Введение к работе
Актуальность темы. В последние годы были получены убедительные доказательства,того что окисленные формы липопро-теинов низкой плотности (ЛНП) играют важную роль в инициации и развитии атеросклероза (Estenbauer et al., 1991; Estenba-uer et al., 1992). Однако, несмотря на интенсивные исследования in vivo, доказывающие несомненное участие окисленных ЛНП в патогенезе атеросклероза, механизмы клеточного окисления ЛНП остаются на данный момент недостаточно изученными.
Было показано, что все типы клеток, присутствующие в атероме (зндотелиальные, гладкомышечные, моноциты и макрофаги) способны осуществлять окислительную модкфикащзо ЛНП. Однако доминирующую роль на ранних этапах атерогенеза играют макрофаги (MB), трансформированные в субэндотелизльном пространстве из моноцитов крови (Yla-Herttuala, 1991).
Известно, что в организме человека в процессе жизнедеятельности постоянно образуются активные кислородные метаболиты (АКМ), такие как супероксидный анион, гидроксильный и нитроксильныи радикалы, перекись водорода и другие. Участие АКМ в инициации окисления ЛНП на сегодняшний день не вызывает сомнений. В генерации АКМ могут участвовать следующие ферментативные системы фагоцитов:
НАДФН-оксидазная (Klebanoff, 1992; Segal,Abo, 1993),
липоксигеназная (Nasclmento, Gilento, 1991),
NO-синтетазная (Darley-Usmar et al., 1992),
миелопироксидазная (klebanoff, 1992),
ксантиноксидазная (Grum et al., 1990),
монооксигеназная (Sevanian et al., 1990; Bagchi et al., 1993).
Альтернативны}/ путем окисления ЛНП может являться реакция Фентона, в которой сильный оксидант гидроксильный радикал образуется в реакции взаимодействия перекиси водорода со свободными ионами железа или меди (Klebanoff, 1992).
Участие некоторых из этих систем в окислительной модификации ЛНП уже изучено. Так показано, что активация NO-син-тетазы и синтеза нитроксильных радикалов в МБ снижает способность клеток окислять ЛНП (Jessup et al., 1992). Ксанти-ноксидазная и миелопироксидазная системы имеются только в моноцитах, в МФ они отсутствуют или присутствуют в очень низких концентрациях (Klebanoff, 1992). В отношении липокси-геназной и НАДФН-оксидаэной систем в литературе имеются достаточно противоречивые данные. Участие монооксигеназной системы в окислительной модификации ЛНП, а также вклад ОН-ради-калов в этот процесс в литературе не представлено вовсе.
Согласно косвенным литературным данным, кроме ферментативных систем в клеточно-зависимом окислении ЛНП могут также принимать участие аденилатциклазная система и система транспорта кальция. Хотя литературные данные о их вкладе в этот процесс отсутствуют.
Определенный интерес в изучении окислительной модификации ЛНП представляет также вопрос о возможности регуляции этого процесса стероидными гормонами и окисленными производными холестерина (ХС) оксистеролами.
Настоящая работа посвящена изучению механизмов клеточно- зависимого окисления ЛНП и поиску эффективных путей протекции этого процесса.
Целью настоящей работы является изучение роли некоторых метаболических систем макрофагов в окислительной модификации липопротеинов низкой плотности и поиск новых эффективных соединений, блокирующих этот процесс.
Задачи исследования.
1. Используя различные активаторы и ингибиторы изучить роль следующих метаболических систем макрофагов в окислительной модификации ЛНП:
НАДН-оксидазной системы,
липоксигеназной системы,
системы цитохром Р-450-зависимых ферментов,
аденилатциклазной системы,
системы транспорта кальция.
-
Изучить влияние эндогенных стероидов различной структуры (оксистеролов и некоторых стероидных гормонов) на окислительную модификацию ЛНП.
-
Изучить действие природных (полифенольные соединения растений) антиоксидантов на макрофаг-зависимое окисление ЛНП.
Научная новизна. Наряду с исследованиями, которые нашли свое подтверждение в научной литературе, большинство данных было получено нами впервые.
Впервые была показана взаимосвязь индукции цитохром Р-450-зависимых энзимов с окислительной модификацией ЛНП, а такяе протекция этого процесса ингибитором аирокого спектра Fe-содержащих ферментов - кетоконазолоы.
