Komplex oxLDL/β2-glykoprotein I jako proaterogenní autoantigen. Je ateroskleróza autoimunitní onemocnění?


OxLDL/β2-glycoprotein I complex as a pro-atherogenic autoantigen. Is atherosclerosis an autoimmune disease?

Oxidation of atherogenic low-density lipoproteins (LDL) plays a key role in the pathogenesis of atherosclerosis. Oxidation stress and inflammation are closely interrelated and they can potentiate one another. In the subendothelial space of the arterial intima, monocytes/macrophages become activated and phagocyte oxidized LDL (oxLDL) via scavenger receptors. It has been demonstrated that oxLDL forms complex with plasma β2-glycoprotein I (β2GPI) and becomes autoantigenic triggering synthesis of specific antiphosholipid antibodies. It has been documented that oxLDL/β2GPI in immune complex with IgG autoantibody is internalized by macrophages through the Fcγ receptor. Increased levels of oxLDL/β2GPI were first observed in patients with systemic lupus erythematodes (SLE) and antiphospholipid syndrome (APS), further in individuals with coronary heart disease (CHD) and type 2 diabetes mellitus (DM2T). In a prospective study, initial plasma concentrations of oxLDL/β2GPI correlated with the number and severity of cardiovascular events in patients with chronic CHD over a 2-year period.

Key words:
atherosclerosis – β2-glycoprotein I – inflammation – oxidative stress – oxLDL


Autoři: Pavel Kraml
Působiště autorů: Centrum pro výzkum diabetu, metabolizmu a výživy II. interní kliniky 3. LF UK a FN Královské Vinohrady, Praha
Vyšlo v časopise: Vnitř Lék 2016; 62(Suppl 4): 48-51
Kategorie: Přehledné referáty

Souhrn

Oxidace aterogenních lipoproteinů o nízké hustotě (LDL) hraje jednu ze zásadních rolí v patogenezi aterosklerózy. Oxidační stres a zánět spolu úzce souvisejí a vzájemně se potencují. V subendotelovém prostoru arteriální intimy přitom dochází k aktivaci monocytů/makrofágů, které svými scavengerovými receptory internalizují oxidované LDL (oxLDL). Ukázalo se však, že oxLDL vytváří komplex s plazmatickým β2-glykoproteinem I (β2GPI) a stává se autoantigenem spouštějícím tvorbu specifických antifosfolipidových protilátek. Bylo prokázáno, že komplex oxLDL/β2GPI je pak ve vazbě s IgG protilátkou jako imunokomplex vychytáván makrofágy přes Fcγ receptor. Zvýšené hladiny oxLDL/β2GPI byly nejprve popsány u pacientů se systémovým lupus erythematodes (SLE) a antifosfolipidovým syndromem (APS), dále pak u pacientů s ischemickou chorobou srdeční (ICHS) a diabetem 2. typu (DM2T). U pacientů s chronickou formou ICHS pak iniciální hodnoty koncentrace oxLDL/β2GPI v plazmě korelovaly s počtem a závažností kardiovaskulárních příhod.

Klíčová slova:
ateroskleróza – β2-glykoprotein I – oxidační stres – oxLDL – zánět


Ateroskleróza je chronický inflamatorní proces, při kterém oxidativní stres sehrává jednu z klíčových rolí. Oxidační stres a zánět obecně spolu úzce souvisejí, vzájemně se doprovázejí na řadě úrovní a bylo prokázáno, že se mohou i navzájem indukovat. Inflamatorní buňky produkují volné radikály (např. v dýchacím řetězci neutrofilů) a naopak reaktivní formy kyslíku a dusíku se uplatňují jako signální molekuly, které spouští zánětlivou odpověď v tkáních [1,2].

