Семейная комбинированная гиперлипидемия, современное состояние проблемы (обзор литературы)

Нарушения липидного обмена — дислипидемии (ДЛП) характеризуются изменением концентрации в плазме крови различных липидных и липопротеиновых фракций (общего холестерина (ОХС) и холестерина липопротеинов низкой плотности (ХС-ЛНП), холестерина липопротеинов очень низкой плотности (ХС-ЛОНП), триглицеридов (ТГ), хиломикронов). Нарушения обмена липидов вследствие генетических дефектов классифицируются как первичные. Первичные ДЛП включают гетерогенный набор моногенных и полигенных состояний, которым свойственны семейная агрегация, выраженная гиперхолестеринемия и/или гипертриглицеридемия, проявление в раннем возрасте и высокий риск сердечно-сосудистых событий и/или рецидива панкреатита [1].

Среди различных типов ДЛП семейная комбинированная гиперлипидемия (СКГЛ) (Е78.4 по классификации МКБ-10) наряду с семейной гиперхолестеринемией (Е78.0 по классификации МКБ-10) является широко распространенным генетическим заболеванием. В литературе СКГЛ также может встречаться под названием гиперлипопротеинемия или смешанная гиперлипидемия. Распространенность СКГЛ по различным данным составляет 1:50-1:200 человек. Так, ~3,5 млн пациентов с СКГЛ насчитывается в Европе, в Соединенных Штатах — 2,7 млн человек [1][2]. Trinder M, et al. (2022) провели ретроспективную оценку распространенности СКГЛ в Великобритании, используя различные версии диагностических критериев. Частота фенотипа СКГЛ согласно критериям Консенсусной конференции, Голландским, Мексиканским, Брунцелла и Гольдштейна составила, соответственно, 11,44% (n=39961), 5,01% (n=17485), 1,48% (n=5153), 1,10% (n=3838) и 0,48% (n=1688), имея значительную вариабельность [3]. В российской популяции данных о численности населения с СКГЛ нами не обнаружено. Кроме того, найдена лишь единичная публикация с описанием клинического наблюдения семьи с СКГЛ [4].

Цель работы — выполнить анализ литературных данных о современных критериях диагностики, патогенеза и данных молекулярно-генетических исследований СКГЛ.

Методология исследования

Осуществлен поиск литературы в базе Pubmed. Схема представлена на рисунке 1. Работа выполнена в рамках темы Государственного задания № FWNR-2022-0003.

Результаты

Клинические проявления СКГЛ

В клинической картине у пациентов обычно наблюдается повышение уровней ХС-ЛОНП (IV тип по классификации Фридрексон), ХС-ЛНП (IIa тип) или их сочетание (IIb тип) ≥90-го процентиля для их возраста и пола с повышенным уровнем аполипопротеина (апо) В в качестве основного объединяющего субфенотипа [5]. При физикальном обследовании пациентов с СКГЛ нет специфических проявлений, но кожные ксантомы могут иногда встречаться при высоких уровнях ОХС или ТГ. У пациентов могут наблюдаться признаки сердечно-сосудистых заболеваний (ССЗ), таких как артериальная гипертония, заболевания периферических артерий, инфаркт миокарда или ишемический инсульт в анамнезе [6].

Определение клинических критериев СКГЛ неоднократно менялось с момента первоначальной характеристики заболевания [7], что затрудняет сравнение результатов различных исследований [8][9]. Некоторые критерии требуют наличия как минимум двух родственников первой степени родства с аномальным липидным фенотипом [7-10], тогда как другие определения отличаются точными предельными значениями повышенного уровня ХС-ЛНП и ТГ. Различия российских и европейских диагностических критериев СКГЛ представлены в таблице 1.

Сложность диагностики заболевания усугубляется тем, что СКГЛ имеет высокую вариабельность фенотипа у одного и того же человека с течением времени и в одной семье, что обусловливает низкую выявляемость, несмотря на высокий риск ССЗ. Также затруднение в постановке диагноза связано с коморбидностью СКГЛ с другими метаболическими заболеваниями, такими как ожирение, инсулинорезистентность, сахарный диабет 2 типа (СД2), гипертония, неалкогольная жировая болезнь печени и метаболический синдром [1][6][11-14]. При таких состояниях отмечаются более высокие уровни апоВ в крови по сравнению с наличием только состояния инсулинорезистентности. Кроме того, пациенты с СКГЛ имеют большую предрасположенность к развитию СД2 по сравнению с пациентами без наследственной ДЛП [6].

