БИОХИМИЯ, 2022, том 87, вып. 11, с. 1659–1666

УДК 577.1- 612.011- 611- 018.54

Сравнительная окисляемость разных классов липопротеидов плазмы крови

© 2022 В.З. Ланкин *lankin0309@mail.ru, А.К. Тихазе, В.Я. Косач

ФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр кардиологии имени акад. Е.И. Чазова» Минздрава РФ, 121552 Москва, Россия

Поступила в редакцию 29.08.2022
После доработки 21.09.2022
Принята к публикации 21.09.2022

DOI: 10.31857/S0320972522110112

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: липопротеиды низкой плотности (ЛНП), липопротеиды высокой плотности (ЛВП), свободнорадикальное окисление, ацилгидроперокси-производные фосфолипидов.

Аннотация

Исследовали кинетику свободнорадикального окисления разных классов липопротеидов плазмы крови – наночастиц липид-транспортирующей системы организма. Установлено, что Cu2+-инициированная окисляемость (susceptibility to free radical peroxidation) «атерогенных» липопротеидов низкой плотности (ЛНП) плазмы крови человека in vitro более чем на порядок выше окисляемости «антиатерогенных» липопротеидов высокой плотности (ЛВП). Исходное содержание ацилгидроперокси-производных фосфолипидов в наружном слое частиц ЛНП in vivo (при расчёте на одну частицу) также более чем на порядок превышает содержание этих первичных продуктов свободнорадикального окисления в частицах ЛВП. Окисляемость субфракции ЛВП – ЛВП2 – была достоверно выше, чем окисляемость общих ЛВП и субфракции ЛВП3. Полученные данные подтверждают важную роль свободнорадикального окисления ЛНП в молекулярных механизмах, приводящих к индукции повреждения стенки сосудов при атеросклерозе.

Текст статьи

Пожалуйста, введите код, чтобы получить PDF файл с полным текстом статьи:

captcha

Сноски

* Адресат для корреспонденции.

Финансирование

Работа выполнена при финансовой поддержке гранта Российского научного фонда № 22-15-00013.

Благодарности

Авторы признательны А.А. Панферовой и к.б.н. Г.Г. Коноваловой за помощь в выделении липопротеидов и проведении отдельных экспериментов, а также д.б.н. К.Б. Шумаеву за участие в обсуждении результатов.

Вклад авторов

Ланкин В.З. – концепция и руководство работой, обсуждение результатов исследования, написание текста; Тихазе А.К. – обсуждение результатов исследования, написание текста, редактирование текста статьи; Косач В.Я. – проведение экспериментов, обсуждение результатов исследования, редактирование текста статьи.

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Соблюдение этических норм

Все процедуры, выполненные в исследовании с участием людей, соответствуют этическим стандартам национального комитета по исследовательской этике и Хельсинкской декларации 1964 года и её последующим изменениям или сопоставимым нормам этики. От каждого из включённых в исследование участников было получено информированное добровольное согласие.

Список литературы

1. Tomkin, G. H. (2010) Atherosclerosis, diabetes and lipoproteins, Expert Rev. Cardiovasc. Ther., 8, 1015-1029, doi: 10.1586/erc.10.45.

2. Arnao, V., Tuttolomondo, A., Daidone, M., and Pinto, A. (2019) Lipoproteins in atherosclerosis process, Curr. Med. Chem., 26, 1525-1543, doi: 10.2174/0929867326666190516103953.

3. Carr, S. S., Hooper, A. J., and Sullivan, D. R. (2019) Non-HDL-cholesterol and apolipoprotein B compared with LDL-cholesterol in atherosclerotic cardiovascular disease risk assessment, Pathology, 51, 148-154, doi: 10.1016/j.pathol.2018.11.006.

4. Getz, G. S., and Reardon, C. A. (2020) Atherosclerosis: cell biology and lipoproteins, Curr. Opin. Lipidol., 31, 286-290, doi: 10.1097/MOL.0000000000000704.

5. Wang, H. H., Garruti, G., Liu, M., Portincasa, P., and Wang, D. H. (2017) Cholesterol and lipoprotein metabolism and atherosclerosis: recent advances in reverse cholesterol transport, Ann. Hepatol., 16 (Suppl. 1), S27-S42, doi: 10.5604/01.3001.0010.5495.

6. Lee, J. M. S., and Choudhury, R. P. (2010) Atherosclerosis regression and high-density lipoproteins, Expert Rev. Cardiovasc. Ther., 8, 1325-1334, doi: 10.1586/erc.10.108.

7. Bryan, H., and Brewer, Jr. (2011) Clinical review: the evolving role of HDL in the treatment of high-risk patients with cardiovascular disease, J. Clin. Endocrinol. Metab., 96, 1246-1257, doi: 10.1210/jc.2010-0163.

