Международный эндокринологический журнал 5 (53) 2013

Введение

Жиры необходимы как источник энергии и незаменимый компонент физиологии клетки. Нет ни одного биологического процесса, в котором липиды не играли бы регуляторной роли. Это справедливо и в отношении воспаления, защитного механизма при инфекциях и травмах. В нормальных условиях воспаление контролируется, чтобы избежать повреждения тканей хозяина, и ограничено во времени. Неконтролируемое воспаление приводит к развитию хронических заболеваний [1]. Исследования последних лет показали, что нарушения обмена липидов (избыток свободных жирных кислот (ЖК) в крови и накопление метаболически активной жировой ткани в брюшной полости и других органах) являются источником хронического неконтролируемого системного воспаления.

Ядерные транскрипционные факторы (ЯТФ) — рецепторы, активируемые пролифераторами пероксисом (peroxysome proliferator-activating receptors — PPAR), все их три типа (альфа, бета/дельта и гамма) являются ключевыми регуляторами обмена липидов. Судя по экспериментальным и клиническим данным, PPAR обладают противовоспалительной активностью, тесно связанной с их влиянием на обмен липидов.

Особенностью изучаемых процессов является двойственная роль липидов, многие из них, являясь индукторами воспаления, одновременно активируют PPAR, обладающие противовоспалительной активностью. При этом большое значение приобретает характер питания: соотношение насыщенных и ненасыщенных ЖК, омега-3 (w-3) и омега-6 (w-6) эссенциальных ЖК, уровень физической активности, а также различные стрессорные факторы и генетические особенности организма, склоняющие чашу весов в сторону воспаления или нормализации функций иммунной системы [2].

Молекулярный механизм регуляции воспаления липидами

Липидные медиаторы осуществляют регуляцию метаболизма и воспаления через семейство из 7 транс-мембранных рецепторов, ассоциированных с G-протеином (GPCR), и Толл-подобные рецепторы (TПР), которые активируют провоспалительные ядерные транскрипционные факторы: активирующий протеин-1 (АР-1) и ядерный фактор каппа В (NFkB) и антивоспалительные ЯТФ — PPAR. Причем некоторые липиды действуют одновременно на оба типа рецепторов, осуществляя тонкую регуляцию этих процессов. Провоспалительный медиатор — лейкотриен В4 (ЛТВ4) действует через свой рецептор — BLT2, также принадлежащий к семейству GPCR. В макрофагах насыщенные и ненасыщенные (w-6) ЖК активируют воспаление через ТПР2/ТПР4. В отличие от этого w-3 ненасыщенные ЖК ингибируют экспрессию ТПР2/ТПР4 и дальнейшие пути воспаления, то есть обладают противовоспалительным действием [3].

Эйкозаноиды

Особое значение в регуляции воспаления имеют эйкозаноиды (ЭЗ). Эйкозаноиды являются сигнальными молекулами, которые контролируют воспаление и иммунные процессы и оказывают влияние на развитие сердечно-сосудистой патологии, гипертензии, артритов и других хронических заболеваний. Они являются продуктами обмена w-6 или w-3 эссенциальных ЖК с 20 углеродными атомами, которые не синтезируются в организме человека и должны поступать с пищей. Арахидоновая кислота (АК) (w-6), а также w-3 ненасыщенные ЖК (докозагексаеновая (ДГК) и эйкозапентаеновая кислота (ЭПК)) являются источниками ЭЗ — продуктов циклооксигеназы, липоксигеназы и эпоксигеназы: простагландинов, простациклинов, тромбоксанов и лейкотриенов. ЭЗ из АК, кроме простагландина Е2 и липоксинов, обладают преимущественно провоспалительным эффектом, продукты ДГК и ЭПК — антивоспалительным действием [4].

Диета, богатая w-3 ЭПК и ДГК (рыбные продукты), увеличивает инкорпорацию этих кислот в фосфолипиды мембран иммунных клеток и способствует образованию противоспалительных продуктов этих кислот — резольвинов. Таким образом, тип ЖК определяет про- или антивоспалительный характер медиаторов, влияющих на рецепторы мембран и продукцию цитокинов [1].

