при индукции окисления O2 и OCl- [920].
Таким образом, каротиноиды совместно с токоферолами осуществляют разностороннюю защиту ЛНП от окисления. Облучение УФ светом, индуцирующее окисление ЛНП, вызывает последовательное истощение в них α-токоферола и β-каротина, что позволяет предположить возможность восстановления α-токоферильного радикала β-каротином. В то же время некоторые исследователи считают, что вследствие разной степени липофильности эти антиоксидантные молекулы локализованы в разных участках частицы ЛНП и физически не могут взаимодействовать [1257].В организме антиоксидантное действие β-каротина проявляется прежде всего в отношении эритроцитов. Так, у животных, содержащихся на диете с 3%-ным содержанием β-каротина, количество гидроперекисей фосфатидилхолина и фосфатидилэтаноламина снижалось в эритроцитах в 50 и 13 раз соответственно и не изменялось в плазме, легких и печени; причем концентрация антиоксиданта возрастала во всех тканях [1195]. Хотя β- каротин не влиял на окисляемость ЛНП, он ингибировал развитие атеросклеротических бляшек у гиперхолестеринемичных кроликов [1492]. При изучении действия β-каротина на окисляемость ЛНП у людей получены разноречивые результаты. Так, у людей, получавших с пищей в течение месяца β-каротин, его содержание в ЛНП повышалось в несколько раз, однако окисляемость выделенных ЛНП не изменялась [1356]. В другом исследовании употребление 180 мг в день β-каротина в течение 2 недель приводило к повышению его содержания в плазме в 2 раза, в ЛНП — в 2,6 раза, при этом возрастала устойчивость ЛНП к окислению как в бесклеточной среде, так и к индуцированному макрофагами окислению (образование МДА в частицах ЛНП снижалось в среднем на 40 %) [1014].
Ферментативные антиоксиданты (СОД, каталаза, глутатионпероксидаза) локализованы преимущественно внутри клеток и в сыворотке, а во внеклеточных средах быстро разрушаются, поэтому считалось, что они не принимают непосредственного участия в антиоксидантной защите ЛНП. Вместе с тем в клетках млекопитающих обнаружена ГПО гидроперекисей фосфолипидов, способная восстанавливать гидроперекиси фосфолипидов [31].
Будучи липофильным соединениями, они эффективно взаимодействует с гидроперекисями фосфатидилхолина, холестерина и эфиров холестерина в мембранах и липопротеинах низкой плотности [1619]. Совместно с токоферолом ГПО гидроперекисей фосфолипидов практически полностью подавляет ПОЛ в биологических мембранах благодаря тому, что витамин Е эффективно ингибирует радикалы, а фермент разлагает гидроперекиси, препятствуя тем самым их вовлечению в окислительный цикл [1672]. Методом высокоэффективной хроматографии со специальным детектированием было показано, что свежевыделенные ЛНП плазмы крови человека содержат 6—12 пмоль гидроперекисей эфиров холестерина, их содержание снижалось при инкубации ЛНП с глутатионом и ГПО гидроперекисей фосфолипидов, при этом возрастала устойчивость частиц к Cu-индуцированному окислению [1620].Исследования показали, что в процессе атерогенеза наблюдается снижение активности антиоксидантных ферментов в печени, крови и особенно в местах поражения артерий [115, 998]. Вместе с тем посредством иммуногистохимическою окрашивания препаратов атеросклеротически пораженных артерий человека было выявлено повышенное содержание ГПО в пенистых клетках как макрофагального, так и гладкомышечного происхождения [1170]. Предполагается, что повышенный уровень липидных гидроперекисей в пенистых клетках индуцирует синтез ГПО. Эпидемиологические исследования также выявляют наличие обратной корреляции между содержанием в питьевой воде микроэлемента селена, входящего в активный центр ГПО, и смертностью от сердечно-сосудистых и онкологических заболеваний [1698]. Проведенный анализ содержания основных жиро- и водорастворимых антиоксидантов в разных образцах, полученных из здоровых и атеросклеротически пораженных сосудов человека, показал, что в атеросклеротических бляшках содержится значительно больше аскорбата и урата, содержание α-токоферола и убихинона CoQ10 в бляшках было аналогичным их содержанию в образцах здоровых артерий, хотя в атеросклеротических бляшках отмечается достаточно высокое содержание (9 моль %) окисленной формы токоферола — α- токоферилхинона [1583]. В работе [629] выявлен еще один интересный факт: в сосудах апо Е-дефицитных мышей активность и экспрессия белка экстрацеллюлярной СОД была повышена в 2—3 раза по сравнению с контрольными мышами C57BL/6, причем фермент имел измененную структуру, за счет чего, как полагают авторы, повышалась его устойчивость; источником такой измененной Э-СОД были пенистые клетки. Такое повышение активности фермента, с одной стороны, может отражать компенсаторный адаптивный ответ организма на генерацию О2 макрофагами, накапливающимися в очагах атеросклеротического поражения сосудов, но, с другой стороны, может служить причиной дальнейшего усиления локальных процессов окисления за счет повышения концентрации Н2О2, источника ОН-радикала, и пероксидазной активности СОД. В пользу этого предположения свидетельствует факт увеличения площади атеросклеротического поражения артерий трансгенных мышей с гиперэкспрессией человеческой Си,/п-СОД, содержавшихся на атерогенной диете [1648].