ЭНДОПЛАЗМАТИЧЕСКИЙ СТРЕСС, АФИЗИОЛОГИЧНЫЙ ФОЛДИНГ ПРОТЕИНОВ, БИОЛОГИЧЕСКИЕ РЕАКЦИИ АПОПТОЗА И ВОСПАЛЕНИЯ. ЛИПОТОКСИЧНОСТЬ ИЗБЫТКА ЖИРНЫХ КИСЛОТ

Описанная нами филогенетическая теория общей патологии позволяет сформировать иные представления о роли нарушения биологических функций и биологических реакций в этиологии таких заболеваний, как «метаболические пандемии». Порой мы считаем, что происходящие нарушения специфичны только для отдельных патологических процессов. Последовательное становление в филогенезе биологических функций и биологических реакций происходит на разных уровнях: а) аутокринном (клеточном); б) в паракринных сообществах клеток, структурных и функциональных единицах органов, систем органов и в) на уровне организма. Среди нозологических форм заболеваний функциональные и структурные нарушения на уровне клеток являются основой патологических процессов много чаще, чем мы полагаем. Но функциональные различия клеток, тканей, органов и систем делают биологическое единение афизиологичных процессов не столь четким.

Мы полагаем, что:

  • а) деструктивно-воспалительное поражение инсулиннезависимых ВЖК сальника при метаболическом синдроме;
  • б) патология пула инсулинзависимых подкожных адипоцитов при ожирении;
  • в) формирование атероматоза интимы артерий эластического типа при атеросклерозе;
  • г) накопление гепатоцитами липидов при неалкогольной жировой болезни печени и
  • д) поражение коры надпочечников при адренолейкодистрофии — происходят по единому алгоритму. При различии этиологии инициирования патологических процессов все они реализованы едиными биологическими функциями, биологическими реакциями, согласно единому патогенезу. Этиологические же факторы патологических процессов являются реально разными; формируются они порой на далеко отстоящих ступенях филогенеза. На аутокринном (клеточном) уровне начато формирование патологии биологической функции трофологии (функции питания), биологической реакции экзотрофии и запасание субстратов для наработки клетками энергии.

Атероматоз интимы артерий и стресс эндоплазматического ретикулума, эндоплазматической стресс

Если неинфекционное заболевание развивается в популяции Homo sapiens с частотой более 5—7% и принимает характер «метаболической пандемии», основу патогенеза его составляет, мы полагаем, нарушение биологических функций и биологических реакций. Лечение фармакологическими препаратами подобных нарушений исходно является абиологичным и малоэффективным. Метаболические пандемии «требуют», в первую очередь, нормализации нарушенных биологических функций и биологических реакций; вначале необходимо устранить нежелательное воздействие факторов внешней среды. В филогенезе афизологичное влияние внешней среды на организм, как и спонтанные мутации, происходило неоднократно; всегда их сопровождает высокая летальность, биологически обоснованное вымирание большей части популяции как начальный этап биологического приспособления к неблагоприятным воздействиям внешней среды.

Как ни трудно представить, но биологические основы атероматоза, ведущего симптома атеросклероза, сформировались на ступенях филогенеза за сотни миллионов лет ранее Homo sapiens. Согласно филогенетической теории общей патологии, атеросклероз — синдром дефицита в клетках ПНЖК по причине выраженного снижения in vivo биодоступности их для клеток. Основная причина низкой биодоступности ПНЖК — афизиологично высокое содержание в пище НЖК, в первую очередь пальмитиновой С 16:0 НЖК. В течение сотен миллионов лет жизни в водах мировых океанов при низкой температуре содержание тугоплавкой пальмитиновой НЖК, с позиций физической химии и биологии, не могло быть выше 15%. На более поздних ступенях филогенеза содержание НЖК среди ЖК стало, своего рода, «метаболической константой». В пище типа fast foot содержание НЖК достигает 60%. По патофункциональным свойствам, к пулу НЖК обоснованно добавить: а) транс-формы мононенасыщенных ЖК (МЖК) с одной двойной связью в молекуле; б) транс-формы ННЖК с 2—3 двойными (-С=С-) связями (ДС) и в) все афизиологичные для приматов и человека НЖК + МЖК.

Высокая концентрация НЖК в ТГ не дает возможности липазам осуществить физиологичный липолиз (гидролиз) вЛПНП, сформировать и выставить на поверхность апоВ-100 лиганд. Высокое содержание НЖК в ТГ вЛПНП лишает все клетки in vivo возможности связать безлигандные ЛПНП своими апоВ-100 рецепторами и активно, рецепторно поглотить ЛПНП со всеми переносимыми ими ПНЖК в форме эфиров со спиртом холестерином (поли-ЭХС). Биодоступность ПНЖК в плазме крови и межклеточной среде для всех клеток становится столь низкой, что она сходна с блокадой апоВ-100 лиганд лпнп —» апоВ-100 рецептор клеток.

Все безлигандные Л П Н П с переносимыми П НЖК в форме поли-ЭХС, которые не могут поглотить клетки, становятся в крови эндогенными флогогенами, инициаторами биологической реакции воспаления. Длительно циркулируя в крови, безлигандные ЛПНП являются объектом физико-химических и биохимических модификаций; серьезного значения в формировании атероматоза они, однако, не имеют. При реализации биологической функции эндоэкологии — поддержание «чистоты» межклеточной среды in vivo, биологической реакции воспаления, монослой эндотелия, реализуя биологическую реакцию трансцитоза, выводит безлигандные ЛПНП в интиму артерий эластического типа. В них располагается пул сбора и утилизации биологического «мусора» из внутрисосудистого пула межклеточной среды. Утилизировать безлигандные ЛПНП в интиме артерий in situ призваны оседлые макрофаги.

