Pobierz - Polskie Towarzystwo Badań nad Miażdżycą

Komentarze

Transkrypt

Pobierz - Polskie Towarzystwo Badań nad Miażdżycą
SZCZECIN
GRUDZIE¡
2000
Nr 4/00 (30) • ISSN 1232-7808 • PISMO POLSKIEGO TOWARZYSTWA BADA¡ NAD MIA˚D˚YCÑ
CZYNNIKI RYZYKA Nr 4/00 (30)
2000
Im bardziej cz∏owiek jest
osobowoÊcià tym bardziej jest czlowiekiem.
Ks. Prof. Józef Tischner
2001
CZYNNIKI
RYZYKA
REDAKTOR NACZELNY
prof. Marek Naruszewicz
RADA REDAKCYJNA
prof. Aldona Dembiƒska-Kieç
doc. Longina K∏osiewicz-Latoszek
prof. Zdzis∏awa Kornacewicz-Jach
prof. Michael Aviram
prof. Wojciech Drygas
prof. Mario Mancini
prof. Stefan Rywik
prof. Peter Schwandt
prof. Eugeniusz Szmat∏och
prof. Marek Sznajderman
prof. Jan Tatoƒ
ADRES REDAKCJI
PTBnM
al. Powstaƒców Wielkopolskich 72
70-111 Szczecin
tel. (0-91) 482-60-74
482-60-75
482-24-31 w 261
fax (0-91) 482-12-51
Sekretarz Redakcji
mgr Kornel Che∏stowski
PISMO
POLSKIEGO TOWARZYSTWA
BADA¡ NAD MIA˚D˚YCÑ
SPIS TREÂCI
List od redaktora
3
ARTYKU¸ REDAKCYJNY
D. Zapolska-Downar
Dysfunkcja komórek Êródb∏onka jako jeden z czynników
patogenetycznych mia˝d˝ycy. Normalizujàcy wp∏yw niektórych leków
5
PATOGENEZA MIA˚D˚YCY
A. Lisowska, G. Chocian, J. Górski
Receptory proliferacji peroksysomów
16
I. Wybraƒska, J. Matuszczyk-¸obaziewicz, A. Dembiƒska-Kieç
Rola bia∏ek wià˝àcych ATP w powstawaniu mia˝d˝ycy
27
M. Dowgwi∏∏owicz-Nowicka, W. Sinkiewicz
Rola aktywacji p∏ytek krwi w rozwoju mia˝d˝ycy i ostrych epizodów wieƒcowych
41
A. Fidor, B. Adach, Z. Stelmasiak
Rola potasu w patomechanizmie udaru mózgu
51
B. Gonet, H. Domek
Jonowy rezonans cyklotronowy w magnetoterapii - fakty czy mity?
56
D. Stasio∏ek, M. KwaÊniewska, W. Drygas
Palenie tytoniu jako czynnik ryzyka chorób uk∏adu sercowo-naczyniowego
62
KRONIKA
WYDANO NA ZLECENIE PTBnM
Druk:
MB Poligrafia
ul. Dàbrowskiego 38/40
Szczecin
DTP:
VERSO s.c.
ul. Kaszubska 27c
70-226 Szczecin
tel./fax (091) 488 47 87
e-mail: [email protected]
Projekt ok∏adki: Marek Naruszewicz
Copyright by „Czynniki Ryzyka“
Szczecin 2000
W nowym stuleciu ˚YJ ZDROWIEJ! ˚YJ D¸U˚EJ!
Apel o zdrowe ˝ywienie i aktywnoÊç fizycznà
69
Third educational course
75
Rada redakcyjna
prof. dr hab.
Marek Naruszewicz
Szczecin
Redaktor naczelny
prof. dr hab. med.
Aldona Dembiƒska-Kieç
Kraków
doc. dr hab. med.
Longina K∏osiewicz-Latoszek
Warszawa
prof.
Michael Aviram
Izrael
prof. dr hab. med.
Zdzis∏awa Kornacewicz-Jach
Szczecin
prof. dr hab. med.
Stefan Rywik
Warszawa
prof.
Mario Mancini
W∏ochy
prof. dr hab. med.
Eugeniusz Szmat∏och
Szczecin
prof. dr hab. med.
Marek Sznajderman
Warszawa
prof.
Peter Schwandt
Niemcy
prof. dr hab. med.
Jan Tatoƒ
Warszawa
prof. dr hab. med.
Wojciech Drygas
¸ódê
CZYNNIKI RYZYKA 4/00
Od Redaktora
Szanowni Czytelnicy,
Ka˝dy z nas na prze∏omie wieku zastanawia si´, jak b´dzie si´ kszta∏towa∏a w dalszej przysz∏oÊci
opieka medyczna i czy z kuli ziemskiej zniknà choroby uk∏adu krà˝enia, tak jak to si´ sta∏o z cz´Êcià
chorób zakaênych, m.in. na skutek dzia∏aƒ szczepieƒ oraz antybiotykoterapii. Z punktu widzenia naszej s∏u˝by zdrowia tego typu perspektywy wydajà si´ z∏udnym marzeniem, jednak paƒstwa Unii Europejskiej myÊlà powa˝nie o programie, który zak∏ada, ˝e wszystkie dzieci urodzone po roku 2003 nie b´dà zapada∏y na choroby uk∏adu krà˝enia przed ukoƒczeniem 64 roku ˝ycia.
Czy ta deklaracja, z racji miejsca podpisania zwana „weroƒskà“, opiera si´ na racjonalnych przes∏ankach? Wydaje si´, ˝e tak, jeÊli pami´taç, ˝e w wyniku wspólnych dzia∏aƒ rzàdu USA i American
Heart Association uda∏o si´ obni˝yç ÊmiertelnoÊç z powodu chorób uk∏adu krà˝enia a˝ o 75%, w populacji amerykaƒskiej do 64. roku ˝ycia. By∏y to oczywiÊcie dzia∏ania wieloletnie, oparte g∏ównie na dobrze zaplanowanych badaniach naukowych, z których wynika∏y cele dla programów w zakresie profilaktyki pierwotnej oraz wtórnej, wspieranych nowoczesnà farmakologià i kardiologià inwazyjnà.
W naszym kraju, niestety, skupiono si´ g∏ównie na prewencji wtórnej i to pozbawionej aspektów dotyczàcych ˝ywienia, aktywnoÊci fizycznej i pomocy psychologicznej. Tak wi´c ratujàc ˝ycie drogimi metodami produkujemy coraz liczniejsze rzesze rencistów, którzy nie zmieniajàc z∏ych przyzwyczajeƒ ˝yciowych wegetujà, odwiedzajàc cz´sto lekarzy i wydajàc skromne renty i emerytury na nie zawsze dobrze
dobranà terapi´. W tym samym czasie nap∏ywa nowa fala zawa∏owców, którzy wchodzà w ten sam „zaczarowany kràg“ nasilajàc wydatki na lecznictwo zamkni´te, które i tak, w tym systemie, nie dogoni
paƒstw o dobrze skonstruowanej infrastrukturze ochrony zdrowia.
Wniosek nasuwa si´ sam: nale˝y przerwaç marazm i skonstruowaç na nowo program ochrony serca w naszym kraju, rozwijajàc, tym razem harmonijnie i w pe∏nej symbiozie, badania podstawowe w zakresie biologii molekularnej i genetyki kardiologicznej, dzia∏ania profilaktyczne w ró˝nych grupach wiekowych, poczynajàc od szko∏y podstawowej a koƒczàc na emerytach, oraz w dalszym ciàgu budowaç
zaplecze kliniczne stosujàc mi´dzynarodowe standardy post´powania, które muszà byç bezwzgl´dnie
stosowane, a potem egzekwowane przez kontrol´ specjalistycznà. Lekarze, którzy nie b´dà dokonywaç
globalnej oceny ryzyka pacjenta wraz z jago aktywnym leczeniem, muszà byç poddani negatywnej weryfikacji zawodowej, gdy˝ w dobie internetu i permanentnego szkolenia nie ma wyt∏umaczenia dla niewiedzy i ignorancji zawodowej!
Nowy program musi mieç zakres ogólnopolski i byç koordynowany przez grup´ ekspertów krajowych i mi´dzynarodowych i byç wolny od wp∏ywów politycznych i fluktuacji bud˝etowych. Weryfikacjà
programu powinna byç jego ocena tak przez pryzmat spadku ÊmiertelnoÊci z powodu chorób uk∏adu
krà˝enia, jak i badania ÊwiadomoÊci zdrowotnej w ca∏ym przekroju spo∏eczeƒstwa na drodze ankietowej, przy udziale niezale˝nych oÊrodków badania opinii spo∏ecznej. Niebagatelnym zyskiem programu
mo˝e byç tak˝e rozwój badaƒ molekularnych i klinicznych, co b´dzie równie˝ mo˝na ∏atwo zweryfikowaç poprzez iloÊç polskich publikacji w dobrych czasopismach mi´dzynarodowych.
Prezentem gwiazdkowym i noworocznym dla Êwiatowej kardiologii by∏y og∏oszone w listopadzie,
podczas Sympozjum AHA w Nowym Orleanie badania DAIS i MIRACL. Wynika z nich ponownie, ˝e
leczenie zaburzeƒ lipidowych, np. przy udziale fibratu - fenofibratu, daje ewidentnie pozytywne rezultaty w postaci zahamowania progresji mia˝d˝ycy w cukrzycy (DAIS). Natomiast u pacjentów leczonych
statynà - atorwastatynà, ju˝ 24 godziny po przebytym zawale serca (MIRACL) stwierdza si´ znacznie
mniejsze ryzyko ponownego zawa∏u i/lub udaru mózgu. Szczegó∏y tych badaƒ omówimy wkrótce w nast´pnych numerach „Czynników Ryzyka“.
Ostatnio coraz cz´Êciej wskazuje si´ na rol´ orzechów w pierwotnej profilaktyce niedokrwiennej
choroby serca. Du˝a zawartoÊç wielonienasyconych kwasów t∏uszczowych, witamin E, b∏onnika oraz
L-argininy b´dàcej prekursorem tlenku azotu sprawia, ˝e ju˝ 30 gramów dziennego spo˝ycia orzechów
ma znaczenie w zmniejszaniu ryzyka zawa∏u serca.
Z wielka radoÊcià zawiadamiam czytelników naszego czasopisma, ˝e prof. Marek Sznajderman,
cz∏onek naszego Kolegium Redakcyjnego i wybitny specjalista w zakresie nadciÊnienia t´tniczego, otrzyma∏ tytu∏ Honorowego Cz∏onka Polskiego Towarzystwa Badaƒ nad Mia˝d˝ycà. UroczystoÊç odby∏a si´
podczas dorocznego Zjazdu Naukowego PTBnM w Zamku Kràg k. Koszalina, w paêdzierniku 2000
(patrz Kronika).
Z najlepszymi ˝yczeniami noworocznymi
Marek Naruszewicz
3
CZYNNIKI RYZYKA 4/00
Warunki publikacji w „Czynnikach Ryzyka”:
1) „Czynniki Ryzyka” zamieszczajà prace poglàdowe, oryginalne, kazuiststyczne i inne dotyczàce szeroko rozumianej problematyki patogenezy mia˝d˝ycy, jej leczenia, epidemiologii,
profilaktyki, roli ˝ywienia, itp.
2) Nades∏anie pracy jest równoznaczne z oÊwiadczeniem, ˝e wszyscy autorzy wyra˝ajà zgod´
na jej opublikowanie w nades∏anej formie oraz ˝e praca nie zosta∏a nigdzie opublikowana ani
z∏o˝ona do druku w innym czasopiÊmie (mo˝e byç przentowana na zjazdach)
3) Zalecana forma nadsy∏ania prac:
– obj´toÊç pracy do 20 stron znormalizowanego maszynopisu A4;
redakcja dopuszcza podzia∏ publikacji na cz´Êci, po uzgodnieniu z autorem;
– prosimy nadsy∏aç dwa egzemlarze pracy (wydruk) i t´ samà zawartoÊç na dyskietce w edytorze Microsoft Word lub jako plik tekstowy;
– ryciny, na oddzielnych kartkach, nie muszà byç powtórzone na dyskietce; w uzasadnionych przypadkach zak∏adamy mo˝liwoÊç druku rycin kolorowych (zblokowanych);
– do pracy nale˝y do∏àczyç jej streszczenie po polsku i w j´zyku angielskim;
– w przypadku dwóch autorów publikujemy fotografie obu, w pozosta∏ych przypadkach tylko pierwszego;
– prosimy podaç stopnie (tytu∏y) naukowe autorów;
– redakcja informuje o wst´pnym zakwalifikowaniu pracy, a póêniej o wynikach recenzji
i przybli˝onym terminie publikacji.
4) Redakcja zastrzega sobie prawo do poprawek stylistycznych bez porozumienia z autorem
5) W przypadku nie przyj´cia pracy do druku redakcja zwraca jeden jej egzemplarz
Adres redakcji „Czynników Ryzyka”:
Zak∏ad Biochemii Klinicznej i Diagnostyki Laboratoryjnej
Pomorskiej Akademii Medycznej
Al. Powstaƒców Wlkp.72
70-111 Szczecin
tel. (091) 482-60-74(75)
fax (091) 482-12-51
Przypominamy cz∏onkom Polskiego Towarzystwa Badaƒ nad Mia˝d˝ycà, ˝e sk∏adka
cz∏onkowska w bie˝àcym roku wynosi 35 z∏.
4
ARTYKU¸ REDAKCYJNY
CZYNNIKI RYZYKA 4/00
dr hab. med. D. Zapolska-Downar
Dysfunkcja komórek
Êródb∏onka jako jeden z czynników patogenetycznych mia˝d˝ycy. Normalizujàcy wp∏yw niektórych
leków
Dysfunkcja komórek Êródb∏onka – definicja
poj´cia
Komórki Êródb∏onka nie stanowià jedynie
biernej tkanki, mechanicznie oddzielajàcej
Êwiat∏o naczynia od jego Êciany, funkcjonujàcej jako selektywnie przepuszczalna bariera.
Dzisiaj uwa˝a si´, ˝e ta pojedyƒcza warstwa
przylegajàcych do siebie komórek, wyÊcie∏ajàcych system naczyniowy, jest wielofunkcyjnym
organem idealnie przystosowanym do kontroli homeostazy naczyniowej, ∏àcznie z procesami krzepni´cia krwi, fibrynolizy, aktywacji p∏ytek krwi, regulacji napi´cia i przepuszczalnoÊci
naczyƒ, wzrostu i ich remodelowania oraz w´drówki leukocytów przez Êcian´ naczynia
w normalnych i patologicznych warunkach
(tab.1) (45,48, 63).
U zdrowego cz∏owieka komórki Êródb∏onka pe∏nià wiele funkcji, których celem jest: zapobieganie adhezji leukocytów, dostarczanie
powierzchni antytrombotycznej, utrzymanie
Êciany naczynia w odpowiednim stanie wazodilatacji oraz hamowanie proliferacji mi´Êni
g∏adkich. Natomiast dysfunkcja komórek
Êródb∏onka prowadzi do kompensacyjnej odpowiedzi, wyra˝ajàcej si´ swoistymi zmianami
metabolizmu, funkcji i struktury komórek
Êródb∏onka, które umo˝liwiajà im w∏aÊciwà reakcj´ na dzia∏ajàcy czynnik (48,63).
Adaptacyjne zmiany w strukturze i funkcji
Êródb∏onka, prowokowane przez patofizjologiczne czynniki stymulujàce, prowadzà do lokalnych, ostrych lub przewlek∏ych zaburzeƒ
w interakcjach komórek Êródb∏onka z komórkowymi lub makromolekularnymi sk∏adowymi
krà˝àcej krwi i Êciany naczynia. Zmiany te to
wzrost przepuszczalnoÊci dla lipoprotein i bia∏ek osocza, hiperadhezywnoÊç dla leukocytów
oraz zachwianie równowagi w lokalnym uwalnianiu czynników pro- i antyzakrzepowych,
czynników hamujàcych i stymulujàcych wzrost,
a tak˝e substancji dzia∏ajàcych wazokonstrukcyjne i relaksujàco na Êcian´ naczynia (64, 66).
Dysfunkcj´ komórek Êródb∏onka, zwanà
przez innych ich aktywacjà, zdefiniowano jako
iloÊciowe zmiany w ekspresji wielu produktów
specyficznych genów, które pozwalajà tym komórkom na pe∏nienie nowych funkcji (54, 64).
Niektóre ze znanych pierwotnych, subkomórkowych i molekularnych zaburzeƒ, zwiàzanych
z aktywacjà komórek Êródb∏onka – przedstawia tabela 2. Konsekwencje tych zaburzeƒ to
os∏abienie syntezy tlenku azotu (NO) i prostacykliny, ekspresja czàstek adhezyjnych, wzrost
syntezy cytokin i inhibitora aktywatora plazminogenu (PAI-1), obni˝enie syntezy tkankowego aktywatora plazminogenu (t-Pa), siarczanu
heparanu i trombomoduliny, adhezja p∏ytek
krwi i aktywacja komórek mi´Êni g∏adkich.
Dzisiaj uwa˝a si´, ˝e dysfunkcja komórek
Êródb∏onka nie jest tylko markerem uszkodzenia naczynia, ale odgrywa istotnà rol´ w inicjacji, progresji oraz wystàpieniu klinicznych
symptomów chorób naczyƒ, których przyczynà
jest mia˝d˝yca. Czynnikami stymulujàcymi dysfunkcj´ komórek Êródb∏onka w mia˝d˝ycy mogà byç: podwy˝szone st´˝enie LDL w surowicy
5
ARTYKU¸ REDAKCYJNY
i ich modyfikacja do oxyLDL, wolne rodniki
tlenowe pochodzàce np. z dymu papierosowego, cukrzyca, podwy˝szone st´˝enie homocysteiny we krwi, zaburzenia hemodynamiczne,
kompleksy immunologiczne czy infekcje wirusem Herpes i Chlamydia pneumoniae (64).
Dysfunkcja komórek Êródb∏onka – stymulacja
odpowiedzi zapalnej
Jednà ze wczesnych zmian w mia˝d˝ycy
zwiàzanych z dysfunkcjà komórek Êródb∏onka
jest wzrost przepuszczalnoÊci dla lipoprotein
(63). Jest to szczególnie wa˝ne u pacjentów
z hipercholesterolemià, poniewa˝ prowadzi do
akumulacji lipidów w b∏onie wewn´trznej.
Znanymi czynnikami, powodujàcymi zwi´kszenie przepuszczalnoÊci komórek Êródb∏onka
sà interleukina-1 (IL-1) i czynnik martwicy guza (TNFα), których g∏ównym êród∏em sà makrofagi i komórki Êródb∏onka. ObecnoÊç tych
cytokin wykazano w wycinkach naczyƒ obj´tych procesem mia˝d˝ycowym, w przeciwieƒstwie do bioptatów zdrowych naczyƒ (5, 22).
Znajdujàce si´ w b∏onie wewn´trznej lipoproteiny mogà podlegaç oksydacyjnej modyfikacji
przez reaktywne zwiàzki tlenowe, uwalniane
z komórek Êródb∏onka i obecne tam makrofagi. Oxy LDL z kolei wywierajà niekorzystny
wp∏yw na komórki Êródb∏onka i w Êwietle aktualnej wiedzy wydajà si´ byç g∏ównym czynnikiem sprawczym dyfunkcji komórek Êródb∏onka w mia˝d˝ycy (67).
W∏aÊciwoÊci
Mediatory
Przeciwkrzepliwe
Substancje heparynopodobne
Trombomodulina
Profibrynolityczne
Tkankowy aktywator plazminogenu (t-Pa)
Antyfibrynolityczne
Inhibitor aktywatora plazminogenu (PAI)
Antyp∏ytkowe
Prostacyklina
Tlenek azotu
Modulacja krzepni´cia
osoczowego
Czynnik tkankowy (TF)
Czynnik aktywujàcy p∏ytki (PAF)
Cynnik V i VIII
Modulacja napiecia naczyƒ
Prostacyklina (-)
Tlenek azotu (-)
Enzym konwertujacy angiotensyn´*(+)
Endotelina (+)
Modulacja wzrostu
komórek mi´Êni g∏adkich
Tlenek azotu (-)
Transformujàcy czynnik wzrostu β (TGFβ) (-)
Czynnik wzrostowy pochodzenia p∏ytkowego
(PDGF) (+)
Przechodzenie leukocytów
do tkanek
Âródb∏onkowe czàstli adhezyjne (selektyny,
ICAM-1, VCAM-1 i PECAM-1)
Czynniki chemotakyczne/aktywatory
(Il-8, MCP-1, PAF)
Tab.1 Funkcjonalne w∏aÊciwoÊci komórek Êródb∏onka
* Enzym katalizujàcy konwersj´ angiotensyny I w angiotensyne II, która stymuluje kurczenie
naczyƒ. (+) - stymulacja, (-) - hamowanie. ICAM-1 - intercellular cell adhesion molecule-1,
VCAM-1 - vascular cel adhesion molecule-1, PECAM - platelet endothelial cell adhesion
molecule-1, IL - interleukina, MCP-1 - czynnik chemotaktyczny dla monocytów
6
CZYNNIKI RYZYKA 4/00
Jednym z wczesnych etapów mia˝d˝ycy jest
adhezja krà˝àcych we krwi mononuklearnych
leukocytów do komórek Êródb∏onka du˝ych
naczyƒ, z nast´powà ich transendotelialnà w´drówkà i akumulacjà w b∏onie wewnetrznej
(64). Pojawiajàce si´ w b∏onie wewn´trznej
monocyty ró˝nicujà si´ w pochodzàce z monocytów makrofagi, które akumulujà estry cholesterolu, a to prowadzi do powstania ob∏adowanych lipidami komórek piankowatych, co jest
charakterystycznym obrazem wczesnego etapu
mia˝d˝ycy – pasma t∏uszczowego. Pochodzàce
z monocytów makrofagi, obecne w Êcianie naczynia, promujà progresj´ zmiany mia˝d˝ycowej poprzez lokalnà generacj´ cytokin (IL-1
i TNFα) i czynników wzrostu takich jak: pochodzàcy z p∏ytek czynnik wzrostowy dla fibroblastów (PDGF), zasadowy czynnik wzrostowy
fibroblastów (bFGF) i czynnik wzrostu komórek Êródb∏onka naczyniowego (VEGF). Sà
tak˝e êród∏em ró˝nych czynników prokoagulacyjnych i antyfibrynolitycznych oraz wolnych
rodników tlenowych.
Innymi, pochodzacymi z krwi obwodowej
komórkami obecnymi w zmia˝d˝ycowanej
Êcianie naczynia sà limfocyty T, które sà êród∏em cytokin, g∏ównie INFγ i IL-4. Cytokiny te
wraz z innymi, uwalnianymi lokalnie cytokinami pot´gujà stan aktywacji le˝àcych w pobli˝u
komórek Êciany naczynia (komórki Êródb∏onka i mi´Êni g∏adkich), a przede wszystkim
obecnych tam makrofagów.
Ta lokalna, selektywna akumulacja mononuklearnych leukocytów w b∏onie wewn´trznej
Êciany naczynia zale˝y od wielkoÊci ekspresji
czàstek adhezyjnych na powierzchni komórek
Êródb∏onka bowiem tak jak i w innych stanach
zapalnych tak i w mia˝d˝ycy adhezja leukocytów z ich nast´powà transendotelialnà w´drówkà jest skutkiem interakcji mi´dzy Êródb∏onkowymi czàstkami adhezyjnymi a ich ligandami na leukocytach (20, 70, 82). Tabela 3
zawiera wykaz czàstek adhezyjnych zaanga˝owanych w adhezj´ i migracj´ leukocytów do
Êciany naczynia.
Âródb∏onkowe czàstki adhezyjne takie jak
selektyna E i VCAM-1 sà nieobecne na spoczynkowych komórkach, natomiast ICAM-1
wyst´puje tylko w niewielkich iloÊciach. Ekspresja selektyny E i VCAM-1 na komórkach
Êródb∏onka pojawia si´, a ICAM-1 podwy˝sza
si´ w nast´pstwie ich aktywacji. Nale˝àce do integryn, leukocytarne czàstki adhezyjne, które
sà ligandami dla VCAM-1 i ICAM-1, sà stale
obecne na powierzchni leukocytów, ale charakteryzujà si´ s∏abym powinowactwem dla swoich
receptorów (70). To powinowactwo gwa∏townie wzrasta w nast´pstwie aktywacji leukocytów. Taki sposób kontroli tworzy mechanizm
powodujàcy pojawienie si´ adhezji tylko
w miejscach obj´tych procesem zapalnym.
ARTYKU¸ REDAKCYJNY
CZYNNIKI RYZYKA 4/00
Proces adhezji i migracji leukocytów jest
wieloetapowy (82). Wst´pna faza adhezji to toczenie si´ leukocytów po komórkach Êródb∏onka (rolling). W etapie tym poÊredniczà interakcje pomi´dzy pojawiajàcymi si´ na powierzchni
komórek Êród∏onka, w nast´pstwie ich aktywacji, selektynami E i P, a obecnymi na powierzchni leukocytów glikoproteinami zawierajàcymi sialowany Lewis X. Interakcje te sà
nietrwa∏e, gdy˝ w ich nast´pstwie dochodzi do
z∏uszczania selektyn, natomiast umo˝liwiajà
aktywacj´ leukocytów przez uwalniane lokalnie czynniki chemotaktyczne. Aktywacja leukocytów zwi´ksza powinowactwo β-integryn do
Êródb∏onkowych czàstek adhezyjnych, co prowadzi do trwa∏ej adhezji. Tak wi´c przy braku
czynników chemotaktycznych nie dochodzi do
trwa∏ej adhezji. Nast´pnie przylegajàce do komórek Êrób∏onka leukocyty podlegajà transendotelialnej w´drówce, w której poÊredniczà interakcje mi´dzy PECAM-1 na komórkach
Êródb∏onka a PECAM-1 na leukocytach.
Mechanizm selektywnego przechodzenia
monocytów i limfocytów, ale nie granulocytów, do Êciany naczynia w mia˝d˝ycy, nie jest
w pe∏ni wyjaÊniony. Du˝à rol´ w tym procesie
przypisuje si´ komórkom Êródb∏onka i wydzielanym przez otaczajàce tkanki czynnikom chemotaktycznym, które aktywujà krà˝àce we
krwi leukocyty (40, 82). Komórki Êródb∏onka
odgrywajà istotnà rol´ w definiowaniu typu
leukocytów przechodzàcych z ∏o˝yska naczyniowego do tkanek poprzez selektywnà ekspresj´ czàstek adhezyjnych. Wa˝nym przyk∏adem takiego procesu jest, wyst´pujàca we
wczesnych etapach mia˝d˝ycy doÊwiadczalnej,
lokalna ekspresja VCAM-1 na komórkach
Êródb∏onka, której towarzyszy selektywna akumulacja mononuklearnych leukocytów w Êcianie naczynia (23, 39). U królików karmionych
dietà wzbogaconà cholesterolem i nasyconymi
kwasami t∏uszczowymi miejscowa ekspresja
VCAM-1 na powierzchni endotelium wyprzedza adhezj´ monocytów (39). VCAM-1 mo˝e
odpowiadaç za selektywne przechodzenie mononuklearnych leukocytów, gdy˝ VLA-4, integryna, która jest ligandem dla VCAM-1, obecna jest tylko na monocytach i limfocytach (19).
W Êwietle dowodów na udzia∏ czàstek adhezyjnych, czynników chemotaktycznych i cytokin w inicjacji i progresji mia˝d˝ycy prowadzone sà intensywne badania nad czynnikami
regulujàcymi ich ekspresj´. Z badaƒ in vitro wynika, ˝e ekspresja genów dla czàstek adhezyjnych na powierzchni komórek Êródb∏onka jak
równie˝ uwalnianych przez nie MCP-1, czynnika stymulujàcego wzrost koloni i makrofagów
(MCSF), IL-6 czy IL-8, jest wzmacniana kilkakrotnie przez IL-1 i TNFα (45). W nast´pstwie
interakcji cytokin z ich receptorami na powierzchni komórki dochodzi do kaskady wewnàtrzkomórkowych wydarzeƒ, mi´dzy innymi
do uwolnienia czynnika transkrypcyjnego NFκB (10). Czynnikowi temu poÊwi´ca si´ wiele
badaƒ, gdy˝ jest on aktywatorem wielu genów,
których zwi´kszona ekspresja prowadzi do odpowiedzi zapalnej. èród∏em IL-1, TNFα czy
IL-4 (selektywnie stymuluje ekspresj´ VCAM1) sà obecne w zmia˝d˝ycowanej Êcianie naczynia makrofagi i limfocyty T. Tak wi´c mogà one
dostarczaç parakrynnego mechanizmu prowadzàcego do nasilania lokalnej odpowiedzi zapalnej i dalszego osiedlania si´ mononuklearnych leukocytów w Êcianie naczynia.
Co jest jednak tym czynnikiem inicjujàcym? G∏ównà rol´ przypisuje si´ zmodyfikowanym oksydacyjnie LDL. Lisofosfatydylocholina, sk∏adowa zmodyfikowanych oksydacyjnnie LDL, indukuje ekspresj´ VCAM-1
i podwy˝sza adhezywnoÊç komórek Êródb∏on-
Dysfunkcja komórek Êródb∏onka
Funkcjonlane nastepstwa
Kliniczne nastepstwa
Wy∏apywanie i utlenianie LDL
UpoÊledzenie syntezy tlenku azotu
UpoÊledzenie syntezy prostacykliny
Zaburzenia w relaksacji naczyƒ
Nadmierna kurczliwoÊç naczyƒ
Wzrost produkcji reaktywnych
zwiàzków tlenowych
Wzrost syntezy PAI-1
UpoÊledzenie syntezy t-Pa
UpoÊledzenie syntezy substancji
heparynopodobnych
Zaburzenia krzepni´cia, które
mogà prowadziç do zakrzepicy
Aktywacja kinazy C
Adhezja p∏ytek
UpoÊledzenie syntezy trombomoduliny
UpoÊledzenie przekazywania
sygna∏ów przez bia∏ka G w b∏onie
komórkowej
Ekspresja czàstek adhezyjnych,
adhezja mononuklearnych leukocytów,
chemotakszja, migracja
Aktywacja NF-κB
Synteza cytokin
Aktywacja genów regulujàcych
wzrost i genów dla czynników
wzrostu
Aktywacja komórek mi´Êni g∏adkich
Tworzenie komórek piankowatych,
akumulacja komórek zapalenia i
mediatorów zapalenia, zaburzona synteza
i degradacja sk∏adowych tkanki
∏àcznej co prowadzi do powstawania
p∏ytki miazdzycowej a w koƒcowym
etapie do jej p´kniecia
Tab.2 Subkomórkowe i molekularne zaburzenia zwiàzane z dysfunkcjà komórek Êródb∏onka oraz ich funkcjonalne i kliniczne nast´pstwa istotne dla
powstawania i rozwoju mia˝d˝ycy
7
CZYNNIKI RYZYKA 4/00
ARTYKU¸ REDAKCYJNY
ka dla monocytów (36). Zmodyfikowane oksydacyjnie LDL i ich sk∏adowe zwi´kszajà stymulowanà cytokinami ekspresj´ VCAM-1
na powierzchni komórek Êródb∏onka (34). Innym czynnikiem inicjujàcym mo˝e byç stres
oksydacyjny, który prowadzi do aktywacji
NF-κB (10). Uwa˝a si´, ˝e g∏ównym stymulatorem uwalniania NF-κB z obecnego w cytoplaêmie jego kompleksu z bia∏kiem IκB jest
rodnik ponadtlenkowy i nadtlenek wodoru.
Wydaje si´ to byç szczególnie wa˝ne w aspekcie selektywnego przechodzenia mononuklearnych leukocytów do Êciany naczynia w mia˝d˝ycy. Wykazano bowiem, ˝e aktywacja ekspresji genu dla VCAM-1 mo˝e byç selektywnie hamowana przez antyoksydanty, takie jak
dwukarbamat pirolidyny (PTDC) i N-acetylocystein´ (NAC) (46, 83). Powy˝sze obserwacje
dostarczajà racjonalnych powodów do stosowania antyoksydantów w leczeniu chorób, których pod∏o˝em jest mia˝d˝yca. Ostatnio wykazaliÊmy, ˝e równie˝ probukol i witamina E selektywnie hamujà stymulowanà TNFα i IL-1
ekspresj´ VCAM-1 na powierzchi komórek
Êródb∏onka (88).
U ludzi równie˝ wykazano obecnoÊç
VCAM-1 jak i innych czàstek adhezyjnych na
powierzchni komórek w obr´bie istniejàcych
zmian mia˝d˝ycowych – w przeciwieƒstwie do
okolic niezmienionych (14, 56, 59). Potwierdzeniem roli czàstek adhezyjnych w powstawaniu i progresji mia˝d˝ycy mogà byç badania
przeprowadzone na królikach karmionych dietà cholesterolowà, którym podawano przeciwcia∏a anty-ICAM-1 i anty-LFA-1 (51). Injekcja
tych przeciwcia∏ zwiàzana by∏a z 58% redukcjà
adhezji i migracji makrofagów do b∏ony wewn´trznej.
Potwierdzeniem roli Êródb∏onkowych czàstek adhezyjnych w patogenezie mia˝d˝ycy sà
wyniki badaƒ klinicznych, w których mierzono
poziomy rozspuszczalnych form tych czàsteczek (sCAM) we krwi. Komórki Êródb∏onka
z∏uszczajà czàstki adhezyjne ze swej powierzchni, a st´˝enie ich rozpuszczalnych form
w medium inkubacyjnym koreluje z wielkoÊcià
ekspresji na powierzchni komórki (58).
W przeprowadzonych badaniach klinicznych
wykazano podwy˝szone poziomy sICAM-1
i sVCAM-1 we krwi pacjentów z mia˝d˝ycà
(50, 57, 61). Poziomy krà˝àcej we krwi
sVCAM-1 korelowa∏y z ci´˝koÊcià mia˝d˝ycy
(56). Ponadto wykazano dodatnià korelacj´
mi´dzy zawartoÊcià sVCAM-1 we krwi a wielkoÊcià mRNA dla VCAM-1 w wycinkach
zmia˝d˝ycowanej aorty. Badania Physician
Health Study (60) wykaza∏y, ˝e sICAM-1 wydaje si´ byç czynnikiem prognostycznym d∏ugo
trwajacych epizodów sercowych i koreluje
z poziomami bia∏ka C (marker systemowej odpowiedzi zapalnej).
Dysfunkcja komórek Êródb∏onka – zaburzenia
w kontrolowaniu napi´cia naczyƒ i proliferacji mi´Êni g∏adkich
Komórki Êródb∏onka odgrywajà istotnà rol´ w regulacji napi´cia naczyƒ poprzez wydzielanie substancji wazoaktywnych o w∏aÊciwoÊciach relaksujàcych, takich jak EDRF (czynnik relaksujàcy pochodzenia endotelialnego)
i prostacyklina oraz obkurczajàcych naczynia.
Dysfunkcja komórek Êródb∏onka, charakteryzujàca si´ upoÊledzeniem zale˝nej od endotelium wazodilatacji, pojawia si´ ju˝ we wczesnych etapach mia˝d˝ycy przed widocznymi
zmianami morfologicznymi. Jest to spowodowane spadkiem produkcji lub wzrostem degradacji EDRF, co okreÊla si´ mianem upoÊledzenia biodost´pnoÊci EDRF.
Struktura
ligand
Typ komórek
z którymi si´ ∏àczy
maksymalny czas
ekspresji
Selektyna E
Selektyn
Sialowany Lewis X
PMN i monocyty
3 - 4 godz.
Selektyna P
PADGEM lub GMP-140
Selektyn
Sialowany Lewis X
PMN i monocyty
10 - 30 min
VCAM-1
lub INCAM-110
Immunoglobulin
VLA-4
(β1-integryny)
limfocyty i monocyty
4-10 godz.
ICAM -1
Immunoglobulin
LFA-1 lub CD11a/CD18
CD11b/CD18 i CD11c/CD18
(β2-integryny)
PMN, monocyty i
limfocyty
12-24 godz.
ICAM-2
Immunoglobulin
LFA-1
PMN, monocyty i
limfocyty
stale obecna
PECAM-1
Immunoglobulin
PECAM-1
PMN, monocyty,
limfocyty i p∏ytki krwi
stale obecna
Tab.3 Âródb∏onkowe czàstki adhezyjne
ObjaÊnienia skrótów: ELAM-1 - endothelial leukocyte adhesion molecule; PADGEM - platelet-activation-dependent granule to external membrane protein; GMP-140 - granule
membrane protein-140; VCAM-1 vascular cell adhesion molecule-1; INCAM-110 - inducible cell adhesion molecule-110; PECAM-1 - platelet-endothelial-cell adhesion molecule1; VLA-4 - very late antigen-4; LFA-1 - lymphocyte function related antigen-1; PMN - polimorfonuklearne leukocyty.
8
CZYNNIKI RYZYKA 4/00
EDRF, znany tak˝e jako tlenek azotu
(NO), jest produktem konwersji L-argininy
(28). Proces ten jest katalizowany w komórkach Êródb∏onka przez syntaz´ Êródb∏onkowà
NOS3, jednà z trzech znanych izoform, której
aktywnoÊç regulowana jest przez w´wnàtrzkomórkowe st´˝enie wapnia. Wydzielany przez
komórki NO dyfunduje do mi´Êni g∏adkich,
gdzie pobudza aktywnoÊç wewnàtrzkomórkowej syntazy guanylowej, której produkt – cykliczny GMP jest odpowiedzialny za rozkurcz
Êciany naczynia i tym samym regulacj´ ciÊnienia krwi i perfuzji tkanek. Drogà akumulacji
cyklicznego GMP – odbywa si´ równie˝ hamowanie proliferacji mi´Êni g∏adkich. Tlenek
azotu ze Êródb∏onka, za poÊrednictwem
cGMP, nasila przeciwagregacyjne dzia∏anie
prostacykliny na p∏ytki krwi, w których cGMP
i cAMP dzia∏aja jednokierunkowo (13). Wiele
substancji endogennych stymuluje uwalnianie
EDRF przez komórki Êródb∏onka w nast´pstwie po∏àczenia z receptorem komórkowym
(7). Sà to substancjie uwalniane podczas agregacji p∏ytek krwi czy trombozy, takie jak: serotonina, trombina, ADP i ATP, jak równie˝ niektóre hormony i nerotransmitery, takie jak
acetylocholina, bradikinina, norepinefryna
i substancja P. Ponadto napr´˝enia Êcinajàce
poprzez wp∏yw na wapniozale˝ny kana∏ potasowy indukujà uwalnianie EDRF.
W normalnych naczyniach wieƒcowych
acetylocholina jest substancjà rozszerzajàcà
naczynia, która dzia∏a poprzez uwalnianie NO
z komórek Êródb∏onka. Natomiast w mia˝d˝ycy zale˝na od endotelium relaksacja jest upoÊledzona i acetylocholina paradoksalnie indukuje skurcz naczyƒ (42). Prawdopodobnie
wzmo˝one napi´cie naczyƒ wieƒcowych
w mia˝d˝ycy nie jest jedynie nast´pstwem zaburzeƒ w biodost´pnoÊci NO czy prostacykliny, ale tak˝e zwi´kszonym tworzeniem czynników dzia∏ajacych obkurczajàco na naczynia.
Produkcja EDRF w mia˝d˝ycy mo˝e byç
mniejsza ni˝ w fizjologii z powodu obni˝enia
dost´pnoÊci L-argininy. Wykazano bowiem, ˝e
podawanie L-argininy królikom z hipercholesterolemià prowadzi do poprawienia zale˝nej
od endotelium wazodilatacji naczynia (11). Wydaje si´ jednak, ˝e g∏ównymi przyczynami obserwowanych w mia˝d˝ycy zaburzeƒ w wazomotoryce Êciany naczynia jest destrukcja NO
i zmiany w jego aktywnoÊci. Sugeruje si´, ˝e
istotne znaczenie w tym procesie odgrywa stres
oksydacyjny, który mo˝na zdefiniowaç jako zaburzenie równowagi mi´dzy powstajàcymi endogennie reaktywnymi zwiàzkami tlenowymi
(RZT), takimi jak anion ponadtlenkowy, nadtlenek wodoru czy rodnik hydroksylowy – a mechanizmami antyoksydacyjnymi. Anion ponadtlenkowy os∏abia aktywnoÊç EDRF wchodzàc
z nim w reakcje – w nast´pstwie których po-
ARTYKU¸ REDAKCYJNY
wstajà peroxynitraty (24). Zwi´kszenie uwalniania rodnika ponadtlenkowego u królików z hipercholesterolemià zwiàzane by∏o z zaburzeniami zale˝nej od endotelium wazodilatacji naczynia. Podawanie dysmutazy ponadtlenkowej
(SOD), która redukuje rodnik ponadtlenkowy
do nadtlenku wodoru, poprawia zale˝nà od endotelium relaksacj´ naczynia u królików karmionych dieta cholesterolowà (47). Przyczyna
zwi´kszonego w mia˝d˝ycy stresu oksydacyjnego nie jest w pe∏ni wyjaÊniona. Ostatnie badania
wykaza∏y, ˝e g∏ównym êród∏em zwi´kszonej
produkcji RZT w Êcianie naczynia jest mechanizm zale˝ny od oksydazy NAD(P)H (26).
Wzrost aktywnoÊci tej oksydazy w Êcianie naczynia zwiàzany by∏ z redukcjà zale˝nej od NO
relaksacji naczynia. Ponadto redukcja zale˝nej
od endotelium relaksacji naczynia i wzrost aktywnoÊci oksydazy NAD(P)H korelowa∏a z nasileniem si´ klinicznych czynników ryzyka mia˝d˝ycy. Znanymi stymulatorami stresu oksydacyjnego sà równie˝ cytokiny zapalne TNFα
i IL-1 oraz oxyLDL (10). Stres oksydacyjny
przyczynia si´ do powstawania zmodyfikowanych oksydacyjnie LDL, które, jak wspomiano,
wydajà si´ byç g∏ównym czynnikiem patogenetycznym dysfunkcji komórek Êródb∏onka i tym
samym mogà mieç wp∏yw na biodost´pnoÊç NO
w wieloraki sposób. Mogà upoÊledzaç transkrypcj´ mRNA dla syntazy NO jak równie˝ destabilizowaç powsta∏e ju˝ po transkrypcji
mRNA (67). Mogà ponadto aktywowaç kinaz´
C, która upÊledza generacj´ syntazy NO (53).
Oxy LDL sà równie˝ inhibitorami powsta∏ego
ju˝ NO. Ponadto zmodyfikowane oksydacyjnie
LDL hamujà zale˝ne od receptora uwalnianie
EDRF. Wykazano, ˝e zdrowa Êciana naczynia
poddana dzia∏aniu oxyLDL charakteryzuje si´
upoÊledzeniem relaksacji w opowiedzi na acetylocholin´ ale nie w odpowiedzi na agonistów,
których dzia∏anie nie jest nast´pstwem po∏àczenia z receptorem komórkowym (35).
Istniejà dowody na to, ˝e NO odgrywa
istotnà rol´ w regulacji adhezji i migracji mononuklearnych leukocytów do Êciany naczynia
i tym samym wywiera dzia∏anie przeciwzapalne. W badaniach in vitro wykazano, ˝e NO hamuje stymulowanà IL-1 ekspresj´ VCAM-1
(16). Ponadto hamowanie produkcji NO przez
komórki Êródb∏onka prowadzi do zwi´kszenia
ekspresji czynnika chemotaktycznego dla monocytów (89). Zmniejszenie produkcji NO nasila wi´c zmiany zapalne w krà˝eniu, a toczàcy
si´ w Êcianie naczynia proces zapalny zwi´ksza
niedobór NO. Opisane procesy wynikajàce
z dysfunkcji komórek Êródb∏onka tworzà ko∏o
dodatnich sprz´˝eƒ zwrotnych, wzajemnie nasilajàcych proces uszkodzenia Êciany naczynia.
Dysfunkcja komórek Êródb∏onka to równie˝ upoÊledzenie wytwarzania prostacykiny
(PGI2). Prostacyklina i NO wspó∏dzia∏ajà ze
9
ARTYKU¸ REDAKCYJNY
sobà w hamowaniu agregacji p∏ytek krwi,
w dezagregacji agregatów p∏ytkowych jak i adhezji elementów morfotycznych krwi (12). Zapobiega ponadto skurczowi naczynia i hamuje
proliferacj´ mi´Êni g∏adkich (69). Swoje dzia∏anie wywiera poprzez podwy˝szenie poziomu
cyklicznego AMP w komórce. Prostacyklina
wytwarzana jest w komórkach Êródb∏onka jako
produkt przekszta∏ceƒ kwasu arachidonowego
(12). Pierwszy etap przemian katalizowany jest
przez fosfolipaz´ A2, kolejny przez cyklooksygenaz´. Powstajàca PGH2 jest substratem dla
syntazy prostacykliny. Substratem dla syntazy
prostacykliny mogà byç tak˝e cykliczne nadtlenki powstajàce w wyniku dzia∏ania cyklooksygenazy w p∏ytkach krwi, tzw. karmienie Êródb∏onka. Zapobiega to powstawaniu w p∏ytkach
krwi tromboksanu A2 (TXA2), substancji stymulujàcej agregacj´ p∏ytek krwi i kurczenie
naczyƒ. Inaktywacja syntazy PGI2, gdzie g∏ównym czynnikiem sprawczym w mia˝d˝ycy sà
oxyLDL (17), prowadzi do nadprodukcji toksycznego TXA2. Dzieje si´ tak dlatego, ˝e p∏ytkowe cykliczne nadtlenki prostaglandyny nie
sà wykorzystane do produkcji Êródb∏onkowej
PGI2, lecz miejscowo do syntezy TXA2.
W mia˝d˝ycy mamy równie˝ do czynienia
z nadprodukcjà prostaglandyn G2 i H2, co jest
efektem zwi´kszonej aktywnoÊci Êródb∏onkowej cykolooksygenazy (43). To z kolei mo˝e si´
przyczyniaç do zwi´kszonej syntezy TXA2
przez p∏ytki krwi poprzez oddawanie tych cyklicznych nadtlenków z komórek Êródb∏onka
do p∏ytek krwi, tak jak to ma miejsce podczas
blokowania p∏ytkowej cykooksygenazy przez
aspiryn´. Zarówno cykliczne nadtlenki jak
i TXA2 aktywujà wspólny receptor w mi´Êniach g∏adkich i p∏ytkach krwi oraz znoszà
dzia∏anie NO i prostacykliny. Sugeruje si´, ˝e
produkty cykooksygenazy odpowiedzialne sà
za patologicznà odpowiedê na acetylocholin´
w nadciÊnieniu tetniczym (73).
Zaburzona wazodliatacja naczyƒ zwiàzana
z dysfunkcjà komórek Êródb∏onka w mia˝d˝ycy to równie˝ lokalna nadprodukacja endoteliny-1 (38). Jest to produkowany przez komórki
Êródb∏onka peptyd o silnych w∏aÊciwoÊciach
obkurczajacych naczynia i stymulujàcych proliferacj´ mi´Êni g∏adkich. Endotelina-1 powstaje z 38-aminokwasowego prekursora, tzw.
du˝ej endoteliny-1, która z kolei powstaje
w rezultacie wieloetapowego trawienia propeptydu pre-proET-1. G∏ównymi stymulatorami zwi´kszonej produkcji endoteliny-1 sà
oxyLDL, trombina i IL-2 (9). Natomiast w fizjologii produkcja endoteliny hamowana jest
przez EDRF i prostacyklin´ (41).
Komórki Êródb∏onka sà g∏ównym êród∏em
konwertazy angiotensyny (ACE) (8). Jest to
enzym, który przekszta∏ca nieaktywnà angiotensyn´ I w angiotensyn´ II (AII), substancj´
10
CZYNNIKI RYZYKA 4/00
o silnych w∏aÊciwoÊciach naczynioskurczowych. (30). AII stymuluje ponadto przerost
lub rozrost komórek mi´Êni g∏adkich naczyƒ
krwiononych i migracj´ tych komórek, a tak˝e
wp∏ywa na sk∏ad macierzy pozakomórkowej.
Angiotensyna II pobudza tak˝e sekrecj´ endoteliny-1 oraz zwi´ksza st´˝enie PAI-1. Z badaƒ
przeprowadzonych na zwierz´tach wynika sugestia, ˝e AII stymuluje stres oksydacyjny
w Êcianie naczynia i tym samym os∏abia zale˝nà od endotelium relaksacj´ naczyƒ (60). Jest
to nast´pstwem aktywacji oksydazy NAD
(P)H w Êcianie naczynia.
Jak wynika z przytoczonych wy˝ej faktów,
dysfunkcja komórek Êródb∏onka (upoÊledzenie wytwarzania NO i prostacykliny) przyczynia si´ do proliferacji mi´Êni g∏adkich i ich migracji w obr´b b∏ony wewn´trznej naczynia, co
jest przyczynà powstawnia póêniejszych etapów p∏ytki mia˝d˝ycowej tzw. blaszki w∏óknistej. Ponadto aktywacja komórek Êródb∏onka
zwiàzana jest z produkcjà czyników stymulujàcych proliferacj´ i migracj´ mi´Êni g∏adkich,
takich jak PDGF, FGF i IL-1 (63). Mitogenne
dzia∏anie IL-1 na mi´Ênie g∏adkie odbywa si´
g∏ównie poprzez stymulacj´ syntezy izoformy
PDGF – AA w tych komórkach, a tak˝e zwi´kszenie syntezy FGF i powierzchniowej ekspresji receptorów dla tego czynnika (52).
Dysfunkcja komórek Êródb∏onka – upoÊledzenie w∏aÊciwoÊci antyzakrzepowych z tendencjà
do zakrzepicy
W fizjologii komórki Êródb∏onka dostarczajà powierzchni nietrombotycznej dla krà˝àcej krwi (48). G∏ównym mechanizmem antyzakrzepowym komórek Êródb∏onka jest mechanizm trombomodulina – bia∏ko C. Obecna na
powierzchni komórek trombomodulina wià˝àc si´ z trombinà zmienia jej specyficznoÊç
substratowà. Zwiàzana z trombomodulinà
trombina traci zdolnoÊç przekszta∏cania fibrynogenu w fibryn´. Natomiast kompleks trombomodulina-trombina aktywuje bia∏ko C, które w po∏àczeniu z bia∏kiem S inaktywuje aktywne czynniki V i VIII oraz aktywuje uk∏ad fibrynolityczny. Komórki Êródb∏onka syntetyzujà i ujawniajà na swej powierzchni siarczan heparanu, który jest substancjà o w∏aÊciwoÊciach
przeciwkrzepliwych. Jest to kofaktor antytrombiny III (ATIII), która jest krà˝àcym we
krwi naturalnym antykoagulantem. Zwiàzany
z komórkami Êródb∏onka siarczan heparanu
aktywuje ATIII i tym samym zwi´ksza jej zdolnoÊç do neutralizacji trominy i innych proteaz
serynowych w kaskadzie krzepni´cia. Komórki
Êródb∏onka syntetyzujà i uwalniajà do krà˝enia
czynnik von Willebranda (vWF), który poÊredniczy w tworzeniu skrzepu w miejscu przerwa-
CZYNNIKI RYZYKA 4/00
nia ciag∏oÊci naczynia (7). Krà˝àcy we krwi
vWF jest noÊnikiem czynnika VIII i poÊredniczy w adhezji p∏ytek i formowaniu skrzepu
p∏ytkowo-w∏óknikowego. Komórki Êródb∏onka biorà równie˝ aktywny udzia∏ w regulacji
aktywnoÊci fibrynolitycznej, co jest wa˝nà sk∏adowà tromboregulcji naczyniowej, gdy˝ powstajàca na powierzchni komórek Êródb∏onka
plazmina zapobiega odk∏adaniu si´ fibryny
(48). Dzieje si´ tak dlatego, ˝e sà êród∏em tPa, który przekszta∏ca plazminogen w plazmin´. Posiadajà na swej powierzchni receptor dla
t-Pa i w ten sposób lokalizujà powstawanie
plazminy na swej powierzchni. Komórki Êródb∏onka produkujà inhibitor aktywatora plazminogenu (PAI-1), który jest g∏ównym inhibitorem t-Pa. Sekrecja PAI-1 przez komórki
Êródb∏onka zwi´ksza si´ w nastepstwie dzia∏ania trombiny, endotoksyny, IL-1 i TNFα (7).
Dysfunkcja komórek Êródb∏onka prowadzi
do zmiany ich fizjologicznych w∏aÊciwoÊci antyzakrzepowych na prozakrzepowe. Formowanie trombiny na powierzchni komórek Êródb∏onka mo˝e byç promowane w nast´pstwie
ich dysfunkcji w wieloraki sposób. Aktywacja
komórek Êródb∏onka przez TNFα czy IL-1
prowadzi do produkcji i sekrecji czynnika
tkankowego oraz upoÊledzenia g∏ównych mechanizmów antyzakrzepowych, co jest spowodowane zmniejszonà syntezà trombomoduliny
i siarczanu heparanu (45). Aktywacja komórek Êródb∏onka przez powy˝sze cytokiny prowadzi do wzrostu syntezy (PAI-1) i obni˝enia
syntezy t-Pa, czyli os∏abienia zwiàzanej ze
Êródb∏onkiem aktywnoÊci fibrynolitycznej. Innym czynnikiem sprawczym zmian w∏aÊciwoÊci
komórek Êródb∏onka sà oxy LDL. Mogà one
indukowaç zmiany stechiometryczne w strukturze siarczanu heparanu, zwi´kszaç transkrypcj´ mRNA dla PAI-1 a obni˝aç mRNA
dla t-Pa i trombomoduliny (66). OxyLDL i homocysteina zwi´kszajà aktywnoÊç czynnika
tkankowego i w ten sposób nasilajà zewnatrzpochodny tor krzepniecia (21, 84). Badania
wycinków zmia˝d˝ycowanych naczyƒ, w porównaniu do zdrowych, wykaza∏y zwi´kszone
poziomy PAI-1 a zmniejszone t-Pa, patologicznà adhezj´ p∏ytek krwi i upoÊledzenie produkcji NO (6, 62, 68). PAI-1 jest uznanym wskaênikiem zagro˝enia zakrzepowego w chorobie
niedokrwiennej, szczególnie u osób z hipertrójglicerydemià (29). Podwy˝szone poziomy
fibrynopeptydu A (marker trombozy) wykazano u ludzi po zawale serca i w chorobie niedokrwiennej (75). Komórki Êródb∏onka kontrolujà uk∏ad fibrynolityczny równie˝ poprzez
wp∏yw na uk∏ad renina-angiotensyna. AII indukuje bowiem syntez´ PAI-1 przez komórki
Êródb∏onka (77). T∏umaczy to dlaczego leki
z grupy inhibitorów konwertazy redukujà incydenty wieƒcowe (2).
