Введение
В последнее время проблема ожирения обретает все большую и большую значимость по всему миру. Согласно статистике, число людей с избыточной массой тела неуклонно растет и достигает уже более 2 млрд, что составляет примерно 30% населения планеты. В современных реалиях, когда все больше людей ведут малоподвижный образ жизни, а технологический прогресс позволяет значительно снижать востребованность в тяжелом физическом труде, данная проблема приобретает все более масштабный характер [1, 2]. Ожирение тесно связано с рядом патологий и метаболических нарушений, многие из которых имеют максимальную распространенность и ассоциированы с высокой летальностью. К ним относятся гиперинсулинемия, инсулинорезистентность, сахарный диабет 2 типа (СД2), гипертоническая болезнь, дислипидемия, ишемическая болезнь сердца (ИБС), инсульт, заболевания желчного пузыря, некоторые злокачественные новообразования, бронхиальная астма, синдром обструктивного апноэ сна, остеоартроз, осложненное течение беременности, нарушения менструального цикла, психоэмоциональный стресс и многие другие [1].
Морфологическим субстратом ожирения является жировая ткань (ЖТ), состоящая из адипоцитов. Уже довольно продолжительное время ЖТ рассматривается не только как депо триглицеридов и жирных кислот, но и как значимый эндокринный орган [3–6]. На сегодняшний день описано, по разным источникам, от 600 до 1000 биологически активных веществ, секретируемых адипоцитами, в т.ч. гормоны, цитокины, факторы роста, хемокины и др. Все эти вещества принято объединять в группу адипокинов (адипоцитокинов) [3–7].
Адипокины участвуют во многих функциях организма, включая метаболизм белков, липидов и углеводов, энергетический обмен, регуляцию артериального давлении, пищевого поведения (за счет влияния на чувства голода и насыщения), поддержание гемостаза, регуляцию ангиогенеза, модуляцию активности иммунной системы, процессов воспаления и т.д. [3, 7, 6]. В данном обзоре рассматриваются адипокин васпин, его функции и роль в развитии некоторых патологий.
Васпин (серпин 12, SERPINA12, Ser A 12, vaspin) – адипокин гликопротеиновой природы, относящийся к группе ингибиторов сериновых протеаз (серпинов). У человека васпин имеет молекулярную массу 47 кДа и состоит из 414 аминокислот. Ген, кодирующий васпин в человеческом геноме, имеет локализацию 14q32.13 [8–10].
Васпин впервые описан K. Hida et al. в 2005 г. в эксперименте на крысах Otsuka Long Evans Tokushima Fatty Rats, представляющих собой модель абдоминального ожирения с инсулинорезистентностью (ИР) [8]. Выделенная молекула представляла собой гликопротеин серпинового ряда, впоследствии была названа «vaspin» (visceral adipose tissue-derived Serpin, происходящий из висцеральной жировой ткани Серпин), т.к. экспрессия кодирующего его гена была наиболее высокой в висцеральной белой ЖТ крыс [8]. В упомянутом исследовании введение васпина крысам ассоциировано с улучшением толерантности к глюкозе и повышением чувствительности к инсулину у крыс с высококалорийным питанием, что говорит о возможной роли васпина в патогенезе ожирения, ИР, СД и других метаболических патологий [8].
Механизм подавления окислительного стресса васпином
Некоторые свои эффекты васпин реализует посредством связывания с белком GRP78 (Glucose-regulated protein 78, GRP78, Binding immunoglobulin protein, BIP) на поверхности клетки [11, 12]. Данный путь наиболее изучен, поэтому на его примере далее демонстрируются основные внутриклеточные механизмы передачи сигнала васпином.
GRP78 относится к белкам теплового шока семейства 70/A5 (Heat shock 70 kDa protein 5, Hsp70/A5) и в нормальных условиях экспрессируется на поверхности эндоплазматического ретикулума клетки (ЭР; Endoplasmic reticulum, ER) [13, 14].
Как отмечено в названии белка, его масса – 78 кДа. GRP78 состоит из двух доменов: N-концевого нуклеотид-связывающего домена (Nucleotide-binding domain, NBD) и C-концевого субстрат-связывающего домена (Substrate-binding domain, SBD), связанных с междоменным линкером, который контролирует аллостерическое взаимодействие между двумя доменами. NBD связывает и гидролизует АТФ, а SBD связывает полипептиды, в свою очередь каждый домен разделен еще на несколько субдоменов [13–15]. У человека ген GRP78 расположен в 9q33.3 локусе 9 хромосомы [16].
В ЭР GRP78 выполняет одну из своих важнейших функций, а именно перемещение вновь синтезируемых полипептидов через мембрану ЭР, их сохранение и облегчение последующего фолдинга и олигомеризации [17–20]. Также он участвует в переносе Ca2+ сквозь мембраны [20].
