LDL-cholesterol – hlavný rizikový faktor aterosklerózy

Overview

LDL-cholesterol je jedným z hlavných rizikových faktorov aterosklerózy. Množstvo štúdií na bunkovej a molekulárnej úrovni popísalo mechanizmy, akými sa podieľa na iniciácii a rozvoji aterosklerotických lézií. Epidemiologické štúdie preukázali vzťah medzi LDL-C a rizikom kardiovaskulárnych ochorení. Genetické štúdie ukázali, že vrodené zvýšené hladiny LDL-C vedú k zvýšenému kardiovaskulárnemu riziku, kým geneticky podmienené znížené hladiny LDL-C toto riziko naopak redukujú. Finálne potvrdenie kauzálnej úlohy LDL-C nám priniesli výsledky veľkého množstva klinických štúdií, ktoré preukázali efekt redukcie LDL-C na kardiovaskulárne riziko u pacientov v primárnej aj sekundárnej prevencii, pričom tento efekt bol dosiahnutý rôznym mechanizmom redukcie LDL-C.

Kľúčové slová:
LDL-cholesterol – ateroskleróza – kardiovaskulárne ochorenia

Úvod a niekoľko historických dát

Ateroskleróza sa zvyčajne pokladá za proces podmienený predominante faktormi životného štýlu a typický pre moderného človeka [1]. Nálezy aterosklerózy u múmií egyptských faraónov z období viacerých dynastií však naznačujú, že toto ochorenie sprevádza ľudstvo už niekoľko tisícročí [2,3]. Prítomnosť aterosklerózy bola potvrdená u viacerých premoderných a preindustriálnych populácií počas dlhého trvania ľudskej histórie. Thompson so svojimi spolupracovníkmi našli pomocou celotelového CT-vyšetrenia prítomnosť aterosklerózy u 34 % zo 137 múmií pochádzajúcich zo 4 rôznych geografických regiónov a kontinentov, s rôznym životným štýlom a pokrývajúcich 4 000 rokov ľudskej existencie [4]. Nález kalcifikácií typických preaterosklerotické lézie u múmie muža z obdobia doby ľadovej posúvajú evidenciu prítomnosti atero­sklerózy dokonca ešte o niekoľko tisíc rokov ďalej [5].

Pravdepodobne prvým, kto rozoznal makroskopické zmeny, ktoré dnes nazývame aterosklerózou bol Leonardo da Vinci (1452–1519), ktorý ilustroval arteriálne lézie starého muža pri autopsii. Bol to ale Marchand (okolo roka 1860), ktorý ustanovil termín „ateroskleróza“, pochádzajúci z gréckeho atheroma – „ovsená kaša“ (vyjadrujúce akumuláciu lipidov) a sclerosis – „tvrdnutie“ (vyjadrujúce zhrubnutie arteriálnej intimy).

V polovici 19. storočia Virchow a von Rokitansky opísali bunečné zápalové zmeny v stenách aterosklerotických ciev [6]. Zatiaľ čo však von Rokitansky pokladal tieto zmeny za sekundárne vzniknuté, Virchow veril v ich primárnu rolu v aterogenéze. Bol to Virchow, ktorý použil termín „endarteritis deformans“ a ako prvý podal presný histologický popis procesu aterosklerózy a vyslovil koncept poškodením indukovanej zápalovej odpovede [7]. Virchow popísal typické progresívne a fokálne tukové metamorfózy bunkových elementov v kombinácii so zmenami v interstíciu a s depozitom cholesterolu. V približne rovnakom období publikoval von Rokitansky „trombogénnu teóriu“ patogenézy aterosklerózy, ktorá uznávala, napriek rozdielnemu pohľadu, ako Virchowova teória podiel akumulácie lipidov v procese aterosklerózy [8]. V roku 1908 Ignatowski popísal fakt, že kŕmenie králikov diétou s vysokým obsahom proteínov viedlo k manifestácii aterosklerózy [9]. O 5 rokov neskôr Bacmeister a Henes publikovali asociáciu zvýšenej hladiny cholesterolu s postmortálnym nálezom aterosklerózy a fakt, že u živých subjektov konzumácia nízkocholesterolovej diéty môže znížiť hladinu cholesterolu v sére [10]. Za historickú možno považovať Anitschkowu prácu, zaoberajúcu sa kŕmením králikov cholesterolom [11]. Anitschkow zaznamenal, že zvýšená hladina cholesterolu akcelerovala infiltráciu tuku do steny veľkých artérií. Na základe tohto zistenia prišiel k záveru, že experimentálna ateroskleróza steny artérie bola primárnym infiltratívnym procesom s reaktívnymi sekundárnymi zmenami.

