Biochemia 2013/2014- drugi wykład z lipidów

Witam Państwa! Dzisiaj omówimy ciąg dalszy. Zajmiemy się i „złymi” i „dobrymi” lipoproteinami. Ostatnio, tydzień temu mówiłem państwu o lipoproteinach VLDL, które są głównym nośnikiem trójglicerydów endogennych biosyntezowanych w wątrobie, pokazywałem państwu mechanizm wychwytu remnantów VLDLi, ale pokazywałem też państwu, że część tych VLDLI nie ulega wychwytowi tylko dzieją sie z nimi inne rzeczy, miedzy innymi przy pomocy takich enzymów jak CETP. czyli białka transferujacego estry cholesterolu oraz lipazie lipoproteinowej oraz lipazie lipoproteinowej wątrobowej dochodzi do dalszej obróbki lipoprotein o bardzo niskiej gęstosci, czyli tych VLDLi. Powstają z nich inne dojrzale produkty jak LDLe, które macie tu przedstawione. Jak państwo pamiętacie VLDL były bogate w trójglicerydy natomiast relatywnie były ubogie w cholesterol i estry cholesterolu. Natomiast w przypadku LDLi sprawa ma sie dokładnie odwrotnie. Tak jak widzicie państwo polowe lipoproteiny stanowią estry cholesterolu, trojglicerydy stanowią niewielka część, generalnie jest ona uboga, zewnętrzną część stanowią relatywnie bardziej polarne fosfolipidy, co umożliwia zawieszenie tych cząsteczek w osoczu krwi, czyli praktycznie jak w wodzie. Ich średnica też jest odpowiednio mniejsza, mianowicie 20-25 nm. I jak widzicie państwo one przypominają swoja strukturą nieco inne cząsteczki, o których będziemy za chwilę mówić, czyli tzw. cząsteczki lipoprotein o wysokiej gęstości, których synteza jest zupełnie inna, bo tak jak państwu pokazywałem wcześniej, w przypadku enterocytów, które mają możliwość syntezy apoA1, to jest właśnie podstawowa apoproteina strukturalna wchodząca w skład HDL-i. Natomiast tutaj podstawową apoproteiną jest apo B100. Generalnie LDL-e są relatywnie ubogie w białko, jak państwo widzicie mniej więcej ¼ całej struktury to są białka. Głównym białkiem tej lipoproteiny jest apoB100. Dlaczego ? Dlatego, że w miarę jak VLDL-e ulegają obróbce, działaniu właśnie CETP, czy lipazy, zmniejsza się średnica i na powierzchni lipoproteiny, nie ma tam miejsca dla tego białka, więc to białko jest transferowane i przeskakuje na inne cząsteczki, między innymi na cząsteczki HDL. W związku z tym, trudno np. na powierzchni LDL-a szukać takich białek jak Apo C, całej rodziny apoprotein Apo C, tak samo nie ma Apo E ( one przeskakują z kolei na VLDL-e. W związku z tym tu się znajduje praktycznie tylko Apo B100. Budowa samej lipoproteiny jest generalnie bardzo podobna, tak? Czyli mamy tą główną cząsteczkę apoB100. No i później zawartość lipoproteiny mniej więcej procentowo tak jak państwu mówiłem realtywnie bogata w estry cholesterolu, które są pochodzenia głównie właśnie na skutek transferu z cząsteczek HDL. Yy, jak państwo pamiętacie tydzień temu mówiłem państwu o metodach badania lipoprotein, pokazywałem państwu, że te lipoproteiny mimo że mają wspólną nazwę to tak naprawdę są bardzo heterogenne i tak do różnych frakcji LDLi zaliczamy szereg różnych lipoprotein i czasem istotne jest dla nas, żeby ocenić z jakimi lipoproteinami mamy do czynienia, które z nich... przeważają. Dlatego, że nawet w tej frakcji mamy lipoproteiny relatywnie większe, nieco bogatsze w triglicerydy i uboższe w estry cholesterolu, ale mamy też lipoproteiny mniejsze, które są bardzo bogate w cholesterol, bardzo bogate w białko natomiast praktycznie nie mają trójglicerydów tak zwane małe gęste LDLe. No i oczywiście jak mówiłem państwu, że istotne jest dla nas, żeby więcej było tych dużych natomiast tych małych gęstych być nie powinno, ale występują one w patologii głównie u osób z cukrzycą na skutek działania pewnych mechanizmów, o których też zaraz państwu powiem. Jeżeliby zbadać, z którą frakcją mamy do czynienia ważne jest żeby pamiętać, że stosunek, że na każdej cząsteczce LDL występuje wyłącznie jedna cząsteczka apoproteiny B100 dlatego że stanowi ona element strukturalny do którego dosyntetyzowane, właściwie dołączane są te części lipidowe. Z biosyntezą apoB100 występują pewne problemy czasami, co powoduje że powstaje dysfunkcyjne białko o zmienionych właściwościach i w efekcie może doprowadzić do upośledzenia wychwytu lipoprotein o niskiej gęstości z osocza krwi, ale o tych zaburzeniach za chwile, natomiast po biosyntezie w rybosomie białka apoB100 następuje do niego przyłączanie tej reszty lipidowej – lipidacja tego białka, co powoduje, że najpierw powstają takie małe dyskoidalne LDLe, które powstają wewnątrzkomórkowo, wewnątrz hepatocytów, które następnie są wzbogacane w cząsteczki trójglicerydów oraz cholesterol i następnie dopiero są wydzielane jako dojrzałe vLDLe do układu krążenia. Czasami zdarza się zaburzenie transferu tych składników lipidowych na cząsteczkę białkową i tak się dzieje w przypadku zaburzenia np. biosyntezy bądź funkcji białka MTP, który jest odpowiedzialny za transfer cholesterolu z lizosomów i w efekcie, mimo że powstaje funkcjonalne ApoB100 to nie powstaje VLDL, a co za tym idzie nie powstają w niej cząsteczki LDL, taka choroba nazywa się abetalipoproteinemią, czyli chorobą, w której nie występują beta-lipoproteiny, co w elektroforezie odpowiada właśnie LDL-om i proszę tego nie mylić z drugim zaburzeniem, które się właśnie nazywa dysbetalipoproteinemią, które już państwo znacie z ćwiczeń,w której występuje nieprawidłowa izoforma apoE2 tzn. występuje E2/E2. W związku z tym, że występuje w tej sytuacji abetalipoproteinemia, mamy znaczne obniżenie stężenia cholesterolu we krwi, dlatego, że LDL-e stanowią jedną z głównych frakcji lipoprotein, a ponieważ są bogate w cholesterol, w związku z tym większość cholesterolu jest transportowana właśnie w postaci LDL, w związku z tym abetalipoproteinemia prowadzi do znacznego obniżenia stężenia cholesterolu, tzw. złego cholesterolu. Natomiast, mimo że dochodzi do obniżenia tego cholesterolu, to wcale ryzyko wystąpienia różnych chorób nie maleje – wręcz rośnie, dlatego że z tymi cząsteczkami transportowane są również inne biologicznie ważne cząsteczki, np. witaminy rozpuszczalne w tłuszczach. Tutaj jeszcze a propos lipoprotein, warto pamiętać, że lipoproteiny oprócz tej podstawowej funkcji, jaką jest właśnie transport lipidów w osoczu w różnych kierunkach, mają jeszcze pewne funkcje dodatkowe. Mianowicie, wiecie państwo, że istnieje wiele substancji, które są rozpuszczalne w lipidach, są lipofilne, natomiast są np. hydrofobowe i właśnie dla takich substancji transporterem są cząsteczki lipoprotein – rożnych, mogą to być zarówno VLDL-e, chylomikrony, ale i HDL-e. Takimi cząsteczkami są m. in. niektóre leki, ale i inne ksenobiotyki w tym toksyny. W związku z tym one są niejako przy okazji transportowane w tym mechanizmie. Tak samo w fizjologicznie istotnych dla nas związków transportowanych przez tego typu lipoproteiny to są witaminy rozpuszczalne w tłuszczach, które oprócz tego, że mają specyficzne dla siebie białka transportowe to niespecyficznie rozpuszczają się nawet w tej części lipidowej lipoproteiny i w ten sposób tkanki też je mogą pobierać. Jest to znaczący sposób transportu dlatego że jeżeli występuje właśnie ta wspomniana wcześniej dysbetalipoproteinemia, dochodzi do istotnego zaburzenia transportu właśnie tych witamin, i to się przejawia w ciągu kilku pierwszych miesięcy życia właśnie zaburzeniami związanymi z tymi właśnie niedoborami?. Cząsteczki LDL mają za zadanie transportować cholesterol w kierunku od wątroby do tkanek obwodowych. Oczywiście jest to duże uproszczenie bo jak wiecie państwo one powstają w wyniku dojrzewania VLDLI w związku z tym tak naprawdę ten cholesterol który się tam znajduje ma co najmniej dwa źródła pochodzenia – pierwsze, to jest mniej więcej połowa, jest to cholesterol który został pierwotnie wbudowywany w cząsteczkę VLDL i tam w niej pozostał na skutek jej dojrzewania i przekształcania w cząstkę LDL. Natomiast druga część cholesterolu to jest cholesterol , który jest wytransferowywany z cząsteczek HDL przy pomocy właśnie białka transferującego estry cholesterolu. Także tak naprawdę cząsteczki LDL transportują cholesterol , powiedzmy w kierunku tkanek wątrobowych, ale nie jest to wyłączenie cholesterol syntezowany w wątrobie tylko jest to czasami cholesterol pośredni właśnie z cząsteczek HDL, które mają z kolei za zadanie odbierać cholesterol z tkanek obwodowych. Ale jakbyśmy się przypatrzyli katabolizmowi VLDLi to się okaże, że tak naprawdę powiedzenie, że główną ich funkcją jest transport cholesterolu do tkanek obwodowych też nie do końca jest prawdą, bo jak Państwo widzicie tkanki obwodowe wychwytują VLDLe zaledwie w jednej czwartej do mniej więcej jednej trzeciej cząsteczek. Pozostałe cząsteczki LDL są wychwytywane przez wątrobę, to jest mniej więcej od trzech czwartych do około, nocmyślę że od 60 do 75% jest wychwytywanych przez samą wątrobę. W związku z tym mamy taką dosyć paradoksalną sytuację, że wątroba syntetyzuje VLDLe, które później dojrzewają w LDLe, które później przez tą wątrobę głównie są wychwytywane. Wydawałoby się, że jest to trochę bezsensowne, ale tak do końca bezsensowne nie jest. Z czego to wynika? Jak państwo sobie przypomnicie różne modyfikacje białek jak glikacja czy oksydacja, no i również LDLe czy w ogóle generalnie lipoproteiny tego typu modyfikacjom podlegają. Zawierają one ten składnik białkowy, który może ulegać wszystkim modyfikacjom białkowym o jakich państwu mówiłem wtedy. Czyli może ulegać utlenieniu; mogą ulegać przyłączeniu reszty cukrowej, głównie glukozy, tworząc zaawansowane produkty glikacji; mogą tworzyć one wiązania sieciowe z innymi białkami. Także tych modyfikacji jest bardzo dużo. Tak samo modyfikacjom tym może ulegać składnik lipidowy. Pamiętacie państwo z seminarium, że jeżeli mamy wielonienasycone czy w ogóle nienasycone kwasy tłuszczowe, to one bardzo chętnie przyłączają tlen i tworzą się tzw. endonadtlenki kwasów tłuszczowych, które są dla nas toksyczne. One zaburzają funkcję błon komórkowych, ale oprócz tego są ligandami niektórych receptorów, np. dla receptorów PPAR delta lub PPAR afla. No i co w związku z tym zrobić? Jedyną możliwością zapobiegania tym modyfikacjom cząsteczek lipoprotein różnego typu, w tym przede wszystkim LDL, jest skrócenie ich czasu półtrwania, dzięki czemu skraca się czas ich kontaktu z wszystkimi innymi czynnikami i w efekcie modyfikacja tych cząsteczek również ulega zmniejszeniu. To powoduje, ze okres półtrwania cząsteczek LDL to jest ok. 2 dni, no plus minus 1 dzień, czyli jest w miarę krótki, ale żeby mógł być taki krótki, to przy niewielkim wychwycie obwodowym, musimy dokonywać szybkiego recycklingu tych cząsteczek. Nie ma możliwości, żeby te cząsteczki ulegały działaniu np. enzymów antyoksydacyjnych, które znajdują się w osoczu, dlatego że są to enzymy działające głównie w fazie wodnej, a tu mamy lipidy, czyli jedno z drugim nie ma specjalnie kontaktu, w związku z tym enzymy, czy inne substancje antyoksydacyjne osocza, niezbyt działają nam na LDL, a jak działają, to w bardzo minimalnym stopniu. Nie możemy tutaj też wbudować cząsteczek enzymu, tak jak państwo pamiętacie na przykładzie enzymów antyoksydacyjnych, one potrzebują kofaktory, czyli równoważniki redukcyjne, które tutaj również też nie występują, a co więcej, w procesie zmiatania wolnych rodników, często ulegają uszkodzeniu, w związku z tym wymagają one syntezy de novo lub tworzenia enzymu, tak? Czyli to nie jest komórka, to jest mała, zwykła cząsteczka lipoproteiny, w związku z tym nie ma takiej możliwości. Stąd też metabolizm tych cząsteczek musi być bardzo szybki. Fizjologicznie on taki szybki jest. Natomiast w pewnych sytuacjach, zdarza się że ten szybki metabolizm lipoprotein ulega znacznemu zwolnieniu. To może być na skutek np. nadmiernej biosyntezy LDLi, w związku z tym receptory ulegają zablokowaniu i przestają działać. Może tak być w momencie kiedy dochodzi do zmniejszenia biosyntezy receptora na skutek indukowania różnych czynników fizjologicznych, państwo spotkaliście się z czymś takim np. u kobiet w okresie pomenopauzalnym, tak? Mamy zmniejszenie biosyntezy receptora apoB, który między innymi wychwytuje cząsteczki LDL, co powoduje ich nagromadzenie i mamy w tym momencie w elektroforezie obraz dysbetalipoproteinemi czyli występują LDL-e i VLDL-e w dużej ilości. Ale to też powoduje wydłużenie ich okresu półtrwania, co mimo że nie prowadzi do znacznego zwiększenia ilości cholesterolu, powoduje, że mamy bardzo aterogenną dyslipoproteinemię. Także bardzo niebezpieczny stan. No i mogą być też inne przyczyny, które ten katabolizm LDL zwalniają. To są już najczęściej przyczyny uwarunkowane genetycznie, ale o tym też za chwilę. Czyli widzicie państwo, że tkanki obwodowe wychwytują mniej więcej jedną trzecią do jednej czwartej cząsteczek LDL-i, które powstają z VLDL-i. Jakie są to tkanki? Przede wszystkim są to tkanki, które intensywnie się dzielą, intensywnie proliferują. Takimi tkankami, gdzie ta proliferacja jest bardzo intensywna są przede