Окисленные продукты линоленовой кислоты

Энзиматически и неэнзиматически окисленные ЖК являются мощными индукторами воспаления. 13-(S)-гидроксиоктадекадиеноевая кислота (13-S-HODE) и гидропероксид линоленовой кислоты, а также окисленные продукты АК (15-S-гидроксиэйкозотетраеновая кислота (15-S-HETE) и ее гидропероксид) являются медиаторами основного ядерного провоспалительного фактора — активирующего протеина-1 [2].

Жировая ткань и воспаление

Возникновению и поддержанию хронического воспаления (ХВ) способствуют не только циркулирующие ЖК. Большое значение имеют процессы в жировых депо, прежде всего в белой жировой ткани. Метаболически активная белая жировая ткань находится главным образом в брюшной полости, но при ожирении располагается также в скелетной и сердечной мышцах и других органах. Перегруженные липидами зрелые адипозоциты продуцируют большое количество цитокинов воспаления: фактор некроза опухоли а (ФНО-а), МСР-1, ССL5, CXCL1, что приводит к инфильтрации макрофагами [2, 37] и дальнейшей активации ХВ. Это вызывает развитие инсулинорезистентности (ИР), сахарного диабета (CД) 2-го типа, атеросклероза (АС) и артериальной гипертензии (АГ) [6].

PPAR и гомеостаз липидов

Идентификация ЖК и их производных в качестве лигандов PPAR дала уникальную возможность изучить молекулярные процессы гомеостаза липидов [85].

PPARа

Жизненно важная роль PPARа проявляется при голодании, так как без этого рецептора невозможно перераспределение жировых запасов из адипоцитов в другие ткани даже при условии нормального функционирования других PPAR, частично перекрывающих функции PPARа. Мыши, лишенные гена PPARа, при обычной диете не отличаются от нормальных. Голодание сопровождается у них гипогликемией, гипокетонемией и повышенным уровнем свободных ЖК в плазме крови, что указывает на дефект захвата и окисления ЖК в печени. В условиях богатой жирами диеты у них накапливается большое количество жиров в печени и крови.

Основная физиологическая роль PPARа — реагировать активацией на поступление в печень с кровью ЖК и их производных, а также на ксенобиотики, называемые пролифераторами пероксисом (отсюда название рецепторов). Активация PPARа запускает в гепатоцитах транскрипционные программы захвата, активирования и окисления ЖК в пероксисомах, микросомах и митохондриях, что дает необходимую энергию и ряд субстратов для осуществления всех остальных функций печени. Экспрессируются также гены синтеза липопротеидов очень низкой плотности (ЛПОНП) и триглицеридов (ТГ). Первые экспортируются в кровь, вторые откладываются в виде внутриклеточных хиломикронов. Дезинтоксикационная функция печени также находится под контролем PPARа. Агонисты PPARа — фибраты широко используются в терапии дислипопротеинемии (ДЛП), особенно при гипертриглицеридемии [8].

PPARb/w является главным регулятором липидного обмена в мышцах, составляющих до 50 % массы тела. Действует аналогично PPARа, осуществляя транскрипционную регуляцию высвобождения, транспорта и митохондриального окисления ЖК. Особое значение это имеет для сердечной мышцы, где эти рецепторы осуществляют контроль за обеспечением кардиомиоцитов энергией. В скелетных мышцах PPARb/w контролирует тип мышечных волокон и реакцию их на физические упражнения [9]. Активация PPARb/w в жировой ткани и печени ведет к улучшению липидного профиля и снижению жировых отложений посредством механизма, аналогичного действию PPARа. Селективный агонист PPARb/w GW501516 увеличивает уровень циркулирующих липопротеидов высокой плотности (ЛПВП), снижает уровень ТГ и инсулина у мышей с СД и макак-резус с ожирением [10]. Это исследование наряду с другими стимулирует продвижение GW501516 в клинику для лечения ДЛП и АС у больных СД 2-го типа [11].