ARTYKU¸ REDAKCYJNY
Jak wspomiano wczeÊniej oxyLDL sà równie˝ g∏ównym czynnikiem sparawczym upoÊledzonej syntezy prostacykliny i NO, substancji
hamujàcych agregacj´ p∏ytek krwi. UpoÊledzenie syntezy prostacykliny mo˝e si´ przyczyniaç
do zwi´kszonej syntezy TXA2, substancji stymulujàcej agregacj´ p∏ytek krwi. Sugeruje to,
˝e dysfunkcja komórek Êródb∏onka w mia˝d˝ycy prowadziç mo˝e do szeroko zakrojonego
upoÊledzenia protekcyjnych, antykoagulacyjnych funkcji komórek Êródb∏onka.
Regulacja funkcji komórek Êródb∏onka – cel
dla terapi antymia˝d˝ycowej
Badania eksperymentalne i kliniczne wykazujà, ˝e wiele leków stosowanych w terapii
chorób, których pod∏o˝em jest mia˝d˝yca,
swoje korzystne dzia∏anie wywiera poprzez
wp∏yw na komórki sródb∏onka. Dzia∏anie to
wywieraç mogà w dwojaki sposób: przez niwelowanie g∏ównych czynników patogenetycznych mia˝d˝ycy i poprzez bezpoÊredni wp∏yw
na metabolizm komórek Êródb∏onka. Pierwszy
sposób to obni˝anie poziomu cholesterolu
LDL bàdê to farmakologicznie bàdê za pomocà diety. Tym samym obni˝a si´ iloÊç oxLDL,
g∏ównego czynnika patogenetycznego dysfunkcji komórek Êródb∏onka. Drugi sposób to
nowe zagadnienie b´dàce w trakcie intensywnych badaƒ. Przyk∏adem mo˝e byç terapia
przy pomocy nienasyconch kwasów t∏uszczowych omega 3, o których wiemy z badaƒ epidemiologicznych, ˝e majà dzia∏anie antymia˝d˝ycowe (80). Niektóre korzystne efekty tej terapii sà niewàtpliwie zwiàzane z poprawà profilu
lipidowego. Ponadt kwasy t∏uszczowe omega 3
mogà dzia∏aç na poziomie Êciany naczyniowej,
szczególnie poprzez hamowanie aktywacji komórek Êródb∏onka. Wykazano bowiem, ˝e jeden z tych kwasów, kwas dokozaheksaenowy –
redukuje stymulowanà cytokinami ekspresj´
VCAM-1 (15). Podobne dzia∏anie, o czym
wspomniano wczeÊniej, wykazano dla probukolu i witaminy E. Tak˝e substancje dzia∏ajàce
jako donory NO, takie jak L-arginina, redukujà ekspresj´ czàstek adhezyjnych oraz sekrecj´
cytokin prozapalnych przez aktywowane cytokinami komórki Êródb∏onka (1, 16) Ten efekt
L-argininy zwiàzany jest prawdopodobnie z jej
wp∏ywem na biodost´pnoÊç NO. Wkazano bowiem, ˝e L-arginina pobudza aktywnoÊç
NOS3 oraz hamuje tworzenie O-2 i ONOO(13). Innym sposobem aktywacji NOS3 jest
spo˝ywanie francuskiego czerowonego wina,
które zawiera polifenol dzia∏ajàcy jako aktywator NOS3 (4). Ochronne, antymia˝d˝ycowe
dzia∏anie estrogenów u kobiet mo˝e byç po
cz´Êci równie˝ zwiàzane z ich wp∏ywem na aktywacj´ komórek Êródb∏onka (71).
11
CZYNNIKI RYZYKA 4/00
ARTYKU¸ REDAKCYJNY
Statyny
Badania kliniczne dostarczajà dowodów na
skutecznoÊç statyn w zmniejszaniu zachorowalnoÊci i ÊmiertelnoÊci wywo∏anej chorobà
niedokrwiennà serca (65, 78). Niewàtpliwie
korzystne dzia∏anie statyn polega na obni˝aniu
poziomu cholesterolu LDL, co wp∏ywa na
iloÊç g∏ównego czynnika patogenetycznego
mia˝d˝ycy czyli oxyLDL. Liczne badania
wskazujà, i˝ mechanizm dzia∏ania statyn jest
znacznie szerszy i nie ogranicza si´ tylko do
opisanych wy˝ej efektów. Sugeruje si´, ˝e poprawa parametrów fizjologicznych Êciany naczynia u pacjentów leczonych statynami pozostaje w bezpoÊredniej relacji do zwi´kszenia
syntezy NO przez komórki sródb∏onka (12).
Badania Treasure i wsp. (76) wykaza∏y, ˝e leczenie lowastatynà normalizuje reakcje naczyƒ
wieƒcowych na dzia∏anie acetylocholiny. W innych badaniach Anderson i wsp. wykazali podobny efekt dla prawastatyny (3). Kombinacja
prawastatyny z probukolem dawa∏a bardziej
widoczne efekty w odpowiedzi Êciany naczynia
na acetylocholin´. Korzystny wp∏yw statyn na
napi´cie Êciany naczynia mo˝e byç równie˝ wynikiem ich wp∏ywu na syntez´ endoteliny-1
przez komórki Êródb∏onka. Wykazano bowiem, ˝e atorwastatyna i simwastatyna hamujà ekspresj´ mRNA pre-proendoteliny-1 w komórkach Êródb∏onka (27). Statyny wywierajà
równie˝ korzystne dzia∏anie w zapobieganiu
zakrzepom. Podawanie simwastatyny zwiàzane by∏o z obni˝eniem produkcji tromoksanu
A2 i B2 u pacjentów z hipercholesterolemià
(55). Ponadto statyny redukujà tworzenie
kompleksów trombina-antytrombina III, fibrynopeptydu A i tromboglobuliny (oznaczane
we krwi markery Êwiadczàce o aktywacji
krzepni´cia)
oraz
poziomy
PAI-1 we krwi (81).
Antoksydanty
Wyniki badaƒ epidemiologicznych wskazujà, ˝e suplementacja diety antyoksydantami
rozpuszczalnymi w t∏uszczach w prewencji
pierwotnej zwiàzana by∏a z istotnà statystyczbie redukcjà wystàpienia zawa∏u serca czy
Êmierci z powodu choroby niedokrwiennej
(71). Jak wykaza∏y badania CHAOS zastosowanie witaminy E w prewencji wtórnej zwiàzane by∏o z redukcjà ryzyka wystàpienia zawa∏u
serca czy Êmierci (72). Antyoksydanty swoje
korzystne dzia∏anie antymia˝d˝ycowe wywierajà poprzez hamowanie utleniania LDL i tym
samym os∏abiajà powstawanie oxyLDL, g∏ównego czynnika patogenetycznego mia˝d˝ycy
(51). Antyoksydanty wywierajà równie˝ wp∏yw
na zale˝nà od komórek Êródb∏onka wazodila-
12
tacj´ Êciany naczynia. Podawanie witaminy E,
β-karotenu (32) i probukolu (31) królikom
karmionym dietà cholesterolowà przywraca∏o
normalna odpowiedê na acetylocholin´. Probukol przywraca normalnà aktywnoÊç EDRF
poprzez hamowanie powstawania rodnika ponadtlenkowego w tkankach. Witamina E hamuje aktywnoÊç kinazy bia∏kowej C, co zapobiega upoÊledzeniu uwalniania EDRF przez
wyizolowane naczynia poddane dzia∏aniu
oxyLDL (33). Równie˝ witamina C poprawia
zale˝nà od endotelium wazodilatacj´ naczynia. Dzia∏ajàc jako wy∏apywacz wolnych rodników zapobiega inaktywacji EDRF. W badaniach na zwierz´tach wykazano, ˝e skutecznoÊç protekcji LDL przed oksydacjà korelowa∏a z poprawà zale˝nej od endotelium wazodilatacji (31, 32).
Inhibitory konwertazy angiotensyny
Leki tej grupy poprawiajà relaksacj´ naczyƒ u pacjentów z chorobà naczyƒ wieƒcowych i normalnym poziomem lipidów. W badaniach Trial Reversing Endothelial Dysfunction (44), w których oceniano quinapril stwierdzono, ˝e 6-miesi´czna terapia zwiàzana by∏a
z przywróceniem wra˝liwoÊci na acetylocholin´. Vanghan i wsp. (78) zaobserwowali spadek
st´˝enia antygenu i aktywnoÊci PAI-1 u chorych po zawale serca, leczonych inhibitorami
ACE, w porównaniu do grupy kontrolnej.
AntagoniÊci kana∏ów wapniowych
Leki tej grupy poprawiajà stan napi´cia naczyƒ poprzez usprawnienie wazodilatacji zale˝nej od NO (37) oraz znoszà naczynioskurczowy efekt endoteliny (86). Badania z dihydropirydynà prowadzone u pacjentów z nadciÊnieniem t´tniczym wykaza∏y, ˝e zastosowanie
tego leku prowadzi do poprawy wazodilatacji
w odpowiedzi na acetylocholin´ (74). Poprawa
odpowiedzi na acetylocholin´ nie by∏a widoczna bezpoÊrednio w trakcie infuzji, ale dopiero
po 2 miesiàcach leczenia. Najprawdopodoniej
efekt ten jest nast´pstwem innych w∏aÊciowÊci
antymia˝d˝ycowych antagonistów kana∏ów
wapniowych. Szeroki przeglàd tych mo˝liwoÊci
zosta∏ omówiony w pracy poglàdowej (87).
Tienopirydyny
Równie˝ leki stosowane w terapii chorób
mia˝d˝ycowo-zakrzepowych, takie jak leki
z grupy tienopirydyn swoje dzia∏ania antyp∏ytkowe, trombolityczne i fibrynolityczne wywierajà poprzez wp∏yw na komórki Êródb∏onka
ARTYKU¸ REDAKCYJNY
CZYNNIKI RYZYKA 4/00
(25). Poprzez mechanizm wapnio-zale˝ny stymulujà one znajdujàce si´ w komórkach sródb∏onka enzymy, efektem czego jest wydzielanie prostacykliny, t-Pa i NO.
Jak wynika z przedstawionych wy˝ej faktów, Êródb∏onek pokrywajàcy naczynia krwionoÊne jest dynamicznie zmieniajàcà si´ strukturà, która mo˝e ujawniaç szerokie spektrum
zmian adaptacyjnych, a fenotyp komórek
Êródb∏onka jest odbiciem lokalnych zjawisk
patologicznych. Poniewa˝ nasza wiedza na temat czynników dzia∏ajàcych stymulujàco na
komórki Êródb∏onka, a w konsekwencji powodujàcych ich dysfunkcj´ – jest coraz lepiej
ugruntowana, dostarcza nam to racjonalnej
podstawy do wprowadzenia nowych metod
diagnostycznych i terapeutycznych
Streszczenie
W fizjologii komórki Êródb∏onka pe∏nià
wiele funkcji, których celem jest: zapobieganie
adhezji leukocytów, utrzymanie Êciany naczynia w odpowiednim stanie wazodilatacji, hamowanie proliferacji mi´Êni g∏adkich oraz dostarczanie powierzchni antytrombotycznej.
Dysfunkcja komórek Êródb∏onka prowadzi do
adhezji leukocytów, wzmo˝onego napi´cia
Êciany naczynia, proliferacji mi´Êni g∏adkich
oraz zakrzepicy. Dzisiaj uwa˝a si´, ˝e dysfunkcja komórek Êródb∏onka jest jednym z g∏ównych czynników patogenetycznych mia˝d˝ycy.
Praca stanowi krótki przeglàd aktualnej wiedzy na temat funkcji komórek Êródb∏onka zarówno w zdrowiu jak i w mia˝d˝ycy. Skoncentrowano si´ na omówieniu funkcji komórek
Êródb∏onka w regulacji selektywnej akumulacji
mononuklearnych leukocytów w Êcianie naczynia w mia˝d˝ycy. Omówiono tak˝e terapeutyczne mo˝liwoÊci poprawy funkcji komórek
Êródb∏onka w mia˝d˝ycy.
Abstract
Under physiogical conditions, the endothelial cells play variety of roles: it prevents
the adhesion of leucocytes, maintains the vasoculture in a vasodilated state, inhibits vascular smoth muscle proliferation and provides
a non-thrombotic sufrace. Endothelial dysfunction leads to leucocyte adhesion, vasoconstruction, growth of smooth muscle and
thrombosis. It is now apparent that endothelial dysfunction is an important contributor to
the pathogenesis of atherosclerosis. This article is a concise review of current knowledge of
the role of endothelial function both in health
and in the atherosclerosis. Attention is focused on the function of endothelial cell in the
regulation of selective accumulation of mononuclear cells in vascular wall in atherosclerosis. Therapeuctic options for improvement of
endothelial function in atherosclerosis is also
discussed.
Adres autora:
Katedra Biochemii Klinicznej
i Diagnostyki Laboratoryjnej
Pomorska Akademia Medyczna
al. Powstaƒców Wlkp. 72
70-111 Szczecin
PiÊmiennictwo:
1. Adams MR, Jessup W, Hailstones D, Celermajer DS. L-arginine reduces human monocyte adhesion to vascular endothelium and endothelial expression of cell adhesion molecules. Circulation 1997; 95: 662-668. 2. Alderman MH, Madhaven S, Ool WL, Cohen H, Sealey JH, Laragh JH. Association of the renin-sodium profile with the risk of myocardial infarction in patients with hypertension. N Engl med 1991; 324: 1098-1104. 3. Anderson
TJ, Meredith IT, Yeung AC, Frei B, Selwyn AP, Ganz P. The effect of cholesterol-lowering and antioxidant therapy on endothelium-dependent coronary
vasomotion. N Engl J Med 1995; 332: 488-493. 4. Andriambeloson E, Klesschyov AL, Muller B, Beretz A, Stoclet FC, Andriansitohaina R. Nitric oxide production and endothelium-dependent vasorelaxation induced by wine polyphenols in rat aorta. Br J Pharmacol 1997; 120: 1053-1058.
5. Barath P, Fishbein MC, Cao J, Berenson J, Helfant RH, Forrester JS. Detection and localization of tumor necrosis factor in human atheroma. Am
J Cardiol 1990; 65: 297-302. 6. Blann AD, DoBrotova M, Kubisz P, Mccollum CN. von Willebrand factor, soluble P-selectin, tissue plasminogen activator and plasminogen activator inhibitor in atherosclerosis. Thromb Haemost 1995; 74: 626-630. 7. Biegelsen ES, Loscalzo J. Endothelial function
and atherosclerosis. Coronary Artery Disease 1999; 10: 241-256. 8. Caldwell PR, Seegal BC, Hsu KC, Das M, Soffer RL. Angiotensin-converting enzyme. Vascular endothelial location. Science 1976; 191: 1050-1051. 9. Cannan CR, Mathew V, Larman A. New insight into coronary endothelial dysfunction: role of endothelin. J Lab Clin Med 1998; 131: 300-305.
10. Colins T. Biology of disease. Endothelial nuclear factor-(B and the initiation of the atherosclerotic lesion. Lab Invest 1993; 68: 499-508. 11. Cooke
JP, Singer AH, Tsao P, Zera P, Rowan RA, Billingham ME. Antiatherogenic effects of L-arginine in hypercholesterolemic rabbits. J Clin Invest 1992; 90:
1168-1172. 12. Cooke JP, Dzau VJ. Nitric oxide synthase; role in the genesis of vascular disease. Annu Rev Med 1997; 48: 489-509. 13. Cooke JP,
Dzau VJ. Derangements of the nitric oxide synthase pathway, L-arginine, and cardiovascular diseases. Circulation 1997; 96: 379-382. 14. Davies MJ,
Gordon JL, Gearing AJH. The expression of the adhesion molecules ICAM-1, VCAM-1, PECAM-1 and E-selectin in human atherosclerosis. J Pathol
1993; 171: 223.
15. De Caterina R, Cybulsky MI, Clinton SK, Gimbrone MA JR, Libby P. The omega-3 fatty acid docosahexaeonate reduces cytokine-induced expression of pro-atherogenic and pro-inflammatory proteins in human endothelial cells. Arteriscler Thromb 1994; 52: 192-195. 16. De Caterina R, Libby
P, Peng HB, Thannickal V, Rajavashisth TB, Gimbrone MA Jr, Pigott R, Woolf N, Katz D, Kyriakopoulos A. Nitric oxide decreases cytokine-induced en-
13
ARTYKU¸ REDAKCYJNY
CZYNNIKI RYZYKA 4/00
dothelial activation: nitric oxide selectively reduces endothelial expression of adhesion molecules and proinflamatory cytokines. J Clin Invest 1995;
96: 60-68. 17. Dembiƒska-Kieç A, Gryglewska T, ˚muda A, Gryglewski JK. The generation of prostacyclin by arteries and by coronary vascular bed
is reduced in experimental atherosclerosis in rabbits. Prostaglandins 1997; 14: 1025-1035. 18. Eisenberg PR, Sherman LA, Schectman K, Perez J,
Sobel B, Jaffe AS. Fibrinopeptide A: a marker of acute coronary thrombosis. Circulation 1985; 71: 912-918. 19. Elices MJ, Osborn L, Takada Y,
Luhowsky JS, Hemler ME, Lobb R. VCAM-1 on activated endothelium interacts with the leukocyte integrin VLA-4 at a site distinct from the VLA-4
from the VLA-4/fibronectin binding site. Cell 1990; 60: 577- 584.
20. Farugi RM, Di Corleto PE. Mechanism of monocyte recruitment and accumulation. Br Heart J, 1993; 69 (Suppl.): S19-S29. 21. Fryer RH, Wilson
BD, Gubler DB, Fitzgerald LA, Rodgers GM. Homocysteine, a risk factor for premature vascular disease and thrombosis, induces tissue factor activity in endothelial cells. Arterioscler Thromb 1993; 13: 1327-1333. 22. Galea J, Amstrong J, Gadsdon P, Holden H, Francis SE, Holt CM. Interleukin 1
in coronary arterirs of patients with ischemic heart disease. Arterioscler Thromb Vasc Biol 1996; 15: 1000-1006. 23. Gimbrone MA, Bevillacqua MP,
Cybulsky MI. Endothelial-dependent mechanisms of leukocyte adhesion in inflammation and atherosclerosis. Ann NY Acad Sci 1990; 598: 77-85. 24.
Gryglewski RL, Palmer RM, Moncada S. Superoxide anion is involved in the breakdown of endothelium-derived vascular relaxing factor. Nature 1986;
320: 454-456.
25. Gryglewski RJ. Mechanizm dzia∏ania tienopirydyn. Czynniki Ryzyka 1998; 20/21: 4-7. 26. Guzik TJ, West NE, Black E, Mc Donald D, Ratnatunga
C, Pillai R, Channon KM. Vascular superoxide production by NAP(P)H oxidase: association with endothelial dysfunction and clinical risk factor. Cir Res
2000; 86: E85-E90. 27. Hernandezperera O, Perez-Sala D, Navarro-Antolin J, Sanches-PASCUAla R, Hernandes G, Dias C, Lamas S. Effects of the
3-hydroxy-3-metylglutaryl-CoA reductase inhibitors, atorvastatin and simvastatin, on the expression of endothelin-1 and endothelial nitric oxide synthase in vascular endothelial cells. J Clin Invest 1998; 102: 2711-2719. 28. Ignarro LJ, Harrison AG, Wood KS, Kadowitz PJ. Activation of purified
soluble guanylate cuclase by endothelium derived relaxing factor from intrapulmonary artery and vein, stimulation by acetylocholine, bradykinins and
arachidonic acid. J Pharmacol Exp Ter 1986; 237: 893-900. 29. Ihneken K, SpeiserW, Ruf W, Thiel W, Schlepper M, Muller N, Berghaus G. High PAI
activity with correlation to trigliceride and HDL cholesterol values in patients with coronary artery disease with no difference in survivors of myocardial infarction. Ann Hematol 1993; 67: 237-244.
30. Januszewicz W. Patogeneza nadcisnienia tetniczego w Êwietle wspó∏czesnych poglàdów. Czynniki Ryzyka 1998; 4: 4-8. 31. Keaney JF Jr, Gaziano
JM, Xu A, Frei B, Curran-Celentano J, Shwaery GT. Et AL. Dietary antioxidants preserve endothelium-dependent vessel relaxation in cholesterol-fed
rabbits. Proc Natl Acad Sci USA 1993; 90: 11880-11884. 32. Keaney JF, Xu A, Cunningham D, Jackson T, Frei B, Vita JA. Dietary probucol preserves endothelial function in cholesterol-fed rabbits by limiting vascular oxidative stress and superoxide production. J Clin Invest 1995; 95: 2520-2529.
33. Kenay JF Jr, Guo Y, Cunningham D. Vascular incorporation of alpha-tocopherol prevents endothelial dysfunction in patients with non-insulin dependent diabetes melitus. J Clin Invest 1996; 98: 386-394. 34. Khan BV, Pathasarathy SS, Alexander RW, Medford RM. Modified low density lipoprotein and its constituents augment cytokine-activated vascular cell adhesion molecule-1 gene expression in human vascular endothelial cells. J Clin
Invest 1995; 95: 1265-1270.
35. Kugiyama K, Kerns SA, Morriset JD, Roberts R, Henry PD. Impairment of endothelium-dependent arterial relaxation by lysolecithin in modified
low density lipoproteins. Nature 1990; 344: 160-162. 36. Kume N, Cybulsky MI, Gimbrone Jr MA. Lysophosphatidylcholine, a component of atherogenic lipoproteins, induces mononuclear leukocyte adhesion molecules in cultured human and rabbit arterial endothelial cells. J Clin Invest 1992; 90:
1138-1144. 37. Kung CF, Tschudi MR, Noll G, Clozell JP, Luscher TF. Effects of the calcium-antagonist miberadil in epicardial and intramyocardial coronary arteries. J Cardiovasc Pharmacol 1995; 26: 312-318. 38. Lerman A, Holmes DRJ, Bell MR, Garrat KN, Nisimura RA, Burnett JCJ. Endothelin
in coronary endothelial dysfunction and early atherosclerosis in humans. Circulation 1995; 92: 2426-2431. 39. Li H, Cybulsky MI, Gimbrone JR MA,
Libby P. An atherogenic diet rapidly induces VCAM-1, a cytokine regulatable mononuclear leukocyte adhesion molecule, in rabbit endothelium. Arterioscler Thromb 1993; 13: 197-204.
40. Libby P, Sukhova G, Lee RT, Liao JK. Molecular biology of atherosclerosis. Int J Cardiol 1997; 62 (Suppl.2): S23. 41. Luscher TF, Yang Z, Tschudi
M, Von Segesser L, Stulz P, Boulanger C, Siebenmann R, Turina M, Buhler FR. Interaction between endothelin-1 and endothelium-derived relaxing factor in human arteries and veins. Circ Res 1990; 66: 1088-1094. 42. LuscherTF, Noll G. Endothelial dysfunction in the coronary circulation. J Cardiovasc Pharmacol 1994; 24 (suppl.): S16-S26 43. Maclouf J, Folco G, Patrono C. Eicosanoids and iso-eicosanoids: costitutive, inducible and transcellular biosynthesis in vascular disease. Thromb Haemost 1998; 79: 691-705. 44. Mancini GBJ, Henry GC, Macaya C, O’Neill BJ, Pucillo AL, Carere
RG, Wargovich TJ, Mudra H, Luscher TF, Klibauer MJ, Haber HE, Uprichard AC, Pepine CJ, Pitt B. Angiotensin-converting enzyme inhibition with quinapril improves endothelial vasomotor dusfunction in patients with coronary disease. The Trend (Trial on Reversing Endothelial Dysfunction) Study.
Circulation 1996; 94: 258-265.
45. Mantovani A, Bussolino F, Dejana E. Cytokine regulation of endothelial cell function. Faseb 1992; 6: 2591-2599. 46. Marui N, Offerman MK,
Swerlick R, Kunsch C, Rosen CA, Ahmad M, Alexander RW, Medford RM. Vascular cell adhesion molecule-1 (VCAM-1) gene transcription and
expression are regulated through an antioxidant-sensitive mechanism in human vascular endothelial cells. J Clin Invest 1993; 92: 1866-1874. 47.
Mugge A, Elwell JK, Peterson TE, Hofmayer TG, Heistad DD, Harrison DG. Chronic treatment with polyethylene-glycolated superoxide dismutase partially restores endothelium-dependent vascular relaxation in cholastero-fed rabbits. Circ Res 1991; 69: 1293- 1399. 48. Nachman RL. Thrombosis
and atherogenesis: molecular connections. Blood 1992; 79: 1897-1906. 49. Nakai K, Itoh C, Kawazoe K, Miura Y, Sotoyanagi H, Hotta K, Itoh T,
Kamata J, Hiramori K. Concentration of soluble vascular cell adhesion molecule-1 (VCAM-1) correlated with expression of VCAM-1 mRNA in the human atherosclerotic aorta. Coron Artery Dis 1995; 6: 497-502.
50. Naruszewicz M. Oxidative modyfication of lipoproteins - Impact on atherosclerosis. Can J Cardiol 1991; 6: VII-VIII. 51. Nie Q, Fan J, Haraoka S,
Simokama T, Watanabe T. Inhibition of mononuclear cell recruitment in aortic intima by treatment with anti-ICAM-1 and anti-LFA-1 monoclonal antibodies in hypercholesterolemic rats: implication of the ICAM-1 and LFA-1 patway in atherogenesis. Lab Invest 1997; 77: 469. 52. Nilsson J. Cytokine and smooth muscle cells in atherosclerosis. Cardiovsc Res 1993; 27: 1184-1190. 53. Noll G, Luscher TF. Influence of lipoproteins on endothelial
functions. Thromb Res 1994; 74(suppl.): S45-S54. 54. Noll G. Pathogenesis of atherosclerosis: a possible relation to infection. Atherosclerosis 1998;
140 (suppl.): S3-S9.
55. Notarbartolo A, DaviI G, Averna M, Barbagallo CM, Ganci A, Giammarresi C, La-Placa FP, Patrono C. Inhibition of thromboxane biosynthesis and
platelet function by simvastatin in type IIa hypercholesterolemia. Arterioscler Thromb Vasc Biol 1995; 15: 247-251. 56. O’Brien KD, Allen MD,
McDonald TO, Chait A, Harlan JM, Fishbein D, Mc Carty J, Feruson M, Hudkins K, Benjamin CD, Lobb R, Alpers CE. Vascular cel adhesion molecule-1 is expressed in human coronary atherosclerotic plaques. Implications for the mode of progression of advanced coronary atherosclerosis. J Clin
Invest 1993; 92: 945-951. 57. Peter K, Nawroth P, Conradt C, Nordt T, Wiss T, Boehme M, Wunsch A, Allenberg J, Kubler W, Bode C. Circulating vascular cell adhesion molecule-1 correlates with the extent of human atherosclerosis in contrast to circulating intercellular adhesion molecule-1, E-selectin, P-selectin, and thrombomodulin. Arterioscler Thromb Vasc Biol 1997; 17: 503-512. 58. Pigott R, Dillon L, Hemigway I, Gearing A. Soluble
forms of E-selectin, ICAM-1 and VCAM-1 are present in the supernatants of cytokine activated cultured endothelial cells. Bichem Biophys Res Commun 1992; 187: 584-589. 59. Poston RN, Haskard DO, Coucher JR, Gall NP, Johnson-Tiedy RR. Expression of intercellular adhesion molecule-1 in
atherosclerotic plaques. Am j Pathol 1992; 140: 665-673.
60. Rajagopalan S, Kurz S, MunzelL T, Tarpey M, Freeman B, Griendling K, Harrison D. Angiotensin II mediated hypertension in the rat increases vascular superoxide production via membrane NADH/NADPH oxidase activation. J Clin Invest 1996; 97: 1916-1923. 61. Ridker P, Hhennekens C,
Roitmann-Johnson B, Stampfer M, Allen J. Plasma concentration of soluble intercellular adhesion molecule 1 and risk of future myocardial infarction
in apparently healthy men. Lancet 1998; 351: 88-92. 62. Robbie LA, Booth NA, Brown AJ, Bennett B. Inhibitors of fibrinolysis are elevated in athero-
14
CZYNNIKI RYZYKA 4/00
ARTYKU¸ REDAKCYJNY
sclerotic plaque. Arterioscler Thromb Vasc Biol 1996; 16: 539-545. 63. ROSS R. Cell biology of atherosclerosis. Annu Rev Physiol 1995; 57: 791804. 64. Ross R. Atherosclerosis- an inflammatory disease. N Engl J Med. 199; 340: 115-126.
65. Scandinavian Simvastatin Survival Study Group. Randomised trial of cholesterol lowering i 4444 patients with coronary heart disease: The Scandinavian Simvastatin Survival Study (4S). Lancet 1994; 344: 1383-1389. 66. Selwyn AP, Kinlay S, Creager M, LibbyY P, Ganz P. Cell dysfunction in
atherosclerosis and the ischemic manifestations of coronary artery disease. Am J Cardiol 1997; 79: 17-23. 67. Selwyn AP, Kinlay S, Libby P, Ganz P.
Atherogenic lipids, vascular dysfunction, and clinical signs of ischemic heart disease. Circulation 1997; 95: 5-7. 68. Shireman PK, Mc Carty WJ,
Pearce WH, Patterson BK, Shively VP, Cipollone M, Tamarina N, Verrusion EN, Kwaan HC. Elevated levels of plasminogen-activator inhibitor type 1 in
atherosclerotic aorta. J Vasc Surg 1996; 23: 801-817. 69. Simoncini T, De Caterina R, Genazzani AR. Selective estrogen receptor modulators: different actions on vascular adhesion molecule-1 (VCAM-1) expression in human endothelial cells. J Clin Endocrinol Metab 1999; 84: 815-818.
70. Springer TA. Adhesion receptors of the immune system. Nature 1990; 113: 425-434. 71. Stampfer MJ, Hennekens CH, Manson JE, Colditz GA,
Rosner B, Willet WC. Vitamin E consumtion and the risk of coronary disease in women. N Engl J Med 1993; 328: 1444-1449. 72. Stephens NG,
Parsons A, Schofield PM, Kelly F, Chesseman K, Mitchinson MJ. Randomised controlled trial of vitamin E in patients with coronary disease: Cambridge Heart Antioxidant Study (CHAOS). Lancet 1996; 347: 781-786. 73. Taddei S, Virdis A, Mattei P, Salvetti A. Vasodilatation to acetylocholine in primary and secondary forms of human hypertension. Hypertension 1993; 21: 929-933. 74. Taddei S, Virdis A, Ghiadoni L, Uleri S, Magagna A, Salvetti
A. Lacidipine restores endothelium-dependent vasodilatation in essential hypertensive patients. Hypertension 1997; 30: 1606-1612.
75. Theroux P, Latour JG, Leger-Gauthier C, De Lara J.Fibrinopeptide A and platelet factor levels in ustable angina pectoris. Circulation 1987; 75: 156162. 76. Treasure CB, Klein JL, Weintraub WS, Talley JD, Stilabower ME, Kosinski AS, Zhang J, Boccuzzi SJ, Cedarholm JC, AlexanderRW. Beneficial effects of cholesterol-lowering therapy on the coronary endothelium in patients with coronary artery disease. N Eng J Med 1995; 332: 481-487.
77. Vaughan DE, Shen C, Lazos S. Angiotensin II induces plazminogen activator inhibitor-1 PAI-1] synthesis in vitro abstract. Circulation 1993; 86
(suppl): 1557. 78. VaughanCJ, Murphy MB, Buckley BM. Statins do more than just lower cholesterol. Lancet 1996; 346: 1079-1082. 79. Vaughan
DE, Rouleau JL, Ridker PM, Arnold JM, Menapace FJ, Pfeffr MA. Effects of ramopril on plasma fibrinolytic balance in patients with acute myocardial
infarction. Circulation 1997; 96: 442-447.
80. Von Schacky C, Angerer P, Kothny W, Theisen K, Mudra H. The effect of ω-3 fatty acids on coronary atherosclerosis: a randomized, double-blind,
placebo-contrroled trial. Ann Intern Med 1999; 130: 554-562. 81. Wada H, Mori Y, Kaneko H, Wakita Y, Nakase T, Minamikawa K, Ohiwa M, Tamaki
S, Tanigawa M, Kageyama S. Elevated plasma levels of vascular endothelial cell markers in patients with hypercholesterolemia. Am J Hematol 1993;
44: 112-116. 82. Watanabe T, Jianglin F. Atherosclerosis and inflammation. Mononuclear cell recruitment and adhesion molecules with reference to
the implication of ICAM-/LFA-1 patway in atherogenesis. Int J Cardiol 1998; 66(Suppl.): S45-S53. 83. Weber C, Erl W, Pietsch A, Strobel M, ZieglerHeitbrok HW, Weber PC. Antioxidants inhibit monocyte adhesion by supressing nuclear factor-(B mobilization and induction of vascular cell adhesion
molecule-1 in endothelial cells stimulated to generate radicals. Arteriosler Thromb 1994; 14: 1665-1673. 84. Weis JR, Pitas RE, Wilson BD, Rodgers
GM. Oxidized low-density lipoprotein increases cultured human endothelial cell tissue factor activity and reduces protein C activation. FASEB 1991;
5: 2459-2469.
85. Wu KK. Inducible cyclooxygenase and nitric oxide synthase. Adv Pharmacol 1995; 33: 179-207.86. Yang Z, Bauer E, Von Segesser SL, Stulz P,
Turina M, Luscher TF. Differential mobilization of calcium in endothelin-1 induced contractions in human arteries and veins: effects of calcium antagonists. J Cardiovasc Pharmacol 1990; 16: 654-660. 87. Zapolska-Downar D, Zapolski-Downar A. Molekularne mechanizmy dzia∏ania antagonistów
wapnia a powstawanie i rozwój mia˝d˝ycy. Czynniki Ryzyka 1997; 17/18: 56-63. 88. Zapolska-Downar D. Wp∏yw probukolu i α-tokoferolu na stymulowanà cytokinami ekspresj´ VCAM-1 i ICAM-1 na powierzchni komórek Êródb∏onka wyizolowanych z ludzkich ˝y∏ p´powinowych. Rozprawa habilitacyjna, PAM, Szczecin, 1999. 89. Zeiher AM, Fisslthaler B, Schray-Utz B, Busse R. Nitric oxide modulates the expression of monocyte chemoattractant protein-1 in cultured human endothelial cells. Circ Res 1995; 76: 980-986.
15
CZYNNIKI RYZYKA 4/00
PATOGENEZA MIA˚D˚YCY
lek. A. Lisowska, mgr G. Chocian, prof. dr hab. J. Górski
Receptory
proliferacji peroksysomów
Receptory aktywujàce proliferacj´ peroksysomów jako ligandozale˝ne modulatory transkrypcji
Peroksysomy – wprowadzenie
Peroksysomy opisa∏ po raz pierwszy J. R.
Rhodin w 1954 r. (1) w komórkach nab∏onkowych cewek kr´tych nerki myszy i nazwa∏ je mikrocia∏kami (microbodies). Sà to struktury
o Êrednicy 0,1µm – 1,5 µm (najcz´Êciej 0,5 – 1,0
µm), charakteryzujàce si´ owalnym lub okràg∏ym kszta∏tem i otoczone pojedynczà b∏onà.
B∏ona peroksysomu charakteryzuje si´ wysoce
nieselektywnà przepuszczalnoÊcià, co odró˝nia
jà od b∏on innych organelli komórkowych. Ich
wn´trze jest wype∏nione drobnoziarnistà macierzà, w której zlokalizowane sà enzymy.
W niektórych peroksysomach obecny jest silnie
zag´szczony, pod∏u˝ny rdzeƒ o strukturze parakrystalicznej, zlokalizowany zwykle w centralnej cz´Êci organelli, zwany nukleoidem lub
krystaloidem. Ju˝ w 1964 r. stwierdzono, i˝
w strukturze cz´Êci rdzeniowej peroksysomów
wàtroby szczura zlokalizowana jest przede
wszystkim ca∏a aktywnoÊç oksydazy moczanowej (2). W 1966 r., zamiast okreÊlenia mikrocia∏ka, deDuve i Bandhuin wprowadzili nazw´
peroksysomy (3). Najlepiej poznano morfologi´ ludzkich peroksysomów w hepatocytach.
W jednej komórce wàtrobowej cz∏owieka wyst´puje oko∏o 1000 peroksysomów (3), czyli
oko∏o czterokrotnie mniej ni˝ mitochondriów.
W peroksysomach komponent bia∏kowy stanowià enzymy, a wÊród nich enzymy metabolizmu
16
nadtlenku wodoru (oksydoreduktazy, które
wytwarzajà nadtlenek wodoru oraz enzymy go
rozk∏adajàce – katalaza i peroksydaza) oraz
enzymy katalizujàce rozpad puryn (oksydaza
moczanowa, której brak u naczelnych, oraz
alantoinaza). W procesach oksydo-redukcyjnych peroksysomów wykazano funkcjonowanie
dwóch reakcji enzymatycznych: redukcji tlenu
czàsteczkowego do nadtlenku wodoru, a nast´pnie rozk∏ad H2O2 zachodzàcy pod wp∏ywem katalazy. Szlak oddechowy peroksysomów ró˝ni si´ od szlaku oddechowego w mitochondriach. Energia wytwarzana w wyniku reakcji w peroksysomach nie jest magazynowana
w czàsteczce ATP, lecz rozpraszana w postaci
ciep∏a (4). Ten fakt powoduje, ˝e peroksysomy
mogà odgrywaç rol´ w termogenezie, w adaptacji organizmu do przebywania w niskich
temperaturach oraz w regulacji masy t∏uszczowej organizmu (5).
W komórkach zwierzàt zarówno peroksysomy jak i mitochondria sà odpowiedzialne za
degradacj´ kwasów t∏uszczowych w procesie βoksydacji. U ludzi β-oksydacja kwasów t∏uszczowych d∏u˝szych ni˝ C18 zachodzi g∏ównie
w peroksysomach, a nie w mitochondriach.
Wynika to z braku w mitochondriach syntetazy odpowiedniego acylo-CoA dla kwasów
t∏uszczowych o ∏aƒcuchu zawierajàcym 20
i wi´cej atomów w´gla (6). Substratami dla
procesu β-oksydacji w peroksysomach, poza
wspomnianymi d∏ugo∏aƒcuchowymi kwasami
t∏uszczowymi sà: boczne, w´glowodorowe ∏aƒcuchy metabolitów cholesterolu, podczas syntezy prekursorów kwasów ˝ó∏ciowych (kwasu
cholowego i chenodeoksycholowego), boczne
CZYNNIKI RYZYKA 4/00
∏aƒcuchy prostaglandyn i innych eikozanoidów
(7). Zachodzàca w peroksysomach degradacja
kwasów t∏uszczowych jest podobna do procesu
β-oksydacji kwasów t∏uszczowych w mitochondriach, ale enzymy bioràce udzia∏ w tym procesie ró˝nià si´ mi´dzy sobà budowà i w∏aÊciwoÊciami katalitycznymi. Proces β-oksydacji
w peroksysomach inicjuje nie dehydrogeneza,
ale oksydaza acylo-CoA. Ponadto enzymy zawarte w peroksysomach nie metabolizujà krótko∏aƒcuchowych kwasów t∏uszczowych (poni˝ej 8 atomów w´gla), natomiast wykazujà bardzo wysokà aktywnoÊç w stosunku do kwasów
posiadajàcych powy˝ej 22 atomów w´gla, tak
nasyconych jak i nienasyconych. Kwasy te ulegajà degradacji do 8-w´glowych czàsteczek
i dalszemu utlenieniu w mitochondriach. Peroksysomalny uk∏ad β-oksydacji kwasów t∏uszczowych nie jest blokowany przez cyjanek potasu (3). Ponadto peroksysomy uczestniczà
w syntezie kwasów ˝ó∏ciowych (kwasu cholowego i dezoksycholowego), w syntezie plazmalogenów, w metabolizmie puryn, dolicholu
i etanolu (3).
W miar´ poznawania metabolizmu w peroksysomach, wykazano uwarunkowane genetycznie zaburzenia ich funkcji, le˝àce u pod∏o˝a wrodzonych chorób metabolicznych okreÊlanych mianem chorób peroksysomalnych
(5). 20 lat temu po raz pierwszy zosta∏a opisana choroba Zellwegera jako letalny zespó∏
mózgowo-wàtrobowo-nerkowy, którego istotà
jest post´pujàce w∏óknienie wàtroby i zmiany
torbielowate mózgu i nerek. U pod∏o˝a choroby le˝y rozleg∏y defekt metaboliczny obejmujàcy mitochondria i peroksysomy (3). Chocia˝
choroby peroksysomowe wyst´pujà stosunkowo rzadko, to na obecnym etapie wiedzy brak
jest mo˝liwoÊci ich skutecznej terapii (8). Próby leczenia klofibratem zakoƒczy∏y si´ niepowodzeniem (9).
Proliferatory peroksysomów
Proliferacja peroksysomów prowadzi do
zwi´kszenia ich liczby i Êrednicy. Proliferatory
peroksysomów stanowià heterogennà pod
wzgl´dem budowy chemicznej, aktywnoÊci
biologicznej i farmakologicznej grup´ zwiàzków . Nale˝à one do niegenotoksycznych hepatokancerogenów i/lub promotorów raka wàtroby. Sà to substancje, które nie wykazujà
dzia∏ania mutagennego, ale w badaniach d∏ugoterminowych wywo∏ujà z∏oÊliwe nowotwory
ró˝nych tkanek i narzàdów u zwierzàt laboratoryjnych (10). Proliferatory peroksysomów
obejmujà: liczne zanieczyszczenia przemys∏owe, estry ˝ywic ftalowych (np. di(2-ethylhexyl)ftalan – DEHP – przemys∏owy zwiàzek wykorzystywany do produkcji polichlorku winy-
PATOGENEZA MIA˚D˚YCY
lu), rozpuszczalniki halogenowe (np. trójchloroetylen), grup´ Êrodków stosowanych
w ochronie roÊlin oraz niektóre leki (aspiryna,
ciprofibrat, klofibrat, fenofibrat, gemfibrozil,
nafenopin, niektóre leki przeciwalergiczne
stosowane w terapii astmy oskrzelowej) (11,
12, 13, 14, 15). Ponadto odpowiednia dieta,
np. nie zawierajàca ryboflawiny czy witaminy
E, lub dieta wysokot∏uszczowa, indukuje proliferacj´ peroksysomów (11, 14, 16). Stwierdzono równie˝, ˝e czynniki fizjologiczne, takie jak
kwas arachidonowy, kwas laurowy, kwas linolowy czy linolenowy (17, 18), kwasy eikozapentaenowy, dokozaheksaenowy (19), hormony
tarczycy czy te˝ d∏ugotrwa∏e nara˝enie na niskà temperatur´ (20), sà w stanie aktywowaç
ró˝ne typy receptorów powodujàcych proliferacj´ peroksysomów.
Efektem dzia∏ania tych zwiàzków jest
zwi´kszenie liczby i Êrednicy peroksysomów
oraz hiperplazja komórek wàtroby (21).
W konsekwencji wzrasta aktywnoÊç enzymów
peroksysomalnych uczestniczàcych w procesie
β-oksydacji kwasów t∏uszczowych.
W hepatocytach szczura, myszy oraz wi´kszoÊci ssaków, peroksysomy wyst´pujà w niewielkiej iloÊci, stanowiàc nie wi´cej ni˝ 2% obj´toÊci cytoplazmy (22, 23). Jednak˝e ich liczba i wielkoÊç oraz aktywnoÊç enzymatyczna
wzrasta dramatycznie w odpowiedzi na czynniki proliferacyjne. Po up∏ywie 14 dni od podawania bezafibratu ca∏kowita liczba peroksysomów w komórkach wàtrobowych szczura
wzrasta 6-krotnie, natomiast ich ∏àczna powierzchnia a˝ 10-krotnie w stosunku do obserwowanej grupy kontrolnej (24), co stanowi od
18 – 25% ca∏kowitej obj´toÊci hepatocyta (22,
23). W konsekwencji prowadzi to do hipertroficznego przerostu tego narzàdu. Okazuje si´
jednak, i˝ namna˝anie si´ hepatocytów ma
charakter przejÊciowy. W przypadku podawania szczurom bezafibratu proces ten rozpoczyna si´ od 3. dnia stosowania leku. Wàtroba swà
maksymalnà wielkoÊç osiàga po 14 dniach. Poczàwszy od 15. dnia (w eksperymencie trwajàcym do 90 dni) stwierdza si´ zmniejszanie masy wàtroby szczura. JednoczeÊnie jej wielkoÊç
nigdy nie wraca do stanu poczàtkowego (24).
Wa˝ny do odnotowania jest fakt, ˝e podawanie bezafibratu Êwinkom morskim, królikom
czy naczelnym nie wywo∏ywa∏o hepatomegalii
(25, 26, 27, 28). SpoÊród znanych dotychczas
proliferatorów peroksysomów wyjàtek stanowià jedynie metyloklofenapat i Wy-14643
(kwas 4-chloro-6-(2,3-ksylidyno)-2-pirymidynylo-triooctowy), które w wàtrobie szczura stymulujà utrzymujàcy si´ proces replikacji hepatocytów (29).
Istnieje kilka mo˝liwych czynników mogàcych wp∏ywaç na zró˝nicowanà odpowiedê komórki na dzia∏anie proliferatorów peroksyso-
17
PATOGENEZA MIA˚D˚YCY
mów. Sà to: (A) obecnoÊç specyficznych receptorów dla proliferatorów, (B) obecnoÊç i rola
wtórnych przekaêników komórkowych (zw∏aszcza fosfolipidów b∏onowych), (C) odpowiedni
poziom kofaktorów bioràcych udzia∏ w uruchamianych procesach enzymatycznych (25).
Proliferatory peroksysomów powodujà
oko∏o 20- 30-krotny wzrost aktywnoÊci enzymów bioràcych udzia∏ w degradacji kwasów
t∏uszczowych i zaledwie 2- 3-krotny wzrost aktywnoÊci katalazy i oksydazy moczanowej (3,
10), zale˝nie od dawki stosowanego fibratu
(30). OdnoÊnie innych enzymów, bezafibrat
w zale˝noÊci od dawki (100 lub 300 mg/kg/dob´) zwi´ksza w wàtrobie odpowiednio o 15 lub
30% aktywnoÊç glukozo-6-fosfatazy, markera
frakcji mikrosomalnej wàtroby, a w dawce 300
mg/kg/dob´ zwi´ksza aktywnoÊç dehydrogenazy mleczanowej o ponad 50% (31). Ta sama
dawka bezafibratu nie wywo∏uje natomiast
istotnych zmian w poziomie aktywnoÊci wàtrobowej fosfatazy kwaÊnej – markera lizosomalnego, i tylko niewielki spadek aktywnoÊci
5’-nukleotydazy – markera b∏onowego (31).
Zastosowanie bezafibratu powoduje równie˝
niewielki wzrost aktywnoÊci enzymów: aminotransferazy asparaginianowej (AspAT) i aminotransferazy alaninowej (AlAT) w osoczu
szczura (31). Bezafibrat zwi´ksza natomiast
prawie 3-krotnie aktywnoÊç fosfatazy zasadowej w homogenacie wàtroby szczura, chocia˝
podanie tego leku jednoczeÊnie nieznacznie
obni˝a aktywnoÊç fosfatazy zasadowej w osoczu (31).
Badania nad mechanizmem dzia∏ania fibratów dowodzà, ˝e wp∏ywajà one nie tylko na
aktywnoÊç samych enzymów, ale majà te˝
wp∏yw na proces ich syntezy. Stwierdzono bowiem, ˝e podawanie proliferatorów peroksysomów zwi´ksza w wàtrobie 10- do 30-krotnie
poziom mRNA enzymów bioràcych udzia∏ w βoksydacji kwasów t∏uszczowych (32). W nerkach, sercu i jelicie cienkim zaobserwowano
mniejszy, ale równie˝ znaczny, bo 2- do 4-krotny wzrost poziomu mRNA tych enzymów (33).
W nast´pstwie dzia∏ania zwiàzków powodujàcych proliferacj´ peroksysomów dochodzi
do dysproporcji w syntezie i degradacji nadtlenku wodoru. Prowadzi to do powstania wysoce reaktywnych rodników tlenowych, powodujàcych uszkodzenia nici DNA. Im to przypisuje si´ karcinogenne dzia∏anie klofibratu i jego pochodnych u zwierzàt (3).
Proliferacja peroksysomów i wzrost aktywnoÊci wskaênikowych enzymów sà precyzyjnie
regulowane na drodze mechanizmu receptorowego (10).
18
CZYNNIKI RYZYKA 4/00
Receptory aktywujàce proliferacj´ peroksysomów
– peroxisome proliferator-activated receptors
(PPARs)
Receptory aktywujàce proliferacj´ peroksysomów nale˝à do rodziny jàdrowych receptorów hormonów steroidowych (34). U cz∏owieka zosta∏y opisane trzy podtypy tych receptorów: PPARα, PPARβ (inaczej zwany δ lub
NUC-1) i PPARγ. Udowodniono, i˝ receptory
te sà aktywowane przez proliferatory peroksysomów (34). Jak ju˝ wspomniano, naturalne
kwasy t∏uszczowe, zw∏aszcza kwasy d∏ugo∏aƒcuchowe wielonienasycone, sà potencjalnymi
aktywatorami PPAR (35). Receptory PPAR
odgrywajà rol´ w regulacji metabolizu lipidów,
szczególnie w komórkach wàtroby, siatkówki,
w kardiomiocytach, w komórkach Êródb∏onka,
proksymalnych kanalików nerkowych i enterocytach (36).
Receptor PPARα jest aktywowany przez
klofibrat i inne aktywatory PPAR (37). U ludzi
receptor ten podlega wzmo˝onej ekspresji
w sercu, nerkach i jelicie grubym (38, 39). Ponadto stwierdzono przemijajàcà ekspresj´ tych
receptorów w rozwijajàcym si´ uk∏adzie nerwowym oraz podczas dojrzewania tkanki skórnej (40, 41, 42). PPARα odgrywa kluczowà rol´ w procesach katabolicznych (36). Aktywuje
ekspresj´ genów kodujàcych dwa zasadnicze
enzymy bioràce udzia∏ w mitochondrialnej βoksydacji kwasów t∏uszczowych: palmitylotransferaz´ karnitynowà – jej form´ mi´Êniowà (43) oraz dehydrogenaz´ acylo-CoA (44).
Wykazano te˝, i˝ ekspresja enzymów β-oksydacji zachodzàcej w peroksysomach jest kontrolowana równie˝ przez PPARα (45). Nast´pstwem braku PPARα jest akumulacja lipidów
w obr´bie kardiomiocytów (45). Mo˝na wi´c
wnioskowaç, ˝e receptory te pe∏nià rol´ sercowego czynnika „lipostatycznego”, który dzia∏a
modulujàco na komórkowà równowag´ lipidów poprzez wp∏yw na ekspresj´ genów bioràcych udzia∏ w mitochondrialnej i peroksysomalnej β-oksydacji kwasów t∏uszczowych
w sercu (45). Przeprowadzone badania kliniczne wykaza∏y, i˝ dzieci z wrodzonym niedoborem enzymów szlaku β-oksydacji w peroksysomach, w normalnych, fizjologicznych warunkach zwykle nie wykazujà objawów choroby
(46, 47). Dopiero nadmierna zawartoÊç kwasów t∏uszczowych w diecie powoduje manifestacj´ objawów klinicznych.
Liczba PPAR α koreluje z dobowym rytmem wydzielania glikokortykosteroidów. Sytuacje stresowe, podnoszàce st´˝enie glikokortykosteroidów w osoczu, równie˝ nasilajà
syntez´ tych receptorów w hepatocytach (48,
49). Odmienny natomiast jest wp∏yw hormonu
wzrostu. W eksponowanych przez wiele dni na
dzia∏anie hormonu wzrostu hepatocytach
CZYNNIKI RYZYKA 4/00
szczura obni˝a si´ o 50% poziom mRNA
PPARα. Hormon ten hamuje peroksysomalnà
β-oksydacj´ (50). Obserwowano równie˝
zmniejszanie si´ liczby tych receptorów w wàtrobach szczurów z wywo∏anà przewlek∏à chorobà alkoholowà (51).
PPARβ (NUC 1) ulega najsilniejszej ekspresji w ∏o˝ysku i w jelicie grubym (39, 45).
Dodatkowo obecnoÊç tego receptora stwierdzono równie˝ w adipocytach. Zaproponowano, i˝ prawdopodobnie pe∏ni on rol´ wczesnego inicjatora procesu ró˝nicowania preadipocytów w adipocyty (52). Przypuszcza si´, ˝e
mo˝e on modulowaç aktywnoÊç pozosta∏ych
PPAR i jest zdolny do hamowania aktywnoÊci
PPARα (37). Jow i Mukherjee wykazali, i˝ receptor NUC 1 jest g∏ównym inhibitorem receptora α . Aktywacja PPARβ nasila natomiast ekspresj´ PPARγ (53). Izoforma β receptora nie ulega aktywacji pod wp∏ywem
czynników aktywujàcych PPARα. Zasugerowano, i˝ inhibicja receptora NUC 1 mog∏aby
spowodowaç wzrost aktywnoÊci PPARα (37).
Wykazano istnienie dwóch izoform receptora PPAR gamma: PPAR γ1 i PPAR γ2. Izoforma γ2 jest specyficzna dla komórek t∏uszczowych. Ró˝nica pomi´dzy tymi izoformami
polega na obecnoÊci 30 dodatkowych aminokwasów przy koƒcu NH2 receptora γ2 (39).
Ekspresja PPARγ zachodzi w komórkach siatkówki, w niektórych komórkach uk∏adu immunologicznego oraz w komórkach bia∏ej tkanki
t∏uszczowej (35). PPAR γ1 znaleziono równie˝
w wàtrobie i w sercu (39, 54). Nie stwierdzono
u ludzi obecnoÊci tych receptorów w Êledzionie
i krà˝àcych limfocytach T (w przeciwieƒstwie
do gryzoni), natomiast obecne sà one w transformowanych limfocytach B i w komórkach
szpiku kostnego (55). Kwasy t∏uszczowe,
szczególnie wielonienasycone kwasy t∏uszczowe (kwas linolowy, linolenowy i arachidonowy) oraz prostoglandyna PGJ2, stanowià grup´ endogennych ligandów dla PPARγ (56).
Tiazolidinediony, nowe leki zwi´kszajàce
wra˝liwoÊç tkanek na insulin´, okaza∏y si´ byç
ligandami o wysokim powinowactwie do
PPARγ (57). Wydaje si´, i˝ receptory te odgrywajà kluczowà rol´ w procesie adipogenezy
(35). Do czynników regulujàcych ekspresj´
PPARγ w adipocytach nale˝à poziom insuliny
i stan od˝ywienia (58). 48-godzinne g∏odzenie
redukuje ekspresj´ obu izoform receptora
w adipocytach o 60–80%. Ekspresja tych receptorów w ludzkich mi´Êniach szkieletowych
stanowi 10–25% poziomu stwierdzanego
w adipocytach (jedynie izoforma γ1 receptora
zosta∏a znaleziona w mi´Êniach szkieletowych)
(58). P∏ytkowy czynnik wzrostu (PDGF), nab∏onkowy czynnik wzrostu (EGF) i czynnik
wzrostu fibroblastów (FGF) hamujà aktywnoÊç PPARγ (59, 60). Natomiast insulina i in-
PATOGENEZA MIA˚D˚YCY
sulinopodobny czynnik wzrostu nasilajà ich
aktywnoÊç transkrypcyjnà. Wykazano, ˝e istnieje zale˝noÊç pomi´dzy ekspresjà PPARγ
w mi´Êniach szkieletowych a procentowà zawartoÊcià t∏uszczu w organizmie. Ekspresja
tych receptorów by∏a znaczàco wi´ksza u pacjentów z wysokà zawartoÊcià t∏uszczu (58).