Na hypotézy arteriálneho poškodenia nadviazala v 2. polovici 20. storočia hypotéza, že počiatočným dejom v procese aterosklerózy je endoteliálna dysfunkcia a nie len samotné poškodenie integrity steny cievy [12,13]. O niečo neskôr Russell Ross opísal aterosklerotické lézie ako sériu vysoko špecifických bunečných a molekulárnych odoziev, ktoré možno charakterizovať ako zápalové ochorenie [14].

Množstvo genetických, patologických, laboratórnych, observačných a intervenčných epidemiologických štúdií jednoznačne preukázalo primárnu úlohu LDL-cholesterolu (LDL-C) na rozvoj aterosklerózy. Cholesterol je pravdepodobne jediným rizikovým faktorom, ktorý je schopný podporovať rozvoj aterosklerózy dokonca aj bez prítomnosti iných známych rizikových faktorov [15,16]. Na atero­skleróze sa podieľa nielen ako substrát pre vznik penových buniek, ale tiež spúšťa zápalovú reakciu. Úloha kvantitatívnych a kvalitatívnych zmien LDL-C pri vzniku imunitných a zápalových odoziev v procese aterogenézy bola potvrdená v množstve celulárnych, molekulárne biologických a patologických experimentov [17]. Ateroskleróza sa teda dá pokladať za lipidmi riadené zápalové ochorenie [18].

LDL-C v procese aterosklerózy

Iniciálnym krokom vzniku aterosklerotickej lézie je vstup LDL-C do subendoteliálneho priestoru. Viaceré štúdie preukázali, že depozícia lipidov môže dokonca predchádzať infiltrácii makrofágov v stene artérií [19,20]. Výskyt hypercholesterolémie u tehotných žien je spojený so zvýšenou tvorbou tukových prúžkov vo fetálnych artériách a akcelerovanou progresiou aterosklerózy u normocholesterolemických detí [21]. Hypotéza zápalového procesu ako dôsledku retencie lipoproteínov je podporovaná nálezom aktivácie NF-κB v modeli na myšiach len za prítomnosti hypercholesterolémie [22]. NF-κB je transkripčný faktor, ktorý zohráva hlavnú úlohu v regulácii expresie zápalových génov.

Na to, aby spustil zápalový proces, musí byť LDL-C v intime modifikovaný, pričom najlepšie pochopeným mechanizmom modifikácie je oxidácia LDL. Modifikovaný LDL-C zohráva kľúčovú úlohu pri migrácii monocytov (a T-lymfocytov) do intimy a následnej diferenciácii monocytov na makrofágy. V endoteliálnych bunkách dochádza vplyvom LDL-C k expresii adhéznych molekúl (ako VCAM1, ICAM1), chemokínov (MCP1, IL8) a rastových faktorov (M-CSF), pričom aj samotný oxidovaný LDL-C je potentným chemoaktraktantom s priamym efektom na monocyty a T-bunky [23]. Modifikovaný LDL-C je vychytávaný makrofágmi pomocou tzv. scavengerových receptorov, čo vedie k akumulácii cholesterolu v nich a k vzniku penových buniek – charakteristickému znaku skorých štádií aterosklerózy. Penové bunky produkujú rastové faktory, ktoré stimulujú bunky hladkej svaloviny k migrácii do lézií, s ich diferenciáciou na fibroblasty a produkciou kolagénu, čo podporuje progresiu cholesterolového plaku. Na druhú stranu makrofágy v lézii sú stimulované prozápalovými cytokínmi, čo môže viesť k produkcii matrixových metaloproteáz a kolagenázy s následným rozkladom kolagénu a stenčením fibróznej čiapočky aterómovej lézie, ktorá sa tak stáva náchylnou k ruptúre [24].

LDL-C a kardiovaskulárne ochorenia vo svetle epidemiologických štúdií

Pohľad na vzťah medzi cholesterolom a aterosklerózou bol v priebehu 20. storočia nejednoznačný [25]. Dlhú dobu po uverejnení Anitschkowovej práce sa neobjavili ďalšie práce o vzťahu medzi diétou, cholesterolom a atero­sklerózou. Prvé menšie epidemiologické práce poukazujúce na takúto súvislosť sa objavili až v období medzi svetovými vojnami. Za prelomovú možno určite považovať štúdiu 7 krajín, ktorá demonštrovala závislosť výskytu ischemickej choroby srdca (ICHS) na spotrebe nasýtených tukov a potvrdila závažnosť cholesterolu ako najdôležitejšieho prediktora ICHS [26]. Dodnes je za zlatý štandard považovaná Framinghamská štúdia [27]. Do tejto kohorty bolo zaradených viac ako 5 000 zdravých ľudí vo veku 30 až 62 rokov, ktorí boli sledovaní 14 rokov. Štúdia ukázala 2- až 6-násobne zvýšenie rizika ICHS v skupine s hladinou cholesterolu v rozpätí 6,5–9,1 mmol/l, v porovnaní s participantami majúcimi hladinu cholesterolu okolo 5,7 mmol/l. Doposiaľ najrozsiahlejšia epidemiologická štúdia sledujúca vzťah cholesterolu a ICHS – The Multiple Risk Factor Intervention Trial (MRFIT) – sledujúca počas 6 rokov viac ako 300 000 mužov vo veku 35–57 rokov s negatívnou anamnézou hospitalizácie pre IM, ukázala silnú a kontinuálnu väzbu medzi ICHS a cholesterolom v priebehu celého rozloženia jeho hladín [28]. Nedávna metaanalýza prospektívnych observačných štúdií ukázala 38% nárast rizika kardiovaskulárneho ochorenia pre každých 0,85 mmol/l (1 smerodajná odchýlka) vzostupu hladiny LDL-C (HR 1,38, 95% CI 1,09–1,73) [29].

