Oksisterolien merkitys rasva-aineenvaihdunnassa

Transkriptio

1 Katsaus VESA OLKKONEN JA MARKKU LEHTO Oksisterolien merkitys rasva-aineenvaihdunnassa ja valtimonkovettumistaudin kehittymisessä Hapettuneita kolesterolijohdoksia oksisteroleita on tutkittu useiden vuosikymmenien ajan osana valtimonkovettumistaudin ns. oksidaatiohypoteesiin liittyvää työtä. Vaikka näitä yhdisteitä esiintyy rikastuneina suonten seinämien vaurioissa, plasman oksisterolipitoisuuksia ei nykytiedon valossa voida pitää valtimonkovettumistaudin riskitekijänä. Oksisteroleilla saattaa kuitenkin olla merkitystä tekijöinä, jotka vaikuttavat paikallisesti suonen seinämän solujen lipiditasapainoon ja vaurioiden kypsymiseen. Viime vuosina on paljastunut solun itse tuottamien oksisterolien merkitys rasva-aineenvaihduntaa säätelevinä signalointimolekyyleinä. Oksisteroleja sitovilla säätelytekijöillä on keskeinen rooli kolesterolin poistossa elimistöstä. Tämä havainto on tuonut oksisterolit uudelleen yhdeksi keskeiseksi tutkimuskohteeksi valtimonkovettumistaudin ehkäisyssä ja hoidossa. Oksisterolit ovat 27-hiiliatomisia hapettuneita kolesterolijohdoksia, joilla on lukuisia biologisia vaikutuksia. Niitä esiintyy plasmassa hyvin pieninä pitoisuuksina verrattuna kolesteroliin. Sydän- ja verisuonitautiriskin kannalta on kuitenkin merkittävää, että niitä on havaittu rikastuneina mm. hapettuneissa low density -lipoproteiineissa (LDL), syöjäsolu-vaahtosoluissa ja valtimonkovettumistaudin aiheuttamissa vaurioissa. Oksisterolit ovat liittyneet kiinteästi valtimonkovettumistaudin kehittymisen ns. oksidaatiohypoteesiin. Tämän hypoteesin mukaan LDL:ien rasva-aineiden ja proteiiniosan hapettuminen verisuonen seinämässä saa aikaan näiden lipoproteiinien hallitsemattoman sisäänoton syöjäsoluihin, mikä lopulta johtaa niiden kertymiseen vaahtosoluihin ja useiden eri mekanismien kautta valtimonkovettumistaudin Duodecim 2005;121: kehittymiseen (Steinberg ym. 1989, Navab ym. 2004). Oksisterolien roolia sydän- ja verisuonitautien etiologiassa on tutkittu intensiivisesti 1980-luvun alusta lähtien. Tämän lisäksi eräillä oksisteroleilla on havaittu olevan voimakkaita vaikutuksia solujen rasva-aineenvaihduntaa säätelevien geenien ilmentymiseen, mikä on viime vuosina tuottanut nämä yhdisteet aivan uudella tavalla kiinnostuksen kohteiksi. Entsymaattisissa hapetusreaktioissa syntyvät oksisterolit Yleisimmät kolesterolirungon muutokset oksisteroleissa ovat hydroksyyli-, keto-, hydroperoksi- ja epoksiryhmien muodostuminen (kuva 1). Eräät oksisterolit syntyvät soluissa entsymaattisten hapetusreaktioiden tuloksena. Niistä ylei- 515

2 simmät ovat 27-, 24(S)- ja 7α-hydroksyylikolesteroli (K), jotka muodostuvat kolesterolista sytokromi P-450-perheeseen kuuluvien hydroksylaasien katalysoimissa reaktioissa (Russell 2000). Useat solutyypit, mm. syöjäsolut, pystyvät muuttamaan kolesterolia 27-K:ksi, mikä on yksi tapa poistaa solujen kolesteroliylimäärää. Tämän kolesterolin poistoreitin merkitystä valtimonkovettumistaudin kannalta tukee se, että periytyvään steroli-27-hydroksylaasin puutokseen liittyy riski taudin kehittymiseen nuorella iällä (Björkhem ym. 2001). Kolesteroli-24-hydroksylaasi ilmentyy lähes yksinomaan keskushermostossa, ja muodostuneella 24(S)-K:lla on arveltu olevan tärkeä rooli keskushermoston sterolitasapainon ylläpidossa (Björkhem ym. 1997). Alzheimerin tautiin liittyy plasman suurentunut 24(S)-K-pitoisuus, ja on esitetty, että tätä voitaisiin käyttää hyväksi taudin diagnosoinnissa (Kolsch ym. 