В экспериментах на мышах и кроликах ученые Университета Джонса Хопкинса (Johns Hopkins University) нашли способ блокировать аномальные синтез, транспорт и расщепление холестерина, успешно предупредив развитие атеросклероза – основной причины инфарктов и инсультов. Атеросклероз развивается как результат длительного накопления жира внутри кровеносных сосудов, что приводит к их сужению и потере эластичности сосудистой стенки. В результате значительно снижается способность сосудов питать богатой кислородом кровью сердечную мышцу и головной мозг.

В серии экспериментов, описанных в журнале Circulation, ученые идентифицировали и заблокировали функцию одной единственной молекулы – виновницы целого ряда биологических сбоев, отрицательно влияющих на способность организма правильно использовать, транспортировать и расщеплять холестерин – жировое вещество, накапливающееся внутри сосудов и являющееся причиной развития сердечно-сосудистых заболеваний.

Виновником развития атеросклероза, по мнению исследователей, является молекула гликолипида, называемая гликосфинголипидом, или GSL, входящая в состав мембран всех клеток и, в основном, известная своей ролью в регуляции клеточного роста. Как показали результаты экспериментов, именно эта молекула регулирует метаболизм холестерина.

Чтобы блокировать синтез гликосфинголипида, исследователи использовали искусственное соединение D-PDMP (D-threo-1-phenyl-2-decanoylamino-3-morpholino-1-propanol) и, таким образом, предотвратили развитие сердечно-сосудистых заболеваний у мышей и кроликов, получавших пищу с высоким содержанием жиров и холестерина. Результаты экспериментов показывают, что D-PDMP, по-видимому, вмешивается в работу целого ряда генетических путей, регулирующих несколько аспектов жирового обмена – начиная с того, как клетки извлекают и поглощают холестерин из пищи и как он транспортируется в ткани и органы, и заканчивая его разрушением печенью и выведением из организма.

«Разработанные на сегодня лекарства, понижающие уровень холестерина, решают проблему односторонне – либо путем блокирования синтеза холестерина, либо путем предотвращения его слишком активного поглощения организмом», – объясняет ведущий автор исследования Суброто Чаттерджи (Subroto Chatterjee), PhD, «Но атеросклероз – многофакторная проблема, которая требует удара по аномальному циклу холестерина во многих его точках. По нашему мнению, подавив синтез гликосфинголипида, мы добились именно этого».

(Рис. National Heart, Lung, and Blood Institute)

В частности, лечение животных соединением D-PDMP привело к снижению у них уровня так называемого плохого холестерина, или липопротеинов низкой плотности – ЛПНП, а также к падению уровня окисленных ЛПНП, особенно опасной формы жира, образующейся при взаимодействии ЛПНП со свободными радикалами. Окисленные ЛПНП легко «прилипают» к стенкам сосудов, вызывая воспаление, повреждающее стенки и способствующее росту жировых бляшек. Кроме того, ученые наблюдали повышение уровня так называемого хорошего холестерина, или липопротеинов высокой плотности – ЛПВП, известных своей ролью в противодействии эффектам ЛПНП, и значительное падение уровней триглицеридов – еще одного вида жира, образующего атеросклеротические бляшки.

Лечение D-PDMP предотвратило образование в сосудах животных и жировых бляшек и отложений кальция. Эти эффекты наблюдались у животных, ежедневно получавших D-PDMP, хотя им давали пищу, на 20 процентов состоящую из триглицеридов. Более того, мишенью D-PDMP, по-видимому, являются самые вредные побочные продукты ростового сигналинга аномальных клеток, такие как окисленные ЛПНП, и активность определенных химических веществ, вызывающих воспаление сосудов без изменения самого роста клеток.

Соединение D-PDMP, уже давно используемое в фундаментальных исследованиях для экспериментального блокирования и изучения клеточного роста и других функций клеток, считается безопасным для животных. В частности, в данном исследовании ученые не наблюдали никаких побочных эффектов, даже если дозы D-PDMP десятикратно превышали минимально эффективные. В настоящее время исследователи разрабатывают лекарственное соединение на основе D-PDMP, которые они вскоре планируют испытать на других животных и, в конечном итоге, на организме человека.

(Рис. National Heart, Lung, and Blood Institute)

Эксперименты проводились на генетически модифицированных мышах, у которых не было белка, важного для расщепления жиров. Такие мыши, следовательно, предрасположены к развитию атеросклероза. Исследователи кормили животных пищей с высоким содержанием жиров в течение нескольких месяцев, причем третья часть животных получала небольшие дозы D-PDMP. Двойную дозу этого же ингибитора получала другая треть мышей, плацебо – остальные животные.

Измерив толщину аорты животных, ученые обнаружили поразительные различия между группами. Как и ожидалось, аорты мышей, получавших плацебо, стали толще из-за накопления жира и отложения кальция. Аорты мышей, получавших низкие дозы D-PDMP, были значительно тоньше и практически не блокировались бляшками. К удивлению исследователей, артерии мышей, получавших пищу с высоким содержанием жиров и высокие дозы D-PDMP, был почти неотличимы от артерий здоровых животных.

Далее исследователи измерили, насколько хорошо и быстро циркулировала по кровеносным сосудам животных кровь. Замедление кровотока сигнализирует о «засорение» сосуда и является маркером атеросклероза. В сосудах мышей, получавших пищу с высоким содержанием жиров и D-PDMP, кровоток был в норме. У мышей, получивших пищу с высоким содержанием жиров без D-PDMP, кровоток был предсказуемо нарушен.

Изучив клетки печени животных, ученые заметили значимые различия в экспрессии некоторых генов, регулирующих обмен холестерина. Активность этих генов определяется по уровню кодируемых ими ферментов. У мышей, получавших D-PDMP, были заметно выше уровни двух ферментов, отвечающих за тонкий жировой баланс путем регуляции поглощения и расщепления клетками холестерина. В частности, считают ученые, этот ингибитор, по-видимому, стимулирует активность и повышает эффективность класса клеточных белковых насосов, ответственных за поддержание здорового уровня холестерина за счет его транспортировки в и из крови. Кроме того, мыши, получавшие D-PDMP, имели более высокие уровни липопротеина липазы – фермента, ответственного за расщепление триглицеридов. Дефицит этого фермента приводит к опасному накоплению триглицеридов в крови.

Кроме того, лечение D-PDMP повысило активность фермента, ответственного за очищение организма от жиров путем их преобразования в желчь – растворяющее жиры вещество, секретируемое печенью.

В заключительной серии экспериментов исследователи сравнили состояние двух групп здоровых кроликов, которых кормили пищей с высоким содержанием жиров. Животные одной из этих групп получали D-PDMP. У кроликов, содержавшихся на диете с высоким содержанием жиров и не получавших D-PDMP, наблюдались все классические признаки атеросклероза – образование жировых бляшек и неэластичные суженные кровеносные сосуды. Уровень холестерина у этих животных повысился в 17 раз. Получавшие препарат D-PDMP кролики остались практически здоровы – уровень холестерина у них сохранялся в пределах нормы или лишь незначительно превышал ее.

По статистике Всемирной организации здравоохранения, высокий уровень холестерина ежегодно уносит 2.6 миллиона жизней. По утверждениям экспертов, представленные на сегодняшнем фармацевтическом рынке препараты для снижения уровня холестерина, такие как статины, не работают примерно у одной трети принимающих их пациентов.