Резистин

У мышей резистин представляет собой белок молекулярной массой 11 кДа, состоящий из 94 аминокислот, вырабатываемый исключительно в жировой ткани. Различие в биологических свойствах и функциях резистина у человека и грызунов может быть объяснено низкой гомологией последовательности двух белков. Человеческий и мышиный резистин имеют 59% идентичность на уровне аминокислот.

После проведённых исследований человеческого резистина стало ясно, что его биологическая функция у человека имеет большие отличия по сравнению с грызунами. Прежде всего выяснилось, что мРНК резистина обнаруживается только в незначительной концентрации в адипоцитах человека, в отличие от мышей.

У людей мононуклеарные клетки периферической крови, макрофаги и клетки костного мозга являются основным источником циркулирующего резистина. В меньшей степени синтез резистина также происходит в гипофизе, гипоталамусе, эпителиальных клетках желудочно-кишечного тракта (главным образом, эпителии толстой кишки), бокаловидных клетках, надпочечниках, скелетных мышцах, поджелудочной железе, селезенке, трофобластических клетках плаценты и синовиальной ткани [4].

Воспалительные состояния связаны с повышением уровня циркулирующего резистина. С этим фактом связано участие резистина в развитии и поддержании хронического субклинического воспаления низкой степени тяжести, которое сопровождает ожирение с высоким уровнем инфильтрации (то есть скопления) в жировой ткани макрофагов.

В отличие от более короткой мышиной формы резистина, человеческий резистин представляет собой полипептид с молекулярной массой 12,5 кДа, состоящий из 108 аминокислот. Он разделен на две отдельные области: N-концевой или хвостовой домен и С-концевой глобулярный головной домен, связанный гибким шейным доменом. У людей N-концевой домен состоит в основном из α-спирального домена, внутри которого находится остаток цистеина (Cys6), необходимый для олигомеризации резистина.

Анализ сывороточного резистина у людей показал образование мультимеров более высокого порядка: была описана его тенденция к образованию димеров, а также тримеров, чему способствовал Cys22 в составе резистина. При этом, исследования демонстрируют увеличение способности резистина индуцировать провоспалительные реакции с увеличением размера олигомера [5].

Несмотря на прошедшие с момента открытия два десятилетия, функциональный рецептор и последующий сигнальный путь для резистина все еще остаются не до конца ясными. Несколько предполагаемых рецепторов для резистина были предложены у мышей, такие как: рецептор 1 тирозинкиназы, подобный рецептору мыши 1 (ROR1), и изоформа декорина (ΔDCN) [6].

Резистиноподобная молекула RELM β, или FIZZ2, является единственным другим членом семейства RELM, обнаруженным у людей. В отличие от резистина, RELM β экспрессируется в кишечнике, секретируется из бокаловидных клеток в просвет кишки проксимального и дистального отделов толстой кишки и на более низком уровне в слепой кишке и подвздошной кишке. RELM β также обнаруживается в бронхиальном эпителии. Здесь он способствует локальной регуляции иммунного ответа в кишечных и бронхиальных эпителиальных клетках, регулируя барьерную функцию кишечника и восприимчивость к воспалению [7].

RELMβ также участвует в индукции резистентности к инсулину. У людей уровни RELMβ повышаются во время диет с высоким содержанием жиров и ожирения, повышая резистентность к инсулину аналогично резистину. Также было обнаружено, что RELMβ широко экспрессируется в пенистых клетках внутри атеросклеротических поражений в коронарных артериях человека. Роль RELMβ была описана в накоплении липидов в этих поражениях, а также в усилении провоспалительной передачи сигналов в макрофагах [8].

Два других члена семейства RELMγ существуют у грызунов, но не обнаруживаются у людей. RELMα (FIZZ1) экспрессируется в жировой ткани грызунов, где он играет роль в индукции врожденных и адаптивных иммунных реакций. RELMγ показывает только 41% гомологию последовательности с резистином. Это связано с тем, что N-конец только отдаленно связан с резистином. Однако С-конец демонстрирует высокий уровень гомологии, содержащий консервативную последовательность, богатую цистеином [9].

У крыс высокие уровни мРНК RELMγ обнаружены в белой жировой ткани, тогда как у мышей в жировых тканях присутствуют только незначительные уровни, что показывает видоспецифический профиль экспрессии генов. RELMγ также был обнаружен в носовом респираторном эпителии у крыс, где он был активирован в ответ на сигаретный дым. Наибольший синтез RELMγ происходит в гематопоэтических тканях, что указывает на цитокин-подобную роль RELMγ [9].

Механизмы, с помощью которых резистин оказывает свое биологическое действие на человека, понятны пока лишь частично. По имеющимся данным, основная физиологическая роль резистина может заключаться в модулировании воспалительных, иммунных и аутоиммунных реакций.