Интересны предложения исследователей способов определения ХС-ЛНП в сыворотке крови, поскольку ДЛП при СКГЛ характеризуется преобладанием богатых ТГ ЛОНП и несоответствием между уровнями ХС-ЛНП и апoB [15]. Ученые предлагают уравнения альтернативные формуле Фридвальда для более точной оценки уровня ХС-ЛНП при СКГЛ. Авторский метод Martin SS (2018) предполагает оценку ХС-ЛНП с помощью следующей формулы: ХС-ЛНП (мг/дл) = (ОХС—ХС-ЛВП) — (ТГ/коэффициент). В отличие от формулы Фридвальда, вместо деления ТГ на фиксированный коэффициент для ХС-ЛОНП, равный 5, в уравнение Martin в формулу введен регулируемый коэффициент для соотношения ТГ/ХС-ЛОНП, который сопоставляет ТГ каждого пациента и холестерина липопротеинов не-высокой плотности в 180 измерениях в диапазоне от 3,1 до 9,5, чтобы получить персональную оценку ЛОНП в мг/дл [16]. Другие исследователи Zubirán R, et al. (2023) представляют формулу Сэмпсона (S-LDL-C) и новое уравнение Сэмпсона (eS-VLDL-C), включающее апоB, которые показывают наименьшую погрешность, лучшие результаты по ТГ и ХС-ЛНП [17].

Ввиду того, что при СКГЛ увеличивается количество свободных жирных кислот в крови и приводит к длительному воздействию повышенного уровня апоВ, входящего в состав ХС-ЛНП и ХС-ЛОНП, значительно повышается риск развития атеросклероз-ассоциированных ССЗ, в т. ч. в молодом возрасте [18][19]. Распространенность ишемической болезни сердца (ИБС) у пациентов с СКГЛ моложе 60 лет составляет ~15% [20][21]. По данным канадских ученых пациенты с фенотипом СКГЛ имеют аналогичный риск развития ИБС по сравнению с участниками с моногенной семейной гиперхолестеринемией (скорректированное отношение рисков к контролю (95% доверительный интервал (ДИ)): 2,72 (2,31-3,21) и 1,90 (1,30-2,78)), несмотря на то, что встречается примерно в 5 раз чаще [3]. Luijten J, et al. (2019) оценили риск развития ССЗ (ИБС, ишемический инсульт и заболевания периферических артерий, требующие инвазивного лечения) у пациентов с СКГЛ, их супругов и родственников с нормальными показателями липидов (n=596). Медиана наблюдения составила 15 лет. Частота ССЗ была значительно выше у пациентов с СКГЛ, чем у их супругов (23,6% vs 4,7%; отношение рисков: 5,4, 95% ДИ: 2,0-14,6; отношение рисков после поправки на факторы риска, включенные в SCORE: 4,7, 95% ДИ: 1,6-13,8), одновременно различий в частоте ССЗ между группой родственников без ДЛП и группой супругов не выявлено (5,8% vs 4,7%) [22]. 

Молекулярно-генетические исследования СКГЛ

Впервые независимо друг от друга СКГЛ в разных когортах одновременно описали Goldstein JL, et al. в 1973 г, проанализировав характер ДЛП среди 2500 пациентов с инфарктом миокарда в анамнезе [7], и Kwiterovich PO, et al. [23]. Теория моногенной этиологии заболевания была основана на объединении фенотипических признаков и математическом моделировании, без выполнения анализа ДНК. Считалось, что наследование комбинированной гиперлипидемии лучше всего объясняется менделевским аутосомно-доминантным типом наследования, с уточнением, что экспрессия предполагаемого гена вариабельна [7]. Brahm AJ, et al. (2016), используя математическое моделирование, показали, что доля членов семьи с ДЛП больше, чем можно было бы ожидать при полигенном заболевании, и более свойственна доле пациентов, которая ожидается при моногенном заболевании. Кроме того, в модели предполагалось, что одновременное повышение уровня ТГ и ОХС объясняется одним и тем же геном, а не двумя отдельными, без значительной роли факторов окружающей среды [24]. 