PPARy

Жизненно важная роль PPARy демонстрируется при редком варианте парциальной липодистрофии, названной синдромом резистентности PPARy к действию лигандов. PPARy у пациентов с этим дефектом не активируется природными лигандами — ЖК, а также тиазолидиндионами (ТЗД). У них отмечается высокий уровень ХВ, тяжелая ДЛП с увеличением уровня липопротеидов низкой плотности (ЛПНП) и уменьшением ЛПВП, АГ, гепатостеатоз, раннее развитие АС, инфаркты миокарда и инсульты (PPARy ligand resistance syndrome) [12].

PPARy полностью контролирует жировую ткань, начиная от образования адипоцитов и заканчивая процессами захвата, инкорпорации и трансформации ЖК.

Агонисты PPARy — ТЗД — увеличивают экспрессию генов преимущественно в адипоцитах. Активация PPARy увеличивает выработку ЖК из хиломикронов и ЛПОНП в жировой ткани, активирует экспрессию генов транспорта ЖК, их синтез, эстерификацию и продукцию адипонектина [13]. В печени PPARy увеличивает экспрессию генов транспорта и поглощения липидов [14] и ингибирует гены неоглюкогенеза: пируватдегидрогеназу и фосфоенолпируваткарбоксикиназу [15]. ТЗД снижают уровень ЛПНП, особенно малых плотных частиц [16].

Протективная роль PPAR в воспалении, индуцируемом липидами, и их клиническое значение

Ненасыщенные ЖК, насыщенные ЖК, лейкотриен В4, 8-HETE, 8,9-ЕЕТ, 11,12-ЕЕТ, олеоилэтаноламид, пальмитоилэтаноламид являются лигандами PPARа; ненасыщенные ЖК, насыщенные ЖК, карбапростациклин и продукты ЛПОНП — лигандами PPARb/w; ненасыщенные, окисленные и нитроксилированные ЖК, 15-HETE, 9-HODE, 13-HODE, 13-оксо-ОDЕ, 15-деокси-D12,14-PGJ2, циклический фосфолипид — фосфатидиновая кислота и окисленные ЛПНП — лигандами PPАRy.

Липидные медиаторы, упомянутые выше, являются лигандами для PPAR и для GPCR, ТПР и рецептора лейкотриена В4 (BLT2) [17], дисфункция которых может быть причиной воспаления и иммунных расстройств [18]. Липидные медиаторы присоединяются либо к GPCR, либо к PPAR, либо к обоим рецепторам, вызывая различные эффекты, позволяющие тонко регулировать гомеостатические механизмы, тесно ассоциированные с метаболическими расстройствами и воспалением [19].

Одновременная активация GPCR и PPAR вызывает различные эффекты: от антагонизма до синергизма и модуляции экспрессии обоих рецепторов. ТПР распознают молекулы патогенных микроорганизмов и активируют неспецифическую и антигензависимую иммунную защиту. Они также ассоциированы с воспалительными и аутоиммунными заболеваниями.

В макрофагах насыщенные ЖК провоцируют воспалительную реакцию посредством экспрессии ТПР2/ТПР4, убиквитинацию (посттрансляционное присоединение к белкам протеина — убиквитина или родственного ему SUMO1, с последующим разрушением или изменением функции «меченого» белка) и деградацию комплекса корепрессоров в промоутерах провоспалительных генов и активацию р65-р50 гетеродимера NFkB. Это позволяет NFkB транслоцироваться в ядро и присоединиться к промотерам провоспалительных генов. Если же одновременно активируется лигандами PPARy то часть молекул этого рецептора конъюгируется с SUMO1. PPARy, сумоилированные и связанные с лигандами, присоединяются к корепрессору N-CoR и ингибируют деградацию корепрессорного комплекса 19S протеосомами, поддерживая активную репрессию провоспалительных генов [20].

