Seerumin HDL-pitoisuuden ja sepelvaltimotaudin

Transkriptio

1 Katsaus Seerumin HDL-kolesterolipitoisuuden säätely ja valtimonkovettumistaudin ehkäisy Juhani Kahri Seerumin pienen HDL-kolesterolipitoisuuden ja valtimonkovettumistaudin esiintyvyyden välillä vallitsee käänteinen yhteys. Viimeisten kolmen vuoden aikana HDL:ään liittyvä tutkimus on edennyt nopeasti ja tuonut paljon uutta tietoa HDL:n aineenvaihduntaan vaikuttavista tekijöistä. On tunnistettu kolesterolia solukalvosta esiasteiseen HDL:ään siirtävä kuljetin ABCA1, jonka puutokseen liittyy seerumin erittäin pieni HDLkolesterolipitoisuus. Plasman kolesteroliestereitä siirtävästä proteiinista CETP:stä ja sen toiminnan estämisestä on saatu myös mielenkiintoista tietoa. Samoin toisen lipidisiirtäjäproteiinin PLTP:n rooli lipolyysin yhteydessä on merkittävä HDL-pitoisuuden kannalta. Tutkimusten pohjalta on avautunut aivan uusia farmakologisia mahdollisuuksia vaikuttaa HDL:n aineenvaihduntaan valtimonkovettumistautia ehkäisevästi. Seerumin HDL-pitoisuuden ja sepelvaltimotaudin välinen käänteinen yhteys on osoitettu useissa kokeellisissa, epidemiologisissa ja kliinisissä tutkimuksissa (von Eckardstein ym. 2001). Sepelvaltimotaudin riski on suuri, jos HDL-kolesterolipitoisuus on pieni huolimatta seerumin normaalista tai vain lievästi suurentuneesta kolesterolipitoisuudesta. Onkin arvioitu, että jopa 40 %:lla infarktipotilasta riskitekijänä on seerumin pieni HDL-kolesterolipitoisuus (von Eckardstein ym. 2001). HDL:n valtimotaudilta suojaava vaikutus voidaan jakaa karkeasti kahteen pääryhmään. Tärkein vaikutusmekanismi on ilmeisesti HDL:n osallistuminen käänteiseen kolesterolinkuljetukseen, jossa HDL-hiukkaset ottavat vastaan kolesterolia perifeerisiltä soluilta mukaan luettuina valtimoiden seinämien solut ja kuljettavat sitä maksaan erittyväksi sapen mukana pois elimistöstä (von Eckardstein ym. 2001). Toiseksi HDL-hiukkaset tai niiden komponentit voivat myös vaikuttaa anti-inflammatorisesti toimimalla antioksidantteina (van Lenten ym. 2001) tai suojaamalla suoraan verisuonten sisäkerrosta (Cockerill ym. 2001). HDL:n suojaava vaikutus tulee esiin, vaikka LDL-kolesterolipitoisuus ei pienenisikään. On arvioitu, että jos seerumin HDL-kolesterolipitoisuus suurenee 0,03 mmol/l, tämä vähentäisi kuolleisuutta sepelvaltimotautiin 2 3 % (von Eckardstein ym. 2001). Kun seerumin LDL- ja HDL-kolesterolipitoisuuksien on arvioitu olevan sepelvaltimotaudin itsenäisiä riskitekijöitä, LDL-kolesterolipitoisuuden pieneneminen % ja HDL-kolesterolipitoisuuden vastaava samanaikainen suureneminen johtaisivat teoreettisesti sydäninfarktin tai kuoleman riskin pienenemiseen %:iin. Tästä saatiin äskettäin viitteitä 160 potilaan aineistossa, jossa simvastatiinilla ja niasiinilla (nikotiinihappo) hoidettujen sepelvaltimotautipotilaiden LDL-kolesterolipitoisuus pieneni 42 % ja HDL-kolesterolipitoisuus suureni 24 % (Brown ym. 2001). Statiinin ja niasiinin yhdistelmällä hoidettujen potilaiden riski kokea sepelvaltimotautiin liittyvä tapahtuma (kuolema, sydäninfarkti, pallolaajennus tai sepelvaltimoleikkaus) oli 90 % pienempi kuin lumelääkettä saaneiden. Sepelvaltimotaudin riskiä voidaan siis vähentää edelleen LDL-kolesterolipitoisuuden pienentämisen lisäksi HDL:n aineenvaihduntaan vaikuttamalla. Duodecim 2002;118:

2 HDL:n rakenne HDL-hiukkanen sisältää rasvoja ja proteiineja. Sen rasvaytimen muodostavat esteröitynyt kolesteroli ja triglyseridit. Hiukkasen ulkokerroksen muodostavat vapaa kolesteroli, fosfolipidit ja proteiinit. HDL:n proteiinit, jotka prosenttisesti muodostuvat apolipoproteiini A-I:stä (apoa-i) ja A-II:sta,»uivat» HDL-hiukkasen pinnalla. HDL voidaan tiheytensä perusteella jakaa kahteen pääluokkaan: HDL 2 :een (ominaistiheys 1,063 1,125 g/ml) ja HDL 3 :een (1,125 1,210 g/ml). Apolipoproteiinisisältönsä perusteella HDL voidaan luokitella sen mukaan, esiintyykö apoa-i on hiukkasessa, jossa ei ole apoa-ii:ta (LpA-I), vai hiukkasessa, jossa on myös tätä (LpA-I:A-II). Agaroosigeelielektroforeesissa voidaan HDL:stä erottaa vielä pieni, vähän lipidejä sisältävä, preβ-hdl-hiukkanen, jonka tehtävänä on vastaanottaa perifeeristen solujen kolesterolia (von Eckardstein ym. 2001). Kiekkomainen HDL sekä apoa-i:n synteesi ja katabolia HDL:n synteesi alkaa maksassa tai suolen seinämän soluissa, jotka erittävät apoa-i:tä (kuva). Syntynyt kiekkomainen HDL-partikkeli sisältää hyvin vähän rasvaa. Se koostuu pääasiassa apoa-i:stä ja fosfolipideistä, jotka ovat