Liczba PPARγ wzrasta zarówno u pacjentów
oty∏ych bez cukrzycy jak i z cukrzycà typu 2.
Nie znaleziono zale˝noÊci pomi´dzy ekspresjà
tych receptorów a poposi∏kowym poziomem
insuliny w osoczu (58). Przypuszczalnie receptory te odgrywajà kluczowà rol´ w determinacji tkankowej wra˝liwoÊci na insulin´. Zasugerowano ich istotny udzia∏ w zwi´kszaniu masy
tkanki t∏uszczowej w oty∏oÊci (58).
PPARγ uczestniczà w ró˝nicowaniu preadipocytów w adipocyty (61), natomiast hamujà ró˝nicowanie si´ komórek mezenchymalnych w mioblasty (62). Czynnikami indukujàcymi ró˝nicowanie si´ komórek t∏uszczowych
sà m.in. prostanoidy (63). Okaza∏y si´ one byç
naturalnymi ligandami PPARγ, poÊredniczàcymi w aktywacji tego receptora (54). Vidal-Puig i wsp. zbadali, i˝ ekspresja mRNA PPARγ
w adipocytach wzrasta w oty∏oÊci, zarówno
u m´˝czyzn jak i u kobiet (54). Stwierdzono
tak˝e wyst´powanie dodatniej korelacji pomi´dzy wskaênikiem PPAR γ2/γ1 a wskaênikiem masy cia∏a (BMI), w badanej grupie pacjentów. Zaobserwowano tak˝e dymorfizm
p∏ciowy dotyczàcy ekspresji PPARγ, wynikajàcy z nasilonej ekspresji obu typów receptora:
γ1 i γ2, w podskórnej tkance t∏uszczowej u kobiet w porównaniu do m´˝czyzn ze zbli˝onymi
wartoÊciami BMI. Ekspresja PPAR γ2 zmniejsza∏a si´ o 25% po redukcji masy cia∏a o 10%.
Jednak˝e powraca∏a ona do poziomu wyjÊciowego po 4 tygodniach utrzymywania masy cia∏a (54). Natomiast poziom PPARγ1 nie uleg∏
zmianie. Nie stwierdzono ró˝nic iloÊciowych
pomi´dzy dwoma typami PPARγ w mi´Êniach
szkieletowych zarówno u osób szczup∏ych, oty∏ych, jak i w grupie pacjentów z cukrzycà. Obni˝enie ekspresji PPARγ stwierdzane w mi´Êniach szkieletowych i w wàtrobie wymaga dalszych badaƒ. Jest prawdopodobne, i˝ tiazolidinediony mogà wp∏ywaç na mi´Êniowà i wàtrobowà opornoÊç na insulin´ poprzez aktywacj´
w∏aÊnie tych, niezbyt licznych, receptorów
(54). Ponadto ekspresja genu kodujàcego
GLUT-4 ulega aktywacji przez PPARγ i tiazolidinediony (64). Aktywacja PPARγ w tkance
t∏uszczowej przez wspomniane wy˝ej zwiàzki
powoduje zmniejszenie ekspresji TNF-α.
Czynnik ten wp∏ywa na metabolizm glukozy
mi´dzy innymi poprzez obni˝enie syntezy
GLUT-4 i zahamowanie transportu glukozy do
komórki (65, 66).
W badaniach in vitro dwa hormony: insulina i kortykosteroidy (deksametazon), wykazu-
19
CZYNNIKI RYZYKA 4/00
PATOGENEZA MIA˚D˚YCY
Przedstawiono kilka hipotez dotyczàcych
mechanizmów regulujàcych aktywnoÊç PPARów, oto one:
1) Regulacja na poziomie ekspresji genu.
Zachodzi na poziomie transkrypcji mRNA,
translacji i modyfikacji potranskrypcyjnych endogennego bia∏ka. W efekcie roÊnie bàdê maleje iloÊç PPAR w poszczególnych klasach: α,
β, lub γ.
2) Regulacja na poziomie transportu i wiàzania ligandu do receptora.
a) Czynniki proliferacyjne, które pokonujà
swobodnie barier´ b∏ony cytoplazmatycznej,
bezpoÊrednio ∏àczà si´ z receptorem PPAR
(np. tiazolidinediony – TZD), lub przy∏àczajà
si´ do bia∏ka wià˝àcego proliferatory peroksysomów (PPBP) – bia∏ka szoku cieplnego HSP
72. Bia∏ko to, w przeciwieƒstwie do PPAR, wykazuje bezpoÊrednie powinowactwo do proliferatora peroksysomów (70).
b) Czynniki proliferacyjne, które nie potrafià
pokonaç bariery b∏onowej, wymagajà obecnoÊci receptora b∏onowego. Jest nim np. receptor
nab∏onkowego czynnika wzrostu EGF-R. Zostaje uruchomiony szlak wtórnych przekaêników komórkowych i nast´puje aktywacja receptora PPAR na drodze fosforylacji (analo-
jà efekt synergiczny, nasilajàc ekspresj´
mRNA PPARγ w izolowanych komórkach
t∏uszczowych (54). Natomiast TNF-α hamuje
ró˝nicowanie si´ adipocytów poprzez zahamowanie ekspresji PPARγ (67).
Podsumowujàc mo˝na stwierdziç, i˝ ekspresja PPARγ odgrywa kluczowà rol´ w patogenezie zmian liczby i funkcji adipocytów
w oty∏oÊci (Ryc. 1).
W toku dalszych badaƒ zidentyfikowano
element odpowiedzi proliferatora peroksysomów – PPRE (peroxisome proliferator response element), z którym wià˝e si´ receptor
aktywujàcy proliferacj´ peroksysomów –
PPAR (68). Element ten stanowi sekwencja
nukleotydów DNA o wzorze TGACCTTTTGTCCT (69). Przy∏àczenie receptora do
fragmentu PPRE powoduje aktywacj´ transkrypcji i syntez´ enzymów uczestniczàcych
w procesach metabolicznych takich jak β-oksydacja kwasów t∏uszczowych, ketogeneza, glukoneogeneza czy te˝ synteza kwasów t∏uszczowych. Wykazano, i˝ PPAR wchodzà równie˝
w interakcje z innymi bia∏kami jàdrowymi.
W dominujàcej liczbie przypadków PPAR wià˝e si´ z heterodimerem PPRE – RXR (receptor kwasu 9-cis retinowego) (62).
Ryc. 1 Schemat przedstawiajàcy udzia∏ receptorów PPARγ w regulacji transportu glukozy do komórki t∏uszczowej. Znakiem „+“ i „-“ oznaczono
odpowiednio pobudzajàcy lub hamujàcy wp∏yw czynników na proces transkrypcji genów. Dok∏adne wyjaÊnienie w tekÊcie.
20
PATOGENEZA MIA˚D˚YCY
CZYNNIKI RYZYKA 4/00
Kwasy t∏uszczowe, znajdujàce si´ w cytoplazmie, uruchamiajà procesy transkrypcji
mRNA odpowiedzialnego za proces tworzenia
bia∏ka wià˝àcego kwasy t∏uszczowe (FABP)
i bia∏ka transportujàcego kwasy t∏uszczowe
(FATP). ObecnoÊç fibratów, np. klofibratu,
w kulturach tkankowych komórek Êródb∏onka,
nasila biosyntez´ nowych FABP (72). W efekcie roÊnie efektywnoÊç transportu i przy∏àczania ligandów (czynników proliferacyjnych) do
receptorów PPAR (62, 73) (Ryc. 2).
Stwierdzono równie˝, i˝ koenzym A i estry
karnityny sà czynnikami poÊredniczàcymi w indukcji proliferacji peroksysomów (74). Przypuszczalnie mogà one pe∏niç rol´ specyficznych ligandów dla PPAR, wymaga to jednak
potwierdzenia w kolejnych badaniach. Green
uwa˝a receptory aktywujàce proliferacj´ peroksysomów za ligandozale˝ne modulatory
transkrypcji (75).
Ekspresj´ genów PPAR mogà równie˝ modulowaç: adrenalina i glikokortykosteroidy
(48). Lemberger i wsp. zademonstrowali
wp∏yw glikokortykosteroidów na ekspresj´
PPARα w hepatocytach. Hydrokortyzon, deksametazon i triamcynolon stymulujà syntez´
mRNA PPARα (48). Natomiast mineralokortykoid – aldosteron, wywiera∏ s∏aby efekt, co
sugeruje, i˝ w hormonalnej stymulacji liczby
PPARα poÊredniczy receptor glikortykosteroidowy (48). Deksametazon, wspólnie z kwasa-
gicznie do aktywacji recptora progesteronowego przez kinaz´ zale˝nà od cAMP) (62).
3) Regulacja poprzez zmian´ dost´pnoÊci i aktywnoÊci kofaktorów.
Receptor PPAR mo˝e ∏àczyç si´ z regionem
promotorowym PPRE genu po uprzednim
utworzeniu heterodimeru z aktywnym kofaktorem RXR-α. Dost´pnoÊç kofaktora oraz
iloÊç aktywnych RXR-α mogà byç czynnikami
limitujàcymi zdolnoÊç receptorów PPAR do
uruchamiania procesów transkrypcyjnych
(71).
4) Regulacja poprzez obecnoÊç koaktywatorów.
Koaktywatory, prawdopodobnie poprzez acetylacj´ histonów, modyfikujà struktur´ chromatyny i regulujà dost´p czynników transkrypcyjnych do rozpoznawalnej sekwencji DNA
(71).
5) Regulacja na drodze konkurencji o miejsce
wiàzania do DNA.
Promotorowy odcinek genów PPRE jest miejscem wiàzania nie tylko heterodimeru
PPAR/RXR, lecz mo˝e równie˝ przy∏àczaç homodimer RXR-α, wàtrobowy czynnik jàdrowy
(HNF-4), czy te˝ bia∏ko regulatorowe apolipoproteiny 1 (ARP-1). Brak wolnego miejsca
w regionie promotorowym genu uniemo˝liwia
rozpocz´cie transkrypcji (71).
6) Regulacja poprzez system sprz´˝eƒ zwrotnych.
Inne proliferatory peroksysomów
FFA
EGF-R
Fibraty
PKC
Ca
2+
Tiazolidinediony
2b
FABP
2a
Kinazy/Fosfatazy
HSP 72
(PPBP)
FABP
PPARα
Cytoplazma
1
9-cis-kwas retinowy
3
RXRα
4
PPARα
PPARγ
GEN
mRNA
PPAR RXR
PPRE
6
5
Transkrypcja
Kwas retinowy
Jàdro
Ryc. 2 Schemat przedstawiajàcy mechanizmy regulacji aktywnoÊci PPAR. Miejsca, w których dochodzi do regulacji aktywnoÊci PPAR, zaznaczono
numerami od 1 do 6. Dok∏adniejsze wyjaÊnienie w tekÊcie (wg. 62, 71, w modyfikacji w∏asnej).
21
PATOGENEZA MIA˚D˚YCY
mi t∏uszczowymi, indukuje gen aP2 w adipocytach, który jest docelowym genem PPAR (61).
Mo˝na spekulowaç, i˝ ekspresja PPAR in vivo
b´dzie wzrasta∏a w sytuacji, kiedy poziom hormonów glikortykosteroidowych jest wysoki,
jak na przyk∏ad w sytuacjach stresowych czy
te˝ podczas szczytu dobowego wydzielania
kortykosteronu (48).
Proliferatory peroksysomów – aspekty kliniczne
Choroba niedokrwienna serca stanowi najcz´stszà przyczyn´ zgonów u m´˝czyzn w Êrednim wieku i drugà co do cz´stoÊci u kobiet
w tym wieku. Jest odpowiedzialna za blisko
po∏ow´ ogólnej liczby zgonów we wszystkich
przedzia∏ach wiekowych. U ka˝dego chorego
niezwykle istotna jest ocena czynników ryzyka
choroby niedokrwiennej serca, a zw∏aszcza
czynników poddajàcych si´ modyfikacji, takich
jak palenie tytoniu, podwy˝szone st´˝enie
cholesterolu i/lub triacylogliceroli we krwi, cukrzyca, oty∏oÊç i ma∏a aktywnoÊç fizyczna.
Lipoproteiny o ma∏ej g´stoÊci (LDL) sà
ogólnie uznanym, niezale˝nym czynnikiem ryzyka choroby niedokrwiennej serca. Równie˝
hipertriacyloglicerydemia jest zwiàzana ze
zwi´kszonym ryzykiem rozwoju choroby wieƒcowej (CHD). Okaza∏o si´, i˝ zagro˝enie epizodem wieƒcowym, zale˝ne od poziomu triacylogliceroli, w grupie badanej, w porównaniu
z grupà kontrolnà, by∏o wi´ksze o 14% u m´˝czyzn i o 37% u kobiet (76). Wa˝nà rol´ triacylogliceroli w ocenie ryzyka wystàpienia CHD
jeszcze bardziej uwydatni∏y badania oceniajàce progresj´ zmian mia˝d˝ycowych w naczyniach wieƒcowych za pomocà koronarografii.
Niektóre zwiàzki powodujàce aktywacj´
receptorów proliferacji peroksysomów znalaz∏y szerokie zastosowanie w praktyce klinicznej. Sà to g∏ównie tzw. fibraty – leki powszechnie stosowane w leczeniu opornej na diet´ hiperlipidemii. „Bezafibrate Coronary Angiografic Intervention Trial” dostarczy∏y bezpoÊrednich, popartych koronarograficznie dowodów na to, i˝ progresj´ choroby wieƒcowej
i cz´stoÊç wyst´powania incydentów wieƒcowych mo˝na zmniejszyç poprzez redukcj´
i zmiany w sk∏adzie lipoprotein bogatych
w triacyliglicerole, niezale˝nie od obni˝enia
poziomu cholesterolu LDL (77).
W 1993 roku Shepherd opisa∏ 4 modele regulacji gospodarki lipidowej przy udziale fibratów. Wyró˝ni∏ dwa modele dla grupy zwiàzków bogatych w triacyloglicerole i dwa dla bogatych w cholesterol (78).
1) Fibraty ograniczajà poda˝ substratów mogàcych zwi´kszyç syntez´ triacylogliceroli
w wàtrobie (79).
22
CZYNNIKI RYZYKA 4/00
2) Fibraty aktywujà dzia∏anie lipazy lipoproteinowej (LPL), czego efektem jest rozpad triacylogliceroli, chylomikronów i lipoprotein
o bardzo ma∏ej g´stoÊci (VLDL) (80).
3) Fibraty blokujà dzia∏anie reduktazy 3-hydroksy-3-metylo-glutarylo-CoA (HMG-CoA),
przez co nie dochodzi do uruchomienia pierwszego etapu syntezy cholesterolu (81).
4) Fibraty wzmagajà doÊrodkowy transport
zwiàzków sterolowych, np. z jelita cienkiego
do wàtroby (82).
Istnieje prawdopodobieƒstwo, ˝e fibraty
obni˝ajà aktywnoÊç wàtrobowej karboksylazy
acetylo-CoA, przez co ulega obni˝eniu synteza
kwasów t∏uszczowych. Fibraty mogà równie˝
aktywowaç dehydrogenaz´ α-glicerolo-3-fosforanowà, co inicjuje degradacj´ glicerolu
i poÊrednio równie˝ ogranicza zdolnoÊç produkcji nowych czàsteczek triacyloglicerolu
(TG) (78). Stwierdzono, ˝e wielkoÊç czàsteczek LDL jest wprost proporcjonalna do zawartoÊci w nich TG (83). U cz∏owieka stwierdza si´ obecnoÊç kilku klas LDL ró˝niàcych si´
wielkoÊcià. U kobiet najwi´kszy odsetek stanowià tzw. du˝e LDL, zaÊ u m´˝czyzn przeci´tna Êrednica czàsteczek LDL jest mniejsza
ni˝ u kobiet, natomiast najmniejsze czàsteczki
LDL sà charakterystyczne dla osób z chorobà
wieƒcowà (78). Dalsze badania dowiod∏y, ˝e
fibraty powodujà znaczne obni˝enie st´˝enia
TG w osoczu, wraz z towarzyszàcym wzrostem
Êrednicy czàsteczek LDL. Oznacza to, i˝ fibraty majà znaczny wp∏yw na metabolizm LDL
i sprzyjajà akumulacji TG w LDL. Bezafibrat
istotnie (o 56%) obni˝a poziom VLDL w osoczu ludzi (78).
Uwa˝a si´, i˝ efekt hipolipemiczny wywo∏any przez fibraty jest wynikiem nasilonego katabolizmu osoczowych VLDL i chylomikronów (84). Apolipoproteina C-III jest potencjalnym inhibitorem rozpadu VLDL na skutek
zahamowania ich wewnàtrznaczyniowej lipolizy przez lipaz´ lipoproteinowà. Fibraty obni˝ajà poziom apoC-III w osoczu. Aktywujà one
transkrypcj´ odpowiednich genów peroksysomalnych poprzez wiàzanie homodimera PPAR
lub heterodimera PPAR-RXR z sekwencjà nukleotydów specyficznego elementu odpowiedzi (PPRE). JednoczeÊnie powodujà supresj´
transkrypcji genu apoC-III. (84). Ju˝ wczeÊniej
opublikowano dane dotyczàce oddzia∏ywania
HNF-4 (jàdrowy czynnik wàtrobowy) na transkrypcj´ apolipoproteiny C-III. Rezultatem
dzia∏ania tego czynnika jest aktywacja transkrypcji apoC-III. (84). Stàd mo˝na przypuszczaç, i˝ supresja transkrypcji genu apoC-III
mo˝e byç wynikiem obni˝enia poziomu HNF4 przez leki hipolipemizujàce. Heterodimer
PPAR – RXR wspó∏zawodniczy z HNF-4
o wiàzanie z elementem promotorowym genu
apoC-III (84). Podobny jest mechanizm supre-
PATOGENEZA MIA˚D˚YCY
CZYNNIKI RYZYKA 4/00
sji transkrypcji apolipoproteiny B, prowadzàcy
w rezultacie do zmniejszenia produkcji apo
B i VLDL w wàtrobie (84). Mo˝na wi´c sàdziç,
i˝ obni˝enie poziomu VLDL w osoczu jest rezultatem supresyjnego wp∏ywu leków hipolipemizujàcych nie tylko na transkrypcj´ apolipoproteiny C-III, ale równie˝ apolipoproteiny
B (84), choç zdaniem innych autorów sekrecja
apolipoproteiny B jest hamowana przez proliferatory peroksysomów na drodze jeszcze nie
znanego mechanizmu (85). Równie˝ osoczowy
poziom apolipoproteiny A-I i lipoprotein
o bardzo wysokiej g´stoÊci (HDL) koreluje
z cz´stoÊcià wyst´powania choroby wieƒcowej.
Fibraty wp∏ywajà na ekspresj´ genu apoA-I.
Vu-Dac i wsp. wykazali, i˝ hamujà one ekspresj´ promotora apoA-I w ludzkich hepatocytach (86).
PPAR odgrywajà istotnà rol´ w kontroli
ekspresji apolipoproteiny A-I. Wiele argumentów potwierdza hipotez´, i˝ koniec A promotora apoA-I funkcjonuje jako PPRE i wià˝e PPAR. Jedne fibraty zwi´kszajà, inne
zmniejszajà, a jeszcze inne nie wp∏ywajà na
st´˝enie apoA-I w osoczu u ludzi. Gemfibrozil,
który nale˝y do tej grupy leków, nasila ekspresj´ apoA-I, natomiast fenofibrat – hamuje (87,
98). Okazuje si´, ˝e ró˝ne fibraty, oprócz pierwotnej aktywacji PPARα wp∏ywajà równie˝ na
dwie pozosta∏e izoformy receptora, np. poprzez aktywacj´ PPARβ mogà podnosiç poziom HDL w osoczu, choç mechanizm ich
dzia∏ania nie zosta∏ jeszcze poznany (67).
Nie znaleziono zwiàzku pomi´dzy aktywatorami PPAR a procesem hepatokarcinogenezy u ludzi (89). W badaniach klinicznych
z zastosowaniem klofibratu stwierdzono wi´kszà cz´stoÊç wyst´powania chorób wàtroby,
p´cherzyka ˝ó∏ciowego i jelit w grupie leczonej
w porównaniu z grupà kontrolnà. Natomiast
nie zaobserwowano istotnych ró˝nic pomi´dzy
obiema grupami pacjentów w wyst´powaniu
z∏oÊliwych nowotworów tych narzàdów (90).
Niemniej jednak znaleziono wysokà ekspresj´
PPARγ w komórkach nowotworowych. Aktywacja tych receptorów zapoczàtkowuje redukcj´ wzrostu komórek raka piersi (91). Ludzkie
komórki raka prostaty równie˝ wykazujà wysoki poziom ekspresji PPARγ, w przeciwieƒstwie
do ich niskiego poziomu stwierdzanego w prawid∏owej tkance gruczo∏u krokowego (92).
Znacznà aktywnoÊç tych receptorów znaleziono tak˝e w komórkach t∏uszczako-mi´saka
(93). Czy aktywacja PPARγ jest korzystnym
zjawiskiem w kontroli procesu nowotworowego, czy te˝ nasila rozwój guza – problem ten
pozostaje nadal niewyjaÊniony (67).
Kolejne, nowe badania potwierdzajà istotnà i wa˝nà rol´ receptorów aktywujàcych proliferacj´ peroksysomów w fizjologii i patologii.
Synteza czynników krzepni´cia VII, IX i X jest
regulowana m.in. przez PPAR (94). Wykazano
udzia∏ tych receptorów w wirusowym zapaleniu wàtroby typu B (95). Najnowsze badania
wskazujà na rol´, jakà mogà odgrywaç PPARγ
w odpowiedzi zapalnej (96). Otó˝ stosowanie
ligandów tych receptorów powoduje w ludzkich monocytach hamowanie ekspresji TNF-α
Il - 1β i Il - 6 (97). W zahamowaniu syntezy cytokin prozapalnych biorà równie˝ udzia∏
PPARα (20). Jest prawdopodobne, i˝ aktywacja tych receptorów ma swój udzia∏, ∏àcznie
z zahamowaniem COX (cyklooksygenazy),
w przeciwzapalnych, przeciwgoràczkowych
i przeciwbólowych w∏aÊciwoÊciach niesteroidowych leków przeciwzapalnych (NLPZ)
(67). Okaza∏o si´, i˝ niektóre NLPZ (np. indometacyna) w stosowanych dawkach terapeutycznych aktywujà PPARγ i -α (98). Uzupe∏nieniem tych obserwacji jest fakt, ˝e fenofibrat
obni˝a nie tylko poziom lipidów w osoczu, ale
równie˝ poziom bia∏ek ostrej fazy (20), co mo˝e mieç znaczenie w terapii procesów zapalnych. Natomiast udzia∏ PPAR w procesie aterogenezy nie jest do koƒca wyjaÊniony i wymaga dalszych badaƒ.
Osoby z zaburzeniami gospodarki lipidowej i chorobà niedokrwiennà serca odnoszà
istotne korzyÊci z zastosowania w∏aÊciwego leczenia hipolipemicznego. Fibraty sà obecnie
zalecane jako leki pierwszego rzutu u pacjentów z rozpoznanà hipertriacyloglicerydemià
(99). Obni˝ajà one zarówno poziom VLDL
w osoczu, jak równie˝ poziom g´stych LDL.
Zmniejszajà nasilenie lipemii poposi∏kowej
u pacjentów z hipertriacyloglicerydemià (100).
Fibraty wywierajà swój efekt kliniczny na drodze pobudzania receptorów proliferacji peroksysomów. Nale˝y si´ spodziewaç, ˝e w najbli˝szej przysz∏oÊci ró˝ne rodzaje PPAR stanà
si´ celem interwencji terapeutycznej poprzez
zastosowanie agonistów lub antagonistów tych
receptorów w takich chorobach jak oty∏oÊç,
cukrzyca, mia˝d˝yca, przewlek∏e choroby zapalne i nowotworowe (67).
Streszczenie
Receptory aktywujàce proliferacj´ peroksysomów nale˝à do rodziny jàdrowych receptorów hormonów steroidowych. U cz∏owieka
zosta∏y opisane trzy podtypy tych receptorów:
PPARα, PPARβ (inaczej zwany δ lub NUC-1)
i PPARγ. Udowodniono, i˝ receptory PPAR sà
aktywowane przez proliferatory peroksysomów, które stanowià grup´ zwiàzków zró˝nicowanà pod wzgl´dem budowy chemicznej,
aktywnoÊci biologicznej i farmakologicznej.
Nale˝à do nich liczne zanieczyszczenia przemys∏owe, jak np. estry ˝ywic ftalowych i Êrodki
ochrony roÊlin, niektóre leki, np. aspiryna i fi-
23
PATOGENEZA MIA˚D˚YCY
braty, czynniki fizjologiczne, jak wielonienasycone kwasy t∏uszczowe czy hormony tarczycy.
Receptory PPAR odgrywajà rol´ w regulacji
metabolizu i homeostazy lipidowej, szczególnie w komórkach wàtroby, siatkówki, w kardiomiocytach, w komórkach Êródb∏onka,
proksymalnych kanalików nerkowych i enterocytach. Badania nad mechanizmem dzia∏ania
proliferatorów peroksysomów dowodzà, ˝e
wp∏ywajà one nie tylko na zwi´kszenie aktywnoÊci wielu grup enzymów, ale te˝ na proces
ich syntezy. Regulacja aktywnoÊci PPAR, odbywa si´ na wielu poziomach ekspresji genu,
transportu i wiàzania ligandu do receptora,
poprzez zmian´ aktywnoÊci kofaktorów
i obecnoÊci koaktywatorów, regulacji na drodze konkurencji o miejsce wiàzania do DNA
oraz regulacji poprzez system sprz´˝eƒ zwrotnych. Nowe badania potwierdzajà istotnà
i wa˝nà rol´ receptorów aktywujàcych proliferacj´ peroksysomów w fizjologii i patologii.
Synteza czynników krzepni´cia VII, IX i X jest
regulowana m.in. przez PPAR. Najnowsze badania wskazujà te˝ na rol´, jakà mogà odgrywaç PPAR w kszta∏towaniu insulinoopornoÊci
i odpowiedzi zapalnej. Nale˝y si´ spodziewaç,
˝e w najbli˝szej przysz∏oÊci ró˝ne rodzaje
PPAR stanà si´ celem interwencji terapeutycznej w takich chorobach jak oty∏oÊç, cukrzyca,
mia˝d˝yca, przewlek∏e choroby zapalne i nowotworowe.
CZYNNIKI RYZYKA 4/00
terogeneous group, different in chemical
structure as well as in biological and pharmacological activity. Some of the substances are:
industrial plasticizers, several herbicides; some drugs as: aspirin, or fibrates; physiological
factors as: polyunsaturated fatty acids or thyroid hormones. PPARs play a key role in lipid
metabolism and homeostasis. Peroxisomes
participate in these processes, especially in liver, retina, heart cardiomyocytes, epithelial
cells from kidney proximal tubules, and enterocytes. The study on mechanism of the
PPARs action have proved that they can not
only increase an enzyme activity but it can also significantly enhance the process of synthesis of that enzymes. The PPARs activity can be
modulated on several levels: by the gene
expression, transportation and binding a ligand to the receptor, by changing activity of
co-factors and co-activators, the competition
for the binding place on DNA, or feedback regulation. Current data confirm the importance of the PPARs in the physiology or pathological events. It has recently be shown that synthesis of blood clotting factors VII, XI, and
X is regulated by PPARs. Peroxisome proliferator-activated receptors are involved in such
events as the insulin resistance and regulation
of inflammatory responses. It is expected that
in close future different types of PPARs will be
the object of interest in treating such kind of
diseases as: obesity, diabetes, atherosclerosis,
chronic inflammatory responses and cancers.
Abstract
Peroxisome proliferator-activated receptors (PPARs) constitute a family of the nuclear steroid hormone receptor. In humans three
subtypes of PPARs have been described:
PPARα, PPARβ (also called δ or NUC-1),
and PPARγ. It was proved that PPARs are activated by substances that induce peroxisomal
proliferation. These substances belong to he-
Adres autora:
Akademia Medyczna
Zak∏ad Fizjologii
ul. Mickiewicza 2
15-203 Bia∏ystok
e-mail: [email protected]
PiÊmiennictwo:
1. Rhodin J., Correlation of ultrastructural organization and function in normal and experimentally changed proximal convoluted tubule cells of the mouse kidney. 1954, Doctoral Disseration, Karolinska Institute. 2. Hruban Z., Swift H. Uricase:localisation in hepatic microbodies. Science. 1964; 146,
1316-1317. 3. Petelenz M., Gonciarz Z., Grzybek H., i wsp. Peroksysomy i choroby peroksysomalne. Post. Hig. Med. DoÊ. 1991; 45, 1-2, 77-99. 4.
Lazarow P. Peroxisome. In: The Liver. Biology and pathobiology. Ed.: Arias.I., Popper H., Schachter D., Shafritz D. Raven Press. N. York: 1982: 27-39.
5. Wehr H., Zaremba J. Funkcja i choroby peroksysomów. Neur. Neurochir. Pol. 1991; T.25, Nr 6, 769-774. 6. Singh H., Poulos A., Distinct long chain and very long chain fatty acylCoA synthetase in rat liver peroxisomes and microsomes. Arch. Biochem. Biophys. 1988; 259: 382-390. 7. Reddy
J.K. Peroxisomal Lipid Metabolism. Annu. Rev. Nutr. 1994; 14: 343-370. 8. Turowska- Heydel D. Choroby peroksysomowe: aspekty morfologiczne,
biochemiczne i kliniczne. Przeglàd Lekarski 1990; 47, Nr 9, 665-669. 9. Bjorkhem I., Blomstrand S., Glauman H. Unsuccessfull attempts to induce
peroxisomes in two cases of Zellweger disease by treatment with clofibrate. Pediatr. Res. 1985; 19, 590- 593.
10. Palut D. Proliferacja peroksysomów a proces hepatokancerogenezy. Roczn. PZH. 1997; 48, Nr 1, 1-11. 11. Moody D.E., Redddy J.K., Lake B.G.
i wsp., Peroxisome proliferation and nongnotoxic carcinogenesis. Commentary on a symposium. Fundam Appl. Toxicol. 1991; 16: 233-248. 12. Lock
E.A., Mitchell A.M. Elcombe C.R., Biochemical mechanisms of induction of hepatic peroxisome proliferation. Annu. Rev. Pharmacol. Toxicol. 1989;
29: 145-163. 13. Rao M.S., Ide H., Alvares K. I wsp.: Comparative effects of dehydroepiandrosterone and related steroids on peroxisome prolifera-
24
CZYNNIKI RYZYKA 4/00
PATOGENEZA MIA˚D˚YCY
tion in rat liver. Life Sci 1993; 52: 1709-1716. 14. Reddy J.K., Lalwani N.D. Carcinogenesis by hepatic peroxisome proliferators: evaluation of the risk
of hypilipidemic drugs and industrial plasticizers to humans. CRC Crit. Rev. Toxicol. 1983; 12: 1-58.
15. Reddy J.K. Rao M.S. Peroxisome proliferation and hepatocarcinogenesis. 1992. In Mechanism of Carcinogenesis in Risk Identification , ed. H Vainio, PN Magee, DB McGregor, AJ McMichael, pp. 225-235. Lyon: Int Agency Res. Cancer. 16. Mannaerts G.P., Van Veldhoven P.P., Metabolic role of
mammalian peroxisomes. In Peroxisomes: Biology and importance in toxicology and medicine ed. G.G. Gibson, B.G. Lake, pp 19-61, Basingstoke:
Taylor & Francis 1993. 17. Gottlicher M., Widmark E., Li Q. i wsp.: Fatty acids activate a chimera of the clofibric acid-activated receptor and the glucocorticoid receptor. Proc. Natl. Acad. Sci. U S A, 1992; 89: 4653-4657. 18. Keller H., Dreyer C., Medin J. i wsp.: Fatty acids and retinoids control
lipid metabolism through activation of peroxisome proliferator-activated receptor-retinoid X receptor heterodimers. Proc. Natl. Acad. Sci. U S A, 1993
Mar, 90:6, 2160-2164. 19. Willumsen N, Hexeberg S, Skorve J. I wsp.: Docosahexaenoic acid shows no trigliceride-lowering effects but increases
the peroxisomal fatty acid oxidation in liver of rats. J. Lipid. Res. 1993; 34: 13-22.
20. Staels B., Koenig W., Habib A., i wsp. Activation of human aortic smooth-muscle cells is inhibited by PPARα but not by PPARγ activators. Nature 1998; 393, 790-793. 21. Sher T., Yi H., Mc Bride W., Gonzalez F.J. cDNA cloning, chromosomal mapping and functional characterization of the human peroxisome proliferator activated receptor. Biochemistry 1993; 32, 5598-5604. 22. Moody D.E., Reddy J.K., Morphometric analysis of the ultrastructural changes in rat liver induced by the peroxisome proliferator SaH 42-348. J. Cell Biol. 1976; Dec, 71:3, 768-80. 23. Nemali M.R., Reddy
M.K., Usuda N. i wsp.: Differential induction and regulation of peroxisomal enzymes: predictive value of peroxisome proliferation in identifying certain nonmutagenic carcinogens. Toxicol. Appl. Pharmacol., 1989 Jan, 97: 1, 72-87. 24. Kondo K., Makita T., Ultrastructural observation of changes in
(hepatic) peroxisomes by 3 to 90 days administration of bezafibrate in male rats. J. Vet. Med. Sci. 1996; 58: (8) 743-748.
25. Watanabe T., Horie S., Yamada J. I wsp.: Species differences in the effects of bezafibrate, a hypolipidemic agent, on hepatic peroxisome-associated enzymes. Biochem. Pharmacol. 1989; Vol. 38, No. 2, pp 367-371. 26. Bosisio E., Catapano AL., Cighetti G. i wsp.: Effect of bezafibrate on liver
enzymes and lipoproteins in animal experiments. In Greten et al. (Eds) Lipoproteins and coronary heart disease, Baden-Baden, 1980; Gerhard Witzstrock Publishing House, pp. 86-91. 27. Hebold G., Czerwek H., Hortig F. i wsp.: Toxicological, teratological, fertility, mutagenicity, and carcinogenicity investigations with bezafibrate in animals. In Greten et al. (Eds) Lipoproteins and coronary heart disease, Baden-Baden, 1980; Gerhard Witzstrock
Publishing House, pp. 61-63. 28. Wendel E., Hartig F., Özel M. i wsp.: The effects of bezafibrate in non-human primates: lack of hepatic side-effects.
Abstract 713, presented at the 6th International Symposium on Atherosclerosis, Berlin, June 13-17, 1982. 29. Barrass N.C., Price R. J., Lake B.G.,
i wsp. Comparison of the acute and chronic mitogenic effects of peroxisome proliferators: methylclofenapate and clofibric acid in rat liver? Carcinogenesis 1993; 14 , 1415.
30. Amacher D.E., Beck R., Schomaker S.J. i wsp.: Hepatic microsomal enzyme induction, β-oxidation, and cell proliferation following administration
of clofibrate, gemfibrozil, or bezafibrate in the CD rat. Toxicol. Appl. Pharmacol. 1997; 142: 143-150. 31. Walli A.K., Seidel D. Effects of clofibric acid
and bezafibrate administration on activities of alkaline phoshatase and other enzymes in livers of rats. Res. Exp. Med. (Berl.) 1981; 179: 153-161.
32. Reddy J.K., Goel S.K., Nemali M.R. i wsp.: Transcriptional regulation of peroxisome fatty acyl-CoA oxidase and enoyl-CoA hydratase/3-dehydroxyacyl-CoA dehydrogenase in rat liver by peroxisome proliferators. Proc. Natl. Acad Sci. USA. 1986; 83: 1747-1751. 33. Nemali M.R., Usuda N., Reddy M.K. i wsp.: Comparison of constitutive and inducible levels of expression of peroxisomal b-oxidation and catalase gens in liver and extrahepatic
tissue of rat. Cancer Res. 1988; 48: 5316-5324. 34. Issemann I., Green S. Activation of a member of the steroid hormone receptor superfamily by
peroxisome proliferators. Nature 1990; 347, 645-649.
35. Braissant O., Foufelle F., Scotto C., i wsp. Diferential expression of peroxisome proliferator- activated receptors (PPARs): tissue distribution of
PPAR-α, -β and -γ in the adult rat. Endocrinology 1996; 137, 354-366. 36. Hinton R.H., Price S.C. Extrahepatic peroxisome proliferation and the extrahepatic effects of peroxisome proliferators. In: Gibson G., Lake B. (eds) Peroxisomes: Biology and Importance in Toxicology and Medicine. Taylor and
Franics, London, 1993; 487-511. 37. Jow L., Mukherjee R. The human peroxisome proliferator - activated receptor (PPAR) subtype NUC1 represses
the activation of hPPAR ( and thyroid hormone receptors. J. Biol. Chem. 1995; 270, Nr8, 3836-3840. 38. Auboeuf D., Rieusset J., Fajas L., i wsp.,
Tissue distribution and quantification of the expression of mRNAs of peroxisome proliferator-activated receptors and liver X receptor-α in humans: no
alteration in adipose tissue of obese and NIDDM patients. Diabetes 1997; 48, 1319-1327. 39. Mukherjee R., Jow L., Croston G.E., i wsp. Identification, characterization, and tissue distribution of human peroxisome proliferator- activated receptor (PPAR) izoforms PPAR γ2 versus PPAR γ1 and activation with retinoid x receptor agonists and antagonists. J. Biol. Chem. 1997; 272, 8071-8076.
40. Braissant O., Wahli W. Differential expression of peroxisome proliferator-activated receptor -α -β and -γ during rat embryonic development. Endocrinology 1998; 139, 2748-2754. 41. Cullingford T.E., Bhakoo K., Peuchen S., i wsp. Distribution of mRNAs encoding the peroxisome proliferatoractivated receptor α, β and γ and the retinoid X receptor α, β and γ in rat central nervous system. J. Neurochem. 1998; 70, 1366-1375. 42. Kliewer
S.A., Forman B.M., Blumberg B., i wsp. Differential expresion and activation of family murine peroxisome proliferator-activated receptors.Proc. Natl.
Acad. Sci USA, 1994; 91, 7355-7359. 43. Brandt J., Djouadi F., Kelly D.P. Fatty acids activate transcription of the muscle carnitine palmitoyltransferase I gene in cardiac myocytes via the peroxisome proliferator-activated receptor α. J. Biol. Chem. 1998; 273, 23786-23793. 44. Gulick T., Cresci
S., Caira T., i wsp. The peroxisome proliferator activated receptor regulates mitochondrial fatty acid oxidative enzyme gene expression. Proc. Natl.
Acad. Sci. USA 1994; 91, 11012-11016.
45. Dyouadi F., Brandt J.M., Weinheimer C.J., i wsp. The role of the peroxisome proliferator-activated receptor α (PPAR α) in the control of cardiac
lipid metabolism. Prostaglandins, Leukotrienes and Essential Fatty Acids 1999; 60, 339-343. 46. Duran M., Hofkamp M., Rhead W.J., i wsp. Sudden
child death and healthy affected family members with medium-chain acyl-coenzyme A dehydrogenase deficiency. Pediatrics 1986; 78, 1052-1057.
47. Roe C.R., Coates P.M. Mitochondrial fatty acid oxidation disorders. In: Scriver C.R., Beaudet A.I., Sly W.S., Valle D. ( Eds). The Metabolic and Molecular Bases of Inherited Disease. New York: Mc Graw-Hill, 1995: 1501-1533. 48. Lemberger T., Staels B., Saladin R., i wsp. Regulation of the peroxisome proliferator- activated receptor α gene by glucocorticoids. J. Biol. Chem. 1994; 269, 24527-24530. 49. Lemberger T., Saladin R., Vazquez
M., i wsp. Expression of the peroxisome proliferator-activated receptor α gene is stimulated by stress and follows a diurnal rhythm. J. Biol. Chem.
1996; 269, 24527-24530.
50. Yamada J., Sugiyama H., Watanabe T., i wsp. Suppressive effect of growth hormone on the expression of peroxisome proliferator-activated receptor in cultured rat hepatocytes. Res Commun. Mol. Pathol. Pharmacol. 1995; 90, 173-176. 51. Wan Y.J., Morimoto M., Thurman R.G., i wsp.
Expression of the peroxisome proliferator-activated receptor gene is decreased in experimental alcoholic liver disease. Life Sci. 1995; 56, 307-317.
52. Amri E.Z., Bonino F., Ailhaud G., i wsp. Cloning of a protein that mediates transcriptional effects of fatty acids in preadipocytes. Homology to peroxisome proliferator-activated receptors. J. Biol. Chem. 1995; 270, 2367-2371. 53. Bastie C., Holst D., Gaillard D., i wsp. Expression of peroxisome
proliferator-activated receptor PPAR δ promtes induction of PPAR γ and adipocyte differentiation in 3T3C2 fibroblasts. J. Biol. Chem. 1999; 274,
21920-21925. 54. Vidal - Puig A.J., Considine R.V., Jimenez - Linan M., i wsp. Peroxisome proliferator - activated receptor gene expression in human tissues. Effects of obesity, weight loss and regulation by insulin and glucocorticoids. J. Clin. Invest. 1997; 99, 2416-2422.
55. Greene M.E., Blumberg B., McBride O.W., i wsp. Isolation of the human peroxisome proliferator activated receptor gamma cDNA: expression in
hematopoietic cells and chromosomal mapping. Gene Expr. 1995; 4, 281-299. 56. Issemann I., Prince R., Tugwood J., i wsp. The peroxisome proliferator activated receptor: retinoid x receptor heterodimer is activated by fatty acid and fibrate hypolipidaemic drugs. J. Mol. Endocrinol. 1993; 11,
37-47. 57. Lehmann J. M., Moore L.B., Smith-Oliver T.A., i wsp. An antidiabetic thiazolidinedione is a high affinity ligand for peroxisome proliferator
receptor γ (PPAR γ). J.Biol. Chem. 1995: 270, 12953-12956. 58. Kruszyƒska Y. T., Mukherjee R., Jow L., i wsp. Skeletal muscle peroxisome proliferator - ativated receptor -γ expression in obesity and non - insulin - dependent diabetes mellitus. J. Clin. Invest. 1998; 101, Nr 3, 543-548. 59. Camp
H.S., Tafuri S.R. Regulation of peroxisome proliferator-activated receptor γ activity by mitogen-activated protein kinase. J. Biol. Chem. 1997; 272,
10811-10816.
25
PATOGENEZA MIA˚D˚YCY
CZYNNIKI RYZYKA 4/00
60. Hu E., Kim J.B., Sarraf P., i wsp. Inhibition of adipogenesis through MAP kinase-mediated phosphorylation of PPAR γ. Science 1996; 274, 21002103. 61. Tontonoz P., Hu E.,Graves R.A., i wsp. mPPAR Gamma 2: tissue - specyfic regulator of an adipocyte enhancer. Genes 1994b: Dev.8, 12241234. 62. Latruffe N., Vamecq J. Peroxisome proliferators and peroxisome proliferator activated receptors (PPARs) as regulators of lipid metabolism.
Biochimie 1997; 79, 81-94. 63. Yu K., Bayona W., Kallen C.B., i wsp. Differential activation of peroxisome proliferator - activated receptors by eicosanoids. J. Biol. Chem. 1995; 270, 23975-23983. 64. Wu Z., Xie Y., Morrison R.F., i wsp. PPAR γ induces the insulin-dependent glucose transporter
GLUT 4 in the absence of C/EBP ??during the conversion of 3T3 fibroblasts into adipocytes. J. Clin. Invest. 1998; 101, 22-32.
65. De Vos P., Lefebvre AM., Miller SG. i wsp. Thiazolidinediones repress ob gene expression in rodents via activation of peroxisome proliferator-activated receptor gamma. J. Clin. Invest., 1996; 98:4, 1004-9. 66. Schoonjans K., Martin G., Steals B., Auwerks J. Peroxisome proliferator-activated
receptor, orphans with ligands and functions. Current Oppinion in Lipidology, 1997; 8, 159-166. 67. Desvergne E., Wahli W. Peroxisome proliferatoractivated receptors: nuclear control of metabolism. Endocrine Reviews 1999; 20(5), 649-688. 68. Dreyer C., Krey G., Keller H., i wsp. Control of the
peroxisomal β oxidation pathway by a novel family of nuclear hormone receptors. Cell 1992; 68, 879-887. 69. Motojima K., Peroxisome proliferatoractivated receptor (PPAR): structure, mechanisms of activation and diverse functions. Cell Struct Funct, 1993, 18:5, 267-77.
70. Huang G., Alvares K., Chu R., i wsp. Association of the peroxisome proliferator - activated receptor and Hsp 72. J. Biol. Chem. 1994; 269, 84938497. 71. Wybraƒska I., Józkowicz A., Dembiƒska-Kieç A., Receptory transkrypcyjne PPAR i ich rola w fizjologicznej regulacji metabolizmu. Medycyna Metaboliczna, Fizjopatologia Molekularna, 1999; Nr 2, Tom III, 64-71. 72. Robers M., Loddenkötter B., Kresse H., Spener F, Effect of clofibric
acid on the turnover of the fatty acid-binding protein identified in cultured endothelial cells from bovine aorta, 1993, Lipids, Vol. 28, no. 6, 483-486.
73. Józkowicz A., Wybraƒska I., Dembiƒska-Kieç A. Receptory transkrypcyjne PPAR i ich rola w metabolizmie. II. Poznana i hipotetyczna rola PPARsów w fizjologii. Medycyna Metaboliczna, Fizjopatologia Molekularna, 1999; Nr 3, Tom III, 61-71 74. Vamecq J., Draye JP. Pathophysiology of peroxisomal β - oxidation. Essays Biochem. 1989; 24, 115-225.
75. Green S. Receptor- mediated mechanisms of peroxisome proliferators. Biochem. Pharmacol. 1992; 43:3, 393-401. 76. Shepherd J. Mechanism
of action of fibrates. Postgrad. Med. J. 1993; 69: (Suppl. 1), S34-S41. 77. Levy R.I., Morganroth J., Rifkind B.M. Treatment of hyperlipidemia. N. Engl.
J. Med. 1976; 260: 1295-1301. 78. Nikkila E.A., Huttunen J.K., Ehnholm C. Effect of clofibrate on postheparin plasma triglyceride lipase activities in
patients with hypertriglyceridemia. Metabolism 1977; 26: 179-187. 79. Berndt J., Gaumert R., Still J. Mode of action of the lipid lowering agents clofibrate and BM15075, on cholesterol biosynthesis in rat liver. Atherosclerosis 1978; 30: 147-152.
80. Anderson P., Norbeck H-E. Clinical pharmacokinetics of bezafibrate in patients with impaired renal function. Eur. J. Clin. Pharmacol. 1981; 21:
209-214. 81. Austin M.A., King M.C., Vranizan K.M. i wsp.: Atherogenic lipoprotein phenotype. A proposed genetic marker for CHD risk. Circulation
1990; 82: 495-506. 82. Hertz R., Bishara-Shieban J., Bar - Tana J. Mode of action of peroxisome proliferators as hypolipidemic drugs. Suppression
of apolipoprptein C-III. J. Biol. Chem. 1995; 270, 13470-13475. 83. Schoonjans K., Staels B., Auwerx J. Role of the peroxisome proliferator-activated receptor (PPAR) in mediating the effects of fibrates and fatty acids on gene expression. J. Lipid. Res. 1996; 37, 907-925. 84. Vu - Dac N., Schoonjans K., Laine B., i wsp. Negative regulation of the human apolipoprotein A I promoter by fibrates can be attenuated by the interaction of the peroxisome proliferator - activated receptor with its response element. J. Biol. Chem. 1994; 269, 31012-31018.
85. Bovard-Houppermans S., Ochoa A., Fruchart J.C., i wsp. Fenofibric acid modulates the human apolipoprotein A -IV gene exspression in HepG2
cells. Biochem. Biophys. Res. Commun. 1994; 198, 764-769. 86. Tam S.P. Effects of gemfibrozil and ketoconazole on human apolipoprotein A I,
B and E levels in two hepatoma cell lines, Hep G2 and Hep 3B. Atherosclerosis 1991; 91, 51-61. 87. Gariot P., Barrat E., Mejean L., i wsp. Fenofibrate and human liver. Lack of proliferation of peroxisomes. Arch Toxicol. 1983; 53, 151-163. 88. Oliver M. F., Heady J. A., Morris J.N., Who cooperative trial on primary prevention of ischaemic heart disease with clofibrate to lower serum cholesterol: final mortality follow -up. Lancet 1984, 600-604.
89. Elstner E., Muller C., Koshizuka K., i wsp. Ligands for peroxisome proliferator-activated receptor γ and retinoic acid receptor inhibit growth and
induce apoptosis of human breast cancer cells in vitro and in BNX mice.Proc. Natl. Acad. Sci. USA 1998; 95, 8806-8811.
90. Kubota T., Koshizuka K., Williamson E.A., i wsp. Ligand for peroxisome proliferator-activated receptor gamma (troglitazone) has potent antitumor
effect against human prostate cancer both in vitro and in vivo. Cancer Res. 1998; 58, 3344-3352. 91. Tontonoz P., Singer S., Forman B.M., i wsp.
Terminal differentiation of human liposarcoma cells induced by ligands for peroxisome proliferator-activated receptor γ and the retinoid X receptor.
Proc. Natl. Acad. Sci. USA 1997; 94, 237-241. 92. Erdman D., Heim J. Orphan nuclear receptor HNF-4 binds to the human coagulation factor VII promoter. J. Biol. Chem. 1995; 270, 22988-22996. 93. Huan B., Kosovsky M.J., Siddiqui A. Retinoid X receptor ( transactivates the hepatitis B virus enhancer element by forming a heterodimeric complex with the peroxisome proliferator - activated receptor. J. Virol. 1995; 69, 547-551. 94. Ricote M.,
Li A.C., Willson T.M., i wsp. The peroxisome proliferator-activated receptor ??is a negative regulator of macrophage activation. Nature 1998; 391, 7982.
95. Jiang C., Ting A.T., Seed B., PPAR-gamma agonists inhibit production of monocyte inflammatory cytokines. Nature 1998; 391, 82-86. 96. Lehmann J.M., Lenhard J.M., Oliver B.B., i wsp. Peroxisome proliferator-activated receptors α and γ are activated by indomethacin and other non-steroidal anti-inflammatory drugs. J. Biol. Chem. 1997; 272, 3406-3410.
26
PATOGENEZA MIA˚D˚YCY
CZYNNIKI RYZYKA 4/00
dr I. Wybraƒska,
lek. J. Matuszczyk-¸obaziewicz, prof. dr hab. med. A. Dembiƒska-Kieç
Rola bia∏ek wià˝àcych ATP
w powstawaniu mia˝d˝ycy
Rodzina bia∏ek posiadajàcych charakterystycznà sekwencj´, do której wià˝e si´ ATP, zosta∏a nazwana bia∏kami wià˝àcymi ATP – inaczej bia∏kami ABC (z ang. – ATP Binding Cassette). Cechà charakterystycznà dla ca∏ej tej rodziny jest budowa miejsca wià˝àcgo ATP. Jest to
sekwencja zwana motywem Walkera A lub B.
Do rodziny bia∏ek ABC nale˝à bia∏ka b∏onowe, o charakterze transporterów, posiadajàce pojedynczà lub podwójnà domen´ transb∏onowà. Domena ta zbudowana jest z 3 – 7 identycznych powtórzeƒ kilkunastocz∏onowych sekwencji aminokwasowych. Niektóre bia∏ka
ATP kodowane sà przez geny pojedyncze
i wtedy, aby w pe∏ni uzyskaç swojà funkcj´ kana∏u b∏onowego, tworzà homo- lub heterdimery z innymi bia∏kami tej grupy. W wyniku
utrwalonej w procesie ewolucji duplikacji genów, niektóre ABC-transportery powstajà ju˝
jako podwójna struktura transb∏onowa, posiadajàca w miejscu centralnym kana∏ dla substancji, która jest przez niego transportowana
i zwykle wtedy posiadajà dwie domeny wià˝àce ATP. Hydroliza ATP dostarcza enegii wykorzystywanej w procesie transportu przezb∏onowego. Bia∏ka te sà kana∏ami dla ró˝norodnych
substancji, jak np.: jonów, bia∏ek, toksyn, ksenobiotyków, leków, zwiàzków apolarnych,
cholesterolu i fosfolipidów (1).
Post´p prac zwiàzanych z charakterystykà
sekwencji ludzkiego genomu doprowadzi∏ do
odkrycia oko∏o 40 ró˝nych genów odpowiadajàcych za translacj´ sekwencji charakterystycznych dla tych bia∏ek transportujàcych. Geny te
zlokalizowane sà na chromosomach: 1, 2, 3, 4,
6, 7 10, 12, 13, 14, 16, 17 i chromosomie X.
Do bia∏ek wià˝àcych ATP nale˝à mi´dzy
innymi glikoproteiny P – bia∏ka zwiàzane
z opornoÊcià wielolekowà, bia∏ka CFTR (cystic fibrosis transmembrane conductance regulator) o charakterze kana∏u chlorkowego,
+
bia∏ko pompy K , bia∏ka Tap – kompleksu
zgodnoÊci tkankowej MHC, bia∏ka b∏onowe
peroksysomów odpowiedzialne za beta oksydacj´ oraz bia∏ka transportujàce sterole i fosfolipidy.
Opracowana w ostatnich latach nomenklatura bia∏ek wià˝àcych ATP opiera si´ na numeracji liczbowej kolejno odkrywanych transporterów 1–11 oraz ich podklas A–G. Znaczenie funkcjonalne poznano badajàc choroby
wywo∏ane przez mutacje ich genów. Nazwy
bia∏ek wià˝àcych ATP, ich lokalizacj´ i g∏ówne
znaczenie fizjologiczne podano w tabeli 1.
Wi´kszoÊç z nich jest aktywnymi pompami
o aktywnoÊci ATP-azowej. Natura substancji
transportowanej w poprzek b∏ony ró˝ni si´
znacznie, poczàwszy od transportu jonów, prekursorów cytokin do zwiàzków lipidowych i leków. Bia∏ka te spe∏niajà ró˝norodne, istotne
funkcje regulacyjne w organizmie, a znalezione w nich mutacje prowadzà do powstawania
wielu groênych chorób dziedzicznych.
