Многие особенности липидного обмена у кроликов делают их весьма подходящими животными для исследований в области трансляционной медицины. Знание этих особенностей важно для исследователей, которые выбирают кроликов, а не другие модели для каких-либо конкретных экспериментов. Холестерин является гидрофобной молекулой и поэтому в плазме крови находится в комплексе с различными белками (апопротеинами или аполипопротеинами) - липопротеины. Липопротеины плазмы крови включают несколько основных типов: хиломикроны, ЛИНН, ЛПОНП, ЛИВП, ЛИИН, состав и свойства которых значительно отличаются. Клинически важные межвидовые особенности метаболизма липидов заключаются в различии строения и функционирования липопротеинов, что определяет устойчивость или предрасположенность к атеросклерозу у различных животных. Метаболизм липидов у кроликов значительно отличается от такового у мышей и крыс, у которых преобладающим липопротеином в плазме является ЛИВП. У кроликов, состоящих на обычной диете, примерно 40% холестерина плазмы крови находится в составе ЛИВП, а у кроликов, находящихся на холестериновой (атерогенной) диете, более 90% холестерина содержится составе ЛПОНП и ЛННН [28; 29].
Кролики обладают высокой активностью белка-переносчика эфиров холестерина в плазме (CETP), важного регулятора метаболизма холестерина, тогда как мыши и крысы не имеют CETP в плазме [29]. Так же как и у людей, активность редактирования мРНК апопротеина В (апо В) в печени минимальна или отсутствует, поэтому апоВ-48 кролика присутствует только в хиломикронах, полученных из кишечника, но не в ЛПОНП и ЛПНП, синтезированных в печени. У мышей апоВ-48 также продуцируется в печени, поэтому мышиные ЛПОНП и ЛННН содержат апоВ-48 в дополнение к апоВ-100. Хотя физиологическое значение различий между видами с точки зрения апоВ-48-содержащих ЛПОНП и ЛПНП у грызунов не известно, сообщается, что апоВ-48-содержащие частицы катаболизируются быстрее, чем апоВ-100-содержащие частицы [30], что может частично объяснить, почему большинство мышей дикого типа устойчивы к атерогенной диете.
В плазме человека существует специфический липопротеин, похожий на ЛПНП, называемый липопротеином альфа - ЛП(а), который образуется через дисульфатную связь между апоВ-100 и апопротеином альфа (апо(а)). Хотя ЛП(а) обычно не присутствует ни в плазме кролика, ни в мышах, исследования на трансгенных животных показали, что апоВ- 100 кролика, могут связываться с апо(а) человека с образованием частицы ЛП(а), которые усиливают развитие атеросклероза [31; 32]. В отличие от кроликов, частицы апоВ-100 мышей не могут соединяться с апо(а) человека и образовывать ЛП(а) [33]. Кроме того,
печеночные рецепторы ЛПНП как у людей, так и у кроликов сильно снижены в соответствии с уровнем поглощения холестерина в печени. Кроме того, рецепторы ЛПОНП, которые участвуют в образовании пенистых клеток, высоко экспрессируются в макрофагах кроликов и людей, но не у мышей [34]. Вследствие этого сходства между кроликами и людьми кролики стали первой моделью для таких исследований в области трансляционной медицины, как тестирования многих гиполипидемических препаратов, таких как статины [24; 25], фибраты [35] и пробукол [36]. Кроме того, антиатерогенные эффекты инфузионных частиц Л11ВП впервые были доказаны на модели атеросклероза у кроликов [37]. Тем не менее существуют определенные различия между кроликами и людьми с точки зрения метаболизма липопротеинов. Плазма кролика не содержит аполипопротеин AII (апоАІІ), важный белковый компонент ЛПВП у людей; следовательно, их ЛПВП содержат только апоАІ [38]. Помимо этого, активность липазы печени кролика низкая, что связано с низким уровнем экспрессии транскрипта (матричной РНК) липазы в печени. Есть предположения, что эти различия ответственны за более высокую восприимчивость кроликов к диете, богатой холестерином и, соответственно, более быстрое развитие атеросклероза в этой модели [39; 40]. Для дальнейшего уточнения данных аспектов необходимы экспериментальные исследования с использованием трансгенных технологий.
3. Кролики, содержащиеся на холестериновой диете
Как упоминалось нами выше, кролики высокочувствительны к холестериновой диете, и у них быстро развивается тяжелая гиперхолестеринемия, приводящая к выраженному атеросклерозу аорты. Поэтому кроликов, содержащихся на холестериновой диете, широко используют для изучения патофизиологии и патоморфологии атеросклероза [41]. Было предложено много различных вариантов холестериновой диеты. Когда кроликов кормят рационом, содержащим около 2% холестерина, у них происходит быстрое повышение уровня холестерина до высоких значений - 2000 мг/дл и выше. Этот ответ может быть также усилен путем добавления в рацион дополнительного жира, причем насыщенные жиры увеличивают как уровень холестерина в плазме, так и степень поражения аорты. Диета, богатая холестерином, приводит к повышению уровня в плазме богатых холестериновыми эфирами Р-липопротеинов очень низкой плотности (Р-ЛПОНП), полученных из печени и кишечника из-за относительно эффективного всасывания пищевого холестерина, ограниченного преобразования холестерина в желчные кислоты в печени и подавления экспрессии печеночных рецепторов липопротеинов [27; 28].