tunnusomaisia preβ-hdl-hiukkasille. Etuliite preβ viittaa hiukkasten liikkuvuuteen sähkökentässä. Pallomaisella HDL:llä on α-liikkuvuus. Pieni preβ- HDL-hiukkanen ottaa erityisen tehokkaasti vastaan fosfolipidejä ja kolesterolia perifeerisistä soluista. Tässä tapahtumassa HDL:n rasvapitoisuus myös suurenee ja siitä tulee ominaispainoltaan kevyempi (von Eckardstein ym. 2001). Seerumin HDL-kolesterolipitoisuuden ja apoa-i:n synteesinopeuden välillä on positiivinen korrelaatio, joka on osoitettu HDL:n kinetiikkaa käsittelevissä tutkimuksissa ihmisillä (Rader ym. 1993). ApoA-I:n lisääntyneen pitoisuuden vaikutusta verisuonten rasvoittumiseen on päästy tutkimaan tehokkaasti eläinkokeissa. Sekä apoa-i-siirtogeenisillä hiirillä että kaniineilla, joilla apoa-i- ja HDL-kolesterolipitoisuudet olivat suuria, aortan rasvoittumisen todettiin olevan vähäisempää kuin verrokkieläimillä (von Eckardstein ym. 2001). Kaniineilla toistuvat laskimonsisäiset apoa-i-injektiot hidastivat valtimoiden rasvoittumista runsaskolesterolisen ruokavalion aikana (Miyazaki ym. 1995). ApoA-I:n pitoisuuteen on yritetty vaikuttaa myös suorilla geeninsiirroilla. ApoA-I-geenin siirto hiiren maksaan adenoviruksen avulla lisäsi merkitsevästi seerumin apoa-i-pitoisuutta ja vähensi rasvajuosteiden määrää aortassa. Koska hiiret immunisoituivat ihmisperäiselle apoa- I:lle, geeninsiirto näytti ajan mittaan menettävän tehoaan ja apoa-i-pitoisuudet pyrkivät pienenemään. Vaikutus oli voimakkaampi ja pidempi hiirillä, jotka olivat ihmisen apoa-i:n suhteen siirtogeenisiä jo syntyessään (von Eckardstein ym. 2001). Alustavia kokeita apoa-i-infuusioiden vaikutuksesta rasva-aineenvaihduntaan ihmisillä on tehty. Familiaalista hyperkolesterolemiaa sairastaville vapaaehtoisille infusoitiin rekombinanttiapoa-i:n esimuotoa proapoa-i:tä yhdessä fosfolipidin kanssa. Sappeen erittyneen kolesterolin määrä lisääntyi, minkä katsottiin olevan merkkinä tehostuneesta käänteisestä kolesterolinkuljetuksesta (Eriksson ym. 1999). Kiihtynyt apoa-i:n katabolia on sidoksissa seerumin pieneen HDL-kolesterolipitoisuuteen ja päinvastoin. Esimerkiksi naisilla apolipoproteiini A-I:n hidastunut katabolianopeus on todettu merkittäväksi HDL-kolesterolipitoisuutta ylläpitäväksi tekijäksi (Brinton ym. 1994). Tilanteissa, joissa sepelvaltimotaudin riski on suuri, kuten tyypin 2 diabeteksessa, apoa-i:n katabolianopeuden on raportoitu olevan pienen HDL-kolesterolipitoisuuden merkittävä syy (Frenais ym. 1997). Vaikka epidemiologisten tutkimusten valossa pieni HDL-kolesterolipitoisuus suurentaa sepelvaltimotaudin riskiä, voi tilanne olla myös päinvastainen. ApoA-I Milano on lähinnä italialaisilla esiintyvä apoa-i:n luonnollinen mutaatio, johon liittyy seerumin apoa-i:n kiihtynyt katabolia, pieni HDL-kolesterolipitoisuus ja pieni sepelvaltimotaudin riski. Hyperkolesteroleemisilla kaniineilla rekombinantti-apoa-i Milano annettuna yhdessä fosfolipidin kanssa kompleksina ja toistuvina infuusioina hidasti pallolaajennuksen jäl J. Kahri

3 Kuva. HDL:n aineenvaihdunta ja siihen plasmassa vaikuttavia tekijöitä. 1) Maksa syntetisoi kiekkomaisia preβ-hdl-hiukkasia, jotka sisältävät fosfolipidejä ja myös ohutsuolen syntetisoimaa apoa-i:tä. 2) Ravintoperäistä kolesterolia kuljettavat kylomikronit ja VLDL-partikkelit (KM/VLDL) (kuvan oikea yläkulma) hydrolysoituvat kapillaarien endoteelin mutta myös rasva- ja lihaskudoksen lipoproteiinilipaasin (LPL) vaikutuksesta pienemmiksi KM/VLDL-partikkeleiksi, jotka siirtyvät reseptorivälitteisesti maksaan. LPL:n vaikutuksesta syntyy ns. pintaremnantteja, vapaata kolesterolia ja fosfolipidejä, jotka siirtyvät fosfolipidinsiirtäjäproteiinin (PLTP) välityksellä HDL 3 -partikkeleihin. Samalla nämä partikkelit muuttuvat isommiksi ja kevyemmiksi HDL 2 -partikkeleiksi. 3) PLTP:n vaikutuksesta syntyy myös preβ-hdl-partikkeleita. 4) Preβ-HDL-partikkelit ottavat vastaan perifeerisistä soluista peräisin olevaa kolesterolia, joka siirtyy solukalvolle ABCA1-kuljettimen avulla. 5) Lesitiini-kolesteroliasyylitransferaasin (LCAT) esteröidessä preβ-hdlpartikkeleiden vapaata kolesterolia syntyy α-liikkuvuuden omaavia HDL 3 -partikkeleita. 6) Kolesteroliesterinsiirtäjäproteiini (CETP) vaihtaa HDL 3 -partikkelin kolesteroliestereitä (KE) kylomikronien ja VLDL-partikkeleiden triglyseridien (TG) välillä. 7) Maksalipaasi hydrolysoi HDL 2 -partikkeleiden triglyseridejä ja fosfolipidejä, jolloin HDL muuttuu pienemmäksi HDL 3 -partikkeliksi. Samalla HDL:n kolesteroliesterit siirtyvät SR-BI-reseptorin (scavenger receptor class BI) välityksellä maksaan. 