Biochemia XIV - 28.02.2001

Znacznie ważniejszą rzeczą od rozpoznania cukrzycy jest jej monitorowanie. Jest to dlatego takie ważne ponieważ w każdych większych programach międzynarodowych udowodniono ponad wszelką wątpliwość, że im bardziej jest cukrzyca kontrolowana, tzn. osiąga się prawidłową glikemię - tym mniejsza jest w tych populacjach umieralność z powodu chorób układu naczyniowego. Od dawna przymierzano się do znalezienia takiego markera, który pozwalałby odpowiedzieć lekarzowi na pytanie, czy między kontrolami pacjent leczy właściwie cukrzycę, innymi słowy, czy prawidłowa glikemia na konkretnej wizycie, to nie jest glikemia wygenerowana poprzedniego dnia, kiedy zaprzestał jeść słodyczy, kiedy sobie zaczął brać właściwie leki, przychodzi pokazuje wynik - ekstra. Zwrócono uwagę na modyfikację posttranslacyjną białek, modyfikację nieenzymatyczną jaką jest glikacja. Pierwszym takim parametrem, ostro krytykowanym jest glikowana hemoglobina - HbA_1C. To jest hemoglobina, która w wyniku podwyższonego stężenia glukozy uległa nieenzymatycznej modyfikacji, glikowana hemoglobina działa jak termometr lekarski, tzn. naciąga jak najwyższą wartość, ale ta wartość nie ulega potem obniżeniu i utrzymuje się tak długo jak żyją krwinki (120 dni), czyli jest to taki marker wyrównania glikemii przez ostatnie trzy miesiące, tzn. jeśli w międzyczasie pacjent zgrzeszył to ten termometr naciągnął i potem nawet jeśli glikemia jest prawidłowa to cały czas utrzymuje się wartość podwyższona glikowanej hemoglobiny. Z różnych badań, które tu są pokazane, wynika, że im wyższe jest stężenie glikowanej hemoglobiny tym większa jest umieralność z powodu chorób układu sercowo naczyniowego i większa jest ilość tzw. zdarzeń wieńcowych. Ale glikowana hemoglobina ma wady:

1. Oznaczenie jest kosztowne

2. Jest trudno dostępne

3. Słabo powtarzalne

4. Jest bezwładne - dlatego, że pokazuje co się stało w ostatnich trzech miesiącach, ale nie mówi dokładnie, czy to był 1 dzień nieprawidłowej glikemii, czy to było 5 dni, czy ta glikemia była przez cały czas w miarę niestabilna, ale nie osiągała wartości krytycznych, czy były dni, kiedy glikemia osiągała wartości krytyczne.

Stąd poszukiwanie markerów o mniejszej bezwładności, pokazywały stan wyrównania cukrzycy na krótszy okres niż 3 - 4 miesięcy. Takim parametrem jest fruktozamina. To poprawia kwestie bezwładności, ale nie poprawia kwestii dostępności, kosztów i powtarzalności wyników. A właśnie dostępność i koszt jest sprawą podstawową. Bowiem w ostatnich latach w krajach rozwijających się następuje gwałtowny wzrost zapadalności na cukrzycę, szacuje się, że w ciągu najbliższych 10 lat populacja chorych na cukrzycę osiągnie 120 mln. Te kraje rozwijające się muszą poszukiwać parametrów, które są możliwe do oznaczenia w kilku laboratoriach w mieście. Zaczęto się zastanawiać nad parametrami bardziej podstawowymi niż glikowana hemoglobina (ona jest dobra), zaczęto szukać pewnych markerów biochemicznych, które mają wysoki współczynnik korelacji dodatniej, między glikowaną hemoglobiną a tymi parametrami, czyli innymi słowy takie, które mówią dokładnie to samo co glikowana hemoglobina. Przyjrzano się glikemii przed śniadaniem, przed lunchem, po lunchu i tzw. glikemii rozszerzonej i okazało się, że poposiłkowe stężenie glukozy, a więc glikemia poposiłkowa, wykazuje wysoki współczynnik korelacji z glikowaną hemoglobiną, a jak sami zauważyliście na ćwiczeniach oznaczanie stężenia glukozy jest rzeczą łatwą, nawet dla pacjenta, który posługuje się glukometrem. I dzisiaj parametrem, który zdaje się konkurować z glikowaną hemoglobiną, jest tzw. dwugodzinna glikemia. Ja ostatnio wam pokazywałem jaka jest patogeneza nieprawidłowej glikemii, u osób, które mają zaburzone wydzielanie insuliny. Okazuje się tak.

Nieprawidłowa jest ta dwugodzinna glikemia (dwie godziny po posiłku) wtedy, kiedy nasila się insulinooporność obwodowa (wtedy kiedy insulina nie działa) i wątrobowa (wtedy kiedy nie jest zahamowana glukoneogeneza). Która w okresach międzyposiłkowych zachodzi, dostarczając glukozę do OUN. W rezultacie tej oporności wątrobowej na insulinę następuje przetrwała glukoneogeneza w wątrobie. Tzn. po wysiłku, kiedy wzrasta stężenie glukozy, wątroba nie przerywa swojej produkcji glukozy w mechanizmie glukoneogenezy. Za tą glukoneogenezę w przerwie między posiłkami odpowiada glukagon, który to w okresie międzyposiłkowym odpowiada za aktywację glukoneogenezy. W momencie kiedy się odkłada glukoza z przewodu pokarmowego, glukagon powinien ulegać supresji, a jej nie ulega. Insulina odpowiada za hamowanie lipolizy tkankowej, czyli hamuje uwalnianie wolnych kwasów tłuszczowych z tkanki tłuszczowej, jeśli insulina nie wykazuje swego działania, dochodzi do podwyższonego stężenia wolnych kwasów tłuszczowych, a w takim cyklu o którym będzie mowa w przyszłości, cykl Randle'a dodatkowo zaburza metabolizm węglowodanów. No i wreszcie temu sprzyja przyspieszone opróżnianie żołądkowe. W wielu wytycznych międzynarodowych (przed tymi nowymi, które tu mieliście pokazane do rozpoznawania cukrzycy) znacznie większe znaczenie ma wartość nie glikemii poposiłkowej, ale glikemii na czczo. Okazuje, że im większe jest stężenie glukozy na czczo tym większa jest zapadalność na chorobę niedokrwienną serca, ale w pewnych tylko granicach. Okazuje się, że znacznie lepszym parametrem, przy każdej glikemii na czczo, jest glikemia dwugodzinna, gdzie jak widać te szczyty, czyli relacja między prawidłową lub podwyższoną dwie godziny po posiłku wykazuje znacznie większą zależność między występowaniem powikłań cukrzycy, niż glikemia na czczo. Obecnie dąży się do takich standardów aby monitorowanie glikemii odbywało się przez oznaczanie glikemii dwugodzinnej. To wcale nie znaczy, że należy zrezygnować z oznaczeń glikowanej hemoglobiny, ale ze względu na małą dostępność jest to zarezerwowane dla pacjentów u których regulacja i ustawienie cukrzycy jest trudne.

Jeśli jest glikemia na czczo to się okazuje, że w poszczególnych grupach nie ma znamienności statystycznej, natomiast jeśli wziąć pod uwagę poposiłkową glikemię dwugodzinną to wyraźnie widać zależność w zakresie zawału serca, jak i w zakresie umieralności z przyczyn sercowo - naczyniowych wraz ze wzrastającą glikemią.

Za dwa wykłady wrócimy do metabolizmu węglowodanów i skojarzymy go z metabolizmem lipidów.

Lipoproteiny

SERUM

CHOLESTEROL

RESORBCJA 50% FECAL NEUTRAL

STEROIDS 50%

ACETATE ŻÓŁĆ

CHOLESTEROL

KW. ŻÓŁCIOWE ŻÓŁĆ

FECAL ACIDIC

RESORBCJA 97% STEROIDS 3%

WĄTROBA

Ze wszystkich zaburzeń metabolicznych, zaburzenia metabolizmu lipidów są najczęstsze. 2/3 populacji ma nieprawidłowe stężenie lipidów. Łatwiej znaleźć kogoś z nieprawidłową lipidemią, niż z prawidłową. Występuje także duża zależność między zaburzeniami lipidów, a umieralnością. Za tą umieralność odpowiadają choroby układu sercowo - naczyniowego.

