Функциональная гетерогенность липопротеинов высокой плотности: от структурного анализа к клинической оценке воспалительного ремоделирования

Введение

Сердечно-сосудистые заболевания (ССЗ), патогенетической основой которых является атеросклероз, остаются ведущей причиной смертности в мире [1]. Одним из ведущих факторов риска развития ССЗ, связанных с атеросклерозом, считают гиперхолестеринемию, развивающуюся на фоне повышения уровня холестерина липопротеинов низкой плотности (ХС-ЛПНП) [2]. Неслучайно современные методы стратификации сердечно-сосудистого риска, такие как SCORE2 (Systematic Coronary Risk Evaluation 2) [3], ориентированы на ХС-ЛПНП и основные препараты для лечения атеросклероза направлены преимущественно на коррекцию его содержания в плазме крови. Несмотря на успехи в контроле ХС-ЛПНП [4], значительный остаточный сердечно-сосудистый риск сохраняется даже при его экстремально низких значениях [5–7]. Этот феномен указывает на важность и таких патофизиологических механизмов, как системное воспаление и дисфункция защитных систем, в частности системы липопротеинов высокой плотности (ЛПВП) [8].

Обратная корреляция между уровнем ХС-ЛПВП и риском развития ССЗ, выявленная в эпидемиологических исследованиях, стала основой концепции о ХС-ЛПВП как хорошем холестерине [9, 10]. Однако она была подвергнута сомнению, когда было установлено, что фармакологические вмешательства, радикально повышающие ХС-ЛПВП, в частности ингибиторы белка-переносчика эфиров холестерина (cholesteryl ester transfer protein, CETP), не приводили к ожидаемому снижению частоты сердечно-сосудистых событий. Исследования нового препарата из группы CETP пока находятся на завершающей, третьей фазе клинических испытаний [11].

Выявленный парадокс продемонстрировал, что количество ЛПВП не эквивалентно их качеству и функциональной активности.

Согласно современным данным, ЛПВП – гетерогенная популяция сложных надмолекулярных комплексов, выполняющих широкий спектр биологических функций – от ключевой роли в обратном транспорте холестерина (ОТХ) до участия в противовоспалительной [12], антиоксидантной [12] и цитопротективной [13] защите. В условиях хронического воспаления ЛПВП подвергаются структурным модификациям, превращаясь из антиатерогенных в проатерогенные (дисфункциональные) частицы [14].

В фокусе современных исследований – разработка методов, оценивающих именно функциональный статус и воспалительное ремоделирование ЛПВП. Настоящий обзор систематизирует данные о таких подходах, чтобы сформировать представление о функциональной оценке ЛПВП для персонализации профилактики ССЗ.

Гетерогенность и воспалительная дисфункция ЛПВП: от структуры к функции

Липопротеины высокой плотности – спектр частиц, различающихся по размеру, плотности, заряду, липидному и белковому составу [15]. Основной функцией ЛПВП считается обратный транспорт холестерина из периферических тканей и стенок сосудов в печень с целью выведения его из организма [16].

Обратный транспорт холестерина – многоступенчатый процесс, обеспечивающий мобилизацию избытка холестерина из периферических тканей, в первую очередь из макрофагов сосудистой стенки, и его последующее выведение с желчью через печень [17]. Инициация ОТХ происходит при взаимодействии бедного липидами аполипопротеина A1 (apoA1) с аденозинтрифосфат-связывающим кассетным транспортером A1 (ATP-binding cassette transporter A1, ABCA1), экспрессированным на поверхности макрофагов. ABCA1, функционируя как насос, перемещает фосфолипиды и холестерин из внутреннего слоя плазматической мембраны на наружный, после чего эти липиды передаются apoA1. Этот процесс, требующий гидролиза аденозинтрифосфата, завершается образованием дискоидальных наночастиц – насцентных ЛПВП, состоящих из двух молекул apoA1, фосфолипидного бислоя и небольшого количества свободного холестерина [18, 19]. Именно ABCA1-зависимый отток является первым и лимитирующим этапом всего ОТХ, что делает его перспективной терапевтической мишенью.

