Preview

Комплексные проблемы сердечно-сосудистых заболеваний

Расширенный поиск

Метаболизм холестерина в макрофагах

https://doi.org/10.17802/2306-1278-2020-9-2-91-101

Полный текст:

Аннотация

Нарушение метаболизма липидов может приводить к развитию патологических процессов. Атеросклероз является хроническим заболеванием, которое характеризуется атеросклеротическими поражениями в результате накопления липидов в стенках магистральных сосудов. Из-за накопления холестерина внутри атеросклеротических поражений макрофаги дифференцируются в пенистые клетки. Поглощение липидов макрофагами может осуществляться рецептор-зависимым путем, в котором принимают участие рецепторы к липопротеинам низкой плотности и скэвенджер-рецепторы SR-A, CD36 и LOX- 1, а также рецептор-независимым - за счет пино- и фагоцитоза. Внутриклеточную регуляцию липидов осуществляют различные ферменты, такие как АСАТ-1 и NCEH, ферменты путей биосинтеза и окисления жирных кислот, а также транскрипционные факторы - SREBP, Nrfl и Nrf2. В регуляции оттока холестерина из клеток решающую роль играют липопротеины высокой плотности и такие белки-переносчики, как ABCA1, ABCG1 и SR-BI. Регуляцию всех участников метаболизма липидов осуществляют различные сигнальные киназные пути, активирующие множество транскрипционных факторов - LXR, RXR, PPARy, NF-kB и другие. Нарушение регуляции процессов внутриклеточного метаболизма, дисбаланс поглощения и оттока холестерина из макрофагов в конечном счете приводят к их дифференцировке в пенистые клетки. Цель данного обзора состоит в описании известных механизмов метаболизма липидов в макрофагах, приводящих к превращению этих клеток в пенистые.

Об авторах

В. А. Хотина
Федеральное государственное бюджетное научное учреждение Научно-исследовательский институт общей патологии и патофизиологии
Россия

Хотина Виктория Александровна - аспирант, младший научный сотрудник лаборатории ангиопатологии.

Ул. Балтийская 8, Москва, 125315



В. Н. Сухоруков
Федеральное государственное бюджетное научное учреждение Научноисследовательский институт морфологии человека
Россия

Сухоруков Василий Николаевич - младший научный сотрудник лаборатории инфекционной патологии и молекулярной микроэкологии.

Ул. Цюрупы 3, Москва, 11741



Д. А. Каширских
Федеральное государственное бюджетное научное учреждение Научно-исследовательский институт общей патологии и патофизиологии
Россия

Каширских Дмитрий Александрович - младший научный сотрудник лаборатории ангиопатологии.

Ул. Балтийская 8, Москва, 125315



И. А. Собенин
Федеральное государственное бюджетное учреждение «Национальный медицинский исследовательский центр кардиологии» Министерства здравоохранения Российской Федерации
Россия

Собенин Игорь Александрович - доктор медицинских наук, руководитель лаборатории медицинской генетики.

Ул. 3-я Черепковская 15А, Москва, 121552



А. Н. Орехов
Федеральное государственное бюджетное научное учреждение Научно-исследовательский институт общей патологии и патофизиологии; Федеральное государственное бюджетное научное учреждение Научноисследовательский институт морфологии человека
Россия

Орехов Александр Николаевич - доктор биологических наук, заведующий лабораторией ангиопатологии НИИОПП; ведущий научный сотрудник лаборатории инфекционной патологии и молекулярной микроэкологии ННИИМЧ.

Ул. Балтийская 8, Москва, 125315; Ул. Цюрупы 3, Москва, 117418



Список литературы

1. Сухоруков В.Н., Карагодин В.П., Орехов А.Н. Атерогенные модификации липопротеинов низкой плотности. 2016; 62 (4): 391-402

2. Poznyak A., Grechko A.V, Poggio P., Myasoedova V.A., Alfieri V, Orekhov A.N. The diabetes mellitus-atherosclerosis connection: The role of lipid and glucose metabolism and chronic inflammation. International Journal of Molecular Sciences MDPI AG. 2020; 21 (5): 1835. doi: 10.3390/ijms21051835

3. Zanoni P, Velagapudi S., Yalcinkaya M., Rohrer L., von Eckardstein A. Endocytosis of lipoproteins. Atherosclerosis. 2018; 275: 273-295. doi: 10.1016/j.atherosclerosis.2018.06.881.