wszystkim komórki szpikowe, które muszą syntetyzować odpowiednią ilość erytrocytów i jak państwo pamiętacie ten cholesterol, jest on składnikiem błon biologicznych, w związku z tym, jeżeli komórka intensywnie proliferuje, to ona sobie ten cholesterol pobiera z zewnątrz. Oczywiście, może ten cholesterol także syntetyzować endogennie, ponieważ każda taka komórka naszego organizmu ma taką możliwość, a przy czym po co syntetyzować coś de novo, jak państwo już czytaliście być może o biosyntezie cholesterolu, a mam nadzieję, że czytaliście, no to wiecie, że jest to biosynteza dosyć kosztowna energetycznie – zużywa dosyć dużo składników, np. acetylo-CoA i ATP. W związku z tym, jeżeli już mamy cholesterol preformowany, a mamy go w dużych ilościach, to w związku z tym lepiej go sobie pobrać. Drugimi tkankami, innym przykładem tkanki, która intensywnie wychwytuje LDL-e, mimo, że wychwytuje intensywnie, to ze względu na to, że jest jej stosunkowo mało, ten wychwyt nie ma jakby globalnie większego znaczenia, to są przede wszystkim różne gruczoły endokrynne, które syntetyzują hormony steroidowe. Tutaj takim szczególnym przykładem np. są gruczoły nadnerczowe, które syntetyzują relatywnie dużo steroidów, w związku z tym na nich dochodzi do bogatej ekspresji receptora dla apoB/E, który umożliwia właśnie wychwyt tych cząsteczek LDL. I to powoduje, że tkanki obwodowe wychwytują 2/3 LDL-i wychwytują na tzw. drodze receptorowej. Tak naprawdę to wszystkie wychwyty to droga receptorowa, tylko chodzi o innego typu receptory. Mianowice ten wychwyt receptorowy przez tkanki obwodowe następuje przez tzw. receptor wysokiego powinowactwa, tj. receptor właśnie dla apoB/E. To ma dosyć duże znaczenie, bo jak zaraz państwu pokażę jak wygląda metabolizm wewnątrzkom., co się dalej dzieję z tymi cząsteczkami LDL, to zobaczycie państwo dlaczego ten wychwyt na drodze receptora wysokiego powinowactwa jest dla nas taki istotny. Natomiast pozostała część cholesterolu, mniej więcej 1/3 jest przez tkanki obwodowe wychwytywana na drodze innych mechanizmów tzw. receptorów scavenger, o których państwu mówiłem, przy okazji zaawansowanych produktów glikacji. Pamiętacie państwo tam była cała litania różnych receptorów, które zajmują się wychwytem modyfikowanych białek, ale też modyfikowanych cząstek. Między innymi był tam taki receptor, który nazywał się SRB1 To jest właśnie receptor scavenger typu B1, który jest obecny na różnych kom. Jego ekspresja może być indukowana w różnych stanach, jest on odpowiedzialny za wychwyt także modyfikowanych lipoprotein o niskiej gęstości. Jak państwo widzicie tkanki obwodowe wychwytują mniej więcej 1/3 cholesterolu w drodze właśnie tych receptorów o niższym powinowactwie, niespecyficznych tzw. receptorów scavenger - receptorów zmiatywaczy. To ma duże znaczenie, dlatego że ten cholesterol wychwycony w ten sposób nie hamuje endogennej biosyntezy cholesterolu, więc to nie jest zbyt dobre, jeżeli zbyt dużo cholesterolu na drodze tych receptorów scavenger jest wychwytywanych. Natomiast większa, znakomita większość lipoprotein jest wychwytywana w wątrobie i też ten wychwyt możemy podzielić na dwie drogi. Pierwszy to jest wychwyt właśnie na drodze tego receptora apoB/E- wysokiego powinowactwa i o tym też już właśnie było. Natomiast drugi sposób to jest właśnie wychwyt na drodze tych receptorów o niższym powinowactwie, endocytoza różnych cząstek. I też dobrze by było, żeby ten wychwyt tutaj był jak najmniejszy. Natomiast musimy sobie zdawać sprawę, że pomiędzy wątrobą, a tkankami obwodowymi istnieją fundamentalnie różnice w metabolizmie cholesterolu tak? O ile tkanki obwodowe wychwycą cholesterol to one niewiele mogą z nim zrobić. Mogą albo wbudować go w błony biologiczne, ale to ma sens tylko wtedy kiedy one proliferują albo mogą z nich syntetyzować hormony steroidowe, ale to też ma sens głownie wtedy kiedy takie hormony syntetyzują. Czyli dla większości innych komórek wychwyt cholesterolu właściwie nie ma żadnego sensu, jest szkodliwy. I tak się niestety dzieje w przypadku różnych typów komórek, o tym zaraz będę jeszcze mówił przy okazji omawiania miażdżycy tętnic. Natomiast w przypadku wątroby, sprawa jest o tyle lepsza, dlatego, że wątroba ma kilka możliwości, mianowicie może z tego cholesterolu resyntetyzować lipoproteiny, np.VLDL, w związku z czym może dużą część tego cholesterolu z powrotem wyrzucić do układu krążenia. Oczywiście dla nas nie jest to do końca dobre, bo jak już powiedziałem, że ten cholesterol zalega i wzrasta jego stężenie w osoczu krwi, ale przynajmniej coś się z nim dzieje. Natomiast inna możliwość to jest wydzielanie tego cholesterolu do żółci, i to wydzielenie w dwóch postaciach: albo może być on wydzielony bezpośrednio do żółci przy pomocy odpowiednich transporterów, pamiętacie państwo te białka ABC, tak? Które istniały m.in. na enterocycie, które były odpowiedzialne za wyrzucanie z enterocytu lipidu. Między innymi takie białka występują także w hepatocycie, w części, która tworzy kanalik żółciowy w związku z czym cholesterol może być tam transportowany. Inna możliwość, o której zaraz będę mówił szerzej to jest po prostu zmiana cholesterolu w kwas żółciowy i w ten sposób wydzielenie go do żółci. W ten sposób hepatocyt ma możliwość w pewnym sensie katabolizmu dużych ilości cholesterolu i pozbycia się go z organizmu. Nawet jeśli hepatocyt dużo wychwyci cholesterolu na drodze receptorowej, to nie ma to aż tak poważnych konsekwencji jak w przypadku tkanek obwodowych, które jak zaczną nam wychwytywać na drodze niereceptorowej, znaczy receptorowej- receptora niskiego powinowactwa, to jest ta klasycznie, zwana droga niereceptorowa, zbyt duże ilości cholesterolu, to w tym momencie on nam zaczyna zalegać ze wszystkimi tego konsekwencjami i pojawia się problem. A że jak pamiętacie państwo mamy VLDLe, które trafiają do układu krążenia, tak? Tutaj między innymi głównie w tkance tłuszczowej i kom. mięśniowych działa na nie lipaza lipoproteinowa. Powoduje to zmniejszenie ich wielkości tworzenia remnantów VLDLi, które mogą być następnie wychwytywane przez wątrobę, część z nich może ulegać dojrzewaniu, działa na nie wspomniany przeze mnie wcześniej CETP i lipaza, i ulegają przekształceniu w LDLe. Te LDLe docelowo powinny być wychwytywane przez tkanki obwodowe. Pokazywałem państwu wcześniej, jak to procentowo wygląda. Tak to wygląda u osoby dorosłej, takiej średniej, statystycznej. Natomiast oczywiście w pewnych stanach te procenty ulegają znacznej zmianie. Na przykład u dzieci, które szybko rosną, w ogóle w okresach wzrostu naszego organizmu, czy w zwiększonym zapotrzebowaniu na biosyntezę hormonów steroidowych, tak jest na przykład w stanach zwiększenia metabolizmu, na przykład po jakiś poważnych operacjach, chorobach i tak dalej- oczywiście to procenty ulegają zmianie i tym momencie relatywnie więcej cholesterolu jest wychwytywane przez tkanki obwodowe, co powoduje, że ten cholesterol ulega obniżeniu. Państwo się z tym spotkaliście, akurat w ostrych stanach zapalnych, na przykład w zawale mięśnia sercowego i w innych poważnych sytuacjach nie oznaczamy cholesterolu jako markera diagnostycznego. Jak państwo wiecie, on w tym momencie może być zafałszowany i zwykle stężenie jest niższe niż stężenie, które występuje normalnie u tego pacjenta. To jest związane właśnie z tymi mechanizmami wychwytu cholesterolu przez tkanki obwodowe, zarówno przez receptory wysokiego powinowactwa, jak i receptory scavenger, których ekspresja jest indukowana właśnie procesem zapalnym w związku z tym te komórki chętniej ten cholesterol LDL wychwytują. No i co dalej się z nim dzieje? Żeby komórka mogła wychwycić cholesterol musi na jej powierzchni istnieć odpowiedni receptor dla cząsteczki LDL. Takim pożądanym receptorem jest tak zwany właśnie receptor wysokiego powinowactwa – on się nazywa receptorem dla ApoB/E dlatego, że ma powinowactwo do dwóch apopoprotein. Jedna z nich to jest ApoE, o której mówiliśmy wcześniej – dzięki temu ten receptor może wychwytywać remnanty lipoprotein, między innymi remnanty chylomikronów i remnanty VLDLi. Szczególnie ma to znaczenie duże w wątrobie – powoduje, że te remnanty nie zalegają w układzie krążenia. Natomiast może on też wiązać się z inną cząsteczka – mianowicie właśnie z ApoB100 – ta cząsteczka występuje w dużych ilościach właśnie na cząsteczce LDL. To ma z kolei znaczenie głównie w tkankach obwodowych - dzięki czemu tkanki obwodowe mogą sobie efektywnie te lipoproteiny pobierać. Oprócz tego mamy receptory scavenger – ale ich mechanizm działania będzie w zupełnie innym świetle pokazany – na pewnych etapach, będzie inne. Co się dzieję? Ponieważ cząsteczka LDL jest mimo wszystko relatywnie duża, w związku z czym nie da się jej po prostu przetransferować przez jakieś białko, które jest kanałem dla cholesterolu czy coś takiego. Jedyne co możemy zrobić to w momencie gdy receptor dla LDL połączy się z cząsteczką LDL, to dochodzi do jego migracji do rejonu błony komórkowej, gdzie występuje właśnie białko, które już państwo też znacie doskonale, klatryna, jest to uniwersalne białko, które powoduje tworzenie zagłębienia w błonie komórkowej i w efekcie tworzy się taki pęcherzyk endocytarny, tak? Żeby ten proces jednak zaszedł muszą tutaj kooperować różne inne białka, i jak państwo czytaliście być może o różnych chorobach uwarunkowanych genetycznie prowadzących do niektórych typów zaburzeń lipidowych to widzieliście, że tam np. były uwarunkowane poligenowo, tak. Poligenowo dlatego że tam były zaangażowane geny, o których, o kilku z nich jeszcze powiem za chwilę, które są odpowiedzialne właśnie za ten proces metabolizmu cholesterolu, który jak widzicie nie jest specjalnie prosty. Dobrze, co się dzieje dalej? Mamy do czynienia z zagłębieniem tego pęcherzyka, endocytoza, tworzy się właśnie pęcherzyk endocytarny, który zawiera fragment błony komórkowej, który z kolei zawiera receptory dla LDL-i które są połączone z tą cząsteczką. Ale widzicie państwo żeby ten proces zachodził efektywnie, błona komórkowa musi mieć odpowiednią płynność, tak? Ponieważ ten receptor ulega po połączeniu migracji w kierunku właśnie tych miejsc, ulega asocjacji ileś takich receptorów i dopiero wtedy tworzy się pęcherzyk endocytarny. Jeżeli błona komórkowa ma ograniczoną płynność to wewnątrz te białka nie będą się łatwo przemieszczać i cały ten proces jest zaburzony, tak? Stąd też odpowiedni skład błony lipidowej jest tak istotny. Co się dalej dzieje z tym pęcherzykiem? No tworzy się endosom, który ulega fuzji z lizosomem. Część na skutek tej fuzji z lizosomem dochodzi do zakwaszenia zawartości, to jest znowu ten sam mechanizm, wiele razy państwu mówiłem o wchłanianiu różnych substancji dokładnie w tym samym mechanizmie. Zmiana pH wewnątrz tego endosomu powoduje oddysocjowanie receptora od ligandu, w tym wypadku LDL-u. Ten receptor się odrywa razem z fragmentem błony lipidowej i wraca z powrotem na powierzchnię komórki. Natomiast LDL-e zostają tutaj w lizosomie, w którym podlegają trawieniu, te części białkowe, czyli apoB100 podlega trawieniu do pojedynczych aminokwasów. Ten proces nie ma właściwie większego znaczenia, ten sposób komórka oczywiści komórka zdobywa na przykład aminokwasy. Natomiast to, co pozostaje to ten składnik lipidowy – głównie cholesterol, niewielka ilość fosfolipidów, jeszcze mniejsza ilość trójglicerydów. Co się z nimi dzieje? Ponieważ ten cholesterol ulega przy okazji w lizosomie deestryfikacji, mamy do czynienia z taką sytuacją, kiedy w cytoplazmie pojawia się wolny cholesterol. Ponieważ to nie jest dobra, ani pożądana sytuacja, w związku z tym, żeby ten cholesterol w jakiś sposób odgraniczyć, ulega on w cytoplazmie estryfikacji, tak samo jak ulegał właśnie w tej lipoproteinie. Tworzą się estry cholesterolu, które następnie łączą się i mogą tworzyć krople cholesterolowe wewnątrz komórki. W ten sposób właśnie komórki magazynują sobie cholesterol. Z tym się Państwo spotkacie na przykład jak oglądaliście Państwo preparaty histologiczne gruczołów nadnerczowych, to widzieliście tam takie białe plamki, które właśnie były to miejsca, gdzie znajdowały się krople cholesterolu, które zostały wypłukane. I w efekcie, jeżeli taka komórka jest bardzo bogata w cholesterol, to my w obrazie histologicznym - w mikroskopie, będziemy tą komórkę obserwować jako komórkę, która ma pełno takich białych plamek w środku. Będzie to wyglądało tak, jakby tam była piana. Te białe pianki wynikają na skutek artefaktów, później na skutek obróbki , ponieważ pamiętacie państwo, że w histologii między innymi stosuje się alkohole, które rozpuszczają lipidy, w związku z tym te wszystkie lipidy są z komórki wypłukiwane, w związku z tym miejsca w których one były widzimy w mikroskopie jako po prostu białe plamki. Jak tych białych plamek jest bardzo dużo i przypomina to właśnie jakby pianę, w efekcie tego typu komórki nazywamy komórkami piankowatymi. Dlaczego to jest dla nas takie istotne to jeszcze za chwilę