Необходимо отметить, что GRP78 способствует разрушению неправильно собранных белков – это делает его одним из регуляторов пути развернутого белкового ответа (Unfolded protein response, UPR) [17, 20, 21]. UPR – стрессовая клеточная реакция, в первую очередь ЭР, направленная на предотвращение дальнейшей неправильной конфигурации белков в ЭР, а при невозможности на устранение дефектов и накопление множества таких белков – на апоптоз [20–23].
Клеточный стресс, в т.ч. и стресс ЭР, из-за которого в клетке могут происходить неправильные синтетические процессы, могут вызывать разные факторы, среди которых гипоксия клетки, недостаточность питательных веществ, в т.ч. и глюкозы, оксидативный стресс, истощение ионов Ca2+, повреждение ДНК, микробная атака и др. В свою очередь такие нарушения клетка может претерпевать при различных патологических процессах, таких как ожирение, СД, ишемия, воспалительные заболевания различной этиологии и другие состояния [21, 23, 24].
По мере усиления клеточного стресса и при некоторых других обстоятельствах GRP78 может высвобождаться из ЭР и переходить в цитоплазму и на мембраны других органелл, в особенности на цитоплазматическую мембрану клетки [12, 25].
Подавление окислительного стресса клетки васпином связано с его способностью служить лигандом для мембранного комплекса, состоящего из GRP78 и члена семейства белков теплового DnaJ-подобного белка 1 (DnaJ-like protein 1) – MTJ-1. Данная связка предотвращает дальнейшие метаболические дисфункции клетки, окислительный стресс и ингибирует апоптоз [11, 26, 27].
Одним из важных путей передачи сигнала от связанного васпином GRP78/MTJ-1 служит путь фосфатидилинозитол-3-киназы и протеинкиназы B (Phosphoinositide 3-kinase, PI3K/Protein kinase B, PKB), называемой также AKT [11, 28]. Далее в процесс вовлекается киназа mTOR (Mammalian target of rapamycin), таким образом активированный путь PI3K/AKT/mTOR способствует процессам транскрипции и трансляции, синтезу белка, клеточной пролиферации и росту, повышает выживаемость клетки, восстанавливает функции лизосом, стимулирует процесс аутофагии и подавляет апоптоз [29–31]. Известно, что данный путь может увеличить секрецию фактора роста эндотелия сосудов (Vascular endothelial growth factor, VEGF) и положительно модулировать экспрессию других ангиогенных факторов, таких как оксид азота и ангио-поэтины [30, 31]. Важно отметить, что путь mTOR активируется также посредством АМФ-активируемой протеинкиназы (AMPK, AMP-activated protein kinase), о чем будет сказано в следующих разделах [32].
Связь GRP78 с васпином оказывает противовоспалительное влияние и защиту от апоптоза, вызванного окислительным стрессом. Эти эффекты реализуются еще и посредством каскада митоген-активированных протеинкиназ (mitogen-activated protein kinase, MAPK), приводя к снижению фосфорилирование ядерного фактора κB (NF-kB) [33–40].
Необходимо отметить, что похожие свойства васпин проявляет при подавлении экспрессии рецептора TLR4 (Toll-like receptor 4), который также ответствен за фосфорилирование ядерного фактора κB (Nuclear factor kappa-light-chain-enhancer of activated B cells, NF-kB) [41].
Результатом инактивации NF-κB по двум описанным выше механизмам является инактивация рецептора NLRP3 инфламмасом, что приводит к снижению продукции фактора некроза опухоли-α (ФНО-α, Tumor Necrosis Factor Alpha), интерлейкинов-1β и -18 [41, 42].
Помимо описанного взаимодействия с GRP78 выявлена стимулирующая активность васпина на ядерный фактор эритроидного происхождения 2-типа 2 (Nuclear factor erythroid 2-related factor 2, NRF2), что в дальнейшем приводит к транскрипции генов антиоксидантного ответа (Antioxidant response elemen, ARE). Результатом активации служит индукция многих цитопротекторных белков, включая гемоксигеназу-1 (Heme oxygenase 1, HO-1). Таким образом, активация пути NRF2/ARE/HO-1 является еще одним потенциальным механизмом действия васпина в борьбе с окислительным стрессом [43].
Факторы, коррелирующие с уровнем васпина
На сегодняшний день известно, что помимо белой висцеральной ЖТ васпин секретируется и в других органах и тканях человека, в т.ч. подкожной жировой клетчаткой, бурой ЖТ, скелетными мышцами, кожей, печенью, желудком, поджелудочной железой, гипоталамусом, яичниками и плацентой, кроме того, отмечается его присутствие в спинномозговой жидкости [8, 44–53].
