30 Нобелевских премий: Открытия, изменившие медицину - Лев Иноземцев

Еще недавно многие люди, достигнув возраста, в котором обычно начинают беспокоиться о здоровье, боялись есть яйца, сливочное масло и другие продукты «с высоким содержанием холестерина». Они аргументировали свой отказ тем, что в сосудах могут образоваться холестериновые бляшки, а это чревато атеросклерозом и прочими сердечно-сосудистыми неприятностями. Но все не так однозначно: холестерин холестерину — рознь.

Когда американские ученые — генетик Майкл Браун и биохимик Джозеф Голдстайн — открыли процесс регулирования метаболизма холестерина, стало возможным лечить заболевания, вызванные повышенным уровнем холестерина в крови. Ученые обнаружили, что на поверхности клеток располагаются особые белковые комплексы-рецепторы. Благодаря им циркулирующие в кровотоке молекулы, содержащие холестерин (их называют липопротеинами низкой плотности — ЛПНП), попадают из кровотока внутрь клеток. Браун и Голдстайн установили, что основным механизмом тяжелой генетически обусловленной гиперхолестеринемии, то есть стойкого повышения уровня холестерина, является полное или частичное отсутствие правильно работающих ЛПНП-рецепторов. У здоровых людей употребление продуктов, содержащих холестерин, ингибирует (то есть подавляет) собственный синтез холестерина в клетках. В результате количество ЛПНП-рецепторов на поверхности клетки снижается — так происходит в норме. Дефекты ЛПНП-рецепторов приводят к увеличению уровня холестерина в крови, который впоследствии может накапливаться на стенках артерий, вызывая атеросклероз и в конечном счете сердечный приступ или инсульт. Открытие Брауна и Голдстайна привело к выработке новых подходов к лечению и профилактике атеросклероза, а самих ученых — к Нобелевской премии «за открытие регулирования метаболизма холестерина».

Ведущиеся в последнее десятилетие дискуссии о вреде холестерина могли у многих людей создать впечатление, будто холестерина следует всеми способами избегать, чтобы выжить. Однако это не представляется ни возможным, ни желательным: холестерин содержится во всех наших тканях и жизненно важен для некоторых процессов, происходящих в организме. К тому же холестерин на 80% вырабатывается нашим телом, так что «неправильное питание» может увеличить его содержание в крови не более, чем на 20%.

В печени и кишечнике холестерин преобразуется в молекулярные формы, пригодные для переноса их в кровь и лимфатическую жидкость. Эти формы представляют собой комбинацию липидов и белков, поэтому их назвали липопротеинами. С помощью высокоскоростного центрифугирования различные виды липопротеинов классифицировали по их плотности. Важное клиническое значение имеют два вида: липопротеины низкой плотности (ЛПНП) и липопротеины высокой плотности (ЛПВП). Последний врачи называют «хорошим холестерином».

У здорового человека в одном литре плазмы содержится около 2 г холестерина. Самые высокие аномальные значения, приблизительно 10 г на литр, обнаруживают при тяжелой болезни — семейной гиперхолестеринемии (СГ), вызванной врожденным дефектом метаболизма.

Холестерин выполняет в организме несколько важных функций.

Во-первых, он представляет собой структурный компонент для клеточных мембран: в них содержится более 90% всего нашего холестерина. Каждая клетка окружена мембраной — клеточной или плазматической. Это не только защитная оболочка. Мембрана играет роль пропускного пункта, где определяется, каким веществам можно проникнуть внутрь клетки, а каким нельзя. Точно так же работает «контроль» на выходе из клетки. Эту функцию иногда выполняют специфические рецепторы, которые захватывают и транспортируют внутрь клетки определенные молекулы. Открытие в 1973 году Брауном и Голдстайном ЛПНП-рецепторов на поверхности мембран стало важной вехой в исследовании холестерина.

Во-вторых, холестерин является сырьем для синтеза важных гормонов: эстрогена, тестостерона, кортизола и альдостерона. Холестерин хранится в клетках надпочечников и гонад и используется, как только возникает потребность в этих гормонах.

В-третьих, холестерин участвует в синтезе витамина D, который предотвращает развитие рахита. Витамин D продуцируется в коже под воздействием ультрафиолетового излучения, это всем известно. Но немногие знают, сколько именно надо находиться на солнце и как долго, чтобы уровень витамина D стал достаточным. Считается, что в средней полосе хватает и получаса, проведенного на улице, чтобы получить достаточную дозу ультрафиолета без риска злокачественного перерождения клеток кожи.

В-четвертых, жизненно важная функция холестерина связана с питанием. В процессе метаболизма холестерин превращается в печени в желчные кислоты и попадает через общий желчный проток в верхние отделы кишечника — двенадцатиперстную кишку. Затем желчные кислоты возвращаются в кровоток, поглощаются печенью и снова транспортируются в верхние отделы кишечника. Циркуляция желчных кислот регулирует уровень холестерина в крови. Чем больше желчных кислот всасывается в кишечнике обратно, тем меньше образуется новых желчных кислот в печени. Соответственно, меньше потребность в синтезе холестерина.

Прием грубоволокнистой растительной пищи, содержащей клетчатку, приводит к увеличению синтеза желчных кислот печени и снижает уровень холестерина — ведь клетчатка связывает желчные кислоты. Именно поэтому врачи рекомендуют есть пять порций овощей и фруктов в день. В США детей учат этой хорошей привычке в игровой форме: в течение дня они увлеченно собирают «радугу» из съеденных ягод, фруктов и овощей. На русский язык это можно перевести так: каждый — красный — помидор, охотник — оранжевый — морковь, желает — желтый — банан, знать — зеленый — петрушка, где — голубой — голубика, сидит — синий — баклажан, фазан — фиолетовый — слива.

Рис. 7. Молекулы ЛПНП и холестеринового обмена

Большая часть холестерина в крови встречается в виде ЛПНП и представляет собой сферическую частицу. Ее ядро состоит из примерно 1500 молекул сложных эфиров холестерина, каждая из которых представляет собой холестерин, присоединенный к цепи с длинной жирной кислотой. Ядро окружено поверхностным слоем, состоящим из 800 молекул фосфолипидов, 500 молекул неэстерифицированного холестерина и одной большой белковой молекулы апопротеина В, которая направляет ЛПНП на клеточный рецептор. Поглощение циркулирующих в крови клеточных элементов (1), начинается с их присоединения к ЛПНП-рецепторам во вдавлениях (2) на поверхности клетки. Эти ямки углубляются, втягиваются в цитоплазму и отделяются от клеточной мембраны, чтобы сформировать пузырьки с собственной оболочкой (3). Слияние содержимого пузырька приводит к образованию эндосомы (4). Далее ЛПНП отделяется от рецептора, который возвращается (5) на поверхность мембраны. ЛПНП тем временем доставляется в лизосому, где сложный эфир холестерина расщепляется (и тогда образуется свободный холестерин для синтеза новых мембран) или превращается в стероидные гормоны и желчные кислоты. При этом поглощенный холестерин ингибирует собственный синтез холестерина в клетке.