Однако позже было обнаружено, что она может быть семейной или несемейной, что обусловлено моногенным или полигенным характером наследования [5, 20, 21, 25]. Несмотря на полувековой стаж молекулярно-генетических исследований данного заболевания, генетические аспекты до конца не изучены. Результаты большинства исследований однозначно показывают, что многочисленные однонуклеотидные варианты (ОНВ), расположенные в десятках позиций по всему геному, каждый из которых оказывает лишь незначительное или умеренное влияние на липиды, типичны для генетического профиля многих пациентов с СКГЛ [8, 20, 21, 24, 26-28]. Одно из крупных генетических исследований проведено финскими учеными Ripatti P, et al. (2016) [29], которые проанализировали 9 млн вариантов у 715 членов семей с ДЛП. Более трети (35%) пациентов имели либо повышенный уровень ТГ (25% пациентов), либо повышенный уровень ХС-ЛНП (17% пациентов), либо и то, и другое (6,8% пациентов). Авторы сообщают об увеличении частоты ОНВ, предрасполагающих либо к высокому уровню ХС-ЛНП, либо ТГ, и снижении частоты ОНВ, связанных с более низким уровнем ХС-ЛНП, в 3% обнаружены редкие патогенные варианты. В другой работе Gill PK, et al. (2021) [30] у пациентов комбинированной ДЛП использовали целевую панель секвенирования следующего поколения для определения полигенного риска повышения уровней ТГ и ХС-ЛНП, включающую 16 ОНВ. У пациентов с СКГЛ, как и у пациентов с изолированной гипертриглицеридемией, были значительно увеличены шансы на высокий полигенный балл по риску гипертриглицеридемии: 2,50 (95% ДИ: 1,61-3,88; р<0,001) и 3,72 (95% ДИ: 2,24-6,19; р<0,001), соответственно. У пациентов с СКГЛ не обнаружено значительного накопления редких вариантов, ассоциированных с повышением ХС-ЛНП или ТГ, и высокого полигенного показателя ХС-ЛНП. Taghizadeh E, et al. сообщают об участии, по крайней мере, 35 различных генетических вариантов в развитии СКГЛ (табл. 2) [20][21]. Редкие варианты с большим эффектом в основных генах липидного обмена были описаны в нескольких случаях СКГЛ [8][21][25][27-29], причем один и тот же редкий вариант иногда обнаруживается у нескольких членов с ДЛП одной семьи [21]. Однако ни редкие варианты в генах классического метаболизма ТГ (LPL, LMF1, APOA5, APOC2, GPIHBP1), ни в генах метаболизма ХС-ЛНП (LDLR, APOB, PCSK9), вероятно, не представлены в большем количестве при СКГЛ [30].

Взаимодействие генетических вариантов с большим эффектом, кумуляция генетических вариантов с малым эффектом и триггеров окружающей среды способствует развитию фенотипа СКГЛ (рис. 2) [8].

В патофизиологические механизмы развития данного полигенного заболевания вовлечен комплекс метаболических путей, что приводит к гиперсекреции печенью содержащих апоВ липопротеинов в сочетании с замедленным выведением ХС-ЛОНП и остатков хиломикронов. Эти дефекты связаны с нарушением метаболизма свободных жирных кислот и резистентностью к инсулину на уровнях жировой, печеночной и мышечной тканей (рис. 3) [20].

Считается, что основным патофизиологическим механизмом при СКГЛ является избыточная продукция печенью липопротеиновых частиц, содержащих апоB-100, а именно ХС-ЛОНП и ХС-ЛНП, в виде дисбаланса между липогенезом de novo и β-окислением ассоциированным с инсулинорезистентностью, снижением скорости клиренса апоВ и увеличением экспрессии молекул, которые подавляют рецептор ЛНП. Это приводит к повышению уровня ОХС, ТГ и апоB. Кроме того, у лиц с СКГЛ снижен уровень ХС-ЛВП и увеличено количество мелких плотных ЛНП и остаточных липопротеиновых частиц [6][31]. Дисфункция жировой ткани характеризуется увеличением уровня свободных жирных кислот и оттоком их в печень, что приводит к увеличению скорости синтеза липопротеинов [6]. Существует тесная связь между синтезом холестерина в печени и ожирением, а избыточный синтез холестерина является одним из механизмов ДЛП при метаболическом синдроме и СД2 [32]. Исследование Baila-Rueda L, et al. (2018) также показывает, что для СКГЛ характерна более низкая абсорбция холестерина в кишечнике и его более высокий синтез независимо от возраста, пола, апоE и индекса массы тела по сравнению с первичной гиперхолестеринемией [33]. Известно, что повышенные уровни и продукция апоС-II и апоС-III являются детерминантами кинетики и концентрации в плазме липопротеинов, богатых ТГ, включая ХС-ЛОНП. Ген APOCIII также связан с состояниями инсулинорезистентности и СД2, которые часто ассоциируются с СКГЛ [34].