На втором этапе лецитин-холестерин-ацилтрансфераза активируется apoA1 на поверхности насцентных частиц [20] и катализирует перенос жирных кислот от фосфатидилхолина к свободному холестерину с образованием эфиров холестерина, которые перемещаются во внутреннее ядро липопротеиновой частицы. В результате этерификации дискоидальные насцентные ЛПВП трансформируются в сферические зрелые частицы, способные аккумулировать дополнительные порции холестерина с поверхности клеток через транспортеры ABCG1 (ATP-binding cassette transporter G1) и SR-BI (scavenger receptor BI). Под действием CETP эфиры холестерина из ЛПВП обмениваются на триглицериды из атерогенных липопротеинов (липопротеины низкой и очень низкой плотности), что обеспечивает непрямой вклад ЛПВП в клиренс холестерина через рецепторы ЛПНП в печени [21].

Финальный этап ОТХ заключается в селективном захвате эфиров холестерина из зрелых частиц ЛПВП рецептором SR-BI на поверхности гепатоцитов, после чего холестерин выводится из организма либо в составе желчных кислот, либо непосредственно в виде свободного холестерина [22].

В условиях хронического воспаления происходит ремоделирование ЛПВП, что ведет к появлению дисфункциональных частиц, неспособных эффективно осуществлять ОТХ и теряющих защитные антиатерогенные свойства [23], в связи с чем простой подсчет уровня ХС-ЛПВП не является эффективным инструментом оценки их функционала.

Липопротеины высокой плотности помимо ОТХ выполняют ряд других функций, препятствуя окислению [24], апоптозу [25], воспалению [26], контролируя коагуляцию и продукцию оксида азота [27], регулируя метаболизм глюкозы [28], участвуя в транспорте эссенциальных жирных кислот и витаминов, оказывая протеолитическое [29] и антибактериальное воздействие [30, 31].

При воспалении происходят белковые, липидные модификации ЛПВП, что приводит к их дисфункции. Происходит замена белка apoA1 белками острой фазы, такими как сывороточный амилоид А, церулоплазмин, гаптоглобин, фибриноген [32], повышение содержания apoС3, снижение уровня параоксоназы 1 (PON1) и других защитных компонентов [33], окисление фосфолипидов, истощение сфингозин-1-фосфата, изменение соотношения сфингомиелинов и фосфатидилхолинов [21].

В результате описанных выше процессов в организме накапливаются заряженно-модифицированные электроотрицательные частицы, которые демонстрируют провоспалительные свойства и ассоциированы с клиническими сердечно-сосудистыми событиями [32, 34].

Дисфункциональные ЛПВП усиливают адгезию моноцитов к эндотелию, активируют NF-κB-сигнальный путь в макрофагах и способствуют развитию эндотелиальной дисфункции [33].

Таким образом, одна и та же концентрация ХС-ЛПВП у пациента со стабильным течением ишемической болезни сердца без нарушений иммунного ответа и пациента с активным аутоиммунным заболеванием может отражать принципиально разные по функциональному статусу частицы.

Методы выделения и фракционирования

Лабораторная оценка свойств ЛПВП начинается с их выделения из плазмы. Выбор метода критически влияет на состав и, следовательно, интерпретацию последующих функциональных тестов. Чаще всего используют следующие методы.

1. Изоплотностное ультрацентрифугирование – золотой стандарт для разделения и анализа биологических макромолекул, в том числе липопротеинов. Он позволяет выделять ЛПВП и их подфракции (ЛПВП2, ЛПВП3) в больших количествах. Однако длительная экспозиция в солевых градиентах (бромиды натрия и калия) может вызывать артефактные диссоциации аполипопротеинов, окислительные повреждения и обмен липидами между собой, что ставит под сомнение чистоту частиц [35].
2. Градиентный гель-электрофорез и капиллярный электрофорез – высокоэффективные методы, разделяющие макромолекулы по размеру и заряду. Они позволяют качественно и полуколичественно оценивать подфракции ЛПВП (например, ЛПВП2b, ЛПВП3a, ЛПВП3b и ЛПВП3c) без использования солей [36]. Недостаток – сложность физического выделения фракций для дальнейшего анализа. К подвидам электрофореза относятся липопринт-система и двумерный электрофорез с иммуноблотингом:

• липопринт-система объединяет разделение липопротеинов плазмы крови методом гель-электрофореза высокого разрешения (в готовых коммерческих трубочках с 3%-ным полиакриламидным гелем), сканирование полученных электрофореграмм и компьютерную обработку данных, сокращающую время анализа подфракций ЛПВП до трех часов [37];
• двумерный электрофорез с иммуноблотингом позволяет разделить ЛПВП на пять основных субфракций: преβ-1 (мелкие дискоидальные частицы, инициирующие отток холестерина через ABCA1), α-4, α-3, α-2 и α-1 (крупные сферические зрелые частицы) [38]. В исследовании «случай – контроль» (n = 753) была показана клиническая значимость субфракционного анализа ЛПВП. У пациентов с ишемической болезнью сердца (ИБС) по сравнению с контролем выявлено снижение содержания apoA1 в крупных α-1 ЛПВП и повышение содержания apoA1 в мелких преβ-1 ЛПВП [38].

3. ЯМР-спектроскопия (ядерный магнитный резонанс) – высокопроизводительный метод, оценивающий концентрацию частиц ЛПВП разных размерных классов (крупные, средние, мелкие) на основе их спектральных характеристик [39]. Метод полностью автоматизирован и не разрушает образец, что идеально для клинических когорт, но не дает информации о биохимическом составе и не позволяет выделить сами частицы. В исследовании JUPITER было показано, что общее количество частиц ЛПВП является более сильным предиктором сердечно-сосудистого риска, чем уровень ХС-ЛПВП [40].

Для задач, требующих получения нативного материала для функционального тестирования, оптимальным будет быстрое ультрацентрифугирование с минимальным временем экспозиции в сочетании с контролем чистоты (например, электрофорезом). Для крупных скрининговых исследований предпочтительны неразрушающие методы, такие как ЯМР или капиллярный электрофорез.

Оценка функциональной активности: от клеточных методик к клиническим биомаркерам

Клеточные тесты способности к обратному транспорту холестерина

Способность ЛПВП к оттоку холестерина (cholesterol efflux capacity, CEC) из макрофагов считается интегральным показателем эффективности ОТХ и долгое время оставалась золотым стандартом функциональной оценки ЛПВП. В исследовании A.V. Khera и соавт. впервые было продемонстрировано, что ОТХ является сильным независимым предиктором атеросклероза, причем этот показатель превосходит по прогностической мощности уровень ХС-ЛПВП [41]. В последующем крупном проспективном исследовании Dallas Heart Study способность к оттоку холестерина обратно коррелировала с частотой сердечно-сосудистых событий, даже после поправки на традиционные факторы риска и уровень ХС-ЛПВП [42].

Несмотря на высокую значимость, клеточные методы оценки ОТХ малопригодны для рутинной клинической практики вследствие трудоемкости, отсутствия стандартизации, необходимости клеточной культивации и использования радиоактивных меток [43].

Бесклеточные тесты

Для преодоления ограничений клеточных методик в последние годы разработаны бесклеточные тесты, позволяющие оценивать функциональную активность ЛПВП с высокой воспроизводимостью и пропускной способностью.

Способность к поглощению холестерина (cholesterol uptake capacity, CUC). Японские исследователи разработали полностью автоматизированный иммуноанализ CUC. Метод основан на оценке способности ЛПВП захватывать холестерин из искусственных наночастиц-доноров. Ключевые преимущества метода заключаются в полной автоматизации, быстром (в течение нескольких часов) получении результата и отсутствии необходимости в культивировании клеточных культур. В клиническом исследовании с участием пациентов после чрескожного коронарного вмешательства было показано, что снижение CUC связано с повышенным риском реваскуляризации, а абсолютное изменение CUC в динамике – с риском повторных вмешательств. В настоящее время метод проходит клиническую валидацию для широкого применения [44].

Оценка фосфолипидного оттока (high-density lipoprotein-specific phospholipid efflux, HDL-SPE). Альтернативным является флуоресцентный тест, оценивающий способность ЛПВП вытягивать фосфолипиды из искусственных мембран. В исследовании M. Sato и соавт. установлена высокая прогностическая ценность данного метода в отношении наступления сердечно-сосудистых событий [45]. При этом по прогностической ценности он значительно превосходил традиционную оценку уровня ХС-ЛПВП и даже классические тесты ОТХ.