Разные исследования устанавливают немного различающиеся между собой диапазоны концентрации васпина в сыворотке крови, это происходит в большей степени из-за различия исследуемых групп по физиологическим, этническим и другим критериям. Например, исследование В. Youn et al. в выборке людей европеоидной расы, состоящей как из здоровых людей, так и из страдающих ожирением, ИР и СД пациентов, продемонстрировало диапазон содержания васпина в крови от 0,1 до 6,74 нг/мл [54]. Результаты многих других исследований за редким исключением при всей разнородности групп испытуемых попадают в пределы этого диапазона. Так, по данным S. Teshigawara et al., в подавляющем большинстве образцов крови васпин у здоровых людей японской популяции варьировалcя от 0,2 до 2 нг/мл, в то время как у больных СД верхнее значение было несколько выше – 3 нг/мл [55]. По данным мета-анализа Feng et al., средние уровни васпина в сыворотке крови здоровых людей находятся в диапазоне от 0,18 до 1,55 нг/мл [56].
На сегодняшний день известно, что концентрация васпина в плазме крови коррелирует со многими метаболическими показателями, в т.ч. с наличием или отсутствием ИР и ожирения, уровнем глюкозы плазмы крови, полом, возрастом, уровнем физической активности, гормональным статусом и некоторыми другими показателями [44, 47, 56, 57].
Далее будут затронуты другие механизмы действия васпина на конкретные мишени, за счет взаимодействия с которыми он реализует свои функции, а также его патогенетическая роль в развитии различных патологий.
Инсулинорезистентность
Многие авторы указывают на взаимосвязь секреции васпина с ИР.
S. Teshigawara et al. установили, что в японской популяции пациентов с СД2 уровень сывороточного васпина тесно коррелировал с индексом ИР HOMA-IR [55]. По данным N. Klöting, чувствительность к инсулину является самой сильной детерминантой экспрессии мРНК васпина в подкожной жировой клетчатке [47]. Исследование А. Körner показало, что у подростков независимо от пола и индекса массы тела (ИМТ) низкий уровень васпина ассоциирован с лучшей чувствительностью к инсулину [49]. По данным О. Shaker et al. существует положительная корреляция уровня васпина с ИР у крыс [58].
Сахарный диабет
Также доказана корреляция уровня васпина плазмы с наличием СД2. Так, мета-анализ, проведенный Feng et al., показал, что у пациентов с СД2 концентрация васпина в плазме повышена в среднем на 0,36 нг/мл по сравнению со здоровыми людьми [56].
Данное положение подтверждается результатами исследования S. Teshigawara et al., согласно которым уровни васпина у пациентов с СД2 были выше в среднем на 0,2 нг/мл по сравнению со здоровой контрольной группой [55].
По данным В. Youn et al., наиболее высокий средний уровень васпина определяется у пациентов с сочетанием СД2 и ожирения (0,71±0,33 нг/мл). Далее следует группа с СД2 и нормальным весом (0,60±0,21 нг/мл), затем группа с ожирением, но без СД2 (0,59±0,32 нг/мл). Средний уровень в группе контроля – 0,50±0,28 нг/мл [59].
Также показано, что уровень экспрессии и секреции васпина у беременных женщин с гестационным СД выше, чем у здоровых беременных женщин [48, 57].
B.S. Youn et al. сообщают, что при прогрессировании СД устраняется корреляция концентрации васпина с ИМТ, ИР и полом [54].
Противоположный результат получен K. Hida et al. в исследовании на крысах: прогрессирование СД у крыс сопровождалось понижением уровня экспрессии мРНК васпина в тканях и его концентрации в сыворотке, что может быть объяснено различием в физиологии организма крысы и человека [8].
Индекс массы тела
Согласно результатам массы исследований, высокий уровень васпина отмечается у пациентов с ожирением, причем его уровень положительно коррелирует с ИМТ [47, 56, 58, 50, 60–67].
Положительная корреляция уровня циркулирующего васпина с ИМТ подтверждается снижением уровня васпина у пациентов, перенесших бариатрические операции [68–70].
Однако, согласно результатам сразу нескольких исследований, у пациентов с нервной анорексией при патологическом снижении массы тела концентрация васпина нарастает, но снижаются до нормы после лечения [71–75]. Это может указывать на участие васпина в регуляции пищевого поведения, о котором будет сказано позднее.
Физическая активность
Во время физической активности и сразу после нее у нетренированных людей наблюдается повышение концентрации васпина, в то время как у людей, адаптированных к физическим нагрузкам, наблюдается нормальный уровень васпина [59–60, 65, 76]. Аналогичные результаты получены на выборке пациентов с ожирением [65].
Вероятно, данная закономерность обусловлена компенсаторной реакцией, выражающейся в повышении секреции васпина в ответ на клеточный стресс, более выраженный после физической активности у нетренированных людей, чем у тех, кто регулярно тренируется.
Глюкоза, инсулин
На сегодняшний день нет единого мнения о взаимосвязи уровня васпина с концентрациями инсулина и глюкозы плазмы. Имеющиеся на данный момент публикации содержат достаточно противоречивые данные. Так, после нормализации веса у пациентов, перенесших гастрошунтирование по Ру, снижение уровня васпина коррелировало со снижением уровня инсулина [68]. Введение инсулина диабетическим моделям крыс с ожирением привело к повышению концентрации васпина [8].
