Zánět a ateroskleróza

Souhrn

Přes velmi úspěšnou terapii hypercholesterolemie a hypertenze připadá v rozvinutých společnostech stále asi 50 % úmrtí na kardiovaskulární nemoci. To může být vysvětleno vlivem sterilního zánětu v tukové tkáni a následně proinflamačního stavu celého organizmu. Metoda vysoce senzitivního stanovení C-reaktivního proteinu (hsCRP) umožnila v rozsáhlých epidemiologických studiích prokázat, že jeho mírně zvýšená koncentrace odhaluje individuální zvýšené riziko infarktu myokardu. Skutečnost je ale poněkud složitější, protože koncentrace hsCRP významně souvisí s hlavními rizikovými faktory kardiovaskulárních nemocí – věkem, BMI a kouřením. Prokázalo se, že zvýšená proporce proinflamačních makrofágů ve viscerální tukové tkáni vzrůstá s věkem (rozdílně u mužů a žen), se zvýšeným obsahem tělesného tuku a s koncentrací non-HDL-cholesterolu. Předpokládá se, že takto indukovaný proinflamační stav a zmnožení proinflamačních makrofágů v tukové tkáni působí v rozvoji aterosklerózy synergně s věkem, BMI a hypercholesterolemií.

Klíčová slova:

ateroskleróza – kardiovaskulární nemoci – zánět

Úvod

Výzkumem patofyziologie aterosklerózy se už od konce 19. století prolínají dvě rozdílné hypotézy – inkrustační (považující cholesterol jako hlavní agens vzniku lézí) a inflamační (považující zánětlivé procesy ve stěně cévní jako hlavní příčinu morfologických změn). Obě hypotézy byly vzneseny dvěma vysoce uznávanými německými patology (Virchow a Rokitansky) koncem 19. století. Na rozdíl od inflamační hypotézy, která čekala století na potvrzení, inkrustační teorie byla ještě před 1. světovou válkou potvrzena experimentálně. Králíci krmení tukovou dietou s cholesterolem vyvinuli během několika týdnů v aortě léze, které se v mnoha směrech podobají lézím nalezeným ve velkých a středních tepnách u člověka [1]. Cholesterolová inkrustační hypotéza byla opako­vaně a důkladně prokázána rozvíjejícím se biomedi­cínským výz­kumem po 2. světové válce. Význačný nutri­cionista Ancel Keys nejdříve na realimentačních pokusech na armádních dobrovolnících [2] a poté v rozsáhlé epidemiologické studii v 7 zemích [3] demonstroval, že zvýšený příjem živočišných tuků a cholesterolu má vliv na rozvoj aterosklerotických změn a na mortalitu kardio­vaskulárních komplikací. Dnes víme, že vysoký příjem nasycených mastných kyselin (SAturated Fatty Acid – SAFA) v živočišných tucích zvyšuje koncentraci cholesterolu v séru neseného ve frakci nízkodenzitních lipoproteinů (LDL), a to zejména ovlivněním specifických receptorů v játrech [4]. Zvýšená koncentrace těchto lipoproteinů v plazmě pak ovlivňuje chování makrofágů iniciujících patologické změny v cévní stěně [5].

Inkrustační teorie

Inkrustační teorie tedy předpokládá, že aterosklerotické změny souvisejí vedle genetické podmíněnosti [5,6] především se složením stravy. Vyšší proporce SAFA v živočišných tucích v dietě riziko aterogeneze zvyšuje, a naopak dieta s vyšší proporcí nenasycených mastných kyselin (PUFA), zejména těch, které mají dvojnou vazbu v pozici n3, koncentraci LDL-cholesterolu a riziko kardiovaskulárních nemocí snižují. Toto stanovisko bylo v 60. a 70. letech minulého století opakovaně prokázáno [6–8], ale epidemiologická data z posledních let jsou mnohem méně jasná. Rozsáhlá dlouhodobá prospektivní studie amerických zdravotníků (American Health Professional Study) demonstruje jen velmi slabou (nicméně statisticky významnou) korelaci mezi příjmem SAFA a rizikem koronární nemoci [9] a studie z Holandska dokonce žádný statisticky významný vztah nenašla [10].