8. Hernáez, Á., Soria-Florido, M., Schröder, H., Ros, E., Pintó, X., et al. (2019) Role of HDL function and LDL atherogenicity on cardiovascular risk: A comprehensive examination, PLoS One, 14, e0218533, doi: 10.1371/journal.pone.0218533.

9. Lankin, V. Z., and Tikhaze, A. K. (2017) Role of oxidative stress in the genesis of atherosclerosis and diabetes mellitus: a personal look back on 50 years of research, Curr. Aging Sci., 10, 18-25, doi: 10.2174/1874609809666160926142640.

10. Schalkwijk, C. G., and Stehouwer, C. D. A. (2020) Methylglyoxal, a highly reactive dicarbonyl compound, in diabetes, its vascular complications, and other age-related diseases, Physiol. Rev., 100, 407-461, doi: 10.1152/physrev.00001.2019.

11. Spiteller, G. (2008) Peroxyl radicals are essential reagents in the oxidation steps of the maillard reaction leading to generation of advanced glycation end products, Ann. NY Acad. Sci., 1126, 128-133, doi: 10.1196/annals.1433.031.

12. Lankin, V. Z., Konovalova, G. G., Tikhaze, A. K., Shumaev, K. B., Kumskova, E. M., et al. (2014) The initiation of the free radical peroxidation of low-density lipoproteins by glucose and its metabolite methylglyoxal: a common molecular mechanism of vascular wall injures in atherosclerosis and diabetes, Mol. Cell. Biochem., 395, 241-252, doi: 10.1007/s11010-014-2131-2.

13. Lankin, V. Z., Shadyro, O. I., Shumaev, K. B., Tikhaze, A. K., and Sladkova, A. A. (2019) Non-enzymatic methylglyoxal formation from glucose metabolites and generation of superoxide anion radical during methylglyoxal-dependent cross-links reaction, J. Antioxidant Activity, 1, 33-45, doi: 10.14302/issn.2471-2140.jaa-19-2997.

14. Lankin, V. Z., Tikhaze, A. K., and Melkumyants, A. M. (2022) Dicarbonyl-dependent modification of LDL as a key factor of endothelial dysfunction and atherosclerotic vascular wall damage, Antioxidants, 11, 1565, doi: 10.3390/antiox11081565.

15. Lankin, V. Z., Tikhaze, A. K., Kapel’ko, V.I., Shepel’kova, G. S., Shumaev, K. B., et al. (2007) Mechanisms of oxidative modification of low density lipoproteins under conditions of oxidative and carbonyl stress, Biochemistry (Moscow), 72, 1081-1090, doi: 10.1134/s0006297907100069.

16. Lankin, V. Z., Tikhaze, A. K., Konovalova, G. G., Kumskova, E. M., and Shumaev, K. B. (2010) Aldehyde-dependent modification of low density lipoproteins, in Handbook of Lipoprotein Research, NY., рp. 85-107.

17. Sun, Y., and Chen, X. (2011) Ox-LDL-induced LOX-1 expression in vascular smooth muscle cells: role of reactive oxygen species, Fundam. Clin. Pharmacol., 25, 572-579, doi: 10.1111/j.1472-8206.2010.00885.x.

18. Lankin, V. Z., Tikhaze, A. K., and Kumskova, E. M. (2012) Macrophages actively accumulate malonyldialdehyde-modified but not enzymatically oxidized low density lipoprotein, Mol. Cell. Biochem., 365, 93-98, doi: 10.1007/s11010-012-1247-5.

19. Bowry, V. W., Stanley, K. K., and Stocker, R. (1992) High density lipoprotein is the major carrier of lipid hydroperoxides in human blood plasma from fasting donors, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 89, 10316-10320, doi: 10.1073/pnas.89.21.10316.

20. Suzukawa, M., Ishikawa, T., Yoshida, H., and Nakamura, H. J. (1995) Effect of in-vivo supplementation with low-dose vitamin E on susceptibility of low-density lipoprotein and high-density lipoprotein to oxidative modification, J. Am. Coll. Nutr., 14, 46-52, doi: 10.1080/07315724.1995.10718472.

21. Garner, B., Witting, P. K., Waldeck, A. R., Christison, J. K., Raftery, M., et al. (1998) Oxidation of high density lipoproteins. I. Formation of methionine sulfoxide in apolipoproteins AI and AII is an early event that accompanies lipid peroxidation and can be enhanced by alpha-tocopherol, J. Biol. Chem., 273, 6080-6087, doi: 10.1074/jbc.273.11.6080.