Однако, по данным J. Seeger et al., введение инсулина пациентам с СД понижало уровень васпина крови [77].
У пациентов с анорексией корреляции между васпином и инсулином не наблюдалось [74].
Y. Liu et al. сообщают, что после введения глюкозы группа женщин с гестационным СД показала значительно большее увеличение концентраций васпина по сравнению с группой без метаболических нарушений, необходимо отметить, что изначальный уровень васпина также был повышен у женщин с гестационным СД [57].
Пол и генетика
Множество исследований указывает на половой диморфизм уровня васпина крови. Сообщается о более высокой его концентрации у женщин по сравнению с мужчинами начиная с периода полового созревания, что говорит о возможной взаимосвязи экспрессии и секреции васпина с уровнем половых гормонов [49, 54, 60, 66, 77, 78].
По данным Teshigawara et al., а также J. Breitfeld et al., секреция васпина зависит от его генетического S. варианта [54, 79]. Этим может объясняться расхождение результатов некоторых приведенных выше исследований.
Мы предполагаем, что секреция васпина является компенсаторной реакцией на разного рода изменение метаболических показателей, чаще всего в худшую сторону. Так, например, при нехватке глюкозы, вызванной ИР, или при хроническом воспалении, связанном с продукцией цитокинов ЖТ при ожирении, клетка испытывает оксидативный стресс; в данной ситуации повышение уровня васпина является одним из компенсаторных механизмов.
В случае с физической нагрузкой увеличенный во время и после упражнения уровень васпина может говорить об испытываемом клеткой оксидативном стрессе во время тренировки. Но, как мы можем заметить, у тренированных людей, в т.ч. и с ожирением, показатели обмена веществ лучше, а следовательно, выше адаптационные возможности клетки, ниже показатель клеточного стресса и, соответственно, концентрация васпина (см. рисунок).
Модуляция работы эндокринной части поджелудочной железы
Так как васпин является представителем группы ингибиторов сериновых протеаз, в качестве его мишени выступает еще одна сериновая протеаза – калликреин, связанный с пептидазой 7 (Kallikrein-related peptidase 7, KLK7). Васпин образует комплексное соединение с KLK7, тем самым инактивируя ее [80].
KLK7 способна расщеплять А- и В-цепи инсулина. Таким образом, васпин, ингибируя KLK7, повышает уровень инсулина, препятствуя разрушению его молекул. Ингибирование KLK7 васпином – компенсаторный механизм поддержания необходимой концентрации инсулина [80, 81].
В меньшей степени васпин проявляет ингибирующее воздействие на KLK14, имеющей схожие с KLK7 функции [82, 83].
Значительный вклад в исследование свойств васпина внесло исследование Liu Shiwei et al., в котором оценивалось влияние васпина на секрецию инсулина β-клетками через сигнальные пути PI3K/AKT и NF-κB в культуре клеток. Авторы продемонстрировали, что обработка васпином увеличивала содержание мРНК IRS-2 (Insulin receptor substrate 2) и уровни самого белка в культуре клеток, ингибируя действие пальмитиновой кислоты (ингибитор IRS-2). Также васпин способствует фосфорилированию AKT через PI3K. Дальнейшее исследование показало влияние васпина на путь mTOR/p70S6K (рибосомальная протеинкиназа S6 бета-1, ribosomal protein S6 kinase beta-1), который участвует в патогенезе ИР. Васпин способствовал фосфорилированию p70S6K через сигнальный путь mTOR, увеличивая пролиферацию β-клеток. Также авторы отметили способность васпина блокировать сигнальный путь NF-κB [84, 85].
Таким образом, васпин способствует пролиферации островковых β-клеток посредством инсулинового сигнального пути IRS-2/PI3K/AKT/mTOR/p70S6K, подавляет воспаление β-клеток, снижая активность NF-κB, и защищает β-клетки от повреждения [84–86].
Отметим, что IRS-2 играет главную роль в регуляции дифференцировки, роста и развития β-клеток, участвует в периферическом углеводном обмене и компенсации ИР [87]. У мышей с дефицитом IRS-2 наблюдается прогрессирующее ухудшение гомеостаза глюкозы из-за ИР в печени и скелетных мышцах и отсутствия компенсаторной реакции со стороны β-клеток. Мыши с выключенным геном IRS-2 приобретают диабетический фенотип, у них снижается количество β-клеток [88–90].
Модуляция функции жировой ткани и инсулинозависимых тканей
Как известно, экспрессия васпина наблюдается как в висцеральной, так и в подкожной ЖТ. Многие авторы сходятся во мнении, что экспрессия васпина индуцируется увеличением массы тела, нарушением гликемического контроля и метаболическим синдромом, следовательно, может представлять собой компенсаторный механизм при ожирении и связанных с ним метаболических расстройствах [47, 90].