8) HDL-partikkelin hajotessa syntyy myös vapaata lipiditöntä apoa-i:tä, joka siirtyy kubiliinireseptorin (KUB) välityksellä munuaiseen. keistä lantion ja reiden valtimoiden uudelleen ahtautumista. Annettaessa apoa-i Milano -fosfolipidikompleksia hiirille, joilta puuttui apoe, verisuonten rasvoittuminen oli vähäisempää kuin verrokkihiirien. ApoA-I Milano -mutaation verisuonilta suojaavan vaikutuksen on raportoitu liittyvän sen tehokkuuteen sitoutua rasva-aineisiin ja toisaalta sen kykyyn irrota rasva-ainekompleksista, jolla ominaisuudella on vaikutusta sen kykyyn ottaa vastaan kolesterolia perifeerisistä soluista (Sirtori ym. 1999). ABCA1-kuljetusjärjestelmä Kolesteroli siirtyy HDL-hiukkasten ulottuville solun ulkokalvoon erityisen ATP:tä käyttävän kuljettimen ABCA1:n (ATP-binding cassette, subfamily A, member 1) välityksellä (Lawn ym. 1999). Kuljettimen rakenne ja toiminta HDL:n aineenvaihdunnassa on opittu tuntemaan vasta viime vuosina. Häiriöt ABCA1:tä koodaavan geenin toiminnassa vaikuttavat merkitsevästi seerumin HDL-kolesterolipitoisuuteen ja HDL:n Seerumin HDL-kolesterolipitoisuuden säätely ja valtimonkovettumistaudin ehkäisy 1865

4 rakenteeseen. Tangierin taudissa ABCA1-geenin puutos homotsygoottisena aiheuttaa lähes mittaamattoman pienen HDL-kolesterolipitoisuuden. Koska kolesteroli ei pääse normaalisti siirtymään solusta ulos, taudille on ominaista kolesterolin kertyminen nielurisoihin, lymfosyytteihin ja retikuloendoteliaalisoluihin sekä valtimon seinämän soluihin, jolloin ateroskleroosi kehittyy myös varhain (Brooks-Wilson ym. 1999). ABCA1-geenin suhteen heterotsygoottisilla potilailla HDL-kolesterolipitoisuus on todettu keskimäärin % pienemmäksi ja sepelvaltimotaudin riski kolminkertaiseksi verrattuna potilaisiin, joiden ABCA1-kuljetin toimi normaalisti (Clee ym. 2000). ABCA1-geenin mutaatiot ovat myös yleisiä ns. perinnöllisesti pientä HDL-kolesterolipitoisuutta sairastavilla ja kolesterolin siirtyminen soluista HDL-partikkeleihin on heillä normaalia hitaampaa (Marcil ym. 1999). ABCA1-geenin mutaation kantajilla on myös todettu kaulavaltimoiden intima-mediapaksuus suuremmaksi kuin verrokeilla (van Dam ym. 2002). Myös HDL:n välittämä kolesterolin takaisinotto soluista oli tässä aineistossa mutaation kantajilla hitaampi ja kääntäen verrannollinen intima-median paksuuteen. Toisaalta Joyce ym. (2002) havaitsivat, että runsaasti ABCA1:tä tuottavilla siirtogeenisillä hiirillä aortan rasvoittuminen on vähäisempää kuin verrokkihiirillä. Näiden havaintojen perusteella ABCA1:n stimuloiminen näyttää suojaavan valtimonkovettumistaudilta. ABCA1:n tuotantoa säätelee ainakin kaksi tumareseptoriperheeseen kuuluvaa jäsentä: LXR (liver X receptor) ja RXR (retinoid X receptor), jotka muodostavat toiminnallisen heterodimeerin RXR/LXR (Costet ym. 2000). Nämä tumareseptorit toimivat tärkeinä transkriptiotekijöinä. Elimistössä hapettuneet lipoproteiinit ja kolesterolijohdokset, esimerkiksi 25-hydroksikolesteroli, säätelevät LXR/RXR:n välityksellä ABCA1:tä koodaavaa geeniä. Tämä lisää ABCA1:n pitoisuutta ja stimuloi kolesterolin poistumista soluista (Repa ym. 2000). LXR/ RXR:lle on kehitetty synteettisiä ligandeja reksinoideja, joiden on raportoitu stimuloivan LXR/RXR:n toimintaa ja johtavan monikymmenkertaisiin ABCA1:n lähetti-rna-pitoisuuksiin perifeerisissä soluissa. Tämä stimuloi voimakkaasti kolesterolin poistumista soluista (Repa ym. 2000). LXR/RXR vaikuttaa myös suolen seinämän soluissa, jossa sen tehtävänä on siirtää kolesterolia pois ulosteen mukana erittyväksi. Kun lisäksi reksinoidien stimuloima LXR/RXR ehkäisee 7-alfa-hydroksylaasin toimintaa, joka vähentää kolesterolin imeytymisessä välttämättömien sappihappojen tuotantoa, on vaikutus elimistön kolesterolitasapainon kannalta erityisen edullinen. Näin ollen reksinoidit voisivat olla todellinen uusi superlääke, jolla vaikutettaisiin useaan avainkohtaan rasva-aineenvaihdunnassa valtimonkovettumistautia ehkäisevästi. PPAR-tumareseptorit»Peroxisome proliferator-activated» -reseptorit (PPAR) ovat tumareseptoreja, jotka muodostavat toiminnallisen heterodimeerin RXR:n kanssa ja säätelevät DNA-tasolla useita lipidi- ja glukoosimetaboliaan vaikuttavia geenejä. Näistä PPARα ja PPARγ vaikuttavat voimakkaasti HDL:n ainenvaihduntaan. PPARα:aa on mm. sydämessä, maksassa, munuaisissa ja valtimon seinämien soluissa (Lazar 2001). Fibraattien