2003). Maksan tuottama 7α-K on keskeinen välituote sappihappojen synteesin pääasiallisella, ns. neutraalilla reitillä, kun taas 27-K on välituote sappihappojen vaihtoehtoisella, ns. happamalla synteesireitillä (Björkhem ja Eggertsen 2001). Maksassa syntyy lääkeaineita metaboloivan sytokromi P-450 3A4:n aktiivisuuden tuloksena kolesterolista myös 4β-hydroksyylikolesterolia (Bodin ym. 2002)(kuva 1). Ei-entsymaattisen hapetuksen tuloksena syntyvät oksisterolit Entsyymireaktioissa syntyvien oksisterolien lisäksi ihmisen kudoksissa ja plasmassa on ei-entsymaattisesti, mm. vapaiden happiradikaalien aikaansaaman hapettumisen tuloksena syntyviä oksisteroleita. On jonkin verran epäselvää, missä määrin nämä syntyvät elimistössämme ja missä määrin niitä saadaan ravinnosta. On arvioitu, että länsimaisen ruokavalion sisältämästä kolesterolista noin 1 % on hapettuneessa muodossa. Yleisimpiä ravinnosta löydettyjä oksisteroleja ovat 7-ketokolesteroli (7-KK), 7α-K, 7β- K ja 5,6-epoksikolesterolit (Brown ja Jessup 1999) (kuva 1). Näistä 7-asemaan muuntuneita oksisteroleita samoin kuin sivuketjuun hapetettuja muotoja syntyy myös elimistössämme tapahtuvien ei-entsymaattisen hapetusreaktioiden tuloksena. Oksisterolien analytiikka biologisista näytteistä on varsin hankalaa, sillä steroleissa tapahtuu helposti hapettumista näytteiden käsittelyn ja analyysin aikana. Oksisterolien luotettava erottaminen toisistaan vaatii kehittynyttä teknologiaa. Nykyisin siihen käytetään tyypillisesti kaasukromatografin ja massaspektrometrin yhdistelmää. Oksisterolit verenkierrossa, vaahtosoluissa ja valtimonkovettumisvaurioissa Verenkierron oksisterolit. Yleisin oksisteroli plasmassa on 27-K, jota on noin 80 µmol kolesterolimoolia kohden eli alle 1/ kolesterolin kokonaispitoisuudesta. Seuraavaksi yleisimmät oksisterolit ovat 24(S)-K ja 7α-K. Myös 4β-K:ta esiintyy runsaasti, erityisesti tiettyjä epilepsialääkkeitä käyttävillä (Bodin ym. 2002). Yleisimmistä plasman oksisteroleista valtaosa (70 90 %) esiintyy rasvahappoestereinä lipoproteiineissa (Dzeletovic ym. 1995, Brown ja Jessup 1999). Valtimonkovettumistaudin etiologian tutkimuksen kannalta on kiinnostavaa, että suuria oksisterolipitoisuuksia on löydetty lisääntyneeseen sepelvaltimotautiriskiin liittyvistä LDL-alafraktioista (Tertov ym. 1996, Chang ym. 1997, Sevanian ym. 1997). Valtimonkovettumisvaurioiden ja vaahtosolujen oksisterolipitoisuudet ovat tyypillisesti noin kaksi kertaluokkaa suurempia kuin pitoisuudet plasmassa. Useiden tutkimusten mukaan 27-K on runsaimmin ihmisen valtimonkovettumisvaurioissa esiintyvä oksisteroli ja sen pitoisuus korreloi vaurioiden kolesterolipitoisuuden ja valtimonkovettumistaudin vakavuusasteen kanssa (Brown ja Jessup 1999, Maor ym. 2000, Garcia-Cruset ym. 2001, Vaya ym. 2001). Tämä saattaa kuvastaa vaurion solujen kolesteroli-27-hydroksylaasin aktivaatiota yrityksenä poistaa kertyvää kolesteroliylimäärää. Muita vaurioissa runsaasti esiintyviä oksisteroleja ovat ei-entsymaattisissa hapetusreaktioissa syntyvät 516 V. Olkkonen ja M. Lehto