Роль васпина в патогенезе метаболических нарушений реализуется в т.ч. и при его взаимодействии с ЖТ.
В недавнем исследовании K. Zieger et al. продемонстрировано, что обработка клеток 3T3-L1 экзогенным васпином снижает экспрессию и секрецию провоспалительных цитокинов, таких как интерлейкин-6, MCP1 (моноцитарный хемотаксический белок 1, Monocyte chemoattractant protein 1) и ФНО-α, а также приводит к снижению индуцированной цитокинами активации внутриклеточных и провоспалительных сигнальных каскадов IKKα/β (ингибитор ядерного фактора каппа-B – киназы альфа и бета – субъединицы, inhibitor of nuclear factor kappa-B kinase subunit alpha/beta, она же – [IκB α/β] / [NF-κB]), рассмотренных выше. Более того, в представленном исследовании эндогенный васпин положительно влиял на передачу сигналов инсулина за счет усиления стимулированного инсулином фосфорилирования ключевой медиаторной протеинкиназы – AKT [91].
В другом исследовании L. Ping et al. продемонстрировали влияние васпина на дифференцировку преадипоцитных клеток 3T3-L1 [92]. Влияние васпина осуществляется посредством увеличения экспрессии мРНК и белковых факторов транскрипции, таких как PPAR-γ (рецептор, активируемый пролифератором пероксисом-γ, Peroxisome proliferator-activated receptor gamma), C/EBPα и C/EBPβ (CCAAT энхансер связывающих белков-α и -β, CCAAT/enhancer-binding protein alpha and beta) и FABP4 (белок, связывающий свободные жирные кислоты 4, Fatty acid binding protein 4) [92].
В свою очередь PPAR-γ регулирует накопление жирных кислот и метаболизм глюкозы, стимулируя захват липидов и адипогенез жировыми клетками, повышает чувствительность к инсулину [93]. Мыши с выключенным PPAR-γ лишены ЖТ, что делает PPAR-γ главным регулятором дифференцировки адипоцитов [93, 94]. PPAR-γ способствует активации противовоспалительных макрофагов M2 у мышей [95].
Действие C/EBP также непосредственно связано с дифференцировкой клеток и адипогенезом через взаимодействие с циклинзависимыми киназами [94, 96]. FABP4 индуцируется PPAR-γ, но проявляет противоположную ему метаболическую активность [97].
Также доказана способность васпина к стимулированию инсулин-опосредованного сигнального пути AKT, наблюдалось увеличение экспрессии мРНК GLUT4 (глюкозный транспортeр, тип 4, Glucose transporter type 4), и снижение уровня мРНК интерлейкина-6, которое, видимо, происходит из-за ингибирования NF-κB [91, 92, 98].
Важно отметить, что васпин может улучшить передачу сигнала инсулина путем активации пути передачи сигналов IRS/PI3K/AKT/GLUT и ингибирования IκBα/NFκB не только в ЖТ, но и в печени и скелетных мышцах, где он способствовал экспрессии и транслокации GLUT4 [44].
Модуляция развития сердечно-сосудистых осложнений, связанных с диабетом
СД оказывает значительное влияние на возникновение и усугубление патологий сердечно-сосудистой системы, к которым относятся различные микро- и макрососудистые нарушения, такие как атеросклероз, воспаление сосудистой стенки, эндотелиальная дисфункция и структурное ремоделирование артерий и кардиомиоцитов [99]. Обладая противовоспалительным, кардио- и ангиопротективным свойствами, васпин вносит свой вклад в патогенез сердечно-сосудистых осложнений, связанных с СД, воздействуя на его ключевые звенья.
Васпин проявляет антиатерогенное действие, реализуя его через несколько механизмов. В исследовании влияния васпина на атеросклероз Y. Lin et al. продемонстрировали, что васпин способен ингибировать прогрессирование атеросклероза путем подавления индуцированного стрессом ЭР апоптоза макрофагов у мышей [100].
По данным K. Sato et al., васпин ингибирует приобретение макрофагами фенотипа М1 (провоспалительный) и стимулирует переход моноцитов к М2 фенотипу (противовоспалительный) макрофагов [79]. По мнению авторов исследования, данный эффект связан с уменьшением влияния пути NFκB и повышением уровня PPARγ в макрофагах, происходящих из моноцитов [79]. Васпин также подавляет образование пенистых клеток путем понижения регуляции CD36 и ACAT1 (ацетил-СоА – ацетилтрансфераза 1, acetyl-CoA acetyltransferase 1) и увеличения ABCA1 (АТФ-связывающий кассетный транспортер 1, ATP-binding cassette transporter 1), ABCG1 (член 1 G подсемейства АТФ-связывающей кассеты, ATP-binding cassette sub-family G member 1) и SRB1 (рецептор – мусорщик класса В, тип 1, scavenger receptor class B type 1) в макрофагах [79]. Васпин подавляет миграцию и пролиферацию гладкомышечных клеток сосудов посредством ингибирования путей MAPK/ERK (внеклеточная регулируемая киназа, extracellular signal-regulated kinases), JNK (C-Jun N-terminal kinases, C-Jun N-концевые киназы), p38) и NF-κB и увеличивает продукцию ими коллагена посредством усиления активности пути PI3K/AKT в сосудистой стенке [33, 79].