aiheuttama %:n suurenema seerumin HDL-pitoisuudessa on todennäköisesti seurausta niiden kyvystä stimuloida PPARα-reseptoreja, jolloin apoa-i:n ja apoa-ii:n geenien ilmentyminen lisääntyy (Fruchart ym. 2001). PPARγ taas on hyvin yleinen esimerkiksi valtimoiden seinämien vaahtosoluissa (Lazar 2001). Uudet diabeteslääkkeet, kuten pioglitatsoni ja troglitatsoni stimuloivat PPARγ:n toimintaa. Mielenkiintoiseksi havainnon tekee se, että PPARγ aktivoi myös LXR/RXR:n kautta ABCA1-kuljettimen toimintaa, lisää kolesterolin ja fosfolipidien siirtymistä HDL-partikkeleihin ja vähentää näin ateroskleroosia (Lazar 2001). Aivan hiljan on kehitetty lääkejohdoksia jotka stimuloivat sekä PPARα:aa että PPARγ:aa (Etgen ym. 2002). Etgenin ym. (2002) siirtogeenisillä hiirillä tekemissä tutkimuksissa HDL-kolesterolipitoisuus suureni 154 % J. Kahri

5 Taulukko. HDL:ää säätelevien tekijöiden synnynnäisiä häiriöitä ja niiden yhteys sepelvaltimotaudin kehittymiseen ihmisellä. Säätelijä Häiriö Homotsygootti/ HDL-kolesteroli- Sepelvaltimotaudin heterotsygootti pitoisuus riski ApoA-I Alleelin puutos Homotsygootti Lähes mittaamattoman pieni Suurentunut Heterotsygootti Puolet normaalista Normaali Häiriö rakenteessa Homotsygootti Lähes mittaamattoman pieni Normaali/suurentunut Heterotsygootti Puolet normaalista Normaali LCAT LCAT:n puutos Homotsygootti Lähes mittaamattoman pieni Normaali/suurentunut Heterotsygootti Puolet normaalista Normaali Kalansilmätauti Homotsygootti Lähes mittaamattoman pieni Normaali/suurentunut Heterotsygootti Puolet normaalista Normaali CETP CETP:n puutos Homotsygootti Erittäin korkea Pienentynyt/normaali/ joissakin tilanteissa suurentunut Heterotsygootti Suurentunut Normaali HL HL:n puutos Homotsygootti Suurentunut Suurentunut ABCA1 Tangierin tauti Homotsygootti Lähes mittaamattoman pieni Hivenen suurentunut Heterotsygootti Puolet normaalista Normaali/suurentunut Apo = apolipoproteiini, LCAT = lesitiini-kolesteroliasyylitransferaasi, CEPT = plasman kolesteroliestereitä siirtävä valkuaisaine, HL = maksan sinusoidien maksalipaasi, ABCA1 = ATP-binding cassette A1. Lipolyysin ja fosfolipidejä siirtävän proteiinin vaikutus HDL-tasoihin HDL-hiukkanen voi suureta myös ABCA1-kuljettimesta riippumattomilla mekanismeilla. Endoteelisolujen ja rasvasolujen lipoproteiinilipaasientsyymi (LPL) hajottaa kylomikronien ja VLDL-lipoproteiinin triglyseridejä, ja samalla HDL:ään siirtyy esteröitymätöntä kolesterolia ja fosfolipidejä (von Eckardstein ym. 2001). Fosfolipidien siirtymiseen HDL:ään vaikuttaa ratkaisevasti fosfolipidejä siirtävä valkuaisaine PLTP. Jiangin ym. (1999) tutkimuksessa poistogeenisillä hiirillä, joille oli kokeellisesti aiheutettu PLTP:tä koodaavan geenin puutos, HDL:n kolesteroli- ja fosfolipidipitoisuudet olivat merkitsevästi pienempiä kuin PLTP:tä ilmentävillä hiirillä. Radioaktiivisesti leimatun fosfolipidin siirtyminen VLDL:stä HDL:ään hävisi myös lähes täysin. Havainto osoittaa, että PLTP kuljettaa kylomikronien ja VLDL:n lipolyysissä syntyvät, runsaasti fosfolipidiä sisältävät pintajääntet HDL-fraktioon. Näin ollen PLTP:n toiminta ylläpitää ja jopa suurentaa HDL-pitoisuuksia kyseisellä mekanismilla. Sivutuotteena PLTP:n vaikutuksesta syntyy myös preβ-hdl-hiukkasia, joten sen toiminnalla voidaan katsoa olevan myös solujen kolesterolin poistumista edistäviä vaikutuksia (Huuskonen ym. 2001). Jiangin ym. (2001) melko tuoreessa tutkimuksessa tuli esiin aiemmin havaitsematon yhteys PLTP:n ja aterogeenisena pidetyn apob:n synteesin välillä. Hiirillä, joilta PLTP puuttui, apob:n tuotantonopeudet olivat merkitsevästi pienemmät ja valtimoiden rasvoittuminen hitaampaa kuin hiirillä, joilla PLTP ilmentyi normaalisti. Näin ollen PLTP:tä inhiboimalla voitaisiin estää myös apob:n synteesiä. Toisaalta on muistettava, että PLTP:n rooli lipolyysin yhteydessä on välttämätön ja HDL-pitoisuuksia ylläpitävä, joten yhteys apob-aineenvaihduntaan vaatii lisätutkimuksia. HDL-kolesterolin esteröiminen HDL-hiukkanen pyöristyy lesitiini-kolesteroliasyylitransferaasin (LCAT) esteröidessä HDL:n vapaata kolesterolia. Samalla muita apolipoproteiineja voi liittyä HDL:ään, jolloin monimuotoinen HDL-hiukkasten joukko lisääntyy plasmassa (Rye ym. 1999). Jos LCAT:n toiminta puuttuu, kuten tämän entsyymin synnynnäisessä puutoksessa, plasman HDL-kolesterolipitoisuus on homotsygoottisesti geeniä kantavilla lähes mittaamattoman pieni ja heterotsygooteilla noin puolet normaalista (taulukko). Seerumin HDL-kolesterolipitoisuuden säätely ja valtimonkovettumistaudin ehkäisy 1867