państwu opowiem przy okazji omawiania właśnie pewnych patologii z tym związanych. Teraz mamy cholesterol - co ten cholesterol robi? Ponieważ tak jak państwu powiedziałem każda komórka ma możliwość biosyntezy cholesterolu, a enzymem kluczowym w tym szlaku jest właśnie reduktaza HMG-CoA, z którą państwo się spotkaliście przy biosyntezie ketonów, czy ciał ketonowych, ale to nie jest ten sam enzym. To jest enzym tutaj cytozolowy, jest odpowiedzialny właśnie za biosyntezę cholesterolu. W związku z tym nagromadzenie cholesterolu powoduje zwrotną inhibicję tego enzymu i powoduje zahamowanie endogenne, biosyntezy cholesterolu. To jest dla nas bardzo kluczowe i niezwykle istotne, dlatego że w tej sytuacji jeżeli w osoczu mamy bardzo dużo cholesterolu, komórka go pobiera sobie, w efekcie wewnątrz komórki też cholesterolu jest bardzo dużo i to hamuje endogenną biosyntezę. Gdyby ta endogenna biosynteza nie była zahamowana, to oprócz poboru cholesterolu z zewnątrz komórka syntetyzowałaby własny cholesterol i w efekcie tym cholesterolem byłaby przeładowana. Dla samej komórki nie stanowi to aż tak dużego problemu, chociaż w pewnych sytuacjach to właśnie zmienia jej metabolizm, ale nie stanowi to problemu ponieważ ten cholesterol może być zwrotnie transportowany. To akurat na tym slajdzie nie jest pokazane, ale o tym jeszcze za chwilę będziemy mówili przy okazji metabolizmu HDLi. Czy nadmiaru cholesterolu komórka może się pozbyć? W tym momencie, gdyby syntetyzować własny cholesterol mimo dużego stężenia cholesterolu we krwi to pozbywanie się tego cholesterolu spowoduje jeszcze większy wzrost cholesterolu we krwi, tak? I będziemy mieli coraz większe stężenie tego cholesterolu i będziemy mieli hipercholesterolemię, a tego byśmy chcieli unikną. W związku z tym w ten sposób wchłaniany cholesterol powoduje zahamowanie szlaku biosyntezy cholesterolu de novo. Natomiast jeżeli cholesterol jest wchłaniany na drodze receptorów tych o niskim powinowactwie – niespecyficznych receptorów scavenger to mechanizm inhibicji reduktazy HMG-CoA, czyli tego enzymu kluczowego w szlaku syntezy cholesterolu po prostu nie zachodzi, co powoduje że mimo że komórka jest przeładowana cholesterolem to ciągle syntezuje swój własny cholesterol. I dlatego właśnie wychwyt cholesterolu na drodze receptorów scavenger nie jest dla nas polecany. Ale ten cholesterol wewnątrz komórki ma jeszcze szereg innych działań, między innymi wpływa on na syntezę receptora dla LDL-i powodując zahamowanie tej biosyntezy na poziomie genomu, czyli dochodzi do zmniejszenia ekspresji genu kodującego receptor dla apoproteiny B/E . W efekcie mniej tego receptora pojawia się na powierzchni komórki no i w efekcie komórka zaczyna go mniej wchłaniać tak? W ten sposób widzicie państwo, że mamy prosty mechanizm regulacji poboru cholesterolu przez komórkę. Tak naprawdę on nie jest jednak tak prosty, za chwilę go sobie trochę bardziej skomplikujemy. A w jaki sposób ten mechanizm się odbywa? Jest tutaj kilka możliwości regulacji. Mamy receptor dla LDLi czyli ten receptor dla apo B/E, który po połączeniu się z LDLem, w tym połączeniu i internalizacji są potrzebne jeszcze inne białka; z takich białek, które jeszcze są istotne, które biorą udział w patogenezie tych pierwotnych hipercholesterolemii jest jeszcze takie białko PCSH9, którego mutacje prowadzą do zaburzonego wychwytu cholesterolu i są właśnie związane z istnieniem hipercholesterolemii, także to nie jest hipercholesterolemia rodzinna ponieważ ten termin sensu stricte jest zarezerwowany dla choroby, która wiąże się z dysfunkcją receptora dla LDLi, natomiast obraz jest bardzo podobny: znaczne podwyższenie stężenia cholesterolu LDL w osoczu krwi, znaczna hipercholesterolemia, która oczywiście może prowadzić do przyśpieszonej miażdżycy tętnic. W związku z tym dochodzi do fuzji, LDL wiąże się z receptorem, tworzy się taki endosom, o którym wcześniej Państwu mówiłem. W efekcie uwalnia nam się wolny cholesterol, który inhibuje tą reduktazę HMG-CoA, no i wszystko bardzo fajnie. Ale oprócz tego, ten cholesterol wpływa jeszcze na dwie różne rzeczy, mianowicie, wpływa on na ekspresję receptora LDL. W jaki sposób to następuje, to za chwilę. Natomiast wpływa on jeszcze na jeden receptor - tzw. receptor LXR. Właściwie tu mamy całą rodzinę tych receptorów. Ponieważ to są receptory dla różnych ksenobiotyków o budowie podobnej do cholesterolu, a także pochodnych cholesterolu, m. in. oksysteroli, które akurat w tym przypadku będą powodować wzrost syntezy enzymów, które degradują receptor, dzięki temu, że mamy w komórce dużo cholesterolu to w tym momencie dochodzi właśnie do ekspresji enzymów degradujących lizosomy, także receptor i w efekcie on nie wraca na powierzchnię błony komórkowej. W innych komórkach, m. in. hepatocytach, ten receptor LXR dla oksysteroli jest odpowiedzialny także za indukcję różnych innych białek transportujących, m. in. tych białek ABC. W efekcie, pod wpływem różnych ksenobiotyków w hepatocycie dochodzi do nadekspresji białek transportujących i dzięki temu hepatocyt efektywnie jest w stanie usuwać różne ksenobiotyki z naszego organizmu. Fizjologicznie, u zdrowego człowieka ma to duże znaczenie. W ten sposób nasz organizm podlega detoksyfikacji. Różne lipidy, których nie jesteśmy w stanie zmetabolizować mogą być usuwane do żółci. Ale w pewnych sytuacjach nie jest to dla nas korzystne np. wtedy kiedy stosujemy jakąś chemioterapię albo stosujemy pewne leki to one właśnie do tego mechanizmu, poprzez indukcję receptora LXR również mogą być efektywnie usuwane. A to w tym momencie nie jest to o co by nam chodziło, prawda? No to wróćmy jeszcze na chwilę do mechanizmu regulacji ekspresji właśnie samego receptora dla apoB/E. Widzicie Państwo że ta regulacja ekspresji jest relatywnie skomplikowana. Do niedawna wiedzieliśmy po prostu tyle, że jeśli pojawia się cholesterol to z jakiegoś powodu ilość tego receptora maleje. Widzieliście poprzednio że tym powodem może być wzrost degradacji receptora w lizosomie na skutek właśnie indukcji receptora dla LXR. Natomiast drugą możliwością, to jest zahamowanie ekspresji tego receptora poprzez zahamowanie elementów odpowiedzi na steroidy. Tak- mamy DNA, mamy takie sekwencje konsensusowe w wielu z nich z takimi sekwencjami się państwo wcześniej spotkaliście- np. przy okazji hormonów, gdzie to był element odpowiedzi na hormon. Mamy tak też np. w przypadku receptorów dla LDL właśnie- tzw. element SRE – Steroid Response Element, czyli element odpowiedzi na steroidy. No i teraz żeby to wszystko nam zadziałało potrzebujemy drugi składnik tej układanki czyli odpowiednie białko. Białko to jest syntetyzowane w siateczce endoplazmatycznej i nazywa się białkiem SRE-BP czyli Steroid Response Elements Binding Protein czyli białko wiążące właśnie te elementy SRE. Ale normalnie to białko znajduje się w siateczce endoplazmatycznej i specjalnie nie ma powinowactwa ani do jądra komórkowego, ani do elementów SRE. Pod wpływem cholesterolu dochodzi do migracji tego białka do aparatu Golgiego. W tym aparacie Golgiego ono dojrzewa i ulega licznym modyfikacjom, ale m.in. ulega proteolizie przez pokazane tutaj właśnie proteazy S1P , S2P. W efekcie pojawia się aktywne białko SRBP. To białko ulega translokacji do jądra komórkowego i wiąże się z receptorem zmieniając tym samym ekspresję dla receptora LDL-u. Widzicie państwo w jaki sposób cholesterol znajdujący się w komórce reguluje swój własny pobór, poprzez właśnie pobór z cząsteczkami o niskiej gęstości. W związku z tym, jakby podsumować te funkcje cholesterolu wewnątrzkomórkowego, to widzicie państwo co on robi. Wysokie stężenie cholesterolu będzie powodowało obniżenie i biosyntezy receptora dla LDL oraz nasilenie ich degradacji i w efekcie na komórce tych receptorów będzie relatywnie mniej i nie będzie mogła pobierać dalszych cząsteczek LDL bogatych w cholesterol, to będzie powodowało częściowe zmniejszenie tego receptorowego wychwytu cholesterolu, będzie nam zmniejszało aktywność HMG-CoA, tą reduktazę, czyli enzymu kluczowego, czyli będzie zmniejszało nam biosyntezę endogennego cholesterolu i będzie zwiększało aktywność enzymu AKA, z tym enzymem i inną jego izoformą spotkamy się w osoczu, czyli enzymy transferujące resztę acylową na cholesterol, enzymu, który powoduje właśnie estryfikacje cholesterolu, będzie to nasilało jego aktywność, dzięki temu cholesterol właśnie w postaci estrów będzie magazynowany w postaci tych wspomnianych kropli cholesterolowych. Natomiast niskie stężenenie cholesterolu będzie miało działanie dokładnie przeciwstawne, tak? Czyli będzie z jednej strony powodowało nasilenie biosyntezy cholesterolu de novo, ale z drugiej strony też będzie nasilało pobór cholesterolu z zewnątrz, a także hamowało aktywność AKA dzięki temu cholesterol przestaje być estryfikowany, a w takiej postaci może być wykorzystywany przez komórkę np. do budowy błon biologicznych, czy syntezy hormonów steroidowych. Czyli tutaj mamy generalnie sprawę prostą, widzicie państwo, że względu na istnienie endogennego szlaku biosyntezy cholesterolu, właściwie ten cholesterol egzogenny nie jest nam potrzebny z wyjątkiem pewnych sytuacji, mianowicie okresu intensywnego wzrostu, u dzieci, szczególnie kiedy dochodzi do intensywnego wzrostu i mielinizacji w OUN. To są w zasadzie jedynie okresy kiedy ten cholesterol egzogenny musi być w odpowiedniej ilości, bo w przeciwnym wypadku dochodzi do zaburzenia dojrzewania układu nerwowego. Tutaj, tym punktem kluczowym jest właśnie receptor dla apoB/E i warto się temu receptorowi przyjrzeć nieco bliżej ze względu na jego patologie, które występują u człowieka i są z nim związane. Mianowicie, receptor ten ma typową budowę dla receptorów błonowych, czyli zawiera domenę C-końcową, która zawiera właśnie ogonek, który znajduje się wewnątrz cytoplazmy. Następnie zawiera domenę transbłonową, która jest niezwykle potrzebna, gdyż ona umożliwia zakotwiczenie się tego receptora w błonie –kiedy tej domeny nie ma, na skutek różnych mutacji, delecji genu kodującego ten receptor, wówczas powstaje jego reszta, ale nie może on ulec translokacji do błony, a jest to warunkiem, bez którego nie może on się wiązać ze swoistym dla siebie ligandem i pełnić właściwych, swoistych dla niego funkcji. Potem mamy tutaj taką krótką domenę, która zawiera aminokwasy, które ulegają bardzo istotnym glikozylacjom, jest to O-glikozylacja, w przeciwieństwie do dalszej części, w której występuje N-glikozylacja. Dlaczego tak się dzieje? Mianowicie, tu coś takiego szarego, to mamy błonę lipidową komórki. Tak? Natomiast to co my chcemy wchłonąć to też są lipidy, które mają budowę bardzo podobną do budowy błony komórkowej. No i teraz, jeżeli ta cząsteczka LDL zanadto by się zbliżyła do błony komórkowej to uległa by fuzji z nią. W związku z tym niesiony przez nią cholesterol i inne lipidy po prostu rozpłynęłyby się w błonie komórkowej, tego byśmy chcieli uniknąć, bo to by zwiększyło tylko objętość komórki, a nie spowodowało by istotnego poboru cholesterolu egzogennego. W związku z tym, w tej domenie mamy właśnie O - glikozylacje, która powoduje, że jest tu taki jakby bezpiecznik - miejsce oddzielające te dwie struktury. Czyli tu nam się przyłącza LDL, tutaj mamy błonę, a dzięki O- glikozylacji jedna struktura z drugą nam się nie zbliży wystarczająco do tego by doszło do fuzji. Także, to jest ten bezpiecznik, który jest dla nas bardzo istotny. Kolejna - ponieważ w wielu przypadkach receptorów, mamy taką domenę wykazującą homologię dla epidermalnego czynnika wzrostu, państwo spotkaliście się w przypadku wielu różnych białek z tego typu domenami, one mają różne funkcje, ale prawdopodobnie to właśnie jest przejaw wspólnego przodka na drodze ewolucji, tak, dla tego białka, no i w efekcie mamy też domenę N-końcową, tak zwaną domenę wiążącą ligand. Jak państwu wcześniej mówiłem białko między innymi apoB100 i wiele innych apoprotein cechują się tym, że są białkami polikationowymi, silnie dodatnio naładowanymi, co stwarza problemy, ponieważ wiążą one się na przykład z anionami macierzy pozakomórkowej, ale tu też jest wykorzystywane, dlatego, że ta N-końcowa domena jest silnie ujemnie naładowana, co powoduje właśnie elektrostatyczne zbliżanie tej lipoproteiny, następnie wiązane się apoB100 z tą N-końcową domeną receptora dla apoB/E, co później powoduje migracje tych receptorów i internalizację, jak wcześniej to państwu pokazałem. Dlaczego ta budowa receptora jest dla nas taka istotna. A mianowicie, żeby ten receptor prawidłowo działał to każda z tych domen pokazanych musi być prawidłowo zbudowana. Jeżeli dochodzi do jakichś nawet drobnych modyfikacji w którejś z tych domen, dochodzi do zaburzenia funkcji tego receptora, a wspólną cechą tego zaburzenia będzie występowanie znacznej hipercholesterolemii. Ta cholesterolemia i hipercholesterolemia w niektórych przypadkach, w tak zwanej hipercholesterolemii rodzinnej w postaci homozygotycznej, może doprowadzić do