Антивоспалительный эффект PPAR осуществляется посредством различных механизмов: трансрепрессии (непосредственного взаимодействия белков, стабилизирующего комплекс «рецептор — корепрессор» и блокирующего транскрипционную активность ЯТФ) NFkB, индукции IkB, растворимого антагониста ИЛ-1 [21]. У женщин сумоуляция PPARа вызывает репрессию цитохрома Р-450 гена Cyp7b1, что обусловливает протективный эффект при эстроген- и воспалительном холестазе и токсикозе [22].

PPARа

Взаимосвязь между липидами, воспалением и PPAR демонстрирует лейкотриен В4, который является провоспалительным медиатором и одновременно лигандом PPARа. PPARа увеличивает экспрессию генов b-окисления ЖК и Р450, которые разрушают лейкотриен В4, нейтрализуя таким образом его провоспалительный эффект [23].

Фибраты, агонисты PPARа снижают уровень ХВ, уменьшая продукцию провоспалительных цитокинов клетками иммунной системы [24]. PPARа увеличивает экспрессию ингибитора NFkB (IkB), блокирующего транслокацию NFkB в ядро, и антагониста рецептора интерлейкина-1. Наиболее изучен механизм транс-репрессии, свойственный всем PPAR, в результате которого деактивируются основные регуляторы воспаления: NFkB, AT-1 и факторы активации Т-лимфоцитов (NFAT), трансдьюсеры сигналов и активаторы транскрипции [25]. Это ведет к уменьшению продукции молекул адгезии VCAM-1 в клетках эндотелия. В эндотелии PPARа, активированные синтетическими агонистами или продуктами гидролиза ТГ, ингибируют синтез молекул адгезии. Они также подавляют воспаление в гладкомышечных клетках сосудов и осуществляют другие противовоспалительные эффекты, ингибируя ключевые медиаторы воспаления: NFkB и АР-1. В ГКМС PPARа лимитирует пролиферацию, контролируя ингибитор циклинзависимой киназы и опухолевого супрессора р16INK4a. PPARа подавляет экспрессию генов фибриногена, С-реактивного протеина, амилоид-3-компонента, липокалина-2, металлотионеинов, амилоида-2 сыворотки и др. [26]. Таким образом, и на системном, и на тканевом, и на клеточном уровнях PPARа демонстрируют противовоспалительную активность.

Большой интерес представляют взаимоотношения PPARа и глюкокортикоидного (ГК) рецептора. PPARапотенцирует антивоспалительный эффект ГК и ингибирует гиперинсулинемию, что позволяет устранить неприятные побочные действия глюкокортикоидов при использовании их совместно с агонистами PPARа[27].

Рассматриваются различные механизмы противовоспалительной активности PPARb/w: ингибиция NFkB, индукция противовоспалительного корепрессора В-клеточной лимфомы (BCL-6) и антивоспалительных медиаторов типа TGF-b [28]. PPARb/wпрепятствует развитию воспаления, подавляя фосфорилирование ERK1/2, и обусловливает сдвиг фенотипа макрофагов в сторону антивоспалительных М2 путем активации трансдьюсера сигналов и активатора транскрипции 6 (STAT6) [29]. PPARb/w корригирует атерогенную ДЛП, снижая уровень ТГ плазмы и повышая уровень холестерина ЛПВП. PPARb/w также регулирует доступность ВCL-6 — протеина, тормозящего воспаление, который отщепляется от PPARb/w при присоединении лиганда, то есть выполняет роль противовоспалительного переключателя, контролирующего воспалительную активность макрофагов и атерогенез. В скелетных мышцах PPARb/w лиганды активируют транспорт и окисление ЖК, что снижает индуцируемое ЖК воспаление и ИР. В жировой ткани PPARb/w препятствуют активации NFkB, снижая продукцию цитокинов воспаления. В дополнение активация PPARb/w в сердце препятствует его гипертрофии и улучшает течение кардиомиопатии [29].