Pe∏nà analiz´ regulacji ekspresji genów
obecnie poznanych ludzkich ABC-transporterów przedstawi∏ Klucken, 2000 (29), który
przeanalizowa∏ równie˝ podatnoÊç tych genów
na regulacj´, poprzez inkubacj´ ze zmodyfikowanymi LDL i HDL-3, sugerujàc ich istotny
udzia∏ w homeostazie cholesterolu. PoÊród
wszystkich dotychczas poznanych transporterów ABC, a˝ 20 jest regulowanych przez we-
27
28
ABCD1
bia∏ko zwiàzane z opornoÊcià wielolekowà MRP lub MRP1
choroba Adisona(17) i cerebral sclerosis,
adenomyeloneuropathy (AMN)
choroba Siemerling-Creutzfelt’a choroba Schilder’a-Bronza, Leukodystrofia melanodermalna
bia∏ko wià˝àce ATP-rodzina D ABCD1, bia∏ko Adenoleukodystrofii (ALDP)
bia∏ko opornoÊci wielolekowej
MDR-1
glikoproteina P
GP170
PGY1
bia∏ko opornoÊci na doxorubicyn´
ABCB1
ABCC1
CERP (cholesterol efflux regulatory protein)
ABC-transporter-1
ABC-transporter
g∏ówny kompleks zgodnoÊci tkankowej MHC-2
TAP2
Ring 11
transporter peptydowy-2 PSF-2
transporter antygenów peptydowych-2 APT-2
Inne nazwy
ABC-1
ABC
Nazwa bia∏ka wià˝àcego ATP
Xq28
16p13.1
7q21.1
9q22-q31
6p21.3
Locus genowe
transportuje d∏ugo∏aƒcuchowe kwasy
t∏uszczowe(18), szczególnie nasycone, do tkanki
mózgowej(19), bierze udzia∏ w peroksysomalnej
beta-oksydacji (20)
bia∏ko odpowiadajàce za opornoÊç lekowà
o innej lokalizacji tkankowej ni˝ MDR-1;
wyst´puje w makrofagach, jàdrach
i p∏ucach (14, 15, 16)
bia∏ko odpowiadajàce za opornoÊç lekowà
dla leków przeciwnowotworowych
i ksenobiotyków (10, 11, 12), nerkowe
wydalanie digoxygeniny (13)
bia∏ka b∏onowe, kana∏y dla zwiàzków
apolarnych (5), regulator oddawania
cholesterolu do HDL (6, 7, 8, 9)
prezentacja antygenu na limfocytach
T po indukcji interferonem gamma (2)
Znaczenie fizjologiczne
Adenoleukodystrofie:
Glu291Lys (21)
Pro484Arg (22)
IVS6AS, A-G, -2, FS546TER (23)
ALD, 3-BP Del, 1258GAG, Glu291Del (24)
Adrenomyeloneuropatie:
Arg389Gly (25)
Choroba Addisona
1-BP Del, 2204G, FS635TER (26)
wywo∏ujàce ch. Tangierskà:
Cys->1417Arg
Gln->537Arg
Asn875->Ser
Ala877->Val
Trp->530Ser
IVS24DS., G-C
1bp del 1764 G
110 bp ins/14bp del
2bp del, 3283 TC
G∏ówne poznane mutacje
TAP-2 Ile379->Val (3)
TAP2 Ala665->Thr
TAP2 Arg253->Stop (4)
PATOGENEZA MIA˚D˚YCY
CZYNNIKI RYZYKA 4/00
ABC transporter 2
ABC2
g∏ówny kompleks zgodnoÊci tkankowej TAP-1, MHC-1
transporter peptydowy PSF-1 Ring 4
transporter antygenów peptydowych-1 APT-1
bia∏ko zwiazane z opornoÊcia wielolekowà
MRP-2
niespecyficzny transporter anionów organicznych
ABC3, adrenoleukodystrophy like 1 (ALDL1)
adrenoleukodystrophy related (ADLR)
ABCA2
ABCB2
ABCC2
ABCD2
ABCD3
bia∏ko b∏on peroksysomów 1 (PXMP1), bia∏ko b∏on peroksysomów 70kD; (PMP70)
MRP3, bia∏ko opornoÊci wielolekowej -3
ABCC3
ABC-3
ABC transporter 3
ABCA3
bia∏ko oporne na raka piersi BCRP, bia∏ko wià˝àce ATP
specyficzne dla ∏o˝yska
ABC 50
ABCF1
ABCG2
ABC transporter 8
„bia∏y gen“
ABCG1
1p22-p21
17q21-q23
16p13.3
4q22
12q11-q12
10q24
6p21.3
9q34
6p21.33
21q22.3
prezentacja antygenu na limfocytach T (33, 34)
wyst´puje w b∏onach kanalików wàtroby (47)
transport enzymów peroksysomalnych
z cytoplazmy do matrix peroksysomów (48, 49)
bierze udzia∏ w fagocytozie komórek
apoptotycznych (45, 46)
bia∏ko transportujàce ksenobiotyki; opornoÊç
wielolekowa w nowotworach piersi (42, 43, 44)
bierze udzia∏ w peroksysomalnej beta-oksydacji
WKT; zapobiega akumulacji d∏ugo∏aƒcuchowych
wolnych kwasów t∏uszczowych (41)
bia∏ko b∏onowe kanalików ˝ó∏ciowych;
wydzielanie do ˝ó∏ci wielu anionów
organicznych (35, 36, 37)
ekspresja tego bia∏ka by∏a obserwowana w
komórkach raka jajnika (32)
indukowalne pod wp∏ywem TNF-α
w komórkach synowium (31)
bierze udzia∏ w transporcie zwiàzków
prekursorowych dla pigmentów oka (27, 28) indukowany w makrofagach podczas inkubacji
z modyfikowanymi LDL, znaczenie w transporcie
zwrotnym cholesterolu i fosfolipidów
z makrofagów do HDL3. (29, 30)
Syndrom Zellweger’a -2 (50)
Sydrom Zellweger’a:
Syndrom Dubina-Johnsona:
ABCC2 Arg768->Trp (38, 39)
ABCC2 168bp-delecja
ABCC2 147bp del
ABCC2 IvS18DS., T-C +2 (40)
ABCC2 Gln1382->Arg
ABCC2 67bp del, IvsDs, T-C,+2
ABCB2 Lle333->Val
ABCB2 Asp637->Gly
ABCB2 Arg659->Gln
CZYNNIKI RYZYKA 4/00
PATOGENEZA MIA˚D˚YCY
29
30
glikoproteina-P-3 (PGY 3), bia∏ko opornoÊci wielolekowej
3 MDR3
ABCB4
ABC7
ABC-transporter 7
ABCB7
receptor dla sulfonylomocznika SUR
receptor dla sulfonylomocznika SUR-2
pompa soli ˝ó∏ciowych BSEP
bia∏ko siostrzane glikoproteiny P
ABCC8
ABCC9
ABCB11
Tab.1 G∏ówne rodzaje bia∏ek wià˝àcych ATP, lokalizacja, funkcja i poznane wa˝niejsze mutacje
CFTR, regulator przewodzenia
ABCC7
bia∏ko zwiàzane z opornoÊcià na antracyklin´ (ARA)
ABCC6
bia∏ko podobne do bia∏ka b∏on peroksysomów 1 (PXMP1L), P70R; PMP69
ABCD4
transporter ABC specyficzny dla siatkówki (ABCR)
ABCA4
2q24
11p15.1
7q31.2
Xq13.1-q13.3
16p13.1
14q24.3
7q21.1
1p21-p13
transport soli ˝ó∏ciowych (76, 77)
dzia∏a podobnie jak poprzedni, ale s∏abiej
w mi´Êniach szkieletowych i w mi´Êniu
sercowym (73, 74, 75)
zmiany st´˝enia komórkowego ATP wp∏ywa
na potencja∏ kana∏u K/ATP i na tej drodze
reguluje wydzielanie insuliny (69, 70, 71)
kana∏ chlorkowy (66, 67, 68)
bia∏ko b∏onowe mitochondrów (64)
opornoÊç na metale ci´˝kie (65)
ekspresja w wczesnych komórkach
prekursorowych szpiku (62, 63)
bia∏ko b∏on peroksysomów (59, 60, 61)
transport fosfolipidów, w obr´bie komórek kanalików ˝ó∏ciowych (56)
transport jonów i zwiàzków o charakterze pigmentów do siatkówki i komórek
fotoreceptorów (51, 52, 53)
wewnàtrzwàtrobowa cholestaza:
ABCB11Arg575->Ter
ABCB11Glu297->Gly
ABCB11 1bp del 908G
ABCB11 1bpins, 3767C
hiperinsulinemia: (72)
ABCC8, IVS, G->A, exon Ch del
ABCC8 Gly716->Val
ABCC8 3BP del, Phe1388del
ABCC8, Arg1353->Pro
przyczyna zw∏óknienia torbielowatego,
mukowiscydozy:
ABCC7, PHE508->del,
ABCC7 Ile507->del
ABCC7 Gln493->Ter
ABCC7 Asp110->His
ABCC7 Arg117->His
anemia sideroblastyczna z ataxià (ASAT)
leukemia inv16 brak genu
cholestaza wewnàtrzkomórkowa,
(PFIC)57:,58 ABCB4, 7bp del, FS161TER
ABCB4 1bp del, 1712T
ABCB4 Arg957->Ter
retinitis pigmentosa 19
degeneracja plamki (Macular
degeneration), ch. Stargardt (54, 55)
PATOGENEZA MIA˚D˚YCY
CZYNNIKI RYZYKA 4/00
Tab.2 Zale˝na od steroli ekspresja i regulacja transporterów ABC w ludzkich makrofagach wg Klucken et al., 2000 (29).
*hs - struktura pojedyncza, **fs - struktura podwójna, ***n.r. - brak regulacji
CZYNNIKI RYZYKA 4/00
PATOGENEZA MIA˚D˚YCY
31
CZYNNIKI RYZYKA 4/00
PATOGENEZA MIA˚D˚YCY
wnàtrzkomórkowy poziom steroli; posiadajà
wi´c one istotne z punktu widzenia badaƒ nad
mia˝d˝ycà znaczenie funkcjonalne (tab.2).
Na ∏amach niniejszego opracowania omówione zostanà szczegó∏owo tylko te spoÊród
bia∏ek ABC, które majà znaczenie w procesach prowadzàcych do rozwoju mia˝d˝ycy.
Bia∏ko ABC-1
Budow´ i organizacj´ genu ABC-1 transportera nazwanego przez Brooks-Wilson’a
(78) bia∏kiem regulujàcym oddawanie cholesterolu (CERP, z ang. – cholesterol efflux regulatory protein) przedstawi∏ jako pierwszy Ramley (79).
Bia∏ko to, o masi´ 220 kD, wyst´puje
w b∏onach komórkowych ∏o˝yska, wàtroby,
p∏uc, kory nadnerczy i tkankach p∏odowych.
Ekspresja ABC-1 wzrasta wraz z ró˝nicowaniem si´ komórek monocytów w makrofagi.
Inkubacja makrofagów ze zmodyfikowanymi
lipoproteinami LDL (ac-LDL) doprowadza
do aktywacji ekspresji genu tego bia∏ka, a inkubacja z HDL-3 jà hamuje (80). Bia∏ko
ABC–1 ma charakterystycznà budow´ cechujàcà bia∏ka tworzàce kana∏y. Posiada ono 12
domen transb∏onowych, w obr´bie których wyst´pujà dwa miejsca wià˝àce ATP. W centralnej cz´Êci tego bia∏ka jest silnie hydrofobowy
odcinek, przez który mo˝e przedostawaç si´
cholesterol i fosfolipidy. Drugorz´dowà organizacj´ struktury ABC-1 przedstawia rycina 1.
Ekspresja ABC–1 jest zale˝na od wewnàtrzkomórkowego st´˝enia steroli. Gen
ABC-1 posiada w promotorze 4 sekwencje aktywowane przez st´˝enie steroli (SRE z ang. –
sterol regulatory element), podobne, jakie wyst´pujà w promotorze genu receptora LDL
i syntazy skwalenu. Ekspresja tego bia∏ka mo˝e równie˝ byç regulowana przez czynniki
transkrypcyjne NFκB i AP1, gdy˝ w genie
ABC-1 znajdujà si´ sekwencje regulatorowe
odpowiadajàce tym czynnikom (81).
Funkcja bia∏ka transporterowego ABC-1
zwiàzana jest z translokacjà lipidów w poprzek
b∏on plazmatycznych (82). Wykazano równie˝,
˝e ABC-1 jak i jego homolog z Caenorhabditis
elegans CED-7 uczestniczà w usuwaniu cia∏ek
apoptotycznych podczas procesu programowanej Êmierci komórki (83, 84, 85). Proces
apoptozy rozpoczyna si´ zwykle od tworzenia
cia∏ek apoptotycznych po uzyskaniu sygna∏u
od receptorów rozpoznajacych fosfatydyloseryn´, która w komórkach zapoczàtkowujàcych
ten proces znajduje si´ na powierzchni b∏on
komórkowych. Przypuszcza si´, ˝e rola transpotera ABC-1 w przebiegu tego procesu pole++
ga na indukowanym przez jony Ca
przemieszczaniu fosfatydyloseryny w poprzek b∏ony i zwi´kszaniu efektywnoÊci apoptozy (86,
87, 88). W badaniach na zwierz´tach transgenicznych potwierdzono rol´ ABC-1 jako bia∏ka kontrolujàcego sk∏ad lipidowy wewn´trznej
i zewn´trznej powierzchni b∏on komórkowych,
regulujacego tym samym ró˝norodne procesy
fizjologiczne (89).
Rola regulacji przep∏ywu lipidów w poprzek
b∏ony komórkowej przez ABC-1 nie ogranicza
si´ tylko do kontroli przep∏ywu fosfolipidów.
Znaczàcà rol´ bia∏ko to posiada w regulacji
przep∏ywu przez b∏on´ cholesterolu, odpowiadajàc tym samym w du˝ej mierze za metabolizm lipoprotein, regulujàc pobieranie cholesterolu przez makrofagi i generacj´ HDL (90).
Mutacje genu ABC-1, zlokalizowanego
u ludzi na chromosomie 9 (9q31), wykryte
przez Brooks-Wilson’a (91), Marcil’a (92),
Lawn’a (93), Bodziocha (94) i Rust’a (95), sà
przyczynà rozwoju choroby Tangierskiej (TD;
z ang. – Tangier disease).
Choroba Tangierska – to pierwotna dyslipidemia – charakteryzujàca si´ du˝ym niedoborem lipoprotein o wysokiej g´stoÊci (HDL).
Schorzenie to dziedziczy si´ autosomalnie, re-
Region
hydrofobowy
NFB
NH 2
Ryc.1 Struktura drugorz´dowa transportera ABC-1. NBF – miejsce wià˝àce ATP; wg Ramaley et al., 1999
32
NFB
COOH
CZYNNIKI RYZYKA 4/00
cesywnie. Charakterystyczne cechy tej choroby
to prawie zupe∏ny brak HDL-cholesterolu
(<0,2 mmol/l) w surowicy krwi oraz odk∏adanie si´ estrów cholesterolu w uk∏adzie siateczkowo-Êródb∏onkowym ze splenomegalià, powi´kszeniem migda∏ków i/lub w´z∏ów ch∏onnych. Migda∏ki chorych na TD majà charakterystycznà pomaraƒczowo-˝ó∏tà barw´, pochodzàcà od zawartych w nich z∏ogów estrów cholesterolu. Dalszymi objawami TD sà: obwodowa neuropatia, hepatomegalia, zm´tnienie rogówki, anemia, trombocytopenia oraz nieodwracalne uszkodzenie k∏´buszków nerkowych.
W 1961 r. (96) po raz pierwszy chorob´ t´
rozpoznano u 6-letniego ch∏opca w Chesapeake Bay na wyspie Tangier. Przez wiele lat mozolnych badaƒ nie uda∏o si´ ustaliç bezpoÊredniej przyczyny wywo∏ujàcej ten defekt genetyczny, pomimo i˝ od tej pory poznano wiele
przypadków tej choroby na kontynencie europejskim. Metaboliczne i kinetyczne badania
pokaza∏y, ˝e przyczynà choroby Tangierskiej
nie jest defekt biosyntezy, degradacji ani
struktury apoAI, ale raczej niskie st´˝enie
HDL wynikajàce z jego przyspieszonego katabolizmu (97). Badania metaboliczne u wielu
osób z TD ujawni∏y wyjàtkowo szybki katabolizm HDL-cholesterolu i defekt w komórkowym metabolizmie lipidów (98). Oprócz nietypowych, pó∏przeêroczystych i g´stych lizosomów, cysterny aparatu Golgiego u chorych
z TD sà poszerzone i hiperplastyczne. W fibroblastach chorych z TD stwierdzono nieprawid∏owy wyp∏yw cholesterolu oraz nieprawid∏owy wewnàtrzkomórkowy transport i przemiany lipidów (99).
Jak dotàd znanych jest oko∏o 15 defektów
genetycznych wywo∏ujàcych zaburzenie funkcji ABC-1 transportera, które prowadzà do
znacznego obni˝enia poziomu HDL:
CYS1417ARG (Brooks-Wilson,1999)
IVS24DS, G-C (Brooks-Wilson,1999)
GLN537ARG (Brooks-Wilson,1999)
3-BP DEL (Brooks-Wilson,1999)
1-BP DEL, 1764G (Bodzioch,1999)
ASN875SER (Bodzioch,1999)
ALA877VAL (Bodzioch,1999)
TRP530SER (Bodzioch,1999)
1-BP DEL, 1764G (Rust,1999)
110-BP INS/14-BP DEL (Rust,1999)
2-BP DEL, 3283TC (Ramley,1999)
C6370T (Marcil,1999)
C2665T (Marcil,1999)
6-BP DEL ∆ED 1833,1844 (Marcil,1999)
T3212C (Marcil,1999)
Mutacja G1764del – delecja pojedynczej
zasady guaniny w pozycji 1764 – powoduje
zmian´ fazy odczytu i przedwczesne zakoƒczenie translacji (stop). W wyniku tego produkt
translacji jest zupe∏nie niefunkcjonalny, nie
PATOGENEZA MIA˚D˚YCY
posiada bowiem 75% sekwencji aminokwasowej, w tym ca∏ego regionu transb∏onowego
i obu domen wià˝àcych ATP. 3’ genomowa delecja w intronie 38 (1764G) powoduje utrat´
ok. 1500 nukleotydów od 3’ koƒca mRNA
(427 aminokwasów od C-koƒca bia∏ka ABC,
w tym ostatniego odcinka regionu transb∏onowego i ca∏ej drugiej domeny wià˝àcej ATP).
Powstajàce bia∏ko ma znaczàco upoÊledzonà
funkcj´ lub jest zupe∏nie niefunkcjonalne. Mutacja C2665T w eksonie 18 wywo∏uje zamian´
arginy w stop kodon, rezultatem czego jest powstanie krótszego prawie o 50%, niefunkcjonalnego bia∏ka (Marcil, 1999). Zamiana asparaginy przez seryn´ A2744G (N875S) wewnàtrz motywu Walkera A ma równie˝ wp∏yw
na zaburzonà funkcj´ ABC-1. Sekwencja
GxxGxGKT/S, zwana motywem Walkera
A, obecna jest we wszystkich znanych genach
ABC100. Znane sà mutacje innych bia∏ek
ABC prowadzàce do zamiany glicyny lub lizyny w motywie Walkera A, znaczàco upoÊledzajàce funkcj´ biologicznà bia∏ka b´dàcego produktem zmutowanego genu. Jak dotàd nie
znaleziono analogicznej mutacji dla transportera ABC-1 (Bodzioch, 1999).
Mutacja C2750T – prowadzàcà do zamiany
alaniny przez walin´ –A877V w bia∏ku ABC
jest równie˝ zlokalizowana w pierwszym motywie Walkera A (GHNGA*GKT), dwa aminokwasy dalej od wy˝ej przedstawionej zamiany.
Przypuszczalnie zamiana alaniny flankujàcej
centralnà glicyn´ w motywie Walkera A prowadzi tak˝e do utraty funkcji bia∏ka.
Mutacja G1709C (W530S) dotyczy bardzo
konserwatywnego regionu w obr´bie pierwszej
wewnàtrzkomórkowej domeny i najprawdopodobniej wià˝e si´ z wyst´powaniem przedwczesnej choroby naczyƒ wieƒcowych (Bodzioch, 1999).
Ró˝ne mutacje genu ABC1 manifestujà si´
ró˝nymi objawami klinicznymi. Mutacja punktowa G1764del (delecja guaniny w pozycji
1764) i mutacja G1709C-W530S ma doprowadzaç do rozwoju przedwczesnej choroby naczyƒ wieƒcowych. Tymczasem u chorych z mutacjà A2744G (N875S substytucja asparaginy
przez seryn´) nie wyst´powa∏y lub wyst´powa∏y tylko ∏agodne objawy choroby wieƒcowej.
Splenomegalia i hiperplazja tkanki limfatycznej jest dominujàcym objawem u wszystkich chorych z TD, u których przyczynà choroby jest delecja w intronie 38, powodujàca utrat´ ok. 1500 nukleotydów od koƒca 3’ mRNA,
i u pacjentów z mutacjà C2750T – prowadzàcà
do
zamiany
alaniny
przez
walin´
–A877V w bia∏ku tego transportera.
Mutacja punktowa C6370T wykryta przez
Marcila wywo∏uje zamian´ kodonu argininy
2084 na stop kodon i powstajace na tej drodze
bia∏ko jest krótsze o 118 koƒcowych amino-
33
PATOGENEZA MIA˚D˚YCY
kwasów. U pacjentów obcia˝onych tà mutacjà
obserwujemy bardzo niskie st´˝enia HDL
(Marcil, 1999). Delecja 6 par zasad na odcinku
pomi´dzy 5618 – 5623 wywo∏uje brak glutaminy i asparaginy w konserwatywnej cz´Êci bia∏ka
ABC-1 w obr´bie eksonu 41. Delecja ta wyraênie odzwierciedla si´ w niskim, obserwowanym
u pacjentów, st´˝eniu HDL sugerujàc, ˝e ten
region ma istotne znaczenie funkcjonalne.
Niedobór lub obni˝ony poziom HDL jest
spotykany zarówno w przypadku choroby Tangierskiej jak i w przypadku rodzinnego niedoboru HDL (FHD, z ang. – familial HDL deficiency). W rodzinnym niedoborze HDL cholesterol w tej frakcji jest wyraênie obni˝ony (0,4
– 0,9 mmmol/l), lecz brak jest klinicznych objawów choroby Tangierskiej (101).
W przeciwieƒstwie do TD wyst´pujàcej
bardzo rzadko w populacji (jak dotychczas poznano oko∏o 40 przypadków na Êwiecie), rodzinny niedobór HDL jest obserwowany stosunkowo cz´sto (102). Oko∏o 4% przypadków
to izolowany defekt, a 25% obserwowanych
obni˝onych HDL jest zwiàzanych ze wspó∏wyst´powaniem innych zaburzeƒ lipidowych. Niedobór HDL, który jest najcz´stszà przyczynà
wystàpienia wczesnej mia˝d˝ycy, mo˝e wynikaç
z genetycznych defektów w genie apo CII lipazy lipoproteinowej, CETP (bia∏ka transportujàcego estry cholesterolu z ang. – cholesterol ester transfer protein), lipazy wàtrobowej, LCAT,
z ang. (lecitin: cholesterol acyl transferase – acylotransferazie lecytyna: cholesterol) lub, jak
postuluje Marcil i wsp., 1999, w wyniku niektórych mutacji w genie ABC-1 transportera powodujàcych niewielkie zaburzenia w jego funkcji lub heterozygotycznych postaci powa˝niejszych delecji w genie bia∏ka ABC-1. Tak postulowana rola ABC-1 zmienia wspó∏czesne poglàdy na powstawanie mia˝d˝ycy i jej leczenie,
wprowadzajàc dodatkowy silny czynnik, którego modulacja farmakologiczna mo˝e wywo∏ywaç bardzo korzystne dla pajentów skutki.
Bia∏ko ABCG-1 (ABC-8)
Bia∏ko wià˝àce ATP, znane jako ABCG-1,
kodowane przez gen zlokalizowany na chromosomie 21q22.3, nazywane jest inaczej
ABC-8 lub ludzkim „bia∏ym genem”. Ró˝ni si´
ono od poprzednio omawianego bia∏ka tym, ˝e
nale˝y do podrodziny bia∏ek o strukturze po∏owy transportera b∏onowego. Bia∏ka te zwykle
tworzà kompleksy z innymi bia∏kami transportujàcymi, aby wytworzyç funkcjonalny kana∏
b∏onowy. Klucken, 2000 (103) pokaza∏, ˝e bia∏ko to pe∏ni funkcje transportujàce dla cholesterolu i fosfolipidów w makrofagach. Do
identyfikacji bia∏ek, ekspresja genów których
jest regulowana w makrofagach poprzez po-
34
CZYNNIKI RYZYKA 4/00
bieranie lub oddawanie steroli, u˝y∏ metody
„differential display” i wykaza∏, ˝e indukcja
ABCG1 nast´puje w makrofagach inkubowanych z ac-LDL, a oddawanie cholesterolu do
HDL-3 hamuje indukcj´ tego bia∏ka. Przy u˝yciu metod immunocytochemicznych i cytometrii przep∏ywowej wykazano, ˝e ekspresja
ABCG1 pojawia∏a si´ zarówno na powierzchni jak i we wn´trzu komórek ob∏adowanych estrami cholesterolu. Stosujàc strategi´ antysensu wywo∏ano zahamowanie ekspresji ABCG1
i w konsekwencji oddawanie cholesterolu
i fosfolipidów zawierajàcych w swojej strukturze cholin´ – do HDL.
Ekspresja genu bia∏ka ABC-8 jest regulowana równie˝ przez receptory jàdrowe b´dàce
czynnikami transkrypcyjnymi z rodziny LXR,
których aktywacja zale˝y od wewnàtrzkomórkowego st´˝enia oksysteroli (104).
Bia∏ka opornoÊci wielolekowej (MDR)
Bia∏ka opornoÊci wielolekowej (MDR,
z ang. – multidrug resistance) zosta∏y po raz
pierwszy opisane przez Biedle’a i Reihm’a w 1970 r., w publikacji opisujàcej krzy˝owà opornoÊç na chemioterapeutyki (105). Kodowane sà one przez rodzin´ genów opornoÊci
wielolekowej MDR (106), obecnych zarówno
w komórkach prawid∏owych jak i nowotworowych. Geny te ulegajà espresji przypuszczalnie
po to, by umo˝liwiç komórkom eliminacj´
szkodliwych substancji. Usuni´cie np. chemioterapeutyków z komórki jest przyczynà nieskutecznoÊci leczenia. Podwy˝szonà ekspresj´
genów MDR obserwowano w niektórych nowotworach o pierwotnej opornoÊci na chemioterapi´, a tak˝e w niektórych guzach, które
stopniowo sta∏y si´ oporne po wczeÊniejszej
odpowiedzi na leczenie. Ponadto ekspozycja
na jeden lek mo˝e powodowaç opornoÊç na
kilka lub wiele innych leków, które nie wykazujà podobieƒstwa biochemicznego ani podobnego dzia∏ania farmakologicznego. Obecnie trwajà badania naukowe czynników zdolnych odwróciç ekspresj´ genów MDR (107).
Okazuje si´, ˝e gen MDR1 koduje glikoproteiny b∏onowe wià˝àce ATP, które byç mo˝e uczestniczà w transporcie wolnego cholesterolu z b∏ony plazmatycznej do ER (retikulum endoplazmatycznego) – miejsca, gdzie
w obecnoÊci enzymu ACAT (kwaÊnej acylotransferazy acyloCoA-cholesterol) zachodzi
estryfikacja cholesterolu (108, 109).
Stwierdzono równie˝ zwi´kszonà ekspresj´
genu MDR1 oraz wysokie poziomy mRNA
MDR-1 w Êcianach mia˝d˝ycowo zmienionych
t´tnic, w porównaniu do t´tnic kontrolnych.
Ekspresja tego genu dodatnio koreluje z wiekiem osób zmar∏ych, od których badane t´tni-
PATOGENEZA MIA˚D˚YCY
CZYNNIKI RYZYKA 4/00
ce pochodzi∏y. Podobnie poziom mRNA
ACAT dodatnio koreluje z wiekiem tych osób,
a w zmienionych mia˝d˝ycowo t´tnicach
stwierdzono maksymalnà ekspresj´ genu
ACAT (110).
Wewnàtrzkomórkowe st´˝enie estrów cholesterolu prawdopodobnie reguluje równie˝
szybkoÊç wzrostu komórek (111). Wzrost proliferacji komórek mi´dzy innymi zale˝y od
szybkiego dostarczania wolnego cholesterolu
do syntezy b∏on oraz magazynów cholesterolu.
Okazuje si´ równie˝, ˝e szybkoÊç wzrostu komórek dodatnio koreluje z ekspresjà genów
ACAT i MDR1. Wskazuje to na mo˝liwe regulowanie przez MDR1 szybkoÊci proliferacji
i podzia∏u komórek poprzez modulowanie poziomu wewnàtrzkomórkowego estrów cholesterolu. Byç mo˝e estry cholesterolu, geny
MDR1 i ACAT pe∏nià podobnà funkcj´
w Êcianach t´tnic i wp∏ywajà na przyÊpieszenie
proliferacji komórek warstwy Êrodkowej naczyƒ (SMC), a przez to na progresj´ zmian
mia˝d˝ycowych w odpowiedzi na uszkodzenie
Êródb∏onka. Sugesti´ t´ wydaje si´ potwierdzaç fakt, ˝e hormony, takie jak progesteron
i DHEA (dehydroepiandrosteron), których
korzystne dzia∏anie w leczeniu mia˝d˝ycy jak
równie˝ w zapobieganiu chorobie sercowo-naczyniowej jest powszechnie znane, sà potencjalnymi inhibitorami aktywnoÊci MDR i estryfikacji cholesterolu. Ponadto udowodniono,
˝e progesteron hamuje proliferacj´ SMC
w t´tnicach (112). W pracach z grupy Habera
(113) udowodniono, ˝e progesteron hamuje
proliferacj´ komórek w bardzo ma∏ych (fizjologicznych) st´˝eniach, prawdopodobnie
w wyniku specyficznej interakcji z receptorem
dla progesteronu.
W normalnych warunkach poziom cholesterolu w komórkach jest ÊciÊle kontrolowany
przez mechanizmy utrzymujàce homeostaz´
wewnàtrzkomórkowà. Kiedy komórki potrzebujà dodatkowego cholesterolu, wzrasta ekspresja genów LDL-R (receptora LDL-cholesterolu) i HMGCoA-R (reduktazy hydroksymetyloglutarylokoenzymu A), podczas gdy
ekspresja genu ACAT zmniejsza si´. I odwrotnie, gdy st´˝enie wolnego cholesterolu w ER
wzroÊnie, nast´puje supresja ekspresji genów
LDL-R i HMGCoA-R, a wzrost ekspresji genu ACAT. Pula wolnego cholesterolu w ER
funkcjonuje jako element kontrolny w homeostazie cholesterolu, gdy˝ geny odpowiedzialne za jego metabolizm majà w strukturze promotorów tzw. SRE (z ang. – sterol regulatory
elements) i dzi´ki nim ekspresja tych genów
jest wra˝liwa na zawartoÊç komórkowà cholesterolu (114).
W przypadku szybkiej proliferacji komórek wzrasta aktywnoÊç HMGCoA oraz liczba
receptorów LDL-cholesterolu, a tak˝e wzrasta
aktywnoÊç ACAT. Dochodzi wi´c do modyfikacji homeostazy steroli w komórkach, poniewa˝ potrzebny jest dodatkowy cholesterol do
biosyntezy b∏on. W wymienionych ju˝ wy˝ej
badaniach stwierdzono progresywny wzrost
ekspresji genów ACAT, LDL-R i HMGCoAR – z wiekiem badanych osób.
Bia∏ko ABCA7
W maju 2000 roku ukaza∏a si´ publikacja
charakteryzujàca nowe bia∏ko ABCA7 (115),
o masie czàsteczkowej 220 kDa, kodowane
przez 6,8kb mRNA. Jest ono zbudowane z podwójnej domeny transb∏onowej, a jego budowa jest w 54% homologiczna do bia∏ka ABC1. W makrofagach ekspresja genu jest regulowana przez wewnàtrzkomórkowy poziom steroli. Najprawdopodobniej jest to kolejne odkryte bia∏ko, które czynnie uczestniczy w regulacji transportu substancji lipidowych, stojàc
na stra˝y homeostazy cholesterolowej w makrofagach.
Bia∏ko ABCC3, ABCB4 i ABCB11
Bia∏ko ABCC3, ABCB4 – to bia∏ka odpowiedzialne za opornoÊç wielolekowà, zlokalizowane w b∏onach kanalików wàtrobowych.
Biorà one udzia∏ w wydzielaniu soli kwasów
˝ó∏ciowych (116), a ich defekty genetyczne doprowadzajà do cholestazy wàtrobowej. Bia∏ko
ABCB11 wyst´pujàce w b∏onach kanalików
wàtroby (117), kodowane jest przez gen zlokalizowany w locci 2q24. Bia∏ko, to zwane inaczej „siostrà glikoproteiny P”, fizjologicznie
jest kana∏em dla soli kwasów ˝ó∏ciowych.
Strautnieks et al. (118) opisa∏ 10 mutacji jego
genu wywo∏ujàcych cholestaz´ wewnàtrzwàtrobowà.
Kana∏y K+/ATP i receptory dla sulfonylomocznika – regulatory wydzielania insuliny
Kana∏y K+/ATP uwa˝a si´ za odr´bnà klas´ wÊród innych kana∏ów potasowych, ze
wzgl´du na ich w∏aÊciwoÊci fizykochemiczne
oraz wra˝liwoÊç na zwiàzki farmakologicznie
czynne.
Kana∏y K+/ATP zlokalizowano w b∏onie
plazmatycznej komórek mi´Êni szkieletowych,
mi´Êni g∏adkich oraz mi´Ênia sercowego, w komórkach β wysp Langerhansa trzustki (119)
oraz w b∏onie komórek nerwowych. Oddzia∏ywanie ATP z bia∏kiem kana∏owym nie ma
zwiàzku z procesami fosforylacji oraz hydrolizà nukleotydu.
35
CZYNNIKI RYZYKA 4/00
PATOGENEZA MIA˚D˚YCY
ATP, wià˝àc si´ z kana∏em K+/ATP, hamuje jego aktywnoÊç (przy fizjologicznych st´˝eniach wewnàtrzkomórkowego ATP). Powoduje to depolaryzacj´ b∏ony i wzrost potencja∏u
b∏onowego, co prowadzi do aktywacji zale˝nych od potencja∏u b∏onowego kana∏ów wapniowych. Nast´puje nap∏yw jonów wapnia do
komórek, wzrost fosforylacji okreÊlonych bia∏ek, przesuwanie si´ p´cherzyków zawierajàcych insulin´ i wydzielanie jej w procesie egzocytozy na zewnàtrz komórki (120).
Kana∏y K+/ATP odgrywajà podobnà rol´
w wydzielaniu niektórych neurotransmiterów
i hormonów przysadki mózgowej, a w komórkach mi´Ênia sercowego wp∏ywajà na czas
trwania potencja∏u czynnoÊciowego.
Kana∏y K+/ATP zidentyfikowano równie˝
w wewn´trznej b∏onie mitochondrialnej komórek wàtroby i mi´Ênia sercowego. Kana∏om
tym przypisuje si´ podwójnà rol´: regulacji poziomu K+ w matriks (kontrola ciÊnienia
osmotycznego wewnàtrz mitochondriów) oraz
regulacji obj´toÊci mitochondriów, co wp∏ywa
na ich metabolizm i tworzenie si∏y protonomotorycznej. Mitochondrialny kana∏ K+/ATP
jest hamowany przez ATP.
Sulfonylomocznik jest lekiem szeroko stosowanym jako doustny lek obni˝ajàcy poziom
glukozy w leczeniu cukrzycy typu II. Lek ten
dzia∏a poprzez receptory dla sulfonylomocznika (SUR) znajdujàce sie na komórkach wysp
beta trzustki, hamujàc przewodzenie zale˝nego od ATP kana∏u potasowego. Analiza sekwencji aminokwasowej pokaza∏a, ˝e gen tego
receptora nale˝y do bia∏ek wià˝àcych ATP
(12), a receptor ten zbudowany jest z wielu domen tranb∏onowych i 2 sekwencji wià˝àcych
nukleotydy. Mo˝e on powodowaç zmiany stosunku st´˝eƒ ATP/ADP i na tej drodze modyfikowaç aktywnoÊç kana∏u potasowego. Dalsze
badania pokaza∏y, ˝e SUR jest du˝ym bia∏kiem przezb∏onowym o masie czàsteczkowej
140-170 kD. Rodzinna hipoglikemia hiperinsulinemiczna wieku wczesnego (familial persistent hyperinsulinemic hypoglycemia of infancy-PHHI), autosomalna, recesywna choroba
charakterytujàca si´ brakiem regulacji wydzielaniem insuliny, zosta∏a zmapowana metodà
analizy sprz´˝eƒ na chromosomie 11 w rejonie
11p15.1-p14 (122, 123, 124). Bia∏ko receptora
SUR, którego gen jest zlokalizowany w tym
dok∏adnie miejscu, zosta∏o uznane za bezpoÊrednià genetycznà przyczyn´ tej choroby. Badania mutacji, w obr´bie genów SUR-1
i SUR-2 (odmian genu powstajàcych w wyniku
alternatywnego splicingu) potwierdzi∏y udzia∏
tych bia∏ek w regulacji wydzielania insuliny,
a ich defektów genetycznych w powstawaniu
hiperinsulinizmu (125, 126).
36
Podsumowanie
Przedstawione w niniejszym opracowaniu
wiadomoÊci pokazujà ca∏kiem innà grup´ bia∏ek, i mechanizmów przez nie kontrolowanych, o których w badaniach nad mia˝d˝ycà
ma∏o si´ jak dotàd s∏ysza∏o, a ich g∏´bsze poznanie pozwala na szersze spojrzenie na mia˝d˝yc´ jako chorob´ o polimetabolicznej etiologii.
Streszczenie
W procesie aterogenezy zaanga˝owanych
jest wiele z∏o˝onych interakcji pomi´dzy procesami powodujàcymi progresj´ zmian i jej
przeciwdza∏ajàcymi. Procesy regulacyjne, najistotniejsze w zabezpieczeniu Êciany naczyniowej, sà jak dotychczas nie w pe∏ni poznane.
Rodzina bia∏ek transportowych czerpiàcych
energi´ z hydrolizy ATP, zwanych bia∏kami
ABC, bierze udzia∏ w transporcie czynnym jonów, prekursorów cytokin, zwiàzków lipidowych i leków. Du˝a grupa tych bia∏ek posiada
w regionie promotorowym jednà lub wiecej sekwencji wra˝liwych na wewnatrzkomorkowe
st´˝enie steroli (SRE). Sà wi´c potencjalnie
czu∏ymi regulatorami gospodarki cholesterolowej. Praca ta ma za zadanie przedstawiç czytelnikom najnowsze osiagni´cia wspó∏czesnej
nauki dotyczàce roli tych bia∏ek w procesach
towarzyszàcych rozwojowi mia˝d˝ycy. Mutacje
ABC1, opisane po raz pierwszy w 1999 przez
kilka grup badawczych pokaza∏y bezpoÊrednià
przyczyn´ powstania choroby Tangierskiej. Sugerowana jest równie˝ rola mutacji ABC1
w cz´sto wyst´pujacym w populacji obni˝onym
st´˝eniu HDL, rodzinnym niedoborze HDL
(FHD – z ang. familial HDL deficiency), który,
jak wynika z badaƒ epidemiologicznych, jest
jednà z g∏ównych przyczyn powstawania mia˝d˝ycy. Sugeruje si´ równie˝ udzia∏ ABC8 i ABCA7 w regulacji transportu przezb∏onowego
fosfolipidów i cholesterolu. Ukaza∏y si´ równie˝ kontrowersyjne doniesienia u udziale bia∏ek MDR w regulacji homeostazy cholesterolowej w makrofagach. Kana∏y dla sulfonylomocznika i kana∏y K+/ATP biorà udzia∏ w regulacji wydzielania insuliny. Genetyczne zaburzenia w tych bia∏kch doprowadza do hiperinsulinizmu wywo∏ujacego progresj´ zmian
mia˝d˝ycowych.
Przedstawione w niniejszym opracowaniu
wiadomoÊci pokazujà czytelnikom ca∏kiem innà grup´ bia∏ek, i mechanizmów przez nie
kontrolowanych, o których w badaniach nad
mia˝d˝ycà ma∏o si´ jak dotàd s∏ysza∏o, a ich
g∏´bsze poznanie pozwala na szersze spojrzenie na mia˝d˝yc´ jako chorob´ o polimetabolicznej etiologii.
PATOGENEZA MIA˚D˚YCY
CZYNNIKI RYZYKA 4/00
Summary
The processes taking part in progression
and regression of atherogenesis is regulated
by many unknown mechanisms. The ABC superfamily of membrane transporters is one of
the largest classes of proteins and one of the
most intensely researched. ABC proteins are
involved in the trafficking of a diverse variety
of biological molecules across cell membranes
including jons, cytokine precursors, lipid moiety and drugs, with some members implicated
in medical syndromes such as Tangier disease,
cystic fibrosis and multidrug resistance
(MDR) to anti-cancer drugs. We relate arguments to ABC transporters, in particular, and
discuss alternative cholesterol homeostasis of
in the light of the most recent research. Genetic defects in ABC1 providing to very low level
of HDL is suggested to be involved not only in
Tanger Disease (known from 1999) but also in
familial HDL deficiency occurring much more
frequent, and is well known as a main risk factor of atherosclerosis. The other superfamily
members ABC-8 and ABCA7 which promo-
tors are regulated by intracellular level of sterols are also included in transmembrane transport of phospholipids and cholesterol. There
are also controversial publications concerning
the role of MDR in regulating the cholesterol
homeostasis in macrophages. The K+/ATP
and sulfonylurea channels are involved in the
regulation of insulin secretion. The genetic defects in these genes are a reason of development of hyperinsulineamia and progress of
atherosclerosis.
The aim of this review is to show the ABC
transporters – a new family of proteins and focus attention on a very important recent data
as a new point of view in development of atherosclerosis.
Adres autora:
Zak∏ad Bichemii Klinicznej
Collegium Medicum UJ
ul. Kopernika 15a
31-501 Kraków
PiÊmiennictwo:
1. Bandorowicz-Piku∏a J., Piku∏a S.: Wewnàtrzkomórkowe bia∏ka wià˝àce ATP. Post´py biochemii 1997;43(2):111-118. 2. de la Salle, H.; Donato, L.;
Zimmer, J; Plebani, A.; Hanau, D.; Bonneville, M.; Tongio, M.-M.: HLA class I deficiencies.In: Ochs, H. D.; Smith, C. I. E.; Puck, J. M. (eds.): Primary
Immunodeficiency Diseases: A Molecular and Genetic Approach. New York: Oxford University Press 1999. Pp. 181-188. 3. Colonna, M.; Bresnahan,
M.; Bahram, S.; Strominger, J. L.; Spies, T.: Allelic variants of the human putative peptide transporter involved in antigen processing. Proc. Nat. Acad.
Sci. 89: 3932-3936, 1992. 4. de la Salle, H.; Hanau, D.; Fricker, D.; Urlacher, A.; Kelly, A.; Salamero, J.; Powis, S. H.; Donato, L.; Bausinger, H.; Laforet,
M.; Jeras, M.; Spehner, D.; Bieber, T.; Falkenrodt, A.; Cazenave, J.-P.; Trowsdale, J.; Tongio, M.-M.: Homozygous human TAP peptide transporter mutation in HLA class I deficiency. Science 265: 237-241, 1994.
5. Luciani, M. F.; Denizot, F.; Savary, S.; Mattei, M. G.; Chimini, G.: Cloning of two novel ABC transporters mapping on human chromosome 9.
Genomics 21: 150-159, 1994. 6. Marcil, M.; Yu, L.; Krimbou, L.; Boucher, B.; Oram, J. F.; Cohn, J. S.; Genest, J., Jr.: Cellular cholesterol transport
and efflux in fibroblasts are abnormal in subjects with familial HDL deficiency. Arterioscler. Thromb. Vasc. Biol. 19: 159-169, 1999. 7. Orso, E.;
Broccardo, C.; Kaminski, W. E.; Bottcher, A.; Liebisch, G.; Drobnik, W.; Gotz, A.; Chambenoit, O.; Diederich, W.; Langmann, T.; Spruss, T.; Luciani,
M.-F.; Rothe, G.; Lackner, K. J.; Chimini, G.; Schmitz, G.: Transport of lipids from Golgi to plasma membrane is defective in Tangier disease patients
and Abc1-deficient mice. Nature Genet. 24: 192-196, 2000. 8. Rust, S.; Rosier, M.; Funke, H.; Real, J.; Amoura, Z.; Piette, J.-C.; Deleuze, J.-F.; Brewer,
H. B.; Duverger, N.; Denefle, P.; Assmann, G.: Tangier disease is caused by mutations in the gene encoding ATP-binding cassette transporter 1. Nature
Genet. 22: 352-355, 1999. 9. Young, S. G.; Fielding, C. J.: The ABCs of cholesterol efflux. Nature Genet. 22: 316-318, 1999
10. Kartner, N.; Evernden-Porelle, D.; Bradley, G.; Ling, V. Detection of P-glycoprotein in multidrug-resistant cell lines by monoclonal antibodies. Nature
316: 820-823, 1985. 11. Riordan, J. R.; Deuchars, K.; Kartner, N.; Alon, N.; Trent, J.; Ling, V. Amplification of P-glycoprotein genes in multidrug-resistant mammalian cell lines. Nature 316: 817-819, 1985. 12. Roninson, I. B.; Chin, J. E.; Choi, K.; Gros, P.; Housman, D. E.; Fojo, A.; Shen, D.;
Gottesman, M. M.; Pastan, I. Isolation of human mdr DNA sequences amplified in multidrug-resistant KB carcinoma cells. Proc. Nat. Acad. Sci. 83:
4538-4542, 1986. 13. de Lannoy, I. A. M.; Silverman, M.: The MDR1 gene product, P-glycoprotein, mediates the transport of the cardiac glycoside,
digoxin. Biochem. Biophys. Res. Commun. 189: 551-557, 1992. 14. Cole, S. P. C.; Bhardwaj, G.; Gerlach, J. H.; Mackie, J. E.; Grant, C. E.; Almquist,
K. C.; Stewart, A. J.; Kurz, E. U.; Duncan, A. M. V.; Deeley, R. G.: Overexpression of a transporter gene in a multidrug-resistant human lung cancer
cell line. Science 258: 1650-1654, 1992
15. Grant, C. E.; Kurz, E. U.; Cole, S. P. C.; Deeley, R. G.: Analysis of the intron-exon organization of the human multidrug-resistance protein gene
(MRP) and alternative splicing of its mRNA. Genomics 45: 368-378, 1997. 16. Zaman, G. J. R.; Flens, M. J.; van Leusden, M. R.; de Haas, M.; Mulder,
H. S.; Lankelma, J.; Pinedo, H. M.; Scheper, R. J.; Baas, F.; Broxterman, H. J.; Borst, P.: The human multidrug resistance-associated protein MRP is
a plasma membrane drug-efflux pump. Proc. Nat. Acad. Sci. 91: 8822-8826, 1994. 17. Fanconi, A.; Prader, A.; Isler, W.; Luthy, F.; Siebenmann, R.
E.: Morbus Addison mit Hirnsklerose im Kindesalter. Ein hereditaeres Syndrom mit X-chromosomaler Vererbung? Helv. Paediat. Acta 18: 480-501,
1963. 18. Igarashi, M.; Schaumburg, H. H.; Powers, J.; Kishimoto, Y.; Kolodny, E. H.; Suzuki, K.: Fatty acid abnormality in adrenoleukodystrophy. J.
Neurochem. 26: 851-860, 1976. 19. Laureti, S.; Casucci, G.; Santeusanio, F.; Angeletti, G.; Aubourg, P.; Brunetti, P.: X-linked adrenoleukodystrophy
is a frequent cause of idiopathic Addison’s disease in young adult male patients. J. Clin. Endocr. Metab. 81: 470-474, 1996
20. Netik, A.; Forss-Petter, S.; Holzinger, A.; Molzer, B.; Unterrainer, G.; Berger, J.: Adrenoleukodystrophy-related protein can compensate functionally for adrenoleukodystrophy protein deficiency (X-ALD): implications for therapy. Hum. Molec. Genet. 8: 907-913, 1999. 21. Cartier, N.; Sarde, C.-O.;
Douar, A.-M.; Mosser, J.; Mandel, J.-L.; Aubourg, P.: Abnormal messenger RNA expression and a missense mutation in patients with X-linked
adrenoleukodystrophy. Hum. Molec. Genet. 2: 1949-1951, 1993. 22. Berger, J.; Molzer, B.; Fae, I.; Bernheimer, H.: X-linked adrenoleukodystrophy
(ALD): a novel mutation of the ALD gene in 6 members of a family presenting with 5 different phenotypes. Biochem. Biophys. Res. Commun. 205:
37
PATOGENEZA MIA˚D˚YCY
CZYNNIKI RYZYKA 4/00
1638-1643, 1994. 23. Kemp, S.; Ligtenberg, M. J. L.; van Geel, B. M.; Barth, P. G.; Sarde, C.-O.; van Oost, B. A.; Bolhuis, P. A.: Two intronic mutations in the adrenoleukodystrophy gene. Hum. Mutat. 6: 272-273, 1995. 24. Kano, S.; Watanabe, M.; Kanai, M.; Koike, R.; Onodera, O.; Tsuji, S.;
Okamoto, K.; Shoji, M.: A Japanese family with adrenoleukodystrophy with a codon 291 deletion: a clinical, biochemical, pathological, and genetic
report. J. Neurol. Sci. 158: 187-192, 1998
25. Krasemann, E. W.; Meier, V.; Korenke, G. C.; Hunneman, D. H.; Hanefeld, F.: Identification of mutations in the ALD-gene of 20 families with
adrenoleukodystrophy/adrenomyeloneuropathy. Hum. Genet. 97: 194-197, 1996. 26. Fanen, P.; Guidoux, S.; Sarde, C.-O.; Mandel, J.-L.; Goossens,
M.; Aubourg, P.: Identification of mutations in the putative ATP-binding domain of the adrenoleukodystrophy gene. J. Clin. Invest. 94: 516-520, 1994.
27. Croop, J. M.; Tiller, G. E.; Fletcher, J. A.; Lux, M. L.; Raab, E.; Goldenson, D.; Son, D.; Arciniegas, S.; Wu, R. L.: Isolation and characterization of
a mammalian homolog of the Drosophila white gene. Gene 185: 77-85, 1997. 28. Savary, S.; Denizot, F.; Luciani, M.-F.; Mattei, M.-G.; Chimini, G.:
Molecular cloning of a mammalian ABC transporter homologous to Drosophila white gene. Mammalian Genome 7: 673-676, 1996. 29. Klucken, J.;
Buchler, C.; Orso, E.; Kaminski, W. E.; Porsch-Ozcurumez, M.; Liebisch, G.; Kapinsky, M.; Diederich, W.; Drobnik, W.; Dean, M.; Allikmets, R.; Schmitz,
G.: ABCG1 (ABC8), the human homolog of the Drosophila white gene, is a regulator of macrophage cholesterol and phospholipid transport. Proc. Nat.
Acad. Sci. 97: 817-822, 2000.
30. Venkateswaran A, Repa JJ, Lobaccaro JM, Bronson A, Mangelsdorf DJ, Edwards PA.Human white/murine ABC8 mRNA levels are highly induced
in lipid-loaded macrophages. A transcriptional role for specific oxysterols. J Biol Chem. 2000 May 12;275(19):14700-7. 31. Richard, M.; Drouin, R.;
Beaulieu, A. D.ABC50, a novel human ATP-binding cassette protein found in tumor necrosis factor-alpha-stimulated synoviocytes. Genomics 53: 137145, 1998. 32. Luciani, M. F.; Denizot, F.; Savary, S.; Mattei, M. G.; Chimini, G.: Cloning of two novel ABC transporters mapping on human chromosome 9. Genomics 21: 150-159, 1994. 33. Chen, H. L.; Gabrilovich, D.; Tampe, R.; Girgis, K. R.; Nadaf, S.; Carbone, D. P.: A functionally defective
allele of TAP1 results in loss of MHC class I antigen presentation in a human lung cancer. Nature Genet. 13: 210-213, 1996. 34. Cullen, M.; Noble,
J.; Erlich, H.; Thorpe, K.; Beck, S.; Klitz, W.; Trowsdale, J.; Carrington, M.: Characterization of recombination in the HLA class II region. Am. J. Hum.
Genet. 60: 397-407, 1997.
35. Evers, R.; Kool, M.; van Deemter, L.; Janssen, H.; Calafat, J.; Oomen, L. C. J. M.; Paulusma, C. C.; Oude Elferink, R. P. J.; Baas, F.; Schinkel, A.
H.; Borst, P.: Drug export activity of the human canalicular multispecific organic anion transporter in polarized kidney MDCK cells expressing cMOAT
(MRP2) cDNA. J. Clin. Invest. 101: 1310-1319, 1998. 36. Gopalan, G.; Gilbert, D. J.; Copeland, N. G.; Jenkins, N. A.; Donovan, P. J.: Chromosome
localization of two new mammalian kinases related to yeast and fly chromosome segregation-regulators. Mammalian Genome 9: 86-96, 1998. 37.
Ito, K.; Suzuki, H.; Hirohashi, T.; Kume, K.; Shimizu, T.; Sugiyama, Y.: Molecular cloning of canalicular multispecific organic anion transporter defective in EHBR. Am. J. Physiol. 272: G16-G22, 1997. 38. Toh, S.; Wada, M.; Uchiumi, T.; Inokuchi, A.; Makino, Y.; Horie, Y.; Adachi, Y.; Sakisaka, S.;
Kuwano, M.: Genomic structure of the canalicular multispecific organic anion-transporter gene (MRP2/cMOAT) and mutations in the ATP-binding-cassette region in Dubin-Johnson syndrome. Am. J. Hum. Genet. 64: 739-746, 1999. 39. Wada, M.; Toh, S.; Taniguchi, K.; Nakamura, T.; Uchiumi, T.;
Kohno, K.; Yoshida, I.; Kimura, A.; Sakisaka, S.; Adachi, Y.; Kuwano, M.: Mutations in the canalicular multispecific organic anion transporter (cMOAT)
gene, a novel ABC transporter, in patients with hyperbilirubinemia II/Dubin-Johnson syndrome. Hum. Molec. Genet. 7: 203-207, 1998.