tego, że lipoproteiny LDL praktycznie w ogóle nie są wychwytywane, one ulegają bardzo długiemu zaleganiu w osoczu i co za tym idzie ulegają znacznym modyfikacją, ale przede wszystkim stężenie cholesterolu zaczyna w tym momencie być bardzo wysokie. Często przekracza wartości 500mg/dl, osiągając nawet wartości do kilku tysięcy mg/dl. To powoduje, że LDL’e zaczynają się odkładać w różnych innych tkankach, ale to już jest zupełnie inna historia. Skutkiem końcowym tego wszystkiego jest znacznie przyśpieszona miażdżyca tętnic, która powoduje, że zawał mięśnia sercowego może się pojawiać u osób kilkunastoletnich, a notowane są przypadki istotnej miażdżycy i zwężenia naczyń wieńcowych nawet u dwuletnich dzieci obdarzonych tego typu defektami. W związku z tym spróbujemy przyjrzeć się tym defektom nieco bliżej. Skoro dochodzi do zaburzenia głównie wychwytu LDL’i to w związku z tym mamy przede wszystkim hipercholesterolemie, natomiast w pewnych sytuacjach, kiedy dochodzi także do zaburzenia wychwytu poprzez lipoproteinę E czyli remnantów chylomikronów oraz remnantów VLDLi, w tym momencie może także dochodzić do nieznacznej hipertriglicerydemii – takiego mieszanego zaburzenia lipidowego. Oczywiście główną frakcją, która ulega w tym momencie podwyższeniu będzie cholesterol, ale triglicerydy też mogą ulec podwyższeniu. Natomiast w czystej, klasycznej rodzinnej hipercholesterolemii mamy wyłącznie znaczne podwyższenie cholesterolu bez podwyższenia triglicerydów. No i teraz w zależności od tego, jak państwo pamiętacie większość genów występuje w naszym organizmie w postaci przynajmniej 2 alleli. Nie inaczej jest w przypadku genu kodującego receptor dla ApoB/E. W związku z tym istnieją dwie postacie tej choroby. Mianowicie postać homozygotyczna, która jest rzadka – 1 na 1mln i postać heterozygotyczna, która jest relatywnie częsta, jak państwo widzicie – 1 na 500. I ta postać heterozygotyczna cechuje się stężeniem cholesterolu przekraczającym w surowicy krwi wartości 250 mg/dl. Czyli jeśli mamy u kogoś takie wartości cholesterolu rzędu 250-320 mg/dl to możemy być prawie pewni, że mamy postać heterozygotyczną defektu receptora dla ApoB/E , albo zdecydowanie rzadziej, to jest kilka procent przypadków zaburzenia funkcji innych białek związanych z internalizacją tej lipoproteiny, między innymi wcześniej wspomnianego białka PCSH . To jest dla nas bardzo istotne ponieważ wczesne wykrycie tego zaburzenia szczególnie w postaci heterozygotycznej znacznie poprawia rokowania dla tych pacjentów. Mamy efektywne metody obniżania stężenia cholesterolu i w tym momencie możemy zapobiegać powikłaniom, natomiast w postaci homozygotycznej problem jest duży. Potencjalnie leczeniem jest tutaj transplantacja wątroby, ale to się wiąże z wieloma innymi efektami niepożądanymi w związku z tym to też nie jest leczenie z wyboru gdzie zawsze jest ono rozważane. Natomiast inna możliwość to jest plazmafereza czyli usuwanie z osocza selektywnie cząsteczek LDL, to się robi mniej więcej tak jak w przypadku dializy np. u osób z chorobami nerek. To jest bardzo podobne urządzenie tylko kolumna jonowymienna jest inna, mianowicie jest ona pokryta właśnie siarczanem heparanu, a jak państwo pamiętacie siarczan heparanu jest ujemnie naładowany, ma duże powinowactwo do dodatnio naładowanych cząstek m. in. do Apo B 100 i w efekcie powoduje to zatrzymanie LDLi na takiej kolumnie i w efekcie krew która, osocze konkretnie przez tą kolumnę przebiega, ulega oczyszczeniu z LDLu i jest to sposób terapii tej choroby w postaci homozygotycznej. Ta choroba może być wywoływana kilkoma przypadłościami. Taka klasyczna hipercholesterolemia rodzinna jest spowodowana mutacją genu kodującego receptor dla ApoB/E. Ale można sobie wyobrazić sytuację, gdzie nie tylko gen jest uszkodzony, ale np. uszkodzony jest jego ligand, czyli białko apoB100 w tym przypadku. Takie mutacje się zdarzają, one występują zdecydowanie rzadziej, to jest mniej więcej kilka procent przypadków zaburzeń metabolizmu cholesterolu związanego z jego nadmiernym stężeniem, tych właśnie zaburzeń uwarunkowanych genetycznie to jest relatywna rzadkość. Ale istnieje możliwość mutacji białka ApoB₁₀₀ właśnie w tym rejonie, który zawiera domenę wiążącą się z receptorem, w efekcie następuje upośledzenie wiązania ApoB₁₀₀ z receptorem i zaleganie cząsteczek LDL, ale w tym wypadku skoro mamy tylko i wyłącznie upośledzoną funkcję białka ApoB₁₀₀, wychwyt przez ten receptor remnantów innych lipoprotein, które zawierają jeszcze dodatkowe apolipoproteiny ApoE nie jest zaburzony. W związku z tym prowadzi to do wzrostu stężenia cholesterolu, ale tylko tych postaci relatywnie łagodniejszych, ponieważ lipoproteiny bogate w ApoE są wychwytywane przez ten receptor, nie są wychwytywane wyłącznie LDLe, które tych ApoE nie mają, mają wyłącznie ApoB₁₀₀. Częściej zdarzają się mutacje genu kodującego sam receptor i to są klasyczne przykłady np. hipercholesterolemii rodzinnej. Jak widzicie państwo tych mutacji jest mnóstwo i co więcej te mutację cechują się różnym wpływem na działanie, na funkcje tego receptora, co powoduje, że mechanizm jest podobny, ta aktywność tego receptora wynosi od 0% do mniej więcej ¼. Jeżeli aktywność receptora przekracza około 25% aktywności prawidłowej, to zasadniczo nie prowadzi to do istotnego wzrostu stężenia cholesterolu, w tym momencie mimo, że ten receptor jest dysfunkcyjny, jego wychwyt, ten wychwyt na drodze tego receptora, jest wystarczający do prawidłowego funkcjonowania organizmu. W związku z tym nas interesują przypadki, w których aktywność tego receptora jest mniejsza niż ¼. I to jest dla nas istotne, żeby określić ile tego receptora się znajduje, ponieważ to zmienia terapię. Jeżeli mamy funkcje receptora na poziomie 0% to w tym momencie wszelkie terapie mające na celu indukcje ekspresji tego receptora, takie możliwości istnieją, nie mają żadnego sensu, tak? Dlatego, że gdy nie ma genu dla tego receptora, to w tym momencie nie da się zwiększyć jego ekspresji. Natomiast jeżeli mamy nawet śladową ekspresje tego receptora i jego śladową aktywność to w tym momencie indukcja tego receptora powoduje zwiększenie tej aktywności i zwiększenie wychwytu cholesterolu LDL czyli jest to sposób terapii tej choroby. No i teraz ze względu na defekt występujący podzielono te przypadki hipercholesterolemi rodzinnej na kilka różnych typów, które można określić bardzo precyzyjnie metodami badań genetycznych, czy różnymi innymi metodami. To są badania bardzo specjalistyczne, ale choroba jest relatywnie częsta jak państwo widzicie. Tak zwana klasa pierwsza, najważniejsza, to jest klasa w której mamy do czynienia z całkowitym brakiem funkcjonalnego genu kodującego receptor dla apoB/E. Jeżeli nie mamy tego genu, w postaci homozygotycznej mamy uszkodzone oba allele, one nie ulegają w ogóle ekspresji, w związku z tym aktywność tego receptora wynosi 0 i to jest najcięższy przypadek hipercholesterolemii rodzinnej, tutaj stężenie cholesterolu całkowitego może dojść do kilku tysięcy mg%, tutaj rozwój miażdżycy może wystąpić nawet w drugim roku życia, a pomiędzy 10. a 15. rokiem życia, praktycznie każdy z nieleczonych osobników doświadczył zawału mięśnia sercowego, a jak państwo wiecie, w tak wczesnym wieku zawał jest szczególnie niebezpieczny i zazwyczaj kończy się śmiercią. Druga klasa- w tym wypadku mamy oba allele, albo przynajmniej jeden allel apoB/E, natomiast allele te cechują się mutacjami, które powodują, że dochodzi do defektywnego transportu na powierzchni komórki. Może być on defektywny między innymi na skutek skrócenia, na przykład delecji fragmentu genu, co powoduje, że białko ulega nieprawidłowemu fałdowaniu, bo jak pamiętacie mamy różne białka, tzw. opiekuńcze, na przykład białka HSP które kontrolują fałdowanie innych białek. Jeżeli fałdowanie białka jest nieprawidłowe, to wtedy dochodzi do wiązania takiego nieprawidłowego białka z ubikwityną i następnie ono jest transportowane do proteosomu i ulega wewnątrzkomórkowej degradacji. I dzięki temu znowu mamy obniżoną ekspresję receptora na powierzchni komórki, szczególnie hepatocyta. Tę klasę drugą podzielono właśnie na 2 podklasy, pierwsza podklasa polega na zablokowaniu transportu z retikulum endoplazmatycznego do aparatu Golgiego, w związku z czym ekspresji receptora też praktycznie nie ma, to jest bardzo poważny defekt i klasa 2b w której występuje tylko częściowe zablokowanie tego transportu, z tego też powodu na powierzchni komórki może się pojawić niewielka ilość receptora. A to jest z kolei dla nas bardzo istotne, ponieważ w wypadku tego 2b, jako że mamy niewielką ilość tego receptora to możemy indukować jego ekspresję, a takimi substancjami które indukują ekspresję receptora właśnie dla LDL to są m.in. statyny, leki, które skąd inąd blokują biosyntezę cholesterolu endogennego, tak? Skoro blokują syntezę cholesterolu endogennego to znaczy, że nie mamy mechanizmu inhibującego geny dla apoB /E w związku z tym ulega on nasilonej ekspresji i w związku z tym ilość receptora na powierzchni komórki się zwiększa. To zjawisko obserwujemy u osób zdrowych - potencjalnie, teoretycznie zdrowych, tak. Bo mamy zaburzenia lipidowe i dlatego statyny są lekami zwykle stosowanymi w leczeniu tego typu zaburzeń ale to samo zjawisko obserwujemy także u osób z postaciami pierwotnymi zaburzeń lipidowych. Klasa trzecia tutaj mamy do czynienia z mutacją, która zwykle występuje w domenie wiążącej ligand. I w tym momencie mamy zaburzone wiązanie. I teraz ta mutacja może być różnego typu. Może ona powodować defekt, w którym dochodzi do zaburzenia wiązania wyłączenie z LDLami, bo jak pamiętacie tutaj jest interakcja receptora wysokiego powinowactwa z apoB₁₀₀ , ale ten receptor wiąże się także z apoB/E.... znaczy z apoE no i jeżeli dochodzi do mutacji, która powoduje zaburzenie wiązania także z apoE, to w tym momencie mamy też do czynienia z zaburzeniami w VLDL, tak? Czyli ta postać może fenotypowo prowadzić do zupełnie różnych efektów. Albo będziemy mieli zupełnie czystą hipercholesterolemie wtedy kiedy dochodzi tylko i wyłącznie do zaburzenia wychwytu LDLi, natomiast jeżeli mutacja powoduje upośledzenie wiązania się z obydwoma apoproteinami, no to w tym momencie dochodzi też do wzrostu stężenia VLDLi i remnantów chylomikronów, a to z kolei prowadzi także do nieznacznego wzrostu stężenia trójglicerydów, które też np. pamiętacie państwo w tym typie wd. Fredricksena odpowiadała właśnie temu typowi 2b – czyli znaczna hipercholesterolemia ale przy okazji też pojawiają nam się podwyższone triglicerydy. No i mamy klasę 4, w tej klasie z kolei mamy zaburzenia internalizacji tak? Czyli żeby ten LDL po związaniu z receptorem ulegał internalizacji to wszystko musi tworzyć odpowiednie klastry, klastry między innymi z klatryną z innymi białkami, tworzy się pęcherzyk endocytarny. Jeżeli ta funkcja jest zaburzona no to w tym momencie mamy defekt internalizacji, LDL-e są wiązane na powierzchni komórki, ale nie dostają się do jej wnętrza, czyli efekt jest końcowy żaden. W tym typie czwartym może też dochodzić do zaburzeń nie tylko spowodowanych dysfunkcją receptora dla apoB/E, ale może też dochodzić do zaburzeń związanych z mutacjami genów kodującymi, kodujące te białka różne pomocnicze, np. PCSH9, które państwu wcześniej przedstawiałem, które bierze udział właśnie w tym procesie. Ale tutaj ta postać może być uwarunkowana kilkoma różnymi czynnikami. Mamy ostatni typ 5, którego przyczyną są mutacje, które prowadzą do zaburzenia recyklingu receptora. Mianowicie po jego endocytozie, fuzji z lizosomem, zakwaszeniu, ten receptor powinien się odłączyć od apoB100. W efekcie ten receptor następnie ulega odłączeniu od tego lizosomu. Wraca z powrotem do błony, na powierzchnię błony komórkowej, gdzie może przyłączać kolejne cząsteczki LDL-i. Natomiast niektóre mutacje powodują, że on ma zwiększone powinowactwo do apoB100 i w efekcie pod wpływem zakwaszenia środowiska nie dochodzi do dysocjacji tego kompleksu. A jeżeli on nie zdąży uciec z tego lizosomu no to w tym momencie ulega tak samo degradacji tak samo jak ApoB-100 i w efekcie tego receptora nie ma. Ta postać jest stosunkowo najbardziej łagodna, dlatego że w tym momencie komórka właściwie ma receptor i może internalizować cholesterol, więc to blokuje jego endogenną biosyntezę, a cały problem tylko polega na tym, że tego receptora trzeba więcej de novo zsyntetyzować. Więc jego na powierzchni błony jest relatywnie mniej, ale możemy go dodatkowo wyindukować, w związku z tym tutaj mamy dosyć skuteczne możliwości leczenia tej klasy piątej zaburzeń. Mamy różne testy, dosyć specjalistyczne, które właśnie służą do diagnostyki- z który typem zaburzeń mamy do czynienia. Tak jak państwo widzicie- rokowanie bywa zupełnie inne. Druga, rzadsza przyczyna, o której państwu wcześniej mówiłem to są mutacje samego ligandu- apoB-100, które zwykle dotyczą domeny wiążącej właśnie się z receptorem dla ApoB/E. W efekcie receptor jest prawidłowy, nieprawidłowa