LDL-C a genetické štúdie

Silnú podporu pre nálezy vzťahu medzi LDL-C a atero­sklerózou z epidemiologických populačných štúdií poskytujú výsledky sledovania z genetických štúdií, ktoré možno považovať za tzv. „experimenty prírody”, kedy geneticky zvýšená/znížená hladina rizikového faktora vedie pri kauzálnom vzťahu k vyššiemu/nižšiemu výskytu ochorenia.

Príkladom monogénového ochorenia spojeného so zvýšenou hladinou LDL-C a zvýšeným kardiovaskulárnym rizikom je familiárna hypercholesterolémia (FH). Heterozygotná forma FH je charakterizovaná hladinami LDL-C 5–10 mmol/l so zvyčajne normálnou hladinou triglyceridov a normálnou alebo zníženou hladinou HDL-cholesterolu [30,31]. Hladina LDL-C je u pacientov s FH zvýšená od narodenia a ak sú neliečení, tak dochádza typicky k rozvoju ICHS vo veku do 55 rokov u mužov a 60 rokov u žien. V nedávno publikovanej veľkej populačnej dánskej štúdii bolo riziko ICHS u neliečených pacientov s FH 13-krát vyššie v porovnaní s osobami bez FH [32]. Pacienti s homo­zygotnou formou FH, ktorí typicky dosahujú neliečené hladiny LDL-C nad 13 mmol/l sú postihnutí klinicky manifestnou aterosklerózou do veku 20 rokov [33]. FH svojou gradovanou manifestáciou hladín LDL-C a veku manifestácie kardiovaskulárneho ochorenia u heterozygotnej a homozygotnej formy teda spĺňa aj ďalšiu podmienku pre kauzalitu – od dávky závislý efekt.

Ďalšiu genetickú podporu kauzality LDL-C prinášajú tzv. Mendeliánske randomizované štúdie bežných polymorfizmov, ktoré vychádzajú z predpokladu, že ak je rizikový faktor kauzálne spojený s ochorením, tak aj jeho genetický determinant musí byť spojený s ochorením. Veľká metaanalýza 9 polymorfizmov spojených so zníženou hladinou LDL-C v 6 rôznych génoch u viac ako 300 000 osôb ukázala 54,5% redukciu rizika ICHS na každý 1 mmol/l zníženia LDL u tých osôb, ktoré boli „náhodne“ geneticky vystavené nižším hladinám LDL-C od narodenia [34]. Takéto zníženie rizika je dokonca viac ako 2-násobne väčšie ako zníženie rizika pri rovnakom znížení LDL-C pomocou statínovej liečby. Tento nález potvrdzuje kumulatívny efekt hladín LDL-C na riziko kardiovaskulárnych príhod, keďže geneticky podmienená redukcia hladiny LDL-C od narodenia významnejšie znižuje riziko ako farmakologická liečba realizovaná v neskoršom veku života.

Za učebnicový príklad podporujúci kauzalitu LDL-C možno pokladať genetickú reguláciu PCSK9 (proproteín konvertáza subtilizín/kexín typu 9) a jeho vzťah ku kardio­vaskulárnemu riziku. PCSK9 je enzým, ktorý je zodpovedný za degradáciu LDL-receptorov v bunke. Tzv. „gain of function“ mutácie vedú k zníženému počtu LDL-receptorov, zvýšenej plazmatickej hladine LDL-C a klinickej manifestácii FH a predčasnému výskytu aterosklerózy a ICHS [31]. Naopak „loss of function“ mutácie vedú k zvýšenému počtu LDL-receptorov a nižšej hladine LDL a významne zníženému riziku kardiovaskulárnych príhod (až o 50 %) a predčasného infarktu myokardu (až o 60 %) [35,36].