Při iniciaci a progresi ateromového plátu se významně uplatňuje oxidativní modifikace aterogenních lipoproteinů, zejména lipoproteinů o nízké hustotě (LDL). Je známá skutečnost, že čím menší je částice LDL, tím více je náchylná k oxidaci, a tvorba těchto malých, denzních LDL je typická např. pro jedince s inzulinovou rezistencí a diabetem 2. typu. V subendotelovém prostoru arteriální intimy jsou oxidované LDL (oxLDL) rychle vychytávány makrofágy vazbou na tzv. scavengerové receptory (např. CD36, SRA, SRB-I či LOX) [3], dochází k ukládání cholesterolového esteru a makrofágy se tak přeměňují v pěnité buňky. Zatímco vychytávání nativních LDL cestou LDL receptorů podobně jako v každé somatické buňce podléhá negativní zpětné vazbě v závislosti na množství intracelulárního cholesterolu, není exprese scavengerových receptorů a vazba oxLDL zpětnovazebně regulována [4,5]. Zdá se však, že oxLDL může být absorbován makrofágem ještě dalším mechanizmem.

Hasunuma et al prokázali [6], že oxLDL tvoří komplexy s plazmatickým β2-glykoproteinem I (β2GPI) ze skupiny tzv. komplement kontrolujících proteinů – CCP. Funkce tohoto proteinu, původně nesprávně nazývaného apoprotein H, byla dlouho nejasná, dnes se však ví, že je významným faktorem vrozené imunity a že ve fyziologii lipoproteinů nehraje primárně žádnou roli. β2GPI se skládá z 326 aminokyselin strukturovaných do 5 domén. 4 domény mají stejné sekvence aminokyselin, zatímco doména V obsahuje 6 reziduálních inzercí. Tyto přídatné aminokyseliny v doméně V tvoří pozitivně nabitý epitop, který je zodpovědný za vazbu záporně nabitých fosfolipidů [7,8]. Elektronmikroskopické zobrazení dále odhalilo, že β2GPI existuje ve dvou konformacích. V plazmě se β2GPI nachází v cirkulární konformaci, přičemž konec domény I se dotýká konce domény V. Po interakci s anionovým povrchem fosfolipidů dochází k rozevření β2GPI do tvaru písmene J, čímž se obnaží oblast β2GPI schopná vazby na protilátky (obr. 1) [9].

Struktura β2-glykoproteinu I.
Po navázání anionové skupiny fosfolipidu (PL) na pozitivně nabitý epitop domény V se cirkulární struktura rozevírá a obnaží se oblast determinovaná k vazbě protilátky. Upraveno podle [9]
Obr. 1. Struktura β2-glykoproteinu I. Po navázání anionové skupiny fosfolipidu (PL) na pozitivně nabitý epitop domény V se cirkulární struktura rozevírá a obnaží se oblast determinovaná k vazbě protilátky. Upraveno podle [9]

Histochemickými metodami byla prokázána přítomnost β2GPI v humánních ateromových plátech, z čehož lze usuzovat na jeho význam v patofyziologii aterosklerózy [10]. Kobayashi et al v in vitro experimentu demonstrovali, že β2GPI váže kovalentní vazbou oxLDL a tvoří s ním stabilní, nedisociovatelný komplex (oxLDL/β2GPI) [11]. Na zvířecím modelu i u člověka pak byla prokázána kolokalizace oxLDL/β2GPI s imunoreaktivními lymfocyty a imunoglobuliny v ateromových lézích [12]. U pacientů s autoimunitním onemocněním, jako je systémový lupus erythematodes nebo antifosfolipidový syndrom, indukuje komplex oxLDL/β2GPI tvorbu specifických antifosfolipidových protilátek. Na myším modelu Kajiwara et al demonstrovali, že oxLDL/β2GPI navázané v imunokomplexu na IgG jsou fagocytovány makrofágy nejspíše přes Fcγ receptor [13]. Naproti tomu protilátky anti oxLDL/β2GP třídy IgM se v experimentu zdají mít inhibiční vliv na fagocytózu oxLDL/β2GP makrofágem (obr. 2, obr. 3) [14].