3 Aivot Ravinto 7-KK 7α-K 7β-K 5α,6α-EPOX 5β,6β-EPOX Suonen seinämä 27 K 7β-K 7-KK 24(S)-K 27-K 4β-K 7α-K Maksa Leesio Verenkierto 4β-K 7α-K 27-K Sappihapot Kolesteroli O 7-ketokolesteroli 27-hydroksyylikolesteroli O 5,6-epoksikolesteroli KUVA 1. Tärkeimmät elimistössämme esiintyvät oksisterolit ja niiden alkuperä. EPOX, = epoksikolesteroli, KK = ketokolesteroli, K = hydroksyylikolesteroli. Kolesterolin ja eräiden yleisten oksisterolien rakenteet on esitetty oikeassa alakulmassa (erot kolesteroliin nähden osoitettu punaisella). 27-K:hon kohdistuvat nuolet tarkoittavat sitä, että ko. kolesterolia syntyy kaikkialla elimistössä. 7β-K ja 7-KK (kuva 1). Näiden osuus on suuri varsinkin rasvajuostevaiheen (fatty streak) vaurioissa, mikä saattaa viitata voimakkaaseen hapetusaktiivisuuteen tämäntyyppisissä vaurioissa tai kyseisten oksisterolien selektiiviseen kertymiseen syöjäsolu-vaahtosoluihin, joita rasvajuosteissa on runsaasti. Vaurioiden kehittymisen kannalta saattaa olla merkitystä myös sillä, että 7-ketokolesterolin on in vitro osoitettu indusoivan monosyyttien erilaistumista syöjäsoluiksi ja edelleen vaahtosoluiksi (Hayden ym. 2002). Havainnot oksisterolien kertymisestä valtimonkovettumisvaurioihin yhdessä näiden yhdisteiden proapoptoottisten ja sytotoksisten vaikutusten kanssa ovat saaneet useat tutkijat arvelemaan, että niillä voi olla patofysiologista merkitystä mm. endoteelin vaurioitumisessa ja aterooman nekroottisen ytimen muodostumisessa (Colles ym. 2001). Mistä vaurioiden oksisterolit ovat peräisin? Näyttää siltä, että leesioihin kertyvät oksisterolit syntyvät suurimmaksi osaksi kolesterolista in situ valtimon seinämässä. Oksisterolien kertyminen valtimon seinämään ei siis välttämättä ole sidoksissa seerumin oksisterolipitoisuuksiin vaan on pikemminkin seurausta kolesterolin kertymisestä valtimon intimaan. Eläinkokeet, joissa on tutkittu ravintoon lisättyjen oksisterolien ja sitä kautta plasman suurentuneiden oksisterolipitoisuuksien vaikutusta ateroskle- Oksisterolien merkitys rasva-aineenvaihdunnassa ja valtimonkovettumistaudin kehittymisessä 517

4 roosin kehittymiseen, ovat tuottaneet ristiriitaisia tuloksia (Brown ja Jessup 1999). Myöskään suoraan hiirten verenkiertoon ruiskutetaan radioaktiivisesti merkityn 7-KK:n ei havaittu kertyvän aortan seinämiin (Lyons ja Brown 2001). Aivan viimeaikaisten havaintojen mukaan tyypin 1 maksan 11β-hydroksisteroididehydrogenaasi pystyy tehokkaasti katalysoimaan verenkierron 7-asemaan muuntuneiden oksisterolien kataboliaa (Hult ym. 2004, Schweizer ym. 2004). On siis ilmeistä, että näiden oksisterolien poistuma verestä ja katabolia maksassa on erittäin nopeaa ja ne eivät siksi kerry muihin kudoksiin. Ovatko verenkierron oksisterolit sydän- ja verisuonitautien riskitekijöitä? Siitä, että verenkierron oksisterolien pitoisuudet muodostaisivat riskitekijän sydän- ja verisuonitautien kannalta, on hyvin vähän epidemiologista todistusaineistoa. Salonen ym. (1997) raportoivat, että plasman suuri 7β-K-pitoisuus oli vahvin ennustava tekijä kaulavaltimon seinämän paksuuntumiselle yli 30 tekijän monimuuttuja-analyysin mukaan. Toisessa tutkimuksessa verrattiin vakiintuneita ja uusia mahdollisia riskitekijöitä ruotsalaisten ja liettualaisten vuotiaiden miesten välillä. Jälkimmäisillä on neljä kertaa suurempi sepelvaltimokuoleman riski, ja plasman 7β-K-pitoisuus oli heillä merkitsevästi suurempi kuin ruotsalaisilla. Aiemmin tunnettujen riskitekijöiden tasot olivat samat (Zieden ym. 1999). Zhou ym. (2000) totesivat useiden plasman oksisterolien pitoisuudet verrokkeihin nähden merkitsevästi suurentuneiksi 105 potilaalla, joilla oli rintakipuja ja sepelvaltimoiden 80-prosenttisia tukkeumia. Yasunobu ym. (2001) määrittivät hapettuneen LDL:n (OxLDL) autovasta-aineiden ja oksisterolien pitoisuuksia 183 potilaalta, joille tehtiin sepelvaltimoiden varjoainekuvaus. Sekä OxLDL-vasta-aineiden että 25-K:n, 27-K:n ja 7β-K: n pitoisuudet olivat merkitsevästi suuremmat potilailla, joilla