Несмотря на то, что роль гена USF1, кодирующего вышестоящий связывающий транскрипционный фактор 1, регулирующего экспрессию нескольких генов, участвующих в метаболизме липидов, глюкозы и жировой ткани, в патогенезе СКГЛ в настоящее время до конца не объяснена, он считается одним из генов-кандидатов, наиболее часто ассоциированным с этим типом ДЛП [8][35]. Около 20 лет назад Pajukanta P, et al. (2004) показали, что СКГЛ связана с общим гаплотипом, содержащим некодирующие ОНВ в гене USF1 [36]. В экспериментальных исследованиях на животных моделях Laurila PP, et al. (2016) определили, что инактивация USF1 оказывает протективный эффект в отношении ДЛП на фоне нарушения диеты, ожирения, стеатогепатоза и атеросклероза. Кроме того, в этой группе наблюдалась повышенная чувствительность к инсулину и снижение стеатоза печени по сравнению с мышами типа USF1+/+. Предложенный механизм связан с повышенным поглощением ТГ бурой жировой тканью посредством LPL-зависимого механизма, который усиливает адренергический ответ и термогенез в коричневых адипоцитах. В клиническом исследовании продемонстрированы схожие физиологические эффекты при снижении экспрессии мРНК USF-1, в виде улучшения чувствительности к инсулину, липидного профиля и замедления атерогенеза [37]. Ген USF1 в сочетании с транскрипционным фактором USF2 регулирует транскрипцию ~40 генов, в т. ч. аполипопротеинов, ферментов и связанных транспортеров. Данный механизм осуществляется путем связывания с элементом e-box выше гена APOA5, что усиливает его транскрипцию. В присутствии инсулина димер USF1 фосфорилируется, теряет аффинность связывания с e-box и, таким образом, снижает транскрипцию. Вполне вероятно, что несколько вариантов в этих генах, взаимодействующих между собой, могут привести к появлению сложного фенотипа СКГЛ [8][21][24][38]. Отсутствие патогенных вариантов в кодирующей области USF1 и низкая транскрипция у пациентов с СКГЛ усложняет исследования по выявлению молекулярных изменений, приводящих к такому сложному фенотипу. Изучение профиля транскрипции в биопсии жировых подушечек носителей определенных аллелей риска ОНВ USF1 указывает на значительные изменения в экспрессии некоторых генов, связанных с USF1, в виде снижения экспрессии APOE (приводящее к гипертриглицеридемии) и ABCA1 (приводящее к гипопаратиреозу), увеличение экспрессии ангиотензиногена (приводящее к гипертензии), а также APOCII, APOAII, печеночной липазы, глюкокиназы [35]. Данные проявления коррелируют с фенотипом СКГЛ, что позволяет предположить, что изменение USF1 может оказывать значимое влияние на гены-мишени, связанные с молекулярным патогенезом ДЛП [8][21][24][38]. На сегодняшний день идентифицировано >3,5 тыс. вариантов в гене USF1 по данным базы dbSNP (https://www.ncbi.nlm.nih.gov/snp/?term=USF1). Интерес к USF1 сохраняется в настоящее время, и Taghizadeh E, et al. (2019) определили новый патогенный вариант основателя p.Arg196Trp в USF1 у всех 13 членов с СКГЛ из одной семьи, при этом он отсутствовал у всех незатронутых членов семьи и контрольной группы, что предполагает неслучайную статистическую связь генотип-фенотип [35]. Ранее в других исследованиях были предложены механизмы патогенности вариантов в USF1, включая недостаточную транскрипцию нижестоящих генов, регулирующих окисление жирных кислот в жировой ткани [39], а также обратная связь между USF1 и FOXA2, которая влияет на печеночную секрецию ТГ [40].