4. Kruth H.S., Jones N.L., Huang W., Zhao B., Ishii I., Chang J., Combs C.A., Malide D., Zhang W.-Y Macropinocytosis is the endocytic pathway that mediates macrophage foam cell formation with native low density lipoprotein. J. Biol. Chem. American Society for Biochemistry and Molecular Biology. 2005; 280 (3): 2352-2360. doi: 10.1074/jbc.M407167200.

5. Kruth H.S., Huang W, Ishii I., Zhang W.-Y. Macrophage foam cell formation with native low density lipoprotein. J. Biol. Chem. American Society for Biochemistry and Molecular Biology. 2002; 277 (37): 34573-34580. doi: 10.1074/jbc.M205059200.

6. Michael D.R., Ashlin T.G., Davies C.S., Gallagher H., Stoneman T.W., Buckley M.L., Ramji D. P. Differential regulation of macropinocytosis in macrophages by cytokines: Implications for foam cell formation and atherosclerosis. Cytokine Academic Press. 2013; 64 (1): 357-361. doi: 10.1016/j.cyto.2013.05.016.

7. Lucero D., Islam P., Freeman L.A., Jin X., Pryor M., Tang J., Kruth H.S. , Remaley A. T. Interleukin 10 promotes macrophage uptake of HDL and LDL by stimulating fluid-phase endocytosis. Biochim. Biophys. Acta - Mol. Cell Biol. Lipids Elsevier B.V. 2020; 1865 (2): 158537. doi: 10.1016/j.bbalip.2019.158537.

8. Csanyi G., Feck D.M., Ghoshal P, Singla B., Lin H., Nagarajan S., Meijles D. N. et al. CD47 and Nox1 Mediate Dynamic Fluid-Phase Macropinocytosis of Native LDL. Antioxidants Redox Signal. Mary Ann Liebert Inc. 2017; 26 (16): 886-901. doi: 10.1089/ars.2016.6834.

9. Singh R.K., Haka A.S., Asmal A., Barbosa-Lorenzi V.C., Grosheva I., Chin H.F., Xiong Y, Hla T., Maxfield F.R. TLR4 (Toll-Like Receptor 4)-Dependent Signaling Drives Extracellular Catabolism of LDL (Low-Density Lipoprotein) Aggregates. Arterioscler. Thromb. Vasc. Biol. NLM (Medline). 2020; 40 (1): 86-102. doi: 10.1161/ATVBAHA.119.313200.

10. Kelley J.L., Ozment T.R., Li C., Schweitzer J.B., Williams D.L.Scavenger receptor-A (CD204): A two-edged sword in health and disease. Crit. Rev. Immunol. Begell House Inc. 2014; 34 (3): 241-261. doi: 10.1615/critrevimmunol.2014010267.

11. Nigorikawa K., Matsumura T., Sakamoto H., Morioka S., Kofuji S., Takasuga S., Hazek K. Sac 1 phosphoinositide phosphatase regulates foam cell formation by modulating SR-A expression in macrophages. Biol. Pharm. Bull. Pharmaceutical Society of Japan. 2019; 42 (6): 923-928. doi: 10.1248/bpb.b18-00907.

12. Hashizume M., Mihara M. Atherogenic effects of TNF-a and IL-6 via up-regulation of scavenger receptors. Cytokine Academic Press. 2012; 58 (3): 424-430. doi: 10.1016/j.cyto.2012.02.010.

13. Liu Z., Zhu H., Dai X., Wang C., Ding Ye, Song P., Zou M.-H.Macrophage Liver Kinase B1 Inhibits Foam Cell Formation and Atherosclerosis. Circ. Res. Lippincott Williams and Wilkins. 2017; 121 (9): 1047-1057. doi: 10.1161/CIRCRESAHA.117.311546.