jest apoproteina. Towarzyszy temu zwykle wysoka hipercholesterolemia, ponieważ nie dochodzi do wychwytu cząsteczek LDL. Natomiast cząsteczki remnantów VLDL i chylomikronów są wychwytywane w typ typie prawidłowo, ponieważ tam wychwyt nie jest zależny od ApoB. W związku z tym obraz jest podobny do rodzinnej hipercholesterolemii, to jest znaczne stężenie cholesterolu, jednakże bez wzrostu stężenia trójglicerydów i w efekcie, ponieważ te inne lipoproteiny są wychwytywane, obraz choroby jest zdecydowanie łagodniejszy. Właśnie też tutaj to rokowanie jest nieco lepsze. Nie ma za wiele tych remnantów w związku z tym nie ma tu aterogennej dyslipoproteinemii. No jak sobie państwo popatrzycie na te pierwotne właśnie hipercholesterolemie, przy czym pierwotne przyczyny zaburzeń to widzicie właśnie że dominują defekty związane z receptorami no to jest przede wszystkim najczęściej postać heterozygotyczna rodzinnej hipercholesterolemii, natomiast trochę rzadziej, ale ciągle występują defekty związane z innymi białkami, które są zaangażowane w ten proces internalizacji metabolizmu lipoprotein. I jeżeli taki defekt nam wystąpi to też będzie znaczna hipercholesterolemia, ale jej przyczyna i podłoże jest zupełnie inne. Co też powoduje, że generalnie te defekty są nieco łagodniejsze. Jak widzicie państwo stężenie cholesterolu LDL w tych przypadkach jest umiarkowane zazwyczaj, umiarkowanie podwyższone. Tutaj o defekcie o którym już pewnie państwu mówiłem tydzień temu, z sitosterolemią. Tak? Pamiętacie państwo, że sitosterole są w enterocycie wyrzucane właśnie przez białka ABCG5 i ABCG8. W przypadku mutacji tych białek nie dochodzi do wyrzucenia z enterocytu sitosteroli, czyli cholesteroli, które występują w roślinach, one są wchłaniane. Mamy w efekcie zastąpienie cholesterolu sitosterolem, znaczną hipersitosterolemie, a dodatkowo te białka, które są tutaj zmutowane, one występują też w hepatocycie, w tej części budującej kanalik żółciowy, w efekcie ten sitosterol nie może być też wydalany przez hepatocyt, w efekcie nie mamy hipercholesterolemii, ale mamy znaczną hipersitosterolemie, natomiast właśnie wydalany cholesterol na co dzień działając w podobnym mechanizmie ulega zmniejszeniu. No i w efekcie mamy poważny problem. I jak widzicie może choroba nie jest specjalnie częsta, ale występuj. Oczywiście u takich osób zastępowanie tłuszczy zwierzęcych tłuszczami roślinnymi jest dalece niewskazane. I dalej popatrzymy na stężenia cholesterolu, możemy się w związku z tym zastanowić nad cholesterolem LDL, czy on nam jest właściwie potrzebny? Tak jak państwu powiedziałem on nam jest niewątpliwie potrzebny w okresie intensywnego wzrostu (organizmu), natomiast jakbyśmy się porównali do innych zwierząt to generalnie stężenia cholesterolu, tak, w przypadku noworodków odpowiada stężeniu u innych zwierząt, które są zazwyczaj zwierzętami, które nie jedzą mięsa- np. szczur, krowa i tak dalej. A więc na co dzień odżywiają się roślinami, czy przynajmniej eyyyy... królik. Ja jeszcze do tych zwierząt wrócę ponieważ u nich występują pewne odmienności metabolizmu lipoprotein i te odmienności pokazują nam jak eyyy... ewentualnie defekt niektórych enzymów, czy np .indukcja niektórych enzymów wpływa na metabolizm lipoprotein, a co za tym idzie wpływa na rozwój  miażdżycy co jest dla nas bardzo istotne. No i o ile noworodki i małe dzieci mają to stężenie lipoprotein odpowiadające pozostałym stworzonkom, to pokazuje, że generalnie niskie stężenie cholesterolu jest bezpieczne, tak? Bo skoro te zwierzęta mogą żyć o niskim stężeniu cholesterolu, to my tym bardziej. Natomiast niestety już u osób dorosłych stężenie cholesterolu LDL ulega znacznemu zwiększeniu. W związku z tym widzicie państwo, że ten wzrost odnośnie nas nie jest korzystny, ponieważ komórki tego cholesterolu nie potrzebują, tak? Zużywają tylko niewielką jego część, reszta jest wychwytywana przez wątrobę, a wszystko, co jest deficowe zalega w układzie krążenia no i w efekcie rodzi kolejne problemy. Dodatkowo u człowieka stężenie cholesterolu się zmienia, tak? Tutaj mamy człowieka, widzicie, to się zmienia podobnie jak u innych zwierząt, tylko te zmiany są gwałtowniejsze czyli na początku mamy w okresie płodowym niskie stężenie cholesterolu związane z jego dużą utylizacją na potrzeby właśnie proliferujących komórek z rozrastającego silnie organizmu. Później po urodzeniu w trakcie karmienia zaczynamy dodatkowo przyjmować lekko cholesterol endogenny, ale mamy także duże ilości cholesterolu egzogennego z pokarmem. W związku z tym wtedy jego stężenie rośnie no i o ile u większości zwierząt później ono ponownie maleje albo utrzymuje się na stałym poziomie, o tyle właśnie u człowieka to stężenie cholesterolu generalnie dalej nam rośnie i jest przyczyną różnych problemów. No to wróćmy teraz jeszcze na chwilę do tego metabolizmu LDLi. Jak Państwu powiedziałem, metabolizm LDL na wskutek dojrzewania VLDL-i co następuje dzięki kooperacji dwóch enzymów- lipazy lipoproteinowej, białku transferującemu estry cholesterolu. Tak? Lipazę lipoproteinową omówiłem już w zeszłym tygodniu. Aktywatory- apoC. To powoduje, że gdy takie białko znajduje się na powierzchni, dochodzi do aktywacji tej lipazy. Lipoproteina VLDL staje się uboga w trójglicerydy i zaczyna się zmniejszać w kierunku IDLi, remnantów i później, po modyfikacjach powstają z niej LDL-e. Ale te LDLe są nie tylko ubogie w trójglicerydy, ale są bogate w estry cholesterolu, które muszą skądś pobrać i estry cholesterolu na dużej części lipoprotein LDL są pochodzenia z HDL. Jest to możliwe dzięki istnieniu białka CEPT- transportującego estry cholesterolu. Białko to powoduje, że cząsteczka estryfikowanego cholesterolu trafi na cząsteczkę VLDL lub później LDL, w efekcie wzbogaca ją w cholesterol, natomiast zwrotnie białko to odbiera cząsteczki trójglicerydów, które transferuje na cząsteczkę HDL. Dzięki temu, ponieważ HDLe odbierają cholesterol z tkanek obwodowych stają się one uboższe w cholesterol i mogą pobierać kolejne cząsteczki cholesterolu. Natomiast LDLe stają się bogatsze w cholesterol, jak Państwo pamiętacie większość LDLi jest wychwytywana przez wątrobę w związku z tym ten cholesterol pośrednio przez cząsteczki HDL trafia do wątroby i może być wydalony z naszego organizmu. No i tutaj jak widzą Państwo kluczową funkcję odgrywa właśnie białko transferujące estry cholesterolu czyli w skrócie białko CETP. Teraz znowu wrócimy do tych naszych zwierząt to okaże się, że zwierzęta bardzo różnią się aktywnością białka CETP. Np. szczury mają generalnie bardzo niską aktywność tego białka, właściwie śladową aktywność tego białka i przy okazji okazuje się, że szczury są niezwykle oporne na rozwój miażdżycy, czym byśmy tych szczurów nie karmili miażdżyca u nich nie powstanie. Natomiast króliki są takimi dziwnymi organizmami u których aktywność białka CETP jest niezwykle wysoka i przy okazji u królików miażdżyce jest niezwykle łatwo wywołać. W związku z tym można powiązać te dwa fakt ze sobą no i dojść do wniosku że funkcja enzymu CETP jest dla nas niezwykle niekorzystna, tak, skoro u zwierząt u których jego aktywność jest wysoka dochodzi do przyspieszonego rozwoju miażdżycy tętnic, a u zwierząt u których ta aktywność jest niska ten proces jest hamowany to dobrze było by również zahamować aktywność CETP u człowieka, zgadza się? Natomiast jak widzą państwo na przedstawionym slajdzie -> funkcja tego enzymu przeczy temu spostrzeżeniu dlatego, że transfer cholesterolu z cząstek HDL na LDL wydaje się być jak najbardziej korzystny, bo dzięki temu powstają cząsteczki HDL ubogie w cholesterol i dzięki temu łatwiej pobierają cholesterol z tkanek obwodowych, a to jest bardzo korzystna funkcja. W związku z tym jak państwo sądzicie warto blokować ten enzym czy nie warto go blokować?... No? Nie musimy się przejmować, bo nikt tego nie wie. Śmiech studentów. Dlaczego? Dlatego że jego funkcje są dwojakie. Z jednej strony ten transport jest dla nas korzystny, ale drugiej jest też dla nas niekorzystny. Prawdopodobnie zależy to od kooperacji z innymi białkami, zależy to także od stężenia różnych, innych lipoprotein i u człowieka istnieje, nawet w ostatnim, w zeszłym roku zakończono kilka badań klinicznych przedwcześnie. I te badania miały na celu właśnie przetestowanie. Jeśli czegoś nie wiemy musimy to przetestować, tak? Stworzono inhibitory tego enzymu CETP, zastosowano u człowieka i spróbowano określić czy u osoby która przyjmuje ten inhibitor CETP dochodzi do zmniejszenia ryzyka wystąpienia miażdżycy tętnic, a w wyniku tego ryzyka zawału mięśnia sercowego. Tego typu badania kliniczne w ciągu ostatnich 2-3 lat miały miejsce i co się okazało? Że ilość zdarzeń sercowo naczyniowych nie tylko statystycznie nie malała, ale rosła, co spowodowało przerwanie tych badań klinicznych, obecnie wiemy, że strategia polegająca tylko na blokowaniu CETP u większości osób sie nie spisuje , być może są jakieś szczególne przypadki zaburzeń lipidowych, w których blokowanie CETP jest korzystne . Za chwilę jeszcze będę mówił państwu o HDLach, i tam właśnie pokaże, ponieważ ten enzym jest niezwykle istotny dla metabolizmu HDLi i zobaczycie państwo ze istnieją tzw. zespoły długowieczności , cechują się one wysokim stężeniem frakcji HDL, w których często cholesterol HDL jest powyżej 100 mg%, gdzie normalnie to jest w granicach 30 – 50 mg%, to są osoby które żyją po 100, 100 kilkadziesiąt lat i nie maja żadnych śladów miażdżycy . Ponieważ zablokowanie tego enzymu CETP wiąże się ze wzrostem stężenia cholesterolu HDL, tak? Dlatego ze nie jest on wytransferowywany do LDL, w związku z tym cholesterol frakcji HDL nam narasta, wydaje się to korzystne, ale też opinie i obserwacje są różne. Mianowice u części osób u których występuje wysokie stężenie HDLi mamy do ­czynienia właśnie z tym zespołem długowieczności jest to wyjątkowo korzystne i u tych osób rzeczywiście często dochodzi do zablokowania enzymów CETP natomiast część osób dokładnie z tymi samymi objawami, z tym samym wysokim stężeniem HDLi i z tą samą aktywnością CETP nie tylko nie ma zespołu długowieczności, ale żyje nawet krócej. W związku z tym prawdopodobnie istnieją różne inne czynniki które determinują funkcje tych HDLi i bez uwzględnienia tych czynników, a na razie nie są one do końca poznane nie jesteśmy w stanie powiedzieć u kogo należy blokować ten enzym. W związku z tym, na razie nie stwierdza się(?56:34) różnych klinicznych konsekwencji końcowych ponieważ taki że tego enzymu nie blokujemy dlatego tego typu strategia nie ma żadnego sensu. Tutaj mamy przy okazji pokazany mechanizm powstawania cząsteczek HDL, ale ja jeszcze do tego mechanizmu za chwilę wrócę przy okazji właśnie omawiania tych cząsteczek. No i teraz te LDLe które normalnie mają krótki okres półtrwania, mniej więcej 2-2.5 dnia czasami mogą w układzie krążenia zalegać, ale czasami nawet w tym krótkim czasie mając kontakt z wysokim stężeniem glukozy, lub ze stresem oksydacyjnym ulegają modyfikacjom i na tych cząsteczkach modyfikacjom mogą ulegać różne struktury, może ulegać modyfikacji białko jak państwo pamiętacie na przykład modyfikacje oksydacyjne białek mogą także ulegać modyfikacjom tam może ulegać modyfikacji także część lipidowa tworząc właśnie różne oksysterole, endopochodne nadtlenki kwasów tłuszczowych i tak dalej, nic dobrego z tego nie wynika. Czyli dwa główne procesy : proces oksydacji i białka i składnika lipidowego, a drugi proces to jest proces tworzenia różnych innych pochodnych, ten proces głównie dotyczy składnika białkowego bo lipidy tym procesom nie ulegają i to jest przyłączanie różnych innych cząsteczek min cząsteczek cukru czyli proces glikacji tego białka apoB100 no i oczywiście jeśli to białko w jakiś sposób zmodyfikujemy to ono przestanie się wiązać z receptorem albo to wiązanie będzie mniej chętnie zachodziło w efekcie okres półtrwania lipoproteiny w osoczu ulega znacznemu wydłużeniu co powoduje dalsze nasilenie modyfikacji. I w ten sposób powstają zmodyfikowane lipoproteiny o niskiej gęstości i to mogą być albo oksyLDLe albo inne pochodne LDLi. Tego typu lipoproteiny są dla nas złe, czyli możemy mieć niskie stężenie cholesterolu, ale jeżeli będzie tam dominował właśnie cholesterol, który znajduje się w tych modyfikowanych lipoproteinach to w tym momencie nasze rokowanie ciągle będzie niezwykle niekorzystne, dlatego, że tego typu modyfikacje powodują zahamowanie wiązania cząsteczki LDL z receptorem wysokiego powinowactwa. Co się w związku z tym z taką cząsteczką dzieje? Skoro nie może wiązać się z receptorem wysokiego powinowactwa to zaczyna się wiązać z czym popadnie, ponieważ jej stężenie staje się stopniowo coraz większe, a to z czym popadnie to znaczy, że ciągle w wyniku tych różnych modyfikacji ta część białkowa apoB100 jest dodatnio naładowana, czyli może wiązać się z czymś, co jest ujemnie naładowane, ale mniej wybredne w stosunku do receptora. I takim czymś jest macierz pozakomórkowa. No i teraz