oli sepelvaltimoiden ahtaumia, verrattana niihin, joilla ahtaumia ei todettu. Sytosoliset oksisteroleja sitovat proteiinit Jo kolme vuosikymmentä sitten tunnettiin oksisterolien kolesterolin biosynteesiä estävä vaikutus. Näiden varhaisten havaintojen perusteella alkoi kolesteroliaineenvaihduntaa säätelevien proteiinien etsintä. Taylor ja Kandutsch eristivät 1980-luvun alussa ensimmäisen oksisteroleita sitovan proteiinin (OSBP), jonka affiniteetti hapettuneita steroleita kohtaan korreloi näiden kykyyn säädellä kolesterolin biosynteesiä säätelevän 3-hydroksi-3-metyyliglutaryyli-koentsyymi A -reduktaasin aktiivisuutta (Taylor ym. 1984). Tämän vuoksi OSBP:llä ajateltiin olevan keskeinen rooli kolesteroliaineenvaihdunnan oksisterolivälitteisenä säätelijänä. Myöhemmissä tutkimuksissa on kuitenkin osoitettu, että OSBP-proteiinin toimintatapa ei liity suoraan kolesterolimetabolian geenien säätelyyn. OSBP-proteiinin ylituotannolla on kuitenkin useita vaikutuksia solun rasva-aineenvaihduntaan: kolesterolin ja sfingomyeliinin biosynteesi lisääntyy ja kolesterolin varastointi rasvahappoestereinä vähenee (Lagace ym. 1997, 1999). Ihmisellä ja muilla korkeammilla nisäkkäillä tunnetaan 11 OSBP:n kaltaista geeniä (OSBP related proteins, ORP) (Lehto ym. 2001). Kaikista OSBP/ORP-proteiineista vain OSBP:n ja ORP4:n on osoitettu sitovan oksisteroleja. Huomattavan sekvenssihomologian perusteella on erittäin todennäköistä, että muutkin ORP-proteiinit sitovat steroleita tai muita, vielä tunnistamattomia lipidejä. Useat viimeaikaiset tutkimukset viittaavat siihen, että ORP-proteiinien toiminta liittyy sterolien ja mahdollisesti muidenkin lipidien jakautumiseen solun eri kalvostojen välillä (Laitinen ym. 2002, Wyles ym. 2002, Beh ja Rine 2004). Nykyisenä työhypoteesinamme on, että ORP-proteiinit ovat osallisena lipidien kuljetuksessa solulimakalvoston ja solun muiden kalvorakenteiden välillä. Tämä kuljetus tapahtuu mahdollisesti kalvojen välisten suorien kosketuspintojen kautta (Olkkonen ja Levine 2004). ORP-proteiinien rooli lipidien jakautumisessa solun eri kalvostojen välillä ja kolesterolin poistossa soluista (Laitinen ym. 2002) on kiintoisa tutkimuskohde. 518 V. Olkkonen ja M. Lehto

5 Oksisterolit rasva-aineenvaihdunnan geenien säätelijöinä Kymmenen viime vuoden aikana on löydetty useita kolesteroliaineenvaihdunnan säätelyyn liittyviä uusia komponentteja. Tärkeimpiä löydöksiä ovat olleet säätelytekijät SREBP (sterolisäätöiseen elementtiin sitoutuva proteiini) ja LXR (maksan X-reseptori) sekä niiden toimintatapojen selvittäminen. SREBP-proteiinit säätelevät pääasiassa kolesterolin ja rasvahappojen biosynteesiä sekä reseptorivälitteistä kolesterolin sisäänottoa soluihin. LXR-proteiineilla on puolestaan keskeinen rooli kolesterolin katabolian säätelyssä. Oksisterolit vaikuttavat voimakkaasti molempien tekijöiden toimintaan. SREBP-perheen osalta tämä tapahtuu todennäköisesti epäsuoran mekanismin kautta ja LXR:ien osalta toimimalla suoraan niiden ligandeina Maksan X-reseptorit ja niiden kohdegeenit. Ihmisen LXRα- ja LXRβ-geenien koodaamat proteiinit kuuluvat ligandien vaikutuksesta aktivoituvien hormonireseptorien superperheeseen. Kumpikaan LXR-muoto ei kykene sitomaan kolesterolia tai kolesteroliestereitä, vaan soluissa syntyvät oksisterolit ovat tärkeitä LXR-proteiinien ligandeja (kuva 2). Näistä fysiologisesti tärkeimpiä ovat todennäköisesti kolesterolin synteesin sivutuotteena muodostuva 24(S),25- epoksikolesteroli, aivoissa syntyvä 24(S)-K, useissa eri kudoksissa