Internalizace oxLDL/β2GPI v imunokomplexu s IgG. Upraveno podle [14]
Obr. 2. Internalizace oxLDL/β2GPI v imunokomplexu s IgG. Upraveno podle [14]

Imunokompex oxLDL/β2GPI s IgM není internalizován. Upraveno podle [14]
Obr. 3. Imunokompex oxLDL/β2GPI s IgM není internalizován. Upraveno podle [14]

Jak již bylo řečeno, fosfolipidy vázané na β2GPI slouží jako autoantigen, který spouští tvorbu antifosfolipidových protilátek, které hrají významnou roli v patogenezi trombotických komplikací. Výsledky řady studií prokázaly, že antifosfolipidové protilátky up-regulují expresi tkáňového faktoru (tissue factor – TF) [15] ve tkáních a dále mají přímý inhibiční efekt na plazmatický antikoagulační protein C [16–18]. Přítomností oxLDL/β2GPI v plazmě pacientů s autoimunitním onemocněním se pak někteří autoři snaží vysvětlit zvýšené riziko kardiovaskulárních i tromboembolických příhod u těchto jedinců.

Obecně se má za to, že k oxidativní modifikaci LDL dochází v arteriální stěně (intimě) a že některé oxLDL unikají zpět do cirkulace. OxLDL mají významné proinflamatorní a imunogenní vlastnosti. Protilátky proti oxidovaným LDL byly zvýšeny u pacientů s časnou manifestací koronární aterosklerózy (angiograficky verifikované) jakož i předčasné aterosklerózy periferních tepen. Řada prací dále potvrdila, že β2GPI jsou hlavním antigenem antifosfolipidových protilátek a že oxLDL/β2GPI představují proaterogenní autoantigen, který se může uplatňovat při vzniku a nárůstu ateromového plátu a pravděpodobně zvyšovat i riziko jeho ruptury. Tuto domněnku podporují nálezy β2GPI v blízkosti CD4+ lymfocytů a buněk monocyto/makro­fágové řady v lidských ateromech i výsledky [10] in vitro studií prokazující zvýšenou a zrychlenou internalizaci oxLDL v přítomnosti anti-β2GPI protilátek [19,20]. Greco et al se ve své klinické studii snažili zjistit vztah mezi hladinami cirkulujících oxLDL/β2GPI a akutními koronárními příhodami. Zjistilo se, že ve srovnání s jedinci s intaktními koronárními arteriemi měli pacienti s ischemickou chorobou srdeční (ICHS) významně vyšší koncentrace oxLDL/β2GPI v plazmě (3,75 ± 6,31 U/ml vs 2,21 ± 3,03 U/ml; p = 0,0026). U pacientů s těžkou formou ICHS byly průměrné hladiny oxLDL/β2GPI ještě vyšší (8,71 ± 12,87 U/ml). Při rozdělení skupiny pacientů s ICHS do kvartilů podle koncentrace oxLDL/β2GP měli jedinci ve 4. kvartilu 3,5krát vyšší relativní riziko závažných kardiovaskulárních komplikací než pacienti 1. kvartilu po dobu 2letého sledování [21]. Výsledky jiné studie navíc demonstrovaly, že rosuvastatin podávaný diabetikům signifikantně snížil hladiny oxLDL/β2GPI, a to mechanizmem, který je pravděpodobně nezávislý na snižování LDL, ale spíše inhibičním vlivem rosuvastatinu na oxidační účinky metabolitů NO [22]. Lopez et al pak prokázali signifikantně vyšší koncentrace oxLDL/β2GPI u pacientů s diabetem 2. typu ve srovnání se zdravými jedinci kontrolního souboru, což se zdá být odrazem vyššího oxidačního stresu a oxidativní modifikace LDL, a oxLDL/β2GPI tak mohou přispívat ke zvýšenému kardiovaskulárnímu riziku u pacientů s diabetem 2. typu [23]. My sami jsme zdokumentovali, že muži středního věku s abdominální obezitou (použito bylo kritérium abdominální obezity na základě obvodu pasu podle International Diabetes Federation > 94 cm), avšak bez přítomnosti diabetu, měli významně vyšší plazmatické koncentrace oxLDL/β2GPI než štíhlí muži kontrolního souboru. V této kohortě koreloval oxLDL/β2GPI významně s HOMA-IR, koncentrací triacylglycerolů, celkového cholesterolu, LDL-cholesterolu, apoB, Lp(a), feritinem, BMI, WHR, STK a DTK a negativně s HDL-cholesterolem a hladinou adiponektinu. Dále pak oxLDL/β2GP významně koreloval s jedním z nejvýznamnějších proinflamatorních adipokinů – PAI-I [24].

