В зависимости от состава липопротеидных частиц они различаются по ряду свойств: плавучей плотности, электрофоретической подвижности и др., что используется при разделении липопротеидов плазмы крови на ряд классов.
В крови кроме описанных липопротеидных комплексов могут присутствовать и другие липопротеидные частицы. Так у здоровых людей в плазме крови всегда можно обнаружить фракцию липопротеидов промежуточной плотности ( ЛППП ). Они являются переходными частицами между ЛПОНП и ЛПНП как по составу, так и по некоторым свойствам, например, по величине плавучей плотности. Фракция липопротеинов высокой плотности состоит из двух подфракций: ЛПВП2 и ЛПВП3. Эти подфракции различаются между собой по содержанию в них холестерола: в ЛПВП2 его содержится в среднем около 23%, тогда как в ЛПВП3 - только 17%. При патологических состояниях в крови могут появляться и другие типы липопротеидных частиц, например b-ЛПОНП, ЛПа и др.
Белки, содержащиеся в липопротеидах, получили название апо-белков или апо-протеинов. Известно несколько семейств или классов этих белков: апо-А, апо-В, апо-С, апо-Д, апо-Е. В пределах каждого семейства имеется несколько индивидуальных белков, обозначаемых обычно с помощью римских цифр. Так, к белкам семейства апо-А относятся белки апо-А-I, апо-А-II и т.д. Апо-белки различных семейств входят в состав липопротеидов различных классов или в виде главных апо-белков, или в виде минорных компонентов. Главными апо-белками являются:
- для ХМ - белки апо-В48,
- для ЛПОНП - белки апо-В100 и апо-С,
- для ЛПНП - белки апо-В100,
- для ЛПВП - белки апо-А.
В то же время в любой из липопротеидных частиц присутствуют и другие апо-белки в качестве минорных компонентов. Так белки семейства апо-Е присутствуют в ЛПОНП, в ЛПНП и в ЛПВП. Липопротеидные частицы в процессе их циркуляции в кровяном русле могут обмениваться своими апопротеинами.
Апо-белки, входящие в состав липопротеидов, во-первых, участвуют в структурной организации липопротеидных частиц; во-вторых, они могут служить кофакторами ферментов ( по-видимому, белками-модуляторами), участвующих в обмене липидов липопротеидов: апо-С-II - активатор липопротеидлипазы, апо-А-II активатор печеночной триглицеридлипазы, апо-А-I и апо-С-I -активаторы лецитин-холестерол-ацилтрансферазы; в третьих, белки апо-В и апо-Е участвуют во взаимодействии липопротеидных частиц с их рецепторами на поверхности клеток различных тканей; в четвертых, эти белки могут участвовать в переносе молекул липидов между отдельными липопротеидными частицами или между липопротеидами и мембранами клеток, в частности, имеются сведения об участии белка апо-Д в подобного рода транспорте холестерола.
3.5.2. Метаболизм ЛПОНП и ЛПНП
Основная масса липопротеидов очень низкой плотности или ЛПОНП образуется в печени и участвует в транспорте синтезированных в гепатоцитах липидов к клеткам различных органов или тканей, т.е. участвует в транспорте эндогенных липидов. Небольшая часть ЛПОНП, как мы уже упоминали, образуется в кишечнике, принимая участие в транспорте экзогенных липидов.
Образование ЛПОНП в гепатоцитах начинается с синтеза апопротеина В100 на рибосомах, параллельно в гладком эндоплазматическом ретикуме идет синтез липидных компонентов ЛПОНП: триглицеридов, фосфолипидов и холестерола. Комплексы, состоящие из апо-протеинов и синтезированных липидов, представляющие собой так называемые насцентные ЛПОНП, поступают в аппарат Гольджи, где белки подвергаются гликозилированию, а затем путем обратного пиноцитоза поступают в кровяное русло. В русле крови к насцентным ЛПОНП присоединяются апобелки апо-С и апо-Е, источником которых, вероятно являются липопротеиды других классов, уже циркулирующие в крови. В результате обогащения апо-белками насцентные ЛПОНП превращаются в зрелые ЛПОНП.
Катаболизм ЛПОНП начинается на поверхности эндотелия капилляров периферических органов и тканей, куда они доставляются током крови. Под действием имеющейся на клетках эндотелия липопротеидлипазы происходит гидролиз триглицеридов ЛПОНП с образованием глицерола и высших жирных кислот. Продукты гидролиза поступают в клетки органов и тканей, хотя часть их может уносится током крови в другие органы. Потеряв в ходе воздействия на них липопротеидлипазы большую часть своих триглицеридов ЛПОНП превращаются в липопротеиды промежуточной плотности (ЛППП).