В интиме артерий проявляется не полное соответствие функциональных процессов, которые сформировались на разных ступенях филогенеза. Оседлые макрофаги интимы сформировались на ранних ступенях филогенеза, на первом из трех этапов становления функции ЛП, когда все ЖК в форме полярных липидов переносили к клеткам только липопротеины высокой плотности (ЛПВП); иных Л П еще не было. Филогенетически ранние оседлые макрофаги интимы начали поглощать П НЖК еще из ЛПВП в форме полярных аминофосфоли-пидов; апоВ-100 рецепторов на мембране макрофаги интимы не имеют; апоВ-100 Л П еще не было.

Оседлые макрофаги интимы — филогенетически ранние, «универсальные» фагоциты. Они поглощают разнообразный биологический «мусор» из плазмы крови путем эндоцитоза скевенджер-ре-цепторами, рецепторами-«мусорщиками». Макрофаги интимы воспринимают безлигандные ЛПНП, которые перед этим:

  • а) физиологично денатурировали нейтрофилы при действии АФК;
  • б) опсонизировали компоненты комплемента;
  • в) монослой эндотелия реализует биологическую реакцию трансцитоза и выносит в интиму артерий денатурированные макромолекулы белка.

После поглощения ЛПНП, в процессе деструкции макрофаги «выявляют» наличие ПНЖК в незнакомой (филогенетически более поздней) форме неполярных поли-ЭХС. Гидролизовать филогенетически поздние поли-ЭХС более ранние макрофаги интимы не могут; в лизосомах нет кислых гидролаз; нет на плазматической мембране макрофагов и апоВ-100 рецепторов для ЛПНП. Негидролизованные ПНЖК в форме поли-ЭХС макрофаги накапливают в цитозоле в форме капель липидов, но не ТГ, а поли-ЭХС; макрофаги при этом превращаются в «пенистые клетки». Атероматоз — процесс биологический; поэтому явления атероматоза интимы артерий на аутопсии можно выявить у каждого умершего. Следствием наличия в цитозоле афизиологичных капель липидов, которые сформированы поли-ЭХС, становится формирование «пенистых» клеток (лаброцитов).

Патофизиология эндоплазматического стресса, деструкция клеток

и биологическая реакция воспаления

Эндоплазматическая сеть (ЭПС) — функциональная органелла каждой из клеток — система сообщающихся трубчатых каналов и цистерн, которые занимают большую часть цитоплазмы, рис. 3.1. Образованы они однослойными мембранами; каналы имеют расширения в виде пузырьков и секреторных цистерн. Каналы ЭПС соединены с клеточной и мембраной ядра, контактируют с комплексом Гольджи. ЭПС имеет гладкую и шероховатую (гранулярную) мембраны. На шероховатых мембранах ЭПС расположены рибосомы; в них происходит синтез всех протеинов клеток. На гладких мембранах ЭПС рибосом нет; в них реализован синтез липидов и углеводов. По каналам ЭПС синтезированные протеины перемещаются к месту окончательной «сборки» — в комплекс Гольджи.

В гепатоцитах ЭПС осуществляют детоксикацию токсичных и лекарственных препаратов (барбитуратов). В поперечнополосатых миоцитах, в канальцах и цистернах гладких мембран ЭПС, клетки депонируют Са++. Комплекс Гольджи формирует секреторные вакуоли; в них белки, которые поступают в ЭПС из других органелл — мест синтеза (митохондрии, рибосомы, пероксисомы), претерпевают финальные превращения. В ЭПС происходит синтез полисахаридов, гликопротеинов и гликолипидов; клетки используют их при построении рафтов (плотов) — выражение гидрофобных участков плазматической мембраны клеток. В ЭПС происходит синтез трансмем-

Схема строения эндоплазматической сети эукариотической клетки

Рис. 3.1. Схема строения эндоплазматической сети эукариотической клетки

бранных интегральных протеинов, лизосом, пероксисом, большую часть липидов и белков для митохондрий. ЭПС обеспечивает протеинами все органеллы клеток.

Функционально капли липидов в цитозоле являются, по сути, активными органеллами; от гидрофильной среды цитозоля они отделены монослоем полярных фосфатидилхолинов и полярного спирта ХС. В каплях липидов в цитоплазме клеток методами проте-омики выявлено более 200 белков. Эти белки:

  • а) формируют монослойные мембраны капель липидов;
  • б) осуществляют синтез in situ ФЛ и спирта ХС;
  • в) синтезируют пальмитиновую НЖК in situ de novo из экзогенной глюкозы;
  • г) превращают при действии инсулина всю эндогенно синтезированную из глюкозы пальмитиновую НЖК в олеиновую со-9 С 18:1 МЖК. Жировые капли располагают всеми ферментами, которые реализуют все этапы липолиза и освобождения в кровь ЖК в форме полярных НЭЖК. Каждая капля липидов, как и все органеллы, располагает ферментами этерификации ЖК в ТГ и их гидролиза. Семейство специфичных белков липидных капель перилипины обеспечивают:
    • • формирование одной большой ЛК из мелких при депонировании ЖК в форме ТГ в биологической реакции экзотрофии;
    • • образование мелких капель из большой при гидролизе ТГ, при освобождении НЖК + МЖК в межклеточную среду в форме полярных НЭЖК в биологической реакции эндотрофии.