Z jakimi związkami tłuszczowymi spotykamy się w osoczu? Jeden ze związków to cholesterol, który występuje w formie wolnej i w formie zestryfikowanej. Następna duża grupa związków to są triacyloglicerole. Trzecia ważna grupa związków to są fosfolipidy z których głównym jest lecytyna, czyli fosfatydylocholina. Oprócz tego mamy wolne kwasy tłuszczowe. Wszystkie te związki w mniejszym lub w większym stopniu są nierozpusczalne w wodzie, a jak wiadomo osocze to woda. Trzeba je w dosyć sprytny sposób w obrębie tego środowiska wodnego transferować. Są one wobec tego transferowane w układzie złożonym z białkami i ten układ nosi nazwę lipoprotein- są to połączenia białek z różnymi tłuszczowcami. Jednym z nich, o którym trąbi się 24h/dobę jest cholesterol.

Prawidłowa dieta Europejczyka, nie powinna zawierać więcej niż 500 mg cholesterolu/dobę. W średniej wielkości jajku jest od 200 do 220 mg cholesterolu, ale to nie one są głównym źródłem cholesterolu pokarmowego, głównym źródłem jest tzw. cholesterol niewidzialny, jest on ukryty w takich produktach w jakich byśmy nawet nie podejrzewali, że zawierają cholesterol. Natomiast cholesterol pokarmowy w prawidłowej diecie to jest mniej więcej 1/3 całego cholesterolu znajdującego się w przewodzie pokarmowym. 2/3 cholesterolu to jest cholesterol pochodzący z żółci. Skąd on się bierze w żółci - otóż nie ma żadnego innego sposobu wydalenia cholesterolu z organizmu jak wydalenie go z żółcią. Nie można cholesterolu wypluć, nie można wypocić, nie można wysikać, można tylko wydalić do dróg żółciowych, następnie do przewodu pokarmowego, z tego wynika, że kluczowe znaczenie w metabolizmie cholesterolu przypada kom. wątrobowej.

Cholesterol, który znajduje się w żółci, może występować jako cholesterol - sensu stricto, a może to być cholesterol, który ulegnie wcześniej przemianie w kwasy żółciowe. Z tego obrazka wynika, że nawet gdybyśmy usunęli do zera cholesterol pokarmowy to nie zmniejszy to ilości cholesterolu dostępnego do wchłaniania z przewodu pokarmowego. Bo i tak główna masa cholesterolu to jest cholesterol z żółci. Z tego cholesterolu, który znajduje się w przewodzie pokarmowym około 50 % ulega wchłanianiu, a około 50 % ulega wydaleniu. Z tego płynie kolejny praktyczny wniosek, że jeśli chcemy obniżyć zawartość cholesterolu w organizmie, to lepiej zamiast drastycznie ograniczać jego spożycie, zrobić wszystko żeby cholesterolu mniej się wchłaniało z przewodu pokarmowego skoro aż 50% się wchłania. Nie trzeba do tego dodawać, że taka dieta z której wyeliminujemy cholesterol będzie uciążliwa dla pacjenta i prawdopodobnie nie będzie jej stosował.

Cholesterol, który trafił do naszego organizmu z reguły jest to cholesterol zestryfikowany, czyli w obrębie przewodu pokarmowego musi ulec strawieniu. Tym się nie zajmują bynajmniej lipazy obecne w soku trzustkowym ale esterazy - to jest wiązanie estrowe, czyli esteraza cholesterolowa. No i następnie wolny cholesterol w obrębie światła jelita zostaje wbudowany do wnętrza micelli, która łączy się z trójglicerydami, a konkretnie z kwasami tłuszczowymi i z fosfolipidami - tworzy się taka micella, która zostaje przetransferowana do enterocyta. W obrębie enterocyta następuje dekompozycja tej micelli i wolny cholesterol, łącznie z kwasami tłuszczowymi, które pochodzą z hydrolizy triacylogliceroli, przekształcany jest w estry cholesterolu. Estry cholesterolu zostają wbudowane do frakcji lipoprotein powstających w obrębie enterocytu, mianowicie chylomikronów.

Relatywnie jest ich tam nie wiele ponieważ głównym tłuszczowcem występującym w chylomikronach są triacyloglicerole. Bardzo istotnym elementem w zakresie utrzymania homeostazy w zakresie gospodarki lipidowej, jest tzw. wątrobowo - jelitowe krążenie cholesterolu i kwasów żółciowych. Jak wspomniałem cholesterol występujący w osoczu musi z każdej kom., nie ma innej możliwości, trafić do wątroby. Kluczowe znaczenie ma transport dowątrobowy cholesterolu. Tu musi być sprawna kom. wątrobowa, żeby cholesterol zmetabolizowała i wydaliła - albo po przekształceniu w kwasy żółciowe, albo bezpośrednio trafia do jelita. 50% cholesterolu ulega resorbcji, trafia do wątroby i z powrotem jest do żółci wydalone, natomiast ten cholesterol, który przekształcił się w kwasy żółciowe, tzw. pierwotne kwasy żółciowe, ale o tym kiedy indziej, zostaje również wydalony do żółci i tu mniej więcej 97 - 99% kwasów żółciowych ulega resorbcji zwrotnej. Z tego płynie wniosek, że gospodarka cholesterolowa jest bardzo oszczędna, niewiele cholesterolu jest wychwytywane i wydalane, niewiele jest przemieniane w kwasy żółciowe. Ponieważ ten mechanizm jest precyzyjnie kontrolowany na zasadzie sprzężenia zwrotnego ujemnego. Znowu patrząc na ten schemat widzimy, że skutecznym sposobem wychwycenia cholesterolu z osocza jest zablokowanie zarówno wchłaniania zwrotnego cholesterolu jak i wchłaniania zwrotnego kwasów żółciowych, wtedy krążenie ulega przerwaniu i wtedy cholesterol aby być wydalonym musi być importowany z osocza. Można to osiągnąć zarówno na drodze dietetycznej jak i na drodze farmakologicznej.

Najlepszym sposobem dietetycznym jest błonnik. On wiąże się zarówno z cholesterolem jak i z kwasami żółciowymi w przewodzie pokarmowym, zaburza ich wchłanianie. Co prowadzi do rozpoczęcia importu cholesterolu do osocza przez kom. wątrobową. Jarzyny, owoce, skórki, ciemne pieczywo, otręby to wszystko to pokarmy bogate w błonnik. Wszystkie cząstki lipoprotein (mówię cząstki, a nie cząsteczki, bo to nie są związki o budowie stechiometrycznej) mają wspólny schemat budowy. Każda lipoproteina składa się z rdzenia, który jest hydrofobowy - tam znajdują się przede wszystkim trójglicerydy , tam znajduje się zestryfikowany cholesterol. Drugim elementem składowym jest płaszcz, albo powierzchnia lipoproteiny - znajdujemy w niej ze związków lipidowych - cholesterol wolny, jak cholesterolowi wyrasta ogon (przyłącza kwas tłuszczowy) staje się bardziej apolarny i musi zająć miejsce w rdzeniu lipoproteinowym. Tu widać takie niebieskie kulki z trzema ogonami - to są triacyloglicerole, czyli na powierzchni mamy cholesterol wolny, mamy fosfolipidy o dwojakiej strukturze, swoją zasadą lub jakimś związkiem przyłączonym w pozycji 3 są skierowane do osocza, bo to jest część hydrofilna, natomiast tymi dwoma resztami kwasu tłuszczowego (ogonami) skierowane są w kierunku rdzenia.

Białka występujące w lipoproteinach to są apolipoproteiny, albo apoproteiny i one znajdują się na powierzchni, tworzą takie rozmaite czapeczki, lipoproteiny chodzą w różnych czapeczkach. Dla nas są najważniejsze dwie czapeczki, czapeczka czerwona (apoliporoteina B₁₀₀) i czapeczka fioletowa (apolipoproteina E). Żółta czapeczka (apolipoproteina A) to małe piwo największe znaczenie w patologii mają te dwie. Lipoproteiny to jest grupa związków wysoce heterogennych.