jeśli mamy osocze, w którym normalnie te cząsteczki się znajdują, taką barierą nie do przejścia dla LDLi są komórki śródbłonka. Dopóki one są zdrowe i stanowią ciągłą warstwę to LDLe w minimalnym tylko stopniu przedostają się do warstwy podśródbłonkowej. A nie powinny się przedostawać, bo jak państwo pamiętacie, tutaj mamy macierz pozakomórkową, mamy glikozaminoglikany, ujemne naładowane, które tylko czyhają na związanie się z lipoproteinami czyli np. LDL. Natomiast w wyniku działania takich czynników jak nadciśnienie tętnicze, czy hiperglikemia dochodzi do dysfunkcji tych komórek śródbłonka, ich funkcja jest zaburzona. Zaczyna się na ich powierzchni pojawiać wiele różnych molekuł, których być tam nie powinno, m.in. receptory odpowiedzialne za transport LDLi. No i w efekcie LDLe zaczynają przenikać do warstwy podśródbłonkowej, gdzie wiążą się z proteoglikanami macierzy pozakomórkowej. To wiązanie jest silne, powoduje znaczną retencje tych cząsteczek w ścianie naczyniowej i ich dalsze zaleganie, co wiąże się z kolejnymi procesami modyfikacji tych cząsteczek. No i dość powiedzieć, że jeśli np. stężenie cholesterolu w surowicy krwi wynosi np. 100 mg%, to zwykle stężenie cholesterolu LDL w ścianie naczyniowej jest ponad 10-krotnie wyższe, tak? Czyli z tego powodu widzicie państwo dlaczego nawet niewielkie zmiany stężenia cholesterolu w surowicy krwi wiążą się z dramatycznym efektem klinicznym. Dlatego , że tutaj zmiana o 10mg% stężenia cholesterolu LDL będzie się przekładać na zmianę o 100mg% cholesterolu LDL w ścianie naczyniowej , czyli bardzo istotna zmiana. To powoduje, że nawet niewielkie redukcje cholesterolu LDL są dla nas klinicznie bardzo korzystne. I zaraz państwo pokażę jak to się przekłada na ryzyko. No i dobra, mamy te LDLe, które nam się tutaj zaczynają odkładać, ulegają dalszym modyfikacjom, ale to nie może trwać wiecznie. Co one tutaj mogą zrobić? Jeżeli ich jest naprawdę dużo to mogą się zlewać tworząc krople cholesterolowe. Ten cholesterol może następnie krystalizować uszkadzając komórkę, ale to się dzieje w przypadku znacznego stężenia lipoprotein i nieefektywnego ich usuwania . Taki proces z resztą dzieje się też fizjologicznie. Natomiast wiecie Państwo, że w ścianie naszych naczyń występują w niewielkiej ilości (prawidłowych naczyń ale jednak) tzw. makrofagi, tak? Czyli osiadłe monocyty krwi , które następnie ulegają dojrzewaniu i przekształcaniu w makrofagi. Te makrofagi generalnie cholesterolu nie potrzebują, bo ani nie syntetyzują nic z tego cholesterolu ani też się nie namnażają, bo już się namnażać nie mogą, natomiast mają na swojej powierzchni receptory scavenger, m.in. ten wspomniany przeze mnie wcześniej receptor SRB-1. Dzięki temu, że ten receptor nie jest specjalnie wybredny i on wychwytuje różne paskudztwa, które uległy modyfikacji, jest on odpowiedzialny także za wychwyt tych modyfikowanych lipoprotein, co powoduje, że ten makrofag zaczyna te lipoproteiny efektywnie wychwytywać i usuwać ze ściany naczynia krwionośnego - tak, jak już się „obżre” tymi lipoproteinami, to w tym momencie przenika przez śródbłonek i dostaje się do układu krążenia, gdzie następnie transferuje ten cholesterol do układu siateczkowo-śródłbonkowego, stamtąd do hepatocytu i jest on wydalany z osocza. Ten proces jednakże żeby zachodził nie może być zbyt nadwyrężany, jeżeli mamy zbyt wysokie stężenie cholesterolu w ścianie naczyniowej na skutek np. zadziałania innych czynników ryzyka rozwoju miażdżycy tętnic, to w tym momencie te makrofagi nie nadążają z odtłuszczaniem ściany naczyniowej i zaczynają się w niej gromadzić. Co więcej zaczynają być przeładowane tymi cząsteczkami cholesterolu no i w efekcie zaczynają się wytrącać się w coś co państwu mówiłem wcześniej czyli komórkę piankowatą. Jakbyśmy sobie później histologicznie na to spojrzeli wszędzie gdzie mamy czerwone kropki odpowiadające glikowanemu LDL om to będą po prostu białe plamki będzie wyglądało jak właśnie komórka piankowata. Te makrofagi w akcie rozpaczy mogą ulec apoptozie i w tym momencie uwolnić całą zawartość i z tego nic dobrego nie wynika, ale zanim uwolni tą całą zawartość to zaczynają niestety produkować różne cytokiny prozapalne. Obok cytokin zaczynają pojawiać się receptory scavenger na innych komórkach m.in. na komórkach mięśni gładkich ściany naczyniowej, które też nie mają co z tym cholesterolem robić bo go do niczego nie potrzebują, ale zaczynają go wychwytywać i w co się modyfikują? Modyfikują się dokładnie w to samo czyli komórki piankowate. Też z tym nie są w stanie co zrobić w związku z czym po pewnym czasie ulegają apoptozie i pojawia nam się tutaj taki duży rdzeń lipidowy blaszki miażdżycowej, który składa się właśnie z estrów cholesterolu i różnego innego paskudztwa. No i taki rdzeń jest objęty cienką warstwą komórek śródbłonka, ponieważ wszystkie te komórki co tutaj były ulegną apoptozie po wcześniejszym przekształceniu w komórki piankowate. I w związku z tym mamy taką bombę zegarową. I ta cienka warstwa komórek śródbłonka ma utrzymać integralną strukturę tej blaszki miażdżycowej, która czasami ma wielkość kilku centymetrów. Nie zawsze jest to możliwie i w efekcie te komórki pękają, uwalniają zawartość i dzieje się problem. Ale zanim do tego problemu przejdziemy przypatrzmy się makrofagom. One normalnie posiadają receptory scravenger tak, może być to wspomniany przeze mnie receptor SR-B1, może to być też inny typ receptora, o którym mówiliśmy ostatnio SRA czy ten receptor CD36. W efekcie ten cholesterol modyfikowany jest wchłaniany do wnętrza komórki. I to powoduje, że ten cholesterol nie może jej efektywnie opuszczać, indukcje różnych innym białek, są to między innymi białka procesów zapalnych. Tutaj bardzo istotna jest molekuła CD40, jak państwo pamiętacie, chyba mieliście już immunologie, ligand dla CD40 występuje na różnych komórkach immunokompetentnych to jest białko CD40L, które powoduje nasilenie proliferacji, migracji i stymulacji tych komórek do syntezy innych cytokin prozapalnych. W związku z tym, o ile samo białko CD40 znajduje się na powierzchni makrofaga, o tyle ten ligand CD40L on się złuszcza czasami z powierzchni tych innych komórek immunokompetentnych, dostaje się do osocza krwi i my go możemy oznaczać jako marker toczących się procesów zapalnych w ścianie naczyniowej. Nie jest to w tej chwili jeszcze rutynowo stosowany marker, ale jest to jeden z markerów o bardzo dużym znaczeniu klinicznym i prawdopodobnie jeszcze te metody oznaczania się upowszechnią w przyszłości, on będzie szerzej stosowany, już obecnie go stosujemy dosyć często. Druga możliwość to jest właśnie indukcja czynnika transkrypcyjnego NFκB, co państwo już dzisiaj doskonale znacie i drugiego AP1, które są odpowiedzialne za regulację ekspresji genów odpowiedzialnych właśnie za regulację procesów zapalnych i wspólną funkcją tych genów jest właśnie biosynteza tak zwanych cytokin prozapalnych, z których państwo znacie doskonale interleukinę 6, tak? Pod wpływem której w wątrobie syntetyzowane jest białko C-reaktywne, w związku z tym jeżeli toczy się proces zapalny w ścianie naczyniowej, to drugim takim markerem oprócz CD40L jest wzrost stężenia CRP w surowicy, tak zwanego hsCRP, ponieważ ten wzrost jest stosunkowo niewielki, ponieważ ilość syntetyzowanej w tym procesie interleukiny 6 też jest stosunkowo niewielka – nie jest to taka ilość, która jest syntetyzowana np. w ostrym procesie zapalnym. I kolejna cytokina, którą państwo doskonale znacie, to TNFalfa, który oprócz aktywności jako czynnik martwicy nowotworów, wywołuje także apoptozę komórek w blaszce miażdżycowej, jest za to również odpowiedzialny … 01:05:26-01:05:28 … . I trzecia cytokina prozapalna, którą też państwo doskonale znacie, czyli interleukina 1, również mająca udział w indukcji procesów zapalnych. Co więcej, te cytokiny później działają zwrotnie i indukują kolejne porcje czynnika jądrowego NFkB, no i w efekcie indukują swoją syntezę. Oprócz tego pojawiają się inne białka, m.in. z takich ciekawych białek to jest białko MCP-1 – jest to białko, które jest białkiem chemotaksyjnym dla makrofagów. Jego pojawienie się powoduje, że z jednej strony komórki śródbłonka nasilają ekspresję na swojej powierzchni tak zwanych molekuł adhezyjnych, które są takim pierwszym punktem umożliwiającym wychwyt kolejnych komórek z surowicy krwi między innymi monocytów. I pod wpływem tego białka MCP1 te monocyty szczególnie chętnie przechodzą do ściany naczyniowej, tam się przekształcają w makrofagi i dalej w komórki piankowate i ten proces się nasila. No i makrofagi także wydzielają proteazy, z tych proteaz które już państwo znacie, które degradują macierz pozakomórkową to są właśnie kolagenazy i elastazy. Co się dzieje? Mamy taka sytuację kiedy pokazałem państwu, z resztą to będzie nawet lepiej widoczne na kolejnym slajdzie, mamy taka sytuację, że dochodzi do rozwoju blaszki miażdżycowej i w pewnym momencie dochodzi do nekrozy tych komórek i pojawia się tzw. rdzeń lipidowy. Ten rdzeń lipidowy jest oddzielony od krwi wyłącznie cienką, pojedynczą warstwą komórek śródbłonka które w dodatku są dysfunkcyjne i oprócz tego występują często na nim resztki tkanki łącznej. I te resztki tkanki łącznej utrzymują tę całą strukturę w całości uniemożliwiając jej pęknięcie i dostanie się zawartości do wnętrza naczynia i jego zamknięcia. Natomiast jeżeli dochodzi do aktywacji makrofagów to one zaczynają wydzielać właśnie elastazę i kolagenazę i te enzymy powodują nadtrawienie tzw. czepca włóknistego, czyli pozostałości tkanki łącznej, która znajduje się w prawidłowym naczyniu i osłabienie tej blaszki miażdżycowej i to powoduje, że ta blaszka miażdżycowa w pewnym momencie pęka, a ponieważ lipidy mają silne właściwości aktywujące płytki krwi, i jak zaczyna się uwalniać ta zawartość lipidowa do osocza krwi, ma z nią bezpośredni kontakt, to w tym momencie dochodzi do gwałtownego wykrzepiania krwi. I teraz tak, jak dochodzi do całkowitej okluzji naczynia na skutek tworzenia się zakrzepu, no to w tym momencie mamy całkowite zablokowanie naczynia i jeżeli to jest np. naczynie wieńcowe to mamy zawał serca, jak mózgowe to mamy udar, tak? Niedokrwienny mózgu. Natomiast czasami zdarza się tak, że te lipidy uwalniają się powoli, zaczyna się tworzyć taka skrzeplina przyścienna i ona tylko ogranicza przepływ krwi. I w tym momencie objaw będzie inny, mianowicie, jeżeli to dotyczy naczynia wieńcowego to będziemy mieli tzw. ostry epizod wieńcowy, czyli pacjent odczuwa ból wieńcowy, gorsze samopoczucie, tak? Jakieś tam zaburzenia. Myocardium jeszcze nie umiera, nie jest to zawał, ponieważ ta resztka krwi, która przepływa przez niecałkowicie zablokowane naczynie wystarczy do podtrzymania życia, ale nie wystarcza do podtrzymania funkcji takiej ściany mięśnia sercowego, no i w efekcie odczuwamy to jako stan, który określamy jako ostry epizod wieńcowy. No i co możemy z tym zrobić? Możemy ustabilizować tą blaszkę, w ten sposób, że się wszczepia po prostu stencik i ten stencik uniemożliwia uwolnienie tej blaszki. Ona może pękać właśnie na wskutek toczącego się procesu zapalnego, w związku z tym te blaszki zapalne są dla nas szczególnie niebezpieczne. Ale może też pękać na wskutek innych zmian, tak? Każdy z nas blaszki miażdżycowe ma i każdy z państwa takie blaszki miażdżycowe również ma, one tylko z biegiem czasu będą sobie narastać. Na razie jeszcze nie są wielkim problemem u nas(mam nadzieję przynajmniej), natomiast w ciągu kilku lat takim problemem się staną. No i albo te procesy zapalne aktywujące makrofagi spowodują uszkodzenie tej blaszki i w efekcie ten zawał, albo też, np. jakieś gwałtowne emocje powodują wzrost ciśnienia krwi, a ten wzrost ciśnienia krwi działa na ścianę naczyniową, ona musi wytrzymać ten nagły wzrost ciśnienia krwi, ale gdy jest osłabiona tego nie wytrzymuje, pęka, no i w efekcie pod wpływem gwałtownych emocji dochodzi do uwolnienia tych właśnie zatorów, czyli udaru. No jak państwu mówiłem nie tylko ważne jest jakie mamy stężenie tego cholesterolu, ile tych cząsteczek występuje ale ważna też jest jakość tych cząsteczek, czyli czy występują np. w przypadku LDLi, cząsteczki relatywnie większe i mniej gęste, czy też występują małe, gęste LDLe. To kilka słów na temat małych, gęstych LDLi, dlaczego są one takie złe? To tylko wystarczy sobie zapamiętać. Pamiętacie państwo, że te małe,gęste LDLe mają duża gestość, bo tam jest relatywnie więcej apoB100, natomiast mniej lipidów, a one też są też potrzebne do kotwiczenia i rozpoznania przez receptor, w efekcie ich powinowactwo do receptora ulega zmniejszeniu, w tym momencie klirens ulega zmniejszeniu, w efekcie okres półtrwania ulega wydłużeniu, one dłużej mają kontakt z czynnikami modyfikującymi, na przykład oksydacyjnymi, no i w efekcie ulegają dalszym modyfikacjom. To powodują, że naciekają intensywnie ścianę naczyniową, tym bardziej, że one są bardzo małe, w związku z tym łatwiej przenikają do wnętrza naczynia, wiążą się z