Proč k tomuto posunu došlo? Jednou z příčin je metodická nepřesnost daná vlastním měřením složení stravy. Data o výživě jsou získána z dietních dotazníků, a to jednodenním (případně 3denním) záznamem nebo tzv. dietní frekvencí. Z našich zkušeností jsou jednodenní záznamy poměrně přesné, ale tento záznam nemusí být typický, vzhledem k rozdílu všedního a víkendového dne. Třídenní záznam (s jedním víkendovým dnem) by mohl být typičtější, ale zjistili jsme, že velká část vyšetřovaných osob si nepamatuje, co konzumovali před 2 nebo 3 dny [11]. Druhou příčinou je změna výživových zvyklostí během posledních let, což podstatně ovlivňuje vztah k dlouhodobě sledovanému výskytu klinických komplikací. Porovnávali jsme hodnoty několika rizikových faktorů kardiovaskulárních nemocí u mužů přijatých na koronární jednotku IKEM v Praze v letech 1980, 2000 a 2008 s hodnotami párově vybraných jedinců z rozsáhlé WHO studie Czech MONICA (kontrolní skupina). Jestliže koncentrace non-HDL-cholesterolu pacientů s infarktem v roce 1980 byla o 14 % vyšší než průměr u kontrol, pak v roce 2000 byl tento rozdíl jen nesignifikantně vyšší a v roce 2008 dokonce nesignifikantně nižší. Naopak koncentrace protektivní frakce HDL (HDL-cholesterol) byla v roce 1980 u pacientů stejná s kontrolami, v roce 2000 jen mírně snížená a v roce 2008 od 20 % nižší. Obvod pasu pak byl u pacientů v roce 1980 velmi podobný, ale podstatně se zvýšil do roku 2000 a až o 6 % v roce 2008 [12]. Jestliže se tedy relativní riziko aterogenních lipoproteinů postupně snižovalo (kromě dietní změny také rostoucím podílem pacientů léčených statiny), pak množství tělesného tuku se u pacientů s infarktem postupně zvyšovalo v porovnání s kontrolní populací a následně se měnila citlivost k inzulinu a snižovala se koncentrace protektivních částic HDL. Tyto posuny pochopitelně v průběhu těchto 30 let ovlivňují riziko infarktu myokardu. Tato data reflektují zejména změnu složení diety, tj. nahrazení části živočišných tuků sacharidy nebo tuky rostlinnými. Zvýšený příjem energie vedl ke zmnožení tělesného tuku, spojeným s rostoucím vlivem inzulínové rezistence. Tím se blížíme k problematice zánětu.

Inflamační teorie

První experimentální důkaz inflamační teorie aterosklerózy se objevil v 80. letech minulého století zásluhou rozvoje molekulární biologie. Opakovaně bylo prokázáno, že pěnové buňky, které jsou typické již v počáteční fázi vývoje aterogenního plátu, nejsou původně buňky hladkého svalu, jak patologové již téměř 100 let předpokládali. Tento předpoklad byl založen právě na morfologickém pozorování, podle kterého buňky hladkého svalu reagují na jakýkoli aterogenní podnět migrací z médie arteriální stěny do subendoteliálního prostoru, v němž se právě pěnové buňky objevují. Předpokládalo se, že tento proces je jistou ochranou cévy proti aterogennímu vlivu. Molekulární biologie ale s použitím specifických protilátek dokázala správně identifikovat původ pěnových buněk. Jsou to zejména monocyty, které vstoupily do arteriální stěny z lumen cévy. Dnes víme, že se monocyty či makrofágy fyziologicky zachytí na endotelu artérie specifickými vazbami. Po průniku endotelem tyto buňky migrují a pomocí specifických receptorů odstraňují nadbytečné množství LDL částic, které dodávají buňkám hladkého svalu ve stěně cévy potřebný cholesterol. Je-li ale intravazální koncentrace LDL částic nesoucích cholesterol z jater do extrahepatálních buněk příliš vysoká, je jejich transport do arteriální stěny akcelerován, zatímco transport nadbytečných částic selhává. Kromě těchto převážně experimentálních dat byla tato inflamační teorie potvrzena rozsáhlou epidemiologickou studií [13]. Ridker na tomto rozsáhlém materiálu (dlouhodobé sledování více než 30 000 zdravotníků) prokázal, že jedinci s vyšší hodnotou hsCRP (hsCRP – koncentrace pod hladinou normální koncentrace používané v pro identifikaci probíhajícího zánětu) v krvi (> 3 mg/dl) mají výrazně vyšší pravděpodobnost vzniku infarktu myokardu než osoby s nízkou hodnotou hsCRP (< 1 mg/dl) v krvi. Jedinci s vyšší hodnotou hsCRP měli dále vyšší pravděpodobnost vzniku aterosklerózy v periferních tepnách [13].