6 Hieman yllättävästi osalla LCAT-puutosta sairastavista valtimonkovettumistaudin riski ei kuitenkaan osoittautunut normaalia suuremmaksi huolimatta erittäin pienestä HDL-kolesterolipitoisuudesta (Santamarina-Fojo ym. 2000). LCAT-siirtogeenisillä hiirillä, joiden LCAT-aktiivisuudet olivat suuria, valtimoiden rasvoittuminen lisääntyi em. tutkimuksessa huolimatta suuresta HDL-kolesteroli- ja apoa-i-pitoisuudesta (Santamarina-Fojo ym. 2000). Tämän on selitetty johtuvan osaksi siitä, että pallomainen HDL-hiukkanen ei ole niin hyvä kolesterolin vastaanottajana kuin kiekonmuotoinen. Toisaalta kaniineilla tehdyissä tutkimuksissa LCAT-siirtogeenisyys ja suuri LCAT-aktiivisuus oli yhteydessä valtimoiden rasvoittumisen hidastumiseen (Santamarina-Fojo ym. 2000). Hiirellä iso osa kolesterolista kulkeutuu HDL-hiukkasissa ja kaniineilla taas kolesterolin pääasiallinen kuljetus tapahtuu LDL:ssä, ja tällä saattaa olla suuri merkitys siirtogeenin toiminnassa. LCAT suurentaa seerumin HDL-kolesterolipitoisuutta erityisesti, jos apoa-i-pitoisuudet ovat samanaikaisesti suuria. Humaani-ApoA-Isiirtogeenisiin hiiriin adenoviruksen avulla siirretty ihmisen LCAT-geeni suurensi HDL-kolesterolipitoisuuden 6,8-kertaiseksi (Santamarina- Fojo ym. 2000). Esteröityneen kolesterolin kuljetus eri lipoproteiinien välillä Kypsät, α-liikkuvuuden omaavat pallomaiset HDL-hiukkaset ja muut seerumin lipoproteiinit ovat jatkuvassa vuorovaikutuksessa keskenään. Tällä on merkitystä kolesterolin takaisinkuljetukselle periferiasta maksaan ja myös valtimonkovettumistaudin kehittymiselle. Keskeinen välittäjä HDL:n ja muiden lipoproteiinien välillä on plasman kolesteroliestereitä siirtävä valkuaisaine CETP, joka katalysoi kolesteroliestereiden siirtoa HDL:stä LDL- ja VLDL-hiukkasiin sekä kylomikroneihin ja triglyseridien siirtymistä takaisin (Barter ja Rye 2001). Koska VLDL:n ja LDL:n kataboliareitti maksan apob/ E-reseptorin välityksellä on melko nopea, välittyy näin osa valtimoiden seinämien makrofagisolujen ylenmääräisestä kolesterolista pois elimistöstä. Jos etenkin LDL- ja VLDL-pitoisuudet ovat suuria, voi tasapaino siirtyä päinvastaiseen, valtimonkovettumistautia edistävään suuntaan. Plasman CETP-aktiivisuuden perinnöllinen puutos johtaa hyvin suureen seerumin HDL-kolesterolipitoisuuteen. Tämä on yhdistetty toisaalta pitkäikäisyyteen, mutta toisaalta myös ennenaikaiseen valtimonkovettumistautiin (Barter ja Rye 2001). Honolulussa tehdyssä sydäntutkimuksessa vähäinen CETP-aktiivisuus suojeli sepelvaltimotaudilta vain, jos HDL-kolesterolipitoisuus oli riittävän suuri (yli 1,55 mmol/l). Jos pitoisuus oli pieni huolimatta vähäisestä CETPaktiivisuudesta, valtimotaudin riski oli lisääntynyt (Barter ja Rye 2001). CETP:n ja valtimoiden rasvoittumisen välistä yhteyttä on tutkittu hyvin runsaasti eläinkokeissa. Esimerkiksi perimältään simpanssin tai ihmisen CETP-geenin suhteen siirtogeenisten hiirten valtimot rasvoittuvat helpommin kuin tavallisten hiirten. Sen sijaan hypertiglyserideemisillä hiirillä CETP-siirtogeenisyys vähensi valtimoiden rasvoittumista. Samansuuntainen tulos saatiin LCAT-geenin suhteen siirtogeenisillä hiirillä, jotka risteytettiin CETP-siirtogeenisten hiirten kanssa. Niiden LCAT- ja CETP-siirtogeenisillä jälkeläisillä valtimoiden rasvoittuminen oli vähäisempää kuin pelkästään LCAT-siirtogeenisillä. Hiiret kuuluvat lajeihin, joilta CETP-aktiivisuus puuttuu luontaisesti. LCAT-entsyymin liiallinen ilmentyminen tuotti tämän vuoksi paljon esteröityä kolesterolia sisältävää HDL:ää, jonka on katsottu toimivan huonosti kolesterolin vastaanottamisessa perifeerisistä soluista. CETP:n toiminta korjaa tilanteen ja HDL:stä tulee jälleen vähemmän kolesterolia sisältävää ja näin ollen toimintakykyisempää kolesterolin takaisinkuljetusprosessissa (Barter ja Rye 2001). Vaikka CETP:n merkitys sepelvaltimotaudin riskitekijänä saattaa eri yksilöillä vaihdella, CETP:n toiminnan estäminen on yksi mahdollinen keino hoitaa pientä HDL-kolesterolipitoisuutta. Kun kaniineja immunisoitiin CETP-proteiinista syntetisoidulla peptidillä, plasman CETP-aktiivisuus pieneni ja HDL-kolesterolipitoisuus suureni 42 %. Samalla aorttaan kertyneen kolesterolin määrä pieneni (Barter ja Rye 2001). CETP:tä vastaan on kehitetty myös spe J. Kahri