Маркеры воспалительной дисфункции ЛПВП

В условиях системного воспаления ЛПВП подвергаются структурно-функциональной перестройке, что приводит к утрате ими антиатерогенных свойств и приобретению провоспалительных [18, 32]. Оценка ключевых воспалительных маркеров косвенно позволяет судить о функциональном статусе ЛПВП и стратифицировать пациентов по риску развития дисфункционального фенотипа.

На основании анализа современных данных, включая результаты крупного исследования E.O. Stock и соавт. (2025 г.) с применением машинного обучения [38], для оценки воспалительного компонента дисфункции ЛПВП оптимальным является следующий набор биомаркеров.

Высокочувствительный С-реактивный белок (СРБ). Это наиболее изученный маркер системного воспаления. Он рекомендован экспертами Американской коллегии кардиологии и Американской ассоциации сердца в качестве усилителя риска при уровне > 2,0 мг/л. В группе ИБС по сравнению с контрольной группой уровень высокочувствительного СРБ был повышен на 78% у мужчин и на 200% у женщин (p < 0,001). Несмотря на то что высокочувствительный СРБ не является прямым компонентом ЛПВП, он отражает интенсивность системного воспалительного фона, в условиях которого происходит ремоделирование ЛПВП.

Сывороточный амилоид А (SAA). Это белок острой фазы, синтезируемый в печени в ответ на провоспалительные стимулы (интерлейкин 1 (ИЛ-1), ИЛ-6 и фактор некроза опухоли α (ФНО-α)). В условиях воспаления SAA замещает apoA1 в составе ЛПВП, что приводит к трансформации функциональных свойств частиц. SAA-обогащенные ЛПВП теряют способность к оттоку холестерина и приобретают провоспалительные свойства, усиливая адгезию моноцитов к эндотелию [21].

В исследовании E.O. Stock и соавт. было показано, что у пациентов с ИБС в отличие от контроля уровень SAA был повышен, при этом у мужчин – на 84%, у женщин – на 33% (p < 0,001) [38]. Важно отметить, что повышение содержания SAA наблюдалось даже в отсутствие значимого повышения содержания высокочувствительного CРБ, что указывает на дополнительную прогностическую ценность этого маркера.

Миелопероксидаза (MPO). Это гемсодержащий фермент, секретируемый активированными нейтрофилами и макрофагами. Он играет ключевую роль в окислительной модификации ЛПВП. Миелопероксидаза катализирует образование реактивных форм кислорода, которые окисляют apoA1 и фосфолипиды ЛПВП, приводя к формированию дисфункциональных электроотрицательных частиц [46].

Уровень MPO значительно различается у пациентов с и без ИБС. Так, он оказался на 109% выше у мужчин с ИБС и на 106% – у женщин с ИБС по сравнению с контролем (p < 0,001). Более того, в анализе с использованием метода машинного обучения MPO оказалась в числе предикторов ИБС наряду с субфракционным составом ЛПВП и ЛПНП малой плотности [38].

Влияние липидоснижающей терапии на функциональную активность ЛПВП

Статины и эзетимиб

Несмотря на неоспоримую эффективность статинов и эзетимиба в снижении уровня ХС-ЛПНП и сердечно-сосудистого риска, проблема остаточного риска сохраняется, что указывает на существование патофизиологических механизмов, не зависящих от уровня ЛПНП. Таковыми являются системное воспаление и дисфункция защитных систем, в частности ЛПВП [47].

Наряду с уменьшением биосинтеза холестерина за счет ингибирования 3-гидрокси-3-метилглутарил-КоА-редуктазы статины блокируют образование изопреноидов – ключевых интермедиатов для посттрансляционной модификации малых гуанозинтрифосфатгидролаз семейства Rho, Ras и Rac. В частности, ингибирование Rho-ассоциированной протеинкиназы лежит в основе эффектов статинов, которые реализуются независимо от их липидоснижающего действия [48, 49].