Чрезмерно большая капля липидов в цитоплазме ВЖК, подкожных адипоцитах, в гепатоцитах и макрофагах интимы артерий нарушает функцию органелл цитозоля, в первую очередь функцию ЭПС; это самая большая из органелл, рис. 3.2. Это вынужденно

Эндоплазматическая сеть в физиологичном и в афизиологично

Рис. 3.2. Эндоплазматическая сеть в физиологичном и в афизиологично

большом, перегруженном ТГ, адипоците:

1,2 и 3 — элементы деформированной ЭПС; 4 — постоянная секреция НЭЖК в межклеточную среду с развитием резистентности к инсулину (ИР)

уменьшает число митохондрий и приводит к афизиологичному эндоплазматическому стрессу (ЭС). Основу его составляет нарушение последних стадий синтеза белка — фолдинг, когда синтезированные на рибосомах молекулы протеинов принимают окончательную третичную и четвертичную структуру; именно пространственная структура — конформация — определяет функциональную активность белка. Молекула инсулина тоже имеет третичную и четвертичную структуру, которую формируют —S-S- связи; патология фолдинга является важной и для проявления активности гормона.

Нарушение фолдинга протеинов в ЭПС происходит при:

  • а) вирусных инфекционных заболеваниях;
  • б) действии токсичных, в том числе и лекарственных веществ;
  • в) побочном влиянии лекарственных препаратов;
  • г) при экспрессии мутантных протеинов;
  • д) в процессе старения;
  • ж) при избытке в пище пальмитиновой НЖК.

Наиболее же часто стресс эндоплазматического ректилума развивается при неуемной нагрузке углеводами и ЖК при переедании физиологичной по всем параметрам пищи, кроме ее количества. Афи-зиологичный эндоплазматический стресс рассматривают как проявление липотоксичности.

Афизиологичная функция рибосом шероховатых мембран ЭПС при ЭС является основой того, что секретированные белки с нормальной первичной структурой (последовательность остатков аминокислот в цепи) оказываются лишенными активности. Происходит это на деформированных шероховатых мембранах ЭПС, в условиях, когда трудно осуществить физиологичное сворачивание (фолдинг) полипептидных цепей в активную структуру. Термин ЭС не в полной мере подходит для определения длительного накопления в клетках НЖК + МЖК в форме ТГ. Суть афизиологичного ЭС в ВЖК и в подкожных адипоцитах состоит в том, что синтез сотен белков клетки нарушен на финальной стадии — «сворачивания» в физиологично активную структуру. Более правильно именовать эти нарушения как синтез белка при отсутствии стадии фолдинга (,unfolded protein response).

Реакция ВЖК и подкожного адипоцита in vivo на ЭС может быть неоднозначной и развиваться последовательно.

  • 1. Всегда есть теоретическая возможность: а) прекратить избыточную индукцию субстратом (переедание); б) излечить вирусную инфекцию; в) выявить и остановить токсичное воздействие. В этих условиях ЭС постепенно подвергается обратному развитию.
  • 2. Активируя биологическую функцию адаптации, биологическую реакцию компенсации клетки могут усилить синтез специфичных белков-шаперонов, которые «помогают» вновь синтезированным протеинам принять физиологично активную пространственную структуру, конформацию.
  • 3. ВЖК и подкожные адипоциты эмбрионально и филогенетически это элементы РСТ; они способны сами неспецифично утилизировать афизиологично синтезированные протеины — эндогенные флогогены (инициаторы биологической реакции воспаления) в ли-зосомах. Как клетки РСТ по происхождению, ВЖК и подкожные адипоциты сами могут участвовать в формировании биологической реакции воспаления.

Специфично же биологическую реакцию воспаления in vivo реализуют специализированные фагоциты — оседлые макрофаги в пуле сбора и утилизации эндогенных флогогенов — биологического «мусора». Инициируют эту реакцию Толл-подобные рецепторы имму-нокомпетентных клеток, которые дифференцируют белки по принципу «свой — не свой». Если развитие эндоплазматического стресса в ВЖК прошло функциональную «точку возврата» и репарация органелл стала невозможной, гуморальные медиаторы на ау-токринном уровне запускают биологически запрограммированную гибель ВЖК и подкожных адипоцитов по типу апоптоза.

Шапероны как «скрепки» связываются с гидрофобными участками неверно свернутых протеинов, «помогая» им сформировать физиологичную пространственную структуру. При ЭС, при реализации биологической функции адаптации, биологической реакции компенсации, семейство шаперонов с мол. массой 65—135 кДа стабилизирует афизиологичные, неактивные, склонные к агрегации, порой фибриллярные белки. Синтез шаперонов (белков теплового «шока») происходит при любой по этиологии биологической реакции стресса. По окончанию адаптивной реакции шапероны становятся эндогенными флогогенами и подлежат утилизации путем активации биологической реакции воспаления. Конформационно афизиологичные белки становятся в клетке:

  • а) мишенью для большого семейства протеаз;
  • б) они агрегируют с образованием порой специфичных преципитатов, от которых клетки избавляются, выводя их в межклеточную среду;
  • в) компонентами формируемых включений в цитоплазме (бляшки) как проявление болезней накопления. «Замусоривание» цитоплазмы протеинами при отсутствии у них этапа фолдинга и далее шаперонами формирует на аутокринном уровне, далее в ПС клеток, в органах и системах органов биологическую реакцию воспаления.