APOE является еще одним основным геном, который, как предполагалось ранее, вносит вклад в фенотип СКГЛ, его экспрессия частично регулируется USF1 [35][41]. Однако единого мнения о связи APOE с СКГЛ в настоящее время нет. Генотип ɛ2/ɛ2, предрасполагает к развитию дисбеталипопротеинемии, которая отличается от СКГЛ и характеризуется накоплением остаточных липопротеиновых частиц. Редкие доминирующие миссенс-варианты APOE также способствуют развитию дисбеталипопротеинемии. Khalil YA, et al. (2021) сообщают о том, что у нескольких пациентов с СКГЛ выявились редкие патогенные варианты APOE [42]. Вопрос о том, могли ли это быть случаи дисбеталипопротеинемии, а не СКГЛ, остается открытым. Вариант Leu167del гена APOE был обнаружен у нескольких пациентов с СКГЛ и был связан с изолированной гиперхолестеринемией у их родственников [43]. Независимое когортное исследование показало наличие APOE варианта Leu167del у нескольких пациентов с аутосомно-доминантной гиперхолестеринемией [16], что делает ее связь с СКГЛ еще более неопределенной [44].

Almeda-Valdes P, et al. (2014) установили, что дополнительная площадь под кривой постпрандиальной липемии у пациентов с СКГЛ определяется уровнями апоВ-48 натощак и усиливается наличием абдоминального ожирения. Это исследование также послужило основанием для предположения, что ген APOA5, наряду с кластером APOA1/APOA4, связан с продукцией ХС-ЛОНП и хиломикронов у пациентов с СКГЛ [45]. Результаты исследования Di Taranto MD, et al. (2015) показали, что ОНВ S19W в гене APOA5 ассоциирован с СКГЛ независимо от уровня ОХС, ТГ и индекса массы тела [46].

В недавнем исследовании Taghizadeh E, et al. (2020) показан вариант, при котором аспарагиновая кислота заменяется аспарагином в позиции 151 в гене LPL (D151N), у пациентов с наличием СКГЛ. У пациентов с СКГЛ отмечается замедленный клиренс хиломикронов и остатков ХС-ЛОНП и одним из генов, участвующим в путях их выведения, является ген LPL [21].

Варианты потери функции гена ANGPTL3 являются причиной для моногенного заболевания — семейной комбинированной гиполипидемии, противоположному СКГЛ фенотипу. Исследователи предположили, что варианты усиления функции при ANGPTL3 могут привести к неблагоприятному повышению уровня липидов, т. е. повышению уровня ТГ и ХС-ЛНП. Однако недавнее исследование, проведенное Bea AM, et al. (2021), в результате которого был проведен скрининг кодирующих областей гена ANGPTL3 у 162 неродственных пациентов с СКГЛ, не выявило вариантов усиления функции [47].

Ученые со всего мира исследуют и предлагают множество других отдельных генов, которые могут играть роль в развитии СКГЛ, такие как LCAT, PPARA, TNFRSF1B, GPR77, PPARG, RXRG, LIPC, ATF6, PCSK9 [3][5][20][24][25][29][31][34][48][49]. Многие из них косвенно вовлечены в метаболические процессы, такие как нарушения функции жировой ткани, дефектный клиренс богатых ТГ липопротеинов и частиц ЛНП, увеличение синтеза ХС-ЛОНП и жира в печени и аномальный транспорт митохондриальных мембран [20]. Luo X, et al. (2015), обследовав 12 пациентов с СКГЛ, обнаружили 879 генов, включая 394 гена с повышенной регуляцией и 485 генов с пониженной регуляцией, которые при биоинформационном анализе фокусируются вокруг различных путей, имеющих отношение к ДЛП и атеросклерозу [50]. Ученым предстоит большой объем работы по определению вклада редких вариантов в этих многочисленных генах в патогенез СКГЛ. Всестороннее исследование моногенных и полигенных факторов в больших когортах пациентов с СКГЛ, возможно, послужит следующим этапом в понимании молекулярно-генетических механизмов при СКГЛ.

Заключение

Несмотря на высокую распространенность и потенциальные негативные последствия для здоровья, СКГЛ часто не диагностируется, и пациенты не получают адекватной липидснижающей терапии.

Крайне важно выявлять лиц с СКГЛ из группы пациентов с ДЛП и как можно раньше проводить профилактику ССЗ из-за наличия комплекса рисков атеросклероза, связанных с наличием обилия мелких плотных частиц ЛНП, повышенного уровня апоВ, пониженного уровня ХС-ЛВП, хронического воспаления, резистентности к инсулину и сниженного клиренса остатков липопротеидов, богатых ТГ.

Актуальными являются также исследования, направленные на изучение лежащих в основе СКГЛ генетических и метаболических механизмов и на разработку эффективных стратегий лечения.

Отношения и деятельность. Работа выполнена в рамках темы Государственного задания № FWNR-
2022-0003.