Jaderné receptory PPARα

Súhrn

Mechanizmus účinku hypolipidemik ze skupiny fibrátů je zprostředkován jadernými receptory PPARα (Peroxisome Proliferator-Activated Receptor). Tyto receptory regulují činnost řady genů zasahujících jednak do metabolizmu lipidů a lipoproteinů, jednak dalších působků např. zánětlivých mediátorů. Důsledkem aktivace receptorů PPARα je např. snížení koncentrace triglyceridů, malých aterogenních LDL, zvýšení HDL cholesterolu, dále snížení aktivity zánětu a omezení protrombogeního stavu. Tyto účinky se s výhodou uplatňují u osob s metabolickým syndromem.

Klíčová slova:
jaderné receptory PPARα - fibráty - statiny - metabolický syndrom

Úvod

V medicíně je používána řada léků, jejichž mechanizmus účinku nebyl při jejich zavedení do klinické praxe znám. Mezi takové léky patří i fibráty, které mají široké spektrum účinků na krevní lipidy a které se používají k léčbě nemocných s dyslipidemií již několik desítek let. U druhé skupiny hypolipidemik - statinů - byl sice od počátku znám mechanizmus, kterým snižují LDL cholesterol, ale jak je zprostředkován jejich účinek na ostatní frakce krevních lipidů (mírný vzestup HDL cholesterolu, mírný pokles triglyceridů) a jaký je mechanizmus jejich pleiotropních účinků také dlouho známo nebylo. Navíc pleiotropní účinky statinů i fibrátů jsou podobné: obě hypolipidemika tlumí zánětlivou reakci v cévní stěně, tlumí aktivitu některých cytokinů, snižují trombogenitu a přispívají tak k úpravě endoteliální dysfunkce. Vliv fibrátů na krevní lipidy je velmi komplexní - zasahují do metabolizmu prakticky všech frakcí krevních lipoproteinů: snižují koncentraci triglyceridů a chylomiker, zvyšují hladinu HDL cholesterolu a snižují celkový cholesterol, méně významné je snížení LDL cholesterolu. Snižují také tvorbu malých a vysoce aterogeních částic LDL₃.

Jaderné receptory PPAR - význam a klasifikace

Teprve po roce 1990 byly zjištěno, že v buněčném jádře existují specifické receptory, které regulují expresi některých genů a které mohou zprostředkovat celou řadu účinků endogenních působků (např. tyreoidálních a steroidních hormonů) i některých xenobiotik. Tyto receptory byly nazvány PPAR (Peroxisome Proliferator-Activated Receptor). Název (receptory aktivované proliferátory peroxizomů) vznikl v počátcích jejich výzkum: jejich stimulátory totiž zvyšovaly také počet peroxizomů ve tkáňových kulturách myších hepatocytů, na kterých byly testovány [1]. Existují tři hlavní typy těchto receptorů: PPARα, PPARγ a PPARβ/δ (receptory původně značené jako PPARδ byly později označovány jako PPARβ, nyní se často značí jako PPARβ/δ).

Receptory PPARα jsou lokalizovány především ve tkáních, které metabolizují mastné kyseliny (játra, svaly). Později bylo prokázáno, že jsou lokalizovány také v cévní stěně v buňkách hladké svaloviny, endoteliálních buňkách a makrofázích [2]. Aktivátory receptorů PPARα jsou např. mastné kyseliny, ale také fibráty [3].

PPARγ jsou hlavně v adipocytech, ale také v cévní stěně v buňkách hladké svaloviny, endoteliálních buňkách, buňkách kosterního svalstva a jater. Mají význam především v diabetologii: ovlivňují např. expresi genů, které jsou zodpovědné za syntézu enzymů zprostředkujících metabolické účinky inzulinu. Jejich aktivátory jsou např. některé thiazolidindiony (glitazony). Podrobněji např. [4].

PPARβ/δ nejsou tkáňově specifické. Ovlivňují celou řadu procesů, např. proces apoptózy, proliferace a diferenciace kožních keratinocytů, ale modulují také rozvoj aterosklerózy a mají vztah k některým nádorovým onemocněním. Podrobněji se zabývá problematikou PPARβ/δ např. [5].

Jaderné receptory PPARα - mechanizmus účinku

PPARα je vlastně transkripční faktor, lokalizovaný v buněčném jádře. Jde o bílkovinu která má 3 hlavní domény:

• doménu vázající ligandy (zde se váží např. mastné kyseliny nebo fibráty)
• doménu zodpovědnou za tvorbu dimeru
• doménu vázající se na DNA.

Mechanizmus účinku PPARα je dvoustupňový: po vazbě ligandy (např. fibrátu) dochází v prvním kroku k aktivaci PPARα. Ve druhém kroku se váže aktivovaný PPARα na další transkripční faktor, retionid-X-receptorem (RXR) [6], se kterým vytváří tzv. heterodimer [7]. Takto vzniklý heterodimer se pak váže na cílové geny, které mají příslušnou specifickou sekvenci nukleotidů. Tuto sekvenci rozpoznává doména PPAR vázající DNA [8]. Vazbou heterodimeru na příslušnou sekvenci DNA je v DNA spuštěn transkripční proces, který má za následek aktivaci či potlačení činnosti příslušných genů. Dochází tak k aktivaci či potlačení syntézy bílkovin, které zprostředkují výsledný efekt ligandy (např. fibrátu). Cílových genů pro PPARα je v játrech pravděpodobně více než 80.

