Наночастицами – по «плохому» холестерину!

Антон Чугунов, «Биомолекула» 

Бытует мнение, что само понятие «холестерин» не обещает для здоровья ничего хорошего, однако это вещество – важнейший участник липидного обмена, компонент клеточных мембран и предшественник половых гормонов. «Опасным» холестерин становится лишь когда нарушается метаболизм липидов, и в крови начинают преобладать липопротеины низкой плотности (ЛПНП), холестерин которых может образовывать атеросклеротические бляшки. Другой растворимый белок-липидный комплекс крови – липопротеины высокой плотности (ЛПВП) – наоборот, выводит холестерин из крови, транспортируя его в печень.

ЛПНП часто называют «плохим» холестерином, потому что холестерин именно этой фракции образует опасные для жизни и здоровья атеросклеротические бляшки в просвете кровеносных сосудов. ЛПВП, напротив, получили название «хорошего» холестерина.

Исследователям удалось создать искусственные ЛПВП на основе наночастиц, которые могут стать перспективным средством борьбы с атеросклерозом.

Липиды, являющиеся непременным компонентом живого, нерастворимы в воде (что определяет их возможность образовывать биологические мембраны) и транспортируются в кровяном русле в составе растворимых белок-липидных комплексов, среди которых выделяют липопротеины высокой плотности (ЛПВП), липопротеины низкой плотности (ЛПНП), а также липопротеины очень низкой плотности (ЛПОНП) и хиломикроны, самые крупные из липопротеинов, диаметром от 75 нм до 1,2 мкм. Холестерин (или, как правильнее говорить с точки зрения химической номенклатуры, холестерол) – «бич» современной цивилизации и «виновник» большой части сердечно-сосудистых заболеваний (согласно общественному мнению ;-) – входит в состав этих комплексов в различном соотношении и с разной вероятностью выпадения в осадок (то есть образования атеросклеротических бляшек в просвете кровеносных сосудов).

Липопротеиновые комплексы состоят в основном из амфифильных белков аполипопротеинов и специфически связываемых ими липидов (главным образом, холестерола). В состав ЛПНП и ЛПОНП входит преимущественно холестерол (80% и 90% по массе, соответственно), а в ЛПВП содержание белка и липидов примерно равно (≈50%). Составляющие ядро ЛПВП частицы, состоящие из аполипопротеинов А1 и А2 и фосфолипидов, иногда называют дисками из-за их дискообразной формы; после адсорбции холестерола эти частицы приобретают сферическую форму и переносят этот липид в печень. Холестерол из фракции ЛПВП, в отличие от ЛПНП и ЛПОНП, не образует атеросклеротических бляшек, из-за чего их (фракции) иногда называют «хорошим» и «плохим» холестерином, соответственно.

Как правило, атеросклероз развивается на фоне хронической гиперхолестеринемии, но у истоков механизма этого заболевания лежит нарушение липидного обмена, в результате которого увеличивается не столько общее содержание холестерола, сколько баланс между ЛПНП (возрастает) и ЛПВП (понижается). И если понизить «плохой» холестерин можно, соблюдая диету, то повысить содержание ЛПВП довольно сложно. Учёные из Северо-западного Университета в Чикаго сумели создать искусственные наночастицы, по параметрам практически идентичные ЛПВП и эффективно связывающие холестерол [1]. Возможно, в будущем это станет перспективным средством снижения «плохого» холестерина и лекарством против атеросклероза.

В качестве основы для наночастиц было выбрано золото как материал в высшей степени инертный (то есть, нетоксичный) и пригодный для получения наночастиц требуемого размера. Частицы золота заключают в оболочку аполипопротеина-1 (апо-А1) и фосфолипидов, и в результате получаются наночастицы, очень схожие с ЛПВП по размеру (≈18 нм в диаметре), поверхностному составу и физико-химическим свойствам. Частица, золотое «ядро» которой имеет диаметр 5 нм, содержит в среднем 2–5 молекул апо-А1 и ≈80–160 молекул фосфолипидов.

Синтез искусственных наночастиц ЛПВП на основе золота (ЛПВП–Au-НЧ). «Ядром» наночастиц, имитирующих ЛПВП, являются частицы золота (≈5 нм), поверхность которых покрывается оболочкой аполипопротеина А1 (апо-А1) и фосфолипидов. Фосфолипид, содержащий дисульфидную группу (верхний), служит для хемосорбции на поверхности золотой частицы, а содержащий NH₃⁺-группу (нижний) – содержится в нативных ЛПВП и ассоциирует с амфифильным апо-А1. «Готовые» наночастицы совпадают по размеру с природными ЛПВП (≈18 нм). (Рисунок из [1].)

Полученные наночастицы эффективно адсорбируют холестерол из раствора, аналогично природным ЛПВП. Константа взаимодействия, определённая в эксперименте по связыванию флуоресцентно-меченного аналога холестерола (флуоресценция активируется, когда вещество из растворимой фракции адсорбируется в неполярной фазе), равна ≈3.8 нм, что говорит о большом потенциале этих наночастиц для борьбы с «плохим» холестерином. (Аналогичная константа для природных ЛПВП неизвестна.)

«Мы сконструировали „губку“ для холестерола. Полученные синтетические наночастицы обладают свойствами, необходимыми для лекарства, снижающего уровень холестерола в крови», – говорит руководитель работы Чэд Миркин (Chad Mirkin), профессор химии, медицины и материаловедения и директор Северо-западного международного института нанотехнологий. – «Сейчас существуют способы и препараты для снижения „плохого“ холестерина (ЛПНП), однако как повысить уровень ЛПВП, неизвестно. Я надеюсь, что созданные нами наночастицы найдут однажды применение в этом виде лечения» [2].

Литература
1. Thaxton C.S., Daniel W.L., Giljohann D.A., Thomas A.D., Mirkin C.A. (2009). Templated Spherical High Density Lipoprotein Nanoparticles. J. Am. Chem. Soc. doi: 10.1021/ja808856z;
2. ScienceDaily – “Synthetic HDL: New Weapon To Fight Cholesterol Problems”.

Портал «Вечная молодость» www.vechnayamolodost.ru
16.01.2009