Эзетимиб – селективный ингибитор абсорбции холестерина в кишечнике – не обладает прямыми плейотропными эффектами, сопоставимыми с эффектами статинов. Его вклад в снижение сердечно-сосудистого риска, подтвержденный в исследовании IMPROVE-IT [50], преимущественно опосредован дополнительным снижением уровня атерогенных липопротеинов, а также системного воспаления, что отражается в супрессии уровня СРБ [51].

На функциональную активность ЛПВП традиционная липидоснижающая терапия оказывает преимущественно опосредованное влияние. Установлено, что снижение уровня воспалительного сигнала (уровня СРБ, ИЛ-6, улучшение эндотелиальной функции) создает фон, препятствующий провоспалительному ремоделированию частиц ЛПВП [40].

Прямые эффекты статинов на функцию ЛПВП остаются предметом активного изучения. Так, в проспективном рандомизированном исследовании с участием 21 пациента восьминедельная терапия как аторвастатином в дозе 20 мг, так и комбинацией аторвастатина в дозе 5 мг с эзетимибом в дозе 10 мг приводила к сопоставимому и значимому увеличению способности ЛПВП к оттоку холестерина – на 35,6 и 34,6% соответственно (p = 0,60) [52]. Динамика других функциональных параметров ЛПВП, включая стимуляцию продукции оксида азота в эндотелиальных клетках, подавление экспрессии молекул адгезии (васкулярной молекулы клеточной адгезии 1) и снижение продукции активных форм кислорода в макрофагах, между группами также не различалась.

Один из важных результатов исследования – выявление корреляции между изменениями функциональной активности ЛПВП и их протеомным составом. Так, увеличение способности к оттоку холестерина положительно коррелировало с изменением содержания нескольких аполипопротеинов, в особенности apoA2, что свидетельствует о положительном вкладе традиционной липидоснижающей терапии в качественный состав ЛПВП. Однако стоит заметить, что чаще коррекция дисфункции ЛПВП реализуется через подавление системного воспаления и, как следствие, предотвращение провоспалительного ремоделирования частиц [21].

Ингибиторы PCSK9

Моноклональные антитела к PCSK9 (эволокумаб, алирокумаб) продемонстрировали беспрецедентное снижение уровня ХС-ЛПНП (на 50–60%) и значимое уменьшение частоты сердечно-сосудистых событий [3]. Однако их применение в реальной клинической практике остается ограниченным из-за необходимости парентерального введения и высокой стоимости.

Важным достижением последних лет стала разработка первого перорального ингибитора PCSK9 энлицитида, представляющего собой макроциклический пептид, блокирующий взаимодействие PCSK9 с рецептором ЛПНП. В рамках исследования CORALreef 24-недельная терапия энлицитидом у пациентов с атеросклеротическими сердечно-сосудистыми заболеваниями или высоким риском их развития приводила к снижению уровня ХС-ЛПНП на 59,6% по сравнению с плацебо, а также сопровождалась снижением уровня аполипопротеина В на 49,6% и липопротеина (а) на 29% [53]. Частота нежелательных явлений не отличалась от таковой в группе плацебо, а высокая приверженность пациентов (85% продолжили участие в открытой фазе исследования) свидетельствовала о хорошей переносимости пероральной формы.

Ингибиторы PCSK9 опосредованно влияют на функцию ЛПВП, в основном за счет повышения экспрессии рецепторов ЛПНП и усиления клиренса атерогенных липопротеинов. Прямое воздействие на функциональные свойства ЛПВП остается минимальным и реализуется преимущественно через снижение системного воспаления [54].

Терапевтические стратегии, нацеленные на функцию ЛПВП

Помимо липидоснижающей терапии все больше внимания уделяется подходам, направленным на восстановление защитных свойств ЛПВП.

Ингибиторы белка-переносчика эфиров холестерина

Ингибиторы CETP дебютировали не слишком удачно. Так, в исследовании ILLUMINATE первый препарат из группы ингибиторов CETP торцетрапиб ассоциировался с повышением смертности больных [55]. В настоящее время проводится исследование обицетрапиба, который демонстрирует не только безопасность, но и клинически значимую эффективность [11]. Ключевое отличие обицетрапиба от предшественников заключается в высокой селективности и способности не только повышать уровень ХС-ЛПВП (на 30–40%), но и значительно снижать уровень ХС-ЛПНП (на 29,9–31,9%) и липопротеина (а) (на 33,5%). В исследовании BROADWAY терапия обицетрапибом у пациентов с гетерозиготной семейной гиперхолестеринемией или подтвержденным атеросклеротическим сердечно-сосудистым заболеванием ассоциировалась с устойчивым снижением уровня ХС-ЛПНП на протяжении 52 недель, при этом без увеличения частоты развития серьезных нежелательных реакций [56].