7 sifinen estäjä JTT-705, jolla saadut tulokset ovat olleet varsin lupaavia. JTT-705:n antaminen kaniineille vähensi plasman CETP-aktiivisuutta noin 20 %:iin normaalista ja suurensi HDL-kolesterolipitoisuutta 90 % (Barter ja Rye 2001). Aorttaan kertyneen kolesterolin määrä oli myös pienempi kuin verrokkieläimillä. Alustavissa ihmisillä tehdyissä tutkimuksissa JTT-705 on osoittautunut turvalliseksi ja HDL-kolesterolipitoisuus on suurentunut keskimäärin 34 % neljän viikon hoidon jälkeen (Grooth ym. 2002). Maksan osuus HDL:stä peräisin olevan kolesterolin poistamisessa elimistöstä HDL-hiukkasen poistamiseen elimistöstä osallistuu maksan sinusoidien maksalipaasi (HL), joka hydrolysoi kaikkien lipoproteiinien triglyseridejä ja fosfolipidejä. Maksalipaasi hajottaa etenkin suurien HDL 2 -hiukkasten triglyseridejä ja fosfolipidejä, jolloin syntyy tiheä HDL 3 -hiukkanen. Sivutuotteena syntyy vapaata apoa-i:tä ja myös valtimonkovettumistaudilta suojaavia preβ-hdl-hiukkasia (Rye ym. 1999). Maksalipaasin merkitys valtimoiden rasvoittumisen kannalta on osittain kiistanalainen. Tiedetään, että sen aktiivisuus on käänteisesti sidoksissa valtimotaudilta suojaavan HDL-kolesterolipitoisuuden kanssa. Toisaalta maksalipaasisiirtogeenisillä hiirillä maksalipaasin ilmentyminen pienensi Thurenin ym. (2000) tutkimuksessa HDL-kolesterolipitoisuutta mutta myös aortan kolesterolipitoisuutta. Vastikään sepelvaltimotautipotilailla tehdyssä tutkimuksessa todettiin sepelvaltimotaudin edenneen pisimmälle niillä potilailla, joilla maksalipaasiaktiivisuudet olivat pieniä (Dugi ym. 2001). Myös vähemmän tunnettu endoteelisoluista peräisin oleva endoteelilipaasi (EL) hydrolysoi HDL:n fosfolipidejä, jolloin HDL-hiukkasen koko pienenee, katabolia kiihtyy ja HDL-pitoisuus pienenee (Jaye ym. 1999). EL:n merkitys sepelvaltimotaudin riskin kannalta on kuitenkin toistaiseksi selvittämättä. HDL:stä peräisin olevat kolesteroliesterit siirtyvät maksasoluun erityisen SR-BI-reseptorin välityksellä ns. kolesteroliestereiden selektiivisessä soluunotossa. Reseptori tunnistaa HDL:n apolipoproteiini- ja fosfolipidirakenteita. SR-BIreseptoreita on runsaasti myös lisämunuaisissa, jossa ne ottavat vastaan HDL:n kolesteroliestereitä ja käyttävät niitä steroidihormonien tuotantoon. Vielä ei ole täysin selvää, kuinka SR- BI-reseptori onnistuu kaappaamaan HDL:stä peräisin olevaa esteröitynyttä kolesterolia. Maksalipaasilla on arvioitu olevan keskeinen osuus tässä tapahtumassa sen hajottaessa HDL:n fosfolipidejä, jolloin ytimen kolesteroliesterit pystyvät siirtymään solukalvoon ja soluun (Trigatti ym. 2000). Siirtogeenisillä hiirillä, joille on aiheutettu SR- BI-reseptoria ilmentävän geenin puutos, plasman HDL-kolesterolipitoisuus on suuri, mutta valtimonkovettumistauti myös ennenaikainen (Trigatti ym. 2000). SR-BI-geenin siirto yhdessä LDL-reseptorin puutoksen kanssa taas ehkäisi Kozarskyn ym. (2000) tutkimuksessa hiirten valtimoiden rasvoittumista. On vielä epäselvää, voidaanko tulevaisuudessa kenties kehittää SR-BIreseptorien määrää stimuloivia lääkeaineita, jotka osaltaan vähentäisivät valtimonkovettumistaudin ilmaantuvuutta. HDL-kolesterolipitoisuus voisi tällaisia lääkkeitä käytettäessä olla normaalia pienempi, mutta kolesterolin takaisinkuljetus maksaan HDL:n välittämänä olisi tehokasta. HDL ja tulehdus Infektion ja tulehduksen HDL-kolesterolipitoisuutta pienentävä vaikutus on todettu useissa tutkimuksissa (Khovidhunkit ym. 2000). Kun tiedetään lisäksi, että HDL sisältää tekijöitä, joilla on vaikutusta tulehdusreaktioihin verisuonten seinämässä, on selvää, että tulehduksen aikaansaama jatkuva pieni HDL-kolesterolipitoisuus voisi olla jopa vahingollinen suonen seinämää ja ateroskleroosia ajatellen. Yksi HDL:n sisältämä verisuonia suojaava tekijä on paraoksonaasientsyymi (PON1), jonka on raportoitu ehkäisevän LDL:n hapettumista verisuonten seinämässä. LDL:n hapettumisen taas uskotaan olevan yksi keskeisimmistä ateroomaplakin kehittymiseen vaikuttavista tekijöistä. Paraoksonaasin täydellisen puuttumisen onkin raportoitu olevan yhteydessä ennenaikaiseen valtimoiden rasvoittumiseen (Van Lenten ym. 2001). HDL:n on todettu ehkäisevän endoteelissa Seerumin HDL-kolesterolipitoisuuden säätely ja valtimonkovettumistaudin ehkäisy 1869