Pierwszą metodą, wprowadzoną w latach 50 do diagnostyki układu lipidowego, było ultrawirowanie i metodą ultrawirowania klasyfikuje się lipoproteiny na kilka klas (ważne). Metoda ultrawirowania jest metodą w diagnostyce rutynowej stosowaną ultrarzadko, ze względu na koszty tego przedsięwzięcia i długi czas uzyskania wyników. To jest metoda używana obecnie w celach naukowych, ale nazewnictwo z tej metody zostało przyjęte do diagnostyki laboratoryjnej rutynowej. Niemniej nikt z państwa nie będzie zalecał ultrawirowania lipoprotein, ponieważ jest to metoda dosyć skomplikowana. Tą metodą uzyskujemy następujące frakcje. Chylomikrony - z nimi się już spotkaliśmy w jelicie, to są lipoproteiny, które mają bardzo małą gęstość względną, poniżej 0,98 g/ml. Następna frakcja nieco cięższa to są VLDL-e - liporoteiny o bardzo małej gęstości (~1.006). Następna frakcja to są IDL, czyli lipoproteiny o gęstości pośredniej (1.006 - 1.009), inna ich nazwa, która wypiera tą wcześniejszą to rVLDL. Następna frakcja to są lipoproteiny o małej gęstości, czyli LDL (1.019 -1.063 ) i następna frakcja to są liporoteiny o dużej gęstości, czyli HDL (1.063 -1.21). Jeszcze niektórzy wyróżniają frakcje VHDL, ale to nie jest istotne. W skład lipoproteiny wchodzi lipid i białko. Z pośród tych dwóch składowych większą gęstość względną mają białka, niż lipidy. Z tego wynika praktyczny wniosek, że w HDL-ach białka jest dużo, a w VLDL-ach jest dużo lipidów. Drugą metodą stosowaną do frakcjonowania lipoprotein i to jest metoda stosowana w praktyce lekarskiej to jest elektroforeza lipoprotein osocza.

CHYLOMIKRON LDL VLDL HDL

Ten schemat warto mieć przed oczyma na całe życie, bowiem pokazuje zależność pomiędzy wielkością cząstki, a gęstością, te cząstki, które są gęste mają dużo białka. Pamiętamy ze szkoły podstawowej lub przedszkola, że białko ma strukturę I, II, III, IV - rzędową, czyli jest dobrze upakowane. Innymi słowy zajmuje mało miejsca, te cząstki, które są bogate w białko, czyli mają dużą gęstość - mają małą cząsteczkę. Te, które mają dużo lipidów, a lipidy jak wiadomo nie mają takiej struktury jak białka, nie są upakowane, mają cząsteczkę bardzo dużą, ale małą gęstość. Chylomikrony mają cząsteczkę mniej więcej 100x większą niż cząsteczka HDL. W ostatnich latach w obrębie każdej z tych frakcji wyróżnia się jeszcze dodatkowe podfrakcje. Ja tylko zasygnalizuje przy HDL frakcje HDL₃, HDL₂ i jeszcze jedna frakcja, która wzbudza emocje znawców przedmiotu, frakcja LDL składa się z 7 podfrakcji, ale nas będą interesował dwie podfrakcje, mianowicie podfrakcja A, czyli tzw. duże lekkie lipoproteiny, oraz podfrakcja B - małe gęste.

Metodą stosowaną powszechnie w diagnostyce jest elektroforeza osocza. Jak by ktoś państwu wmawiał, że do tego badania jest potrzebne jakieś drogie urządzenie to proszę nie wierzyć, bo potrzebny jest zwykły aparat do elektroforezy, bo o tym czy cząsteczki wędrują w polu elektrycznym decyduje część białkowa, czyli jest to zwykła elektroforeza białek, natomiast różnica polega na tym, że po elektroforezie wybarwiamy nie na białko, lecz na lipidy. W ten sposób pokazują się nam frakcje lipoprotein. Co stwierdzamy w elektroforezie? Ponieważ białko decyduje o ruchliwości, a pamiętamy, że w chylomikronach jest białka jak na lekarstwo to chylomikrony tam gdzie posadzimy, tam siedzą, czyli zostają w miejscu stałym, nie wykazują ruchliwości w polu elektrycznym ze względu na znikomą zawartość białka. Kolejna frakcja, która wędruje z szybkością beta - globulin. W tym miejscu wędrują LDL, dlatego nazywamy je inaczej betalipoproteinami, bo mają ruchliwość beta globulin. Przed frakcją beta z szybkością mniej więcej alfa-2-globulin wędrują VLDL, dlatego nazywa się je prebetalipoproteinami wreszcie najszybszymi zawodnikami są cząstki HDL, ponieważ zawierają dużo białka, szybko wędrują i one wędrują z szybkością alfa-1-globulin i nazywane są alfalipoproteinami. Z tego wynika, że w elektroforezie mamy alfa-, prebeta-, beta- lipoproteiny i chylomikrony, a w ultrawirowaniu mamy LDL, VLDL, HDL. Nie należy mówić, że w elektroforezie mamy prążek HDL, bo HDL-e to pojęcie z ultrawirowania, a nie z elektroforezy. Główną frakcją lipoprotein na elektroforegramie są LDL, których jest mniej więcej 70%. Elektroforeza lipoprotein jest metodą rutynową, najczęściej nośnikiem jest żel agarozowy.

Zajmijmy się teraz apolipoproteinami - to są białka, które mają cztery podstawowe funkcje. Pierwsza ich funkcja to jest funkcja strukturalna - dzięki nim możliwe jest osiągnięcie przez lipoproteiny odpowiedniej struktury. Wreszcie transport w osoczu, w związku z tym, że białko ma charakter hydrofilny. Druga funkcja to jest udział w syntezie lipoprotein. Jeśli jest jakiś defekt w genie kodującym apolipoproteinę to cząstka lipoproteiny nie ulegnie zsyntetyzowaniu, najlepiej w tym względzie jest poznany defekt genu kodującego apoB₄₈. Jest to główna lipoproteina w chylomikronach. Chylomikrony powstają w jelicie. Jeśli jest defekt genu apoB₄₈, w efekcie nie powstają chylomikrony, czyli cały tłuszcz zalega w obrębie enterocytu. Po to żeby następowała prawidłowa przemiana lipoprotein potrzebne są enzymy. Cztery o szczególnie dużej wadze, mianowicie lipaza lipoproteinowa - LPL, lipaza wątrobowa - HTGL, LCAT, CETP. Po to żeby one w pewnym momencie one osiągały swoją aktywność, a w pewnym momencie ją wygaszał, potrzebne są odpowiednie aktywatory i inhibitory i w tej roli występują apolipoproteiny. No i wreszcie niektóre lipoproteiny muszą wejść do komórki, gdzie ulegną skatabolizowaniu, a po drugie po to, żeby mogły dostarczyć tych substancji, które na swoim grzbiecie wiodą. I muszą wejść do komórki, one posiadają receptory, a tym kluczem do zamka są właśnie lipoproteiny, w tej roli najlepiej poznana jest apoB₁₀₀, apoE, oraz apoA1.

Bliżej zapoznajmy się z rodzinami. Pierwsza rodzinka to jest rodzinka apolipoprotein A. Te apolipoproteiny należy kojarzyć z apolipoproteinami o wysokiej gęstości, czyli z HDL. Do tego stopnia się je kojarzY, że niektóre ośrodki specjalistyczne oznaczają apoA metodami immunologicznymi i na tej podstawie wnoszą o zawartości HDL-i. Pierwsza z nich to jest apoA1, masa cząsteczkowa 28 kD (nie wymagana). To białko jest aktywatorem LCAT. Tu rozszyfrowujemy nazwę. LCAT to jest AcyloTransferaza, czyli enzym, który przenosi acyl, czyli kwas tłuszczowy; Lecytynowo - Cholesterolowa, czyli z lecytyny - fosfolipidu, (pamiętamy, że to była szara główka z dwoma ogonami) urywa jeden ogon .i przenosi na cholestrol przez to cholesterolowi wyrasta ogon i cholesterol, który siedział na powierzchni lipoproteiny musi wejść do wnętrza, bo staje się bardziej hydrofobowy. Apo-A1 (28 kDa) bierze udział w katabolizmie HDL, a bezpowrotnie byłby tracony z moczem. (65 kD to jest masa cząsteczkowa białek, które nie opuszczają kłębków nerkowych). Dlatego obok aktywacji LCAT-u jest ligandem receptora, który nazywa się kubilina.

apoA2 - jest aktywatorem HPL. Inna lepsza nazwa to HTGL (wątrobowa lipaza trójglicerydowa)

apoA4 - jest aktywatorem LCAT, ponieważ powiedziałem, że apoA to są reprezentanci białek występujących w HDL, z tego wynika, że LCAT ma kluczowe znaczenie dla metabolizmu HDL. Czyli jeśliby chcieć zlokalizować apoA w tych funkcjach o których mówiłem to jest to zarówno funkcja strukturalna, funkcja aktywatora enzymu i funkcja ligandu.