PPARα a fibráty

Po aktivaci PPARα fibráty je ovlivněna aktivita mnoha genů zasahujících do metabolizmu lipidů a lipoproteinů [9,10]. Jsou to např. geny pro:

• lipoproteinovou lipázu
• apolipoprotein A I
• apolipoprotein A II
• apolipoprotein C III
• transportér cholesterolu ABCA-I
• receptor SR-BI.

Z dalších genů, jejichž činnost je takto modifikována, jsou to například:

• gen pro transkripční faktor NFκB
• gen pro endotelin-1
• gen pro fibrinogen.

Výsledkem interakce mezi geny a PPARα receptory je řada metabolických efektů, které známe jako účinek fibrátů. K nejvýznamnějším z nich patří následující:

1. Útlum syntézy apolipoproteinu C III, klesá jeho obsah v lipoproteinech o velmi nízké hustotě [11]. Apo C III je inhibitorem lipoproteinové lipázy, která je zodpovědná za odbourávání lipoproteinů bohatých triglyceridy. Při nedostatku inhibitoru se aktivita lipoproteinové lipázy zvyšuje, urychluje se proces degradace lipoproteinů bohatých na triglyceridy a koncentrace triglyceridů klesá.

2. Je zvýšena syntéza lipoproteinové lipázy, která je lokalizována v krevních kapilárách především svalové a tukové tkáně [12]. Její zvýšená aktivita má za následek zrychlené odbourávání lipoproteinových částic bohatých triglyceridy (VLDL) v krvi. Výsledkem je především pokles koncentrace triglyceridů v krvi.

Oba tyto výše uvedené pochody vedou také ke snížení koncentrace malých LDL₃: jsou syntetizovány menší částice VLDL chudší na apolipoprotein C III a triglyceridy, a ty jsou v krevním oběhu katabolizovány na větší a méně aterogení LDL₁ a LDL₂.

3. Zvýšení syntézy apolipoproteinů A I a A II [13]. Apolipoprotein AI je základem tzv. nascentní částice HDL, která na sebe v krvi váže volný cholesterol z periferních tkání a zahajuje proces reverzního (zpětného) transportu cholesterolu [14]. Zvýšená syntéza apo AI vede ke zvýšení počtu částic HDL a k zintenzivnění reverzního transportu cholesterolu. To se projeví při laboratorním vyšetření jako zvýšení HDL cholesterolu (cholesterolu, neseného v částicích o vysoké hustotě z periferie do jater).

4. Aktivace genu pro transportér ABCA1 vede k zvýšení syntézy tohoto transportéru. Transportér ABCA1 je specifická bílkovina, která zprostředkuje přenos cholesterolu z nitra buněk periferních tkání přes buněčnou membránu a jeho navázání na částice, nesoucí apolipoprotein AI (částice HDL) [15]. Zvýšená syntéza ABCA1 zintenzivní proces reverzního transportu cholesterolu, který brání rozvoji aterosklerózy [16].

5. Aktivace genu pro receptor SR-B I vede ke zvýšení jeho syntézy. Receptor SR-B I je lokalizován na povrchu především jaterních buněk, ale byl prokázán i na povrchu buněk dalších tkání (např. tkání ve kterých probíhá steroidogeneze, makrofázích, endoteliálních buňkách a myocytech) [17]. Na povrchu hepatocytů váže SR-BI částice HDL, které nesou cholesterol odebraný z periferních tkání [18]. Cholesterol, který se touto cestou dostává do jater, podléhá v játrech přeměně na žlučové kyseliny a je eliminován do střeva.

Výsledkem výše uvedených procesů jsou známé změny v krevních lipidech po podání fibrátů: pokles celkového cholesterolu o 15-25 %, LDL cholesterolu o 5-15 %, triglyceridů o 25-50 % a vzestup HDL cholesterolu o 10-20 %. Kvantita těchto změn u jednotlivých pacientů je individuální a závisí, stejně jako u ostatních hypolipidemik, také na typu dyslipoproteinemie, na současném dodržování diety a na použité dávce léku.

Aktivací jaderných receptorů PPARα ale dochází k ovlivnění i dalších genů, které nezasahují do metabolizmu lipidů: genu pro transkripční faktor NFκB, genu pro endotelinu-1, fibrinogen-β a pro inhibitor trombinu [19,20]. Snížení syntézy fibrinogenu klesá jeho koncentrace v krvi a snižuje se koagulační pohotovost. Komplexnější je vliv genu pro transkripční faktor NFκB.

NFκB je transkripční faktor, který je zodpovědný za syntézu prozánětlivých působků, např. interleukinů IL-1 a IL-6, dále TNF-α a adhezních molekul ICAM, VCAM. Aktivací PPARα dochází ke dvěma efektům:

• k potlačení syntézy faktoru NFκB
• ke zvýšení syntézy inhibitoru faktoru NFκB.