8 toimivien sytokiinivälitteisten adheesiomolekyylien kuten E-selektiinin, VCAM-1:n (vascular cell adhesion molecule) ja ICAM-1:n (intercellular cell adhesion molecule) toimintaa. Adheesiomolekyylien aktivoitumisen uskotaan olevan tärkeä mekanismi valtimoiden rasvoittumisessa, joten niiden toiminnan esto voisi vaikuttaa antiaterogeenisesti (Cockerill ym. 2001). Maksalipaasin lisäksi toinen fosfolipidejä hajottava entsyymi, lipoproteiineihin assosioituva fosfolipaasi A2 (PLA2), kytkeytyy myös HDL:n aineenvaihduntaan ja valtimonkovettumistautiin. Se on makrofagien erittämä entsyymi, joka kulkeutuu veressä 70-prosenttisesti LDL:n mukana; loput on sitoutuneena HDL:ään. Aiemmin PLA2:n katsottiin suojaavan verisuonia, koska sen keskeinen ominaisuus on inaktivoida verihiutaleita aktivoivaa tekijää (platelet-activating factor, PAF), joka vuorostaan aktivoi valtimon seinämien adheesiomolekyylejä (Van Lenten ym. 2001). Kuitenkin parisen vuotta sitten julkaistussa kohtalaisen isossa potilasaineistossa PLA2:n suurentuneen pitoisuuden todettiinkin olevan itsenäinen sepelvaltimotaudin vaaratekijä (Packard ym. 2000). Infektioiden aikana PLA2-pitoisuus suurenee ja PON1-pitoisuus pienenee, mikä saattaa tehdä HDL:stä jopa proaterogeenista (Khovidhunkit ym. 2000). Vielä on ratkaisematta, edistääkö PLA2 suoraan aterogeneesiä vai suureneeko sen pitoisuus vain merkkinä aktivoituneesta tulehdusjärjestelmästä. Kubiliinireseptori Kubiliini on B 12 -vitamiinin ja sisäisen tekijän muodostamaa kompleksia vastaanottava reseptori suolen solussa. Kubiliinireseptoreita on kuitenkin myös munuaisessa, ja sen on raportoitu osallistuvan siellä HDL:n ja vähän rasvaa sisältävän apoa-i:n aktiiviseen soluunottoon ja poistamiseen elimistöstä (Kozyraki ym. 1999). Kubiliinireseptorin merkitystä valtimonkovettumistaudin kehittymisessä ei tunneta vielä tarkasti. Lopuksi Uudet tutkimushavainnot HDL:n aineenvaihdunnasta ovat olleet varsinainen läpimurto viimeisten parin kolmen vuoden aikana. Kehitteillä on useita lääkeainemolekyyleja, jotka voivat HDL-metaboliaan vaikuttamalla suojata valtimonkovettumistaudilta. Tällaista lääkettä käytettäessä HDL-kolesterolipitoisuuden ei tarvitse välttämättä edes suureta, kunhan vain nopeus, jolla kolesterolia mobilisoituu verisuonten seinämän soluista maksaan erittyväksi pois elimistöstä, on riittävä. Yksi tällainen lääkeaineryhmä ovat tietysti jo statiinit, jotka LDL:n kataboliaa kiihdyttämällä auttavat poistamaan myös HDL:stä peräisin olevaa kolesterolia. Siirtyyhän huomattava osa HDL:n kolesterolista CETP:n välityksellä VLDL- ja LDL-partikkeleihin. Onko tulevaisuudessa tarjolla myös lääkeaineita, jotka vaikuttavat HDL:n tulehdukselta suojaaviin tekijöihin, on vielä avoin mutta toivottavasti pian ratkaistavissa oleva kysymys. Kirjallisuutta Barter PJ, Rye K-A. Cholesteryl ester transfer protein, high density lipoprotein and arterial disease. Curr Opin Lipidol 2001; Brinton EA. Eisenberg S. Breslow JL. Human HDL cholesterol levels are determined by apoa-i fractional catabolic rate, which correlates inversely with estimates of HDL particle size. Effects of gender, hepatic and lipoprotein lipases, triglyceride and insulin levels, and body fat distribution. Arterioscler Thromb 1994;14: Brooks-Wilson AB, Marcil M, Clee SM, ym. Mutations in ABC1 in Tangier disease and familial high-density lipoprotein deficiency. Nat Genet 1999;22: Brown BG, Zhao X-Q, Chait A, ym. Simvastatin and niacin, antioxidant vitamins, or the combination for the prevention of coronary disease. N Engl J Med 2001;345: Clee SM, Kastelein JJP, van Dam M, ym. Age and residual cholesterol efflux affect HDL cholesterol levels and coronary artery disease in ABC1 heterozygotes. J Clin Invest 2000;106: Cockerill G, Huehns TY, Weerasinghe A, ym. Elevation of plasma highdensity lipoprotein concentration reduces inteleukin-1-induced expression of E-selectin in an in vivo model of acute inflammation. Circulation 2001;103: Costet P, Luo Y, Wang N, Tall AR. Sterol-dependent transactivation of the ABC1 promoter by LXR/RXR: LXRs transactivate ABC1 promotor. J Biol Chem 2000;275: Dugi KA, Brandauer K, Schmidt N, ym. Low hepatic lipase activity is a novel risk factor for coronary artery disease. Circulation 2001; 104: Eriksson M, Carlson L, Miettinen TA, Angelin B. Stimulation of fecal steroid excretion after infusion of recombinant proapoliporotein A-I. Potential reverse cholesterol transport in humans. Circulation 1999;100: Etgen GJ, Oldham BA, Johnson WT, ym. A tailored therapy fot the metabolic syndrome: The dual peroxisome proliferator-activated receptor-[alpha]/[gamma] agonist LY ameliorates insulin resistance and diabetichyperglycemia while improving cardiovascular risk factors in preclinical models. Diabetes 2002;51: Frenais R, Ouguerram K, Maugeais C, ym. High density apolipoprotein AI kinetics in NIDDM: a stable isotope study. Diabetologia 1997; 40: Fruchart J-C, Staels B, Duriez P. PPARS, metabolic disease and atherosclerosis. Pharmacol Res 2001;4: Grooth GJD, Kuivenhoven JA, Stalenhoef AFH, ym. Efficacy and safety of a novel cholesterol ester transfer protein inhibitor, JTT-705 in humans. A randomized phase II dose-response study. Circulation 2002;105:

9 Huuskonen J, Olkkonen VM, Jauhiainen M, Ehnholm C. The impact of phospholipid transfer protein (PLTP) on HDL metabolism. Atherosclerosis 2001;155: Jaye M, Lynch KJ, Krwiec J, ym. A novel endothelial-derived lipase that modulates HDL metabolism. Nat Genet 1999;21: Jiang X-C, Bruce C, Mar J. Targeted mutation of plasma phospholipid transfer protein gene markedly reduces high-density lipoprotein levels. J Clin Invest 1999;103: Jiang XC, Qin SC, Qiao CP, ym. Apolipoprotein B secretion and atherosclerosis are decreased in mice with phospholipid-transfer protein deficiency. Nat Med 2001;7: Joyce CW, Amar MJA, Lambert G, ym. The ATP cassette transporter A1 (ABCA1) modulates the development of aortic atherosclerosis in C57BL/6 and apoe -knockout mice. Proc Natl Acad Sci USA 2002; 99: Khovidhunkit W, Memon RA, Feingold KR, Grunfeld C. Infection and inflammation-induced proatherogenic changes of lipoproteins. J Infect Dis 2000; 181 Suppl 3:S Kuivenhoven JA, Pritchard H, Hill J, Frochlich J, Assmann G, Kastelein J. The molecular pathology of lecithin: cholesterol acyltransferase (LCAT) deficiency syndromes. J Lipid Res 1997;38: Kozarsky KF, Donahee MH, Glick JM, Krieger M, Rader DJ. Gene transfer and hepatic overexpression of the HDL receptor SR-BI reduces atherosclerosis in the cholesterol-fed LDL receptor-deficient mouse. Arterioscler Thromb Vasc Biol 2000;20: Kozyraki R, Fyfe J, Kristiansen M, ym. The intrinsic factor-vitamin B12 receptor, cubilin, is a high-affinity apolipoprotein A-I receptor facilitating endocytosis of high-density lipoprotein. Nat Med 1999; 5: Lawn RM, Wade DP, Garvin MR, ym. The Tangier disease gene product ABC1 controls the cellular apoliporotein-mediated lipid removal pathway. J Clin Invest 1999;104:R25 R31. Lazar MA. Progress in cardiovascular biology. PPAR for the course. Nat Med 2001;7:41 7. Marcil M, Brooks-Wilson A, Clee SM, ym. Mutations in the ABC1 gene in familial HDL deficiency with defective cholesterol efflux. Lancet 1999;354: Miyazaki A, Sakuma S, Morikawa W, ym. Intravenous injection of rabbit apolipoprotein A-I inhibits the progression of atherosclerosis in cholesterol-fed rabbits. Arterioscler Thromb Vasc Biol 1995; 15: Packard CJ, O Reilly DSJ, Caslake MJ, ym. Lipoprotein-asociated phospholipase A2, an independent predictor of coronary heart disease. N Engl J Med 2000;343: Rader DJ, Schaefer JR, Lohse P, ym. Increased production of apolipoprotein A-I associated with elevated plasma levels of high-density lipoproteins, apolipoprotein A-I, and lipoprotein A-I in a patient with familial hyperalphalipoproteinemia. Metabolism 1993; 42: Repa JJ, Turley SD, Lobaccaro J-M A, ym. Regulation of absorption and ABC1 mediated efflux of cholesterol by RXR heterodimers. Science 2000;289: Rye KA, Clay MA, Barter PJ. Remodeling of high density lipoproteins by plasma factors. Atherosclerosis 1999;145: Santamarina-Fojo S, Lambert G, Hoeg JM, Brewer HB Jr. Lecithincholesterol acyltransferase: role in lipoprotein metabolism, reverse cholesterol transport and atherosclerosis. Curr Opin Lipid 2000;11: Sirtori CR, Calabresi L, Franceschini G. Recombinant apolipoproteins for the treatment of vascular diseases. Atherosclerosis 1999;142: Thuren T. Hepatic lipase and HDL metabolism. Curr Opin Lipidol 2000; 11: Trigatti B, Rigotti A, Krieger M. The role of high-density lipoprotein receptor SR-BI in cholesterol metabolism. Curr Opin Lipidol 2000; 11: Van Lenten BJ, Navab M, Shih D, Fogelman AM, Lusis AJ. The role of high-density lipoproteins in oxidation and inflammation. Trend Cardiovasc Med 2001;11: van Dam MJ, de Groot E, Clee SM, ym. Association between increased arterial-wall thickness and impairment in ABCA1-driven cholesterol efflux: an observational study. Lancet 2002;359: von Eckardstein A, Nofer J-R, Assmann G. High density lipoprotein and arteriosclerosis. Role of cholesterol efflux and reverse cholesterol transport. Arterioscler Thromb Vasc Biol 2001;21: JUHANI KAHRI, LT, kliininen opettaja juhani.kahri@hus.fi HUS:n sisätautien klinikka, kardiologian toimiala PL Helsinki 1871