LDL-C a kardiovaskulárne ochorenia vo svetle klinických štúdií

Jednoznačné potvrdenie kauzality LDL-cholesterolu priniesli výsledky klinických štúdií hypolipidemickej liečby. Za prelomovú možno pokladať štúdiu 4S [37], ktorá ukázala v sekundárnej prevencii klinický benefit spojený s redukciou LDL-cholesterolu. Znížením hladiny LDL-cholesterolu o 35 % u 4 444 pacientov v sekundárnej prevencii (simvastatínom 20–40 mg) sa počas 5,4 rokov sledovania podarilo znížiť celkovú mortalitu o 30 % a výskyt koronárnych príhod o 34% v porovnaní so skupinou užívajúcou placebo. Tieto výsledky potvrdili aj ďalšie sekundárne preventívne štúdie. Dôležitým faktom je, že obdobné dôkazy priniesli aj primárne preventívne štúdie: 5-ročná West of Scotland Coronary Prevention Study (WOSCOPS) porovnávala účinok 40 mg pravastatínu oproti placebu na vzorke viac ako 6 500 hypercholesterolemických, vysoko rizikových mužov stredného veku [38] – 26% redukciou LDL-cholesterolu sa dosiahla 31% redukcia fatálnych ICHS a nefatálnych IM a 22% redukcia celkovej mortality (na hranici štatistickej významnosti p = 0,051). Štúdia PROVE IT–TIMI 22 porovnávajúca intenzívnejšiu statínovú liečbu oproti štandardnej statínovej liečbe podporila tvrdenie, že primárnym mechanizmom účinku statínov na redukciu kardiovaskulárneho rizika je ich vplyv na zníženie LDL-C, a nie iné nelipidové vlastnosti statínov [39]. Posledným dôkazom potvrdzujúcim kauzálny vzťah LDL-C k ateroskleróze boli výsledky štúdie IMPROVE-IT, ktorá sledovala efekt pridania 10 mg ezetimibu k simvastatínu v dávke 40 mg oproti samotnej liečbe simvastatínom 40 mg u pacientov s čerstvo prekonaným akútnym koronárnym syndrómom [40]. Štúdia zodpovedala 2 dôležité otázky. Preukázala benefit ďalšieho znižovania LDL-C pod hranicu súčasných cieľových hladín LDL-C 1,8 mmol/l v sekundárnej prevencii, čím podporila odporučenie „čím nižšie hladiny LDL-C, tým lepšie“. Za druhé štúdia ukázala zníženie kardiovaskulárnych príhod aj inou, ako len statínovou liečbou (spôsobom odpovedajúcim účinku statínov, graf), čím podporila tvrdenie, že znižovanie LDL-C je primárnym mechanizmom ovplyvnenia kardiovaskulárneho rizika hypolipidemickou liečbou. Nedávno uverejnená veľká metaanalýza statínových štúdií skupiny The Cholesterol Treatment Trialists Cooperation ukázala, že zníženie LDL-C o 1 mmol/l vedie k 21% zníženiu hlavných vaskulárnych príhod, 24% zníženiu koronárnych príhod, 12% redukcii vaskulárnej mortality a 9% redukcii celkovej mortality [41].

Záver

Kauzálna úloha LDL-C v patogenéze aterosklerózy bola dokázaná na viacerých stupňoch vedeckých dôkazov. Množstvo štúdií na bunkovej a molekulárnej úrovni popísalo mechanizmy, akými sa LDL-C podieľa na iniciácii a rozvoji aterosklerotických lézií. Epidemiologické štúdie preukázali vzťah medzi LDL-C a rizikom kardiovaskulárnych ochorení. Genetické štúdie ukázali, že vrodené zvýšené hladiny LDL-C vedú k zvýšenému kardiovaskulárnemu riziku, kým geneticky podmienené znížené hladiny LDL-C toto riziko naopak redukujú. Finálne potvrdenie kauzálnej úlohy LDL-C nám priniesli výsledky veľkého množstva klinických štúdií, ktoré preukázali efekt redukcie LDL-C na kardiovaskulárne riziko u pacientov v primárnej aj sekundárnej prevencii, pričom tento efekt bol dosiahnutý rôznym mechanizmom redukcie LDL-C. Preto možno konštatovať, že v súčasnosti disponujeme dostatkom presvedčivých dôkazov, ktoré nás oprávňujú pokladať LDL-C za kauzálny rizikový faktor aterosklerózy a na základe robustných výsledkov klinických štúdií aj liečiť pacientov pomocou LDL-C znižujúcej terapie.

MUDr. Branislav Vohnout, PhD.

bvohnout@yahoo.com

Ústav výživy, FO a ZOŠ a Koordinačné centrum pre familiárne hyperlipoproteinémie, Slovenská zdravotnícka univerzita v Bratislave

www.szu.sk

Doručeno do redakce 2. 5. 2016

Přijato po recenzi 16. 5. 2016