40 Kajihara, S.; Hisatomi, A.; Mizuta, T.; Hara, T.; Ozaki, I.; Wada, I.; Yamamoto, K.: A splice mutation in the human canalicular multispecific organic
anion transporter gene causes Dubin-Johnson syndrome. Biochem. Biophys. Res. Commun. 253: 454-457, 1998
41. Lombard-Platet, G.; Savary, S.; Sarde, C.-O.; Mandel, J.-L.; Chimini, G. A close relative of the adrenoleukodystrophy (ALD) gene codes for a peroxisomal protein with a specific expression pattern. Proc. Nat. Acad. Sci. 93: 1265-1269, 1996. 42. Allikmets, R.; Schriml, L. M.; Hutchinson, A.;
Romano-Spica, V.; Dean, M.: A human placenta-specific ATP-binding cassette gene (ABCP) on chromosome 4q22 that is involved in multidrug resistance. Cancer Res. 58: 5337-5339, 1998. 43. Doyle, L. A.; Yang, W.; Abruzzo, L. V.; Krogmann, T.; Gao, Y.; Rishi, A. K.; Ross, D. D.: A multidrug
resistance transporter from human MCF-7 breast cancer cells. Proc. Nat. Acad. Sci. 95: 15665-15670, 1998. 44. Wu, Y.-C.; Horvitz, H. R.: The C.
elegans cell corpse engulfment gene ced-7 encodes a protein similar to ABC transporters. Cell 93: 951-960, 1998
45. Connors, T. D.; Van Raay, T. J.; Petry, L. R.; Klinger, K. W.; Landes, G. M.; Burn, T. C.: The cloning of a human ABC gene (ABC3) mapping to chromosome 16p13.3. Genomics 39: 231-234, 1997. 46. Klugbauer, N.; Hofmann, F.: Primary structure of a novel ABC transporter with a chromosomal
localization on the band encoding the multidrug resistance-associated protein. FEBS Lett. 391: 61-65, 1996. 47. Ortiz, D. F.; Li, S.; Iyer, R.; Zhang,
X.; Novikoff, P.; Arias, I. M.: MRP3, a new ATP-binding cassette protein localized to the canalicular domain of the hepatocyte. Am. J. Physiol. 276:
G1493-G1500, 1999. 48. Gartner, J.; Kearns, W.; Rosenberg, C.; Pearson, P.; Copeland, N. G.; Gilbert, D. J.; Jenkins, N. A.; Valle, D.: Localization of
the 70-kDa peroxisomal membrane protein to human 1p21-p22 and mouse 3. Genomics 15: 412-414, 1993. 49. Gartner, J.; Obie, C.; Watkins, P.;
Valle, D.: Restoration of peroxisome biogenesis in a peroxisome-deficient mammalian cell line by expression of either the 35 kDa or the 70 kDa peroxisomal membrane proteins. J. Inherit. Metab. Dis. 17: 327-329, 1994
50. Paton, B. C.; Heron, S. E.; Nelson, P. V.; Morris, C. P.; Poulos, A.: Absence of mutations raises doubts about the role of the 70-kD peroxisomal
membrane protein in Zellweger syndrome. (Letter) Am. J. Hum. Genet. 60: 1535-1539, 1997. 51. Allikmets, R.; Gerrard, B.; Hutchinson, A.; Dean,
M.: Characterization of the human ABC superfamily: isolation and mapping of 21 new genes using the expressed sequence tags database. Hum.
Molec. Genet. 5: 1649-1655, 1996. 52. Allikmets, R.; Singh, N.; Sun, H.; Shroyer, N. F.; Hutchinson, A.; Chidambaram, A.; Gerrard, B.; Baird, L.;
Stauffer, D.; Peiffer, A.; Rattner, A.; Smallwood, P.; Li, Y.; Anderson, K. L.; Lewis, R. A.; Nathans, J.; Leppert, M.; Dean, M.; Lupski, J. R.: A photoreceptor cell-specific ATP-binding transporter gene (ABCR) is mutated in recessive Stargardt macular dystrophy. Nature Genet. 15: 236-246, 1997.
Note: Erratum: Nature Genet. 17:122 only, 1997. 53. De La Paz, M. A.; Guy, V. K.; Abou-Donia, S.; Heinis, R.; Bracken, B.; Vance, J. M.; Gilbert, J.
R.; Gass, J. D. M.; Haines, J. L.; Pericak-Vance, M. A.: Analysis of the Stargardt disease gene (ABCR) in age-related macular degeneration.
Ophthalmology 106: 1531-1536, 1999. 54. Martinez-Mir, A.; Paloma, E.; Allikmets, R.; Ayuso, C.; del Rio, T.; Dean, M.; Vilageliu, L.; Gonzalez-Duarte,
R.; Balcells, S.: Retinitis pigmentosa caused by a homozygous mutation in the Stargardt disease gene ABCR. (Letter) Nature Genet. 18: 11-12, 1998
55. Nasonkin, I.; Illing, M.; Koehler, M. R.; Schmid, M.; Molday, R. S.; Weber, B. H. F.: Mapping of the rod photoreceptor ABC transporter (ABCR) to
1p21-p22.1 and identification of novel mutations in Stargardt’s disease. Hum. Genet. 102: 21-26, 1998. 56. Juliano, R. L.; Ling, V.: A surface glycoprotein modulating drug permeability in Chinese hamster ovary cell mutants. Biochim. Biophys. Acta 455: 152-162, 1976. PubMed ID: 990323
Lincke, C. R.; Smit, J. J.; van der Velde Koerts, T.; Borst, P.: Structure of the human MDR3 gene and physical mapping of the human MDR locus. J.
Biol. Chem. 266: 5303-5310, 1991. 57. Alonso, E. M.; Snover, D. C.; Montag, A.; Freese, D. K.; Whitington, P. F.: Histologic pathology of the liver in
progressive familial intrahepatic cholestasis. J. Pediat. Gastroent. Nutr. 18: 128-133, 1994. 58. de Vree, J. M. L.; Jacquemin, E.; Sturm, E.; Cresteil,
D.; Bosma, P. J.; Aten, J.; Deleuze, J.-F.; Desrochers, M.; Burdelski, M.; Bernard, O.; Oude Elferink, R. P. J.; Hadchouel, M.: Mutations in the MDR3
gene cause progressive familial intrahepatic cholestasis. Proc. Nat. Acad. Sci. 95: 282-287, 1998. 59. Holzinger, A.; Kammerer, S.; Roscher, A. A.:
Primary structure of human PMP69, a putative peroxisomal ABC-transporter. Biochem. Biophys. Res. Commun. 237: 152-157, 1997.
60. Holzinger, A.; Roscher, A. A.; Landgraf, P.; Lichtner, P.; Kammerer, S.: Genomic organization and chromosomal localization of the human peroxisomal membrane protein-1-like protein (PXMP1-L) gene encoding a peroxisomal ABC transporter. FEBS Lett. 426: 238-242, 1998. 61. Shani, N.;
Jimenez-Sanchez, G.; Steel, G.; Dean, M.; Valle, D.: Identification of a fourth half ABC transporter in the human peroxisomal membrane. Hum. Molec.
Genet. 6: 1925-1931, 1997. 62. Kuss, B. J.; O’Neill, G. M.; Eyre, H.; Doggett, N. A.; Callen, D. F.; Davey, R. A.: ARA, a novel ABC transporter, is located at 16p13.1, is deleted in inv(16) leukemias, and is shown to be expressed in primitive hematopoietic precursors. Genomics 51: 455-458, 1998.
63. Longhurst, T. J.; O’Neill, G. M.; Harvie, R. M.; Davey, R. A.: The anthracycline resistance-associated (ara) gene, a novel gene associated with multidrug resistance in a human leukaemia cell line. Brit. J. Cancer 74: 1331-1335, 1996. 64. Allikmets, R.; Raskind, W. H.; Hutchinson, A.; Schueck, N.
D.; Dean, M.; Koeller, D. M.: Mutation of a putative mitochondrial iron transporter gene (ABC7) in X-linked sideroblastic anemia and ataxia (XLSA/A).
Hum. Molec. Genet. 8: 743-749, 1999
38
CZYNNIKI RYZYKA 4/00
PATOGENEZA MIA˚D˚YCY
65. Savary, S.; Allikmets, R.; Denizot, F.; Luciani, M.-F.; Mattei, M.-G.; Dean, M.; Chimini, G.: Isolation and chromosomal mapping of a novel ATPbinding cassette transporter conserved in mouse and human. Genomics 41: 275-278, 1997. 66. Abeliovich, D.; Lavon, I. P.; Lerer, I.; Cohen, T.;
Springer, C.; Avital, A.; Cutting, G. R.: Screening for five mutations detects 97% of cystic fibrosis (CF) chromosomes and predicts a carrier frequency of 1:29 in the Jewish Ashkenazi population. Am. J. Hum. Genet. 51: 951-956, 1992. 67. Chanson, M.; Scerri, I.; Suter, S.: Defective regulation of
gap junctional coupling in cystic fibrosis pancreatic duct cells. J. Clin. Invest. 103: 1677-1684, 1999. 68. Cohn, J. A.; Friedman, K. J.; Noone, P. G.;
Knowles, M. R.; Silverman, L. M.; Jowell, P. S.: Relation between mutations of the cystic fibrosis gene and idiopathic pancreatitis. New Eng. J. Med.
339: 653-658, 1998. 69. Aguilar-Bryan, L.; Nichols, C. G.; Wechsler, S. W.; Clement, J. P., IV; Boyd, A. E., III; Gonzalez, G.; Herrera-Sosa, H.; Nguy,
K.; Bryan, J.; Nelson, D. A.: Cloning of the beta cell high-affinity sulfonylurea receptor: a regulator of insulin secretion. Science 268: 423-426, 1995.
70. Dunne, M. J.; Kane, C.; Shepherd, R. M.; Sanchez, J. A.; James, R. F. L.; Johnson, P. R. V.; Aynsley-Green, A.; Lu, S.; Clement, J. P., IV; Lindley,
K. J.; Seino, S.; Aguilar-Bryan, L.: Familial persistent hyperinsulinemic hypoglycemia of infancy and mutations in the sulfonylurea receptor. New Eng.
J. Med. 336: 703-706, 1997. 71. Glaser, B.; Furth, J.; Stanley, C. A.; Baker, L.; Thornton, P. S.; Landau, H.; Permutt, M. A.: Intragenic single nucleotide
polymorphism haplotype analysis of SUR1 mutations in familial hyperinsulinism. Hum. Mutat. 14: 23-29, 1999. 72. Nestorowicz, A.; Glaser, B.;
Wilson, B. A.; Shyng, S.-L.; Nichols, C. G.; Stanley, C. A.; Thornton, P. S.; Permutt, M. A.: Genetic heterogeneity in familial hyperinsulinism. Hum.
Molec. Genet. 7: 1119-1128, 1998. 73. Aguilar-Bryan, L.; Nichols, C. G.; Wechsler, S. W.; Clement, J. P., IV; Boyd, A. E., III; Gonzalez, G.; HerreraSosa, H.; Nguy, K.; Bryan, J.; Nelson, D. A.: Cloning of the beta cell high-affinity sulfonylurea receptor: a regulator of insulin secretion. Science 268:
423-426, 1995. 74. Inagaki, N.; Gonoi, T.; Clement, J. P., IV; Wang, C.-Z.; Aguilar-Bryan, L.; Bryan, J.; Seino, S.: A family of sulfonylurea receptors
determines the pharmacological properties of ATP-sensitive K(+) channels. Neuron 16: 1011-1017, 1996
75. Inagaki, N.; Gonoi, T.; Clement, J. P., IV.; Namba, N.; Inazawa, J.; Gonzalez, G.; Aguilar-Bryan, L.; Seino, S.; Bryan, J.: Reconstitution of I(KATP):
an inward rectifier subunit plus the sulfonylurea receptor. Science 270: 1166-1169, 1995. 76. Gerloff, T.; Stieger, B.; Hagenbuch, B.; Madon, J.;
Landmann, L.; Roth, J.; Hofmann, A. F.; Meier, P. J.: The sister of P-glycoprotein represents the canalicular bile salt export pump of mammalian liver.
J. Biol. Chem. 273: 10046-10050, 1998. 77. Strautnieks, S. S.; Bull, L. N.; Knisely, A. S.; Kocoshis, S. A.; Dahl, N.; Arnell, H.; Sokal, E.; Dahan, K.;
Childs, S.; Ling, V.; Tanner, M. S.; Kagalwalla, A. F.; Nemeth, A.; Pawlowska, J.; Baker, A.; Mieli-Vergani, G.; Freimer, N. B.; Gardiner, R. M.; Thompson,
R. J.: A gene encoding a liver-specific ABC transporter is mutated in progressive familial intrahepatic cholestasis. Nature Genet. 20: 233-238, 1998.
78. Brooks-Wilson, A.; Marcil, M.; Clee, S. M.; Zhang, L.-H.; Roomp, K.; van Dam, M.; Yu, L.; Brewer, C.; Collins, J. A.; Molhuizen, H. O. F.; Loubser,
O.; Ouelette, B. F. F.; and 14 others: Mutations in ABC1 in Tangier disease and familial high-density lipoprotein deficiency. Nature Genet. 22: 336-345,
1999. 79. Remaley, A. T.; Rust, S.; Rosier, M.; Knapper, C.; Naudin, L.; Broccardo, C.; Peterson, K. M.; Koch, C.; Arnould, I.; Prades, C.; Duverger,
N.; Funke, H.; Assman, G.; Dinger, M.; Dean, M.; Chimini, G.; Santamarina-Fojo, S.; Fredrickson, D. S.; Denefle, P. Brewer, H. B., Jr.: Human ATP-binding cassette transporter 1 (ABC1): genomic organization and identification of the genetic defect in the original Tangier disease kindred. Proc. Nat.
Acad. Sci. 96: 12685-12690, 1999
80. Langmann-T; Klucken-J; Reil-M; Liebisch-G; Luciani-MF; Chimini-G; Kaminski-WE; Schmitz-G Molecular cloning of the human ATP-binding cassette transporter 1 (hABC1): evidence for sterol-dependent regulation in macrophages. Biochem-Biophys-Res-Commun. 1999 Apr 2; 257(1): 29-33.
81. Pullinger CR, Hakamata H, Duchateau PN, Eng C, Aouizerat BE, Cho MH, Fielding CJ, Kane JP: Analysis of hABC1 gene 5’ end: additional peptide sequence, promoter region, and four polymorphisms. Biochem Biophys Res Commun 2000 May 10;271(2):451-5. 82. Luciani MF, Denizot F,
Savary S, Mattei MG, Chimini G. Cloning of two novel ABC transporters mapping on human chromosome 9. Genomics. 1994 May 1;21(1):150-9.
83. Luciani MF, Chimini G. The ATP binding cassette transporter ABC1, is required for the engulfment of corpses generated by apoptotic cell death.
EMBO J. 1996 Jan 15;15(2):226-35. 84. Ellis RE, Jacobson DM, Horvitz HR. Genes required for the engulfment of cell corpses during programmed
cell death in Caenorhabditis elegans. Genetics. 1991 Sep;129(1):79-94.
85. Wu YC, Horvitz HR. The C. elegans cell corpse engulfment gene ced-7 encodes a protein similar to ABC transporters.Cell. 1998 Jun 12;93(6):95160. 86. Fadok VA, Bratton DL, Frasch SC, Warner ML, Henson PM. The role of phosphatidylserine in recognition of apoptotic cells by phagocytes.
Cell Death Differ. 1998 Jul;5(7):551-62. Review. 87. Savill J. Apoptosis. Phagocytic docking without shocking.Nature. 1998 Apr 2;392(6675):442-3.
88. Marguet D, Luciani MF, Moynault A, Williamson P, Chimini G. Engulfment of apoptotic cells involves the redistribution of membrane phosphatidylserine on phagocyte and prey. Nat Cell Biol. 1999 Nov;1(7):454-456. 89. Hamon Y, Broccardo C, Chambenoit O, Luciani MF, Toti F, Chaslin
S, Freyssinet JM, Devaux PF, McNeish J, Marguet D, Chimini G. ABC1 promotes engulfment of apoptotic cells and transbilayer redistribution of phosphatidylserine. Nat Cell Biol. 2000 Jul;2(7):399-406.
90. McNeish J, Aiello RJ, Guyot D, Turi T, Gabel C, Aldinger C, Hoppe KL, Roach ML, Royer LJ, de Wet J, Broccardo C, Chimini G,Francone OL. High
density lipoprotein deficiency and foam cell accumulation in mice with targeted disruption of ATP-binding cassette transporter-1. Proc Natl Acad Sci
U S A. 2000 Apr 11;97(8):4245-50. 91. Brooks-Wilson, A.; Marcil, M.; Clee, S. M.; Zhang, L.-H.; Roomp, K.; van Dam, M.; Yu, L.; Brewer, C.; Collins,
J. A.; Molhuizen, H. O. F.; Loubser, O.; Ouelette, B. F. F.; and 14 others: Mutations in ABC1 in Tangier disease and familial high-density lipoprotein deficiency. Nature Genet. 22: 336-345, 1999. 92. Marcil M, Brooks-Wilson A, Clee SM, Roomp K, Zhang LH, Yu L, Collins JA, van Dam M, Molhuizen
HO, Loubster O, Ouellette BF, Sensen CW, Fichter K, Mott S, Denis M, Boucher B, Pimstone S, Genest J Jr, Kastelein JJ, Hayden MR. Mutations in the
ABC1 gene in familial HDL deficiency with defective cholesterol efflux. Lancet. 1999 Oct 16;354(9187):1341-6. 93. Lawn, R. M.; Wade, D. P.; Garvin,
M. R.; Wang, X.; Schwartz, K.; Porter, J. G.; Seilhamer, J. J.; Vaughan, A. M.; Oram, J. F.: The Tangier disease gene product ABC1 controls the cellular apolipoprotein-mediated lipid removal pathway. J. Clin. Invest. 104: R25-R31, 1999. 94. Bodzioch, M.; Orso, E.; Klucken, J.; Langmann, T.;
Bottcher, A.; Diederich, W.; Drobnik, W.; Barlage, S.; Buchler, C.; Porsch-Ozcurumez, M.; Kaminski, W. E.; Hahmann, H. W.; Oette, K.; Rothe, G.;
Aslanidis, C.; Lackner, K. J.; Schmitz, G.: The gene encoding ATP-binding cassette transporter 1 is mutated in Tangier disease. Nature Genet. 22: 347351, 1999. PubMed ID: 10431237
95. Rust, S.; Rosier, M.; Funke, H.; Real, J.; Amoura, Z.; Piette, J.-C.; Deleuze, J.-F.; Brewer, H. B.; Duverger, N.; Denefle, P.; Assmann, G.: Tangier disease is caused by mutations in the gene encoding ATP-binding cassette transporter 1. Nature Genet. 22: 352-355, 1999. 96. Fredrickson, D. S.;
Altrocchi, P. H.; Avioli, L. V.; Goodman, D. S.; Goodman, H. C.: Tangier Disease. Ann. Intern. Med. 55: 1016-1031, 1961. 97. Schaefer, E. J.; Anderson,
D. W.; Zech, L. A.; Lindgren, F. T.; Bronzert, T. B.; Rubalcaba, E. A.; Brewer, H. B., Jr.: Metabolism of high density lipoprotein subfractions and constituents in Tangier disease following the infusion of high density lipoproteins. J. Lipid Res. 22: 217-228, 1981. 98. Robenek H. & Schmitz G.:
Abnormal processing of Golgi elements and lysosomes in Tangier disease. Arterioscler Thromb 1991;11:1007-1020. 99. Drobnik W.: Growth and cell
cycle abnormalities of fibroblasts from Tangier disease patients. Arterioscler Thromb Vasc Biol 1999;19:28-38
100. Schneider E & Hunke S.: ATP- binding cassette (ABC) transport systems: funktional and structural aspects of the ATP- hydrolyzing
subunits/domains. FEMS Microbiol. Rev 1998;22:1-20. 101. Marcil M, Boucher B, Krimbou L, Solymoss BC, Davignon J, Frohlich J, Genest J: Severe
familial HDL deficiency in French-Canadian kindreds. Clinical, biochemical, and molecular characterization. Arterioscler Thromb Vasc Biol. 1995
Aug;15(8):1015-24. 102. Marcil M, Yu L, Krimbou L, Boucher B, Oram JF, Cohn JS, Genest J Jr. Cellular cholesterol transport and efflux in fibroblasts are abnormal in subjects with familial HDL deficiency. Arterioscler Thromb Vasc Biol. 1999 Jan;19(1):159-69. 103. Klucken, J.; Buchler, C.;
Orso, E.; Kaminski, W. E.; Porsch-Ozcurumez, M.; Liebisch, G.; Kapinsky, M.; Diederich, W.; Drobnik, W.; Dean, M.; Allikmets, R.; Schmitz, G.: ABCG1
(ABC8), the human homolog of the Drosophila white gene, is a regulator of macrophage cholesterol and phospholipid transport. Proc. Nat. Acad. Sci.
97: 817-822, 2000. 104. Venkateswaran A, Repa JJ, Lobaccaro JM, Bronson A, Mangelsdorf DJ, Edwards PA Human white/murine ABC8 mRNA levels are highly induced in lipid-loaded macrophages. A transcriptional role for specific oxysterols. J Biol Chem 2000 May 12;275(19):14700-7
105. Robert J.: Multidrug resistance in oncology: diagnostic and therapeutic approaches. Eur. J. Of Clin Invest 29, 536-549, 1999. 106. Batetta
B.,Dessi S., Putzolu M., Sanna F., Spano O., Mulas M.F., Petruzzo P., Cappai A., Brotzu G.: MDR1 gene expression in normal and atherosclerotic human
arteries. J Vasc Res 1999;36:261-271. 107. Nooter K, Stoter G: Molecular mechanisms of multidrug resistance in cancer chemotherapy. Pathol Res
Pract 1996 Jul;192(7):768-80. 108. Tessner TG, Stenson WF: Overexpression of MDR1 in an intestinal cell line results in increased cholesterol uptake
39
PATOGENEZA MIA˚D˚YCY
CZYNNIKI RYZYKA 4/00
from micelles. Biochem Biophys Res Commun 2000 Jan 19;267(2):565-71. 109. Pallares-Trujillo J, Lopez-Soriano FJ, Argiles JM, Lipids: A key role
in multidrug resistance? Int J Oncol 2000 Apr;16(4):783-98
110. Batetta B, Dessi S, Putzolu M, Sanna F, Spano O, Mulas MF, Petruzzo P, Cappai A, Brotzu G. MDR1 gene expression in normal and atherosclerotic human arteries(1). J Vasc Res 1999 Jul-Aug;36(4):261-71. 111. Batetta B., Pani A., Putzolu M., Sanna F., Bonatesta R.R., Piras S., Spano O.,
Mulas M.F., Dessi S.: Correlation between cholesterol esterification, MDR1 gene expression and rate of cell proliferation in CEM and MOLT4 cell lines.
Cell Prolif, Cell-Prolif. 1999 Feb; 32(1): 49-61. 112. Debry P, Nash EA, Neklason DW, Metherall JE Role of multidrug resistance P-glycoproteins in
cholesterol esterification. J Biol Chem 1997 Jan 10;272(2):1026-31. 113. Lee WS, Harder JA, Yoshizumi M, Lee ME, Haber E Progesterone inhibits
arterial smooth muscle cell proliferation. Nat Med 1997 Sep;3(9):1005-8. 114. Rust S.: Assignment of Tangier disease to chromosome 9q31 by a
graphical linkage exclusion strategy. Nature Genet 1998;20:96-98
115. Kaminski WE, Orso E, Diederich W, Klucken J, Drobnik W, Schmitz G. Identification of a novel human sterol-sensitive ATP-binding cassette transporter (ABCA7). Biochem Biophys Res Commun. 2000 Jul 5;273(2):532-8. 116. Frijters CM, Tuijn CJ, Ottenhoff R, Zegers BN, Groen AK, Elferink
RPThe role of different P-glycoproteins in hepatobiliary secretion of fluorescently labeled short-chain phospholipids. J Lipid Res 1999
Nov;40(11):1950-8. 117. Gerloff, T.; Stieger, B.; Hagenbuch, B.; Madon, J.; Landmann, L.; Roth, J.; Hofmann, A. F.; Meier, P. J.: The sister of P-glycoprotein represents the canalicular bile salt export pump of mammalian liver. J. Biol. Chem. 273: 10046-10050, 1998. 118. Strautnieks, S. S.; Bull,
L. N.; Knisely, A. S.; Kocoshis, S. A.; Dahl, N.; Arnell, H.; Sokal, E.; Dahan, K.; Childs, S.; Ling, V.; Tanner, M. S.; Kagalwalla, A. F.; Nemeth, A.;
Pawlowska, J.; Baker, A.; Mieli-Vergani, G.; Freimer, N. B.; Gardiner, R. M.; Thompson, R. J.: A gene encoding a liver-specific ABC transporter is mutated in progressive familial intrahepatic cholestasis. Nature Genet. 20: 233-238, 1998. 119. Aguilar-Bryan, L., J. Bryan. ATP-sensitive potassium channels, sulfonylurea receptors and persistent hyperinsulinemic
hypoglycemia of infancy. Diabetes Rev. 4: 336-346, 1996.
120. Aguilar-Bryan L, Clement JP 4th, Gonzalez G, Kunjilwar K, Babenko A, Bryan JToward understanding the assembly and structure of KATP channels. Physiol Rev 1998 Jan;78(1):227-45. 121. Aguilar-Bryan L, Nochols C.G., Wechsler S.W., Clement J.P. 4th, Boyd A.E. 3rd, Gonzales G., HerreraSosa H., Nguy K., Bryan J., Nelson D.A. Cloning of the beta cell high-affinity sulfonylurea receptor: a regulator of insulin secretion. Science 1995, Apr
21; 268(5209); 423-6. 122. Glaser, B.; Chiu, K.C.; Anker, R.;Nestorowicz, A.;Landau, H.; Ben-Bassat, H.; Shlomai, Z.;Kaiser, N.; Thornton, P.S.;
Stanley, C.A.; Spielman, R.S.; Gogolin-Ewens, K.; Cerasi, E.; Baker, L.; Rice, J.; Donis-Keller, H.;Permutt, M.A.: Familial hyperinsulinism maps to chromosome 11p14-15.1, 30 cM centromeric to the insulin gene. Nature Genet. 7: 185-188, 1994 123. Thomas, P.M.; Cote, G.J.; Hallman, D.M.; Mathew,
P.M.: Homozygosity mapping, to chromosome 11p, of the gene for familial persistent hyperinsulinemic hypoglycemia of infancy. Am J.Hum.Genet.
56: 416-421, 1995. 124. Fantes, J.A.; Oghene, K.; Boyle, S.; Danes, S.; Fletcher, J.M.; Bruford, E.A.; Williamson, K.;Seawright, A.; Schedl, A.;
Hanson, L.; Zehetner, G.; Bhogal, R.; Lehrach, H.; Gregory, S.; Williams, J.; Little, P.F.R.; Sellar, G.C.; Hoovers, J.; Mannens, M.; Weissenbach, J.;
Junien, C.; van Heyningen, V.;Bickmore, W.A.: A high-resolution integrated physical, cytogenetic, and genetic map of human chromosome 11: distal
p13 to proximal p15.l. Genomics 25: 447-461, 1995.
125. Nesterowicz, A.; Glaser, B.; Wilson, B.A.; Shyng, S-L.; Nichols, C.G.; Stanley, C.A.; Thornton, P.S.; Permutt, M.A.: Genetic heterogeneity in familial hyperinsulinism. Hum. Molec. Genct. 7: 1119-1128, 1998. 126. Nestorowicz, A.; Wilson, B.A.; Shyng, S.-L.; Nichols, C.G.; Stanley, C.A.; Thorton,
P.S.; Permutt, M.A.: Mutations in the sulfonylurea receptor gene are associated with familial hyperinsulinism in Ashkenazi Jews. Hum. Molec. Genet.
5: 1813-1822, 1996
40
PATOGENEZA MIA˚D˚YCY
CZYNNIKI RYZYKA 4/00
lek. M. Dowgwi∏∏owicz-Nowicka, dr med. W. Sinkiewicz
Rola aktywacji p∏ytek krwi
w rozwoju mia˝d˝ycy i ostrych epizodów
wieƒcowych
Hemostaza fizjologiczna jest naturalnà
ochronà przed nadmiernà utratà krwi jej istotà jest kontrolowane powstawanie skrzepliny
w miejscu uszkodzenia naczynia (1).
Krzepni´cie krwi jest z∏o˝onym i wieloetapowym procesem, którego stadium koƒcowym
jest przejÊcie rozpuszczonego w osoczu fibrynogenu w sieç przestrzennà skrzepu, a jednym
z jego najwa˝niejszych sk∏adowych jest udzia∏
p∏ytek krwi (1).
Budowa i funkcja p∏ytek
P∏ytki krwi sà to najmniejsze elementy komórkowe krwi powstajàce z fragmentów cytoplazmy bezjàdrowych cz´Êci megakariocytów.
Megakariocyty powstajà z jednej niezró˝nicowanej, wielopotencjalnej komórki macierzystej (stem cell). Rozwój i dojrzewanie megakariocytów odbywa si´ w szpiku kostnym
i p∏ucach. Ostateczne dojrzewanie megakariocytów uzale˝nione jest g∏ównie od obecnoÊci
trombopoetyny (wyizolowanej przez Metcalfa
w 1994), która stymuluje wzrost megakariocyta, stopieƒ jego dojrza∏oÊci i ploidi´ jàdra komórkowego (2, 3).
Prawid∏owa liczba p∏ytek u zdrowego doros∏ego wynosi 150 - 400 x 109/l; produkowane sà
w iloÊci 40 x 103/ml/dob´. Czas biologicznego
pó∏trwania trombocytów wynosi 4-5 dni, a ca∏kowity czas prze˝ycia 7-10 dni. Pula Êledzionowa p∏ytek waha si´ w granicach 30-50% i pozostaje w dynamicznej równowadze z pulà p∏ytek
krwi krà˝àcej. P∏ytki niszczone sà w rdzeniu
i sinusoidach Êledziony (2, 3).
Prawid∏owa p∏ytka ma kszta∏t dysku o Êrednicy 2-4 µm. Otoczona jest bezpostaciowym
glikokaliksem zawierajàcym kwasy sialowe,
które nadajà powierzchni komórki ∏adunek
ujemny. Glikokaliks zapobiega zlepianiu si´
p∏ytek i przyleganiu ich do innych komórek,
np. Êródb∏onka.
W b∏onie zewn´trznej, z∏o˝onej z podwójnej warstwy fosfolipidów, zlokalizowane sà enzymy odpowiedzialne za transport jonów i glikoproteiny o w∏aÊciwoÊciach receptorów (aktywujàcych i hamujàcych funkcje p∏ytek) oraz
antygeny p∏ytkowe. Z b∏onà komórkowà ∏àczy
si´ wewnàtrzkomórkowy uk∏ad kanalików
otwartych na powierzchni´ (niezb´dny do
transportu na zewnàtrz zawartoÊci ziarnistoÊci
p∏ytkowych). Wewnàtrzkomórkowe kanaliki
zamkni´te (g´ste) sà magazynem dla jonów
wapniowych i enzymów kaskady kwasu arachidonowego (2, 3).
W sk∏ad rozpuszczalnych sk∏adników cytozolu p∏ytkowego wchodzà : bia∏ka cytoszkieletu ( aktyna i miozyna - dawniej okreÊlane mianem trombosteniny, warunkujàce utrzymanie
dyskoidalnego kszta∏tu trombocyta, stanowiàce 15 - 30% ca∏kowitego bia∏ka p∏ytki), fibrynogen, czynnik XIII, fosfolipaza C, p∏ytkowe
enzymy proteolityczne, inhibitory proteinaz
i metaboliczna pula nukleotydów (2, 3).
W p∏ytkach wyst´pujà 4 rodzaje ziarnistoÊci: ziarnistoÊci α, ziarnistoÊci elektronowo g´-
41
CZYNNIKI RYZYKA 4/00
PATOGENEZA MIA˚D˚YCY
ste β, ziarnistoÊci γ (enzymy lizosomalne) i peroksysomy (tab.1).
W ciàgu ostatnich kilku lat ogromne post´py w poznawaniu struktury i funkcji p∏ytek poczyniono dzi´ki zastosowaniu cytometrii przep∏ywowej. Pozwala ona na ocen´ nieprawid∏owoÊci funkcji krà˝àcych p∏ytek, zaburzeƒ
trombopoezy, jak równie˝ wp∏ywu stosowane-
go leczenia na antygeny b∏ony cytoplazmatycznej krwinek p∏ytkowych. Zasadà tej metody
badawczej jest ocena intensywnoÊci Êwiecenia
znakowanych fluorochromami mono- lub poliklonalnych przeciwcia∏ skierowanych przeciwko specyficznym antygenom p∏ytkowym. Dzi´ki cytometrii przep∏ywowej oznaczono ok. 20
antygenów p∏ytkowych a w miar´ doskonale-
ZiarnistoÊci
α
Sk∏adniki
Bia∏ka swoiste p∏ytek krwi
Czynnik p∏ytkowy 4 (PF4)
β - tromboglobulina
Bia∏ka adhezyjne
Fibronektyna
Czynnik von Willenbranda (vWF)
Witronektyna
Trombospondyna
Bia∏ka bioràce udzia∏ w krzepni´ciu krwi i fibrynolizie
Fibrynogen
Czynnik V
Czynnik XI
Wielkoczàsteczkowy kininogen (HMWK)
Inhibitor aktywatora tkankowego
plazminogenu 1 ( PAI-1)
Inhibitor C1 esterazy (INH C1)
Bia∏ko S
Mitogeny
Czynnik wzrostu pochodzàcy z p∏ytek (platelet
derived growth factor - PDGF)
Czynnik wzrostu komórek Êródb∏onka pochodzàcy
z p∏ytek ( platelet derived endothelial cell growth
factor - PDECGF)
β (g´ste)
ADP, ATP, GDP, GTP, serotonina, jony wapniowe, jony magnezowe, fosfoinozytole
γ (lizosomy)
KwaÊne hydrolazy
Peroksysomy
Katalazy
Tab.1 Sk∏adniki wchodzàce w sk∏ad wewnàtrzp∏ytkowych ziarnistoÊci (wg ¸opaciuka i wsp. 1996 oraz Skotnickiego i wsp. 1997)
Antygen
kDa
CD9
24
CD17
Nazwa
Znaczenie czynnoÊciowe
Nieznane
laktozyloceramid
Nieznane (glikosfingolipid)
VLA β/GPIIa
Receptor dla fibronektyny
CD29
130
CD31
140
PECAM-1
Nadrodzina immunoglobulin
CD36
90
GPIV/GPIIIb
Receptor dla trombospondyny
CD41
133
GPIIb/IIIa
Receptor dla fibrynogenu i vWF
CD42a
23
GPIX
Przyleganie do endotelium /
CD42b
135/25
GPIbα
receptory dla vWF:Ag
CD42c
22
GPIbβ
CD42d
85
GPV
Zwiàzany z kompleksem GPIb
CD49b
165
VLA-2/GpIa/IIa
Receptor dla kolagenu
CD49e/29
135/25
VLA-5
Receptor dl fibronektyny
CD49f/29
120/25
VLA-6/GPIc
Receptor dla lamininy
CD51
125/25
VNRα
¸aƒcuch αν receptora dla fibronektyny
CD51/61
125/110
GPIIIa/VNRβ
Receptor dla fibronektyny
CD62p
140
P-selektyna
Receptor dla WBC Sialyl Lewis x
CD63
53
GP53/„LIMP”
Proteina integralna b∏ony lizosomalnej
CD107a
110
„LAMP1”
Proteina-1 zwiàzana z b∏onà lizosomów
CD107b
120
„LAMP2”
Proteina-2 zwiàzana z b∏onà lizosomów
Tab.2 Antygeny p∏ytkowe ( wg von Bruchhausen 1997)
42
CZYNNIKI RYZYKA 4/00
nia metody ich liczba w przysz∏oÊci ma szans´
si´ zwi´kszyç (4) (tab.2).
Rola p∏ytek w hemostazie polega na wytworzeniu w miejscu uszkodzenia Êciany naczyniowej czopu p∏ytkowego, który staje si´
oÊrodkiem tworzenia fibryny, wspó∏dzia∏aniu
w obkurczaniu Êciany uszkodzonego naczynia
i udziale w reakcjach krzepni´cia (5).
Powstawanie czopu p∏ytkowego jest nast´pstwem adhezji p∏ytek do warstwy podÊródb∏onkowej, aktywacji p∏ytek (zmiana kszta∏tu
komórki z dyskoidalnego na kulisty z wykszta∏ceniem licznych nibynó˝ek - pseudopodiów
i uwalnianie substancji zawartych w ziarnistoÊciach; powierzchnia aktywnej p∏ytki zwi´ksza
si´ a˝ o 60% ) oraz ich agregacji ( ∏àczenie si´
p∏ytek w wi´ksze konglomeraty i ich wzajemne
interakcje) (5, 6).
Udzia∏ p∏ytek w reakcjach uk∏adu krzepni´cia polega na prezentowaniu fosfolipidów
powierzchniowych, na których nast´puje aktywacja uk∏adu wewnàtrzpochodnego. Uwalniajà one czynnik V, który jest wiàzany na powierzchni p∏ytek i staje si´ receptorem dla
czynnika X. Na b∏onie p∏ytek tworzà si´ kompleksy czynnika IXa-VIIIa, co prowadzi do wygenerowania czynnika Xa i kompleksu protrombinazy, a w rezultacie powstania trombiny
- czego skutkiem jest powstanie fibryny i aktywacja nast´pnych p∏ytek. P∏ytki ulegajà aktywacji i agregacji pod wp∏ywem wielu czynników. Zalicza si´ do nich trombin´, kolagen,
czynnik von Willenbranda, adenozynodwufosforan, kwas arachidonowy, tromboksan A2
(TXA2 - najwa˝niejszy endogenny aktywator),
cykliczny nadtlenek prostaglandyny PGG2, cykliczny nadtlenek prostaglandyny PGH2, czynnik aktywujàcy p∏ytki krwi (PAF - platelet activating factor), serotonin´, wazopresyn´, angiotensy´, noradrenalin´, adrenalin´, kompleksy immunologiczne, wirusy i bakterie i jonofory wapniowe (3, 6).
PAF jest fosfolipidem uwalnianym z pobudzonych leukocytów i z komórek endotelium.
Ludzkie trombocyty nie syntetyzujà PAF. Adrenalina, która sama jest s∏abym agonistà p∏ytkowym, nasila dzia∏anie innych aktywatorów (2).
Aktywacja p∏ytek poprzez ró˝nych agonistów odbywa si´ dwoma szlakami. Pierwszym
z nich jest zale˝ny od fosfolipazy C rozk∏ad difosfoinozytolu do trifosfoinozytolu i acyloglicerolu (sà to drugorz´dowe mediatory – tzw.
przekaêniki sygna∏u). Trifosfoinozytol mobilizuje jony wapniowe, aktywuje fosfolipaz´ A2
i zapoczàtkowuje kaskad´ kwasu arachidonowego. Diacyloglicerol poprzez aktywacj´ kinazy bia∏kowej C fosforyluje bia∏ka cytoszkieletu. Drugi szlak metaboliczny zale˝y od kwasu
arachidonowego – syntetyzowanego bezpoÊrednio przez fosfolipaz´ A2, lub poÊrednio
PATOGENEZA MIA˚D˚YCY
poprzez fosfolipaz´ C i lipaz´ diacyloglicerolu.
(2, 3, 7).
Kwas arachidonowy przekszta∏cany jest
pod wp∏ywem cykloksygenazy w bardzo aktywny i nietrwa∏y zwiàzek (T1/2 = 30s) - tromboxan A2 – który, jako jeden z najsilniejszych
agonistów p∏ytkowych, ma tak˝e zdolnoÊç obkurczania naczyƒ. Ulega on degradacji do nieczynnego tromboxanu B2. Kwas arachidonowy
mo˝e byç tak˝e przekszta∏cony w obecnoÊci lipooksygenazy do kwasu 12-hydroksyeikozotetraenowego (HETE) majàcego w∏aÊciwoÊci
antyagregacyjne, jednak jest to mechanizm
o wiele mniej wydajny w porównaniu z komórkami Êródb∏onka (2, 3, 7).
Wymienione wy˝ej procesy, doprowadzajàce do powstania czopu p∏ytkowego, pozostajà
pod wp∏ywem lokalnego strumienia krwi.
Pr´dkoÊç przep∏ywu w pobli˝u Êciany naczyniowej jest wolniejsza ni˝ w centrum Êwiat∏a
naczynia. Powoduje to tzw. efekt Êcinania pomi´dzy sàsiednimi równoleg∏ymi warstwami
p∏ynów poruszajàcych si´ z ró˝nà szybkoÊcià.
Jest on najwi´kszy w pobli˝u Êciany naczyniowej i maleje stopniowo w kierunku doÊrodkowym naczynia, jak równie˝ jest odwrotnie proporcjonalny w stosunku do lepkoÊci krwi. Im
mniejsze Êwiat∏o naczynia, tym coraz wi´ksze
sà si∏y Êcinajàce i tym wi´ksze prawdopodobieƒstwo adhezji p∏ytek do warstwy podÊródb∏onkowej (7).
Kluczowe znaczenie w homeostazie krzepni´cia majà interakcje pomi´dzy p∏ytkami
a Êcianà naczyniowà. Wydzielane przez trombocyty czynniki majà ogromny wp∏yw na funkcjonowanie Êródb∏onka. Trombina, b´dàca silnym induktorem agregacji p∏ytkowej, stymuluje komórki Êródb∏onka do syntezy tlenku azotu (NO) i PGI2, a obydwie te substancje wp∏ywajà hamujàco na czynnoÊç p∏ytek. Aktywne
p∏ytki mogà stymulowaç uwalnianie w naczyniach wieƒcowych Êródb∏onkowego NO poprzez wydzielanie ADP i ATP. W jednym z badaƒ dowiedziono, ˝e w obecnoÊci prawid∏owo
funkcjonujàcego endotelium aktywowane
p∏ytki maja zdolnoÊç wspó∏dzia∏ania w relaksacji naczyƒ wieƒcowych poprzez wspomaganie
uwalniania NO i PGI2, które zwrotnie propagujà rozpuszczanie i deagregacj´ narastajàcego czopu p∏ytkowego. W naczyniach uszkodzonych przez proces mia˝d˝ycowy istnieje
niedobór syntezy NO, tak wi´c p∏ytki wyzwalajà jedynie skurcz naczynia poprzez wydzielane
podczas aktywacji serotonin´ i TXA2. Trombina, która uwa˝ana jest za zwiàzek modulujàcy
interakcje pomi´dzy p∏ytkami a Êcianà naczyniowà, wywiera wyraêny wp∏yw na nasilenie
skurczu naczynia (8).
43
PATOGENEZA MIA˚D˚YCY
P∏ytkowe receptory glikoproteinowe
P∏ytki reagujà na czynniki pochodzàce
z otaczajàcego Êrodowiska za pomocà receptorów powierzchniowych. Ich rola polega na poÊrednictwie we wzajemnym oddzia∏ywaniu p∏ytek na siebie i na inne komórki oraz wp∏ywie
na sk∏adniki wewnàtrzkomórkowe i osoczowe.
Sà to glikoproteiny lub ich kompleksy, a wiele
z nich nale˝y do rodziny tzw. integryn. Integryny sà heterodimerycznymi czàstkami bia∏kowymi z∏o˝onymi z szeregu podjednostek α i β.
Wià˝à one sk∏adniki (ligandy) zawarte w p∏ynach ustrojowych, b∏onach komórkowych i wewnàtrzkomórkowej matrix. U∏o˝one w okreÊlony wzór podjednostki tworzà receptory
z wysokà specyficznoÊcià dla danego ligandu.
Wi´kszoÊç integryn odgrywa rol´ w procesie
adhezji i agregacji p∏ytek (6, 9)
Receptor glikoproteinowy Ib ( nieintegrynowy) wyst´pujàcy na powierzchni p∏ytek
w kompleksie z glikoproteinà IX i V, wià˝e wytwarzane przez uszkodzony Êródb∏onek lub
zwiàzane z kolagenem osoczowe multimery
czynnika von Willenbranda i jest g∏ównym receptorem bioràcym udzia∏ inicjowaniu kontaktu p∏ytek ze Êcianà naczyniowà. Wymienione
powy˝ej glikoproteiny nale˝à do bia∏ek bogatych w leucyn´. Interakcje pomi´dzy kompleksem GP Ib-IX a czynnikiem vW doprowadzajà do zmiany kszta∏tu p∏ytki i wytworzenia
pseudopodiów. Podjednostka Ibα wià˝e si´
z domenà A1 czynnika von Willenbranda
z ogromnà szybkoÊcià, co pozwala na przylgni´cie znajdujàcej si´ w strumieniu krwi p∏ytki do trombogennej powierzchni (2, 6, 7, 9)
Receptor GP Ia-IIa (α2β1) wià˝e si´ z podÊródb∏onkowym kolagenem i zapoczàtkowuje
sekwencj´ reakcji wewnàtrzkomórkowych
prowadzàcych do zwiàzania si´ p∏ytek z vWF
i rozpuszczonym w osoczu fibrynogenem poprzez receptor GP IIb/IIIa. W oddzia∏ywaniu
p∏ytek z kolagenem bierze udzia∏ tak˝e nieintegrynowe bia∏ko GP IV, b´dàce jednoczeÊnie
receptorem dla trombospondyny (6, 9)
Inne integryny bioràce udzia∏ w adhezji to
receptor dla fibronektyny GP Ic/IIa (α5β1), receptor dla lamininy α6β1 i receptor dla witronektyny αvβ3 (9).
Po aktywacji p∏ytki przez agonist´ (g∏ównie
ADP) dochodzi do zmian konformacji najwa˝niejszego w procesie agregacji p∏ytkowej receptora p∏ytkowego GP IIb/IIIa (αIIbβ). Jest
on typowym przedstawicielem rodziny integryn. W spoczynkowej p∏ytce jest obecny na
powierzchni komórki, wyst´puje tak˝e w b∏onach kanalików i ziarnistoÊci wewnàtrzkomórkowych. Sk∏ada si´ z dwóch podjednostek : IIb
i IIIa po∏àczonych ze sobà niekowalencyjnie,
a dla utrzymania ich integralnoÊci niezb´dna
jest obecnoÊç jonów wapniowych (Ca+2). Pod-
44
CZYNNIKI RYZYKA 4/00
jednostka IIb, o masie czàsteczkowej 136 kD,
sk∏ada si´ z dwóch ∏aƒcuchów – lekkiego
i ci´˝kiego. ¸aƒcuch lekki posiada krótki
„ogonek” wewnàtrz cytoplazmy, obszar przezb∏onowy i krótkà domen´ powierzchniowà,
podczas gdy ∏aƒcuch ci´˝ki jest po∏o˝ony w ca∏oÊci powy˝ej powierzchni b∏ony komórkowej.
Oba ∏aƒcuchy wià˝e mostek siarkowy. Podjednostka IIIa o masie 92 kD jest pojedynczym
∏aƒcuchem polipeptydowym z∏o˝onym z ogonka cytoplazmatycznego, cz´Êci przezb∏onowej
i d∏ugiej domeny powierzchniowej. Receptor
GP IIb/IIIa jest najliczniejszy spoÊród wszystkich p∏ytkowych receptorów - jego iloÊç dochodzi do 50 000 na powierzchni jednej komórki i zwi´ksza si´ po aktywacji w wyniku
przesuni´cia pewnej liczby receptorów z wn´trza komórki (2, 9).
GP IIb/IIIa ma zdolnoÊç wiàzania wielu
czàstek adhezyjnych (kolagen, fibronektyna,
laminina, witronektyna, vWF), które odgrywajà rol´ w adhezji p∏ytek do struktur podÊródb∏onka. Du˝e znaczenie w agregacji i adhezji
p∏ytek ma interakcja pomi´dzy GP IIb/IIIa
i czynnikiem von Willenbranda w obecnoÊci
du˝ych si∏ Êcinajàcych. Jednak˝e GP IIb/IIIa
to przede wszystkim receptor dla fibrynogenu.
Dimeryczna struktura fibrynogenu sprawia, ˝e
jedna jego czàsteczka wiàzana jest przez receptory dwóch sàsiadujàcych trombocytów, co
nasila agregacj´ i doprowadza do powstania
czopu p∏ytkowego (6, 9)
Zespó∏ kierowany przez Faraday`a bada∏
ró˝nice w aktywnoÊci receptora GP IIb/IIIa
u m´˝czyzn i u kobiet. Wyniki wskazywa∏y na
wi´kszà reaktywnoÊç tej integryny u kobiet, jednak mog∏a byç ona modulowana wp∏ywem ˝eƒskich hormonów p∏ciowych. W zmienionych
warunkach homeostazy hormonalnej (cià˝a,
przyjmowanie doustnych Êrodków antykoncepcyjnych) zwi´kszona pobudliwoÊç GP IIb/IIIa
mo˝e skutkowaç podwy˝szonym pogotowiem
zakrzepowym. Korzystny wp∏yw estrogenów
i progesteronu na reaktywnoÊç GP IIb/IIIa wydaje si´ byç jednym z mechanizmów chroniàcych kobiety w okresie premenopauzalnym
przed rozwojem choroby niedokrwiennej serca.
Wi´ksza reaktywnoÊç receptora dla fibrynogenu skutkowa∏a lepszà odpowiedzià na leczenie
przeciwcia∏ami anty GPIIb/IIIa ostrych epizodów wieƒcowych u kobiet po menopauzie w porównaniu z populacjà m´skà (10).
W wyniku aktywacji p∏ytek dochodzi do
degranulacji ziarnistoÊci wewnàtrzkomórkowych. Uwolniona z ziarnistoÊci α selektyna
P (znana tak˝e pod nazwà CD62p, GMP-140,
bia∏ko PADGEM – platelet activation-dependent granule-external membrane protein) jest
translokowana na powierzchni´ p∏ytek. ObecnoÊç tej czàstki na powierzchni b∏ony komórkowej p∏ytek uznano za bardzo czu∏y wskaênik
CZYNNIKI RYZYKA 4/00
pobudzenia p∏ytki i dowód uwolnienia wewnàtrzkomórkowych ziarnistoÊci. Bia∏ko to
równie˝ nale˝y do rodziny integryn. Zlokalizowane jest w wy˝ej wymienionych p∏ytkowych
ziarnistoÊciach α i w cia∏kach Weibel`a- Palade`a w obr´bie komórek Êródb∏onka. P-selektyna pobudza przyleganie p∏ytek do aktywnego Êródb∏onka, neutrofilów i monocytów prezentujàcych swoiste ligandy. Jest receptorem
dla znajdujàcego si´ na b∏onach komórkowych
neutrofili i monocytów oligosacharydu zawierajàcego kwas sialowy (Sialyl LewisX, CD15).
Oprócz P-selektyny zwiàzanej z p∏ytkami
wspomina si´ tak˝e o wyst´powaniu jej dwóch
form rozpuszczalnych w osoczu (4, 11, 12).
P∏ytki a proces mia˝d˝ycowy
W warunkach prawid∏owych p∏ytki nie ulegajà adhezji do normalnego Êródb∏onka, gdy˝
wykazuje on w∏aÊciwoÊci przeciwzakrzepowe
(g∏ównie za sprawà obecnoÊci glikokaliksu nadajàcemu mu ∏adunek ujemny). Jednak˝e, gdy
endotelium ulega uszkodzeniu, dochodzi do
ods∏oni´cia struktur podÊródb∏onkowych (kolagen) i nast´puje aktywacja procesu krzepni´cia (1, 2, 3).
Proces mia˝d˝ycowy dotyka naczyƒ Êredniego i du˝ego kalibru, w tym t´tnic wieƒcowych i ma poczàtek jeszcze we wczesnym dzieciƒstwie – smugi z∏o˝one z lipidów obserwuje
si´ w obr´bie aorty ju˝ u dzieci w pierwszym
roku ˝ycia (13). Mechanizmem inicjujàcym
powstawanie blaszek mia˝d˝ycowych jest
uszkodzenie strukturalne lub czynnoÊciowe
Êródb∏onka naczyniowego. Najcz´stszymi
czynnikami ryzyka rozwoju mia˝d˝ycy sà hipercholesterolemia, palenie papierosów katecholaminemia, nadciÊnienie t´tnicze, cukrzyca, zaka˝enia wirusowe i chlamydiowe. Do odk∏adania si´ w pod Êródb∏onkiem z∏ogów cholesterolu, przede wszystkim jego frakcji o niskiej g´stoÊci (LDL), szczególnie usposabia
podwy˝szone ciÊnienie t´tnicze oraz lipoproteina a – Lp(a). Podwy˝szone st´˝enie Lp(a)
stwierdza si´ u chorych z rodzinnà hipercholesterolemià - stanowi ona niezale˝ny czynnik
ryzyka choroby niedokrwiennej serca. Jej rola
w powstawaniu blaszki mia˝d˝ycowej ∏àczona
jest z w∏aÊciwoÊciami antyfibrynolitycznymi apolipoproteina a (swoiste bia∏ko Lp(a)) wykazuje strukturalne podobieƒstwo do plazminogenu. Lp(a) wià˝àc si´ z receptorem dla plazminogenu na komórkach Êródb∏onka ogranicza wiàzanie si´ nim plazminogenu (prowadzi
to do akumulacji fibryny w Êcianie naczyniowej) oraz nasila sekrecj´ Êródb∏onkowego
PAI-1. Lipoproteina a mo˝e ulegaç oksydacyjnej modyfikacji, co zwi´ksza jej zdolnoÊç do
wiàzania si´ p∏ytkami (14, 44).
PATOGENEZA MIA˚D˚YCY
Wiadomo, ˝e czàsteczki LDL-cholesterolu
przenikajà do b∏ony wewn´trznej naczyƒ drogà niezale˝nà od Êródb∏onkowego receptora
dla LDL w wyniku przezkomórkowego transportu p´cherzykowego i oraz biernego przenikania przez pory pomi´dzy komórkami Êródb∏onka. Postuluje si´, ˝e przenikanie LDL do
b∏ony wewn´trznej mo˝e byç zwiàzane ponadto z jednoczesnà migracjà monocytów w tym
kierunku (45). Oksydacja LDL w Êcianie naczyniowej wydaje si´ byç wynikiem z∏o˝onych
reakcji wielu typów komórek – monocytów,
makrofagów, granulocytów, limfocytów i komórek mi´Êni g∏adkich. Oksydacja zachodzi,
gdy wyczerpaniu ulegajà endogenne antyoksydanty (witamina E, karotenoidy, ubichinon).
Wielonienasycone kwasy t∏uszczowe wchodzàce w sk∏ad LDL ulegajà konwersji do nadtlenków t∏uszczowych. W toku dalszych reakcji dochodzi do po∏àczenia si´ zmodyfikowanej
czàstki ze specyficznym receptorem makrofagów („scavenger receptor”). Dochodzi do wychwytywania i akumulacji LDL w makrofagach a nast´pnie do reakcji zapalnej z uwolnieniem cytokin (interleukin, TNFα) i czynnika tkankowego, który jest odpowiedzialny za
generacj´ trombiny. Akumulacja LDL w makrofagach prowadzi tak˝e do uwolnienia rodników tlenowych, enzymów liosomalnych (kolagenaza, elastaza, katepsyna G) i fragmentów
dope∏niacza, co prowadzi do pog∏´biania si´
uszkodzenia Êródb∏onka i cytolizy. Powstawaniu komórek piankowatych towarzyszy produkcja przez p∏ytki wielu substancji – p∏ytkopochodnych czynników wzrostu (PDGF
A i B), transformujàcego czynnika wzrostu β
(TGFβ), czynnika stymulujàcego dla monocytów (M-CSF), wià˝àcego heparyn´ epidermalnego czynnika wzrostu (EGF- like growth factor) i wielu innych czynników. Te substancje sà
najprawdopodobniej wprz´gni´te w proces
migracji komórek mi´Êniówki g∏adkiej (SMC)
do b∏ony wewn´trznej i ich dalszego rozplemu.