Морфологические признаки атеросклероза, проявляющиеся у кроликов, получающих холестериновую диету, включают адгезию моноцитов к эндотелиальным клеткам интимы и миграцию моноцитов в подэндотелиальный слой аорты, что можно наблюдать под микроскопом уже через несколько недель после содержания кроликов на холестериновой диете [14; 15]. Значительные поражения аорты могут быть визуализированы посредством окрашивания красителем Суданом IV после кормления кроликов холестерином в течение примерно 12 недель. Зона атеросклеротического поражения, окрашивающаяся Суданом IV (суданофильная зона), начинается от дуги аорты и распространяется на грудной отдел и реже абдоминальный отделы аорты [24; 25]. В течение 12 недель кормления холестериновой диетой в аорте кроликов встречаются различные типы поражений. Одним из основных поражений являются жирные полосы, которые, как и при атеросклерозе человека, состоят из пенистых клеток (макрофагов, перегруженных холестерином), сосудистых гладких мышечных клеток и элементов внеклеточного матрикса. Нередко наблюдаются так называемые прогрессирующие (осложненные) поражения в зависимости от диеты и продолжительности кормления холестерином. При таких прогрессирующих поражениях отмечается отложение солей кальция или кальцификация. Бывают фиброзные поражения, которые почти полностью состоят из гладкомышечных клеток и внеклеточного матрикса с небольшим количеством макрофагов, но такого рода поражение редко встречается у кроликов, которых кормят холестерином. Следует отметить, что различные типы атеросклеротического поражения могут наблюдаться у одного и того же кролика, в то время как некоторые поражения могут быть преобладающими в зависимости от уровня холестерина в плазме, продолжительности холестериновой диеты и расположения в аорте [25].
В целом гиперхолестериновые (атерогенные) диеты состоят из 0,3-2% холестерина и 4-8% жира по массе. Однако на диете, содержащей более 1% холестерина в течение длительного периода (более месяца), кролики страдают от чрезвычайно «высокой» гиперхолестеринемии, и у них отмечается массивное накопление липидов во многих органах, в дополнение к аорте. В таком случае модель атеросклероза кроликов, получающих холестерин, часто критикуют, поскольку при столь высоком уровне холестерина развиваются нехарактерные для атеросклероза человека атеросклеротические поражения. Такой высокий уровень холестерина в плазме (более 2000 мг/дл или 51,8 ммоль/л) практически никогда не наблюдается у людей с гиперхолестеринемией, за исключением редких гомозиготных случаев семейной гиперхолестеринемии. Так, атеросклеротические поражения у кроликов, которых кормят рационами, содержащими более 1% холестерина, почти полностью состоят из пенистых клеток, что редко встречается у людей. Поэтому в настоящее время общепринято считать оптимальной атерогенную диету с содержанием 0,30,5% холестерина, которая приводит к менее выраженной гиперхолестеринемии (концентрация холестерина в плазме крови доходит в среднем до 1000 мг/дл или 25,9 ммоль/л) без ущерба для общего здоровья животного [24; 25].
Существует важная связь между пищевым холестерином и жиром в развитии атеросклероза у кроликов. Холестериновая диета без дополнительного жира обычно приводит к развитию более тяжелого атеросклероза, чем у кроликов, питающихся диетой, которая содержит как холестерин, так и жир. По-видимому, без добавления дополнительного пищевого жира происходит мобилизация запасов эндогенного жира, которые являются более насыщенными, чем обычные диетические жиры. Насыщенные жиры являются более атерогенными, чем ненасыщенные жиры. Ряд исследователей рекомендуют использовать диету, содержащую 0,3-0,5% холестерина и 3% жира (соевого или кукурузного масла), в течение 16 недель. Средний уровень холестерина в плазме крови у этих кроликов составляет около 800 мг/дл через 4 недели [33]. Хотя питание на холестериновой диете может привести к образованию жировых полос и прогрессирующих поражений в аорте кроликов, разрывов у них атеросклеротических бляшек, которые характерны для человека, не наблюдается [25; 26]. Предположительно это может быть связано с тем, что период кормления холестериновой пищей недостаточен, либо могут потребоваться другие дополнительные факторы для индуцирования данного осложнения у кроликов.