Kolejna rodzina apoB - tu mamy dwóch reprezentantów, którzy są produktami tego samego genu. ApoB₄₈ to jest produkt genu w obrębie jelita, czyli jest wbudowywane do chylomikronów. Jaka funkcja? Po pierwsze w syntezie chylomikronów i dwa - funkcja strukturalna. Nie aktywuje żadnego enzymu i nie jest ligandem receptora. Bardzo ważna druga z tej rodziny to apoB₁₀₀ - białko wysokocząsteczkowe produkowane jest w wątrobie i wbudowywane jest do VLDL. Główną funkcją tego białka jest oddziaływanie jako ligand z receptorem apoB/E inaczej zwanym receptorem wysokiego powinowactwa. Tak jak apoA kojarzymy z HDL, to apoB₁₀₀ kojarzymi z LDL, mimo że powiedziałem wcześniej, że wbudowywane są do VLDL, kojarzymy je z LDL.

Następna rodzinka to apoC. To jest taka rodzina, którą kojarzymy z udziałem w aktywacji enzymów. To nie są ligandy receptorów, tylko są to aktywatory bądź inhibitory biorące udział w przemianie lipoprotein bogatych w trójglicerydy, czyli chylomikronów i VLDL. Znajdujemy tu apoCI, które jest aktywatorem LCAT, dalej apoCII - bardzo ważne białko, które jest aktywatorem lipazy lipoproteinowej, a to jest kluczowy enzym biorący udział w degradacji chylomikronów i VLDL. Z tego wynika, że defekt w obrębie apoCII, uniemożliwia pracę lipazie lipoproteinowej. W efekcie gromadzą się chylomikrony i gromadzą się VLDL. Obrazem klinicznym jest hipertrójglicerynemia dużego stopnia. Przy normie stężenia trójglicerydów 200 mg%, to są wartości 10000 mg%. apoCIII jest inhibitorem lipazy lipoproteinowej. apoC - II aktywator, apoC - III inhibitor.

Mamy kilka innych białek wchodzących w skład lipoprotein, kolejne to apoD. Podobnie jak apoAI, AIV i CI jest aktywatorem LCAT.

Następne apoE - podobnie jak apoB₁₀₀ jest ligandem receptora wysokiego powinowactwa.

Mamy kilka innych białek, z pośród których G, H, oraz J, są ligandami nowo odkrytego receptora megaliny. Te cząstki występują min. w HDL, co ma kluczowe znaczenie dla ich metabolizmu przy udziale megaliny. Lipoproteiny, ze względu na skład chemiczny dzieli się na dwie kategorie:

Lipoproteidy bogate w trójglicerydy - do tej kategorii należą chylomikrony oraz VLDL. Ich metabolizm jest bardzo podobny, ale chylomikrony transportują trójglicerydy egzogenne, czyli te które pochodzą z pokarmu, natomiast VLDL transportują trójglicerydy endogenne zsyntetyzowane w wątrobie. Skład chemiczny bardzo podobny, dominują trójglicerydy, bardziej w chylomikronach, bo one praktycznie tylko trójglicerydy zawierają, estrów cholesterolu i wolnego cholesterolu w chylomikronach jak na lekarstwo. Natomiast znacznie więcej jest w VLDL. Białka - bardzo mało białek w chylomikronach, a 5 - 10% w VLDL-ach, wielkość cząstki 1000 nm w kolejnych frakcjach coraz mniejsza, ze względu na zwiększającą się zawartość białek, które jest dobrze upakowane.

Chylomikrony VLDL LDL HDL

triglicerydy 90-95% 50-65% 5-6% ~7%

estry cholestrolu 2-4 % 8-14% 35-45% 10-20%

fosfolipidy 2-6% 12-16% 22-26% 25%

wolny cholesterol ~1% 4-7% 6-15% ~5%

białka 1-2% 5-10% 22-26% ~45%

wielkość (nm) 80-1000 30-80 20-25 8-13

Przyjrzyjmy się w jaki sposób chylomikrony są metabolizowane, jak widać po tej cząstce, to są trójglicerydy. Głównym białkiem jest czerwona czapeczka apoB₄₈, oraz apoE.

Dla prawidłowego metabolizmu musi ten chylomikron otrzymać apoC - II. W obrębie jelita do chylomikronów wbudowywany jest wyłącznie apoB₄₈, wszystkie pozostałe białka chylomikrony dostają po drodze. Został wyprodukowany chylomikron w jelicie i zostaje wydzielony (uwaga, uwaga) do chłonki, nie do żyły wrotnej. I z chłonką (......zmiana kasety) do krążenia............)znalezienia w układzie krążenia co przypomina czerwoną czapeczkę apoB₄₈ i dostaje w depozyt od HDL-i, W krążeniu VLDL dostają od HDL apoE i apoCII czyli od lipoprotein o dużej gęstości i tu po raz pierwszy spotykamy się z tym, że metabolizm chylomikronów jest ściśle sprzężony z metabolizmem HDL i to jest zasada, którą warto sobie przyswoić. Im wyższe jest stężenie chylomikronów tym niższe jest stężenie HDL i vice versa, obniża się stężenie chylomikronów i rośnie stężenie HDL. Do czego jest to potrzebne? apoCII potrzebna jest po to, aby chylomikron, kiedy podpłynie do tkanki tłuszczowej albo do mięśni poprzecznie prążkowanych spotyka enzym - lipazę lipoproteinową. Lipaza, czyli enzym hydrolizujący lipidy, a się nam rozprawić z tym rdzeniem lipidowym. Żeby się rozprawiła musi ulec aktywacji i tym aktywatorem jest apoCII . Jak lipaza lipoproteinowa (LPL) zadziała, uwalniają się wolne kwasy tłuszczowe, czyli zostają odcięte te ogony, uwalnia się apoCII i wraca do HDL, czyli była to czasowa pożyczka.

To co powstało z chylomikronów nosi nazwę remnant chylomikronu lub chylomikron resztkowy. Czym chylomikron resztkowy różni się od natywnego? Proszę spojrzeć. Chylomikron resztkowy ma mniej trójglicerydów, jest mniej niebieski, cholesterolowi nic się nie stało, a trójglicerydy uległy hydrolizie. Następnie chylomikron resztkowy kończy swój żywot w wątrobie, czyli jest to taki transfer między jelitem a wątrobą.

W jaki sposób chylomikron resztkowy dostaje się do wątroby? W tym celu była potrzebna kolejna pożyczka od HDL, mianowicie apoE. Przy apoE wspominałem, że jest to ligand receptora wysokiego powinowactwa, czyli receptora apoB/E, to jest receptor, który rozpoznaje obydwa białka - zarówno apoB₁₀₀ i apoE, ponieważ jak widać na załączonym obrazku to poznaje go receptor po fioletowej czapeczce i wciąga go do kom. wątrobowej. Z tego wynika, że z chylomikronu do kom. wątrobowej dostaje się wyłącznie cholesterol pokarmowy. Trójglicerydy zostały zjedzone przez tkanki obwodowe w wyniku tego, że lipaza lipoproteinowa zdegradowała trójglicerydy. Jak ta lipaza lipoproteinowa działa?

Lipaza lipoproteinowa jest ektoenzymem, to nie jest enzym wewnątrzkomórkowy, należy do tzw. lipaz wewnątrznaczyniowych, pozakomórkowych. Są dwie takie lipazy. W swoim działaniu bardzo podobne ale zlokalizowane w różnych miejscach. LPL jest przytwierdzona na kurzej stopce. Tą kurzą stopką jest siarczan heparanu (należący do glikozaminoglikanów) do śródbłonka naczyniowego. Występuje głównie w tkance tłuszczowej oraz w mięśniach, czyli w tych tkankach, które najbardziej korzystają z kwasów tłuszczowych. Natomiast drugi enzym też na kurzej stopce stojący, w swoim sposobie działania bardzo podobny do LPL o innym apetycie, to lipaza wątrobowa (HTGL), ale to też jest ektoenzym, wewnątrznaczyniowy, który nie znajduje się wewnątrz kom. i jeszcze jedna uwaga, enzym wewnątrznaczyniowy, pozakomórkowy to nie jest taki enzym jak inne enzymy, które pełnią swoje funkcje płynąc w osoczu. Normalnie aktywność tego enzymu jest równa 0, bo on działa przy powierzchni śródbłonka. Żeby aktywność oznaczyć podaje się osobie badanej heparynę dożylnie. Heparyna działa, enzym się odłącza i wtedy w formie wolnej występuje w osoczu. To nie jest enzym pływający w osoczu ani enzym wewnątrzkomórkowy. Podobnie działa enzym konwertujący angiotensynę - to jest także ektoenzym. W różnych miejscach zlokalizowany w kwestii lokalizacji narządowej. Co robi lipaza lipoproteinowa? Jak niebieska czapeczka powie lipazie „działaj” to lipaza rozwiązuje worek z trójglicerydami. Trójglicerydy odpadają a lipaza odcina ogony trójglicerydom, czyli powstaje glicerol i wolne kwasy tłuszczowe i dalej z wolnymi kwasami tłuszczowymi mogą się zdarzyć trzy rzeczy:

1. Jeśli rzecz odbywa się w mięśniach to kwasy tłuszczowe spalane są w procesie beta-oksydacji i uzyskiwana jest ogromna ilość energii.