proteoglikanami i tym łatwiej się wiążą, że mają dużą część tego składnika wiążącego, czyli ApoB100, mało lipidów, czyli tego balastu, który potencjalnie mógłby je odrywać z tego wiązania. Tam podlegają dalszym modyfikacjom. I to, co jest dla nas najistotniejsze-, że ponieważ one nie są wychwytywane przez receptor wysokiego powinowactwa, są one wychwytywane przez te mechanizmy związane z receptorami scavenger, nie blokują one endogennej biosyntezy cholesterolu, ale powodują także przeładowanie cholesterolem tych komórek wychwyconych i w efekcie powodują właśnie tworzenie się tych komórek piankowatych. Występują one głównie u pacjentów z cukrzycą, ale dlaczego? To się stanie jasne, kiedy przyjrzymy się szerzej metabolizmowi kolejnych cząsteczek, ostatnich, które nas będą interesować, mianowicie- cząsteczek HDL. Jak sama nazwa wskazuje, są to lipoproteiny o wysokiej gęstości i o ile cząsteczki LDL transportowały nam cholesterol do tkanek obwodowych, które zwykle tego cholesterolu nie potrzebują, tak? To jest tak, jakbyśmy czegoś nie chcieli a to dostajemy, np. różni teleankieterzy, którzy do nas dzwonią, tylko generalnie nas drażnią. Tak samo zachowują się cząsteczki LDL. Natomiast mamy tu także w miarę porządne cząsteczki HDL, aczkolwiek także nie należy generalizować, ponieważ wśród tych porządnych cząsteczek HDL zdarzają się także ciemne charaktery, o których warto też kilka słów wiedzieć. Jak popatrzymy na budowę, to ona jest dokładnie taka sama, natomiast jak zobaczycie państwo, że te cząsteczki są relatywnie bogate w białka, zawierają różne apoproteiny. To, co dla nas istotne to dwie apoproteiny, mianowicie Apo-A1, która jest syntetyzowana głównie w enterocytach i w związku z tych enterocyty mają główne znaczenie w powstawaniu HDL i jest to apoproteina strukturalna. Ona jest syntetyzowana, następnie jest wydzielana poza komórkę, poza komórką wiąże się z białkami transportującymi lipidy, między innymi właśnie z tymi białkami ABC i jest wzbogacana w lipidy, tworząc takie na początku - małe dyskoidalne cząsteczki HDL. Natomiast drugim miejscem biosyntezy HDLi jest wątroba. Natomiast wątroba ma większe możliwości. O ile enterocyt syntetyzuje tylko Apo-A1, to wątroba może syntetyzować apoA1, ale przede wszystkim syntetyzuje apoA2. W związku z tym te HDL-e, które powstają w wątrobie mają właśnie taki marker, skąd pochodzą, czyli mają na swojej powierzchni apoA2. Tu pojawia sie niestety taki problem, dlatego że apoA2 jest dla nas trochę niekorzystne. To są może właśnie jeszcze niezupełnie czarne charaktery, ale to są takie cząsteczki relatywnie dla nas neutralne w tym transporcie zwrotnym cholesterolu, w związku z tym chodziłoby o to, żeby mieć jak najwięcej tych cząsteczek apoA1. To też powoduje prawdopodobnie i wyjaśnia nam, dlaczego terapie farmakologiczne, mające na celu indukcję syntezy HDL-i w wątrobie są relatywnie mało efektywne, bo one przy okazji indukują właśnie apoA2, a w tym momencie ta cząsteczka jest nieefektywna w odbieraniu cholesterolu. Na swojej powierzchni cząsteczka HDL różni sie tu jeszcze od cząsteczki LDL tym, że jak tu zobaczycie na powierzchni występują tu 2 cząsteczki apoA1. To nie jest przypadek, mianowicie w przypadku LDL-i mieliśmy zawsze 1 cząsteczka LDL to było 1 cząsteczka apoB100, tak? Ponieważ na powierzchni apoB100 były syntetyzowane, były dołączane do niej później lipidy. Tutaj najpierw musi dochodzić do asocjacji dwóch cząsteczek apoA1. Tworzy się właśnie w efekcie taki mały dysk, który jest w stanie przyjmować cholesterol z tkanek obwodowych i dopiero powstaje cząsteczka HDL. W związku z tym mamy tej lipoproteiny dwa razy więcej, a poza tym posiadają one dużą ilość białek, które, otrzymują w spadku przy okazji transportu różnych estrów cholesterolu czy triglicerydów. W związku z tym w spadku np. po cząsteczkach VLDL otrzymują apoE, które pojawia się na ich powierzchni, co z kolei powoduje, że część HDLi może być wychwytywana w tym mechanizmie, ale to się zdarza niezwykle rzadko. Posiadają także apoC. W efekcie mogą one być poddawanie dzięki apoC2 działaniu lipazy lipoproteinowej, która niezbyt chętnie, ona się nimi lekko brzydzi, ale też nie tak do końca, ale te cząsteczki apoE i apoC mogą być też z powrotem transferowane na cząsteczki VLDL, w związku z tym metabolizm HDL może regulować w jakiś sposób metabolizm VLDLi. Na powierzchni cząsteczki HDL występuje jeszcze szereg jeszcze innych białek, które tutaj nie są pokazane. Są to białka enzymatyczne, m.in. są to enzymy o funkcjach antyoksydacyjnych. I takim klasycznym przykładem enzymu o funkcjach antyoksydacyjnych i transportowanym na powierzchni HDLi jest tak zwana paraoksonaza. Jest to niezwykle istotne dlatego, że jak widzicie państwo te cząstki LDL nie miały własnego mechanizmu antyoksydacyjnego a te HDL mają mechanizm zapobiegający utlenianiu lipidów, które się w nich znajdują i w efekcie to powoduje, że działają one bardziej cytoprotekcyjnie, a jeśli gdzieś się osiedlą, w jakimś miejscu dochodzi do ich akumulacji, to automatycznie dochodzi też do akumulacji enzymów o funkcjach antyoksydacyjnych i w związku z tym chronią miejsce gdzie się osiedlą przed procesami oksydacyjnymi. To powoduje, że generalnie posiadanie HDLi jest dla nas w większości przypadków korzystne, a duże stężenie HDLi wiąże się właśnie z tymi wspomnianymi przeze mnie wcześniej zespołami długowieczności. Czyli mamy taką sytuację, że dwa główne źródła to jest właśnie enterocyt, który syntetyzuje wiele ApoA-I, które następnie jest wydzielone z tego enterocytu, natomiast hepatocyt, który może też syntetyzować ApoA-I ale też przy okazji może syntetyzować ApoA2, z którego obecność jest dla nas relatywnie niekorzystna. Te białka, które stanowią tę strukturalną część lipoproteiny, w tym wypadku jeszcze apoproteiny, mają niezwykle małe rozmiary, co powoduje, że możemy je tracić,o tej utracie za chwilę powiem szerzej, ponieważ z tym się spotkamy w pewnych patologiach u człowieka, dosyć częstych, natomiast przede wszystkim te białka ulegają następnie pozakomórkowej lipidacji przy udziale transporterów ABCA1 oraz ABCG1, który akurat nie jest pokazany, ale to nieistotne. W efekcie wolny cholesterol, czyli FC- free cholesterol, jest przez te białka transportowany. One są takimi białkami, które mają możliwość migracji pomiędzy np. mikrosomami, czy innymi strukturami wewnątrzkomórkowymi, a błoną. Tam pobierają wewnątrz komórki cholesterol, następnie migrują do błony, wystawiają ten cholesterol na zewnątrz i przenoszą go na akceptor jakim jest białko ApoA1. Tak samo zresztą dzieje się w hepatocycie. Jak w tym momencie to białko ulega lipidacji, to powstają tzw. natywne cząsteczki HDL. One się różnią właśnie tym, że mają to białko strukturalne, mają stosunkowo niewiele wolnego cholesterolu i mają stosunkowo niewiele fosfolipidów, które też ulegają przeniesieniu na ten natywny HDL za pomocą swojej transferazy fosfolipidowej. Co się dzieje? Ponieważ to jest wolny cholesterol, który unika wody i w ogóle, no w tym momencie tworzy się taka struktura dyskoidalna, które jest właśnie natywnym HDL-em, który musi następnie ulegać procesowi dojrzewania. Ten proces dojrzewania polega na tym, że z tkanek obwodowych, dzięki istnieniu właśnie tej transferazy fosfolipidowej, kolejne porcje fosfolipidów zaczynają być przekazywane na cząsteczkę HDL-u. Ale na tą cząsteczkę HDL-u, w tym samym mechanizmie, w którym istnieje w hepatocytach i enterocytach; ten sam mechanizm transportu zwrotnego cholesterolu istnieje na wszystkich komórkach naszego organizmu, przy pomocy tych białek ABCA1, wolny cholesterol jest również transportowany na te natywne cząsteczki HDL. Różnica podstawowa polega na tym, że tkanki obwodowe nie syntetyzują białka strukturalnego - białka apoA1, apoA2, tak? Te białka są syntetyzowane wyłącznie w enterocycie i hepatocycie stąd też funkcja tych dwóch narządów determinuje stężenia HDLi. Tkanki obwodowe mogą tylko co najwyżej korzystać z istnienia tych białek i dotransportowywać wolny cholesterol na już istniejące cząsteczki HDL. Nie mogą ich syntetyzować de nowo. Następnie na skutek transportu tego wolnego cholesterolu one stają się w ten cholesterol coraz bardziej bogate i zaczyna działać kolejny enzym, który nazywa się LCAT. Ten enzym to nic innego jak transferaza lecytyna:cholesterol, który powoduje transfer kwasu tłuszczowego pomiędzy trójglicerydem bogatym w lecytynę, a cholesterolem. W efekcie tworzą się trójglicerydy pozbawione tego kwasu tłuszczowego natomiast cholesterol ulega estryfikacji. Ten zestryfikowany cholesterol jest jeszcze bardziej hydrofobowy i zaczyna nam się układać w rdzeniu tej cząsteczki natomiast na zewnątrz zaczynają być eksponowane stosunkowo bardziej hydrofilne fosfolipidy. W efekcie powstaje struktura o której państwo uczyliście się już wcześniej, tak? Typowej lipoproteiny, która w środku zawiera zupełnie niepolarne związki typu estry cholesterolu, kwasy tłuszczowe, triglicerydy natomiast na zewnątrz zawiera duże ilości fosfolipidów oraz białka. I w efekcie powstają dojrzałe cząsteczki HDL, które już mają kolistą formę. W trakcie w tym procesie dojrzewania właśnie uczestniczy enzym LCAT. Tak i tak to właśnie mniej więcej właśnie wygląda - czyli mamy makrofag czyli główne miejsce którymi się obżarł tymi zmodyfikowanymi LDLami, teraz ma tego cholesterolu tyle, że nie wie co z nim zrobić związku z tym stara się go wyeksportować. Jedną z możliwości to jest opuszczenie ściany naczyniowej, ale to tylko może zrobić jeśli go nic nie przyciąga, czyli nie ma cytokin prozapalnych, które go tam utrzymują na miejscu. W tym momencie przedostaje się on do układu krążenia, a następnie przez enterocyty przedostaje się do jelita i w ten sposób uwalnia, kończy tam swój żywot. Popełnia seppukku, ale przy okazji uwalnia toksyczny cholesterol. Natomiast ten proces jest wyjątkowo mało efektywny, w związku z tym oprócz tego makrofag ma właśnie na swojej powierzchni dwa białka transportujące ABCA1 oraz ABCG1, które transportują estry cholesterolu: białka ABCA1 wyłącznie na apoproteiny A1, natomiast ABCG1, który też występuje w tkankach obwodowych ma możliwość transportu wolnego cholesterolu właśnie na cząsteczki dojrzałych HDL-i. Tak? I te cząsteczki dojrzałych HDL-i są dla nas bardzo istotne. I tutaj też zwracam państwu uwagę na tą drobną różnicę, dlatego że w tkankach obwodowych dochodzi do ekspresji przede wszystkim ABCG1 to powoduje, że tkanki obwodowe nie są w stanie transportować cholesterolu na samą cząsteczkę apoA1, tak samo nie są w stanie efektywnie transportować cholesterolu na tak zwane natywne HDL-e, w związku z tym duża ilość natywnych HDL-i, czyli tak zwanych prebeta- HDL-i nie jest dla nas dobra, dlatego że one nie są w stanie efektywnie odbierać cholesterolu z tkanek obwodowych. Tkanki obwodowe są w stanie efektywnie przy pomocy białka ABCG1 transportować cholesterol wyłącznie na dojrzałe cząsteczki HDL i te cząsteczki muszą istnieć w naszym układzie krążenia jeśli myślimy o tym aby się cholesterolu pozbyć. Te mechanizmy transportowe są indukowane przy pomocy receptora o którym państwu wcześniej mówiłem, przy okazji, który związany jest z metabolizmem cholesterolu, tego receptora LXR, tak? Jego stymulacja z jednej strony powodowała nasilenie hydrolizy receptorów dla LDL, czyli receptora wysokiego powinowactwa dla apoB/E, ale przy okazji nasila ona ekspresję białek odpowiedzialnych za transport zwrotny cholesterolu, dzięki temu komórka, która jest przeładowana cholesterolem ma możliwość efektywnego go usuwania na zewnątrz. Cząsteczki HDL są niezwykle małe dlatego one sobie tam śmigają całkiem szybko, pomiędzy różnymi komórkami, dostają się do układu osocza, zmieniają się tam w między czasie swoją strukturę i tak jak państwu mówiłem mamy tzw. natywny HDL, który ten przy udziale enzymu LCAT- acylotransferazy lecytyna-cholesterol ulegają dojrzewaniu, które zawierają w swoim rdzeniu właśnie zestryfikowany cholesterol, mają już taki bardziej owalny kształt, wzbogacają się przy okazji o kolejne lipoproteiny, które pochodzą głównie z VLDL i przekształcają się do HDL3 i dalej w kierunku HDL2, które następnie ulegają działaniu też CETP czyli acylotransferazy oraz lipazy lipoproteinowej i mogą z powrotem przekształcać się w cząsteczki natywnych HDLi. Te wzajemne przekształcenia HDLi nazywamy tzw. cyklem HDL. No i jak te poszczególne frakcje HDLi wyglądają- widzicie państwo, że ta frakcja np. pre-beta to jest oczywiście frakcja, która jest zbudowana głównie z białek. Ma taką formę dyskoidalną, ma relatywnie niską gęstość. Kolejna frakcja to jest HDL2- tutaj widzicie państwo gęstość umiarkowana, mniej więcej od 1,06 do 1,12 grama/ml. Głównie zbudowana jest z ApoA1 i o to by nam właśnie chodziło. Bardzo silnie odbiera cholesterol z tkanek obwodowych, w związku z tym im mamy więcej HDL2 tym dla nas lepiej, w związku z tym widzicie państwo, że takie badanie zgrubsza, jakim jest np. określenie stężenia cholesterolu