Ангиопротективная функция васпина заключается в защите клеток эндотелия сосудов от воспаления и апоптоза. В исследовании A. Nakatsuka et al. описана способность васпина связывать упомянутый ранее белок GRP78 на поверхности эндотелиальной клетки, запуская каскад реакций, задействующих в т.ч. и AKT, что улучшает пролиферативные возможности интимы и ингибирует апоптоз [26].
S. Phalitakul et al. сообщают, что васпин ингибирует индуцированную ФНО-α генерацию активных форм кислорода, активацию NF-κB, протеинкиназы C θ (Protein kinase C theta, PKCθ) и экспрессию белка молекулы межклеточной адгезии 1 (Intercellular Adhesion Molecule 1, ICAM-1). Следовательно, васпин может играть роль ингибитора воспаления в гладкомышечных клетках сосудов [101].
Исследование H.-J. Chang et al. показало, что васпин способен защищать эндотелиальные клетки от воспаления и апоптоза, индуцированного свободными жирными кислотами посредством активации пути PI3K/AKT, что в совокупности с ранее приведенными данными K. Zieger et al. и L. Ping et al. об уменьшении под влиянием васпина выделения ЖТ провоспалительных агентов говорит о тесной связи ангиопротективной и противовоспалительной функций васпина [91, 92, 98].
В исследовании C.H. Jung et al. также описано противовоспалительное и цитопротективное действия васпина в отношении эндотелиальных клеток аорты человека (Human aortic endothelial cells, HAECS) [102]. В дальнейшем авторы показали, что такой эффект связан с ингибированием NF-κB и снижением экспрессии ICAM-1, молекул адгезии сосудистых клеток-1 (Vascular cell adhesion protein 1, VCAM-1), E-селектина, и хемоаттрактантного белка-1 моноцитов (Monocyte chemoattractant protein-1, MCP-1) [102]. На основе полученных данных авторы исследования предполагают, что такие изменения могут быть опосредованы фосфорилированием AMPK [102].
Кардиопротективное действие васпина связано с его способностью проявлять антигипоксический, антиапоптотический эффекты в отношении кардиомиоцитов, восстанавливать их лизосомальную функцию, переводить путь гибели клетки в путь аутофагии и в целом повышать выживаемость клеток. Возможными путями такого действия васпина могут быть AMPK/mTOR, ингибирование пути TLR4/NF-κB, деактивация инфламмасомы NLRP3, снижение продукции фактора ФНО-α, интерлейкинов-1β и -18 [29–32, 41, 42, 103].
D. Zhang et al. в исследовании на мышах с моделью липоатрофии наблюдали нарушение функции желудочков сердца во время роста, тесно связанное со снижением уровня васпина в крови. В свою очередь введение рекомбинантного белка васпина улучшило сердечные структурные нарушения, ослабило дисфункцию левого желудочка и воспалительную реакцию. Было установлено, что данные эффекты достигаются за счет повышения активности АКТ в кардиомиоцитах [104].
Модуляция пищевого поведения
Известен вклад васпина в регуляцию пищевого поведения животных и человека. Согласно данным N. Klöting et al., экспрессия васпина наблюдается в гипоталамусе крыс, а сам васпин обнаружен также в спинномозговой жидкости человека [105]. По мнению авторов исследования, васпин ингибирует протеазу, разрушающую антиорексигенный фактор, т.к. при центральном и периферическом введении васпина у крыс заметно снизилось потребление пищи [105].
L. Brunetti et al. сообщают, что введение мышам васпина в дугообразное ядро гипоталамуса запускало у них анорексические пути. При этом в гипоталамусе происходило снижение уровня мРНК нейропептида Y (NPY) и повышение уровня мРНК проопиомеланокортина (POMC) [106].
Но при изучении связи васпина с пищевым поведением человека выяснилось, что концентрация васпина в сыворотке повышалась незадолго до приема пищи – в период наибольшего голода, а также положительно коррелировала с чувством голода [51, 107]. В нескольких исследованиях зафиксирован повышенный уровень васпина у пациентов с нервной анорексией, который снижался после лечения [71–73].
Однако, согласно результатам исследования E.S. Kang et al., напротив, отсутствуют какие-либо изменения концентрации васпина у группы людей при 3-дневном голодании [108].