Měření plazmatických koncentrací oxLDL/β2GPI nepatří toho času mezi rutinní laboratorní vyšetření a doposud bylo využíváno zejména v experimentu. V klinické praxi bude potřeba vyčkat na výsledky dalších prospektivních studií, které by potvrdily význam tohoto komplexu v predikci kardiovaskulárních komplikací u osob s vysokým kardiovaskulárním rizikem, zejména v sekundární prevenci, u pacientů s diabetem či s autoimunitním onemocněním.

doc. MUDr. Pavel Kraml, Ph.D.

pavel.kraml@fnkv.cz

Centrum pro výzkum diabetu, metabolizmu a výživy II. interní kliniky 3. LF UK a FN Královské Vinohrady, Praha

www.fnkv.cz

Doručeno do redakce 30. 8. 2016

Přijato po recenzi 11. 10. 2016


Zdroje

1. Anderson MT, Staal FJ, Gitler C et al. Separation of oxidant-initiated and redox-regulated steps in the NF-kappa B signal transduction pathway. Prc Natl Acad Sci USA 1994; 91(24): 11527–11531.

2. Flohé L, Brigelius-Flohé R, Saliou C et al. Redox regulation of NF-kappa B activation. Free Radic Biol Med 1997; 22(6): 1115–1126.

3. Murphy JE, Tedbury PR, Homer-Vanniasinkam S et al. Biochemistry and cell biology of mammalian scavenger receptors. Atherosclerosis 2005; 182(1): 1–15.

4. Brown MS, Goldstein JL. A Receptor-Mediated Pathway for Cholesterol Homeostasis. Science 1986; 232(4746): 34–47.

5. de Villiers WJ, Smart EJ. Macrophage scavenger receptors and foam cells formation. J Leukoc Biol 1999; 66(5): 740–746.

6. Hasunuma Y, Matsuura E, Makita Z et al. Involvement of beta 2-glycoprotein I and anticardiolipin antibodies in oxidatively modified low-density lipoprotein uptake by macrophages. Clin Exp Immunol 1997; 107(3): 569–573.

7. Lozier J, Takahashi N, Putman FW. Complete amino acid seqnence of human plasma β2glycoprotein I. Proc Natl Acad Sci USA 1984; 81(12): 3640–3644.

8. Kristensen T, Schousbe I, Boel E et al. Molecular cloning gand mammalian expression of human beta 2-glycoprotein I cDNA. FEBS Lett 1991; 289(2): 183–186.

9. Agar C, van Os GM, Mörgelein M et al. Beta2-Glycoprotein I can exist in two conformations: implication for our understanding of the antiphospholipid syndrome. Blood 2010; 116(8): 1336–1343. Dostupné z DOI: <http://dx.doi.org/10.1182/blood-2009–12–260976>.

10. George J, Harats D, Gilburd B et al. Immunolocalization of beta2-glycoprotein I (apoliporotein H) to human atherosclerotic plaques: potential implications for lesion progression. Circulation 1999; 99(17): 2227–2230.

11. Kobayashi K, Kishi M, Atsui T et al. Circulating oxidized low density lipoprotein forms complexes with β2-glycoprotein I: implication as an atherogenic autoantigen. J Lipid Res 2003; 44(4): 716–726.

12. Ylä-Herttuala S, Palinski W, Rosenfeld ME et al. Evidence for the presence of oxidatively modified low density lipoprotein in atherosclerotic lesions of rabbit and man. J Clin Invest 1989; 84(4): 1086–1095.