Navíc Ross zcela nezávisle prokázal [14], že destabilizace endotelu vede ke stimulaci pronikání monocytů/makrofágů do arteriální stěny, a tedy k akceleraci zánětlivého procesu. Zdálo se tedy, že tento proinflamační stav (nazývaný také chronic low-grade inflammation) se dá dobře individuálně identifikovat právě stanovením koncentrace CRP stanoveného novou vysoce senzitivní metodou. Situace ale není zdaleka tak jednoduchá, neboť takto nízké koncentrace CRP souvisejí s řadou dalších rizikových faktorů kardiovaskulárních nemocí. Ukázali jsme [15] na velkém souboru více než 3 000 jedinců reprezentativního vzorku české populace v 9 okresech (post WHO MONICA Project), že koncentrace hsCRP vzrůstá u mužů i u žen (graf 1) s věkem. S věkem vzrůstá tato koncentrace u mužů spojitě, ale u žen se až do období menopauzy mění nepatrně a poté s věkem výrazně roste.

V literatuře se objevilo také alternativní vysvětlení inflamačního mechanizmu aterogeneze související s virovou či bakteriální infekcí. Tento koncept je založen na experimentech s herpes virem kuřat [16]. Navíc zvýšené koncentrace protilátek proti Chlamydia pneumoniae [17] či cytomegalovirus [18] byly také nalezeny v atero­sklerotických plátech. Je ale nepravděpodobné, že přímý vliv infekce je hlavním aterogenním vlivem. Na průběhu změny mortality na infarkt myokardu v české populaci jsme ukázali, že k výraznému poklesu mortality na počátku 90. let 20. století došlo v souvislosti s výraznou změnou koncentrace aterogenních LDL částic, ale tato změna nesouvisela s žádnou změnou výskytu infekčních nemocí [19].

Určitým přelomem byla práce publikovaná na přelomu tisíciletí, která ukázala, že výrazné zmnožení tělesného tuku spojené se zhoršenou citlivostí k inzulinu vede k výraznému zvýšení obsahu makrofágů v tukové tkáni [20]. Není ale dosud jasné, jak makrofágy v tukové tkáni ovlivňují proces aterosklerózy ve stěně cévy. Jistý nepřímý vliv představuje již prokázanou tvorbu proinflamačních cytokinů v tukové tkáni a tato změna prostřednictvím zvýšené koncentrace ovlivňuje adhezi monocytů v endotelu a rovněž chování monocytů/makrofágů přítomných ve stěně cévy. Druhou alternativou je přímé působné makrofágů, které jsou po kratší době zachycení v tukové tkáni opět uvolněny do cirkulace a vstupují do arteriální stěny [21]. Takto modifikované makrofágy mají aterogenní charakter a jejich chování v arteriální stěně je výrazně ovlivněno. Mohou mít podstatně vyšší možnost se v mezibuněčných prostorech arterie zachytit permanentně za vzniku rezidenčních makrofágů a následně pěnových buněk.