muodostuva 27-K ja steroidogeneesin välituotteena syntyvä 22(R)- K. Viime aikoina kehitetyt synteettiset LXRligandit saattavat kuitenkin olla jopa kertaa tehokkaampia aktivaattoreita kuin edellä mainitut luonnolliset oksisterolit (Bocher ym. 2003, Tontonoz ja Mangelsdorf 2003). Monien tunnettujen transkriptiotekijöiden tapaan LXR muodostaa heterodimeerejä RXR:n (retinoidi-x-reseptori) kanssa. LXR-RXR-kompleksi sitoutuu kohdegeenin promoottorissa sijaitsevaan LXR-responsiiviseen elementtiin (LXRE) ja aktivoi geenin luennan (kuva 2). LXRα ja LXRβ reagoivat samoihin ligandeihin, mutta niillä on erilainen kudosjakauma. LXRα ilmentyy eniten maksassa, mutta sitä esiintyy merkittäviä määriä myös rasvakudoksessa, suolistossa, munuaisissa ja syöjäsoluissa, kun taas Kohdegeeni OS LXR Tehtävä RXR Kohdegeeni ABCA1 Kolesterolin poisto soluista ABCG1 Kolesterolin kuljetus ABCG5/G8 Sterolien poisto soluista PLTP Fosfolipidien siirto CETP Kolesteroliestereiden siirto LPL Triglyseridien hydrolyysi ApoE/C-I/C-IV/C-II Runsastriglyseridisten lipoproteiinien metabolia FAS Rasvahappojen synteesi SREBP-1c Rasvahappojen synteesin säätely CYP7A1 Sappihappojen synteesi KUVA 2. Oksisteroleja sitova LXR-säätelytekijä (maksan X-reseptori) kontrolloi yhdessä RXR:n (retinoidi-x-reseptori) kanssa monia keskeisiä rasva-aineenvaihduntaa sääteleviä geenejä. OS = oksisteroli; RA = retinoidihappo (A-vitamiinin johdos). LXRβ-proteiinia syntyy lähes kaikissa kudoksissa. Elimistö pyrkii poistamaan aktiivisesti ääreiskudoksiin kertyneen ylimääräisen kolesterolin. Tätä prosessia kutsutaan usein käänteiseksi kolesterolin kuljetukseksi, ja sen merkitys on erityisen suuri nimenomaan valtimoiden seinämissä ateroskleroosilta suojaavana tapahtumana. Kolesterolikertymän on osoitettu lisäävän merkittävästi LXRα-proteiinin aktiivisuutta syöjäsoluissa. LXR puolestaan lisää useiden ABCproteiinien (ATP-binding casette) ilmentymistä. Tärkeimpiä näistä proteiineista ovat ABCA1 (Repa ym. 2000a) ja ABCG1 (Venkateswaran ym. 2000), jotka edistävät kolesterolin poistamista verisuonen seinämästä. Mutaatiot ihmisen ABCA1-geenissä aiheuttavat harvinaisen perinnöllisen sairauden Tangierin taudin. Näille potilaille tyypillisiä löydöksiä ovat kolesterolin kertyminen soluihin ja plasman erittäin pieni HDL-pitoisuus. Henkilöillä, joilta puuttuu toimiva ABCA1, on jopa kuusinkertainen riski sairastua sydän- ja verisuonitauteihin. LXR säätelee myös ABCG5- RA + Oksisterolien merkitys rasva-aineenvaihdunnassa ja valtimonkovettumistaudin kehittymisessä 519

6 ja ABCG8-geenien ilmentymistä. Näillä geeneillä on keskeinen rooli kolesterolin erittymisessä maksasta sappeen sekä sterolien erityksessä suolen epiteelisoluista takaisin suoleen. Mutaatiot ihmisen ABCG5- tai ABCG8-geeneissä aiheuttavat harvinaisen perinnöllisen sairauden sitosterolemian. Näillä potilailla on ongelmia erityisesti kasviperäisten steroleiden poistamisessa, ja heillä esiintyy usein myös hyperkolesterolemiaa sekä sydän- ja verisuonitauteja (Repa ym. 2002). Solujen kolesterolitasapainoa säätelevien geenien lisäksi LXR säätelee monia verenkierron lipoproteiinitasapainon kannalta tärkeitä geenejä, joiden tuotteita ovat mm. apolipoproteiini E (apoe), lipoproteiinilipaasi (LPL), fosfolipidisiirtäjäproteiini (PLTP) ja kolesteroliesterin siirtäjäproteiini (CETP) (Tontonoz ja Mangelsdorf 2003). LXR- ja RXR-agonistien on havaittu ehkäisevän valtimonkovettumistaudin kehittymistä ateroskleroosille alttiilla hiirillä. Tämä näyttää liittyvän LXR:n rooliin