Несмотря на противоречивые результаты различных исследований, васпин все же является молекулой, потенциально способной влиять на пищевое поведение, но механизмы его воздействия на организм в этой сфере требуют дальнейшего изучения. Мы предполагаем, что данный эффект васпина также может быть одним из механизмов противодействия оксидативному стрессу.
Влияние васпина на женскую репродуктивную систему
Васпин также оказывает влияние на женскую репродуктивную систему. В нескольких исследованиях описан половой диморфизм концентрации васпина в крови (у женщин наблюдается более высокий уровень) [49, 54, 62]. Более того, по данным A. Körner et al., у детей при изначально равных концентрациях васпина его повышение происходило в группе девочек в пубертатном периоде [49]. Также отмечается резкое повышение уровня васпина у женщин, принимающих оральные контрацептивы [78].
P. Kurowska et al. в исследовании на свиньях продемонстрировали, что мРНК васпина экспрессируется в гранулезных клетках, клетках теки и кумулюса яичников, а также в ооцитах [52]. В том же исследовании сообщается, что гонадотропин, инсулин, инсулиноподобный фактор роста-1 (ИФР-1, Insulin-like growth factor 1, IGF-1) и стероиды (прогестерон, тестостерон и эстрадиол) значительно увеличивают экспрессию васпина в фолликулах яичников и его секрецию в культуральную среду. В то же время лютеинизирующий гормон и ИФР-1 в более высоких дозах (150 и 100 нг/мл соответственно) оказывают ингибирующее действие на экспрессию васпина, предполагая дозозависимый эффект этих гормонов [52].
Васпин участвует в стероидогенезе, улучшает созревание ооцитов и пролиферацию гранулезных клеток, предотвращает их апоптоз [109–110]. Более того, в желтом теле васпин также проявляет свои антиапоптотические свойства в отношении лютеиновых клеток, улучшая их пролиферацию и усиливая ангиогенез в экспериментах на свиньях и крысах [112, 113]. Данные эффекты васпин реализует через активацию рассмотренных ранее киназных путей и рецептора GRP78. К таким путям относятся MAP3/1/ERK1/2 семейства MAPK, JAK/Stat и PI3K/AMPK, а также ингибирования пути NFKB2 [109–113]. В недавнем исследовании A. Bongrani et al. подтвердилось участие васпина в стероидогенезе, усилении пролиферации гранулезных клеток и повышении их жизнеспособности у человека посредством рецептора GRP78 [114].
Влияние васпина на опорно-двигательную систему
Влияние васпина распространяется и на опорно-двигательную систему.
В исследовании X. Zhu et al. описано ингибирующее влияние васпина на апоптоз остеобластов, которое предположительно может быть опосредовано активацией сигнального пути MAPK/ERK [115]. В исследовании H. Wang et al. после введения васпина крысам со сниженной прочностью костной ткани отмечалось повышение прочности и массы костей, а также увеличение экспрессии мРНК, ответственной за остео генную дифференцировку передатчиков Smad2/3 и Runx2 [116].
Более того, в исследовании J. Wang et al. показано, что у пациентов с остеоартритом васпин усиливал пролиферацю костных мезенхимальных стволовых клеток (Bone mesenchymal stem cells, BMSCs) через путь PI3K/AKT [117]. Но в другом исследовании на крысах, описывающем влияние васпина на остеоартрит, получены результаты, согласно которым васпин обращал вспять сниженную экспрессию аггрекана и коллагена 2a1, а также повышенную экспрессию дезинтегрина и металлопротеиназы с мотивами 5 тромбоспондина типа 1 (A disintegrin and metalloproteinase with thrombospondin motifs 5, ADAMTS 5) и матриксной металлопротеиназы-13 (Matrix metallopeptidase 13, MMP13), которые были вызваны введением интерлейкина-1β [118]. Одновременно с этим авторы указали на участие васпина в выведении холестерина из суставов [118]. Таким образом, даже несмотря на то что васпин увеличивает пролиферацию костной ткани при остеоартрите, он также способствует росту и восстановлению хрящевой ткани благодаря противовоспалительной функции и способности к улучшению выведения из хряща холестерина.
Другие эффекты васпина
По данным A. Nakatsuka et al., васпин также принимает участие в снижении стресса эндоплазматического ретикулума, связанного с дисфункцией лизосом в клетках проксимальных канальцев почек при диабетической нефропатии [119]. Данный эффект реализуется за счет связывания с белком теплового шока HSPA1L [119].
При воздействии холода отмечается повышенная экспрессия васпина бурой ЖТ у крыс, что может говорить о его участии в процессах терморегуляции [50].
Васпин как маркер тяжести сердечно-сосудистых осложнений при ожирениии и диабете
Множество исследований указывает на возможность использования васпина в качестве маркера васкулярных рисков при различных метаболических патологиях, в особенности при СД. Однако в настоящее время нет единого мнения насчет концентраций васпина в сыворотке крови, указывающих на повышенный сосудистый риск.