Z řady přehledných článků publikovaných v odborné literatuře se může zdát celá situace poměrně jasná. Na základě rozdílného metabolizmu monocytů/makrofágů nebo rozdílné přítomnosti specifických povrchových receptorů se liší proinflamační monocyty/makrofágy, označené jako M1, od antiinflamačního fenotypu označovaného jako M2. Při podrobnější metodické zkušenosti je ale zřejmé, že toto dělení není opřeno o skutečnou charakteristiku fenotypu. Naše vlastní zkušenosti ukazují, že např. fenotyp cirkulujících monocytů se výrazně liší od fenotypu buněk lokalizovaných v mezibuněčných prostorech tukové tkáně.

Naše studie v posledních letech byly umožněny rozsáhlým transplantačním programem v IKEM v Praze a zvýšeným počtem příbuzenských transplantací ledvin. Od těchto živých dárců ledvin získáváme tukovou tkáň z očištěných ledvin určených k transplantaci a v laboratoři je tato tkáň k dispozici během 20 min. Rezidenční makrofágy, které z této tkáně izolujeme, mají z převážné míry proinflamační charakter a jejich fenotyp je dán koexpresí receptoru CD16 (navíc k CD14 receptoru exprimovanému makrofágy obecně) na těchto buňkách současně s výrazně vysokou expresí scavangerového receptoru CD36 (CD36⁺⁺⁺) [22]. Opačným pólem jsou makrofágy neexprimující CD16 se slabou expresí CD36 receptoru. Tento fenotyp makrofágů v tukové tkáni považujeme za antiinflamační.

Ukázali jsme, že proporce proinflamačních makro­fágů (CD14⁺CD16⁺CD36⁺⁺⁺) vzrůstá s rostoucí BMI [23] jak u mužů, tak u žen. To potvrzuje dřívější nálezy v souvislosti proinflamačního stavu měřeného koncentrací hsCRP se vzrůstajícím podílem tělesného tuku. Vliv věku se na proporci proinflamačních makrofágů projevuje sexuálně rozdílně. Je mírně spojitě rostoucí s věkem u mužů, kdežto u žen výrazně stoupá po menopauze (obr. 2) [24]. Tento nález je v naprostém souladu s průběhem vztahu věku a koncentrace hsCRP. Překvapivý vztah proporce proinflamačních makrofágů se ukázal při analýze vztahu ke koncentraci aterogenního cholesterolu. Jejich proporce ve viscerální tukové tkáni velmi úzce souvisí s koncentrací non-HDL-cholesterolu v celém souboru živých dárců ledvin [25]. Z tohoto výsledku je tedy zřejmé, že negativní vliv zvýšené koncentrace aterogenních lipoproteinů v cirkulaci na rozvoj aterogeneze působí synergně s proinflamačním vlivem makrofágů v tukové tkáni. Platí tedy obecně, že rizikové faktory kardiovaskulárních nemocí – věk, nadbytek tělesného tuku a hyper­cholesterolemie – souvisejí se zvýšenou proporcí proinflamačních makrofágů v tukové tkáni [26]. Navíc jsme v této práci ukázali, že terapie hypercholesterolemie statiny proporci proinflamačních makrofágů v tuku snižuje, což je v souladu s epidemiologickým nálezem snížené koncentrace hsCRP po terapii statiny [27].

Závěr

Je tedy zřejmé, že proinflamační stav organizmu stimuluje vznik aterosklerózy synergně s hypercholesterolemií, věkem a sníženou citlivostí k inzulinu.

Podpořeno z programového projektu Ministerstva zdravotnictví ČR s reg. č. 17–28103A. Veškerá práva podle předpisů na ochranu duševního vlastnictví jsou vyhrazena.

prof. Ing. Rudolf Poledne, CSc.

rudolf.poledne@ikem.cz

Centrum experimentální medicíny, Laboratoř pro výzkum aterosklerózy IKEM, Praha

www.ikem.cz

Doručeno do redakce 22. 10. 2018

Přijato po recenzi 15. 11. 2018