kolesterolin poistossa syöjäsoluista ja takaisinkuljetusprosessissa (Claudel ym. 2001, Joseph ym. 2002, Terasaka ym. 2003). LXR-proteiinien valtimonkovettumistaudilta suojaava vaikutus syöjäsoluissa on osoitettu myös kokeissa, joissa ateroskleroosille alttiiden hiirten luuydin korvattiin poistogeenisten LXRαβ / -eläinten luuytimellä. Poistogeenisten hiirten luuydintä saaneissa eläimissä kehittyi huomattavasti enemmän valtimonkovettumisvaurioita kuin villityypin eläinten luuydintä saaneissa (Tangirala ym. 2002). Nämä havainnot ovat tehneet LXR:n synteettisistä agonisteista houkuttelevia kohteita lääkekehitykselle. Toistaiseksi suurin ongelma ajatellen LXR-agonistien käyttöä sydän- ja verisuonitautien ehkäisyssä ja hoidossa on se, että LXR lisää myös SREBP-1ctranskriptiotekijän ilmentymistä (Repa ym. 2000b) (kuva 2). Tämä tekijä kiihdyttää rasvahappojen synteesiä ja suurentaa sitä kautta huomattavasti seerumin ja myös maksan triglyseridipitoisuutta, mikä puolestaan on sepelvaltimotaudin riskitekijä. Siksi kehitystyö tähtääkin nykyään sellaisten selektiivisten LXR-agonistien luomiseen, joilla ei olisi lipogeenista vaikutusta (Bocher ym. 2003, Tontonoz ja Mangelsdorf 2003). Lopuksi Hapettuneita kolesterolijohdoksia esiintyy rikastuneina suonten seinämien vaurioissa, ja useat tutkimukset tukevat käsitystä, että eräiden oksisterolien pitoisuuksia plasmassa voidaan käyttää lisääntyneen in vivo -lipidiperoksidaation ja siten oksidatiivisen stressin indikaattorina. Nämä havainnot saattaisivat selittyä sillä, että vaurioista vuotaa verenkiertoon niissä tapahtuvien hapetusprosessien tuloksena syntyviä oksisteroleja. Nykytutkimuksen valossa ei kuitenkaan ole riittävästi perusteita pitää plasman suurentuneita oksisterolipitoisuuksia ateroskleroosin riskitekijänä. Oksisteroleilla saattaa olla merkitystä tekijöinä, jotka vaikuttavat paikallisesti suonen seinämän solujen lipiditasapainoon ja vaurioiden kypsymiseen. Viime vuosina on paljastunut solujen itse tuottamien oksisterolien merkitys rasva-aineenvaihduntaa säätelevinä signalointimolekyyleinä. Oksisteroleja ligandeinaan sitovilla Y D I N A S I A T Oksisteroleita on rikastuneina valtimonkovettumisvaurioissa, mutta plasman oksisterolipitoisuuksia ei nykytiedon valossa voida pitää valtimonkovettumistaudin riskitekijänä. Oksisteroleilla on toksisia vaikutuksia ja ne kykenevät aiheuttamaan säädellyn solukuoleman useissa solutyypeissä. Niillä voi siis olla paikallisesti merkitystä suonen seinämän vaurioiden kehittymisessä. Oksisterolit ovat signalointimolekyylejä, joilla on tärkeitä tehtäviä verisuonten seinämissä: ne säätelevät solujen lipiditasapainoa, erityisesti kolesterolin poistoa soluista. 520 V. Olkkonen ja M. Lehto

7 säätelytekijöillä on keskeinen rooli kolesterolin poistossa elimistöstä, ja eläinkokeet ovat osoittaneet näiden tekijöiden valtimonkovettumistaudilta suojaavan vaikutuksen. Tämä havainto on tuonut oksisterolit uudelleen yhdeksi keskeiseksi tutkimuskohteeksi valtimonkovettumistaudin ehkäisyn ja hoidon alueella. Kirjallisuutta Beh C, Rine J. A role for yeast oxysterol-binding protein homologs in endocytosis and in the maintenance of intracellular sterol-lipid distribution. J Cell Sci 2004;117: Björkhem I, Eggertsen G. Genes involved in initial steps of bile acid synthesis. Curr Opin Lipidol 2001;12: Björkhem I, Boberg KM, Leitersdorf E. Inborn errors in bile acid biosynthesis and storage of sterols other than cholesterol. Teoksessa: Scriver CR, Beaudet AL, Sly WS, Valee D, toim. The Metabolic and Molecular Bases of Inherited Diseas. 