Хотя протеютшная роль гормона эпифиза мелатонина при таких патологиях іїак рак, старение, последствия радиоактивного облучения и т.д. была продемонстрирована ранее, нами впервые была показана его способность снижать перекисное окисление ЛНП в различных системах.
Впервые было продемонстрировано, что некоторые из оксистеролов (окисленных производных холестерина, накапливающихся в атеросклеротической бляшке) могут оказывать модулирующее влияние на клеточно-зависимое окисление ЛНП.
Впервые было показано, что одним из механизмов антиате-рогенной активности антагонистов кальция верапамила и нифе-дипина является их способность блокировать макрофаг-зависимое окисление ЛНП.
Впервые на культуре макрофагов было продемонстрировано протективное действие стимулятора аденилатциклазной системы - форскалина.
Хотя в литературе ранее были описаны протективные свойства полифенольных соединений растений, в данной работе впервые было изучено антиоксидантное действие фенольных соединений некоторых растений Сибири - манжетки обыкновенной (Alchimilia vulgaris L.) и шиповника коричного (Rosa majalis Herrm.).
Теоретическое и практическое значение работы.
Теоретическое значение данной работы состоит в выяснении некоторых механизмов макрофаг-зависимой окислительной модификации ЛНП. Так, полученные данные о стимуляции окисления ЛНП в индуцированных бен8(а)пиреном макрофагах говорят о возможном участии ксенобиотиков в развитии атеросклеротичес-кого процесса. При этом ингибитор цитохром Р-450-зависимых ферментов кетоконавол, действие которого основано на связывании свободного и составляющего комплексы с белком железа, существенно снижал окисление ЛНП в макрофагах. Откуда следует, что Fe-содержащие ферменты макрофагов могут играть значительную роль в процессе клеточно-зависимого окисления ЛНП. Эксперименты с мелатонином (эффективным скэвенджером ОН-ра-дикалов) показали, что в условиях выхода свободного железа во внеклеточное пространство (например при воспалении) существенную роль в макрофаг-зависимом окислении ЛНП могут играть ОН-радикалы. Данные об ингибирующем действии активаторов аденилатциклазы и антагонистов кальция позволяют также предположить участие этих систем в клеточно-зависимой модификации ЛНП. В целом, полученные нами результаты позволили расширить представления о возможных механизмах макрофаг-зависимой окислительной1модификации ЛНП.
Практическое значение настоящей работы заключается в изучении ряда природных и искусственных протекторов окисления ЛНП. Выявлено, что полифенольные соединения растений Сибири (манжетки обыкновенной и шиповника коричного) обладают высокой антиоксидантной активностью и могут быть использованы в терапии атеросклероза. Обнаруженный нами протективный эффект некоторых фармакологических препаратов, таких как ве-рапамил, нифедипин и форскалин также позволяет рекомендовать их применение в качестве антиатерогешшх препаратов. Полученные нами положительные результаты в отношении действия гормона эпифиза мелатонина на макрофаги, находящиеся в состоянии окислительного стресса, позволяют рекомендовать препарат этого гормона для фармакологической протекции атеросклероза, развивающегося на фоне окислительного стресса.
На защиту выносятся следующие положения:
Индукция бенз(а)пиренгидроксилазы бенз(а)пиреном приводит к усилению окислительной модификации ЛНП, в то время как ингибиторы системы цитохром Р-450-зависимых ферментов нивелируют этот процесс.
Некоторые оксистеролы могут участвовать в регуляции процесса окислительной модификации ЛНП.
Такие фармакологические соединения как антагонисты кальция верапамил и нифедипин, активатор ц-АШ> форсколин, а также фенольные соединения растений могут быть эффективными протекторами МФ-зависимого окисления ЛНП.
Апробация работы. Основные положения и выводы данной диссертационной работы были доложены на VI Симпозиуме по биохимии липидов (Санкт-Петербург, 1994) и Симпозиуме посвященном 110-летию со дня рождения академика И.И. Аничкова "Липопротеиды и атеросклероз" (Санкт-Петербург, 1995).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 6 печатных работ.
Объем и структура диссертации. Данная работа изложена на 178 страницах машинописного текста, содержит 6 таблиц, 23 рисунка и состоит из введения, литературного обзора, описания собственных исследований, включающего материалы и методы, результаты и их обсуждения, а также выводов и списка литературы, состоящего из 217 источников.