2. Jeśli rzecz dzieje się w obrębie tkanki tłuszczowej, to w przypadku małego wydatku energetycznego kwasy tłuszczowe zostają wbudowane w trójglicerydy i obrastamy w tłuszcz.

3. Kwasy tłuszczowe, ponieważ są nie rozpuszczalne w wodzie, transportowane są z albuminą, która jak wiadomo jest uniwersalnym białkiem transportowym i zostaną przeniesione do komórki wątrobowej, a w kom. wątrobowej następuje wzmożona synteza trójglicerydów, czyli wzrost syntezy trójglicerydów po posiłku to nie jest przepłynięcie trójglicerydów z chylomikronami do wątroby, tylko kwasy tłuszczowe w tkankach ulegną uwolnieniu i z albuminami trafiają do wątroby i tak proszę twierdzić.

Następnie cząstki VLDL. Budowa i metabolizm bardzo podobne do chylomikronów,

bo należą do lipoprotein bogatych w trójglicerydy, ale zamiast czapeczki apoB₄₈ posiadają czapeczkę apoB₁₀₀. To białko wbudowywane jest w wątrobie. Struktura VLDL. Również apoE i apoCII otrzymują od HDL dokładnie tak jak w przypadku chylomikronów. Również tak samo jak w chylomikronach im więcej VLDL tym mniej HDL i vice versa. Zarówno jeśli rosną chylomikrony i rosną VLDL, rośnie w osoczu pacjenta stężenie trójglicerydów. Jak się rzecz odbywa? Najpierw na siateczce szorstkiej tworzone są czapeczki, czyli powstaje apoB₁₀₀, a w innym miejscu znajduje się wytwórnia trójglicerydów na siateczce gładkiej i następnie w obrębie aparatu Golgiego następuje asocjacja składnika białkowego i tłuszczowego. Powstają VLDL natywne i trafiają do krążenia. Z tego wynika, że jeżeli są syntetyzowane w sposób niezależny to nie zawsze skład VLDL jest taki sam pod względem zawartości białka. Mogą być sytuacje, kiedy więcej czerwonych czapeczek zostaje wbudowanych w strukturę VLDL i sytuacja kiedy mniej. Uprzedzają bieg wypadków za dużo czerwonych czapeczek jest szkodliwe.

W jaki sposób zachodzi metabolizm VLDL? Wątroba wyprodukowała natywny VLDL, one podlegają procesowi dojrzewania. Pojawia się w pobliżu HDL i zaczyna dawać prezenty. Daje apoCII, apoCIII i apoE, to wszystko znamy już z chylomikronów, było dokładnie to samo. Ale HDL tym razem dają jeszcze coś, ale w zamian zaraz coś wezmą. Dają w prezencie estry cholesterolu, a biorą (na jakimś etapie) trójglicerydy. Ten element będzie super istotny w tzw. zwrotnym transporcie cholesterolu przy cząstkach HDL. Po przekazaniu estrów cholesterolu i białek powstaje dojrzały VLDL. Pierwotnie VLDL wyprodukowany w wątrobie zawiera bardzo mało cholesterolu, tylko trójglicerydy, to że zawiera w swoim składzie dużo cholesterolu jest zasługą HDL.

Następny etap jest dokładnie taki sam jak omówiony przy okazji degradacji chylomikronów. VLDL podpływa do tkanek lipaza lipoproteinowa na kurzej stopce odsznurowuje worek, wysypują się trójglicerydy, są odcinane ogony, ogony przyłączają się do albuminy i idą w świat, powstaje tzw. remnant VLDL, czyli VLDL resztkowe, czyli IDL. Przy tej okazji tak samo jak było w przypadku chylomikronów, dojrzały VLDL oddaje apoE oraz oddaje apoCII i CIII do HDL, w tym momencie daje część glicerydów w zamian za estry cholesterolu, czyli patrząc na natywny dojrzały i remnant VLDL w toku tej przemiany dochodzi do względnego wzrostu cholesterolu w obrębie cząstki VLDL. Względnego (poprzez przekaz trójglicerydów) i bezwzględnego (poprzez przekaz estrów cholesterolu). Remnant VLDL przypomina remnant chylomikronu, ma dwie czapeczki, czerwoną i fioletową. Remnent chylomikronu też miał dwie czapeczki, fioletową i różową, ale w przypadku chylomikronów ta czerwona czapeczka, była białkiem, apoB₄₈ , nie jest ligandem receptora wysokiego powinowactwa. Tu znajduje się apoE, ja wcześniej powiedziałem, że jeden i drugi jest ligandem tego receptora wątrobowego, stąd mówi się receptor apoB/E. Z tego wynika, że receptor może grymasić, albo wyłapie fioletową, albo czerwoną czapeczkę. W warunkach prawidłowych bardziej podoba mu się fioletowa czapeczka. Remnant VLDL trafia do kom. wątrobowej za pośrednictwem fioletowej czapeczki, mimo że teoretycznie mógłby być wysycony przy pomocy czerwonej czapeczki. Nasz remnant sobie podpłynął do zatoki wątrobowej. 2/3 rVLDL zostało wyłapane przez receptor wysokiego powinowactwa. Natomiast 1/3 nie wchodzi do komórki wątrobowej tylko poprzez taki sam enzym jak lipaza lipoproteinowa, ale w wątrobie, czyli to się nazywa w skrócie HTGL (lipaza wątrobowa, czyli acyloglicerolowa) jest dokumentnie zdegradowana reszta trójglicerydów. Poprzednio wspominałem, że w czasie dojrzewania VLDL ubywa trójglicerydów i wzrasta ilość cholesterolu, ale trochę trójglicerydów jeszcze tam zostaje i z tą resztką rozprawia się lipaza. Gdyby porównać lipazę lipoproteinową, tą która jest obecna w tkankach obwodowych z wątrobową to można powiedzieć, że tamta jest wybredna, zjada tylko cząstki bogate w trójglicerydy, a ta wyjada resztki z pańskiego stołu.

No i jak widać uwalnia się reszta kwasów tłuszczowych, na co czeka wątroba i włącza je do puli syntezy trójglicerydów lub do spalenia w beta-oksydacji i uwalniają się wszystkie białka, poza czerwoną czapeczką, czyli apoB₁₀₀ i to co nam powstało prawie już zupełnie nie ma trójglicerydów i nosi nazwę LDL. Reasumując chylomikrony powstają w jelicie, VLDL w wątrobie, IDL powstają w dużym krążeniu poprzez degradację VLDL, LDL powstają w krążeniu wątrobowym pod wpływem lipazy triacyloglicerolowej. Teraz przyjrzyjmy się tym dwóm cząstkom lipoprotein, IDL, czyli remnantom VLDL i LDL, za chwilę się okaże, że LDL również kończą swój żywot w wątrobie. W warunkach prawidłowych preferencyjnie wyłapywane są remnanty VLDL przed LDL.