SMC, podobnie jak makrofagi, majà zdolnoÊç
akumulacji LDL i przekszta∏cania si´ w komórki piankowate (46). JednoczeÊnie p∏ytki,
poprzez czynnik von Willenbranda, zaczynajà
przylegaç do ods∏oni´tego kolagenu podÊródb∏onkowej tkanki ∏àcznej i uwalniajà substancje powodujàce skurcz naczynia (TXA2, serotonina), zmniejszajàce przeciwzakrzepowe
w∏aÊciwoÊci Êródb∏onka i nasilajàce agregacj´
p∏ytek (PF4 wywiera antyheparynowy wp∏yw
na glikokaliks i stymulujàcy wp∏yw na agonistów agregacji) (2, 4, 14).
Wa˝nym zagadnieniem w procesie powstawania blaszki mia˝d˝ycowej sà interakcje pomi´dzy p∏ytkami krwi i uk∏adem monocytyów/makrofagów. Zaktywowane p∏ytki sà w stanie pobudziç monocyty do syntezy chemokin.
W jednym z badaƒ pobudzone trombinà p∏yt-
45
PATOGENEZA MIA˚D˚YCY
ki inicjowa∏y produkcj´ i wydzielanie MCP-1
i IL-8 przez monocyty. Dzieje si´ tak poprzez
interkacje pomi´dzy P-selektynà p∏ytkowà
a PSGL-1 (P-selectin glycoprotein ligand – 1)
na powierzchni leukocytów. Istniejà doniesienia o powodowaniu przez aktywne p∏ytki produkcji nadtlenków przez neutrofile i monocyty
– tak˝e na drodze zale˝nej od P-selektyny.
ObecnoÊç zwi´kszonej liczby CD-62p na powierzchni aktywnych p∏ytek odpowiada za
akumulacj´ leukocytów u∏atwiajàcà odk∏adanie si´ z∏ogów fibryny na powierzchni p∏ytek
przylegajàcych do Êciany naczynia (46).
Wynikiem aterogenezy sà blaszki mia˝d˝ycowe. Z punktu widzenia morfologicznego
i patofizjologicznego mo˝na wyró˝niç dwa zasadnicze rodzaje blaszek – stabilne, w∏ókniste
zbudowane g∏ównie z kolagenu i proteoglikanów oraz niestabilne, które zawierajà wi´cej
elementów komórkowych i sà bogatsze w lipidy. Ich podatnoÊç na p´kni´cie zale˝y od zawartoÊci kolagenu i gruboÊci pokrywy oddzielajàcej obszar bogaty w lipidy od strumienia
krwi. W ich g∏´bszych warstwach stwierdzono
wyst´powanie wi´kszej liczby komórek tucznych. Wydzielajà one du˝e iloÊci proteaz i wolnych rodników naruszajàcych integralnoÊç macierzy mi´dzykomórkowej i otoczki w∏óknistej
nasilajàc prawdopodobieƒstwo uszkodzenia
zmiany mia˝d˝ycowej. W obrazach angioskopowych i angiograficznych bogatolipidowe
blaszki zw´˝ajà Êwiat∏o naczynia w stopniu
umiarkowanym. Wià˝e si´ to tak˝e z gorszym
wykszta∏ceniem krà˝enia obocznego w zagro˝onym obszarze mi´Ênia sercowego. Morfologia p´kni´cia blaszki przybiera form´ szczeliny
lub owrzodzenia. Ârodowisko uszkodzonej
blaszki mia˝d˝ycowej jest wysoce trombogenne – wyst´puje tu du˝a zawartoÊç kolagenu
oraz ob∏adowane lipidami makrofagi rdzenia
blaszki wydzielajàce du˝e iloÊci czynnika tkankowego, który stymuluje przemian´ protrombiny w trombin´. Jak wspomniano wczeÊniej,
sà to dwa czynniki najsilniej aktywujàce p∏ytki.
Proces ten ulega wzmocnieniu pod wp∏ywem
zwi´kszonych si∏ Êcinajàcych spowodowanych
okluzjà naczynia. P´kni´cie blaszki wià˝e si´
z aktywacjà procesu krzepni´cia i powstaniem
na niej zakrzepu i w konsekwencji zw´˝enia
lub zamkni´cia Êwiat∏a (15, 16).
Rola p∏ytek w patofizjologii ostrych epizodów
wieƒcowych
Szybkie narastanie zakrzepu na uszkodzonej blaszce mia˝d˝ycowej jest w wi´kszoÊci odpowiedzialne za ostrà chorob´ wieƒcowà. Badania arteriograficzne i angioskopowe wskazujà, ˝e zakrzepica wieƒcowa wyst´puje cz´sto
w przypadkach niestabilnej dusznicy bolesnej
46
CZYNNIKI RYZYKA 4/00
i zawa∏u serca. W badaniach anatomopatologicznych wykonywanych u osób zmar∏ych z powodu ostrego niedokrwienia mi´Ênia sercowego stwierdza si´ skrzeplin´ w Êwietle naczynia
– w przypadkach zawa∏u serca mo˝e ona ca∏kowicie zamykaç Êwiat∏o naczynia, a w przypadku niestabilnej dusznicy bolesnej okluzja
t´tnicy nie jest najcz´Êciej ca∏kowita. Badania
histopatologiczne ukazujà liczne pok∏ady zakrzepów p∏ytkowych o ró˝nych stadiach organizacji w miejscu zw´˝enia naczynia, co Êwiadczy o tym, ˝e proces narastania skrzepliny jest
dynamiczny i powtarzajàcy si´ na przestrzeni
czasu – w miejscu uszkodzenia ca∏y czas istniejà próby zachowania delikatnej równowagi pomi´dzy krzepni´ciem i fibrynolizà. Zw´˝enie
naczynia mo˝e byç wynikiem zarówno formowania si´ skrzepliny jak i skurczu naczynia pod
wp∏ywem wazokonstrykcyjnych substancji
p∏ytkowych (17, 18).
Ostry zakrzep wieƒcowy, z histologicznego
punktu widzenia, sk∏ada si´ z du˝ej liczby trombocytów oraz leukocytów i erytrocytów uwi´zionych w siatce zbudowanej z fibryny (18).
Zagregowane p∏ytki tworzà tzw. „bia∏à
g∏ow´”, a pozosta∏e elementy morfotyczne
(z przewa˝ajàcà liczbà czerwonych krwinek)
zlokalizowane sà w dystalnej cz´Êci zakrzepu
budujàc „czerwony ogon” zakrzepu (6).
Biochemicznymi markerami wzmo˝onej
aktywacji p∏ytek w epizodach niedokrwiennych sà metabolity powstajàce z kwasu arachidonowego pod wp∏ywem cyklooksygenazy.
W p∏ytkach produkowany jest dzia∏ajàcy proagregacyjnie tromboxan A2, a w Êródb∏onku
syntetyzowana jest prostacyklina - potencjalny
inhibitor p∏ytkowy i wazodilatator. Tromboksan A2 jest sygna∏em wzmacniajàcym dzia∏anie
innych agonistów p∏ytkowych, a tak˝e jest syntetyzowany i uwalniany pod ich wp∏ywem (kolagen, epinefryna, ADP i trombina). Okresowe wzrosty st´˝enia metabolitów TXA2 (11dehydro-tromboxanu B2 i 2,3-dezoksy-tromboxanu B2) stwierdzano u pacjentów z niestabilnà chorobà wieƒcowà. Znamienny i wahajàcy si´ w czasie wzrost TXA2 i PGI2 wykazano
wy∏àcznie u osób z niestabilnoÊcià wieƒcowà,
w porównaniu do pacjentów z przewlek∏à stabilnà chorobà wieƒcowà (17, 19).
Innym sposobem oznaczania wzmo˝onej
aktywnoÊci p∏ytkowej w niestabilnoÊci wieƒcowej jest ocena dwóch p∏ytkowych receptorów
powierzchniowych – GP IIb/IIIa (antygenu CD
41) i P-selektyny (antygenu CD62p) za pomocà
cytometrii przep∏ywowej. Zarówno ekspresja
receptora dla fibrynogenu jak i markera degranulacji p∏ytek sà podwy˝szone w przypadku
Êwie˝ego niedokrwienia mi´Ênia sercowego
(20). Zjawisko to bada∏ m.in. Giles i wsp., którzy wykryli zwi´kszonà iloÊç CD41 na powierzchni p∏ytek oraz wi´kszà obj´toÊç trom-
CZYNNIKI RYZYKA 4/00
bocytów u pacjentów ze Êwie˝ym zawa∏em serca, w porównaniu z grupà kontrolnà (21).
Podczas aktywacji p∏ytek towarzyszàcej
ostrym sprawom zakrzepowym t´tnic wieƒcowych obserwuje si´ wzmo˝onà iloÊç tzw. mikrop∏ytek. Sà to odsznurowane od podstawowej komórki fragmenty b∏ony komórkowej.
Ich powstawanie jest istotnym, choç o nie do
koƒca poznanym znaczeniu, wskaênikiem
wzmo˝onej aktywnoÊci p∏ytkowej. Na powierzchni tych fragmentów p∏ytek obecne sà
podjednostki receptora IIb i IIIa majàce zdolnoÊç po∏àczenia si´ do funkcjonalnie sprawnego receptora dla fibrynogenu. Ponadto b∏ona cytoplazmatyczna tych czàstek zawiera aminofosfolipidy PS, tak wi´c na ich powierzchni
mo˝e wystàpiç propagacja procesu krzepni´cia. W porównaniu z aktywnych p∏ytkami – mikrop∏ytki zawierajà stosunkowo wi´kszà liczb´
miejsc o bardzo wysokim powinowactwie do
czynników IXa i Va; ten ostatni czynnik jest
odpowiedzialny za powstawanie trombiny
i mo˝e aktywowaç kolejne p∏ytki. Najnowsze
badania donoszà tak˝e o antykoagulacyjnym
znaczeniu tych drobnych czàstek komórkowych - w ich obecnoÊci dochodzi do nasilenia
inaktywacji czynnika Va przez aktywne bia∏ko
C, a przez to do hamowania powstawania
skrzepu (22, 23, 24).
Podejrzewa si´, ˝e w czasie niedokrwienia
serca wyst´puje wzmo˝ona sk∏onnoÊç adhezji
zaktywowanych p∏ytek do komórek endotelium. Gawaz i wsp. badali nasilenie adhezji aktywnych p∏ytek do hodowli komórek endotelium i stwierdzili, ˝e zjawisko to jest znacznie
zwi´kszone w przypadku próby z osoczem pobranym od chorych ze Êwie˝ym zawa∏em serca,
w porównaniu z osoczem grupy kontrolnej.
Podwy˝szona adhezja w grupie chorych z zawa∏em wykazywa∏a dodatnià korelacj´ z wy˝szà powierzchniowà ekspresjà P-selektyny (19)
¸àcznie z innymi czynnikami wazoaktywnymi
(ADP, TXA2, serotonina, trombina) wywiera
ona swoje dzia∏anie w miejscu adhezji p∏ytkowej, doprowadzajàc do nast´pczej aktywacji
trombocytów, skurczu naczynia wieƒcowego,
upoÊledzenia przep∏ywu krwi i nagromadzenia
si´ produktów aktywacji p∏ytkowej. JednoczeÊnie dochodzi do lokalnego spadku st´˝enia
wazodilatatorów i inhibitorów aktywacji prostacykliny i EDRF (endotheluim-derived relaxing factor czyli Êródb∏onkowy czynnik relaksujàcy naczynia). UpoÊledzenie mikrokrà˝enia
przez wy˝ej wymienione czynniki mo˝e odpowiadaç za powstawanie uszkodzenia poreperfuzyjnego, z upoÊledzeniem funkcji wazomotorycznej i Êródb∏onkowej naczyƒ wieƒcowych.
Wzmo˝one powinowactwo P-selektyny do leukocytów i komórek Êródb∏onka odpowiada za
odk∏adanie si´ z∏ogów fibryny w miejscu adhezji p∏ytek do Êciany naczyniowej, co odzwier-
PATOGENEZA MIA˚D˚YCY
ciedla uszkodzenie otaczajàcych tkanek przez
leukocyty i zaburzenia w obr´bie mikrokrà˝enia podczas reperfuzji (25, 26, 27).
Sk∏onnoÊç p∏ytek do agregacji nie jest sta∏à
wielkoÊcià w ciàgu doby – w chorobie niedokrwiennej serca i w nadciÊnieniu, ale tak˝e jest
to zjawisko obserwowane u ludzi potencjalnie
zdrowych. Notuje si´ poranny wzrost agregacji
– jako wynik zwi´kszonego w tej porze doby
st´˝enia katecholamin, podwy˝szonej liczby
p∏ytek i wzrostu lepkoÊci osocza; nie ma natomiast wzrostu aktywnoÊci p∏ytkowych receptorów powierzchniowych (P-selektyny, GPIIbIIIa i GPIb-IX). Pomiary wykaza∏y zwi´kszonà
porannà odpowiedê agregacyjnà na ADP, epinefryn´ i kolagen, a tak˝e zwi´kszone st´˝enie
w surowicy β-tromboglobuliny (βTG) i czynnika p∏ytkowego 4 (PF4). Te dwa ostatnie czynniki wykrywa si´ tak˝e w nadmiernej iloÊci
w ostrych epizodach niedokrwiennych serca
(28). We wczesnych godzinach porannych dochodzi równie˝ do spadku aktywnoÊci fibrynolitycznej, wyrzutu hormonów sterydowych,
wzrostu napi´cia Êcian naczyniowych i ciÊnienia t´tniczego. Ten poranny stan przejÊciowej
nadkrzepliwoÊci mo˝e doprowadziç do zakrzepu w miejscu uszkodzenia blaszki mia˝d˝ycowej – dlatego te˝ zwi´kszona iloÊç zachorowaƒ
na ostre epizody wieƒcowe obserwowana jest
w godzinach rannych i przedpo∏udniowych,
a zjawisko to mo˝e nasilaç stres emocjonalny,
który tak˝e jest odpowiedzialny za wzrost aktywacji p∏ytek i zwi´kszenie lepkoÊci osocza
(29, 30, 31).
Spontaniczna agregacja p∏ytek jest zjawiskiem towarzyszàcym chorobie niedokrwiennej serca i jest konsekwencjà ich zwi´kszonej
reaktywnoÊci. W prospektywnym badaniu
obejmujàcym 149 pacjentów po pierwszym zawale serca Trip i wspó∏pracownicy badali spontanicznà agregacj´ p∏ytek w agregometrze
Born`a. Grup´ badanà podzielono na trzy
subpopulacje w zale˝noÊci od nasilenia procesu: agregacja w ciàgu 10 minut, odpowiedê poÊrednia (agregacja po 10-20 min) i grup´ bez
spontanicznej agregacji. Wyniki 5-letniej obserwacji wykaza∏y ÊmiertelnoÊç rz´du 34,6%
w grupie z nasilonà spontanicznà agregacjà
w porównaniu ze ÊmiertelnoÊcià 10,3% i 6,4%
odpowiednio dla pozosta∏ych grup (32). Podobne wyniki otrzymano w badaniu Caerphilly, opartym na obserwacji ogromnej grupy liczàcej prawie 2400 m´˝czyzn w wieku 49-66
lat, gdzie wykazano znamiennie podwy˝szonà
agregacj´ p∏ytek w odpowiedzi na ADP w grupach pacjentów z przebytym w przesz∏oÊci zawa∏em serca i ze Êwie˝ymi zmianami niedokrwiennymi w EKG (33).
Liczba p∏ytek jest dyskusyjnà metodà oceny
ich udzia∏u w patofizjologii choroby wieƒcowej.
Jednak w badaniu prospektywnym obejmujà-
47
PATOGENEZA MIA˚D˚YCY
cym obserwacjà przez okres 13,5 roku, 2014
zdrowych m´˝czyzn w wieku 40-59 lat, przeprowadzonym przez zespó∏ badaczy pod kierownictwem Thaulowa, obserwowano zwiàzek
liczby p∏ytek z prawdopodobieƒstwem zgonu
z powodu choroby niedokrwiennej serca
w podgrupie liczàcej 487 przypadków. Wykazano, ˝e wyst´puje znamiennie wy˝sza ÊmiertelnoÊç z powodu choroby niedokrwiennej serca
w grupie 25% przypadków z najwy˝szymi wartoÊciami liczbowymi p∏ytek. Badano jednoczeÊnie u 150 osób sk∏onnoÊç p∏ytek do agregacji
pod wp∏ywem ADP: grupa osób obejmujàca
50% przypadków z najszybszà agregacjà by∏a
znamiennie bardziej nara˝ona na zgon z powodu choroby niedokrwiennej serca w porównaniu z pozosta∏ymi badanymi (34). Jednak˝e istniejà doniesienia o braku zwiàzku pomi´dzy
liczbà a sk∏onnoÊcià p∏ytek do agregacji w chorobie niedokrwiennej serca (35).
Wyst´powanie du˝ych reaktywnych p∏ytek
wià˝e si´ tak˝e z gorszym rokowaniem po
przebytym zawale serca (36). Bardzo ciekawe
wyniki badaƒ przedstawi∏ Pizzuli i wsp., którzy
porównywali liczb´ p∏ytek i ich Êrednià obj´toÊç u pacjentów z niestabilnà dusznicà bolesnà (UCD – unstable coronary disease)
i w grupie kontrolnej, którà stanowili pacjenci
z przewlek∏à stabilnà chorobà wieƒcowà.
W ich obserwacji Êrednia obj´toÊç p∏ytki by∏a
zwi´kszona w grupie UCD, podobnie jak
w wy˝ej wymienionych badaniach, jednak˝e
badacze zanotowali zmniejszonà liczb´ p∏ytek
w porównaniu do grupy kontrolnej. Mo˝na
wi´c wnioskowaç, ˝e zwi´kszona produkcja
p∏ytek w momencie wystàpienia zaostrzenia
choroby wieƒcowej nie kompensuje ich zu˝ycia w procesie zakrzepicy wieƒcowej (37).
Kolejna cecha nadmiernie aktywowanych
p∏ytek, obserwowana w Êwie˝ym zawale serca,
to obecnoÊç krà˝àcych mikrozakrzepów p∏ytkowych. Metha i wsp. badali ich obecnoÊç
u chorych ze Êwie˝ym pe∏noÊciennym zawa∏em
serca. IloÊç mikrozakrzepów by∏a znamiennie
wy˝sza w porównaniu z grupà kontrolnà
i utrzymywa∏a si´ na podwy˝szonym poziomie
do 7. doby po zawale serca (38).
W badaniu naczyƒ wieƒcowych przeprowadzonym u osób zmar∏ych z powodu Êwie˝ego
zawa∏u serca, oprócz ostrej zakrzepicy wieƒcowej stwierdzono tak˝e znamiennie wy˝szà liczb´ mikrozatorów p∏ytkowo-w∏óknikowych
w mikrokrà˝eniu wieƒcowym, które mog∏y pochodziç z naczyƒ o wi´kszym kalibrze zaj´tych
przez proces zakrzepowy, a ich obecnoÊç wiàza∏a si´ z cz´stszym wyst´powaniem powik∏aƒ
zawa∏u w postaci Êmiertelnych zaburzeƒ rytmu
i przewodzenia (39)
Jednà z postaci choroby wieƒcowej jest
dusznica naczynioskurczowa (variant angina),
zaliczana do niestabilnej choroby wieƒcowej,
48
CZYNNIKI RYZYKA 4/00
a w przeciwieƒstwie do jej klasycznej przewlek∏ej postaci charakteryzuje si´ dolegliwoÊciami wyst´pujàcymi g∏ównie w spoczynku, najcz´Êciej w godzinach wczesnoporannych.
W patogenezie tej postaci choroby wieƒcowej
g∏ównà rol´ ma odgrywaç dysfunkcja Êródb∏onka (spadek produkcji substancji naczyniorelaksacyjnych), co skutkuje przewagà naczynioskurczowego dzia∏ania substancji uwalnianych przez p∏ytki. Skurcz naczynia mo˝e byç
przyczynà tworzenia si´ zakrzepu. Inoue i wsp.
postawili hipotez´, ˝e nadmierna aktywacja
p∏ytek wydaje byç nie tylko przyczynà spazmu
naczyniowego, ale tak˝e jego skutkiem. Badali oni ekspresj´ powierzchniowà antygenów
p∏ytkowych charakterystycznych dla zaktywowanych p∏ytek – CD62p (P-selektyna), CD63
(bia∏ko p∏ytkowych ziarnistoÊci lizosomalnych
- obecnie uwa˝ane za najbardziej czu∏y wskaênik aktywacji p∏ytek), PAC-1 (aktywna forma
receptora IIb/IIIa) i trombospondyn´ – metodà cytometrii przep∏ywowej u pacjentów,
u których wywo∏ano skurcz naczyniowy za pomocà acetylocholiny. By∏a ona znamiennie
wy˝sza w porównaniu z grupà kontrolnà,
u której podanie acetylocholiny nie wywo∏ywa∏o skurczu t´tnicy. Nag∏e zw´˝enie Êwiat∏a naczynia mo˝e wywo∏ywaç generacj´ trombiny –
co prowadzi do dalszej aktywacji p∏ytek, a tak˝e nasila dysfunkcj´ Êródb∏onka, doprowadzajàc do mechanizmu b∏´dnego ko∏a (40).
Najnowsze doniesienia wskazujà na polimorfizm powierzchniowych receptorów p∏ytkowych powodujàcy zró˝nicowane powinowactwo do ligandów oraz ró˝nà odpowiedê na
substancje aktywujàce. Wykazano, ˝e jedna
z form integryny GP IIb/IIIa, charakteryzujàca
si´ wi´kszym ni˝ normalnie powinowactwem
do fibrynogenu i vWF, wyst´puje cz´Êciej u pacjentów z chorobà niedokrwiennà serca (41).
Wybitnie zwi´kszona aktywacja p∏ytek towarzyszy zawa∏om powik∏anym, w przebiegu
których dochodzi do bardzo istotnych zaburzeƒ homeostazy wewnàtrzustrojowej – mi´dzy innymi podwy˝szonego st´˝enia adrenaliny i hiperglikemii. Oswald i wsp. przebadali 35
chorych przyj´tych ze Êwie˝ym zawa∏em serca.
Mierzyli poziom osoczowej β-tromboglobuliny. Stwierdzili, ˝e podwy˝szony jej poziom
w pierwszej dobie zawa∏u wyst´powa∏ u pacjentów z ci´˝kà pozawa∏owà niewydolnoÊcià
krà˝enia i chorych z cukrzycà w porównaniu
do pacjentów z niepowik∏anym zawa∏em. Podwy˝szony poziom glikemii, adrenaliny i pozawa∏owa niewydolnoÊç krà˝enia wiàza∏y si´
z podwy˝szonym poziomem β-tromboglobuliny. Badacze doszli do wniosku, ˝e hiperglikemia i nadmierna stymulacja adrenergiczna aktywujà p∏ytki u pacjentów z powik∏anym zawa∏em serca, co mo˝e wp∏ywaç na z∏e rokowanie
tej populacji chorych (42).
PATOGENEZA MIA˚D˚YCY
CZYNNIKI RYZYKA 4/00
Podwy˝szonà sk∏onnoÊç p∏ytek do adhezji
i agregacji obserwowano tak˝e w stanach niedoboru magnezu. Jego niedobór ma ogromny
wp∏yw na przebieg Êwie˝ego zawa∏u serca.
Wp∏yw do˝ylnej infuzji tego pierwiastka na
czynnoÊç p∏ytek oceniano na podstawie wielu
parametrów: pomiaru czasu krzepni´cia, zale˝nej od fibrynogenu agregacji p∏ukanych p∏ytek,
adhezji p∏ytek do unieruchomionego fibrynogenu, wiàzania si´ fibrynogenu z aktywnymi
p∏ytkami oraz powierzchniowej ekspresji antygenów GMP-140 (P-selektyny) i GP-53 (bia∏ko
ziarnistoÊci p∏ytkowych). Mg+2 wyd∏u˝y∏ czas
krwawienia o 30%, znamiennie obni˝y∏ zale˝nà
od fibrynogenu agregacj´ p∏ytek, adhezja spoczynkowych p∏ytek do unieruchomionego fibrynogenu by∏a zmniejszona o 50%, adhezja
zaktywowanych (za pomocà kolagenu lub
ADP) p∏ytek oraz ekspresja wymienionych wy˝ej glikoprotein powierzchniowych równie˝
istotnie zmniejszy∏a si´ po podaniu terapeutycznych st´˝eƒ roztworu Mg+2 (43).
Wa˝nym zagadnieniem w patofizjologii
choroby niedokrwiennej serca sà interakcje
pomi´dzy p∏ytkami a uk∏adem fibrynolitycznym. Wydaje si´, ˝e kontrola fibrynolizy przez
p∏ytki zale˝y od równowagi zawartych w nich
zarówno aktywatorów plazminogenu jak i ich
inhibitorów. P∏ytki krwi przyÊpieszajà fibrynoliz´ poprzez wiàzanie si´ plazminogenu z ich
powierzchnià, na której zachodzi proces aktywacji. Wiadomo, ˝e w wyniku agregacji p∏ytek
indukowanej trombinà dochodzi do zwi´kszenia st´˝enia w osoczu inhibitora tkankowego
aktywatora plazminogenu (PAI-1), os∏abienia
fibrynolizy i akumulacji fibryny (14, 44).
PAI-1 w 80% pochodzi z p∏ytek, w mniejszym stopniu z komórek Êródb∏onka i hepatocytów. P∏ytki krwi mogà modulowaç fibrynolityczny system Êródb∏onka poprzez uwalnianie
transformujàcego czynnika wzrostu TGFβ.
Os∏abienie aktywnoÊci fibrynolitycznej zachodzi tak˝e wskutek retrakcji zakrzepu - tPA wykazuje w takich warunkach mniejsze powinowactwo do w∏óknika i proces lizy zostaje
znacznie ograniczony (14, 44).
Podsumowanie
W powy˝szej pracy starano si´ przedstawiç, jak wa˝nà rol´ pe∏nià p∏ytki krwi zarówno
w fizjologicznym procesie, jakim jest powstawanie czopu p∏ytkowego w odpowiedzi na
uszkodzenie naczynia, a tak˝e w patogenezie
ostrego niedokrwienia mi´Ênia sercowego. Te
same mechanizmy, które chronià organizm
cz∏owieka przez nadmiernà utratà krwi, mogà
w odpowiednio niesprzyjajàcych okolicznoÊciach doprowadziç do uszkodzenia naczynia,
jego zamkni´cia i niedokrwienia lub martwicy
mi´Ênia sercowego. Podstawowe trzy reakcje,
którym podlegajà p∏ytki (adhezja, agregacja
i aktywacja) sà modulowane przez ca∏à gam´
czynników obecnych w krà˝eniu naczyniowym.
Ostatnie lata przynios∏y du˝e post´py w odkrywaniu patomechanizmów le˝àcych u podstaw
rozwoju niestabilnej choroby wieƒcowej i zawa∏u serca i roli p∏ytek w tych procesach. Rosnàca wiedza o molekularnych interakcjach
p∏ytek przynosi perspektyw´ stosowania coraz
skuteczniejszych preparatów w leczeniu ostrej
choroby wieƒcowej i zapobieganiu jej nawrotom – od kwasu acetylosalicylowego po heparyn´, tiklopidyn´, leki trombolityczne, a tak˝e
najnowszà generacj´ preparatów hamujàcych
reakcj´ receptorów GPIIb/IIIa z fibrynogenem (integrelina, abciximab, lamifiban). Du˝e
nadzieje w leczeniu choroby niedokrwiennej
wià˝e si´ z terapià genowà, obecnie b´dàcà
jeszcze na etapie doÊwiadczeƒ.
Streszczenie
Ostatnie lata przynios∏y wiele nowych informacji na temat roli p∏ytek krwi w powstawaniu zmian mia˝d˝ycowych i ostrych epizodów
wieƒcowych. Kluczowe znaczenie przypisuje
si´ p∏ytkowym receptorom glikoproteinowym.
Ich interakcj´ z wieloma czynnikami bioràcymi udzia∏ w procesach krzepni´cia i fibrynolizy regulujà funkcj´ p∏ytek zarówno w warunkach fizjologicznej hemostazy jak i w stanach
patologii. Poznanie ich struktury i funkcji pozwoli∏o na opracowanie nowej generacji leków
stosowanych w ostrej chorobie wieƒcowej
i w zapobieganiu jej nawrotom.
Summary
Recent years brought number of new information obout platelet’s role in origin of
atherosclerotic plaques and in acute coronary
syndroms. The key role is attributed to platelet glikoprotein receptors. Their interactions
with many hemostatic and fibrynolityc factors
regulate platelet function both in physiological and pathological hemostasy. Better knowledge about pletelet’s structure and function
let to discover new generation of medication
applied in acute coronary disease and to avoid
ACS reccurence.
Adres autorów:
Katedra i Klinika Alergologii i Chorób
Wewn´trznych
Zak∏ad Nieinwazyjnej Diagnostyki
Kardiologicznej
ul. Ujejskiego 75
85-309 Bydgoszcz
49
PATOGENEZA MIA˚D˚YCY
CZYNNIKI RYZYKA 4/00
PiÊmiennictwo:
1. Kopeç M: „Mechanizmy fizjologiczne krzepni´cia krwi i fibrynolizy” w „Hematologia kliniczna T.II” pod red. Janicki K, PZWL, W-wa, 1991; 170. 2.
¸opaciuk S: „Zakrzepy i zatory” PZWL, W-wa, 1996; 28-36. 3. Skotnicki AB, Sacha T: „Zaburzenia krzepni´cia krwi. Diagnostyka i leczenie” Wydawnictwo Medycyna Praktyczna, Kraków, 1997; 29-32. 4. von Bruchhausen F., Walter U: „Platelet Flow Cytometry - Adhesive Proetins” w „Platelet and
Their Factors” Springer-Verlag Berlin Heidelberg 1997, str. 619-643.
5. Kuratowska Z, Dwilewicz-Trojaczek J: „Podstawy hematologii klinicznej” Wydawnictwo Medyczne, W-wa 1994, str. 75. 6. Schneider D, Tracy P,
Sobel B: „Ostre zespo∏y wieƒcowe. Rola p∏ytek”. MpD 1999; 8(5):154-162. 7. Ruggeri ZM:” Mechanisms Initiating Platelet Thrombus Formation”
Thrombosis and Hemostasis, 1997;78(1):611-616. 8. Noll G, Luscher TF: „The endothelium in acute coronary syndromes” Eur Heart J,
1998;19(Suppl C): c30-c38. 9. Lefkovits J, Plow E, Topol E: „Platelet glicoprotein IIb/IIIa receptors in cardiovascular medicine” NEnglJMed
1995;332(23):1553-1559.
10. Farady N, Goldschmidt-Clermont P, Bray P: „Gender differences in platelet GP IIb/IIIa activation” Thrombosis and Hemostasis, 1997; 77(4) 748754. 11. Ueyama T. i wsp. „P-Selectin, Sialyl Lewis X, and Thrombosis” Circulation 1996, Vol. 95, No.6:1554-1559. 12. Lefer A: „Selectins in Vascular Remodeling” Circulation 1997, Vol. 96, No. 10,:3258-3260. 13. Frishman WH, Burns B, Atac B, Alturk N, Altajar B, Lerrick K: „Novel antiplatelet therapies for treatment of patients with ischemic heart disease: Inhibitors of the platelet glycoprotein IIb/IIIa intergrin receptor” Am Heart J, 1995;
130:877-892. 14. Jastrz´bska M: „Stan funkcjonalny p∏ytek krwi i uk∏adu fibrynolizy u m´˝czyzn z chorobà niedokrwiennà serca i pierwotnà hiperlipoproteinemià; wp∏yw aspiryny i heparyny” Rozprawa habilitacyjna, Pomorska Akademia Medyczna, Szczecin, 1995
15. White HD: „Unmet therapeutic needs in the managment of acute ischemia” Am J Cardiol, 1997: 80 (4A): 2B-10B. 16. Knudtson ML: „Clinical managment of unstable angina: the place of antithrombins and platelet GP IIb/IIIa receptor blockers” 17. Patrono C, Renda G: „Platelet activation and inhibition in unstable coronary syndromes” Am J Cardiol, 1997;80(5A): 17E-20E. 18. Willerson JT, Golino P, Diet J,Campbell WB, Buja LM: „Specific
platelet mediators and unstable coronary artery lesions. Experimental evidence and potential clinical implications.” Circulation. 1989;80:198-205. 19.
Fitzgerald DJ, Roy L, Catella F, Fitzgerald G: „Platelet activation in unstable coronary disease” N Engl J Med. 1986;315:983-989.
20. Gawaz M, Neumann FJ, Ott I, Schiessler A, Schoming A: „Platelet function in acute myocardial infarction treated with direct angioplasty” Circulation, 1996; 93 (2): 229-237. 21. Giles H, Smith R, Martin J: „Platelet glycoprotein IIb-IIIa and size are increased in acute myocardial infarction” Europ J Clin Invest, 1994;24:69-72. 22. Nieuwland et al., In Vivo Microparticles Are Highly Procoagulant In Vitro Circulation Vol. 96, No. 10 November
18, 1997:3534-3541. 23. Bissinger A, Baj Z, Majewska E: „Zawa∏ serca. Wp∏yw leczenia trombolitycznego na p∏ytki krwi” Kardiol. Pol.,1998;49:203209. 24. Siljander P, Carpen O, Lassila R. Platelet-derived microparticles associate with fibrin during thrombosis. Blood. 1996;87:4651-4663.
25. Golino P, Ashton JH, Buja LM, Taylor AL, McNatt J, Rosolowsky M, Campbell WB, Willerson JT. „Local platelet activation causes vasoconstriction
of large epicardial canine coronary arteries in vivo: thromboxane A2 and serotonin are possible mediators.” Circulation, 1989;79:154-166. 26. Palabrica T, Lobb R, Furie BC, Aronovitz M, Benjamin C, Hsu YM, Sajer SA, Furie B. Leukocyte accumulation promoting fibrin deposition is mediated in
vivo by P-selectin on adherent platelets.” Nature. 1992;359:848-851. 27. Sixma JJ, van Zanten H, Huizinga EG, van der Plas M, Verkley M, Wu Y, Gros
P, de Groot PG: „Platelet adhesion to collagen: an update” Thrombosis and Hemostasis, 1997;78(1) 424-438. 28. Ulutin T, Sonmez H, Ucisik N, Suer S, Bayram C, Kokoglu E, Sultyubek G:„The molecular markers of hemostatic activation on coronary artery disease” Thrombosis Research,
1997;88:329-332. 29. Andrews NP., Gralnick HR, Merryman P, Vail M, Quyyumi A:” Mechanisms underlying the morning increase in platelet agreggation: a flow cytometry study” JACC, 1996;28(7):1789-1795.
30. Aranha Rosito G, Tofler G: „Hemostatic risk factors as triggers of cardiovascular events” Cardiology Clinics, 1996;14(2):239-250. 31. Levine R,
Pepe P, Fromm Re: „Prospective evidence of circadian rhythm for out-hospital cardiac arrests” JAMA, 1992;267:2935-2937. 32. Trip M, Manger Cats
V, van Capelle F: „Platelet hyperreactivity and prognosis in survivors of myocardial infarction”. N Engl J Med.,1990;322:1549-1554. 33. Elwood P,
Renaud S, Sharp D i wsp: „ischemic heart disease and platelet aggregation. The Caerphilly Collaborative Heart Disease Study” Circulation,
1991;83:28-44. 34. Thaulow E, Erikssen J, Stromorken H, Cohn PF: „Blood platelet count and function are related to total and cardiovascular death
in apparently healthy men” Circulation, 1991; 84:613-617.
35. Meade T, Cooper J, Miller G: „Platelet Counts and aggregation Measures in the incidence of ischemic heart disease”. Thromb Haemost,1997;78:926-929. 36. Martin J, Bath P, Burr M: „Influence of platelet size on outcome after myocardial infarction” Lancet, 1991;338: 14091411. 37. Pizzuli L, Yang A, Martin J, Luderitz B: „Changes in platelet size and count in unstable coronary angina compared to stable angina and noncardiac chest pain” Eur Heart J, 1998;19:80-84. 38. Metha P, Metha J: „Platelet function studies in coronary artery disease: evidence for enhanced
platelet microthrombus formation activity in acute myocardial infarction” Am J Cardiol, 1979:43: 757-760. 39. Frink RJ, Rooney PA, Trowbridge JO,
Rose JP: „Coronary thrombosis and platelet/fibrin microemboli in death associated with acute myocardial infarction” Br Heart J, 1988:59:196-200.
40. Inoue T, Fujito T, Hoshi K, Sakai Y, Morooka S, Sohma R: „Detection of platelets activated during acetylocholine-Induced coronary vasospasm”
Thromb Haemost, 1998;79:1004-1007. 41. Stormorken H, Sakariassen KS: „Hemostatic risk factors in arterial thrombosis and atherosclerosis: the
thrombin-fibrin and platelet-vWF axis” Thrombosis Research, 1997;88(1):1-25. 42. Oswald GA, Smith CCT, Betteridge DJ, Yudkin JS: „Raised concentrations of glukose and adrenalineand increased in vivo platelet activation after myocardial infarction” Br Heart J, 1988;59:665-671. 43. Gawaz
M, Ott I, Reininger AJ, Neumann FJ: „Effects of magnesium on platelet aggregation and adhesion: magnesium modulates surface expression of glycoproteins on platelets in vitro and ex vivo” Thromb Haemost, 1994; 72: 912-918. 44. Jastrz´bska M: „P∏ytki krwi a fibrynoliza w chorobie niedokrwiennej serca” Pol. Merk. Lek. 1996;135-138.
45. Nielsen L: Transfer of low density lipoprotein into the arterial wall and risk of atherosclerosis” Atherosclerosis; 1996, 1-15. 46. Osterud B: „A global view on the role of monocytes and platelets in atherogenesis” Thromb. Res; 1997, vol 85,1,1-22.
50
PATOGENEZA MIA˚D˚YCY
CZYNNIKI RYZYKA 4/00
dr med. A. Fidor, dr med. B. Adach, prof. dr hab. med. Z. Stelmasiak
Rola potasu
w patomechanizmie udaru mózgu
Udar mózgu jest uznawany za trzecià co do
cz´stoÊci przyczyn´ zgonu, po chorobach naczyƒ wieƒcowych i chorobach nowotworowych, i pozostaje najwa˝niejszà przyczynà pogorszenia sprawnoÊci fizycznej u osób w wieku
starszym. W okresie ostatnich lat ustalono szereg czynników ryzyka wystàpienia udaru mózgu, z czego najwa˝niejszym, oprócz wieku,
wydaje si´ byç nadciÊnienie t´tnicze oraz
wszystkie czynniki powodujàce mia˝d˝yc´ t´tnic. Badania prowadzone w ramach Lausanne
Stroke Registry wskazujà, ˝e u wielu chorych,
u których po raz pierwszy dochodzi do wystàpienia udaru mózgu, stwierdza si´ obecnoÊç
wi´cej ni˝ jednego ze znanych czynników ryzyka, a u oko∏o 40% chorych z powtórnym udarem – przyczyna jest inna ni˝ udaru pierwszego (1, 8, 35). I chocia˝ w odniesieniu do wielu
pozosta∏ych czynników ryzyka mo˝liwe sà
dzia∏ania prewencyjne, to pomimo znacznych
dotychczasowych wysi∏ków, zarówno ze strony
s∏u˝by zdrowia i dzia∏aƒ edukacyjnych, wi´kszoÊç potencjalnych pacjentów nie wie o istniejàcych zagro˝eniach (8, 28, 32, 33, 35).
Szczególnie dotyczy to tych czynników, które
mogà byç wyeliminowane przez odpowiedni
tryb ˝ycia, a wi´c sposób od˝ywiania, przeciwdzia∏anie oty∏oÊci, niepalenie tytoniu, unikanie
spo˝ywania alkoholu w iloÊciach toksycznych,
zachowanie aktywnoÊci fizycznej.
W nast´pstwie niedokrwiennego udaru
mózgu rozwija si´ hipoksja tkankowa, w której
dominujà zjawiska glikozy beztlenowej prowadzàce do kwasicy mleczanowej. Nadmiar mleczanów, zaburzajàc funkcje b∏on komórkowych, powoduje utrudnienie wymiany jono-
wej, prowadzàc do zmiany ich potencja∏ów
czynnoÊciowych. Na podstawie wielu obserwacji klinicznych i wyników badaƒ doÊwiadczalnych ustalono, ˝e niedotlenienie mózgu prowadzi do gwa∏townej utraty przez komórki potasu, magnezu, ATP, fosfokreatyny i glukozy.
Konsekwencjà tego procesu jest nap∏yw do komórek jonów wapnia, co zapoczàtkowuje proces ich obumierania (2, 11). Zmniejszenie gradientu st´˝eƒ kationów potasowych zewnàtrzkomórkowych, w stosunku do wewnàtrzkomórkowych, prowadzi do obni˝enia potencja∏u spoczynkowego komórki. Wzrost st´˝enia
mleczanów obni˝a pH tkanek, upoÊledza przepuszczalnoÊç b∏on komórkowych i prowadzi
do nieprawid∏owoÊci w zakresie gospodarki
wodno-elektrolitowej. Tego rodzaju zaburzenia mogà staç si´ przyczynà obrz´ku cytotoksycznego mózgu (5, 8, 16, 18, 34).
Zawa∏owi mózgu towarzyszy l´k wyzwalajàcy reakcj´ stresowà organizmu, co, poza
zwi´kszonà aktywnoÊcià adrenergicznà, prowadzi do przyÊpieszenia przemian metabolicznych. Dochodzi do zwi´kszonego rozpadu glikogenu komórkowego, który wobec niedostatku tlenu metabolizowany jest w znacznym
stopniu do kwasu mlekowego, co prowadzi do
obni˝enia pH komórki (34, 16).
Wykazano równie˝ wp∏yw niedotlenienia
na zaburzenia czynnego transportu sk∏adników elektrolitowych przez barier´ krew – p∏yn
mózgowo-rdzeniowy. Kawiak i wsp. stwierdzili w najwczeÊniejszym okresie udaru mózgu
obni˝enie st´˝enia potasu we krwi oraz w p∏ynie mózgowo-rdzeniowym (21). Równie˝ Gariballa i wsp. zaobserwowali wyst´powanie ob-
51
PATOGENEZA MIA˚D˚YCY
ni˝enia st´˝enia potasu we krwi w pierwszych
godzinach po dokonanym udarze mózgu, co
w ocenie autorów ma byç czynnikiem niekorzystnym rokowniczo (13).
Badania przeprowadzone u chorych z zawa∏em mózgu, którym podawano mieszank´
KIG (potas, insulina, 5% glukoza), wskazujà
na istotne obni˝enie wartoÊci wskaênika mleczan/pirogronian. W wyniku tego zmniejsza
si´ obrz´k tkanki mózgowej, spowodowany
nagromadzeniem kwasu mlekowego. Stwierdzono równie˝, ˝e podawanie tej mieszanki
korzystnie wp∏ywa, na cz´sto zaburzonà u chorych z udarem mózgu, przemian´ glukozy (1).
Istniejà równie˝ dane wynikajàce z badaƒ
eksperymentalnych na zwierz´tach, a tak˝e
opierajàce si´ na analizach epidemiologicznych, wskazujàce, i˝ poziom potasu w surowicy mo˝e byç czynnikiem ryzyka wystàpienia
udaru (3, 17, 22, 25,31, 32).
Altura i wsp. badali wp∏yw kationów potasu i magnezu na naczynia mózgowe. Wykazali
oni, w badaniach eksperymentalnych, ˝e gwa∏towny niedobór jonów potasu i magnezu mo˝e
prowadziç do skurczu naczyniowego, a nasilenie tego skurczu jest tym wi´ksze im g∏´bszy
jest deficyt tych jonów. Konsekwencjà takiego
stanu mo˝e byç powstanie ogniska niedokrwienia. Badania dotyczàce wzajemnych powiàzaƒ pomi´dzy rolà potasu i magnezu wskaza∏y, ˝e obni˝enie st´˝enia magnezu prowadzi
do zwi´kszonego napi´cia naczyƒ mózgowych,
bardziej w zakresie t´tnicy podstawnej ni˝
Êrodkowej mózgu. Jony potasu i magnezu wywierajà na siebie wzajemne dzia∏ania modulacyjne. W warunkach eksperymentalnych przy
niedoborze jonów magnezu wykazano liniowà
zale˝noÊç wielkoÊci skurczu naczyƒ od st´˝enia jonów potasu. Zatem obecnoÊç jonów potasu w pewnym sensie „zast´puje“ funkcj´ jonów magnezu. Wykazano równie˝ zale˝noÊç
odwrotnà, tj. niedobór jonów potasu prowadzi
do skurczu naczyƒ mózgowych, a efekt ten
mo˝e byç odwrócony poprzez dodanie jonów
magnezu. WyjaÊnieniem tego zjawiska jest hipoteza, ˝e redukcja zawartoÊci jonów potasu
w obszarze zewnàtrzkomórkowym powoduje
depolaryzacj´ b∏ony komórkowej i w konsekwencji zwi´kszony nap∏yw wapnia do wn´trza
komórki, a magnez majàcy funkcj´ inhibitora
nap∏ywu jonów wapnia do komórki przeciwdzia∏a temu zjawisku. Zatem odchylenia od
optymalnych st´˝eƒ potasu i magnezu b´dà
powodowa∏y dysfunkcj´ w zakresie b∏on komórkowych mi´Êni g∏adkich naczyƒ mózgowych, a co za tym idzie ulegnie zmianie wra˝liwoÊç tych naczyƒ na dzia∏anie ró˝nych endogennych czynników wazoaktywnych, takich jak
serotonina, prostaglandyny itp. W oparciu
o swoje badania autorzy formu∏ujà wniosek, ˝e
niektóre epizody naczyniopochodne mózgowe
52
CZYNNIKI RYZYKA 4/00
mogà wynikaç z deficytu magnezu i nieprawid∏owoÊci w metabolizmie potasu w obr´bie
mózgu i p∏ynu mózgowo-rdzeniowego. Niedobory tych elementów w po˝ywieniu mogà prowadziç równie˝ do nadciÊnienia t´tniczego
oraz napadów migreny (2).
Od lat 80. XX wieku wzrasta zainteresowanie zwiàzkiem jaki mo˝e istnieç pomi´dzy iloÊcià spo˝ywanego potasu a cz´stoÊcià wyst´powania udaru mózgu. Badania Tobiana (30) na
szczurach rasy posiadajàcej sk∏onnoÊç do wyst´powania udaru mózgu oraz obcià˝onych
nadciÊnieniem t´tniczym wykaza∏y, ˝e podawanie sodu znacznie zwi´ksza cz´stoÊç wyst´powania mózgowych powik∏aƒ oraz ÊmiertelnoÊç w tej grupie. Ta zwi´kszona ÊmiertelnoÊç
mo˝e byç zredukowana w nast´pstwie podawania potasu. U szczurów, które otrzymywa∏y
tylko potas, notowano spadek ciÊnienia t´tniczego krwi. W sposób istotny zmniejszy∏a si´
ich zachorowalnoÊç i ÊmiertelnoÊç. Takiego
efektu nie mo˝na wyt∏umaczyç jedynie cz´Êciowym obni˝eniem ciÊnienia krwi (30).
Wydaje si´, ˝e podobne zale˝noÊci obserwowane sà równie˝ u ludzi. W 12-letnich prospektywnych badaniach analizà obj´to grup´
859 osób w wieku od 50 do 79 lat, zamieszka∏ych w Rancho Bernardo w Kalifornii. W okresie obserwacji w nast´pstwie udaru mózgu,
zmar∏y 24 osoby. Wieloczynnikowa analiza statystyczna wskazywa∏a, ˝e zwi´kszone spo˝ycie
potasu w sposób istotny statystycznie obni˝a∏o
ÊmiertelnoÊç w nast´pstwie udaru mózgu
a tak˝e w nieco mniejszym stopniu ale równie˝
istotnym statystycznie wp∏ywa∏o na zachorowalnoÊç na udar mózgu. W oparciu o te badania mo˝na przypuszczaç, ˝e wysoka zawartoÊç
potasu w diecie wyraênie korzystniej wp∏ywa
na przebieg udaru ani˝eli wywiera wp∏yw na
jego wystàpienie. W badanej grupie Êrednie
dobowe spo˝ycie potasu wynosi∏o od 17 do 154
mmol (22).
Potwierdzeniem tej zale˝noÊci mog∏yby byç
badania na królikach, które karmione marchwià, a wi´c spo˝ywajàce wi´ksze dawki potasu, lepiej znoszà niedotlenienie mózgu ni˝
zwierz´ta karmione dietà standardowà (7).
Ryzyko zgonu w nast´pstwie udaru mózgu
w grupie spo˝ywajàcej w pokarmach mniejszà
iloÊç potasu by∏o wyraênie wi´ksze w porównaniu z tymi, którzy spo˝ywali go wi´cej. Obserwacje z badanej populacji wskazujà, ˝e zwi´kszenie iloÊci spo˝ywanego potasu o 10 mmol
dziennie obni˝a∏o ryzyko zgonu w nast´pstwie
udaru mózgu o 40%. Dane opublikowane
w 1985 roku przez Medical Research Council
wskazujà, ˝e 45% redukcja ryzyka udaru mózgu wyst´puje przy obni˝eniu ciÊnienia rozkurczowego Êrednio o 10 mmHg (22, 26).
Przeprowadzone w latach 90. metaanalizy,
oceniajàce wp∏yw zawartoÊci potasu w diecie
CZYNNIKI RYZYKA 4/00
na ciÊnienie t´tnicze krwi wskazujà, ˝e spo˝ycie potasu w iloÊci od 60 do 120 mmol/dob´
nieznacznie obni˝a ciÊnienie u osób z prawid∏owym ciÊnieniem wyjÊciowym, natomiast
efekt ten jest wyraêniejszy, tj. w granicach 2-5
mmHg, u osób obcià˝onych nadciÊnieniem
t´tniczym (9, 23). Zatem obserwowany efekt
w postaci obni˝enia zachorowalnoÊci na udar
mózgu wydaje si´ byç niezale˝ny zarówno od
obni˝enia skurczowego jak i rozkurczowego
ciÊnienia krwi w nast´pstwie suplementacji potasem i sugeruje, ˝e potas ma protekcyjne
dzia∏anie w odniesieniu do udaru mózgu. Autorzy nie znajdujà biologicznego wyt∏umaczenia tego zjawiska (20, 22, 29, 31).
Sasaki i wsp. w 1998 roku opublikowali
w Stroke prac´, w której przedstawili korelacj´
ÊmiertelnoÊci w nast´pstwie udaru mózgu
z poziomem wydalanego z moczem sodu i potasu wykazujàc, ˝e zwi´kszone wydalanie sodu
a zmniejszone potasu wyst´puje u osób z niekorzystnym przebiegiem udaru. Pomiar 24-godzinnego wydalania sodu i potasu z moczem
jest dobrym wskaênikiem iloÊci przyjmowania
tych pierwiastków z pokarmami (29).
Ascherio i wsp. podj´li prób´ oceny, o ile
ró˝na zawartoÊç potasu, b∏onnika, magnezu
i wapnia wp∏ywa na stopieƒ ryzyka wystàpienia
udaru mózgu. Badania przeprowadzili przy
udziale ponad 43 tys. osób, g∏ównie pracowników s∏u˝by zdrowia, a okres obserwacji wynosi∏ 8 lat. W okresie obserwacji wystàpi∏o 328
udarów mózgu (50 zgonów), w tym niedokrwiennych 210, krwotoków 70 i niesklasyfikowanych 48. JednoczeÊnie osoby o najwy˝szym
spo˝yciu potasu pali∏y mniej papierosów, wykazywa∏y wi´kszà aktywnoÊç fizycznà, spo˝ywa∏y mniej alkoholu i mniej t∏uszczów. Nie obserwowano wyraênych ró˝nic w zakresie ciÊnienia krwi pomi´dzy grupami najwi´kszego
i najmniejszego spo˝ycia potasu. IloÊci przyjmowanego sodu i wapnia nie korelowa∏y z ryzykiem wystàpienia udaru mózgu. Natomiast
wykazano, ˝e osoby o wysokim spo˝yciu potasu, b∏onnika i magnezu mia∏y zasadniczo
mniejsze ryzyko wystàpienia udaru. Szczególnie dotyczy∏o to osób z nadciÊnieniem t´tniczym. W wydzielonej grupie Japoƒczyków
mieszkajàcych na Hawajach, przyjmowanie
potasu w wi´kszych dawkach wyraênie obni˝a∏o ÊmiertelnoÊç w przebiegu udaru zatorowozakrzepowego. Wobec braku wyraênego wp∏ywu potasu na ciÊnienie t´tnicze krwi w badanej
grupie, autorzy sugerujà, ˝e wysokie spo˝ycie
potasu mo˝e hamowaç powstawanie wolnych
rodników lub hamowaç proliferacj´ mi´Êni
g∏adkich naczyƒ krwionoÊnych jak te˝ przeciwdzia∏aç tworzeniu si´ zakrzepów poprzez
wp∏yw na czynnoÊç p∏ytek krwi. Chocia˝ tego
typu oddzia∏ywania zosta∏y stwierdzone w badaniach na zwierz´tach, to nie mogà jak do-
PATOGENEZA MIA˚D˚YCY
tychczas zostaç bezpoÊrednio potwierdzone
w patofizjologii cz∏owieka. Badanie to daje
wyraêne podstawy dla stwierdzenia, ˝e dieta
bogata w potas mo˝e dzia∏aç prewencyjnie
w odniesieniu do udaru mózgu i jego przebiegu (3, 31, 32).
Podobne badania przeprowadzi∏ Iso i wsp.
Badaniami obj´to grup´ oko∏o 85 tys. kobiet
w wieku od 34 do 59 lat. W okresie 14-letniej
obserwacji naczyniowe uszkodzenie mózgu
wystàpi∏o u 690 kobiet, z tego u 386 udar niedokrwienny, u 74 krwotoki Êródmózgowe,
u 129 krwawienia podpaj´czynówkowe,
a u 101 chorych nie ustalono charakteru udaru. Wykazano podobnà zale˝noÊç wielkoÊci
spo˝ycia potasu w stosunku do ryzyka wystàpienia udaru mózgu, jednak˝e stopieƒ istotnoÊci statystycznej dla tej zale˝noÊci by∏ stosunkowo niewielki. Istotniejsze zale˝noÊci wykazano w odniesieniu do spo˝ycia wapnia. WyjaÊnienie przyczyn tych nieco innych zale˝noÊci
w odniesieniu do kobiet b´dzie wymaga∏o dalszych badaƒ (17). Mechanizm oddzia∏ywania
potasu na wyst´powanie i przebieg schorzeƒ
naczyniowych mózgu nadal pozostaje niejasny.