В дополнение к гиперхолестериновым диетам и WHHL-кроликам относительно недавно были разработаны генетические модели при помощи современных технологий редактирования генома [40-45]. Их преимущество заключается в возможности изучения роли конкретных генов и механизмов в патофизиологии атеросклероза, но существенным недостатком является необходимость использования дорогостоящего оборудования. Более подробно данные модели мы обсуждаем во второй части нашей статьи.
Выводы
Моделирование атеросклероза у лабораторных кроликов является важным научно-исследовательским направлением для дальнейшего изучения и уточнения патофизиологических и патоморфологических механизмов, лежащих в основе атеросклероза. В историческом плане благодаря моделированию атеросклероза на кроликах были получены важнейшие сведения о многих аспектах патогенеза атеросклероза и действии гиполипидемических препаратов. Среди существующих способов моделирования атеросклероза у кроликов, использование атерогенных (гиперхолестериновых) диет является наиболее простым и удобным, недорогим и широкодоступным способом.
атеросклероз гиперхолестериновый кролик патофизиология
Список сокращений в тексте статьи
ССЗ - сердечно-сосудистые заболевания,
ЛПВП - липопротеины высокой плотности,
ЛИНИ - липопротеины низкой плотности,
рЛПНП - рецепторы липопротеинов низкой плотности,
WHHL-кролики - наследственные гиперлипидемические кролики Ватанабэ, Р-ЛПОНП - бета-липопротеины очень низкой плотности, MCP-1 - моноцитарный хемоаттрактантный белок-1, CETP - белок-переносчик эфиров холестерина, ЛП (а) - липопротеин альфа, апо (а) - аполипопротеин альфа, апоАІІ - аполипопротеин AII, апо B - аполипопротеин В.
Список литературы
1. Магрук М.А., Мосикян А.А., Бабенко А.Ю. Биомаркеры, ассоциированные с атерогенезом: актуальный статус и перспективные направления // Российский кардиологический журнал. 2019. Т. 24, № 12. С. 148-152.
2. Чаулин А.М., Дупляков Д.В. Повышение кардиальных тропонинов, не ассоциированное с острым коронарным синдромом. Часть 1 // Кардиология: новости, мнения, обучение. 2019. Т. 7, № 2. С. 13-23.
3. Чаулин А.М., Карслян Л.С., Григорьева Е.В., Нурбалтаева Д.А., Дупляков Д.В. Клинико-диагностическая ценность кардиомаркеров в биологических жидкостях человека // Кардиология. 2019. Т. 59, № 11. С. 66-75.
4. Чаулин А.М., Григорьева Ю.В., Дупляков Д.В. Современные представления о патофизиологии атеросклероза. Часть 1. Роль нарушения обмена липидов и эндотелиальной дисфункции (обзор литературы) // Медицина в Кузбассе. 2020. №2. С. 34-41.
5. Vesselinovitch D. Animal models and the study of atherosclerosis. Arch Pathol Lab Med. 1988. vol. 112. no. 10. P. 1011-1017.
6. Fan J., Watanabe T. Cholesterol-fed and transgenic rabbit models for the study of atherosclerosis. J. Atheroscler Thromb. 2000. vol. 7. no. 1. P. 26-32.
7. Moghadasian M.H. Experimental atherosclerosis: a historical overview. Life Sci. 2002. vol. 70. no. 8. P. 855-865.
8. Buja L.M. Nikolai N. Anitschkow and the lipid hypothesis of atherosclerosis. Cardiovasc. Pathol. 2014. vol. 23. no. 3. P. 183-184.
9. Steinberg D. Thematic review series: the pathogenesis of atherosclerosis. An interpretive history of the cholesterol controversy: part I. J. Lipid Res. 2004. vol. 45. no. 9. P. 1583-1593.
10. Чаулин А.М., Дупляков Д.В. PCSK-9: современные представления о биологической роли и возможности использования в качестве диагностического маркера сердечнососудистых заболеваний. Часть 1 // Кардиология: новости, мнения, обучение. 2019. Т. 7, № 2.
С. 45-57.
11. Чаулин А.М., Дупляков Д.В. PCSK-9: современные представления о биологической роли и возможности использования в качестве диагностического маркера сердечнососудистых заболеваний. Часть 2 // Кардиология: новости, мнения, обучение. 2019. Т. 7, № 4. С. 24-35.
12. Biscetti F., Bonadia N., Santini F., Angelini F., Nardella E., Pitocco D., Santoliquido A., Filipponi M., Landolfi R., Flex A. Sortilin levels are associated with peripheral arterial disease in type 2 diabetic subjects. Cardiovasc Diabetol. 2019. vol. 18. no. 1. P. 5. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/30634965.
13. Mahley R.W., Innerarity T.L., Brown M.S., Ho Y.K., Goldstein J.L. Cholesteryl ester synthesis in macrophages: stimulation by beta-very low density lipoproteins from cholesterol-fed animals of several species. J. Lipid Res. 1980. vol. 21. no. 8. P. 970-980.