Эффективность действия шаперонов и «исправление» ими фолдинга протеинов прогностически определяет то:

  • а) будут ли клетки функционировать далее, или
  • б) нарушения в перегруженных каплями липидов клетках ауток-ринно запустят процесс запрограммированной, биологической гибели клеток — апоптоз. Начинается реализация биологической реакции апоптоза с действия специфичного фермента — каспазы. В результате действия каспазы аминофосфолипиды (фосфатидилсерин, фосфат-дилэтаноламин), которые физиологично реализованы только во внутреннем монослое бислойной плазматической мембраны клеток, перемещаются в наружный монослой. Это формирует условия, при которых аминофосфолипиды на поверхности клеток могут сыграть роль антигенной детерминанты, причиной наработки in vivo анти-аминофосфолипидных антител, сформировать антифосфолипидный синдром и запустить in vivo биологическую реакцию апоптоза. Конечными продуктами являются тельца апоптоза; они «замусоривают» пул межклеточной среды, активируя биологическую функцию эндоэкологии, биологическую реакцию воспаления, рис. 3.3. В.П. Скулачевым предложен термин феноптоз; он призван характеризовать гибели не отдельных клеток, а организма в целом; этот процесс, полагают, так же может быть запрограммирован в геноме.

Согласно филогенетической теории общей патологии, биологическую реакцию воспаления наиболее часто инициируют эндогенные, афизиологичные белки флогогены (инициаторы воспаления) большой мол. массы, > 70 кДа. Реализуют ее локальные, функциональные фагоциты — оседлые макрофаги в интиме артерий эластического и смешанного типа; изначально их немного. Сходными по функции in situ становятся моноциты гематогенного происхождения, которые per diapedesis входят из кровотока в ткани, в пул межклеточной среды и после функциональной трансформации и периода адаптации (специализации) становятся почти макрофагами.

Формирование биологической реакции воспаления in vivo можно проследить на основании тестов синдрома системного воспалительного ответа, содержания в межклеточной среде и плазме крови:

Последовательные этапы запрограммированной гибели клеток по типу апоптоза и фагоцитоз телец апоптоза

Рис. 3.3. Последовательные этапы запрограммированной гибели клеток по типу апоптоза и фагоцитоз телец апоптоза:

А1 -А 4 — этапы деструкции клеток

  • а) первичных провоспалительных цитокинов — интерлейкинов;
  • б) вторичных медиаторов биологической реакции воспаления — СРБ-мономер и пентамер, амилоид, а-макроглобулин;
  • в) количественной физиологичной активации нейтрофилами секреции АФК в реакции «респираторного взрыва». Амилоид — белок острой фазы биологической реакции воспаления; содержание его в биологической реакции воспаления возрастает в плазме крови в большей мере, чем СРБ. Однако диагностическим значением амилоида клинические биохимики так и не воспользовались. Определено это тем, что в межклеточной среде амилоид подвержен реакции сиалирования (ковалентное взаимодействие с одной или несколькими молекулами М-ацетилнейраминовой кислоты). В этих условиях количественное, иммунохимическое определение его оказывается неосуществимым. При электрофорезе в геле полиакриламида амилоид в плазме крови всегда образует несколько хорошо дифференцированных полос, фракций.

Выявлены два типа фибриллярного амилоида: а) белок гомологичный легким х~ и 1-цепям антисыворотки к которым реагируют и с белком Бенс-Джонса и б) амилоид А, не связанный с Считают,

что последний является предшественником фибрилл амилоида. Амилоиды, сформированные из цепей разных протеинов, обладают третичной и четвертичной структурой; однако связаны ли нарушение образования амилоидов с формированием в ВЭК эндолазматичес-кого стресса, остается пока неясным.

Эндоплазматический стресс в макрофагах при формировании липидных пятен, пенистых клеток и атероматоза

Наработка нейтрофилами АФК — это облигатный, начальный этап биологической реакции воспаления; поэтому ятрогенно «бороться» с активными формами О-, следует весьма осмотрительно. Нейтрофилы нарабатывают АФК с целью формирования в эндогенных протеинах афизиологичных эпитопов. Это процедура физиологичной денатурации эндогенных активаторов воспаления — фло-гогенов — путем формирования на их поверхности афизиологичных эпитопов с целью запустить многокомпонентную биологическую реакцию воспаления. Перекисное окисление липидов, точнее ННЖК и ПНЖК, при этом является, мы полагаем, не более чем побочным процессом. Это же происходит и при перегрузке клеток ТГ

а) в независимых от инсулина ВЖК; б) в зависимых от инсулина подкожных адипопитах; а также в) в оседлых макрофагах интимы артерий эластического и смешанного типов и г) в (3-клетках островков Лангерганса, которые секретируют инсулин.

Пенистыми клетками в интиме артерий при эндоплазматическом стрессе могут становиться и оседлые макрофаги при формировании атероматоза при атеросклерозе. Их цитоплазму при атеросклерозе могут заполнять капли ТГ, но чаще ими становятся иные липиды — поли-ЭХС, точнее этерифицированные спиртом холестерином ПНЖК в форме поли-ЭХС. Гидролизовать выраженно гидрофобные, поздние в филогенезе поли-ЭХС филогенетически ранние оседлые макрофаги могут только медленно. Исход пенистых клеток один — формирование эндоплазматического стресса и гибель по типу апоптоза, а порой и по типу некроза. Далее образуются тельца апоптоза, которые как и в ВЖК становятся эндогенными флогогенами, биологическим «мусором».

Атероматозные же массы липидов навсегда остаются в интиме артерий эластического типа. Это, в основном, частично окисленные in situ до длины С18 ПНЖК в форме поли-ЭХС, которые в свое время не смогли поглотить клетки в форме поли-ЭХС, в составе физиологичных линолевых и линоленовых Л ПОН П —> Л П Н П путем ароВ-100 рецепторного эндоцитоза. Длина частично метабо-лизированных ЖК в атероматозной массе липидов — не более С18, однако если проследить положение в них двойных связей (-С=С-), станет ясно, что исходно это были co-б С20:4 арахидоновая, со-3 С20:5 эйкозапентаеновая и со-3 С22:6 докозагексаеновая ПНЖК. Многолетний дефицит в клетках со-6 и со-3 ПНЖК и является основным в патогенезе атеросклероза и его клинического проявления — атероматоза интимы артерий эластического и смешанного типа с формированием острого коронарного синдрома и инфаркта миокарда.