14. Zhao L., Varghese Z., Moorhead J. F., Chen Y, Ruan X.Z. CD36 and lipid metabolism in the evolution of atherosclerosis. Br. Med. Bull. 2018; 126 (1): 101-112. doi: 10.1093/bmb/ldy006

15. Park YM. CD36, a scavenger receptor implicated in atherosclerosis. Experimental and Molecular Medicine Nature Publishing Group. 2014; 46 (6): e99. doi: 10.1038/emm.2014.38.

16. Luo Y, Duan H., Qian Y., Feng L., Wu Z., Wang F. et al. Macrophagic CD146 promotes foam cell formation and retention during atherosclerosis. Cell Res. Nature Publishing Group. 2017; 27 (3): 352-372. doi: 10.1038/cr.2017.8.

17. Ding Z., Pothineni N.V.K., Goel A., Luscher T.F., Mehta J.L. PCSK9 and inflammation: Role of shear stress, proinflammatory cytokines and LOX-1 4. Cardiovasc. Res. 2019;

18. Ding Z., Liu S., Wang X., Theus S., Deng X., Fan Y., Zhou S., Mehta J.L. PCSK9 regulates expression of scavenger receptors and ox-LDL uptake in macrophages. Cardiovasc. Res. 2018; 114 (8): 1145-1153. doi: 10.1093/cvr/cvy079.

19. Hai Q., Ritchey B., Robinet P., Alzayed A.M., Brubaker G., Zhang J., Smith J.D. Quantitative Trait Locus Mapping of Macrophage Cholesterol Metabolism and CRISPR/Cas9 Editing Implicate an ACAT1 Truncation as a Causal Modifier Variant. Arterioscler. Thromb. Vasc. Biol. Lippincott Williams and Wilkins. 2018; 38 (1): 83-91. doi: 10.1161/ATVBAHA.117.310173.

20. Maiuri M.C., Grassia G., Platt A.M., Carnuccio R., Ialenti A., Maffia P. Macrophage Autophagy in Atherosclerosis. Mediators Inflamm. 2013; 2013: 584715. doi: 10.1155/2013/584715

21. Schulze R.J., Sathyanarayan A., Mashek D.G. Breaking fat: The regulation and mechanisms of lipophagy. Biochimica et Biophysica Acta - Molecular and Cell Biology of Lipids Elsevier B.V. 2017; 1862 (10): 1178-1187.

22. Yvan-Charvet L., Bonacina F., Guinamard R.R., Norata G.D. Immunometabolic function of cholesterol in cardiovascular disease and beyond. Cardiovasc. Res. 2019; 115 (9): 1393-1407. doi: 10.1093/cvr/cvz127.

23. Akopian D., Medh J.D. Genetics and molecular biology: macrophage ACAT depletion - mechanisms of atherogenesis. Curr. Opin. Lipidol. 2006; 17 (1): 85-88. doi: 10.1097/01.mol.0000203192.45649.ba.

24. Yu X.H., Fu Y.-C., Zhang D.-W., Yin K., Tang C.-K. Foam cells in atherosclerosis. Clinica Chimica Acta. 2013; 424: 245-252. doi: 10.1016/j.cca.2013.06.006.

25. Melton E.M., Li H., Benson J., Sohn P., Huang L.-H., Song B.-L. et al. Myeloid Acat1/Soat1 KO attenuates proinflammatory responses in macrophages and protects against atherosclerosis in a model of advanced lesions. J Biol Chem . 2019 Oct 25;294(43):15836-15849. doi: 10.1074/jbc.RA119.010564.

26. Shao D.. Di Y., Lian Z., Zhu B., Xu X., Guo D., et al. Grape seed proanthocyanidins suppressed macrophage foam cell formation by miRNA-9: via targeting ACAT1 in THP-1 cells. Food Funct. Royal Society of Chemistry. 2020; 11 (2): 1258-1269. doi: 10.1039/c9fo02352f.