8. painos, New York: McGraw-Hill 2001, s Björkhem I, Lütjohann D, Breuer O, Sakinis A, Wennmalm A. Importance of a novel oxidative mechanism for elimination of brain cholesterol. J Biol Chem 1997;272: Bocher V, Millatt LJ, Fruchart JC, Staels B. Liver X receptors: new players in atherogenesis? Curr Opin Lipidol 2003;14: Bodin K, Andersson U, Rystedt E ym. Metabolism of 4β-hydroxycholesterol in humans. J Biol Chem 2002;277: Brown AJ, Jessup W. Oxysterols and atherosclerosis. Atherosclerosis 1999;142:1 28. Chang YH, Abdalla DSP, Sevanian A. Characterization of cholesterol oxidation products formed by oxidative modification of lowdensity lipoprotein. Free Radic Biol Med 1997;23: Claudel T, Leibowitz MD, Fievet C, ym. Reduction of atherosclerosis in apolipoprotein E knockout mice by activation of the retinoid X receptor. Proc Natl Acad Sci USA 2001;98: Colles SM, Maxson JM, Carlson SG, Chisolm GM. Oxidized LDL-induced injury and apoptosis in atherosclerosis. Potential roles for oxysterols. Trends Cardiovasc Med 2001;11: Dzeletovic S, Breuer O, Lund E, Diczfalusy U. Determination of cholesterol oxidation products in human plasma by isotope dilutionmass spectrometry. Anal Biochem 1995;225: Garcia-Cruset S, Carpenter KL, Guardiola F, Stein BK, Mitchinson MJ. Oxysterol profiles of normal human arteries, fatty streaks and advanced lesions. Free Radic Res 2001;35: Hayden JM, Brachova L, Higgins K ym. Induction of monocyte differentiation and foam cell formation in vitro by 7-ketocholesterol. J Lipid Res 2002;43: Hult M, Elleby B, Shafqat N, ym. Human and rodent type 1 11β-hydroxysteroid dehydrogenases are 7β-hydroxycholesterol dehydrogenases involved in oxysterol metabolism. Cell Mol Life Sci 2004;61: Joseph SB, McKilligin E, Pei L, ym. Synthetic LXR ligand inhibits the development of atherosclerosis in mice. Proc Natl Acad Sci USA 2002;99: Kolsch H, Lütjohann D, von Bergmann K, Heun R. The role of 24Shydroxycholesterol in Alzheimer s disease. J Nutr Health Aging 2003;7: Lagace TA, Byers DM, Cook HW, Ridgway ND. Altered regulation of cholesterol and cholesteryl ester synthesis in Chinese-hamster ovary cells overexpressing the oxysterol-binding protein is dependent on the pleckstrin homology domain. Biochem J 1997;326: Lagace TA, Byers DM, Cook HW, Ridgway ND. Chinese hamster ovary cells overexpressing the oxysterol binding protein (OSBP) display enhanced synthesis of sphingomyelin in response to 25-hydroxycholesterol. J Lipid Res 1999;40: Laitinen S, Lehto M, Lehtonen S, ym. ORP2, a homolog of oxysterol binding protein, regulates cellular cholesterol metabolism. J Lipid Res 2002;43: Lehto M, Laitinen S, Chinetti G, ym. The OSBP-related protein family in humans. J Lipid Res 2001;42: Lyons MA, Brown AJ. 7-ketocholesterol delivered to mice in chylomicron remnant-like particles is rapidly metabolized, excreted and does not accumulate in aorta. Biochim Biophys Acta 2001;1530: Maor I, Kaplan M, Hayek T, Vaya J, Hoffman A, Aviram M. Oxidized monocyte-derived macrophages in aortic atherosclerotic lesions from apolipoprotein E-deficient mice and from human carotid artery contain lipid peroxides and oxysterols. Biochem Biophys Res Commun 2000; 269: Navab M, Ananthramaiah GM, Reddy ST, ym. The oxidation hypothesis of atherogenesis: the role of oxidized phospholipids and HDL. J Lipid Res 2004;45: Olkkonen VM, Levine TP. Oxysterol binding proteins: in more than one place at one time? Biochem Cell Biol 2004;82: Repa