И если атеросклероз — синдром дефицита в клетках ПНЖК, то атероматоз — это избыточное количество ПНЖК в макрофагах интимы, которые перенесены эндотелием в составе безлигандных (пре-

«Спектр» ЖК атеротромботической массы в интимы артерий; доминирует масса частично окисленных ПНЖК и афизиологичной С20:3 дигомо-у-линоленовой, компенсаторно эндогенно синтезированной ННЖК

Рис. 3.4. «Спектр» ЖК атеротромботической массы в интимы артерий; доминирует масса частично окисленных ПНЖК и афизиологичной С20:3 дигомо-у-линоленовой, компенсаторно эндогенно синтезированной ННЖК

и постигандных) ЛПНП. В зависимости от того, происходит ли трансцитоз в интиму артерий прелигандных или постлигандных ЛПНП, содержание пальмитиновой НЖК и олеиновой МЖК может быть разным. При избытке в пище пальмитиновой НЖК трансцитоз в интиму прелигандных ЛПНП приводит к накоплению ТГ, формированию мягких бляшек, разрыву и поражению интимы по типу ате-ротромбоза. При трансцитозе в интиму постлигандных ЛПНП формируется поражение интимы по типу атероматоза с низким содержанием пальмитиновой НЖК и олеиновой МЖК; метаболитов же ПНЖК в атероматозных массах всегда много, рис. 3.4. При поражении интимы по типу атеротромбоза, при гипертриглицеридемии, частичное обратное развитие атеротромбоза возможно; при физиологичном уровне ТГ, независимо от содержания спирта ХС, регресс атероматоза является маловероятным.

Эндоплазматический стресс в висцеральных жировых клетках

и подкожных адипоцитах

Согласно филогенетической теории общей патологии, филогенетически ранние ВЖК сальника, анатомически соединенные с лим-фотоком в реализации биологических функции трофологии, гомеостаза, эндоэкологии и адаптации, и филогенетически поздние подкожные адипоциты в реализации только биологической функции локомоции нет оснований одинаково именовать адипоцитами.

Все жировые клетки in vivo объединяет то, что изначально в филогенезе они были клетками РСТ, которые функционируют в каждом ПС. Согласно филогенетической теории общей патологии, ПС — структурная единица каждого из позднее сформировавшихся органов. Состоит ПС из трех пулов клеток: а) специализированные клетки, которые определяют функцию сообщества; б) локальный перистальтический насос — артериола мышечного типа и в) пул РСТ в реализации всех биологических функций. Пул ВЖК реализует биологические функции трофологии, гомеостаза, эндоэкологии и адаптации. Клетки РСТ в паракринном сообществе синтезируют и сек-ретируют гуморальные медиаторы, действие которых продолжается в течение долей секунды. На последующих ступенях филогенеза произошла функциональная их специализациях, и часть клеток РСТ стали секреторными. Они сформировали в ПС, в органах и системах органов гуморальную, гормональную регуляцию, реализовали биологическую реакцию экскреции и воспаления, биологические реакции компенсации и стресса.

Когда в филогенезе ВЖК сформировали сальник, а позже подкожные адиноциты второе депо, они не утеряли способности реализовать и биологическую реакцию воспаления; не утеряли они и навыки филогенетически ранней гуморальной регуляции. Поэтому биологическая реакция апоптоза нередко реализуется in vivo, на ау-токринном уровне, в том числе и локально в ВЖК и подкожных ади-поцитах. Из клеток РСТ сформировалась в филогенезе и система эндокринной, гуморальной регуляции. Филогенетически обосновано, что жировые клетки и адипоциты могут формировать локальную биологическую реакцию воспаления и синтезировать гуморальные медиаторы.

Избыток накопленных в цитоплазме ТГ в каплях липидов, формирование ЭС и биологическая реакция воспаления характерны как для инсулиннезависимых ВЖК, так и для инсулиночувствительных подкожных адипоцитов с рецепторами к инсулину. При афизиологичном состоянии эндоплазматического стресса происходит:

  • а) синтез и афизиологичных протеинов, которые не могут принять активную третичную и четвертичную конформацию;
  • б) синтез афизиологичных шаперонов, когда они не в силах «исправить» афизиологичную конформацию протеинов;
  • в) изменение запасенного в канальцах эндоплазматической сети пула Са++;
  • г) уменьшение в цитоплазме числа митохондрий, нарушение синтеза АТФ и дефицит в клетках энергии;
  • д) повышенное высокое содержание в мембранах эндоплазматической сети спирта ХС. Шероховатые мембраны ЭПС с рибосомами, по числу двойных связей в ЖК фосфолипидов и количеству спирта ХС, являются в клетке самыми ненасыщенными, лабильными и менее гидрофобными. Повышение в мембранах ЭПС содержания ХС и НЖК, этерифицированных в ФЛ, ингибирует протеины рибосом.