No i teraz dochodzimy apoE - ta apolipoproteina występuje w trzech formach. Może występować jako E2, E3 i E4, różnią się one jednym aminokwasem w pozycji 112 i 158.

pozycja 112 pozycja 158

E2 Cys Cys

E3 Cys Arg

E4 Arg Arg

Zmiana jednego aminokwasu ale jakościowa i ilościowa zmiana dla efektu klinicznego jest ogromna, większość z nas ma apoE3, czyli posiadamy dwa geny, kodujące E3 i E3 od taty i mamy i to jest sytuacja prawidłowa, w niej receptor wyłapuje przez apoE, ale są dwie sytuacje skrajne:

1. Homozygota E2/E2 - izoforma apoE2, sprawia, że powinowactwo apoE do receptora ulega zmniejszeniu. Efekt jest taki, ż remnanty VLDL schodzą na plan drugi a receptory zaczynają wyłapywać LDL, w efekcie remnanty VLDL się gromadzą, ponieważ w remnantach mamy zawarty cholesterol i trójglicerydy podwyższa się stężenie cholesterolu i trójglicerydów, natomiast stężenie cholesteloru LDL ulega obniżeniu, bo właśnie one, które były zawsze w drugiej kolejce zostają wyłapywane pierwsze.

2. Homozygota E4/E4 - jeżeli ktoś jest taką zygotą to okazuje się, że powinowactwo ApoE do receptora gwałtownie rośnie, jest ono tak silne, że remnanty pchają się jeden przed drugiego i w ogóle nie dopuszczają LDL do tego receptora. W efekcie stężenie remnantów ulega obniżeniu, a stężenie cząstek LDL rośnie.

Tą pierwszą sytuację nazywamy hiperlipoproteinemią pierwotną typu 3 zwana inaczej chorobą szerokiego prążka, albo chorobą lipoprotein flotujących, natomiast jeśli występuje apoE4 mamy do czynienia z hipercholesterolemią poligemiczną. Jedna i druga wiąże się z ryzykiem choroby niedokrwiennej serca i zawałem serca. Mimo iż w jednym przypadku mamy do czynienia z zwiększeniem, a w drugim ze zmniejszeniem. Na szczęście większość populacji to homozygoty apoE3, natomiast postać hiperlipoproteinemii to jest 1%, a hipercholesterolemia poligeniczna (wstępująca w krajach skandynawskich) ok. 3%. Rozpoznanie tego zaburzenia jest dość trudne, trzeba przeprowadzić genotypowanie i to jest metoda preferowana, albo wykonać typizację powstałych białek, czyli apoE. To się wykonuje metodą elektroogniskowania w gradiencie pH. Metoda trudna i kosztowna.

Genotyp Częstość (%)

E3/E3 60

E3/E4 22

E3/E2 12

E4/E4 3

E4/E2 2

E2/E2 1

Druga grupa lipoprotein obecna w osoczu to są liporoteiny bogate w cholesterol i tu znajdujemy dwie frakcje o przeciwstawnych właściwościach, o przeciwstawnym wydźwięku klinicznym, bo jedna z nich - lipoproteina LDL to jest frakcja, która koreluje z ryzykiem zawału serca, a druga frakcja HDL ujemnie koreluje z ryzykiem zawału serca, łatwo zgadnąć czemu tak jest. LDL zajmuje się transportem, czyli prowadzi cholesterol do tkanek obwodowych. Proszę nie opowiadać, że cholesterol jest szkodliwy. Cholesterol jest szkodliwy ale w nadmiarze i nie w tych miejscach w których powinien być. Cholesterol jest potrzebny do syntezy hormonów sterydowych, wit D, kwasów żółciowych, tylko musi być w odpowiednim stężeniu i w odpowiednich miejscach. Natomiast HDL to są takie odkurzacze, które odkurzają tkanki z nadmiaru cholesterolu. Właściwa proporcja między jedną i drugą frakcją gwarantuje po pierwsze dobrą dostawę cholesterolu do tkanek, które go potrzebują, a szczególnie dużo gdzie cholesterol jest potrzebny do wbudowywania w błony i zewnętrzne i wewnętrzne, natomiast HDL zabezpiecza, żeby w tkankach cholesterolu nie było za dużo bo jak wiadomo w wielu tkankach może następować sterydogeneza endogenna, czyli jest synteza cholesterolu i jeżeli cholesterolu jest nadmiar HDL bierze go na plecy i przenosi do wątroby, bo wątroba jest zdolna do wydalenia cholesterolu. Co tutaj znajdujemy?

Trójglicerydów jest niewiele, dominuje cholesterol, w przypadku LDL zestryfikowany, a w przypadku HDL - początkowo wolny, któremu w trakcie metabolizmu mają pojawiać się ogony, pod wpływem LCAT i staje się cholesterolem zestryfikowanym. No i frakcja białkowa w około 20% w LDL, natomiast najwięcej ze wszystkich frakcjach białkowych lipoprotein znajduje się w HDL, ponieważ są najgęstsze i mają najmniejsze cząsteczki. LDL są żółte jak Chiny ludowe, czyli są bogate w cholesterol, głównie w cholesterol zestryfikowany, czyli ogoniasty, natomiast tego bezogoniastego jest stosunkowo mało, trochę fosfolipidów i jak pokazałem już poprzednio, pod działaniem HTGL praktycznie nie ma trójglicerydów, tylko są resztki i jak pokazałem na poprzednim slajdzie wszystkie białka, które były w remnancie VLDL, czyli apoE i apoC uległy zdegradowaniu (odłączeniu od VLDL) i jedyną cząstką białkową jest apoB₁₀₀ (wyprodukowana wcześniej w wątrobie i wbudowana w VLDL). Co się dzieje z LDL? Większość z nich ulegnie wychwytowi przez wątrobę, mniej więcej ¾. Natomiast ¼ to jest tzw. wychwyt pozawątrobowy - tkankowy. Wszystkie tkanki, które potrzebują cholesterolu do syntez endogennych, a więc tkanki produkujące hormony strydowe: kora nadnerczy, jądro jajnik, tkanki takie jak łożysko, wszystkie kom. proliferujące mają receptory wysokiego powinowactwa poprzez które wyłapują cholesterol. Dominującym wychwytem zarówno w wątrobie i w tkankach obwodowych jest wychwyt przez receptory wysokiego powinowactwa zwany inaczej receptorem dla apoB/E, inaczej nazywany receptorem dla LDL, natomiast reszta cholesterolu wyłapywana jest na drodze receptorowej ale nie na drodze receptora wysokiego powinowactwa, są to tzw. receptory wymiatające (takiej nazwy się nie używa) czyli scavenger receptor. Jak działa sprawny receptor wysokiego powinowactwa, zrozumienie tego jest podstawą dalszej edukacji. Mianowicie receptor siedzi sobie na powierzchni komórki w odpowiednich zagłębieniach i przyłącza się do niego LDL - czerwoną czapeczką, innej czapeczki nie ma. Następnie receptor wraz z cząstką LDL ulega endocytozie i jest to zjawisko down regulation, chodzi o to, że kom. nie chce być przeładowana cholesterolem i skoro cholesterol dopływa to receptory trzeba schować. Dalej w obrębie kom. receptor ulega odłączeniu od cząstki LDL i podlega recyclingowi i zostaje po jakimś czasie przekazany na powierzchnię komórki. Ile receptorów znajduje się na powierzchni ściśle zależy od tego ile cholesterolu znajduje się wewnątrzkomórkowo. LDL podlega trawieniu lizosomalnemu. Odłącza się apoB₁₀₀ i ulega degradacji do aminokwasów, a z aminokwasów można wyprodukować białka. Natomiast cholesterol w większości jest cholestereolem zestryfikowanym, bo to jest dominująca forma w LDL. Podlega on hydrolizie i powstaje wolny cholesterol komórkowy i wszystko co się dzieje dalej w komórce zależy od stężenia cholesterolu wolnego - wewnątrzkomórkowego.

To są trzy główne zjawiska:

1. Zahamowanie syntezy cholesterolu na etapie enzymu regulatorowego, którym jest reduktaza HMG-CoA. Skoro cholesterol dostaje się do komórki, czyli na import to szkoda własnego wysiłku na syntezę cholesterolu, bo inaczej komórka uległa by przesyceniu.

2. Dochodzi do zmniejszenia ekspresji genu dla receptora LDL, tym samym ilość receptorów syntetyzowanych de novo ulega obniżeniu.

3. Wzrost aktywności enzymu o nazwie ACAT (acylotransferaza przenosząca kwasy tłuszczowe, acyloCoA : cholesterol), czyli zaktywowany kwas tłuszczowy zostaje przeniesiony na cholesterol. Tym, który reguluje proces estryfikacji jest wolny cholesterol, to przypomina wycieczkę do banku, żeby zdeponować pieniądze, a tym kontem są krople cholesterolowe, które są wewnątrzkomórkowe. Zatrzymywany jest cholesterol w formie zapasowej. Wszystkie dotychczasowe procesy są regulowane przez cholesterol wolny. Przez to, że cholesterol wolny ulega estryfikacji i magazynowaniu w formie kropel cholesterolowych stężenie wolnego cholesterolu ulega obniżeniu.