27. Wang B., P.-P. Heb, Zenga G.-F., Zhang T., Yangmi X.-P.O. R-467b regulates the cholesterol ester formation via targeting ACAT1 gene in RAW 264.7 macrophages. Biochimie Elsevier B.V. 2017; 132: 38-44. doi:10.1016/j.biochi.2016.09.012

28. Shao W., Espenshade PJ. Sterol regulatory elementbinding protein (SREBP) cleavage regulates golgi-to-endoplasmic reticulum recycling of SREBP cleavage-activating protein (SCAP). J. Biol. Chem. American Society for Biochemistry and Molecular Biology Inc. 2014; 289 (11): 7547-7557.

29. Widenmaier S.B., Snyder N.A., Nguyen T.B., Arduini A., Lee G.Y, Arruda A.P. et al. NRF1 Is an ER Membrane Sensor that Is Central to Cholesterol Homeostasis. Cell. 2017; 171 (5): 1094.e15-1109.e15. doi: 10.1016/j.cell.2017.10.003.

30. Mimura J., Itoh K. Role of Nrf2 in the pathogenesis of atherosclerosis. Free Radical Biology and Medicine Elsevier Inc. 2015; 88 (Part B): 221-232. doi: 10.1016/j.freeradbiomed.2015.06.019.

31. Liu Z., Wang J., Huang E., Gao S., Li H., Lu J., K.Tian, et al. Tanshinone IIA suppresses cholesterol accumulation in human macrophages: Role of heme oxygenase-1. J. Lipid Res. 2014; 55 (2): 201-213. doi: 10.1194/jlr.M040394

32. Namgaladze D., Brune B. Macrophage fatty acid oxidation and its roles in macrophage polarization and fatty acid-induced inflammation. Biochimica et Biophysica Acta -Molecular and Cell Biology of Lipids. 2016; 1861 (11): 17961807. doi: 10.1016/j.bbalip.2016.09.002

33. Sakai K., Nagashima S., Wakabayashi T., Tumenbayar B., Hayakawa H., Hayakawa M. et al. Myeloid HMG-CoA (3-Hydroxy-3-Methylglutaryl-Coenzyme A) Reductase Determines Atherosclerosis by Modulating Migration of Macrophages. Arterioscler. Thromb. Vasc. Biol. 2018; 38 (11): 2590-2600. doi: 10.1161/ATVBAHA.118.311664.

34. Batista-Gonzalez A., Vidal R., Criollo A., Carreno L.J. New Insights on the Role of Lipid Metabolism in the Metabolic Reprogramming of Macrophages Front Immunol. 2020 Jan 10;10:2993. doi: 10.3389/fimmu.2019.02993.

35. Ghosh S. Early steps in reverse cholesterol transport: Cholesteryl ester hydrolase and other hydrolases. Current Opinion in Endocrinology, Diabetes and Obesity. 2012; 19 (2): 136-141. doi: 10.1097/MED.0b013e3283507836.

36. Zhao B., Song J., Chow W.N., St Clair R.W., Rudel L.L., Ghosh S. Macrophage-specific transgenic expression of cholesteryl ester hydrolase significantly reduces atherosclerosis and lesion necrosis in Ldlr-/- mice. J. Clin. Invest. American Society for Clinical Investigation. 2007; 117 (10): 2983-2992. doi: 10.1172/JCI30485.

37. 7. Sakai K., Igarashi M., Yamamuro D., Ohshiro T., Nagashima S. , Takahashi M. et al. Critical role of neutral cholesteryl ester hydrolase 1 in cholesteryl ester hydrolysis inmurine macrophages. J. Lipid Res. American Society for Biochemistry and Molecular Biology Inc .2014; 55 (10): 2033-2040. doi: 10.1194/jlr.M047787.

38. Ouimet M., Barrett T.J., Fisher E.A. HDL and reverse cholesterol transport: Basic mechanisms and their roles in vascular health and disease. Circ. Res. 2019; 124 (10): 15051518. doi: 10.1161/CIRCRESAHA.119.312617.

39. Remmerie A., Scott C.L. Macrophages and lipid metabolism. Cell. Immunol. Academic Press Inc. 2018; 330: 27-42. doi: 10.1016/j.cellimm.2018.01.020

40. Adorni M.P., Cipollari E., Favari E., Zanotti I., Zimetti F., Corsini A., Ricci C., Bernini F., Ferri N. Inhibitory effect of PCSK9 on Abca1 protein expression and cholesterol efflux in macrophages. Atherosclerosis. 2017; 256: 1-6. doi: 10.1016/j.atherosclerosis.2016.11.019.