Биологической реакцией адаптации является функция семейства белков-шаперонов и восстановление фолдинга биологически активных протеинов. Первое название шаперонов — белки «теплового шока». Белки-шапероны в условиях разной по этиологии биологической реакции стресса фиксируют конформацию функционально наиболее значимых протеинов. Когда in vivo удается преодолеть состояние эндоплазматического стресса, как и иные виды стресса, все шапероны в цитоплазме клеток и в плазме крови становятся эдоген-ными флогогенами («биологическим мусором») и подлежат утилизации in situ. Каждый из эпизодов биологической реакции стресса, включая и эмоциональный стресс, заканчивается нарушением биологической функции эндоэкологии и активацией биологической реакции эндоэкологии, биологической реакции воспаления.

Удалять, утилизировать эндогенные флогогены из плазмы крови in vivo приходится путем активации:

  • а) биологической реакции воспаления — идентификация Толл-подобными рецепторами иммунокомпетентных клеток, физиологичной денатурации АФК, опсонизации компонентами комплемента;
  • б) биологической реакции трансцитоза, которую реализует монослой эндотелия, выводя эндогенные флогогены в интиму артерий;
  • в) биологической реакции гидродинамического (гидравлического) давления с развитием метаболической (эссенциальной) АГ. Если же белки-шапероны не в состоянии «реанимировать» фолдинг белков, устранить «замусоривание» цитозоля и межклеточной среды эндогенными флогогенами, клетки инициируют образование гуморальных медиаторов биологической реакции апоптоза, рис. 3.5.

Рис. 3.5.

Эндоплазматический стресс и нарушение синтеза белков в ВЖК инициирует биологическую реакцию воспаления и гибель клеток по типу апоптоза: ФНО-а — фактор некроза опухоли; МИТ — митохондрии. Обозначения в тексте

Ожирение, формирование в цитозоле ВЖК и подкожных адипо-цитов одной большой капли липидов наиболее часто вызывает состояние эндоплазматического стресса. Корреляция ЭС с синдромом ИР уменьшается при приведении массы тела в физиологичные рамки. Повышение синтеза белков-шаперонов в подкожных адипо-цитах происходит при действии липополисахаридов — токсинов грамотрицательных бактерий, при высокой концентрации НЖК и гипергликемии как проявление первичной липотоксичности и вторичной гликотоксичности. Вызывает эндоплазматический стресс и высокое, длительное содержание в плазме крови НЭЖК.

При эндоплазматическом стрессе подкожные адипоциты:

  • а) усиливают синтез и секрецию гуморального медиатора — ади-понектина;
  • б) активируют липолиз в адипоцитах при снижении активности перилипинов в каплях липидов — ТГ;
  • в) активно освобождают НЖК + МЖК в межклеточную среду в форме НЭЖК. Подобные же изменения происходят и в ВЖК, однако клетки секретируют не адипонектин, а гуморальный медиатор лептин. Тауродезоксихолевая желчная кислота, которую синтезируют гепатоциты, обладает активностью, сходной с белками-шаперонами, но она не оказывает влияния на резистентность к инсулину, передачу сигнала гормона в клетки в экспериментах на генетически тучных грызунах.

Состояние эндоплазматического стресса, гиперинсулинемия формируют синдром ИР во всех инсулинзависимых клетках; о сахарном диабете обоснованно говорить значительно реже и лишь при начальных симптомах истощения функции (З-ютеток островков и снижении секреции инсулина. ЭС может стать этиологическим фактором сахарного диабета и не только вторичного, но и первичного. Врожденная мутация, которая нарушает образование дисульфидных (-S-S-) связей между двумя цепями аминокислотных остатков в четвертичной структуре проинсулина (инсулин + С-пептид), вызывает диабет новорожденных. Мутации с нарушением фолдинга гормона проявляются в юношеском возрасте как симптомы генетически обусловленных врожденных синдромов. Биосинтез инсулина (3-клетками зависим от филогенетически более раннего гуморального медиатора; этим медиатором является гипергликемия.

Синтез проинсулина в (3-клетках островков может возрастать на порядок, и его в полной мере реализует ЭПС; при эндоплазматическом стрессе она снижена. Не только нарушение четвертичной структуры, но синтеза и секреции проинсулина может быть следствием формирования эндоплазматического стресса в Р-клетках поджелудочной железы. Салюбринал — ингибитор реакции фосфорилирования, инициирует активацию апоптоза Р-клеток; эти клетки плохо противостоят нарушению трансляции в рибосомах шероховатых мембран при ЭПС. Инкубация р-клеток островков при высоком содержании пальмитиновой НЖК в среде формирует ЭС и экспрессию синтеза белков, которые реализуют биологическую реакцию воспаления, в том числе ядерный фактор кВ (NFkB). Воздействие избыточного количества пальмитиновой НЖК инициирует апоптоз Р-клеток островков намного чаще, чем избыток олеиновой МЖК. Нередко в ткани островков отмечают экспрессию протеинов, которые реализуют биологическую реакцию воспаления. Истощение активности стеарил-КоА-десатуразы и уменьшение превращения в Р-клетках синтезированной de novo пальмитиновой НЖК в олеиновую МЖК способствует развитию эндоплазматического стресса.

Определенная роль в гибели Р-клеток по типу апоптоза принадлежит и оксиду азота — N0. Провоспалительные цитокины как фактор некроза опухоли-а, у-интерферон и интерлейкин ip усиливают продукцию N0 клетками монослоя эндотелия. В условиях активации биологической реакции воспаления и образования АФК это усиливает образование ионов нитрозила (NOOCT), ингибирует реакцию вазодилатации; они также нарушают депонирование в ЭПС ионов Са++, способствуя гибели клеток. Одним из важных факторов в патогенезе синдрома ИР при эндоплазматическом стрессе и МС является уменьшение массы (3-клеток островков Лан-герганса. Вместе с тем, эту массу in vivo рассматривают как запрограммированную «метаболическую константу». Высокое содержание в плазме крови НЭЖК также инициирует гибель (3-клеток островков по типу апоптоза. Важно понять, что активация освобождения секреции НЭЖК в межклеточную среду ВЖК и подкожными адипоци-тами регулирована еще на уровне ПС, органов и систем органов.