Реконструированные ЛПВП

Принципиально иным подходом является прямое введение экзогенных ЛПВП. Препарат CSL112 представляет собой реконструированные дискоидальные частицы, состоящие из человеческого аполипопротеина A1 и фосфатидилхолина. Механизм действия CSL112 направлен на быструю активацию ОТХ и стабилизацию атеросклеротической бляшки, что особенно актуально в ранние сроки после острого инфаркта миокарда [57, 58].

В исследовании AEGIS-II у лиц с исходным уровнем ХС-ЛПНП ≥ 100 мг/дл наблюдалось значимое снижение частоты сердечно-сосудистых событий, а также уменьшение риска повторного инфаркта [59].

Агонисты рецепторов, влияющие на ABCA1

Транспортер ABCA1 играет ключевую роль в инициации обратного транспорта холестерина, опосредуя отток холестерина из макрофагов на аполипопротеин A1 [19]. Стратегии фармакологической активации ABCA1 долгое время рассматривались как перспективный подход к повышению функциональной активности ЛПВП. Однако, несмотря на разработку многочисленных агентов, способных увеличивать экспрессию ABCA1 в доклинических исследованиях, ни один из них пока не достиг успеха в клинических испытаниях [60]. В настоящее время ведется поиск более специфических подходов, включая модуляцию посттрансляционных модификаций ABCA1 и разработку малых молекул, стабилизирующих взаимодействие транспортера с apoA1.

Противовоспалительные препараты

С учетом центральной роли воспаления в формировании дисфункциональных ЛПВП логичным представляется применение противовоспалительных препаратов.

В настоящее время активно изучается влияние на атерогенез противовоспалительных препаратов, среди которых ингибиторы ИЛ-1β, ингибиторы ИЛ-6 (тоцилизумаб), колхицин, метотрексат, ингибиторы натрий-глюкозного котранспортера 2. Данные препараты способны положительно влиять на функциональный статус ЛПВП у пациентов с высоким остаточным воспалительным риском [61].

Заключение

Парадигма оценки ЛПВП претерпела эволюцию – от измерения количества (хороший холестерин, поэтому чем больше, тем лучше) к анализу качества (оценка субфракций ЛПВП и их состава, функциональные тесты) и далее к пониманию контекст-зависимой функции (про- или противовоспалительной). Современные данные свидетельствуют, что у пациентов с хроническим воспалением противовоспалительная функция ЛПВП может быть нарушена, что вносит вклад в сердечно-сосудистый риск, не улавливаемый традиционной липидограммой.

Самым эффективным способом оценки функциональности ЛПВП являются клеточные тесты ОТХ, бесклеточные тесты CUC. Однако оценка ОТХ в настоящий момент времени не стандартизирована, а CUC только проходит стадию валидации.

Маркеры воспаления, обнаруживаемые в дисфункциональных ЛПВП, могут стать перспективными инструментами для более точной оценки индивидуального остаточного сердечно-сосудистого риска у пациентов с нормальной липидограммой благодаря меньшим затратам на их внедрение в клиническую практику и большей возможности стандартизации, чем у имеющихся на сегодняшний день методик оценки ОТХ и CUC. В будущем ЛПВП могут перестать быть маркером остаточного сердечно-сосудистого риска и превратиться в активную мишень для персонализированной медицины. 

Финансирование. Источник финансирования – федеральный бюджет. Публикация подготовлена в рамках фундаментального научного исследования FGMF-2025-0003 «Разработка и внедрение инновационных диетологических технологий в системе медицинской реабилитации для пациентов с алиментарно-зависимыми (неинфекционными) заболеваниями» ФГБУН «Федеральный исследовательский центр питания, биотехнологии и безопасности пищи».

Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии возможных конфликтов интересов.