Примерно 50% образовавшихся ЛППП захватываются печенью с помощью имеющихся в гепатоцитах В,Е-рецепторов. Эти рецепторы способны избирательно связать липопротеидные частицы, в составе которых имеются апопротеины В или апопротеины Е. К ним, в частности, относятся и ЛППП. После рецепторного захвата ЛППП-рецепторные комплексы поступают в гепатоциты, где и расщепляются. Вторая часть ЛППП превращается в русле крови в ЛПНП, что было однозначно доказано с помощью введения в кровь меченых по апо-В ЛПОНП, поскольку введенная метка обнаруживалась вначале в ЛППП, а затем в ЛПНП. Механизм преобразования ЛППП в ЛПНП окончательно не выяснен. Наиболее вероятным является предположение, согласно которому ЛППП подвергаются в русле крови воздействию еще одного фермента - печеночной триглицеридлипазы ( гепарин-освобождаемая липаза печени ), под действием которой продолжается гидролиз триглицеридов с снижением их содержания в липопротеидной частице в конечном итоге в среднем до 8%. В результате ЛППП превращаются в ЛПНП. В ходе преобразования ЛППП в ЛПНП происходят также изменения в апопротеидном составе липопротеидных частиц: ЛППП практически полностью теряют апо-С и апо-Е, которые, по-видимому, переносятся на липопротеидные частицы других классов.
При изучении дальнейшей судьбы были использованы ЛПНП, к которым была "пришита" меченая " 14С " сахароза. Эти исследования показали, что клетки практически всех органов способны поглощать ЛПНП, причем с наибольшей активностью этот процесс идет в печени - примерно 50% метки было обнаружено в гепатоцитах. Было также установлено, что до 80% меченых ЛПНП в течение суток покидают русло крови.
При утилизации ЛПНП в клетках периферических органов и тканей на первом этапе ЛПНП проникают из кровяного русла в межклеточное пространство или путем активного переноса через клетки эндотелия, или же через межэндотелиальные щели. Затем ЛПНП взаимодействуют с рецепторами ЛПНП ( В-рецепторы ) на поверхности клеток разного типа. Образующийся комплекс поглощается клетками и поступает в лизосомы, где и происходит его полное разрушение, а продукты расщепления ЛПНП используются клетками.
ЛПНП снабжают клетки периферических органов и тканей в основном холестеролом ( 50% массы ЛПНП ) и в какой-то мере фосфолипидами ( 22% массы ЛПНП ). Фосфолипиды, возможно, используются клетками для построения или обновления своих мембран. Холестерол, поступающий в составе ЛПНП, также используется в клетках для построения мембран. Избыточный холестерол подвергается этерификации при участии фермента ацил-КоА-холестерол ацилтрансферазы (АХАХ) и резервируется в клетке в виде вакуолей, содержащих преимущественно олеиновые эфиры холестерола. Поступающие с ЛПНП белки и триглицериды гидролизуются, а продукты их расщепления: аминокислоты, глицерол и высшие жирные кислоты утилизируются клетками.
Избыток холестерола в мембранах клеток нарушает их микровязкость и нарушая тем самым работу трансмембранных транспортных систем. Другими словами, избыток холестерола оказывает на клетки токсический эффект. Клетки периферических тканей располагают несколькими механизмами, предотвращающими избыточное накопление холестерола в их мембранах. Во-первых, при избыточном поступлении холестерола в клетку за счет рецептор-опосредованного захвата ЛПНП, количество В-рецепторов на поверхности клетки уменьшается. Во-вторых, излишнее накопление холестерола в мембранах тормозит работу собственного механизма синтеза холестерола в клетке путем угнетения активности ГМГ-редуктазы. Наконец, в третьих, избыток холестерола активирует работу АХАТ, переводя тем самым молекулы свободного холестерола в его эфиры, последние же резервируются в клетке в составе специальных вакуолей.
В печени ситуация несколько иная, так как холестерол, поступающий в гепатоциты вместе с ЛПНП, может или использоваться в ходе синтеза новых липопротеидных частиц, или может превращаться в желчные кислоты, или же может секретироваться в желчь и выводиться вместе с ней в кишечник. Следует отметить, что в последнее время появилось представление о двух раздельных пулах холестерола в гепатоцитах. Один пул формируется за счет его синтеза и используется для образования липопротеидов различных классов. Другой пул формируется в основном за счет холестерола, поступающего в гепатоциты из крови в составе ЛППП, ЛПНП и ЛПВП; этот холестерол или используется для синтеза желчных кислот, или секретируется в желчь. Насколько это представление справедливо - покажет время.
В целом же система липопротеидных частиц ЛПОНП Д> ЛППП Д> ЛПНП обеспечивает транспорт липидов, синтезированных в печени, в клетки периферических органов и тканей, что и иллюстрирует следующая далее схема:
3.5.3. Метаболизм ЛПВП
Общий пул липопротеидов высокой плотности (ЛПВП), циркулирующих в крови, формируется из трех источников: за счет их образования в печени, за счет их поступления из кишечника и за счет их образования из ремнантных хиломикронов.