Усиление липолиза в жировых клетках при ЭС определено не гуморальной (гормональной) стимуляцией на уровне ПС, не увеличением потребности клеток in vivo в субстрате для наработки энергии, а аутокринной запрограммированной регуляцией клеток — активировать освбождение ЖК в форме НЭЖК. Клетки активно стараются избавиться от избыточного количества ТГ в каплях (капле) липидов, понизить содержание их до физиологичного уровня, уменьшить проявления ЭС, нормализовать структуру и функцию. Все было бы более физиологично, если бы ВЖК могли выводить избыточное количество НЭЖК во внешнюю среду.

Первой реакцией на избыточное поглощение всеми клетками НЭЖК становится формирование симптома ИР (прекращение митохондриями окисления глюкозы) и афизиологичный липоидоз инсулинозависимых клеток, тканей с нарушением функции. Столь выраженные нарушения метаболизма in vivo формируются наиболее часто по причине избыточного питания, афизиологично высокой индукции субстратом, просто переедания физиологичной по всем параметрам пищи. Именно оно является причиной формирования in vivo столь многих реакций патологической компенсации.

Активация секреции ВЖК в межклеточную среду НЭЖК in vivo физиологично происходит при реализации:

  • а) биологической функции трофологии, биологической реакции эндотрофии, в периоды между приемами пищи;
  • б) биологической функции гомеостаза при отсутствии приема пищи и при голодании;
  • в) биологической функции эндоэкологии при активации биологической реакции воспаления;
  • г) биологической функции адаптации, при биологических реакциях стресса и компенсации;
  • д) биологической функции продолжения вида — при развитии плода.

Афизиологично концентрация в плазме крови НЭЖК возрастает:

  • а) при переедании физиологичной по всем параметрам пищи;
  • б) при формировании эндоплазматического стресса;
  • в) при аутокринном стремлении ВЖК и подкожных адипоцитов уменьшить размеры капель липидов в цитоплазме при снижении в них содержания НЖК +МЖК в форме ТГ и нормализовать функцию ЭПС. Последняя аутокринная регуляция приводит к формированию in vivo синдрома патологической компенсации, повышению уровня НЭЖК и во время постпрандиальной ГЛП.

Механизмы, которыми высокое содержание в межклеточной среде НЭЖК инициирует ЭС, включают: а) истощение запасов Са++ в ЭПС; б) затруднение переноса протеинов по канальцам ЭПС в аппарат Гольджи и в) ингибирование активности карбоксипептидазы, которая задействована в секреции инсулина в (3-клетках островков. Развитие симптома ИР в еще большей мере активирует эндоплазматический стресс. Ингибирование биологической реакции воспаления, терапия антиоксидантами замедляют выведение из цитозоля и межклеточной среды и утилизацию in situ эндогенных флогогенов. Это способствует дальнейшему формированию эндоплазматического стресса и инициирует формирование МС.

Эндоплазматический стресс и неалкогольная жировая

болезнь печени

Этиологические разночтения при обсуждении причин неалкогольной жировой болезни печени касаются одного: а) является ли накопление ТГ в каплях липидов в цитоплазме гепатоцитов тоже результатом развития эндоплазматического стресса, нарушения фол-динга протеинов в результате переедания (индукции субстратом) или б) это следствие вирусной инфекции, возможно, исход неясных пока форм гепатита. Клинические наблюдения показывают, что часто у пациентов с неалкогольной жировой болезнью печени нет оснований говорить о вирусном гепатите, и можно рассматривать эти нарушения как первичную или вторичную патологию метаболизма ЖК и углеводов. И если основным филогенетически поздним гормоном, который регулирует метаболизм ЖК, является инсулин, то с его действием, мы полагаем, обоснованно связывать патогенез неалкогольной жировой болезни печени. Напомним, что среди клеток печени инсулинзависимыми являются перипортальные гепатоциты и высокоспециализированные, универсальные макрофаги Купфера.

Накопление капель ТГ в гепатоцитах имеет локальный, ретенционный генез. Основу его, полагаем, составляет отработанный клетками на ранних ступенях филогенеза синтез in situ de novo из глюкозы ЖК для депонирования субстратов. В цикле Линнена, в цикле синтеза ЖК, гепатоциты из глюкозы синтезируют С 16:0 пальмитиновую НЖК. Однако депонирование избытка пальмитиновой НЖК сопряжено с формированием в гепатоцитах феномена липотоксичности, в частности с синтезом пальмитиновых ТГ, как пальмитоил-пальмитоил-олеил глицерол (ППО) или олеил-паль-митоил-пальмитат глицерол (ОПП). Наличие в sn-2 глицерина эте-рифицированной пальмитиновой НЖК формирует пул пальмити-новыхТГ: пальмитоил-пальмитоил-пальмитат (ППП), ППО, ОПП и олеил-пальмитоил-олеат (ОПО).

Гидролиз пальмитиновых этих ТГ и освобождение пальмитиновой НЖК в форме НЭЖК в гепатоцитах при действии липаз происходит с более низкой константой скорости реакции по сравнению с олеиновыми ТГ. Это можно понять, ведь температура плавления ППП составляет 49°С при температуре тела 36,6°С. В течение миллионов лет животные использовали in vivo потенциально низкий пальмитиновый вариант метаболизма ЖК и наработки АТФ. Если в каплях липидов гепатоциты накапливаются позиционные изомеры ТГ как ППП, гидролизовать их и освободить ЖК в форме полярных НЭЖК практически невозможно; такие гепатоциты обречены на гибель путем апоптоза.