Wydawaç by si´ mog∏o, ˝e skoro nadciÊnienie t´tnicze jest jednym z najistotniejszych
czynników ryzyka udaru, oddzia∏ywanie na ciÊnienie t´tnicze krwi mog∏oby byç jednym
z najwa˝niejszych mechanizmów protekcyjnych decydujàcych o wystàpieniu udaru mózgu. Ustalono, ˝e obni˝enie ciÊnienia rozkurczowego o 2 mmHg powoduje zmniejszenie
ryzyka wystàpienia udaru mózgu lub przemijajàcego niedokrwienia mózgu o 15%, i o 6%
zmniejsza ryzyko wystàpienia choroby wieƒcowej (9, 10, 14, 24). Jednak˝e prace analizujàce
korelacje pomi´dzy zawartoÊcià potasu w diecie a ciÊnieniem t´tniczym krwi oraz cz´stoÊcià
wyst´powania i przebiegiem udaru mózgu
wskazujà, ˝e nie mo˝na istotnego statystycznie
obni˝enia zapadalnoÊci i ÊmiertelnoÊci z powodu udaru wiàzaç jedynie z obni˝eniem ciÊnienia krwi. Wydaje si´, ˝e zwi´kszona dawka
potasu jest samodzielnym czynnikiem protekcyjnym, ale o niejasnym mechanizmie dzia∏ania (22, 25,31).
Wi´kszoÊç dost´pnych prac traktuje udar
mózgu jako ca∏oÊç, bez szczegó∏owej analizy
poszczególnych jego postaci. Klinicznie objawy udaru mogà byç nast´pstwem ró˝nych procesów patologicznych, na które mogà wp∏ywaç
liczne i ró˝norodne czynniki ryzyka. Potas mo˝e oddzia∏ywaç na ciÊnienie krwi poprzez
zwi´kszenie natriurezy, poprzez wp∏yw na baroreceptory, na rozszerzenie naczyƒ krwionoÊnych. Mo˝e równie˝ wp∏ywaç na tolerancj´
glukozy, oddzia∏ywaç na centralny uk∏ad nerwowy czy te˝ na uk∏ad renina-angiotensyna-aldosteron (31).
53
CZYNNIKI RYZYKA 4/00
PATOGENEZA MIA˚D˚YCY
Badanie eksperymentalne na zwierz´tach
wskazujà, ˝e podawanie potasu zwi´ksza wydalanie sodu z moczem, które nie trwa d∏u˝ej
ni˝ 3 dni. Towarzyszy mu wyraêny wzrost wydzielania aldosteronu, co cz´Êciowo blokuje
natriurez´ i w konsekwencji ogranicza utrat´
sodu. Ten fizjologiczny mechanizm najprawdopodobniej blokuje wyraêniejsze obni˝enie
ciÊnienia krwi pod wp∏ywem podawania potasu (24).
Nie mo˝na wykluczyç ˝e potas, magnez
i b∏onnik, oprócz wp∏ywu na ciÊnienie t´tnicze
krwi, potencjalnie mogà mieç dzia∏anie modulacyjne na inne czynniki ryzyka udaru mózgu.
W zwiàzku z tym, ˝e ró˝ne elementy zawarte
w po˝ywieniu mogà oddzia∏ywaç na siebie na
ró˝nych poziomach metabolizmu, zmiany
w przyswajaniu jednego z nich mogà wp∏ywaç
na funkcj´ szeregu innych. Z tego wzgl´du
bardzo trudna jest ocena efektu tylko jednego
czynnika. Dla przyk∏adu: wzrost spo˝ycia owoców i warzyw pociàga za sobà zwi´kszenie iloÊci przyjmowanych witamin, których obecnoÊç
lub niedobór równie˝ mo˝e wp∏ywaç na ryzyko
wystàpienia udaru mózgu (4,12,19).
Wnioski: Na podstawie przedstawionych
powy˝ej badaƒ oraz zaleceƒ Amerykaƒskiego
Towarzystwa Kardiologicznego (AHA 1998)
i Kanadyjskiego Towarzystwa Lekarskiego
(CMA 1999), które opierajà si´ na analizie
opublikowanych od 1996 roku badaƒ, mo˝na
wskazaç, ˝e dieta bogata w potas wp∏ywa korzystnie na obni˝enie ciÊnienia t´tniczego krwi,
szczególnie u osób z nadciÊnieniem, przy jednoczesnej redukcji spo˝ycia sodu (6, 14, 1, 23).
Istotniejszy wydaje si´ jednak wniosek, ˝e
zwi´kszenie dawki potasu w diecie, w nie ca∏kiem dotychczas poznanym mechanizmie, redukuje ryzyko wystàpienia udaru mózgu, a nawet w wi´kszym stopniu ryzyko zgonu w jego
nast´pstwie (3, 6, 23, 31).
Za najlepszà i najbardziej bezpiecznà form´ zwi´kszenia spo˝ycia potasu nale˝y uznaç
diet´ bogatà w warzywa i owoce. Przy braku
mo˝liwoÊci zapewnienia takiej diety nale˝y
rozwa˝yç suplementacj´ farmakologicznà (19,
20, 29).
Streszczenie
Udar mózgu jest jednà z najwa˝niejszych
przyczyn inwalidztwa u osób w wieku starszym,
oraz stanowi jednà z zasadniczych przyczyn
zgonów w tej grupie. OkreÊlono szereg czynników ryzyka wystàpienia udaru mózgu, ze
szczególnym zwróceniem uwagi na te, które
mogà podlegaç modyfikacji poprzez odpowiednie leczenie oraz zmian´ stylu ˝ycia.
Potas jest jednym z istotniejszych kationów
naszego cia∏a, jak równie˝ stanowi wa˝ny ele-
54
ment diety. Wiele obserwacji sugeruje, ˝e ludzie spo˝ywajàcy wi´ksze iloÊci potasu, g∏ównie w postaci owoców i warzyw, rzadziej chorujà na nadciÊnienie t´tnicze oraz zapadajà na
udar mózgu.
Szereg badaƒ wskazuje na obni˝enie st´˝enia potasu we krwi i p∏ynie mózgowo-rdzeniowym w najwczeÊniejszym okresie dokonanego
udaru mózgu oraz korzystny wp∏yw podawania
potasu na przebieg tego schorzenia.
Wieloczynnikowa analiza w grupie ok. 850
osób wskazuje, ˝e wysoka zawartoÊç potasu
w diecie zmniejsza zachorowalnoÊç, a szczególnie ÊmiertelnoÊç, w nast´pstwie udaru mózgu.
Próbowano po∏àczyç korzystny wp∏yw potasu na obni˝enie zachorowalnoÊci na udar
mózgu z redukcjà ciÊnienia t´tniczego krwi,
poniewa˝ nadciÊnienie stanowi jeden z zasadniczych czynników ryzyka udaru mózgu. Jednak˝e metaanalizy z lat 90. wskazujà, ˝e wi´ksze spo˝ycie potasu powoduje nieznaczne obni˝enie ciÊnienia t´tniczego krwi, co nie t∏umaczy znacznie wyraêniejszego obni˝enia zachorowalnoÊci i ÊmiertelnoÊci w przebiegu
udaru mózgu.
Mechanizm wp∏ywu jonów potasu na wyst´powanie i przebieg schorzeƒ naczyniowych
mózgu pozostaje niejasny. Byç mo˝e wywiera
on razem z innymi elementami wp∏yw modulujàcy na przebieg procesu mia˝d˝ycowego i inne czynniki ryzyka udaru mózgu.
Wnioski: Zwi´kszenie dawki potasu w diecie redukuje ryzyko wystàpienie udaru mózgu,
a za najkorzystniejszà form´ spo˝ycia nale˝y
uznaç diet´ bogatà w warzywa i owoce. Uzasadniona mo˝e byç równie˝ suplementacja farmakologiczna.
Abstract
Cerebral stroke is one of the most important causes of disabilities and deaths in older
persons. A number of risk factors contributing
to cerebral stroke incidence were determined,
with a special attention paid to those factors
which are modifiable through proper treatment or change of a style of life.
Potassium is one of the most essential cations in our body, constituting an important
element of our diet. Many observations suggest that people consuming bigger quantities
of potassium, mainly in the form of fruit and
vegetables, are less likely to suffer from arterial hypertension or cerebral stroke.
Many studies point out to a lowered concentration of potassium in blood and cerebrospinal fluid in the earliest stage of cerebral
stroke and to a favorable effect of potassium
administration on the course of the disease.
CZYNNIKI RYZYKA 4/00
A multi-factor analysis in a group of about
850 persons indicates that a potassium high
content diet contributed to fewer incidents of
cerebral stroke and a much lower death rate in
the course of the disease.
An attempt at combining the favorable effect of potassium on the incidence of cerebral
stroke and the reduction of arterial blood
pressure was made since hypertension constitutes one of the most fundamental risk factors
in cerebral stroke. However, metaanalyses
from the nineties indicate that a higher consumption of potassium causes an insignificant
reduction of arterial blood pressure which does not account for a much more distinct reduction of cerebral stroke incidence and a much
smaller death rate in the course of the disease.
The mechanism of the influence of potassium ions upon the incidence and the cource
PATOGENEZA MIA˚D˚YCY
of vascular diseases of the brain remains unclear. Maybe, together with other elements, it
exerts a modulating influence on the course of
the atherosclerotic process and other risk factors in cerebral stroke.
Conclusions: The increased content of potassium in a diet reduces the risk of cerebral
stroke incidence, and the best form of consumption is a diet rich in vegetables and fruit.
Pharmacological supplementation can also be
justified.
Adres autorów:
Katedra i Klinika Neurologii AM w Lublinie,
ul. Jaczewskiego 8
20-090 Lublin
PiÊmiennictwo:
1. Adach B.: Wp∏yw mieszanki polaryzujàcej KIG (potas, insulina, glukoza) na niektóre metabolity przemiany glukozy u pacjentów z niedokrwiennym
udarem mózgu w najwczeÊniejszym okresie choroby. Praca doktorska. AM Lublin 1994. 2. Altura B.T., Altura B.M.: Interactions of Mg and K on Cerebral Vessels - Aspects in View of Stroke. Magnesium 1984, 3, 195-211. 3. Ascherio A., Rimm E.B., Hernan M.A. et al.: Intake of Potassium, Magnesium, Calcium and Fiber and Risk of Stroke Among US Men. Circulation 1998. Sep. 22, 98 (12): 1198-1204. 4. Ascherio A., Rimm E.B. et al.:
Relation of Consumption of Vitamin E, Vitamin C, and Carotenoids to Risk for Stroke among Men in the United States. Ann. Inter. Med. 1999, 130,
(12) 963-970.
5. Berger L., Hakim A.M.: The association of hyperglycemia with cerebral edema in stroke. Stroke 1986, 17, 865- 6. Burgess E., Lewanczuk R., Bolli et al.: Recommendations on potassium, magnesium and calcium. Can. Med. Assoc. J. 1999, Vol. 160, Supl. May 4: 35-45. 7. Campbell J.A.: Increase of resistance to oxygen want in animals on certain diets. Q. J. Exp. Physiol. 1938, 28, 231-241. 8. Caplan L.R.: Multiple Potential Risk for
Stroke. JAMA March 15, 2000, Vol. 238, 11, 1429- 9. Cappuccio F.P., MacGregor G.A.: Does potassium supplementation lower blood pressure?
A meta-analysis of published trials. J. Hyperten. 1991, 9, 465-73.
10. Cook R.N., Cohen J. et al.: Implication of small redution in diastolic pressure for primary prevention. Arch. Intern. Med. 1995, 155, 701-9. 11.
Davenport R., Dennis M.: Neurological emergencies: acute stroke. J. Neurol. Neurosurg. Psychiatry 2000, 68, 277-288. 12. Gale C.R., Martyn C.N.,
Cooper W.C.: Witamina C a ryzyko zgonu z powodu udaru mózgu i choroby wieƒcowej w grupie osób w starszym i podesz∏ym wieku. BMJ wydanie
polskie 1996, 2, 24-29. 13. Gariballa S.E., Robinson T.G., Fotherby M.D.: Hypokalemia and Potassium Excretion in Stroke Patients, Stroke, 1998, Vol.
29, 875-876. 14. Geleijnse J.M., Witteman J.C., Bak A.A. et al.: Reduction in blood pressure with a low sodium, high potassium, high magnesium
salt in older subjects with mild to moderate hypertension. BMJ, 1994, 309, 436-40.
15. He F.J., Mac Gregor G.A.: Potasium Intake and Blood Pressure. American Journal of Hypertension, 1992, 12, 849-51. 16. Heilmeyer M.: Patofizjologia szczegó∏owa. PZWL Warszawa 1973. 17. Iso H., Stampfer M.J., Manson J.E. et al.: Prospective study of calcium, potassium and magnesium in risk of stroke in women. Stroke 1999, Sep. 30 (9), 1772-9. 18. Johshita H., Asano T. et al.: Efect of indomethacin and free radicals scavengers on cerebral flow and edema after cerebral artery occlusion in cats. Stroke, 1989, 20, 788-9. 19. Joshipura K., Ascherio A., Manson J. et al.:
Fruit and Vegetable Intake in Relation to Risk of Ischemic Stroke, JAMA 1999, 282, 1233-9.
20. Kaumudi J.J., Ascherio A., Manson J.E. et al.: Fruit and Vegetable Intake in Relation to Risk of Ischemic Stroke, JAMA 1999, 282,1233-39. 21.
Kawiak W., Fuksiewicz K.: St´˝enie sodu, potasu, wapnia i chlorków we krwi obwodowej oraz w p∏ynie mózgowo-rdzeniowym u chorych po udarze
mózgu. Neur. N-chir. Pol. 1968, 4, 669- 22. Khaw K.T., Barret-Connor E.: Dietary Potassium and Stroke-Associated Study. A 12- Year Prospective Population Study. New England Journal of Medicine. 1987, Jan. 29, 3, 16, (5): 235-240. 23. Kotchen T.A., McCarron D.A: Dietary Electrolytes and Blood Pressure. Circulation 1998, 98, 613-7. 24. Langford H.: Sodium-Potassium Interaction in Hypertension and Hypertensive Cardiovascular Disease.:
Hypertension 1991, 17, (suppl I) 155-7.
25. Lee C.N., Reed D.M. et al.: Dierary potassium and stroke. N. Engl. J. Med. 1988, 318, 995-996. 26. Medical Research Council Working Party.
MRC trial of treatment of mild hypertension: principal results. Br. Med. J. 1985, 291, 97-104. 27. Sacco R.L., Benjamin E.J., Broderick J.P.: Risk factors. Stroke 1997, 28, 1507-17. 28. Rudd A., Wolfe C.D., Howard R.: Prevention of neurological disease in later life. J. Neurol. Neurosurg. Psychiatry 1997, 63, (suppl I) 39-52. 29. Saski S., Zhang X., Kesteloot H.: Dietary Sodium, Potassium, Saturated Fat, Alcohol and Stroke Morality. Stroke
1995, 26, 783-9.
30. Tobian L.: High potassium diets markedly protect against stroke deaths and kidney disease in hipertensive rats, an echo from prehistoric days. J.
Hyperten. 1986, 4, 67-76. 31. Suter P.M.: The effect of potassium, magnesium, calcium, and fiber on stroke. Nutr. Rev. 1999, Mar. Vol. 57, (3): 848. 32. Warlow C.P.: Epidemiology of Stroke. Lancet 1998,352-4. 33. Whelton P.K., He J. et al.: Efect of oral potassium on blood preassure: meta-analysis of randomized controlled trials. JAMA, 1997, 277, 1624-1632. 34. Wise R.J.S, Bernardi S. et al.: Serial observations on the pathophysiology of
acute stroke. Brain, 1983, 106, 19735. Wolf P.A.: Risk factor for stroke. Stroke 1985, 16, 359-360.
55
CZYNNIKI RYZYKA 4/00
PATOGENEZA MIA˚D˚YCY
prof. dr hab. B. Gonet, dr in˝. H. Domek
Jonowy rezonans cyklotronowy
w magnetoterapii - fakty czy mity?
Wst´p
W ostatnim dwudziestoleciu obserwujemy
ogromny wzrost zainteresowania oddzia∏ywaniem pól magnetycznych na organizmy ˝ywe.
Wynika to g∏ównie z dwóch powodów: pole
magnetyczne mo˝e leczyç, ale te˝ mo˝e byç
niebezpieczne dla organizmów. Pierwszy
aspekt – terapeutyczny – zosta∏ obecnie wydatnie rozwini´ty; powsta∏y ró˝norodne oÊrodki
a nawet prywatne kliniki magnetoterapii (równie˝ w Polsce). Drugi aspekt – zagro˝eniowy –
jest w równym stopniu rozpowszechniany; mówi si´ nawet o zagro˝eniach smogiem elektromagnetycznym, na wzór chemicznego czy akustycznego. Jego êród∏em mogà byç linie przesy∏owe energii elektrycznej (w tym wysokiego
napi´cia), ró˝norodne urzàdzenia elektryczne
jak kuchenki, pralki, lodówki, tak˝e urzàdzenia elektromedyczne, powszechnie stosowane
stacje nadawcze radiowo-telewizyjne, telefony
komórkowe, kuchenki mikrofalowe a nawet
aktywnoÊç magnetyczna S∏oƒca. Czynniki te
pojawi∏y si´ (poza ostatnim) w wyniku dzia∏alnoÊci cz∏owieka, w imi´ rozwoju cywilizacji.
Pozytywne i negatywne skutki oddzia∏ywania
pól magnetycznych (elektromagnetycznych)
zale˝à od szeregu parametrów pola i warunków ekspozycji: si∏y (nat´˝enia) wyra˝anej indukcjà B pola (tesla, T), sta∏oÊci czy zmiennoÊci w czasie, kszta∏tu i cz´stotliwoÊci zmian
(od Hz do GHz), czasu ekspozycji i rodzaju
eksponowanych narzàdów. W zakresie magnetoterapii (magnetostymulacji) g∏ównym zadaniem i troskà jest wybór takich parametrów
pola i czasów ekspozycji, aby uzyskaç pozytyw-
56
ne skutki w wielu stanach chorobowych,
a ograniczyç do nieuniknionych skutki negatywne. Aby temu zadaniu sprostaç, trzeba znaç
mechanizmy oddzia∏ywania pól z materià,
a w szczególnoÊci z materià o˝ywionà. Pierwszy aspekt jest dobrze znany od ponad wieku prawa Maxwella. Zastosowanie tych praw do
systemów biologicznych jest jednak trudne
z uwagi na ich z∏o˝onoÊç strukturalnà i biochemicznà, dynamik´ i wielopoziomowoÊç ich organizacji. Ograniczymy si´ tutaj do pól magnetycznych wolnozmiennych, w szczególnoÊci
o cz´stotliwoÊci sieci 50/60 Hz i s∏abych co do
wartoÊci indukcji (od 1µT do 10 mT), których
u˝ywa si´ w magnetoterapii i magnetostymulacji. Przyjmuje si´, ˝e efekty biologiczne takich
pól wynikajà g∏ównie z ich wp∏ywu na struktur´ b∏on biologicznych i modyfikacji transportu
jonów, modyfikacji transmisji sygna∏ów komórkowych, syntezy i uwalniania hormonów,
dzia∏aniu na procesy transkrypcji i replikacji
kwasów nukleinowych i proliferacji komórkowej. Pole magnetyczne dzia∏a bardziej informatycznie ni˝ energetycznie.
Przedstawimy tutaj pewne zmagania badaczy na tym polu, które doprowadzi∏y do wykrycia mechanizmu (u˝ytecznego lecz kontrowersyjnego), który nazywany jest jonowym rezonansem cyklotronowym (Ion Cyclotron Resonance, ICR). W takà opcj´ wyposa˝ony jest
aparat do fizykoterapii polem magnetycznym
Viofor JPS, firmy Med & Life Polska, dopuszczony przez Min. Zdrowia do stosowania go
w zak∏adach opieki zdrowotnej.
Problemy
magnetobiologii
ilustruje
w skrócie rycina 1.
CZYNNIKI RYZYKA 4/00
PATOGENEZA MIA˚D˚YCY
Zjawisko fizyczne – rezonans cyklotronowy
Rezonanse magnetyczne stanowià obecnie
fizycznà podstaw´ wiodàcych metod w diagnostyce medycznej. Jàdrowy rezonans magnetyczny jest zjawiskiem umo˝liwiajàcym obrazowanie narzàdów i tkanek – tomografia MR,
zaÊ elektronowy rezonans paramagnetyczny
(EPR, ESR) jest podstawà wykrywania i identyfikacji wolnych rodników. W dziedzinie magnetobiologii dochodzi nowe poj´cie rezonansu – rezonans cyklotronowy. Przypomnijmy
krótko zasady fizyczne tego zjawiska. Rycina 2
przedstawia dodatnio na∏adowanà czàsteczk´
→
(+q) o pr´dkoÊci v wprowadzonà do jedno→
rodnego pola magnetycznego o indukcji
B.
→
→
Zak∏adamy, ˝e v jest prostopad∏e do B , czyli
le˝y w p∏aszczyênie rysunku. W takiej→sytuacji
→
na
czàsteczk´ dzia∏a si∏a odchylajàca F =qv x
→
B (elektrodynamiczna) o wartoÊci qvB, skierowana do Êrodka i powodujàca ruch ∏adunku
po torze ko∏owym. Stanowi ona si∏´ doÊrodkowà mv2/R; z równania qvB= mv2/R mo˝na obliczyç promieƒ toru: R = mv/qB.
Majàc na uwadze zachodzàcà relacj´
v=ω•R, pr´dkoÊç kàtowa obiegu ∏adunku wynosi ω=v/R=q•B/m lub cz´stotliwoÊç f =
ω/2π=qB/2πm. Zauwa˝my, ˝e szybkie czàsteczki poruszajà si´ po du˝ych ko∏ach, wolne
po ma∏ych, ale ka˝da z nich potrzebuje tego
samego czasu T (okres) aby dokonaç jednego
pe∏nego obiegu, czyli majà tà samà cz´stotliwoÊç. Cz´stotliwoÊç ta jest nazywana cz´stotliwoÊcià cyklotronowà; nazwa pochodzi od
urzàdzenia, w którym to zjawisko jest wykorzystane – cyklotronu. Je˝eli taki uk∏ad poddamy
oddzia∏ywaniu fali elektromagnetycznej dok∏adnie o cz´stotliwoÊci cyklotronowej f, w taki sposób aby sk∏adowa
magnetyczna fali by∏a
→
równoleg∏a do B , wtedy nastàpi poch∏anianie
tych fal – jonowy rezonans cyklotronowy.
Zmienne pole magnetyczne fali zaindukuje
synchroniczne pole elektryczne na obwodzie
toru ∏adunku, co spowoduje nadanie ∏adunkom wi´kszej pr´dkoÊci i zwi´kszenie promienia ich toru. Warunki rezonansowe to jednoczesne dzia∏anie sta∏ego i zmiennego (o odpowiedniej cz´stotliwoÊci) pól magnetycznych
równoleg∏ych. Na∏adowana czàsteczka, która
→
znajdzie si´ w polu
z pr´dkoÊcià v pod dowol→
nym kàtem do B, b´dzie poruszaç si´ po linii
Êrubowej, przy czym o promieniu Êruby decy→
duje sk∏adowa pr´dkoÊci v prostopad∏a do pola, zaÊ sk∏adowa równoleg∏a decyduje o skoku
w ruchu Êrubowym.
Ryc.1 Czy zaniepokojenie myszki w polu magnetycznym jest zasadne?
22), w których wykazano, ˝e naÊwietlenie falami elektromagnetycznymi o cz´stotliwoÊci radiowej (RF) tkanki mózgowej kurczàt powoduje wzrost uwalniania z niej jonów wapnia
++
Ca . Stosowano promieniowanie RF – 50,
147, 500 MHz, z modulacjà amplitudy od 6 do
20 Hz. Ta informacja, wydawa∏oby si´ wtedy
ma∏o znaczàca, sta∏a si´ nast´pnie powodem
wielu prac, dyskusji i kontrowersji, które trwajà do dzisiaj: efektem tego jest poznanie nowego mechanizmu (jonowy rezonans cyklotronowy) oddzia∏ywania s∏abych pól magnetycznych
na organizmy ˝ywe. Krótki zarys wydarzeƒ dotyczàcy tego problemu by∏ nast´pujàcy.
W 1985 r. równie˝ Blackman i wsp. (3, 5) wykazali wp∏yw pola elektromagnetycznego
o specyficznej cz´stotliwoÊci 15 Hz na wydzielanie jonów wapnia z tkanki mózgowej szczura. Lokalne pole geomagnetyczne wynosi∏o
38µT. Je˝eli pole to zosta∏o zredukowane do
wartoÊci 19µT, cz´stotliwoÊç 15 Hz sta∏a si´
nieefektywna. Skutki takie wyst´powa∏y jedy-
Historia hipotezy ICR
Na prze∏omie lat 70/80 ukaza∏o si´ wiele
publikacji, g∏ównie Blackmana i wsp. (4, 6, 7,
→
Ryc.2 Tor ∏adunku (+) q poruszajàcego sie z pr´dkoÊcià v prostopadle do linii si∏ indukcji mag→
netycznej B
57
CZYNNIKI RYZYKA 4/00
PATOGENEZA MIA˚D˚YCY
nie dla szczególnych kombinacji fal (15 Hz, 45
Hz) oraz pól (25µT, 76µT). WyjaÊnienie tych
i podobnych wyników doÊwiadczeƒ podali Liboff, McLeod, Liburdy i inni (32, 34, 40). Wykazali, ˝e „szczególne kombinacje” stanowià
warunek rezonansu cyklotronowego dla jonów
wapnia. W tym aspekcie s∏abe pola magnetyczne mogà modyfikowaç biologiczne funkcje. Wapƒ pe∏ni, jak wiadomo, wa˝ne biologiczne funkcje; ∏àczy pobudzenie i skurcz mi´Êni (serce), poÊredniczy w oddzia∏ywaniach
hormonalnych, nerwowych i immunologicznych, wykazuje istotne znaczenie w procesach
krzepni´cia i fibrynolizy krwi. Dla przyk∏adu
cz´stotliwoÊç rezonansowa (ICR) dla jonów
2+
wapnia Ca dla pola sta∏ego B=50 µT (pole
+
ziemskie) wynosi 38,4 Hz, dla jonów Na – 23
+
+2
Hz, dla K – 19,7 Hz, dla Mg – 63,9 Hz –
cz´stotliwoÊci te zale˝à od masy i ∏adunku jonu oraz wartoÊci pola B. Twórcy tej hipotezy
i najcz´Êciej ich wspó∏pracownicy potwierdzili
w wielu doÊwiadczeniach efekty biologiczne
wyst´pujàce w warunkach rezonansu cyklotronowego. Smith i in. (55) wykazali, ˝e warunki
rezonansowe dla jonów wapnia powodujà
u jednokomórkowych organizmów morskich
(okrzemki, diatomes) drastyczny wzrost ich
ruchliwoÊci. Liboff i in. (33) wykazujà wychwyt
45
++
izotopu Ca przez limfocyty ludzkiej krwi;
maksimum wychwytu wykazano dla cz´stotliwoÊci 14,3 Hz (obliczona cz´stotliwoÊç rezo45
++
nansowa dla Ca w warunkach doÊwiadczenia wynosi∏a 14,27 Hz). Yost i Liburdy (64) wykazali, ˝e pola magnetyczne w warunkach rezonansu (16 Hz zmienne i 24,3 µT sta∏e) inhibujà nap∏yw jonów wapnia do limfocytów, trygerrowany przez mitogen – konkavalin´ A.
Mechanizm ICR potwierdza si´ w efektach
z∏amania koÊci i procesach koÊciotworzenia
(12, 15). Marcov (39) wykazuje znaczenie hipotezy ICR w fosforylacji miozyny. Znaczenie
45
++
ICR dla innych jonów ni˝ Ca przedstawia
w przeglàdowym artykule Uzdensky (58).
Krytyka hipotezy ICR
Zastosowanie hipotezy ICR do wyjaÊnienia wyników oddzia∏ywania stosownych pól
magnetycznych na organizmy ˝ywe skrytykowa∏ Stewart (57) i inni (17, 51), nazywajàc u˝ycie tutaj terminu rezonans cyklotronowy jako
„misnomer”. Chodzi tu o to, ˝e rezonans cyklotronowy wyst´puje dla jonów w pró˝ni, nie
mo˝e zachodziç w tkankach (Êrodowisko wodne, kolizje). Ponadto obliczony promieƒ orbity
dla jonów wapnia i warunków doÊwiadczeƒ
Blackmanna wynosi 1,1 metra, co nie jest realne w warunkach rzeczywistych. Z uwagi na ruchy termiczne, Êredni czas kolizji dla takich jo-11
nów (51) wynosi ~ 10 s, a czas jednego obie-
58
gu jonu wynosi 0,0625 s; zatem do takiego
obiegu w ogóle nie dojdzie. Nawet, gdyby by∏o
to mo˝liwe, to Êrednia wartoÊç nat´˝enia pola
elektrycznego generowanego na torze jonu
(E = Eosin 2πft) wynios∏aby i tak zero, co
oznacza brak zmiany pr´dkoÊci jonu. Autorzy
koncepcji w „obronie” swojej hipotezy zastàpili termin „rezonans cyklotronowy” okreÊleniem „jak rezonans cyklotronowy” wyjaÊniajàc, ˝e chodzi o niewspó∏miernie du˝e skutki
w stosunku do wielkoÊci przyczyny (tak jak
w rezonansie). Innym zabiegiem jest za∏o˝enie, ˝e jony wapnia w kana∏ach transportu
znajdujà si´ w specjalnych warunkach (bez
otoczki wodnej) i nie ulegajà tam termicznym
kolizjom (11); dokonano innych jeszcze wyjaÊnieƒ (8). Wielu autorów nie potwierdza jednak znaczenia hipotezy ICR w wyjaÊnieniu
efektów biologicznych oddzia∏ywania stosownych pól (13, 19, 29, 47, 59). Durney (13) nie
znajduje efektów hipotezy ICR w transporcie
jonów przez dwuwarstwy fosfolipidowe; co
wi´cej, nie potwierdza efektów wp∏ywu ICR
powtórzonych doÊwiadczeƒ Smitha (55)
z okrzemkami i Liboffa (33) z limfocytami.
Prasad i in. (47) równie˝ nie potwierdzjà do45
++
niesieƒ o zwi´kszonym wychwycie Ca
przez limfocyty ludzkie. Brak efektów hipotezy ICR dla transportu ró˝nych jonów przez kana∏y gramicydyny A wykazuje Wang i Hladky
(59). Stosujàc metod´ „patch-clamped” Hojevik i inni (19) nie wykazujà zmian transportu
++
jonów Ca
przez membrany komórek β
(RINm5F). WyjaÊnienie k∏opotliwych sytuacji
i sprzecznoÊci w wynikach hipotezy ICR zaproponowa∏ Ledniev (29). Nowy mechanizm
oddzia∏ywania s∏abych pól zosta∏ nazywany –
jonowym rezonansem parametrycznym (ion
parametric resonance, IPR). Jego wyniki doÊwiadczeƒ, dla jonów wapnia zwiàzanych z kalmodulinà, zosta∏y tak˝e uznane za niewiarygodne (18). Inny mechanizm zaproponowany
przez Adaira (1) – wp∏yw pola na reakcje wolnorodnikowe – wydaje si´ zach´cajàcy, gdy˝
spiny wolnych rodników nie sà czu∏e na ruchy
termiczne.
Dyskusja i wnioski
Pozytywne skutki oddzia∏ywania s∏abych
pól magnetycznych na organizmy ˝ywe, w tym
na organizm ludzki, znane sà od dawna i znalaz∏y ju˝ kliniczne zastosowania (46). Monografia Sieronia i wsp. (54) jest wykazem mo˝liwoÊci terapeutycznych takich pól i „kopalnià”
piÊmiennictwa naukowego w tym zakresie. Powo∏ujàc si´ na dane z tej monografii oraz dane
firmy Med. & Life Polska z internetu
(www.medandlife.com.pl), d∏uga jest lista zastosowaƒ (w szczególnoÊci aparatu Viofor)
CZYNNIKI RYZYKA 4/00
leczniczych czy te˝ wspomagajàcych leczenie
polami magnetycznymi: choroby wieƒcowej,
mia˝d˝ycy naczyƒ krwionoÊnych, zaburzeƒ
przemiany materii, alergii, astmy oskrzelowej,
osteoporozy, zmian zwyrodnieniowych uk∏adu
kostno-stawowego, zwyrodnieƒ kr´gos∏upa,
reumatoidalnego zapalenia stawów, z∏amaƒ
koÊci, uszkodzeƒ tkanek mi´kkich, bólów migrenowych i wielu innych.
Jak ∏atwo zauwa˝yç, na ogó∏ nie mówi si´
tutaj o mo˝liwych efektach negatywnych oddzia∏ywania takich pól, a lista ta mo˝e byç równie d∏uga; co do niektórych skutków (nowotwory) tak˝e kontrowersyjna.
W 1979 r. opublikowano (Weltheimer i Leeper) pierwsze sugestie o zwiàzku wi´kszej
cz´stotliwoÊci wyst´powania nowotworów
u dzieci (leukemie) z istnieniem elektroenergetycznych sieci (62). Autorzy ustalili ten zwiàzek dla dzieci z metropolii Denver, analizujàc
karty zgonów dzieci na nowotwory i dokonujàc
wizualnej inspekcji ich mieszkaƒ pod kàtem
konfiguracji przewodów elektrycznych sieci
(wiring code) oraz bliskoÊci linii przesy∏owych
wysokiego napi´cia. W tym samym roku Milham (42) publikuje wyniki badaƒ epidemiologicznych o zwi´kszeniu ÊmiertelnoÊci z powodu leukemii wÊród pracowników zawodowo
nara˝onych na dzia∏anie pola elektrycznego
lub magnetycznego. Trzy lata póêniej Wertheimer i Leeper (61) wykazujà taki zwiàzek dla
nowotworów u ludzi doros∏ych. Spo∏ecznoÊç
naukowa przyj´∏a jednak te doniesienia ze
sceptycyzmem, zwracajàc uwag´ na nieprawid∏owoÊci metodologiczne w odnoÊnych badaniach (20, 50). Szczególnej krytyce poddano
artyku∏y Broudera, og∏oszone w prasie (The
New Yorker, 12, 19 and 26 June 1989), który
opierajàc si´ jedynie na doniesieniach ukazujàcych negatywne skutki oddzia∏ywania pola,
okreÊli∏ pola elektromagnetyczne jako ryzyko
dla zdrowia (20). Tymczasem wiele doniesieƒ
nie potwierdzi∏o w pe∏ni skutków podanych
przez Wertheimer i Leeper dotyczàcych leukemii u dzieci (37), chocia˝ sà te˝ prace potwierdzajàce ten skutek (14). W tym zakresie trwa
aktualnie dalsza dyskusja (9, 10, 43, 60). W innych badaniach epidemiologicznych wykazano
wp∏yw s∏abych pól magnetycznych na utrat´
wczesnych stanów cià˝y u kobiet (23) oraz nieznaczne zmniejszenie rytmu pracy serca u ludzi (26).
Ró˝norodne anomalie we wczesnej embriogenezie owadów, ryb i kurczàt powodowa∏y pola 1 – 10 µT, 60 Hz (55). Du˝e anomalie
embrionalne by∏y obserwowane, gdy poddano
oddzia∏ywaniu pola (0,1 µT – 0,1 mT, 100 Hz)
embriony kurczàt w ciàgu pierwszych 52 godzin ich rozwoju (24). Uzyskane w tym aspekcie wyniki w szeÊciu ró˝nych laboratoriach by∏y jednak kontrowersyjne (2). SzeÊciotygo-
PATOGENEZA MIA˚D˚YCY
dniowa ekspozycja szczurów na pole rotacyjne
(200 µT, 50 Hz) zmniejsza syntez´ i sekrecj´
melatoniny (25). Szyszynka okaza∏a si´ czu∏ym
gruczo∏em na oddzia∏ywanie s∏abego, sta∏ego
pola magnetycznego. Semm i wsp. (53) jako
pierwsi wykazali zmniejszenie elektrofizjologicznej aktywnoÊci u Êwinek morskich, które
umieszczano w warunkach odwróconej sk∏adowej pionowej pola magnetycznego ziemskiego. Od tego czasu ukaza∏o si´ wiele prac
dotyczàcych ww. problemu (21, 30, 48, 56, 63).
Wykazano w nich, ˝e pola magnetyczne (50
Hz, 60 Hz) o sile rz´du pola ziemskiego powodujà u zwierzàt laboratoryjnych zmiany w syntezie melatoniny, serotoniny, NAT, HIOMT.
Wykazano równie˝ zmiany morfologiczne szyszynki szczurów poddanych oddzia∏ywaniu pola (50 Hz) o sile 5,2 mT (16). Niepokojàce jest
nowe doniesienie, ˝e warunki ICR wp∏ywajà
na zmniejszenie syntezy i wydzielanie melatoniny (31). Istnieje szereg publikacji (28, 38, 44,
49), w których wykazano, ˝e oddzia∏ywanie
s∏abych pól magnetycznych na organizmy ˝ywe
mo˝e tak˝e nast´powaç poprzez uk∏ad nerwowy.
Permanentne oddzia∏ywanie pola (30 mT,
50 Hz) w ciàgu 91 dni na szczury powodowa∏o
wzrost iloÊci indukowanych przez DMBA nowotworów piersi (41). Podobne efekty uzyskali inni autorzy (27) stosujàc oddzia∏ywanie pola (100 µT, 50 Hz) na szczurzyce w ciàgu 91
dni. Warunki takie spowodowa∏y wzrost cz´stoÊci wyst´powania i przyspieszenie rozwoju
indukowanego raka piersi. Myszki poddane
oddzia∏ywaniu pola (0,1 mT, 50 Hz) w ciàgu
trzech miesi´cy wykazywa∏y limfopeni´ i nieprawid∏owoÊci morfologiczne limfocytów; ma
to oczywiÊcie znaczenie w stanach zapalnych
i odpornoÊci immunologicznej ustrojów (45).
Ostatnie trzy doniesienia majà istotne znaczenie dla problemu, jaki wyst´puje w badaniach
epidemiologicznych, w odniesieniu do cz´stotliwoÊci wyst´powania nowotworów u ludzi,
którzy mieszkajà w pobli˝u linii elektrycznych
wysokiego napi´cia.
Uzasadnienie wyboru odpowiednich impulsów pràdowych (generatorów pól) dla aparatów stosowanych w magnetoterapii czy magnetostymulacji dokonuje si´ raczej na zasadzie „prób i b∏´dów” ni˝ znajomoÊci mechanizmów. Próbà nowego podejÊcia do tego problemu jest aparat Viofor JPS, w którym celowo dobrano (s∏usznie) do generacji pola magnetycznego takiego kszta∏tu impulsu pràdowego, aby uzyskaç pola o maksymalnej iloÊci
(cz´stotliwoÊci) harmonicznych; mogà wtedy
w opcji ICR wyst´powaç rezonanse dla ró˝nych jonów. Ale czy ICR ma w ogóle znaczenie w powstawaniu skutków magnetoterapii
w Êwietle przedstawionych faktów – jest to dzisiaj sprawa kontrowersyjna i to uzasadnia tytu∏
59
PATOGENEZA MIA˚D˚YCY
niniejszego artyku∏u. Oliwy do ognia na tym
polu dodaje fakt, ˝e jeden z twórców hipotezy
ICR (dr Liburdy) oraz autor wielu publikacji
w tym zakresie zosta∏ oskar˝ony o sfa∏szowanie wyników prac (35, 36) i zmuszony przez
National Cancer Institute (USA) do zwrotu
znacznych funduszy przydzielonych na te badania (internet, http://ori.dhhs.gov/html/publications/newsletters.asp). Wiele kontrowersji,
nieÊcis∏oÊci, a nawet sprzecznych wyników mo˝e pochodziç z interdyscyplinarnoÊci dziedziny
badaƒ (fizyka, biologia, medycyna), niejednoznacznych warunków doÊwiadczeƒ, czy nawet
b∏´dów metodycznych. Liczba ukazujàcych si´
obecnie publikacji w zakresie magnetobiolo-
CZYNNIKI RYZYKA 4/00
gii, poziom ich wykonania i zaanga˝owanie zespo∏ów naukowych dajà nadziej´, ˝e zagadnienia te b´dà w przysz∏oÊci mniej kontrowersyjne, powstanà uzasadnione dzia∏ania profilaktyczne, a pola znajdà szersze kliniczne zastosowania.
Adres autorów:
Pomorska Akademia Medyczna
Katedra i Zak∏ad Fizyki Medycznej
al. Powstaƒców Wlkp. 72
70-111 Szczecin
PiÊmiennictwo:
1. Adair R. K.: Effects of very weak magnetic fields on radical pair reformation. Bioelectromagnetics, 1999, 20, 255-263. 2. Berman E. et al.:
Development of chicken embryos in a pulsed magnetic field. Bioelectromagnetics 1990, 11, 169-187. 3. Blackman C. F. et al.: A role for the magnetic field in the radiation-induced effux of calcium ions from brain tissue in vitro. Bioelectromagnetics 1985, 6, 327-337. 4. Blackman C. F. et al.:
Calcium-ion efflux from brain tissue: power-density versus internal field-intensity dependencies at 50 MHz radiation. Bioelectromagnetics 1980, 1,
227-283.
5. Blackman C. F. et al.: Effects of ELF (1-120 Hz) and modulated (50 Hz) RF fields on the efflux of calcium ions from brain tissue in vitro.
Bioelectromagnetics 1985, 6, 1-11. 6. Blackman C. F. et al.: Induction of calcium-ion efflux from brain tissue by radio - frequency radiation: Effects
of modulation frequency and field strength. Radio Sci., 1979, 14, 6S, 93-98. 7. Blackman C. F. et al.: Induction of calcium-ion efflux from brain tissue by radiofrequency radiation: effect of sample number and modulation frequency on the power-density window. Bioelectromagnetics 1980, 1, 3543. 8. Blanchard J. P., Blackman C. F.: Clarification and application of an ion parametric resonance model for magnetic field intractions with biological systems. Bioelectromagnetics, 1994, 15, 217-238. 9. Boorman G. A., Rafferty C. N., Ward J., Sills R. C.: Leukemia and lymphoma in rodents
exposed to low-frequency magnetic fields. Radiat. Res., 2000, 153, 627-636.
10. Bracken M. B.: Exposure to residential electric and magnetic fields and risk of childhook leukemia. (Letter). Am. J. Epidemiol. 1992, 135, 10691070. 11. Chiabrera A.,Bianco B.: The role of the magnetic field in the EM interactions with ligand binding. In: Blank M., Findl E. (eds) Mechanistic
approaches to interactions of electric and electromagnetic fields with living system. Plenum Press, London, pp. 79-95. 12. Deibert M. C., Bruce R.
M., Smith S. D., Liboff A. R.: Ion resonance electromagnetic field stimulation of fracture healing in rabbits with a fibular ostectomy. J. Ortopaedic Res.,
1994, 12, 878-885. 13. Durney C. H., Kaminski M., Anderson A. A., Bruckner-Lea C., Janata J., Rappaport C.: Investigation of AC-DC magnetic field
effects in planar phospholipid bilayers. Bioelectromagnetics , 1992, 13, 19-33. 14. Feychting M., Ahlbom A.: Magnetic fields and cancer children
residing near Swedish high-voltage power lines. Am. J. Epidemiol. 1993, 138, 467-481.
15. Fitzsimmons R. J., Ryaby J. T., Mage F. P., Baylink D. J.: Combined magnetic fields increased net calcium flux in bone cells. Calcif Tissue Int.,
1994, 55, 376-380. 16. Gonzalez G. M. et al.: Morphometric and structural study of the pineal gland of the wistar rat subjected to the pulse action of
a 52 Gauss, (50 Hz) magnetic field. Evolutive analysis over 21 days. J. Hirnf. 1991, 6, 779-786. 17. Halle B.: On the cyclotron resonance mechanism for magnetic field effects on transmembrane ion conductivity. Bioelectromagnetics, 1988, 9, 315-385. 18. Hendee S. P., Faour A., Christensen
D. A., et al.: The effects od weak extremely low frequency magnetic fields on calcium/calmodulin interactions. Biophys. J., 1996, 70, 2915-2923. 19.
Höjevik P., Sandblom J., Galt S., Hamnerius Y.: Ca2+ ion transport through patch-clamped cells exposed to magnetic fields. Bioelectromagnetics,
1995, 16, 33-40.
20. Jauchem J. R.: Epidemiologic studies of electric and magnetic fields and cancer: a case study of distortions by the media. J. Clin. Epidemiol.
1992, 45, No 10, 1137-1142. 21. Jentsch A. et al.: Weak magnetic fields change extinction of a conditioned reaction and daytime melatonin levels
in the rat. Neurosci. Lett, 1993, 157, 79-82. 22. Joines W. T., Blackmen C. F.: Power density, field intensity, and carrier frequency determinants of RFenergy-induced calcium-ion efflux from brain tissue. Bioelectromagnetics 1980, 1, 271-275. 23. Juutilainen J. et al.: Early pregnancy loss and exposure to 50 Hz magnetic fields. Bioelectromagnetics 1993, 14, 229-236. 24. Juutilainen J. et al.: Effects of 100 Hz magnetic fields with various waveforms on the development of chick embryos. Radiat. Environ. Biophys. 1986, 25, 65-74.
25. Kato M. et al.: Effects of exposure to a circularly polarized 50-Hz magnetic field on plasma and pineal melatonin levels in rats. Bioelektromagnetics
1993, 14, 97-106. 26. Korpinen L., Partanen J., Uusitalo A.: Influence of 50 Hz magnetic fields on the human heart. Bioelectromagnetics 1993, 14,
329-340. 27. Löscher W. et al.: Tumor promotion in a breast cancer model by exposure to a weak alternating magnetic field. Cancer Lett. 1993, 71,
75-81. 28. Lai H. et al.: Effects of a 60 Hz magnetic field on central cholinergic systems of the rat. Bioelectromagnetics 1993, 14, 5-15. 29. Lednev
V. V.: Possible mechanism for the influence of weak magnetic fields on biological systems. Bioelectromagnetics, 1991, 12, 71-75.
30. Lerchl A. et al.: Marked rapid alternations in nocturnal pineal serotonin metabolism in mice and rats exposed to weak intermittent magnetic fields.
Biochem. Biophys. Res. 1990, 169, 1, 102-108. 31. Lerchl A., Reiter R. J., Howes K. A., et al.: Evidence that extremely low frequency Ca2+-cyclotron
resonance depresses pineal melatonin synthesis in vitro. Neurosci. Lett., 1991, 124, 213-215. 32. Liboff A. R., McLeod B. R.: Kinetics of channelized membrane ions in magnetic fields. Bioelectromagnetics 1988, 9, 39-51. 33. Liboff A. R., Rozek R. J., Sherman M. L., McLeod B. R., Smith S,
D.: Ca2+-45 Cyclotron resonance in human lymphocytes. J. Bioelectricity, 1987, 6(1), 13-22. 34. Liboff A. R.: Geomagnetic cyclotron resonance in
living cells. J. Biol. Phys., 1985, 13, 99-102.
35. Liburdy R. P.: Biological interactions of cellular systems with time-varying magnetic fields. Annals of the New York Academy of Sciences, 1992,
649, 74-95, („ANAYS paper“). 36. Liburty R. P.: Calcium signaling in lymphocytes and ELF fields. FEBS Letters, 1992, 301, 53-59. (The „FEBS Letters
paper“). 37. London S. J. et al.: Exposure to residental electric and magnetic fields and risk of childhood leukemia. Am. J. Epidemiol. 1991, 134, 923-
60
CZYNNIKI RYZYKA 4/00
PATOGENEZA MIA˚D˚YCY
937. 38. Lyskov E. B. et al.: Effects of 45 Hz magnetic fields on the functional state of the human brain. Bioelectromagnetic 1993, 14, 87-95. 39.
Markov M. S., Wang S., Pilla A. A.: Effects of weak low frequency sinusoidal and dc magnetic fields on myosin phosphorylation in a cell-free preparation. Bioelectrochem. and Biornerg., 1993, 30, 119-125.
40. McLeod B. R., Liboff A. R., Smith S. D.: Electromagnetic gating in ion channels. J. Theor. Biol., 1992, 158, 15-31. 41. Mevissen M. et al.: Effects
of magnetic fields on mammary tumor development induced by 7,12-Dimethylbenz(a) anthracence in rats. Bioelectromagnetics 1993, 14, 131-143.
42. Milham S.: Mortality from leukemia in workers exposed to electrical and magnetic fields. N. Engl. J. Med. 1982, 307, 249. 43. Mundt K. A.:
„Exposure to residental electric and magnetic fields and risk of childhood leukemia“ and „Case-control study of childhood cancer and exposure to 60
Hz magnetic fields“. (Letter). Am. J. Epidemiol. 1992, 135, 1070-1071. 44. Ossenkopp K. P., Kavaliers M.: Clinical and applied aspects of magnetic
field exposure: a possible role for the endogenous opioid systems. J. Bioelectricity 1988-89, 920, 198-208.
45. Picazo M. L., Vallejo D., Bardasano L.: An introduction to the study of elf magnetic field effects on white blood cells in mice. Electro-and
Magnetobiology 1994, 13 (1), 77-84. 46. Polk C.: Therapeutic applications of low frequency electric and magnetic fields. Advances in Electromagnetic
Fields in Living Systems, 1994, 1, 129. 47. Prasad A. V., Miller M. W., Carstensen E. L., et al.: Failure to reproduce increased calcium uptake in human
lymphocytes at purported cyclotron resonance exposure conditions. Radiat. Environ. Biophys., 1999, 30, 305-320. 48. Reiter R. J., Bruce A.,
Richardson A.: Magnetic field effects on pineal indoleamine metabolism and possible biological consequences. FASEB J. 1992, 6, 2283-2287. 49.
Rosen A. D., Lubowsky J.: Magnetic field influence on central nervous system function. Exp. Neurology 1987, 95, 679-687.
50. Sagan L. A.: Epidemiological and laboratory studies of power fraquency electric and magnetic fields. JAMA 1992, 268, 5, 625-629. 51.
Sandweiss J.: On the cyclotron resonance model of ion transport. Bioelectromagnetics, 1990, 11, 203-205. 52. Savitz D. A., John E. M., Kleckner
R. C.: Magnetic field exposure from electric appliances and childhood cancer. Am. J. Epidemiol. 1990, 131, 763-773. 53. Semm P., Schneider T.,
Vollrath L.: Effects of an earth-strenght magnetic field on electrical activity of pineal cells. Nature 1980, 288, 607-608. 54. Sieroƒ A. CieÊlar G.,
Kawczyk-Krupka A., Bilska-Urban A., Adamek M.: Zastosowanie pól magnetycznych w medycynie. α-medica press, 2000.
55. Smith S. D., McLeod B. R., Liboff A. R., Cooksey K.: Calcium cyclotron resonance and diatom mobility. Bioelectromagnetics, 1987, 8, 215-227.
56. Soriano F. M. et al.: Pineal „synaptic ribbons“ and serum melatonin levels in the rat following the pulse action of 52-Gs (50 Hz) magnetic fields:
an evolutive analysis over 21 days. Acta Anat. 1992, 143, 189-293. 57. Stewart A. T.: Cyclotrone resonance - misnomer. Bioelektromagnetics Society
Newsletter, 1990, 96, 8. 58. Uzdensky A. B.: A cytologist`s view of resonance mechanisms for biologic effects of ELF magnetic fields. Electro. and
Magnetobiology, 1999, 18(1), 67-78. 59. Wang K. W., Hladky S. B.: Absence of effects of low-frequency, low-amplitude magnetic fields on the properties of gramicidin a channels. Biophys. J., 1994, 67, 1472-1483.
60. Wertheimer N., Leeper E.: Acute nonlymphocytic leukemia and residential exposure to power-frequency magnetic fields. Am. J. Epidemiol. 1989,
130, 423-425. 61. Wertheimer N., Leeper E.: Adult cancer related to electrical wires near the home. Int J. Epidemiol. 1982, 11, 345-355. 62.
Wertheimer N., Leeper E.: Electrical wiring configurations and childhood cancer. Am. J. Epidemiol. 1979, 109, 273-284. 63. Yaga K. et al.: Pineal sensitivity to pulsed static magnetic fields changes during the photoperiod. Brain Res. Bull. 1993, 30, 153-156. 64. Yost M. G., Liburdy R. P.: Time-varying and static magnetic fields act in combination to alter calcium signal transduction in the lymphocyte. FEBS, 1992, 296, 2, 117-122.
61
CZYNNIKI RYZYKA 4/00
PATOGENEZA MIA˚D˚YCY
mgr D. Stasio∏ek,
lek. M. KwaÊniewska, prof. dr hab. med. W. Drygas
Palenie tytoniu
jako czynnik ryzyka chorób uk∏adu
sercowo-naczyniowego
Biologiczne wspó∏dzia∏anie wielu substancji szkodliwych z uzale˝niajàcym oddzia∏ywaniem nikotyny sprawia, ˝e tytoƒ uznany jest za
najgroêniejszà trucizn´ XX wieku (31). JednoczeÊnie ponad miliard ludzi na Êwiecie nadal
regularnie pali tytoƒ lub u˝ywa produktów tytoniowych nie wytwarzajàcych dymu (65).
Rozpowszechnienie palenia tytoniu stanowi
równie˝ w Polsce powa˝ny problem spo∏eczny.
Jak wskazujà wyniki badaƒ przeprowadzonych
w 14 krajach europejskich, Polska nale˝y do
krajów o du˝ym nasileniu tego zjawiska (47).
Liczb´ regularnych palaczy w naszym kraju
ocenia si´ na 10 milionów (43). W Polsce codziennie pali papierosy oko∏o 40% m´˝czyzn
i prawie 20% kobiet. Nie pali 63% ludnoÊci
doros∏ej, tj. troch´ wi´cej ni˝ na ¸otwie,
w Bu∏garii czy Danii, gdzie odsetki osób palàcych sà najwy˝sze w Europie. Dla porównania
w Portugalii, Szwecji czy Finlandii od na∏ogu
palenia wolne jest wi´cej ni˝ 3/4 ludnoÊci (32,
48, 72). Uwzgl´dnienie intensywnoÊci palenia
Polaków sprawia, i˝ dane stajà si´ jeszcze bardziej zatrwa˝ajàce. Ponad 25% ogó∏u polskich
m´˝czyzn to tzw. palacze silnie uzale˝nieni,
palàcy powy˝ej 20 papierosów dziennie. Prawie 8% ogó∏u Polek przyznaje si´, ˝e wypala
wi´cej ni˝ 20 papierosów dziennie. Tylko
w Portugalii silnie uzale˝niony od nikotyny jest
co piàty m´˝czyzna (52, 64). W pozosta∏ych
krajach udzia∏ m´˝czyzn palàcych powy˝ej 20
papierosów dziennie waha si´ od 5 do 19%
ogó∏u m´˝czyzn, a kobiet 1 do 4%. W latach
1990–1992 spo˝ycie wyrobów tytoniowych by-
62
∏o w Polsce niemal najwi´ksze na Êwiecie. Wynosi∏o ono oko∏o 3620 sztuk papierosów na
osob´ rocznie (64). Dla porównania na W´grzech, w Niemczech czy Finlandii spo˝ycie
wyrobów tytoniowych w latach 1990–1992 wynosi∏o odpowiednio: 3260, 2360, 1740 na osob´ rocznie (32, 48, 64).