JJ, Turley SD, Lobaccaro JA ym. Regulation of absorption and ABC1-mediated efflux of cholesterol by RXR heterodimers. Science 2000(a);289: Repa JJ, Liang G, Ou J, ym. Regulation of mouse sterol regulatory element-binding protein-1c gene (SREBP-1c) by oxysterol receptors, LXRalpha and LXRbeta. Genes Dev 2000b;14: Repa JJ, Berge KE, Pomajzl C, ym. Regulation of ATP-binding cassette sterol transporters ABCG5 and ABCG8 by the liver X receptors alpha and beta. J Biol Chem 2002;277: Russell DW. Oxysterol biosynthetic enzymes. Biochim Biophys Acta 2000;1529: Salonen JT, Nyyssönen K, Salonen R, ym. Lipoprotein oxidation and progression of carotid atherosclerosis. Circulation 1997;95: Schweizer RA, Zurcher M, Balazs Z, Dick B, Odermatt A. Rapid hepatic metabolism of 7-ketocholesterol by 11β-hydroxysteroid dehydrogenase type 1: species-specific differences between rat, human and hamster enzyme. J Biol Chem 2004; 279: Sevanian A, Bittolo-Bon G, Cazzolato G, ym. LDL- is a lipid hydroperoxide-enriched circulating lipoprotein. J Lipid Res 1997;38: Steinberg D, Parthasarathy S, Carew TE, Khoo JC, Witztum JL. Beyond cholesterol: modifications of low-density lipoprotein that increase its atherogenicity. N Engl J Med 1989;320: Tangirala RK, Bischoff ED, Joseph SB, ym. Identification of macrophage liver X receptors as inhibitors of atherosclerosis. Proc Natl Acad Sci USA 2002;99: Taylor FR, Saucier SE, Shown EP, Parish EJ, Kandutsch AA. Correlation between oxysterol binding to a cytosolic binding protein and potency in the repression of hydroxymethylglutaryl coenzyme A reductase. J Biol Chem 1984;259: Terasaka N, Hiroshima A, Koieyama T, ym. T , a synthetic liver X receptor ligand, inhibits development of atherosclerosis in LDL receptor-deficient mice. FEBS Lett. 2003;536:6 11. Tertov VV, Sobenin IA, Orekhov AN, Jaakkola O, Solakivi T, Nikkari T. Characteristics of low density lipoprotein isolated from circulating immune complexes. Atherosclerosis 1996;122: Tontonoz P, Mangelsdorf DJ. Liver X receptor signaling pathways in cardiovascular disease. Mol Endocrinol 2003;17: Vaya J, Aviram M, Mahmood S, ym. Selective distribution of oxysterols in atherosclerotic lesions and human plasma lipoproteins. Free Radic Res 2001;34: Venkateswaran A, Repa JJ, Lobaccaro JM, ym. Human white/murine ABC8 mrna levels are highly induced in lipid-loaded macrophages. A transcriptional role for specific oxysterols. J Biol Chem 2000;275: Oksisterolien merkitys rasva-aineenvaihdunnassa ja valtimonkovettumistaudin kehittymisessä 521

8 Wyles JP, McMaster CR, Ridgway ND. Vesicle-associated membrane protein-associated protein-a (VAP-A) Interacts with the oxysterol-binding protein to modify export from the endoplasmic reticulum. J Biol Chem 2002;277: Yasunobu Y, Hayashi K, Shingu T, Yamagata T, Kajiyama G, Kambe M. Coronary atherosclerosis and oxidative stress as reflected by autoantibodies against oxidized low-density lipoprotein and oxysterols. Atherosclerosis 2001;155: Zhou Q, Wasowicz E, Handler B, Fleischer L, Kummerow FA. An excess concentration of oxysterols in the plasma is cytotoxic to cultured endothelial cells. Atherosclerosis 2000;149: Ziedén B, Kaminskas A, Kristenson M, ym. Increased plasma 7β-hydroxycholesterol concentrations in a population with a high risk for cardiovascular disease. Arterioscler Thromb Vasc Biol 1999;19: VESA OLKKONEN, dosentti, erikoistutkija vesa.olkkonen@ktl.fi MARKKU LEHTO, FT Kansanterveyslaitos, molekyylilääketieteen osasto Biomedicum PL 104, Helsinki 522