Výsledkem těchto dějů je snížená aktivita faktoru NFκB, která se laboratorně projeví poklesem koncentrace interleukinů IL-1, IL-6 a C-reaktivního proteinu (CRP) [21]. Pokles CRP je snadno měřitelným efektem těchto dějů. Z hlediska patofyziologického je výsledkem potlačení zánětlivé reakce v cévní stěně, což přispívá ke stabilizaci aterosklerotického plátu. Je také příznivě ovlivněna endoteliální dysfunkce, která bývá prvním krokem v rozvoji aterosklerotického ložiska.

PPARα a metabolický syndrom

Všechny výše uvedené účinky fibrátů se velmi dobře uplatní především u nemocných s metabolickým syndromem. U těchto nemocných nalézáme pravidelně tzv. „lipidovou triádu“, která je charakterizována zvýšenou hladinu triglyceridů, nízkou koncentraci HDL cholesterolu a zvýšenou tvorbou malých aterogenních LDL₃ [22]. Součástí metabolického syndromu je přítomnost protrombotických a prozánětlivých dějů, který se podílí na zvýšené kardiovaskulární morbiditě a mortalitě těchto pacientů. Aktivací jaderných receptorů PPARα lze příznivě ovlivnit nejen dyslipidemii (zvyšuje se HDL cholesterol, snižují se triglyceridy, klesá tvorba malých LDL₃), ale i utlumit protrombotický a prozánětlivý stav [23,24].

PPARα a statiny

Statiny (kromě toho, že v játrech snižují syntézu cholesterolu) mají některé účinky podobné jako fibráty: zvyšují HDL cholesterol a snižují triglyceridy (i když méně než fibráty) a tlumí zánětlivou reakci v cévní stěně. I tyto účinky jsou zřejmě zprostředkovány přes jaderné receptory PPARα [25]. Statiny sice nemohou receptory PPARα přímo aktivovat (nejsou jejich ligandou), mohou je ale ovlivnit nepřímo - i když slaběji, než při jejich přímé aktivaci fibráty. Statiny snižují syntézu cholesterolu omezením aktivity enzymu HMG-CoA reduktázy. Tím se ale snižuje i tvorba dalších meziproduktů při tvorbě cholesterolu, např. mevalonátu. Mevalonát je zdrojem pro tvorbu řady dalších působků, např. geranylgeranylpyrofosfátu a geranylovaných proteinů. Ty se podílejí na fosforylaci PPARα, která snižuje jejich citlivost na endogenní působky. Při snížené hladině geranylovaných proteinů se snižuje fosforylace receptorů PPARα, které se tak stávají citlivější na aktivaci endogenními působky, např. mastnými kyselinami. Výsledkem je tedy mírně zvýšená aktivita receptorů PPARα po podání statinů [26]. Laboratorně měřitelným výsledkem těchto dějů je vzestup HDL cholesterolu a pokles triglyceridů po podání statinů a také některé pleiotropní účinky statinů (útlum zánětlivé reakce v cévní stěně s poklesem CRP).

Závěr

Jaderné receptory PPAR (především PPARα, ale i PPARγ a PPARβ/δ) zprostředkují celou řadu účinků, které příznivě ovlivňují dyslipidemii, prokoagulační a prozánětlivý stav u osob s metabolickým syndromem [27]. Nověji se ukazuje, že mohou hrát významnou roli i v léčbě zánětlivých onemocnění v jiných lokalizacích, např. v plicích či střevních zánětech [28,29]. Typickými agonisty receptorů PPARα jsou fibráty a mastné kyseliny, mírnými aktivátory jsou nepřímo i statiny. Ve vývoji jsou již ale i další látky, které aktivují nejen receptory PPARα, ale současně i PPARγ, tzv. „double senzitizéry“ [30]. Jaderné receptory PPARγ totiž ovlivňují např. expresi genů kódujících enzymy, které zprostředkují metabolické účinky inzulinu a také genu pro adiponektin [4]. Vysokou afinitu k PPARγ mají některé tiazolidindiony (glitazony), především pioglitazon [31]. Pioglitazon patří současně mezi double senzitizéry, ovlivňující receptory PPARα a PPARγ [5]. Lze očekávat, že léky, ovlivňující receptory PPARα a PPARγ budou mít stále významnější roli v léčbě nemocných s inzulinovou rezistencí a metabolickým syndromem, protože působí současně jako antidiabetika a hypolipidemika [4,32]. Ve vývoji jsou i tzv. „triple senzitizéry“, které ovlivňují všechny tři typy PPAR receptorů. Tyto léky by mohly působit komplexně na většinu komponent metabolického syndromu včetně obezity, proti rozvoji aterosklerózy a dalším onemocněním [33].

doc. MUDr. Vladimír Soška, CSc.

www.fnusa.cz

e-mail: vladimir.soska@fnusa.cz

Doručeno do redakce: 15. 11. 2005

Přijato po recenzi: 12. 2. 2006