На более поздних ступенях филогенеза, при становлении биологической функции локомоции, инсулин стал экспрессировать синтез стеарил-КоА-десатуразы. Фермент превращает эндогенную, синтезированную из глюкозы С 16:0 пальмитиновую НЖК в со-9 С 18:1 олеиновую ЖК. При этерификации ее со спиртом глицерином формируется олеиновый пул ТГ: олеил-олеил-олеат (ООО), олеил-олеил-пальмитат (ООП), пальмитоил-олеил-олеат (ПОО) и пальмитоил-олеил-пальмитат (ПОП).

Гидролиз олеиновых ТГ при действии гормонзависимой липазы происходит с намного более высокой константой скорости реакции, а митохондрии окисляют олеиновую МЖК существенно более активно. Можно полагать, что основой неалкогольной жировой болезни печени является синдром ИР в паракринных сообществах инсулинозависимых гепатоцитов, пальмитиновый вариант метаболизма ЖК, гидролиз одноименных ТГ, формирование ЭС, фолдинга протеинов, биологической реакции воспаления и гибель гепатоцитов по типу апоптоза. За этим следует активация биологической реакции фиброза (разрастание фибробластов) и формирование цирроза печени.

Факторами, которые могут инициировать ретенцию в гепатоцитах даже олеиновых ТГ, может быть нарушение мутации и функциональной активности (фолдинга) МБ ПТ по канальцам эндоплазматического ретикулума. Далее вместе МБСТ и апоВ-100 в канальцах и цистернах ЭПС структурируют ТГ в состав Л ПОН П. В эндоплазматической системе гепатоцитов происходит синтез спирта ХС; вместе с ФЛ они формируют на поверхности Л П монослой полярных липидов. Вот синтез этого-то функционального пула ХС и ингибируют гиполипидемические препараты — статины. Потенциальным фактором ретенции ТГ в составе капель липидов может быть и белок перилипин; он регулирует параметры монослойной мембраны ФЛ + полярный спирт ХС, которая покрывает в цитоплазме капли ТГ, по сути функционально активные эндосомы в растительных и животных клетках.

Вероятно, значение может иметь и активность раннего в филогенезе фермента — пальмитоил-КоА-десатуразы; она превращает экзогенную С 16:0 пальмитиновую НЖК пищи в со-9 С16:1 пальми-толеиновую НЖК. Одновременно все описанные измерения могут быть и вторичными при нарушении функции эндоплазматического ретикулума — ЭПС, в условиях формирования эндоплазматического стресса, биологической реакции воспаления и гибели гепато-цитов по типу апоптоза. Заметим, что при неалкогольной жировой болезни печени не отмечено формирование выраженной инфильтрации паренхимы печени мигрирующими моноцитами—» макрофагами.

При переедании физиологичной по всем параметрам пищи развивается афизиологичная биологическая реакция «липотоксич-ности». Выражается она в избыточном накоплении физиологичных ЖК в форме капель пальмитиновых, даже олеиновых ТГ, изоформы ООО в клетках, которые являются депо для ЖК (ВЖК и подкожные адипоциты), но и в тех клетках, которые клетками—депо ЖК не являются. Это гепатоциты, скелетные миоциты, кардиомиоциты, (3-клетки поджелудочной железы, легкие и даже гипоталамус. Казалось бы, «своя ноша не тянет»; однако капли ТГ в цитоплазме ису-линзависимых клеток нарушают функцию ЭПС, физиологичный синтез (фолдинг) протеинов и инициируют состояние эндоплазматического стресса, стресса эндоплазматического ретикулума.

В условиях гипертрофии ВЖК сальника и гиперплязии подкожных адипоцитов клетки усиливают синтез филогенетически поздних гуморальных медиаторов механизма обратной связи — леп-тина и адипонектина. Функционально это всего-то не очень эффективная активация биологической функции адаптации, биологической реакции компенсации, попытка ограничить индукцию субстратом (переедание) на уровне организма путем подавления чувства голода воздействием на нейросекреторные ядра гипоталамуса.

Однако, согласно филогенетической теории общей патологии, филогенетически более поздние гуморальные медиаторы не могут изменить филогенетически раннюю биологическую реакцию трофологии. И, несмотря на:

  • а) активацию секреции лептина в паракринных сообществах ВЖК сальника и адипонектина в подкожных адипоцитах;
  • б) несмотря на рецепторное связывание лептина и адипонектина в ядрах гипоталамуса феномен переедания продолжается. Начинается все, казалось бы, с безобидного переедания физиологичной по составу всех ингредиентов пищи.

Однако за желанием в течение длительного времени много и вкусно поесть следует:

  • а) перегрузка ВЖК каплями пальмитиновых и олеиновых ТГ, формирование в цитоплазме одной большой капли ТГ;
  • б) развитие эндоплазматического стресса, нарушение синтеза (фолдинга) протеинов и гибель ВЖК по типу апоптоза, за которым следует;
  • в) формирование биологической реакции воспаления в ВЖК сальника, активация синдрома системного воспалительного ответа и синдрома компенсаторной противовоспалительной защиты. Началось все это с, казалось бы, небольшого приятного допущения — побольше, повкуснее поесть, оканчивается все это выраженными нарушениями метаболизма, формированием нежизнеспособных ВЖК, гибелью их по типу апоптоза и формированием в ВЖК сальника и забрюшинной клетчатке хронической биологической реакции воспаления.
 
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ     След >