22. Ohmura, H., Watanabe, Y., Hastumi, C., Sato, H., Daida, H., et al. (1999) Possible role of high susceptibility of high-density lipoprotein to lipid peroxidative modification and oxidized high-density lipotein in genesis of coronary artery spasm, Atherosclerosis, 142, 179-184, doi: 10.1016/S0021-9150(98)00235-4.

23. Raveh, O., Pinchuk, I., Fainaru, M., and Lichtenberg, D. (2001) Kinetics of lipid peroxidation in mixtures of HDL and LDL, mutual effects, Free Radic. Biol. Med., 31, 1486-1497, doi: 10.1016/s0891-5849(01)00730-4.

24. Parthasarathy, S., Barnett, J., and Fong, L. G. (1990) High-density lipoprotein inhibits the oxidative modification of low-density lipoprotein, Biochim. Biophys. Acta, 1044, 275-283, doi: 10.1016/0005-2760(90)90314-n.

25. Raveh, O., Pinchuk, I., Schnitzer, E., Fainaru, M., Schaffer, Z., et al. (2000) Kinetic analysis of copper-induced peroxidation of HDL, autoaccelerated and tocopherol-mediated peroxidation, Free Radic. Biol. Med., 29, 131-146, doi: 10.1016/s0891-5849(00)00332-4.

26. Nourooz-Zadeh, J., Tajaddini-Sarmad, J., Ling, K. L., and Wolff, S. P. (1996) Low-density lipoprotein is the major carrier of lipid hydroperoxides in plasma. Relevance to determination of total plasma lipid hydroperoxide concentrations, Biochem. J., 313 (Pt 3), 781-786, doi: 10.1042/bj3130781.

27. Lankin, V. Z., and Tikhaze, A. K. (2003) in Free Radicals, Nitric Oxide, and Inflammation: Molecular, Biochemical, and Clinical Aspects (Tomasi, A., Ozben, T., Skulachev, V. P., eds) IOS Press, NATO Science Series, Amsterdam, 344, pp. 218-231.

28. Lindgren, F. T. (1975) in Analysis of Lipids and Lipoproteins (Perkins, E. G., ed) Champaign: Amer. Oil. Chemists Soc., pp. 204-224.

29. Mark, J., and Burkitt, A. (2001) Critical overview of the chemistry of copper-dependent low density lipoprotein oxidation: roles of lipid hydroperoxides, a-tocopherol, thiols, and ceruloplasmin, Arch. Biochem. Biophys., 394, 117-135, doi: 10.1006/abbi.2001.2509.

30. Patel, R. P., and Darley-Usmar, V. (1999) Molecular mechanisms of the copper dependent oxidation of low-density lipoprotein, Free Rad. Res., 30, 1-9, doi: 10.1080/10715769900300011.

31. Shen, B.W., Scanu, A. M., and Kezdy, F. J. (1977) Structure of human serum lipoproteins inferred from compositional analysis, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 74, 837-841. doi: 10.1073/pnas.74.3.837.

32. Lankin, V. Z., Afanasieva, O. I., Konovalova, G. G., Utkina, E. A., Dmitrieva, O. A., et al. (2011) Modification of lipoprotein(a) by natural dicarbonyls induced their following free radical peroxidation, Dokl. Biochem. Biophys., 441, 287-289, doi: 10.1134/S1607672911060159.

33. Nagano, Y., Arai, H., and Kita, T. (1991) High density lipoprotein loses its effect to stimulate efflux of cholesterol from foam cells after oxidative modification, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 88, 6457-6461, doi: 10.1073/pnas.88.15.6457.

34. Salmon, S., Maziere, C., Auclair, M., Theron, L., Santus, R., et al. (1992) Malondialdehyde modification and copper-induced autooxidation of high-density lipoprotein decrease cholesterol efflux from human cultured fibroblasts, Biochim. Biophys. Acta, 1125, 230-235, doi: 10.1016/0005-2760(92)90050-6.

35. Gao, D., and Podrez, E. A. (2018) Characterization of covalent modifications of HDL apoproteins by endogenous oxidized phospholipids, Free Radic. Biol. Med., 115, 57-67, doi: 10.1016/j.freeradbiomed.2017.11.012.

36. Nestel, P. J. (1987) High-density lipoprotein turnover, Am. Heart J., 113 (Pt. 2), 518-521, doi: 10.1016/0002-8703(87)90624-7.

37. Aoki, T., Abe, T., Yamada, E., Matsuto, T., and Okada, M. (2012) LDL susceptibility to oxidation accelerates future carotid artery atherosclerosis, Lipids Health Dis., 11, 4, doi: 10.1186/1476-511X-11-4.