41. Watanabe T. et al. Phosphorylation by protein kinase C stabilizes ABCG1 and increases cholesterol efflux. J. Biochem. 2019

42. Zhen Z., Ren S., Ji H., Ding X., Zou P, Lu J. The lncRNA DAPK-IT1 regulates cholesterol metabolism and inflammatory response in macrophages and promotes atherogenesis. Biochem. Biophys. Res. Commun. 2019; 516 (4): 1234-1241. doi: 10.1016/j.bbrc.2019.06.113.

43. Shen W.-J., Azhar S., Kraemer F.B. SR-B1: A Unique Multifunctional Receptor for Cholesterol Influx and Efflux. Annu. Rev. Physiol. 2018; 80 (1): 95-116. doi: 10.1146/annurev-physiol-021317-121550

44. Linton M.F., Tao H., Linton E.F., Yancey P.G. SR-BI: A Multifunctional Receptor in Cholesterol Homeostasis and Atherosclerosis. Trends Endocrinol Metab. 2017 Jun; 28(6): 461-472.. doi: 10.1016/j.tem.2017.02.001

45. Galle-Treger L., Moreau M., Ballaire R., Poupel L., Huby T. , Sasso E. et al. Targeted invalidation of SR-B1 in macrophages reduces macrophage apoptosis and accelerates atherosclerosis. Cardiovasc. Res. 2020; 116 (3): 554-565. doi: 10.1093/cvr/cvz138.

46. Ma X., Li S.F., Qin Z.S., Ye J., Zhao Z.-L., Fang H.-H. et al. Propofol up-regulates expression of ABCA1, ABCG1, and SR-B1 through the PPARy/bXRa signaling pathway in THP-1 macrophage-derived foam cells. Cardiovasc. Pathol. 2015; 24 (4): 230-235. doi: 10.1016/j.carpath.2014.12.004.

47. Tang S.L., Chen W.J., Yin K., Zhao G.-J., Mo Z.-C., Lv Y-C. et al. PAPP-A negatively regulates ABCA1, ABCG1 and SR-B1 expression by inhibiting LXRa through the IGF-I-mediated signaling pathway. Atherosclerosis. 2012; 222 (2): 344-354. doi: 10.1016/j.atherosclerosis.2012.03.005.

48. Li Y, Shen S., Ding S., Wang L. Toll-like receptor 2 downregulates the cholesterol effluxby activating the nuclear factor-кВ pathway in macrophagesand may be a potential therapeutic target for the prevention of atherosclerosis. Exp. Ther. Med. 2018; 15 (1): 198-204. doi: 10.3892/etm.2017.5404.

49. Ben-Aicha S., Badimon L., Vilahur G. Advances in HDL: Much more than lipid transporters. Int J Mol Sci. 2020 Jan 22;21(3):732. doi: 10.3390/ijms21030732.

50. Orekhov A.N., Pushkarsky T., Oishi Y, Nikiforov N.G. , Zhelankin A.V., Dubrovsky L. et al. HDL activates expression of genes stimulating cholesterol efflux in human monocyte-derived macrophages. Exp. Mol. Pathol. 2018; 105 (2): 202207. doi: 10.1016/j.yexmp.2018.08.003.


Для цитирования:


Хотина В.А., Сухоруков В.Н., Каширских Д.А., Собенин И.А., Орехов А.Н. Метаболизм холестерина в макрофагах. Комплексные проблемы сердечно-сосудистых заболеваний. 2020;9(2):91-101. https://doi.org/10.17802/2306-1278-2020-9-2-91-101

For citation:


Khotina V.A., Sukhorukov V.N., Kashirskikh D.A., Sobenin L.A., Orekhov A.N. Cholesterol metabolism in macrophages. Complex Issues of Cardiovascular Diseases. 2020;9(2):91-101. (In Russ.) https://doi.org/10.17802/2306-1278-2020-9-2-91-101

Просмотров: 165


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2306-1278 (Print)
ISSN 2587-9537 (Online)