13. Kajiwara T, Yasuda T, Matsuura E. Intracellular trafficking of β2-glycoprotein I complexes with lipid vesicles in macrophages: implications on the development of antiphospholipid syndrome. J Autoimmun 2007; 29(2–3): 164–173.

14. Matsuura E, Hughes GR, Khamashta MA. Oxidation of LDL and its clinical implication. Autoimmun Rev 2008; 7(7): 558–566. Dostupné z DOI: <http://dx.doi.org/10.1016/j.autrev.2008.04.018>.

15. Monroe DM, Key NS. The tissue factor-factor VIIa complex: procoagulant activity, tegulation, and multitasking. J Thromb Haemost 2007; 5(6): 1097–1105.

16. Malia RG, Kitchen S, Greaves M et al. Inhibition of activated protein C and its cofactor protein S by antiphospholipid antibodies. Br J Haematol 1990; 76(1): 101–107.

17. Ieko M, Sawada KI, Koike T et al. The putative mechanism of thrombosis in antiphospholipid syndrome: impairment of the protein C and the fibrinoltic systems by monoclonal anticardiolipidn antibodies. Semin Thromb Hemost 1999; 25(5): 503–507.

18. de Laat B, Eckmann CM, van Schagen M et al. Correlation between the potency of a beta2-glycoprotein I-dependent lupus anticoagulant and the level of resistance to activated protein C. Blood Coagul Fibrubikysus 2008; 19(8): 757–764. Dostupné z DOI: <http://dx.doi.org/10.1097/MBC.0b013e32830f1b85>.

19. Kobayashi K, Matsuura E, Liu Q et al. A specific ligand for β2-glycoprotein I mediates antibody-dependent uptake of oxidized low-density lipoproteins by macrophages. J Lipid Res 2001; 42(5): 697–709.

20. Liu Q, Kobayashi K, Inagaki J et al. w-Carboxyl variants of 7-ketocholesteryl esters are ligands for β2-glycoprotein I and mediate antibody-dependent uptake of oxidized LDL by macrophages. J Lipid Res 2002: 43(9): 1486–1495.

21. Greco TP, Conti-Kelly AM, Anthony JR et al. Oxidized-LDL/ β2-glycoprotein I Complexes Are Associated With Disease Severity and Increased Risk for Adverse Outcomes in Patients With Acute Coronary Syndromes. Am J Clin Pathol 2010; 133(5): 737–743. Dostupné z DOI: <http://dx.doi.org/10.1309/AJCP88WVRDRDFBAS>.

22. Ames PR j, Ortiz-Cadanas A, Garcia-De La Torre I et al. Rosuvastatin treatment is associated with a decrease of serum oxidised low-density lipoprotein/beta2-glycoprotein I complex concentration in type 2 diabetes. Br J Diabetes Vasc Dis 2010; 10(6): 292–299.

23. Lopez LR, Hurley BL, Simpson DF et al. Oxidized low-density lipoprotein/ β2-glycoprotein I complex I complexes and autoantibodies in patients with type 2 diabetes mellitus. Ann NY Acad Sci 2005; 1051: 97–103.

24. Kraml PJ, Syrovátka P, Potočková J et al. The oxidized low-density lipoprotein/ β2-glycoprotein I complex is associated with abdominal obesity in healthy middle-aged men. Ann Nutr Med 2013; 62(1): 7–13. Dostupné z DOI: <http://dx.doi.org/10.1159/000343049>.

Štítky
Diabetologie Endokrinologie Interní lékařství

Článek vyšel v časopise

Vnitřní lékařství

Číslo Suppl 4

2016 Číslo Suppl 4

Nejčtenější v tomto čísle

Tomuto tématu se dále věnují…


Přihlášení
Zapomenuté heslo

Nemáte účet?  Registrujte se

Zapomenuté heslo

Zadejte e-mailovou adresu se kterou jste vytvářel(a) účet, budou Vám na ni zaslány informace k nastavení nového hesla.

Přihlášení

Nemáte účet?  Registrujte se