Tak wygląda regulacja przemian cholesterolu w komórce za pośrednictwem receptora wysokiego powinowactwa. Receptor jest skomplikowany więc zgodnie z zasadą Murphy'ego może się popsuć. Co się dzieje jeśli ten receptor jest schrzaniony? LDL dużo jest w osoczu, nie wchodzi do komórki. Wewnątrz komórki jest mało cholesterolu wolnego - bo nie wchodzi. W efekcie wzrost aktywności reduktazy HMG-CoA, efekt - synteza endogenna. Jeśli defekt receptora jest uwarunkowany genetycznie, no to nie ma ekspresji. Wreszcie cholesterol, który jest zmagazynowany w formie estrów ulega uwolnieniu - prowadzi do tego aktywacja esterazy cholesterolowej. Efekt - od groma cholesterolu w osoczu i dużo cholesterolu wewnątrz komórki.

Zadanie wewnątrz- i zewnątrzkomórkowe cholesterolu. Takim jest efekt defektu receptora. Defekt receptora może być wrodzony lub nabyty. Wrodzone są nieodwracalne, a nabyte można czasem odwrócić na lepsze lub na gorsze, w zależności jaka jest przyczyna defektu. Receptor ma kilka domen: domenę wiążącą ligand. Tutaj przyłącza się apoB₁₀₀. Ma taką domenę, która przypomina naskórkowy czynnik wzrostu - homologiczną do EGF-u. Ma domenę, która przypomina proteoglikan, czyli jest łańcuch białkowy i anteny cukrowe. Jest domena przezbłonowa i cytoplazmatyczna. Wykrytych jest mnóstwo defektów genetycznie uwarunkowanych dotyczących różnych domen tego receptora, można podzielić te defekty ze względu na receptoronegatywne, kiedy receptora nie ma - jeśli oba geny się schrzaniły, albo jest o połowę mniej kiedy tylko jeden jest schrzaniony. Druga grupa receptorodefektywne, kiedy receptor jest, ale słabo działa. Dla pacjenta jest lepszy defekt receptorodefektywne. Jeśli jest forma receptoronegatywna heterozygotyczna to drugi gen jeśli jest sprawny potrafi zwiększyć swoją wydajność pracy o 180%.

Pokazałem, że cholesterol, który jest wewnątrz komórki hamuje ekspresję genu receptora LDL, ale nie tak bezpośrednio. W obrębie komórki z tego cholesterolu powstają tlenowe pochodne - oksysterole. To są hydroksy lub keto pochodne cholesterolu. Jeśli one powstają wewnątrznaczyniowo to wykazują działanie toksyczne na śródbłonek. Jeśli cholesterol utlenia się wewnątrz komórki to staje się tzw. aktywnym cholesterolem. Wówczas aktywny cholesterol łącząc się z białkiem inhibitorowym odłącza miejsca receptora LDL i dochodzi w obecności cholesterolu wewnątrzkomórkowego do zahamowania syntezy receptora LDL na poziomie zahamowania ekspresji genu. Jeśli ilość cholesterolu jest mała wówczas mało jest aktywnego cholesterolu nie ma korepresora dla białka inhibitorowego, czyli represorowego i następuje transkrypcja genu dla receptora LDL.

Receptor jest zsyntetyzowany, wchodzi do błony i zaprasza cholesterol do wnętrza kom. Stężenie LDL w momencie urodzenia kiedy się rodzimy jest takie jak u wszystkich zwierząt dużych i małych. To jest stężenie około dwudziestukilku mg%. Przy tym stężeniu receptor dla LDL jest wysycony, czyli każdy nadmiar, który stwierdza się u tzw. normalnych dorosłych, a więc poziomy traktowane jako normalne, czyli około 130 mg% są cztery razy wyższe niż stężenie potrzebne do wysycania tego receptora. Wskazówka - nie ma możliwości żeby obniżanie stężenia cholesterolu w LDL mogło zaszkodzić, bo nie ma takiego sposobu żeby sprowadzić LDL poniżej takiej wartości w której receptor jest wysycany ( 0,65 mmol/l ). Jeśli jest dużo cholesterolu, należy zmniejszyć syntezę receptora, zmniejszyć wychwyt, zmniejszyć syntezę endogenną, zwiększyć deponowanie. Jeśli mało cholesterolu w środku, zwiększyć syntezę receptora w środku, zwiększyć wychwyt, zwiększyć produkcje własną, zmniejszyć deponowanie, a zwiększyć uwalnianie cholesterolu - tak działa receptor wysokiego powinowactwa.

Ważna sprawa - receptor działa również wtedy źle gdy nieprawidłowy jest ligand czyli do prawidłowego funkcjonowania potrzebny jest zarówno receptor jak i efektor, którym jest ligand - apoB₁₀₀. Streszczając tą endogenną drogę lipoprotein proszę zwrócić uwagę na to, że produkowane w wątrobie VLDL są cząstkami bogatymi w trójglicerydy. Stają się cząstkami bogatymi w cholesterol po przekazaniu natywnym VLDL cholesterolu z HDL. Trójglicerydów pozbywają się w trojaki sposób: poprzez lipazę lipoproteinową i uwalnianie kwasów tłuszczowych, poprzez przekazanie trójglicerydów HDL, poprzez degradację trójglicerydów w zatokach wątrobowych przez lipazę HTGL. W efekcie remnanty VLDL zostają wyłapane przez fioletową czapeczkę w receptorze wątrobowym apoB/E. Część, która uległa konwersji w LDL większość wyłapana przez czerwoną czapeczkę przez ten sam receptor, mniejszość przez kom. pozawątrobowe. Prędzej czy później cholesterol przekazany przez HDL trafia do kom. wątrobowej i tu zbliżamy się do klucza transportu dowątrobowego cholesterolu z grupy HDL. Jeśli receptor się zepsuł i nie ma możliwości wejścia do komórki, dużo LDL zalega wtedy w układzie krążenia. Zaczynają penetrować ścianę naczyniową i tworzą się nacieki cholesterolu pod śródbłonkiem zwane smugami tłuszczowymi. Takie zmiany występują u każdego dziecka w wieku szkolnym i przedszkolnym w krajach europejskich i USA. Są to zmiany, które ulegają całkowitej regresji. Ale pod śródbłonkiem i w układzie naczyniowym, jeśli cholesterolu jest nadmiar ulega zmianom zwanym modyfikacjami. Modyfikacjom może ulegać część białkowa lub część lipidowa: najważniejszymi modyfikacjami części białkowej jest utlenienie tego białka - oksydacja LDL. Do tego białka mogą przyłączyć się takie zielone rogi, czyli stają się apoB rogate. Tymi rogami może być np. glukoza. Tak jak u pacjenta z niewyrównaną cukrzycą powstaje glikowana hemoglobina, tak samo może powstawać glikowany LDL, dzięki glikowanemu apoB₁₀₀. Glikowane apoB₁₀₀ jest jeszcze bardziej podatne na oksydację - to są tzw. gliko LDL. Do takiego LDL może przyłączyć się pochodna homocysteiny - są to apoB₁₀₀ LDL tiolowane. Do apoB₁₀₀ może się przyłączyć angiotensyna II - to są tzw. angiotensyninowane. Efekt - ta czapeczka nie może się połączyć się z receptorem wysokiego powinowactwa. Receptor jest, ale kluczyk do niego uległ uszkodzeniu. Efekt netto ten sam - modyfikowane LDL zalegają w układzie krążenia i nie wchodzą do komórki.