PPARy

Показана ведущая роль активации NFkB макрофагов в развитии воспаления и нарушений липидного и углеводного обмена у больных СД 2-го типа. Состояние перманентной активации NFkB И.П. Кайдашев предложил называть синдромом прекондиционирования NFkB, что, по его мнению, лежит в основе развития ИР [30]. Недавно им же выдвинута концепция о МС как следствии гиперактивации (прекондиционирования) ядерного транскрипционного фактора каппа В [31].

PPARy являются антагонистами NFkB, что, вероятно, лежит в основе их противовоспалительной активности. В лаборатории И.П. Кайдашева А.М. Расин с соавторами [32] в серии экспериментов показали, что агонист PPARy — розиглитазон — стимулирует апоптоз моноцитов/макрофагов, выделенных из крови больных с явлениями метаболического синдрома, снижает продукцию ими реактивного кислорода и ФНО-а [33], что свидетельствует о противовоспалительной и потенциально противоатеросклеротической активности PPARy [34]. Эти данные подтверждены во многих исследованиях [35].

Согласно данным, приведенным K. Oshima и соавт. [35], лиганды PPARy снижают экспрессию провоспалительных цитокинов Т-лимфоцитами, уменьшают продукцию ИЛ-2 и снижают воспаление в кишечнике путем перехода от Тh1- к Тh2-ответу. Недавно установлено, что PPARy избирательно контролируют активность регуляторных Th17-клеток. PPARy подавляют дифференциацию Th17-клеток путем подавления ретиноид-кислотного рецептора (RoRyt), но не влияют на дифференциацию Th1, Th2 и других регуляторных Т-клеток (Treg). Treg играют важную роль в патогенезе АС и являются новой мишенью для фармакологического контроля. Различные агонисты PPARy стимулируют трансформацию эффекторных Т-клеток в регуляторные [37].

PPARy экспрессированы в В-лимфоцитах людей и мышей. В большинстве исследований указывают на апоптотический эффект эндогенных и синтетических лигандов PPARy в отношении нормальных В-клеток и клеток В-лимфомы. Этот эффект осуществляется путем активации митогенактивируемой протеинкиназы, ингибирования ЯТФ каппа В и активации CD40. ДК — антигенпрезентирующие клетки, представляющие многие антигены Т-клеткам и осуществляющие связь между врожденным и приобретенным иммунитетом. Лиганды PPARy угнетают продукцию ИЛ-12 и других цитокинов и хемокинов СХСL1, ингибируют созревание ДК и уменьшают экспрессию СD1а, СD40, СD80, CD83 и хемокинов. Это свидетельствует о том, что активация PPARy уменьшает способность ДК стимулировать пролиферацию лимфоцитов и их антигенспецифический ответ при воспалении [37].

При ДЛП наблюдается нейтрофильный лейкоцитоз. Нейтрофилы рекрутируются в очаги воспаления сосудов при помощи специфических хемокинов СС3 1, 2, 5 и СХС32 [37]. Апоптотические нейтрофилы привлекают моноциты сигналами «найди меня» и «съешь меня». В многочисленных исследованиях показано, что PPARy экспрессированы в нейтрофилах и подавляют их воспалительную миграцию и инфильтрацию [36].

Заключение и перспективы дальнейших исследований

Агонисты PPAR применяются в клинике для лечения АC. Установлен позитивный эффект фибратов и по крайней мере одного из «полных» агонистов PPARy— ТЗД пиоглитазона. Проводятся экспериментальные и клинические исследования возможности их применения при широком спектре заболеваний, связанных с ХВ. Приведенные в настоящем обзоре данные свидетельствуют о том, что этот эффект базируется как на коррекции ДЛП, так и на противовоспалительном потенциале PPAR. Ввиду наличия серьезных побочных эффектов у ТЗД активно изучается действие частичных, неполных агонистов PPARy, а также двойных и тройных агонистов PPAR. Полученные данные указывают на необходимость оценки как гиполипидемического, так и противовоспалительного эффекта новых препаратов.