Существуют исследования, показывающие, что повышенный уровень васпина положительно коррелирует с ИБС и другими сердечно-сосудистыми заболеваниями при СД, причем в данных публикациях отмечалось повышение уровня васпина у пациентов с СД по сравнению со здоровыми людьми [120, 121].
В исследовании S.H. Choi et al. демонстрируется положительная корреляция между уровнем васпина и тяжестью атеросклероза коронарных артерий у женщин, в то время как у мужчин такой корреляции не выявлено [63].
По данным исследований H.S. Cura et al. и Yu Dalin et al. у пациентов с ишемическим инсультом отмечается более высокий уровень васпина по сравнению со здоровыми людьми [122, 123].
Согласно данным H.W. Yang et al., более высокий уровень васпина отмечается у пациентов с диабетической ретинопатией, в особенности с риском потери зрения, по сравнению с группой с неосложненным СД [124].
Результаты других многочисленных исследований в этом направлении, напротив, указывают на снижение концентраций васпина в группах пациентов с неблагоприятными васкулярными событиями на фоне ожирения и СД.
Уровень васпина понижен у пациентов с ИБС, причем отмечается корреляция с тяжестью заболевания. Так, в группе пациентов с нестабильной стенокардией уровень васпина ниже, чем в группе со стабильной, а в группе со стабильной стенокардией в свою очередь ниже, чем в контрольной группе здоровых людей [90, 125–128].
По данным W. Yang et al., среди пожилых пациентов с СД уровень васпина ниже у больных с макрососудистыми осложнениями, чем у лиц с неосложненным течением СД [129]. Известно, что у пациентов с СД и острым коронарным синдромом (ОКС) в анамнезе также наблюдается понижение концентрации васпина по сравнению с пациентами с СД, но без ОКС в анамнезе [130].
В исследовании G. Aust et al. показано, что при стенозе сонной артерии снижение уровня васпина отмечено в группе пациентов, у которых наблюдались ишемические атаки [131].
По данным P. Zhang et al., существует отрицательная корреляция между концентрацией васпина и тяжестью ишемического инсульта [132]. По данным B. Zhu et al., васпин понижен и у группы пациентов, перенесших геморрагическую трансформацию после внутривенной тромболитической терапии острого ишемического инсульта, по сравнению с пациентами, не имевшими осложнения терапии [133]. Авторы подчеркивают, что васпин был независимым защитным фактором, снижение которого внесло свой вклад в развитие геморрагической трансформации [133].
B. Zhang et al. демонстрируют существование отрицательной корреляции между концентрацией васпина в крови пациентов с острым инфарктом миокарда и частотой возникновения у них серьезных нежелательных сердечных событий [134]. Аналогичные данные получили Xiang Zhou et al., проанализировав данные 1036 пациентов с инфарктом миокарда: более низкий уровень васпина является независимым предиктором серьезных нежелательных сердечных событий [135].
По данным N.E. Gülçelik et al., наличие у пациента микрососудистых осложнений СД, таких как нейропатия, ретинопатия и нефропатия, ассоциировано с низким уровнем васпина крови по сравнению с пациентами, имеющими неосложненный СД [136]. Оценка уровня васпина при атеросклерозе сонных артерий также показала отрицательную корреляцию с наличием и тяжестью атеросклероза [137]. Понижение уровня васпина описано и у группы пациентов с гипертонической болезнью по сравнению со здоровыми людьми [138].
Известно, что уровень васпина повышается при ожирении и СД, которые сами по себе являются факторами риска неблагоприятных кардио- и цереброваскулярных проявлений [47, 55, 79, 120, 121, 129, 136, 139]. Исходя из перечисленных ранее функций и механизмов действия васпина, не оставляет сомнений его противоспалительная и кардиопротективная функции.
Повышение уровня васпина предположительно является компенсаторным ответом на неблагоприятные метаболические явления. В таком случае именно низкие уровни васпина – наиболее опасные предвестники васкулярных рисков, а положительная корреляция его концентрации с ишемическими состояниями предположительно может быть связана с непосредственным увеличением содержания васпина при ожирении и СД, которые в свою очередь повышают риск ишемических состояний.
Заключение
Таким образом, роль васпина заключается в улучшении адаптации клетки и всего организма к различным стрессовым условиям – в первую очередь за счет усиления многочисленных механизмов противодействия оксидативному стрессу. Конечно, многие из этих механизмов на сегодняшний день не изучены в достаточной степени, но уже сейчас можно говорить о бесспорной роли васпина в регуляции многих ключевых метаболических процессов.
В связи с этим приобретает большую актуальность потенциальная возможность применения васпина в качестве биомаркера для диагностики нозологических форм, развитие которых коррелирует с изменением его концентрации, а также использование его в качестве фармакологического препарата. Данные направления потенциально перспективны для дальнейшего изучения.