Również część lipidowa może ulec modyfikacji. Cholesterol jak się utleni to wewnątrz komórki powstają oksysterole, kwasy tłuszczowe obecne w lipoproteinie jak się utlenią - powstają nadtlenki kwasów tłuszczowych. Zarówno oksysterole jak i nadtlenki kwasów tłuszczowych, czyli zmiany w obrębie części lipidowej, mają działanie cytotoksyczne na działanie kom. śródbłonka naczyniowego prowadząc z jednej strony do nadmiernej ekspresji genów białek adhezyjnych na powierzchni komórek śródbłonka, a dwa - prowadzą do zmniejszenia funkcji śródbłonka, czyli mniej prostacykliny, mniej tlenku azotu, więcej tromboksanu i endoteliny, czyli przesunięcie procesów w kierunku krzepnięcia i procesów wazokonstrykcji ponad procesy wazorelaksacji i fibrynolizy. No i takie zmodyfikowane cząstki lipoprotein prowadzą wprost do procesu miażdżycowego. Jeżeli pod śródbłonkiem znajdują się zmodyfikowane cząstki LDL, dostają się pod śródbłonek, do makrofagów na drodze receptora niskiego powinowactwa, czyli receptora scavenger. Skąd biorą się tu makrofagi? W warunkach zgromadzenia lipidów na powierzchni śródbłonka gromadzą się molekuły adhezyjne, monocyty się do nich przylepiają, rozpychają się w śródbłonku, przedostają się pod śródbłonek i tam posilają się cholesterolem. Rozpoczyna się miażdżyca tętnic. Tutaj mamy takiego obżarciucha - makrofaga, który żre bez pamięci te zmodyfikowane LDL, a receptor typu scavenger to nie jest receptor taki jak receptor typu apoB, który ulega modyfikacji. To że już prawie brzuch pęka takiemu makrofagowi, który przekształcił się w kom. piankowatą, nie znaczy, że liczba receptorów scavenger na powierzchni kom. ulega zmniejszeniu. Mówię dlatego o receptorach, a nie o receptorze, bo w obrębie receptorów scavenger jest kilka podtypów. Są takie, które lubią tylko oksydowane LDL, są takie, które lubią tiolowane, są takie, które lubią glikowane, są takie, które lubią acetylowane itd. Tak żre ten makrofag oksydowane LDL, aż z obżarstwa pęka i to, że pęka to jest dopiero dramatyczna sytuacja, bo z wnętrza ten zgromadzony cholesterol się wylewa, gromadzi się w ścianie naczyniowej, druga sprawa ten makrofag wypróżnia się, tą jego wydaliną są enzymy proteolityczne, głównie metaloproteazy, które prowadzą do degradacji tkanki łącznej w ścianie naczyniowej. Patologia lokalizuje się w kilku miejscach w organizmie, najbardziej w dużych odgałęzienach aorty i w naczyniach wieńcowych, w krążeniu mózgowym i w dużych naczyniach kończyn, zwłaszcza dolnych. Tutaj mamy sytuację, kiedy cholesterol gromadzi się pod śródbłonkiem, a taka sytuacja może nawet zachodzić w życiu płodowym wówczas monocyty przywierają do śródbłonka, rozpychają się i wchodzą pod spód, obżerają się cholesterolem i tworzą się kom. piankowate, z nich zostają wydzielone czynniki wzrostu i powodują, że kom. mięśni gładkich wędrują pod śródbłonek i tworzy się blaszka miażdżycowa.

Następnie miocyty produkują białka tkanki łącznej: kolagen i elastynę. Dzięki temu ta blaszka jest stabilna, jeśli makrofagi rozpadają się i wydzielają się enzymy proteolityczne, blaszka pęka i krew zaczyna mieć kontakt z rdzeniem lipidowym, a tu jest duża ekspresja tromboblastyny tkankowej, czyli tissue factor, następuje wykrzepianie i taka jest historia naturalna, szczegółowo w przyszłości.

Na wstępie pokazałem państwu, że LDL mają nie jedno oblicze. Może to być podtyp A, czyli duże lekkie i podtyp B - małe gęste. Dwóch gości, którzy mają taki sam LDL, ten który ma podtyp B jest bardziej zagrożony niedokrwienną chorobą serca i zawałem serca, niż ten co ma podtyp A. O gęstości cząstki LDL decyduje ilość apoB₁₀₀, powstaje więc pytanie, kto skłania komórkę wątrobową, żeby produkowała więcej czerwonych czapeczek, bo VLDL, a następnie LDL chodzą w dwóch czapeczkach czerwonych. Tym czynnikiem jest insulina IRS (zespół insulinooporności). Już pokazałem państwu w kilku aspektach niekorzystne działanie insuliny i jednym z tych niekorzystnych wpływów jest wpływ na komórkę wątrobową. Dochodzi do syntezy różnych białek, min tym białkiem jest apoB₁₀₀ i dlatego jedną z głównych patologii u osób chorych na cukrzycę typ 2, czyli właśnie z zespołem insulinooporności jest powstawanie małych gęstych LDL. One wbrew oczekiwaniom, że jak mają więcej apoB₁₀₀ to lepiej będą się łączyły z receptorem, dokładnie jest odwrotnie, mają małe powinowactwo do receptora, przez to mają długi okres półtrwania w osoczu, dalej intensywnie naciekają ściany naczyniowe na przełaj, nie poprzez receptor tylko na wskroś. Jak dojdą do ściany naczyniowej, bardzo silnie łączą się z proteoglikanami oraz z kolagenem i nie dają się wypędzić ze środka. Przez to, że gromadzą się w ścianie naczyniowej, łatwo ulegają procesowi oksydacji, a ponieważ rzecz dotyczy głównie osób chorych na cukrzycę bardzo łatwo ulegają glikacji, oraz glikooksydacji i są szczególnie miażdżycorodne. No i przez to, że się gromadzą i modyfikują, są łatwym kąskiem dla makrofagów, które się nimi odżywiają i przekształcają się w kom. piankowate, jest ich tam dużo ponieważ gromadzące się w ścianie naczyniowej LDL małe, gęste, zwiększają ekspresję cząstek adhezyjnych na powierzchni śródbłonka naczyniowego. Jednym z czynników decydujących o bardzo niekorzystnym obrazie lipidowym osocza jest wysoka zawartość w diecie kwasów tłuszczowych nasyconych, czyli tych kwasów, które występują w pokarmach zwierzęcych. Szczególnie niekorzystne działanie mają te kwasy tłuszczowe o długości łańcucha do 16 atomów węgla - kwas mirystynowy, laurynowy. To są kwasy działające wysoce niekorzystnie na układ lipidowy osocza. Ten pokarm w którym są zawarte kwasy tłuszczowe obfitują także w cholesterol, po przedostaniu się do kom. wątrobowej ilość cholesterolu wolnego rośnie, w efekcie ilość receptorów wysokiego powinowactwa ulega zmniejszeniu, ponieważ przez ten receptor wyłapywane są remnanty VLDL (IDL), oraz LDL - gromadzą się zarówno trójglicerydy jak i cholesterol, więc osoby, które objadają się pokarmami pochodzenia zwierzęcego mają wysokie stężenia i cholesterolu i trójglicerydów. Grozi to chorobą niedokrwienną serca, (ważne) ryzyko jest odwracalne, czyli jeśli stosować umiejętnie dobraną dietę oraz umiejętnie dobrane leki to ryzyko ulega obniżeniu, w takiej samej proporcji jak przy podwyższonym stężeniu cholesterolu.

Metodologia badań układu lipidowego w zakresie takim jakim jest potrzebna lekarzowi praktykowi jest bardzo łatwa i tania, no i wreszcie są to parametry, które pozwalają nie tylko na rozpoznanie zaburzenia, ale są przydatne do monitorowania efektów terapii. Pokazując to działanie patogenne lipoprotein LDL, zwłaszcza zmodyfikowanych, chcę zwrócić państwa uwagę na kilka mechanizmów, które one uruchamiają, przede wszystkim naciek ściany naczyniowej, pod śródbłonkiem - modyfikacja struktury, uszkodzenie śródbłonka naczyniowego, zmniejszenie właściwości przeciw krzepliwych śródbłonka, działanie proagregacyjne i wazokonstrykcyjne.

To jest sprawa wykryta w połowie ubiegłego roku, mianowicie na tych komórkach mięśni gładkich ściany naczyniowej w warunkach hipercholesterolemi, następuje zwiększenie ekspresji receptora AT₁ i co z tego wynika? Gotowość wazokonstrykcyjna w wyniku pobudzenia przez angiotensynę II, oprócz wazokonstrykcji jeszcze proliferacja, dalej pojawienie się adhezji, przez to zwiększenie migracji kom. krwi do ściany, obżeranie się cholesterolem, produkowanie czynników wzrostu dla kom. mięśni gładkich, wydzielanie enzymów proteolitycznych, degradujących blaszkę miażdżycową i wreszcie zaburzenia równowagi procesów krzepnięcia i fibrynolizy. Na następny wykład poczytajcie sobie o fibrynolizie. Z tego wszystkiego wynika, że priorytetowym zadaniem jest utrzymywanie jak najniższego cholesterolu, zwłaszcza tego frakcji LDL.

2

3

---