Wiele badaƒ naukowych dowodzi, ˝e u˝ywanie tytoniu w ró˝nej formie podwy˝sza m.in.
o 25–40% ryzyko zgonu z powodu chorób
uk∏adu krà˝enia, a o 30–40% z powodu nowotworów z∏oÊliwych (44, 46, 55). Palenie tytoniu
przyczynia si´ tak˝e do zwi´kszonej zachorowalnoÊci i umieralnoÊci z powodu nienowotworowych chorób uk∏adu oddechowego oraz
chorób uk∏adu pokarmowego (31). Poziom ryzyka jest proporcjonalny do liczby wypalanych
papierosów oraz czasu trwania na∏ogu (64).
Zagro˝enia zdrowotne powoduje równie˝
wdychanie powietrza zanieczyszczonego dymem tytoniowym – tzw. „bierne” palenie (16).
W krajach rozwini´tych w latach 90. 25% zgonów kobiet i ponad 30% zgonów m´˝czyzn
w wieku 35–69 lat wywo∏ane by∏o paleniem tytoniu (64). W 1995 r. w krajach tych odnotowano 514 000 zgonów na skutek raka p∏uc i a˝
625 000 zgonów z powodu chorób sercowo-naczyniowych spowodowanych paleniem papierosów. Wed∏ug danych WHO w 1995 r. liczba
zgonów w Europie spowodowanych chorobami odtytoniowymi osiàgn´∏a liczb´ 1,4 miliona
(65). G∏ównà przyczyn´ zgonów w Polsce stanowià choroby uk∏adu krà˝enia, a na drugim
miejscu znajdujà si´ choroby nowotworowe.
CZYNNIKI RYZYKA 4/00
W 1997 r. 50,4% i 20,7% zgonów w Polsce by∏o odpowiednio nast´pstwem chorób uk∏adu
krà˝enia i chorób nowotworowych (11).
Lata 1991–1998 w Polsce, w porównaniu
z latami 80. i rokiem 90, wyró˝niajà si´ pewnà
poprawà sytuacji zdrowotnej w naszym kraju.
Jest to wynikiem zahamowania wzrostu cz´stoÊci zgonów b´dàcych nast´pstwem chorób
uk∏adu krà˝enia. W tym okresie wspó∏czynniki
umieralnoÊci z powodu chorób uk∏adu krà˝enia spad∏y w grupie wiekowej 20–44 lata o 3035%, a w grupie 45–64 lat o 20%, natomiast
w populacji powy˝ej 65. roku ˝ycia o 11–13%
(68). Fakt ten wiàzany jest ze zmianami stylu
˝ycia spo∏eczeƒstwa, w szczególnoÊci z ograniczeniem palenia tytoniu i modyfikacjà diety.
W 1990 roku pali∏o tytoƒ oko∏o 55% m´˝czyzn
i 27% kobiet, a w 1998 roku konsumpcja tytoniu spad∏a wÊród m´˝czyzn i kobiet odpowiednio do 40% i 20%. Mimo poprawy sytuacji
zdrowotnej w Polsce obni˝enia konsumpcji tytoniu w ostatnich latach, konsekwencje zdrowotne wynikajàce z palenia papierosów sà nadal ogromne. Nale˝y podkreÊliç, ˝e prawie co
drugi przedwczesny zgon u m´˝czyzn w wieku
Êrednim i co dziesiàty u kobiet jest wynikiem
palenia tytoniu (46).
Wp∏yw palenia tytoniu na uk∏ad sercowo-naczyniowy
Palenie tytoniu jest obecnie niepodwa˝alnym czynnikiem ryzyka chorób uk∏adu krà˝enia. Wyniki wielu badaƒ wykaza∏y ponad
wszelkà wàtpliwoÊç, ˝e osoby palàce sà
w znacznie wi´kszym stopniu nara˝one na wystàpienie m. in. choroby niedokrwiennej serca
(chns), chorób naczyƒ obwodowych czy udaru
mózgu. Ponadto u osób palàcych ryzyko Êmiertelnego przebiegu chns jest dwukrotnie wi´ksze ni˝ u niepalàcych.
Chocia˝ klinicznà manifestacj´ chns obserwuje si´ zwykle u osób doros∏ych, to pierwotne
zmiany mia˝d˝ycowe powstajà ju˝ we wczesnym dzieciƒstwie (62). Zwraca si´ uwag´ na
zwi´kszenie ryzyka szczególnie intensywnej
aterogenezy w przysz∏oÊci wskutek nikotynizacji p∏odu w ∏onie palàcych ci´˝arnych oraz noworodków i niemowlàt karmionych przez uzale˝nione od tytoniu matki. W kolejnych latach
˝ycia istotnà rol´ w rozwoju i modyfikacji
zmian ateromatycznych odgrywa wspó∏istnienie predyspozycji genetycznych z obecnoÊcià
okreÊlonych czynników Êrodowiskowych, spoÊród których, poza paleniem tytoniu, nale˝y
wymieniç sposób od˝ywiania (62).
Nie jest natomiast do koƒca poznany mechanizm, za poÊrednictwem którego dym tytoniowy przyczynia si´ do rozwoju, progresji
i manifestacji klinicznej chns.
PATOGENEZA MIA˚D˚YCY
Jedna z najlepiej udokumentowanych hipotez wià˝e ekspozycj´ na dym papierosowy
z przyspieszaniem procesu mia˝d˝ycowego,
zw∏aszcza w obr´bie naczyƒ wieƒcowych (70).
Zwiàzek palenia z mia˝d˝ycà jest z∏o˝ony i dotyczy zarówno bezpoÊredniego wp∏ywu poszczególnych sk∏adników dymu na hemodynamik´ krà˝enia, jak i zmian jakie dokonujà si´
w uk∏adzie hemostazy, gospodarki lipidowej
oraz w Êródb∏onku naczyniowym (70).
SpoÊród tysi´cy zwiàzków chemicznych zawartych w dymie papierosowym za najsilniej
odzia∏ywujàce na uk∏ad krà˝enia uwa˝a si´ nikotyn´, tlenek w´gla, policykliczne w´glowodory aromatyczne, glikoproteiny oraz wolne
rodniki tlenowe (70). Za ich poÊrednictwem
dochodzi do aktywacji uk∏adu wspó∏czulnego
i uwalniania amin katecholowych – adrenaliny
i noradrenaliny – które poprzez gwa∏towne
podwy˝szenie ciÊnienia t´tniczego, przyspieszenie cz´stoÊci serca i kurcz naczyƒ zwi´kszajà prac´ mi´Ênia sercowego oraz zapotrzebowanie na tlen. Wypalenie jednego papierosa
zmniejsza pr´dkoÊç przep∏ywu krwi w naczyniach wieƒcowych o oko∏o 7%, jednoczeÊnie
zwi´kszajàc opór tych naczyƒ o oko∏o 21%
(49). Zmniejszenie Êrednicy naczyƒ krà˝enia
wieƒcowego pod wp∏ywem dymu tytoniowego
zachodzi zarówno u pacjentów z obecnymi
zmianami mia˝d˝ycowymi, jak i bez nich (57).
Szczególnie silnà zale˝noÊç mi´dzy paleniem
tytoniu a naczynioskurczowà postacià dusznicy
bolesnej wykazano w populacji m∏odych kobiet (9).
Palenie tytoniu zwi´ksza ponadto ryzyko
rozwoju kardiomiopatii oraz groênych komorowych zaburzeƒ rytmu, a obni˝ajàc próg migotania komór zwi´ksza zagro˝enie nag∏à
Êmiercià sercowà (4, 18).
Poza zmianami w hemodynamice uk∏adu
krà˝enia kluczowà rol´ w rozwoju mia˝d˝ycy
odgrywa strukturalne i czynnoÊciowe uszkodzenie Êródb∏onka naczyniowego (29, 59). Dowiedziono, ˝e osoby palàce charakteryzuje
zmieniona odpowiedê na acetylocholin´, zwiàzek, który w warunkach fizjologicznych wzmaga uwalnianie tlenku azotu, powodujàc tym samym rozkurcz naczynia. D∏ugotrwale uzale˝nienie od nikotyny niesie za sobà nie tylko
os∏abienie reakcji relaksacyjnej, ale nawet jej
zniesienie i paradoksalny skurcz naczynia (29,
42). Ponadto zaobserwowano, i˝ naczynia
krwionoÊne na∏ogowych palaczy znajdujà si´
w ciàg∏ej zwi´kszonej gotowoÊci skurczowej,
charakteryzuje je znacznie upoÊledzona odpowiedê na przejÊciowe epizody niedokrwienia
oraz s∏absza reakcja na nitrogliceryn´ (49).
Zmiany zachodzàce w strukturze i czynnoÊci
naczyƒ krwionoÊnych pojawiajà si´ zwykle na
d∏ugo przed kliniczna manifestacjà choroby
uk∏adu sercowo-naczyniowego.
63
CZYNNIKI RYZYKA 4/00
PATOGENEZA MIA˚D˚YCY
Za bezpoÊrednich sprawców dysfunkcji
Êródb∏onka naczyniowego uwa˝a si´, poza nikotynà, wolne rodniki tlenowe (25, 69). Obecne w dymie papierosowym oraz dodatkowo
produkowane przez leukocyty osób palàcych
wolne rodniki powodujà rozk∏ad tlenku azotu
i w efekcie wysokà gotowoÊç naczynioskurczowà (25, 27, 69). Nadmiar tych zwiàzków prowadzi tak˝e do istotnych zaburzeƒ w uk∏adzie
krzepni´cia pod postacià zwi´kszenia syntezy
zakrzeporodnego tromboksanu, przy jednoczesnym zmniejszeniu produkcji przeciwzakrzepowej prostacykliny. Nasilenie trombogennych w∏aÊciwoÊci osocza jest pot´gowane
przez zwi´kszenie st´˝enia fibrynogenu i czynnika VII w surowicy krwi oraz tendencj´ do
nadmiernej agregacji p∏ytek krwi (5, 17, 30).
Zagadnienie zakrzepowej etiologii epizodów
niedokrwienia dotyczy w szczególnoÊci osób
m∏odych. Wykazano, i˝ za zawa∏ mi´Ênia sercowego u m∏odych palaczy odpowiada raczej
zakrzep ani˝eli mia˝d˝yca naczyƒ (2).
Jednà z lepiej poznanych patologicznych
w∏aÊciwoÊci wolnych rodników tlenowych jest
ich zdolnoÊç do utleniania lipidów. Szczególnie podatna na reakcje oksydacyjne jest frakcja LDL cholesterolu. Zmodyfikowana przez
wolne rodniki tlenowe czàsteczka LDL jest
wychwytywana przez makrofagi, które przekszta∏cajà si´ w komórki piankowate (56), stanowiàce kluczowy sk∏adnik blaszki mia˝d˝ycowej. Zwi´kszony poziom tzw. stresu oksydacyjnego, który jest obserwowany u osób palàcych,
nie zale˝y wy∏àcznie od iloÊci dostarczanych
do organizmu wolnych rodników tlenowych .
Równie istotnà rol´ odgrywa tu obecnoÊç substancji o w∏aÊciwoÊciach przeciwutleniajàcych,
spoÊród których najwi´ksze znaczenie protekcyjne przypisuje si´ witaminie C. Wyniki badaƒ wskazujà, i˝ palenie tytoniu wià˝e si´
z istotnym zmniejszeniem osoczowego st´˝enia zarówno witaminy C jak i innych antyoksydantów (36, 41). Wydaje si´, ˝e os∏abienie
obrony antyoksydacyjnej jest wynikiem nie tylko mniejszego spo˝ycia przeciwutleniaczy, ale
tak˝e bezpoÊredniego wp∏ywu sk∏adników dymu tytoniowego na metabolizm kwasu askorbinowego i jego pochodnych (36).
Istotne znaczenie w procesie aterogenezy
odgrywa ponadto aktywnoÊç acylotransferazy
lecytynowo-cholesterolowej (LCAT). Enzym
ten znajduje si´ na powierzchni czàsteczek
cholesterolu HDL w kompleksie z apolipoproteinami. AktywnoÊç LCAT wydaje si´ wa˝na
mi´dzy innymi dla transportu zwrotnego cholesterolu z tkanek obwodowych do wàtroby (23).
Istniejà dane wskazujàce, i˝ dym tytoniowy jest
inhibitorem acylotransferazy lecytynowo-cholesterolowej (37). Dodatkowym utrudnieniem
w procesie transportu zwrotnego cholesterolu
jest zmniejszenie st´˝enia oraz modyfikacja
64
czàsteczki HDL oraz zwi´kszenie st´˝enia lipoprotein bogatych w triglicerydy (37).
Palenie „bierne”
Dym tytoniowy uwalniany do otoczenia
przez osoby palàce mo˝e przyczyniaç si´ do
powstawania wielu problemów zdrowotnych
wÊród niepalàcych. Szczególne znaczenie ma
tu tzw. boczny strumieƒ dymu papierosowego.
Poniewa˝ nie jest on filtrowany, zawiera du˝o
wy˝sze st´˝enia substancji szkodliwych dla
zdrowia ni˝ strumieƒ g∏ówny dymu. Osoby
przebywajàce w pomieszczeniach zanieczyszczonych dymem tytoniowym nara˝one sà na
ryzyko wystàpienia takich samych chorób odtytoniowych jak palàcy papierosy, w tym chorób uk∏adu krà˝enia, uk∏adu oddechowego
i nowotworów (28, 60, 35, 38). Ocenia si´, i˝
ka˝dego roku w USA oko∏o 35000–62000 zgonów z powodu choroby niedokrwiennej serca
i 3000 zgonów na skutek raka p∏uc jest nast´pstwem „biernego” palenia (16). Ekspozycja na
dym papierosowy w domu lub miejscu pracy
wià˝e si´ w sposób przyczynowy ze zwi´kszonym zagro˝eniem chorobà niedokrwiennà serca. Rezultaty kolejnych badaƒ wskazujà, ˝e zagro˝enie to jest wi´ksze o 25–30% u osób nara˝onych na „bierne“ palenie w porównaniu
z osobami niepalàcymi (28). Bierne palenie
u kobiet w wieku 30–55 lat dwukrotnie zwi´ksza ryzyko wystàpienia zw´˝enia naczyƒ wieƒcowych oraz zawa∏u mi´Ênia sercowego (20,
21). Oszacowano, ˝e ryzyko zgonów spowodowanych chorobà niedokrwiennà serca u osób
biernie wdychajàcych dym tytoniowy jest wielokrotnie wi´ksze ni˝ u osób nara˝onych na
dzia∏anie innych substancji szkodliwych zawartych w powietrzu atmosferycznym w dopuszczalnych st´˝eniach (odpowiednio: 1–3 na 100
i 1 na 100000) (54). Równie˝ eksperymenty
przeprowadzane na zwierz´tach potwierdzajà
szkodliwoÊç zdrowotnà zanieczyszczenia powietrza dymem tytoniowym. U zwierzàt poddawanych przez 6–16 tygodni po 4–6 godzin
dziennie dzia∏aniu dymu tytoniowego zaobserwowano dwukrotnie cz´stsze wyst´powanie
chorób uk∏adu krà˝enia ni˝ w grupie kontrolnej (58, 71). Zarówno badania przeprowadzone wÊród ludzi jak i na zwierz´tach dowodzà,
˝e nawet przerywane i krótkotrwa∏e (rz´du godziny) nara˝enie na Êrodowiskowy dym tytoniowy niesie za sobà powstawanie zmian patologicznych charakterystycznych dla czynnego
palenia tytoniu (33).
WÊród z∏o˝onych mechanizmów, które nasilane przez „bierne” palenie podwy˝szajà ryzyko choroby niedokrwiennej serca, wymienia
si´: wzrost zawartoÊci karboksyhemoglobiny,
zwi´kszonà agregacj´ p∏ytek krwi, uszkodze-
CZYNNIKI RYZYKA 4/00
nia Êródb∏onka naczyƒ, obni˝enie poziomu
frakcji HDL oraz wzrost poziomu frakcji LDL
cholesterolu (7, 35, 24, 34, 39). Zmiany te
utrzymujà si´ d∏ugo po zakoƒczeniu ekspozycji, prowadzàc do stopniowego utrwalania si´
uszkodzeƒ tkanek i narzàdów. Stwierdzono, ˝e
nasilajàca si´ pod wp∏ywem biernego wdychania dymu tytoniowego agregacja p∏ytek mo˝e
powodowaç wzrost ryzyka choroby niedokrwiennej serca nawet o 34% (45, 50). Dodatkowo wÊród biernych palaczy odnotowano
o 2% wi´ksze st´˝enie frakcji LDL cholesterolu, o 6% wy˝szy wskaênik masy cia∏a (body
mass indeks, BMI) i o 4% wy˝sze wartoÊci ciÊnienia t´tniczego w porównaniu z osobami
nie nara˝onymi na wp∏yw dymu tytoniowego
(24, 61, 63).
Dzieci i m∏odzie˝ wychowywana w rodzinach palàcych sà szczególnie nara˝one na konsekwencje zdrowotne biernego palenia. Im komórki organizmu m∏odsze, tym bardziej aktywne metabolicznie i bardziej podatne na
sk∏adniki dymu tytoniowego. Wdychanie dymu tytoniowego przez jednà lub wi´cej godzin
dziennie powoduje ju˝ w m∏odym wieku
uszkodzenia naczyƒ t´tniczych. Stopieƒ dysfunkcji Êródb∏onka naczyniowego jest proporcjonalny do nat´˝enia i czasu trwania ekspozycji (28). Zmiany te predysponujà do wyst´powania zawa∏u serca w m∏odym wieku.
Leczenie osób uzale˝nionych od tytoniu
Z wielu badaƒ wynika, ˝e ponad 70% osób
palàcych chcia∏oby przestaç paliç (12). Ka˝dego roku oko∏o 46% palaczy podejmuje prób´
zaprzestania palenia (1). Zerwanie z na∏ogiem
palenia tytoniu bywa jednak bardzo trudne.
Zazwyczaj dopiero 3–4 próba koƒczy si´ sukcesem (6, 72). Fakt ten wynika nie tylko z psychologicznego ale tak˝e z fizjologicznego pod∏o˝a uzale˝nienia. W przypadku zaprzestania
dostarczania nikotyny do organizmu pojawiajà
si´ objawy g∏odu nikotynowego, które wielokrotnie prowadzà do przerwania abstynencji.
Opracowano szereg metod mogàcych u∏atwiç
zaprzestanie palenia tytoniu i utrzymanie abstynencji. WÊród nich wymieniç mo˝na dwie
g∏ówne grupy: farmakoterapi´ i terapi´ behawioralnà. Przed przystàpieniem do leczenia
zale˝noÊci tytoniowej istotne jest uÊwiadomienie pacjenta o szkodliwym wp∏ywie palenia papierosów na stan zdrowia, dostarczenie mu
motywacji do zaprzestania palenia, a gdy pacjent jest gotowy do podj´cia tego kroku – dobór metody. Zadaniem lekarza jest przeprowadzenie terapii odwykowej w sposób odpowiedni do etapu zaprzestania palenia oraz
stopnia uzale˝nienia pacjenta (12, 26, 31, 44).
Poziom uzale˝nienia od nikotyny mo˝na oce-
PATOGENEZA MIA˚D˚YCY
niç w prosty sposób przy u˝yciu kwestionariusza tolerancji nikotyny Fagerströma (13). Cz´sto stopieƒ uzale˝nienia sk∏ania do zaproponowania pacjentowi nikotynowej terapii zast´pczej. Na polskim rynku farmaceutycznym
dost´pne sà plastry i gumy do ˝ucia zawierajàce nikotyn´. W innych krajach nikotyn´ mo˝na nabywaç równie˝ w postaci tabletek, aerozolu do nosa czy inhalatorów. Dawki nikotyny
zawarte w tych preparatach zmniejszajà objawy abstynencji. Ocenia si´, ˝e stosowanie substytucyjnej terapii nikotynowej podnosi wskaêniki zaprzestania palenia tytoniu z 1,4 do 2,6
w odniesieniu do Êrodków dzia∏ajàcych jak
placebo (3, 14, 26, 33, 53). Niestety wÊród
osób, które przesta∏y paliç, zdarzajà si´ przypadki zaburzeƒ psychicznych o typie depresji
(cz´sto nawet u stosujàcych nikotynowà terapi´ zast´pczà). W sytuacji tej mo˝na do∏àczyç
do typowej terapii lek z grupy antydepresantów. Lekiem o udowodnionej du˝ej skutecznoÊci w tym zakresie jest buprion (26). Z przeprowadzonych badaƒ klinicznych wynika, ˝e
jednoczesne stosowanie preparatów nikotynowych i buprionu u osób poddajàcych si´ nikotynowej terapii odwykowej zwi´ksza istotnie
prawdopodobieƒstwo wyleczenia. U pacjentów stosujàcych oba preparaty obserwuje si´
poza tym mniejszy przyrost masy cia∏a ni˝
u osób stosujàcych tylko nikotynowà terapi´
zast´pczà (15, 26). Jest to du˝à zaletà, poniewa˝ zwi´kszenie masy cia∏a jest cz´stym problemem towarzyszàcym zaprzestaniu palenia.
Zapobieganie gwa∏townemu przyrostowi masy
cia∏a oraz utrzymanie dobrej kondycji psychicznej mo˝liwe jest równie˝ poprzez zmian´
stylu ˝ycia, a w szczególnoÊci zwi´kszenie aktywnoÊci ruchowej. Leczenie farmakologiczne
prowadzi zwykle do sukcesu tylko w 30–40%
przypadków, tote˝ w wielu pracach podkreÊla
si´ koniecznoÊç po∏àczenia metod terapii farmakologicznej i behawioralnej w celu zwi´kszenia prawdopodobieƒstwa trwa∏ego zaprzestania palenia (1, 3, 12, 31, 67). Zasady terapii
behawioralnej oparte sà g∏ównie na samokontroli i zmianie postaw pacjenta wobec palenia
tytoniu. Jest to jednak proces wieloetapowy,
odbywajàcy si´ najcz´Êciej pod specjalistycznà
kontrolà. Fachowe porady dotyczàce rozwiàzywania problemów natury psychologicznej i fizjologicznej, wprowadzanie Êrodków farmakologicznych, wsparcie psychologiczne oraz spo∏eczne decydujà o powodzeniu podj´tej próby.
Dobitnie Êwiadczy o tym niska, bo wynoszàca
jedynie 7%, skutecznoÊç rzucania palenia tytoniu „we w∏asnym zakresie” (1). Jednak˝e nawet najlepiej przygotowane programy zwalczania indywidualnego uzale˝nienia od tytoniu
nie b´dà przynosi∏y po˝àdanych skutków bez
zorganizowanych dzia∏aƒ paƒstwa w zakresie
regulacji prawnych i fiskalnych ograniczajà-
65
CZYNNIKI RYZYKA 4/00
PATOGENEZA MIA˚D˚YCY
cych rozpowszechnienie i dost´pnoÊç wyrobów
tytoniowych. Szczególnie istotne jest równie˝
przeprowadzanie programów edukacyjnych
i profilaktycznych obejmujàcych ca∏e spo∏eczeƒstwo.
KorzyÊci zdrowotne wynikajàce z zaprzestania
palenia
Nie ma wàtpliwoÊci, ˝e najskuteczniejszà,
zarówno z klinicznego jak i ekonomicznego
punktu widzenia metodà zapobiegania nast´pstwom palenia czynnego i biernego, jest zach´canie osób uzale˝nionych od nikotyny do zerwania z na∏ogiem oraz tworzenie Êrodowisk
wolnych od dymu tytoniowego (szko∏y, miejsca
pracy, placówki publiczne).
KorzyÊci wynikajàce z rzucenia palenia sà
na ogó∏ szybko zauwa˝alne. Ju˝ po pierwszym
roku od zaprzestania palenia ryzyko wystàpienia ostrego incydentu wieƒcowego maleje
o oko∏o 30%. Na osiàgni´cie poziomu zagro˝enia równego z osobà nigdy niepalàcà by∏y
palacz musi poczekaç nawet do 10 lat (51).
U pacjentów, którzy przebyli zabieg rewaskularyzacji, zerwanie z na∏ogiem oznacza znamiennie lepsze rokowanie i niemal dwukrotnie mniejsze prawdopodobieƒstwo zgonu
z powodu pe∏noÊciennego zawa∏u mi´Ênia sercowego (19). Udowodniono ponadto korzyÊci
z rzucenia palenia w odniesieniu do innych
chorób uk∏adu sercowo-naczyniowego, jak
udar mózgu, nadciÊnienie t´tnicze, cukrzyca,
mia˝d˝yca naczyƒ obwodowych czy zarostowozakrzepowe zapalenie naczyƒ (8, 22, 52).
Nale˝y tak˝e podkreÊliç, i˝ nawet ograniczenie iloÊci wypalanych papierosów mo˝e
mieç istotny wp∏yw na rokowanie zarówno
u osób zdrowych jak i obcià˝onych chorobami
uk∏adu krà˝enia (10, 52). Odnotowano szczególnie silnà zale˝noÊç miedzy dawkà nikotyny
a ryzykiem zachorowania i zgonu z powodu
choroby niedokrwiennej serca, krwawienia
podpaj´czynówkowego oraz zmian zakrzepowo-zatorowych w mózgu.
Rozmiary szkód zdrowotnych i ekonomicznych wywo∏anych paleniem tytoniu, jak równie˝ korzyÊci wynikajàce z zerwania z na∏ogiem palenia, jednoznacznie wskazujà na koniecznoÊç podejmowania wielosektorowych
intensywnych dzia∏aƒ profilaktyczno-leczniczych. Walka z nikotynizmem wcià˝ nale˝y jednak do jednych z najtrudniejszych zadaƒ, b´dzie zatem niewàtpliwym wyzwaniem medycyny nowego stulecia na ca∏ym Êwiecie.
66
Streszczenie
Palenie jest uznanym czynnikiem ryzyka
chorób uk∏adu sercowo-naczyniowego. Liczb´
regularnych palaczy w naszym kraju ocenia si´
na 10 milionów – codziennie pali papierosy
oko∏o 40% m´˝czyzn i prawie 20% kobiet.
Wiele badaƒ naukowych dowodzi, ˝e u˝ywanie tytoniu w ró˝nej formie podwy˝sza ryzyko zgonu z powodu chorób uk∏adu krà˝enia
oraz nowotworów z∏oÊliwych (odpowiednio
o 25–40% i 30–40%). Przyczynia si´ tak˝e do
zwi´kszonej zachorowalnoÊci i umieralnoÊci
z powodu nienowotworowych chorób uk∏adu
oddechowego oraz chorób uk∏adu pokarmowego. Zagro˝enia zdrowotne powoduje równie˝ wdychanie powietrza zanieczyszczonego
dymem tytoniowym – tzw. „bierne” palenie.
Prawie co drugi przedwczesny zgon u m´˝czyzn w wieku Êrednim i co dziesiàty u kobiet
jest zwiàzany z paleniem tytoniu.
U podstaw tzw. chorób odtytoniowych le˝à
z∏o˝one mechanizmy patogenne. Poszczególne
sk∏adniki dymu tytoniowego wp∏ywajà zarówno na Êródb∏onek naczyniowy i hemodynamik´ krà˝enia, jak równie˝ przyczyniajà si´ do
powstawania zmian w uk∏adzie hemostazy
oraz w gospodarce lipidowej.
Najskuteczniejszà z klinicznego i ekonomicznego punktu widzenia metodà zapobiegania nast´pstwom palenia czynnego i biernego
jest tworzenie Êrodowisk wolnych od dymu tytoniowego (szko∏y, miejsca pracy, placówki
publiczne) oraz zach´canie do zerwania z na∏ogiem. Opracowano szereg metod mogàcych
u∏atwiç zaprzestanie palenia tytoniu i utrzymanie abstynencji. WÊród nich wymieniç mo˝na
dwie g∏ówne grupy: farmakoterapi´ i terapi´
behawioralnà. Podstawowymi za∏o˝eniami leczenia sà: zapewnienie osobie rzucajàcej palenie opieki specjalistycznej (lekarz, psychoterapeuta), oraz dostosowanie terapii do etapu zaprzestania palenia i stopnia uzale˝nienia pacjenta.
Summary
Smoking is a strong risk factor for cardiovascular disease in men and women. The average per capita cigarette consumption in Poland is very high. In our country smoke (daily
smoking) about 20% of women and 40% of
men. Among smokers risk of death from cardiovascular disease is about 25–40% and from
cancers is about 30–40% higher than among
non-smokers. According to scientific investigations smoking increases risk of death from
chronic obstructive lung and digestive system
disease.
CZYNNIKI RYZYKA 4/00
The relationship between smoking and
cardiovascular disease result from multiple
mechanisms that interact to contribute to
atherosclerosis, vascular injury, thrombosis,
vascular dysfunctions.
Passive smoking (breathing other people’s smoke) is an important cause of cardiovascular disease and cancers, too. Political regulations to enforce restrictions on smoking in
the workplace or other public places and encouraging people to stop smoking are the most
important steps needed to help curb the risk
of tobacco-depended diseases in men and women.
PATOGENEZA MIA˚D˚YCY
There are many methods of helping people
to leave their smoking habit. Two main groups
of tobacco dependence treatment are: behavioral therapy and pharmacotherapy. Every
patient who decided to quit smoking should be
offered professional, the most suitable for him
treatment.
Adres autora:
Katedra Medycyny Spo∏ecznej i Zapobiegawczej
Akademii Medycznej
ul. Sk∏adowa 26/28
90-127 ¸ódê
PiÊmiennictwo:
1. A clinical practice guideline for treating tobacco use and dependence. A US Public Health Service Report. JAMA 2000; 283 (24): 3244-3254. 2.
Barbash GI, White HD, Modan R i wsp. Acute myocardial infarction in the young - the role of smoking. Eur Heart J 1995; 16: 313-316. 3. Basler HD,
Brinkmeier U, Buser K, Gluth G. Nicotine gum assisted group therapy in smokers with an increased risk of coronary disease-evaluation in primary setting format. Health Educ Res 1992; 7 (1): 87-95. 4. Benowitz NL. Nicotine and coronary heart disease. Trends Cardiovasc Med 1991; 1: 315-321.
5. Berglund U, Wallentin L, Von Schenck H. Platelet function and plasma fibrinogen and their relation to gender, smoking habits, obesity and betablocker treatment in young survivors of myocardial infarction. Thromb Haemost 1988; 60: 21-24. 6. Broszkiewicz M, Suwa∏a M, Drygas W. Jak przeprowadziç kampani´ antytytoniowà „Rzuç palenie i wygraj”. ¸ódê, 2000. 7. Celermajer DS, Adams MR, Clarkson P i wsp. Passive smoking and impaired endothelium-dependent arterial dilatation in healthy young adults. N Engl J Med 1996; 334:150-154. 8. Colditz GA, Bonita R, Stampfer RJ
I wsp. Cigarette smoking and risk of stroke in middle-aged women. N Engl J Med 1988;318 (15): 937-941 9. Coralis DG, Deligonul U, Kerm MJ, Cohen JD. Smoking is a risk factor for coronary spasm in young women. Circulation 1992; 85: 905-909.
10. Doll R, Peto R. Mortality in relation to smoking: 20’ years observations on amle British doctors. Br Med J 1987; 317(21): 1303-1309 11. Drzewiecka K, Dzienio K. Zdrowie i umieralnoÊç ludnoÊci Polski. Studia demograficzne 1998; 4 (134): 57-80. 12. Eberman KM, Patten CA, Dale LC. Jak
pomagaç pacjentom rzucajàcym palenie. MpD 1999; 8 (9):39-45. 13. Fagerström KO. Measuring degree of physical dependence to tobacco smoking with reference to individualization of treatment. Addict Behav 1978; 3: 235-241. 14. Fiore MC, Smith SS, Jorenby DE i wsp. The effectiveness
of the nicotine patch for smoking cessation: a meta-analysis. JAMA 1994;271:1940-1947
15. Froom P, Kristal-Boneh E, Malamed S i wsp. Smoking cessation and body mass index of occupationally active men: The Israeli CORDIS Study.
Am J Public Health 1999; 89: 718-722. 16. Glanz SA, Parmley WW. Passive smoking and heart disease. JAMA 1995; 273 (13): 1047-1053. 17. Grines CL, Topol EJ, Neil WW i wsp. Effect of cigarette smoking on outcome after thrombolytic therapy for myocardial infarction. Circulation 1995; 91:
298-303. 18. Hartz AJ, Barbiak PN, Anderson AJ. Smoking, coronary artery occlusion and nonfatal myocardial infarction. JAMA 1987; 264: 851853. 19. Hasdai D, Garrat KN, Grill D i wsp. Effect of smoking status on the long-term outcome after successful percutaneous coronary revascularisation. N Engl J Med 1997; 336 (11): 755-761
20. He Y, Lam TH, Li LS, Li LS, Du RY, Jia GL, Huang JY, Zheng JS. Passive smoking at work as a risk factor for coronary heart disease in Chinese
women who have never smoked BMJ 1994; 308: 380-384. 21. He Y, Lam TH, Li LS, Li LS, Du RY, Jia GL, Huang JY, Zheng JS. The number of stenotic coronary arteries and passive smoking exposure from husband in lifelong non-smoking women in Xi an, China. Atherosclerosis 1996; 127:
22238. 22. Howard G, Wagenknecht LE, Burke GL I wsp. Cigarette smoking and progression of atherosclerosis: the Atherosclerosis Risk in Communities (ARIC) study. JAMA 1998; 279 (2): 119-124. 23. Hrycek A, CieÊlik P, Trzeciak HI: Obraz kliniczny deficytu acylotransferazy lecytynowo-cholesterolowej. Przegl Lek. 1994; 51 (12): 516-519. 24. Iso H, Shimamoto T, Sato S i wsp. Passive smoking and plasma fibrinogen concentrations. Am
J Epidemiol 1996;144:1151-1154.
25. Janson D, Monrali MD, Balz Frei PhD, Athinson W. Increase in circulating products of lipid peroxidation in smokers. N Engl J Med 1995; 5: 11981203. 26. Jorenby D, Leischow SJ, Nides MA i wsp. A controlled trial of sustained-release bupropion, a nicotine patch, or both for smoking cessation. N Engl J Med 1999; 340: 685-691. 27. Kalra J, Chadhary AK. Increased production of oxygen free radicals in cigarettes smokers. Int J Exp Patol 1991, 72: 1-7. 28. Kawachi I, Colditz GA, Speizer FE i wsp.. A prospective study of passive smoking and coronary heart disease. Circulation 1997;
95:2374-2379. 29. Kiowski W, Linder L, Stoschtzky K i wsp. Diminished vascular response to inhibition of endothelium - derived nitric oxide and enhanced vasoconstriction to exogenously administred endothelin - 1 in clinically healthy smokers. Circulation 1994; 90: 27-34.
30. Klein LW. Cigarette smoking, atherosclerosis and the coronary hemodynamic response: a unifying hypothesis. J Am Coll Cardiol 1984; 4: 972974. 31. Kraner SE, Graham KE. Jak najszybciej I najproÊciej pomóc pacjentom, którzy chcà rzuciç palenie? MpD 1992; 1 (3): 97-107. 32. Laatikainen T. Cardiovascular risk in the republic of Karelia, Russia: comparison of major risk factors with North Karelia Finland. Helsinki, National Public Health Institute, KTL, 2000. 33. Law M, Wald N. How effective is nicotine replacement therapy in helping people to stop smoking? BMJ 1994;308:2126. 34. Law MR, Morris JK, Wald NJ. Environmental tobacco smoke exposure and ischaemic heart disease: an evaluation of the evidence. BMJ
1997;315:973-980.
35. LeVois M E, Layard M W, Lee P i wsp.. A Prospective Study of Passive Smoking and Coronary Heart Disease. Circulation 1998; 97: 1870-1871.
36. Lykkesfeldt J, Loft S, Nielsen JB, Poulsen HE: ascorbic acid and dehydroascorbic acid as biomarkers of oxidative stress caused by smoking. Am
J Clin Nutr 1997; 65 (4): 959-963. 37. McCall MR, van den Berg JJ, Kuypers FA i wsp.: Modification of LCAT activity and HDL structure. New links
between cigarette smoke and coronary heart disease risk. Arterioscler Thromb. 1994; 14 (2): 248-253. 38. Mizoue T, Ueda R, Hino Y, Yoshimura T.
Workplace exposure to environmental tobacco smoke and high density lipoprotein cholesterol among nonsmokers. Am J Epidemiol 1999; 150: 10681072. 39. Morris J K, Wald N J (1998). Passive smoking and heart disease. BMJ 317: 344-344.
67
PATOGENEZA MIA˚D˚YCY
CZYNNIKI RYZYKA 4/00
40. Moskowitz WB, Mosteller M, Schieken RM i wsp. Lipoprotein and oxygen transport alterations in passive smoking preadolescent children: The
MCV twin study. Circulation 1990: 81: 586-592. 41. Murata A: Smoking and vitamin C. World Rev Nutr Diet. 1991; 64: 31-57. 42. Nitenberg A, Antony I, Foult JM. Acetylocholine induced coronary vasoconstriction in young heavy smokers with normal coronary arteriographic findings. Am J Med
1993; 95: 71-77. 43. O stylach ˝ycia Polaków. Centrum Badania Opinii Spo∏ecznej. red. Falkowska M. Warszawa, 1997. 44. O’Keefe J, Nelson J, Harris WS. Zmiana stylu ˝ycia a zapobieganie chorobie wieƒcowej. MpD 1997; 5 (6): 61-71.
45. Penn A, Chen L-C, Snyder CA. Inhalation of steady-state side stream smoke from one cigarette promotes arteriosclerotic plaque development.
Circulation 1994; 90: 1363-1367. 46. Peto R, Lopez A, Boreham J, Thun M. Mortality from tobacco in developed countries: indirect estimations from
national vital statistics. Lancet 1992; 339: 1268-1278. 47. Porównanie sytuacji zdrowotnej ludnoÊci Polski i wybranych krajów europejskich w 1996r.
G∏ówny Urzàd Statystyczny. Warszawa, 1998. 48. Puska P, Tuomilehto J, Nissinen A, Vartiainen E. The North Karelia Project 20 years results and
experiences. Helsinki, National Public Health Institute, KTL, 1995. 49. Quillen JE, Rossen JD, Osskarrson HJ i wsp. Acute effect of cigarettes smoking on the coronary circulation: constriction of epicardial and resistance vessels. J Am Coll Cardiol 1993; 22: 642-647.
50. Roberts KA, Rezai AA, Pinkerton KE, Rutledge JC. Effect of environmental tobacco smoke on LDL accumulation in the artery wall. Circulation
1996;94:2248-2253. 51. Rosenberg L, Palmer JR, Shapiro S. Decline in the risk of myocardial infarcion among women who stop smoking. N Engl
J Med 1990; 322: 213-217. 52. Shinton R, Beevers G. Metaanalysis of relation between cigarette smoking and stroke. BMJ 1989; 298 (6676): 789794. 53. Silagy C, Mant D, Fowler G i wsp. Meta-analysis on efficacy of nicotine replacement therapies in smoking cessation. Lancet 1994;343:139142 . 54. Steenland K: Passive smoking and the risk of heart disease. JAMA 1992; 267 (1): 94-99.
55. Steenland K, Thun M, Lally C, Heath C Jr. Environmental tobacco smoke and coronary heart disease in the American Cancer Society CPS-II Cohort. Circulation 1996; 94: 622-628. 56. Steinberg D, Parthasarthy S, Care TE i wsp.: Beyond cholesterol: modification of low density lipoprotein that
increase its atherogenicity. N Engl J Med. 1989; 320: 915. 57. Sugiishi M, Takatsu F. Cigarette smoking is a major risk factor for coronary spasm.
Circulation 1993; 87: 76-79. 58. Sun Y-P, Zhu B-Q, Sievers RE i wsp. Metoprolol does not attenuate atherosclerosis in lipid-fed rabbits exposed to
environmental tobacco smoke. Circulation 1994; 89:2260-2265. 59. Sun Y-P, Zhu B-Q, Sievers RE i wsp. L-arginine preserves endothelial dependent
relaxation during environmental tobacco smoke in lipid fed rabbits (Abstract). Circulation 1994; 90: I-459.
60. Taylor AE, Johnson DC, Kazemi H. Environmental tobacco smoke and cardiovascular disease: a position paper from the Council on Cardiopulmonary and Critical Care, American Heart Association. Circulation. 1992;86:1-4. 61. Thornton A, Lee P, Fry J. Differences between smokers, ex-smokers, passive smokers and non-smokers. J Clin Epidemiol 1994;47:1143-1162. 62. Torbus-Lisiecka B, Szafraƒska B, Weso∏owska T i wsp.: Wp∏yw
zaleceƒ dietetycznych na poziom niektórych parametrów lipidowych i parametrów hemostazy u potomstwa rodziców z czynnikami ryzyka choroby
niedokrwiennej serca. Pol Arch Med Wew. 1996; 96 (4): 359-366. 63. Valkonen M, Kuusi T. Passive Smoking Induces Atherogenic Changes in LowDensity Lipoprotein. Circulation 1998; 97: 2012-2016. 64. WHO. Tobacco or health: A global status report. WHO. Geneva, 1997.
65. WHO. World Health Statistics Annual. Geneva, 1998. 66. Willet WC, Green A, Stampfer MJ i wsp. Relative and absolute excess risks of coroanry heart disease among women who smoke cigarettes. N Engl J Med 1987; 317 (21): 1303-1309. 67. Zapobieganie u˝ywaniu tytoniu oraz pomoc
w rzucaniu palenia. Wytyczne Institute for Clinical Systems Integration, Mineapolis. MpD 1998; 7 (1): 155-164. 68. Zatoƒski W. Demokracja jest
zdrowsza. Cud zdrowotny nad Wis∏à. Centrum Onkologii- Instytut, Warszawa 1999. 69. Zeiher AM MD, Schadinger V MD, Minners J, BSC. Long term
cigarette smoking impairs endothelium dependent coronary vasodilatator function. Am Heart Assoc 1995; 92: 1094-1099.
70. Zhu B-Q, Parmley WW. Hemodynamic and vascular effects of active and passive smoking. Am Heart J 1995; 130: 1270-1275. 71. Zhu B-Q, Sun
Y-P, Sievers RE i wsp. Passive smoking increases experimental atherosclerosis in cholesterol-fed rabbits. J Am Coll Cardiol 1993;21:225-232. 72.
Zhu S-H, Sun J, Billings C i wsp.. Predictors of smoking cessation in U.S. adolescents. Am J Prev Med 1999; 16 (3): 202-207.
68
PATOGENEZA MIA˚D˚YCY
CZYNNIKI RYZYKA 4/00
W nowym stuleciu
˚YJ ZDROWIEJ! ˚YJ D¸U˚EJ!
APEL O ZDROWE ˚YWIENIE I AKTYWNOÂå FIZYCZNÑ
W trosce o zdrowie Rodaków radzimy wprowadziç zmiany w dotychczasowym sposobie ˝ywienia, które zmniejszajà ryzyko chorób uk∏adu krà˝enia, nadciÊnienia t´tniczego, cukrzycy, oty∏oÊci,
niektórych nowotworów oraz wielu innych chorób na tle wadliwego ˝ywienia.
PO˚ÑDANE ZMIANY
KORZYÂCI ZDROWOTNE
Jedz regularnie 3 do 5 posi∏ków dziennie,
zast´pujàc t∏uste produkty spo˝ywcze
chudymi i ograniczajàc spo˝ycie soli i cukru
zmniejszenie ryzyka oty∏oÊci,
nadciÊnienia i cukrzycy
Kosztem t∏uszczów zwierz´cych zwi´kszaj spo˝ycie
oleju rzepakowego, oliwy z oliwek i margaryn
mi´kkich zawierajàcych naturalnà wit. E
obni˝enie poziomu cholesterolu,
zmniejszenie ryzyka mia˝d˝ycy
Mi´so zast´puj t∏ustymi rybami morskimi
co najmniej 2 razy w tygodniu
zmniejszenie ryzyka arytmii i groênych
powik∏aƒ sercowych oraz depresji
Codziennie spo˝ywaj owoce, warzywa
w iloÊci nie mniejszej ni˝ 0,5 kg oraz orzechy
niesolone, ale nie wi´cej ni˝ 30 g.
zmniejszenie ryzyka mia˝d˝ycy
i nowotworów przewodu pokarmowego
oraz zapobieganie nadciÊnieniu
Do ka˝dego posi∏ku w∏àczaj produkty zbo˝owe,
a nasiona roÊlin stràczkowych spo˝ywaj na obiad
co najmniej 1 raz w tygodniu
obni˝enie poziomu cholesterolu,
zmniejszenie ryzyka mia˝d˝ycy
Pij co najmniej 0,5 l niskot∏uszczowego mleka,
kefiru lub jogurtu dziennie oraz 1,5 l innych
p∏ynów, w tym soków owocowych i warzywnych
oraz wody mineralnej
zmniejszenie ryzyka rozwoju osteoporozy, zapobieganie kamicy nerkowej
Uprawiaj regularnie umiarkowane çwiczenia
fizyczne, najlepiej 3 razy w tygodniu
przez 30 min.
poprawa sprawnoÊci uk∏adu krà˝enia
i przemiany materii, lepsze samopoczucie
Niniejsze zalecenia pro publico bono opracowa∏a Rada Naukowa Instytutu Diety Âródziemnomorskiej i ˚ywienia Funkcjonalnego (IDS˚F) powo∏anego przez Polskie Towarzystwo Badaƒ nad
Mia˝d˝ycà i Rad´ Promocji Zdrowego ˚ywienia oraz Instytut ˚ywnoÊci i ˚ywienia (I˚˚) w Warszawie.
Prof. Marek Naruszewicz – dyrektor IDÂ˚F – biochemia kliniczna, prof. Wiktor B. Szostak –
przewodniczàcy Rady Naukowej – dietetyka, dr Lucjan Szponar – dyrektor I˚˚ – higiena ˝ywnoÊci i ˝ywienia, prof. Anna Cz∏onkowska – neurologia, prof. Artur Czy˝yk – diabetologia,
prof. Miros∏aw D∏u˝niewski – kardiologia, prof. Wojciech Drygas – medycyna sportowa,
prof. W∏odzimierz Januszewicz – nadciÊnienie, prof. Zdzis∏awa Korancewicz-Jach – kardiologia
inwazyjna, dr Ma∏gorzata Koz∏owska-Wojciechowska – gastrologia, prof. Jerzy Kuch – kardiologia, dr Artur Mamcarz – kardiologia, prof. Zbigniew Religa – kardiochirurgia.
69
KRONIKA
70
CZYNNIKI RYZYKA 4/00
KRONIKA
CZYNNIKI RYZYKA 4/00
CENTRAL AND EAST EUROPEAN STROKE SOCIETY (CEESS)
Third educational course
First announcement
AUGUST 25-28, 2001, WARSAW, POLAND
The course is organized with the collaboration of
The 33rd International Danube Symposium of Neurological Sciences and Continuing Education
The Polish National Project for Stroke Prevention and Treatment
Cerebrovascular Section of Polish National Society
HONORARY PATRON
Prof. Grzegorz Opala M.D., Ph.D.
Minister of Health of the Polish Republic
Organising Committee
Zoltan Nagy M.D., Ph.D.,D.Sc. (president of CEESS)
Michael Brainin M.D.,Ph.D. (president elect of CEESS)
Laszlo Csiba M.D.,M.D.
Vida Demarin M.D.,Ph.D.
Pavel Kalvach M.D.,Ph.D.
Hubert Kwiecinski M.D.,Ph.D.
Zbigniew Stelmasiak M.D.,Ph.D.
Andrzej Szczudlik M.D.,Ph.D.
President of the Organising Committee
Anna Czlonkowska M.D.,Ph.D.
Secretaries of the Organising Committee
Tadeusz Medndel M.D.
Maciej Niewada M.D.
Address of the Organising Committee
Prof. Anna Cz∏onkowska
2nd Department of Neurology
Institute of Psychiatry and Neurology
Sobieskiego 1/9
02 957 Warsaw, Poland
tel.: (48 22) 842 76 83, fax.: (4822) 842 40 23
e-mail: [email protected]
Why Stroke Prevention?
Stroke is a major medical issue and one of the leading causes of mortality and disability in the
world. There are wide variations between European countries in stroke incidence and mortality
rates which clearly indicate that stroke is preventable. The prospects for stroke prevention continue to advance. Risk factor management, antiplatelet, anticoagulant and surgical therapy reduce
the incidence of stroke and reduce the risk of brain damage caused by vascular changes. Current
knowledge and perspectives in primary and secondary stroke prevention will be discussed during
the course with the participation of eminent world specialists in this field.
75
CZYNNIKI RYZYKA 4/00
KRONIKA
Faculty: J. Toole (Winston-Salem, USA)
(president of the World Federation of Neurology
M. Brainin(Klosterneuburg, Austria)
G. Boysen (Copenhagen, Denmark)
L. Csiba (Debrecyn,Hungary)
A. Czlonkowska (Warsaw, Poland)
V. Demarin ( Zagreb, Croatia)
V. Hachinsky (London Ont., Canada)
A. Januszewicz (Warsaw,Poland)
B. Johansson (Lund, Sweden)
P. Kalvach (Prague, Czech Republic)
H. Kwieciƒski (Warsaw, Poland)
Z. Nagy ( Budapest, Hungary)M.Niewada
Bo. Norvig (Lund, Sweden)
M. Naruszewicz (Szczecin, Poland)
D. Ryglewicz (Warsaw, Poland)
A. Szczudlik (Cracow, Poland)
and others
PRELIMINARY PROGRAM
August 25
arrival
7 pm opening lecture
August 26
9 am - 1 pm lectures
2.30 pm - 5 pm small group workshops
August 27
9 am - 1 pm lectures
2.30 am - 5 pm small group workshops
Workshops will organised in small groups for an informal discussion of the practical aspects of the
topics presented during the morning session.
Language: English
Course venue: Novotel - Warsaw
Registration fee 200 DEM
Registration includes: scientific program, Accommodation (3 nights), lunches, dinners,
Welcome reception, sightseeing tour (28th of August) and other social events.
For a limited number of participants the registration fee will be reimbursed in Warsaw upon written application, but registration has to be completed and the fee paid. The main criteria for reimbursment will be age and engagement in stroke study. The number of reimbursements depends on
the final budget. Please note that the CEESS is a non profit making organization.
For persons attending the 33rd Danube Symposium transportation to Lublin will be provided on
the 28th of August in the afternoon.
Registration deadline: May 31
Confirmation of acceptance as well as details regarding terms of payment and the second
announcement will be sent out by the end of June 2001.
To remain the interactive character of the meeting the number of participants will be limited to
120.
76
CZYNNIKI RYZYKA 4/00
KRONIKA
Warsaw, Jan. 15, 2001
Dear Dr.
With reference to our previous discussion I enclose the proposal of the first announcement for the Third Educational Course organised by the Central and East European
Stroke Society.
I should be very grateful if you confirm your participation as a faculty member in this course.
I should be grateful if you could sent me the title of your lecture (20 min) and the topic
which you would like to discuss during the workshop (about 1 hour). Lectures should
be mainly related to prevention, but of course some wider aspects can be presented e.g.
organisation of the stroke service, post stroke complications, compliance, advances in
stroke therapy. During workshops there should be an introduction to the topic which you
will discuss with enough time allocated for a general discussion. (People from our part of
Europe are rather reserved so that the workshop discussion will be the best opportunity
for an exchange of ideas). We will have 18-20 workshops so different aspects of stroke
can be reviewed.
I would be grateful if you could send me more than one proposal for your lecture and
workshop (if you like to take part in workshops). It will be easier then for me to organise the program and to avoid overlapping.
I can cover your travel expenses and accommodation but for any accompanying person
only hotel expenses. Unfortunately we cannot pay a honorary for your lecture. The course is organised for countries which have financial restraints and therefore the fee is rather
symbolic.
I would be grateful for an answer as soon as possible and for your remarks concerning
this announcement. Titles of lectures and workshops can be sent later, but not later than
the end of February. I have been waiting for final confirmation from the main sponsor the reason why this invitation is late.
It will be a great honor for the Central and East European Stroke Society, Polish neurologists and for me personally if you accept this invitation.
Looking forward to hearing from you,
With best regards,
Prof. Anna Czlonkowska
77
dnia....................................................
Z G ¸ O S Z E N I E
Uprzejmie prosz´ o przyj´cie mnie w poczet cz∏onków
POLSKIEGO TOWARZYSTWA BADA¡ NAD MIA˚D˚YCÑ
................................................................
(podpis zg∏aszajàcego)
DANE PERSONALNE
1. Imi´ i nazwisko ..............................................................................................................................................................................
2. Tytu∏ lub stopieƒ naukowy ........................................................................................................................................................
3. Rodzaj ukoƒczonych studiów (uczelnia, wydzia∏, rok ukoƒczenia) .......................................................................
.....................................................................................................................................................................................................................
.....................................................................................................................................................................................................................
4. Stanowisko i miejsce pracy (kod, adres, telefon, e-mail) ..........................................................................................
.....................................................................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................................................................❏
5. Kierunek pracy badawczej ........................................................................................................................................................
.....................................................................................................................................................................................................................
6. Adres prywatny (kod pocztowy), telefon, e-mail ...........................................................................................................
................................................................................................................................................................................................................❏
W kratkach prosimy zaznaczyç adres do korespondencji.
Cz∏onkostwo PTBnM gwarantuje bezp∏atne otrzymywanie kolejnych egzemplarzy „Czynników Ryzyka“.
Przyj´to w poczet cz∏onków
Polskiego Towarzystwa Badaƒ nad Mia˝d˝ycà w dniu .......................................................................................................
................................................................
(Przewodniczàcy)
Sk∏adka cz∏onkowska za rok 2001 wynosi 40 z∏.
Nasze konto:
Polskie Towarzstwo Badaƒ nad Mia˝d˝ycà
PKO II O/Szczecin 10204809-902261-270-1
................................................................
(Sekretarz)

Podobne dokumenty

Pobierz

Pobierz i m∏odzie˝y. Coraz cz´Êciej bowiem jadamy poza domem, g∏ównie w restauracjach typu „fast food”, co, jak obliczono, powoduje przyrost dodatkowych 3 kg masy cia∏a rocznie. Bogacà si´ przy tym produce...

Bardziej szczegółowo

Pobierz - Polskie Towarzystwo Badań nad Miażdżycą

Pobierz - Polskie Towarzystwo Badań nad Miażdżycą Europejskiej dogonimy czo∏ówk´ mo˝e byç z∏udna, gdy˝ w nauce najwa˝niejsza jest ciàg∏oÊç pokoleƒ, a z tym jest coraz gorzej, gdy˝ m∏odzi ludzie uciekajà od pracy badawczej.

Bardziej szczegółowo