HDL jest tylko dosyć zgrubnym badaniem i ono nie umożliwia nam dokładnego powiedzenia jakie jest ryzyko dla pacjenta, bo tak naprawdę powinniśmy ten HDL rozdzielić na frakcję i dopiero powiedzieć, że jeżeli stężenie cholesterolu HDL np. we frakcji HDL2 jest wysokie jest dla nas dobre, tak? Ale to też tłumaczy dlaczego u niektórych osób z wysokim HDLem występuje zespół długowieczności, a u innych osób z wysokim HDLem wcale takich dobroczynnych efektów nie obserwujemy, ponieważ jest to związane z wydzieleniem tych frakcji lipoprotein. W jaki sposób określić z jaką frakcja mamy do czynienia? Niestety jest to dosyć uciążliwe, bo albo jest to metoda ultrawirowania, a samo wirowanie trwa 3-4 dni, więc nie nadaje się do zastosowania szerszego w klinice, a druga metoda to jest NMR lipoprotein, tu jednak w Polsce nie jest właściwie dostępne poza badanami naukowymi. To tutaj państwo macie. No i ewentualnie jeszcze elektoforeza w różnych specjalnych żelach gradientowych, ale to też jest dosyć uciażliwe. Drugie cząsteczki to są cząsteczki o nieco większej gęstości, mianowicie to frakcja HDL3, widzicie państwo, gęstość mniej więcej 1,12-1,21 też głównie składa się z ApoA1 i ApoA2. Niestety ta frakcja ma stosunkowo mały udział w transporcie zwrotnym cholesterolu z tkanek pozawątrobowych, w związku z tym wzrost stężenia cholesterolu w tej frakcji nie jest dla nas niczym dobrym, o niczym dobrym nie świadczy. Analogiczne problemy metodyczne z oznaczaniem tej frakcji lipoprotein. Tak jak państwu pokazywałem wcześniej właśnie w tym dojrzewaniu HDLi i w tym całym cyklu bierze udział kluczowy enzym, którym jest acylotransferaza lecytyna:cholesterol. Co ona powoduje? Powoduje ona przeniesienie reszty acylowej właśnie z lecytyny na cholesterol, w efekcie tworzy się lizolecytyna i tworzy się ester cholesterolu, który staje się hydrofobowy i odkłada nam się wewnątrz natomiast lizolecytyna jest bardziej polarna i dochodzi do jej układania się na zewnątrz cząsteczki HDL. O tej lizolecytynie warto tez pamiętać nie tylko przy okazji metabolizmu lipoprotein, dlatego, że jest to dla nas związek niezwykle toksyczny. On występuje też przejściowo w błonach komórkowych, na skutek odłączenia reszty acylowej, która zawiera np. kw. arachidonowy również może postawać duża ilość lizolecytyny, która ma pewne właściwości emulgujące, powoduje uszkodzenie błony lipidowej. W związku z tym ten proces nie jest w komórkach specjalnie pożądany, dlatego ta lizolecytyna ulega bardzo szybko, ulega transfer kolejnej reszty acylowej, dobudowuje się lecytyna. Podobnie z resztach dzieje się w HDLach i ta lizolecytyna jest odbudowywana. To sobie pomińmy nie ma na to specjalnie czasu. No i mamy tzw. właśnie cykl HDL. Tutaj nie wszystkie etapy są pokazane, ale niech już będzie. Mamy HDL3, który jest wzbogacany przez w LCAT, wzbogaca się właśnie w estryfikowany cholesterol. W związku z tym ten rdzeń lipidowy ulega powiększeniu. To powoduje przekształcenie tej cząsteczki w HDL2a. Na tą cząsteczkę działają różne białka transportujące w związku z tym ona dalej efektywnie pobiera cholesterol. Ten cholesterol jest następnie dalej estryfikowany znowu przy pomocy tego LCAT, co powoduje dalsze powiększenie tego rdzenia lipidowego. No i teraz trzeba coś z tym rdzeniem lipidowym zrobić, ponieważ on nie może rosnąć w nieskończoność. Tutaj się pojawia funkcja kolejnego enzymu, którego tutaj macie określonego jako CETP, o tym enzymie już Państwu mówiłem wcześniej, czyli ten enzym transferujący estry cholesterolu. Skoro w wyniku działania LCAT mamy cząsteczkę HDL2a, która jest bogata w estry cholesterolu, ma ten dodatek w rdzeń lipidowy, to teraz trzeba te estry cholesterolu wytransferować. No i właśnie przy pomocy CETP te estry cholesterolu są usuwane z wnętrza HDLi i stamtąd transportowane na cząsteczki VLDLi. Dzięki temu VLDL wzbogacają się w estry cholesterolu, co później umożliwia im przekształcanie się w cząsteczki LDL. Natomiast, ponieważ jak zawsze jest coś za coś, w związku z tym na zmianę z tymi estrami cholesterolu, które opuszczają lipoproteinę IIa, do tych lipoprotein napływają triglicerydy, właśnie z tychże VLDLi, które, jak państwo pamiętacie, w triglicerydy są bogate, więc chętnie się ich pozbywają. To powoduje powstawanie kolejnych typów cząsteczek, mianowicie HDLIIb, które są relatywnie uboższe nieco w kwestii cholesterolu, natomiast zawierają więcej składnika lipidowego. No i teraz tak, skoro zawierają składnik lipidowy, a przy okazji tego transferu i bliskiego kontaktu z VLDL-ami nabyły jeszcze jedną rzecz, a mianowicie nabyły białko apoC-II, czyli aktywator lipazy lipoproteinowej, to w tym momencie skoro są relatywnie bogate w trójglicerydy i mają aktywator lipazy, to są one przedmiotem działania i obwodowej lipazy lipoproteinowej w mniejszym stopniu, ale także są przedmiotem zainteresowania tzw. wątrobowej lipazy trójglicerydowej, HTGL. I w efekcie ten cykl się powtarza, w tym momencie te cząsteczki stają się z powrotem uboższe w trójglicerydy, w związku z tym zmniejszają swoją wielkość i stają się ponownie HDL3, na które działa znowu LCAT i ten cały cykl zachodzi mniej więcej w ten sposób. Natomiast czasami ten cykl może ulegać zaburzeniu, tak powinno być fizjologicznie, nie wiem czy to akurat będzie na tym slajdzie, ale możemy przejść przez ten slajd. Co się może dziać? Mamy natywne cząsteczki HDL, które przyjmują cholesterol z tkanek obwodowych, m.in. przy pomocy tego białka ABCA1, wtedy kiedy jest samo ApoA1 lub ta natywna cząsteczka HDL, natomiast jeśli to byłaby dojrzała cząsteczka HDL to w tym momencie ten cholesterol przyjmują też przy udziale białka ABCG1. Tak się dzieje w przypadku tkanek obwodowych. Następnie te cząsteczki ulegają, cholesterol ulega przy udziale LCAT estryfikacji, co powoduje z kolei, że zaczyna na nie działać enzym CETP, który powoduje wymianę trójglicerydów z cząsteczkami VLDL i przyjmuje te wspomniane estry cholesterolu, natomiast cząsteczki HDL przyjmują trójglicerydy. I tutaj właśnie pojawia się problem. Co się stanie, jeżeli cząsteczek VLDL mamy zbyt dużo, a jeśli mamy ich zbyt dużo to w tym momencie przy tej samej aktywności CETP, jego siła działania będzie nasilona. Jak państwo pamiętacie, większość naszych enzymów, w naszym organizmie, działa w warunkach, w których ilość substratu determinuje szybkość reakcji enzymatycznej. Tak? Czyli ilość np. VLDL. Jeżeli VLDL jest np. bardzo dużo, bo np. ich synteza jest bardzo wysoka, no to w tym momencie aktywność tego enzymu nam gwałtownie rośnie, co powoduje gwałtowną wymianę estrów cholesterolu na triglicerydy. Dla cząsteczek VLDL nie ma to żadnych konsekwencji, dlatego że są one zbyt duże żeby ta utrata miała dla nich jakieś istotne znaczenie. Natomiast cząsteczki HDL są niezwykle małe i dla nich wzbogacenie nawet w niewielką ilość triglicerydów istotnie zmienia ich strukturę. W efekcie powstają cząsteczki HDL, które składają się na przykład z białka ApoA1, praktycznie nie mają estrów cholesterolu ponieważ one wszystkie wywędrowały do VLDLi albo LDLi, natomiast są niezwykle bogate w triglicerydy. Takie cząsteczki zaczynają trochę przypominać chylomikrony, różnią się od nich tylko wielkością. Chylomikrony miały setki nanometrów te mają kilkanaście nanometrów. No i tutaj pojawia się kolejny problem, skoro są one bogate w triglicerydy, to w tym momencie zaczyna na nie działać właśnie lipaza, różna i wątrobowa i obwodowa. No i teraz co się stanie z tą cząsteczką jak na nią zadziała lipaza? Praktycznie cała zniknie, tak? Ponieważ będzie się składać głównie z triglicerydów, w związku z czym ten cały składnik triglicerydowy zostanie strawiony. Natomiast to co nam zostaje, to zostaje nam ApoA1. No i tu pojawi się pewien problem. Skoro pojawi się nam samo ApoA1, no to w tym momencie transporter ABCG1 nie będzie efektywnie transferował estrów cholesterolu, tak? Jak pamiętacie państwo, że on potrzebuje dojrzałą cząsteczkę HDL. Czyli transfer cholesterolu z tkanek obwodowych praktycznie nam ustaje. Jedyna możliwość to będzie transport z niektórych komórek, które mają ekspresję białka ABCA1, które jest mniej efektywne, na ApoA1 i tworzenie się właśnie najpierw tych natywnych form HDL. Druga możliwość to powstanie małych gęstych HDLi, które są usuwane przez receptory scavenger w wątrobie, co powoduje, że ilość tych HDLi gwałtownie maleje, tak? Skoro gwałtownie maleje ilość HDLi to powoduje to z kolei, że tkanki obwodowe nie mogą efektywnie usuwać cholesterolu. No i mamy problem, co się z tym cholesterolem z HDL dzieje ? No nic wielkiego on w hepatocycie jest dalej hydrolizowany i usuwany przy pomocy tych białek, które znajdują się też z kolei w eneterocytach, tego białka ABC5/G8 do żółci. W postaci albo wolnego cholesterolu, niewielkich ilości estrów cholesterolu albo właśnie kwasów żółciowych. Natomiast efektem końcowym tego jest znaczne obniżenie stężenia HDLi bo jak państwo wiecie on w tym momencie jest przez te receptory scavenger efektywnie wychwytywany, ale to nie jest jedyny problem, z którym się spotykamy. Mianowicie, ja do tego drugiego problemu jeszcze później wrócę. Jeżeli mamy samo białko, to białko ma stosunkową małą masę cząsteczkową i jest bardzo małe. Więc co z tym białkiem się będzie działo w układzie krążenia? Co się może stać z niskocząsteczkowymi białkami takimi jak na przykład albumina też? Ulega filtracji kłębuszkowej, prawda? No i w związku z tym mamy nie tylko zwiększony wychwyt tych HDLi i ich degradację w hepatocycie, ale mamy też zwiększoną utratę białka ApoA1 na drodze nerkowej. Na szczęście sytuacja nie jest taka zła, ponieważ nerki są do tego dostosowane więc wiedzą, że pewne składniki mają zwrotnie reabsorbować. I tutaj też taka możliwość istnieje. Ja do tej możliwości wrócę prawdopodobnie już za tydzień. Natomiast jeszcze kilka słów właśnie na temat receptorów scavenger, czyli tego receptora SRB1, który występuje w hepatocytach. To co pokazywałem wcześniej, on ma duży udział właśnie w wychwytywaniu remnantów różnych lipoprotein. W tym momencie będzie miał udział w wychwytywaniu zwrotnym cząsteczek HDL ,w związku z tym niewielka ilość cholesterolu, na szczęście jest to niewielka ilość, to mniej więcej 1/3 cholesterolu transportowanego przez HDL, ma możliwość być bezpośrednio wychwytywana przez hepatocyty właśnie na drodze tego receptora. Mniej więcej 2/3 cholesterolu znajdujące się w HDL nie jest wychwytywana przez wątrobę natomiast ulega transferowi na cząsteczki VLDL przy pomocy tego enzymu CETP. W związku z tym wątroba wychwytuje ten zwrotny cholesterol transportowany z tkanek obwodowych w dwóch mechanizmach: bezpośrednim-przy udziale tego receptora i pośrednim-poprzez przekazywanie tego cholesterolu z HDLi na VLDLe i następnie wychwytywaniu remnantów VLDLi już przez hepatocyty, tak? Także o tych dwóch mechanizmach należy pamiętać. Oprócz hepatocytów ten receptor ulega szerokiej ekspresji w innych komórkach, które są bogate, które potrzebują dużej ilości lipidów m.in. właśnie w gruczołach nadnerczowych. No i bierze on udział także w wychwycie zmodyfikowanych cząsteczek HDL. One też mogą ulegać modyfikacji aczkolwiek są relatywnie na te modyfikacje odporne dlatego, że jak państwu mówiłem, oprócz tych elementów strukturalnych lipoprotein znajdują się na ich powierzchni także enzymy chroniące je, czyli enzymy o właściwościach antyoksydacyjnych. Natomiast w patologii receptor ten występuje na różnych komórkach: komórkach mięśni gładkich, endotelialnych, makrofagach. I tam bierze udział w internalizacji bardzo dużej ilości lipoprotein i w efekcie powoduje on tworzenie się tych komórek piankowatych. A przy okazji jako ciekawostka, ponieważ ekspresja tego receptora jest duża w tkankach, które potrzebują duże ilości cholesterolu to przy pomocy tego receptora m.in dochodzi do internalizacji wirusa HCV zapalenia wątroby. W związku z tym wszystkie tkanki, na których ten receptor ulega ekspresji mogą być zakażone tym wirusem. Ponieważ ulega on ekspresji przede wszystkim w hepatocytach stąd też wirus HCV jest przede wszystkim wirusem hepatotropowym - wywołuje zapalenie wątroby typu C. Ale może on ulegać internalizacji w innych komórkach, które macie państwo tutaj wymienione, to nie ma żadnego znaczenia dla patologii, stanowiąc najwyżej rezerwuar wirusa. Ale też bogata ekspresja tego receptora występuje w komórkach szpikowych, tak? To powoduje, że wirus HCV może być internalizowany w komórkach szpiku, infekuje je i może u pewnych pacjentów wywoływać zaburzenia funkcji szpiku, w tym zaburzenia proliferacji tych komórek, co później przejawia się istnieniem różnych anemii. W tym anemii aplastycznej czy hipoplastycznych ale to już jest temat hematologiczny. W związku z tym nie będziemy o tym mówili. Dobra, w takim wypadku w przyszłym tygodniu jeszcze kilka słów ,dosłownie kilka slajdów zostało, na temat HDL, zaburzeń lipidowych występujących w niektórych chorobach, a później przejdziemy do metabolizmu wewnątrzkomórkowego lipidów.