В макрофагах человека резистин индуцирует продукцию воспалительных цитокинов и способствует экспрессии молекул клеточной адгезии, включая молекулу адгезии сосудистого эндотелия 1-го типа (VCAM-1), молекулу межклеточной адгезии-1 (ICAM-1), а также хемокин МСР-1, способствующий хемотаксису и рекрутированию лейкоцитов в места воспаления.

Во время патологического воспаления высвобождение резистина макрофагами стимулируется провоспалительными цитокинами, такими как С-реактивный белок (CRP), IL-1, IL-6, IL-12 и TNF-α, посредством активации NF-kB, или другими провоспалительными стимулами, такими как пептидогликаны и эндотоксины. В свою очередь, повышение уровня резистина также стимулирует производство провоспалительных цитокинов, формируя порочный круг хронического воспаления, когда одни провоспалительные факторы по типу цепной реакции активируют другие [10].

В исследованиях было показано, что резистин поддерживает воспаление, стимулируя перемещение (транслокацию) субъединиц p65 и p50 ядерного фактора NF-κB из цитоплазмы в ядро и запуская воспалительные процессы.

Другим механизмом, посредством которого резистин стимулирует выработку провоспалительных цитокинов, является фосфорилирование и последующая активация белков сигнальной трансдукции p38, JNK и ERK. Активируя ERK1 и ERK2 резистин индуцирует пролиферацию клеток гладких мышц коронарной артерии человека, влияя на события сосудистого рестеноза.

Резистин также вызывает окислительный стресс, который является еще одним ключевым механизмом активации передачи сигналов MAPK и ингибирования экспрессии генов NO-синтазы, что снижает биодоступность оксида азота (NO), обладающего сосудозащитными свойствами. Кроме этого, резистин дополнительно снижает уровень NO, индуцируя пролиферацию клеток гладких мышц сосудов и вызывая эндотелиальную дисфункцию. В свою очередь, снижение доступности NO приводит к нарушению вазодилатации, а также к увеличению частоты тромбозов, проницаемости сосудов и клеточной адгезии. В совокупности эти события способствуют атеросклерозу, воспалению кровеносных сосудов и периваскулярных тканей, а также повреждению эндотелия, ускоряя тем самым формирование сердечно-сосудистых заболеваний [11].

Резистин воздействует на широкий спектр клеток и тканей посредством аутокринных, паракринных и эндокринных механизмов, усиливая также иммунный ответ Th1. Кроме того, резистин может напрямую активировать систему комплемента, предназначенную для гуморальной защиты организма от действий чужеродных агентов, участвующую в реализации иммунного ответа организма [12, 13].

Рецептор резистина на сегодняшний день остается неизвестным. В своей работе Tarkowski и соавторы предположили, что провоспалительное действие резистина может быть опосредовано его связыванием с toll-подобным рецептором 4 (TLR4). Согласно работам Daquinag и соавторов, у мышей декорин (DCN) также может действовать как рецептор резистина. Другими потенциальными рецепторами-кандидатами являются тирозинкиназоподобный рецептор-1 (ROR-1), рецептор инсулиноподобного фактора роста-1 (IGF-1R) и аденилатциклаз-ассоциированный белок 1(CAP1). Так, описано, что связывание резистина с CAP1 может приводить к увеличению уровней циклического AMP внутри клетки, повышая активность протеинкиназы A и NF-κB и, в итоге, способствуя выработке воспалительных цитокинов [14, 15].

Исследования последних лет показали, что резистин вовлечен в широкий спектр патологических процессов, таких как атеросклероз и сердечно-сосудистые заболевания, неалкогольная жировая болезнь печени, остеопороз, рак, астма, болезнь Крона, хроническая болезни почек, нарушения обмена веществ, сахарный диабет 2 типа и аутоиммунные заболевания (красная волчанка) [16].

Резистин описан как потенциальный фактор опосредованного ожирением развития инсулинорезистентности и сахарного диабета.
Когда резистин впервые был описан в 2001 году, было сообщено о нескольких крупных открытиях:

• Так, уровни резистина в плазме были увеличены в индуцированных диетой и генетических формах модели мышей с ожирением.
• Введение антирезистинового антитела повышало чувствительность к инсулину у тучных и инсулинорезистентных животных.
• Введение здоровым мышам рекомбинантного резистина, напротив, приводило к нарушению толерантности к глюкозе и дисфункции инсулина [17].

Чтобы исследовать гипотезу о том, что человеческий резистин связан с резистентностью к инсулину, Qatanani et и соавторы создали модель трансгенных мышей, в которых человеческий резистин в основном экспрессировался в мононуклеарных клетках периферической крови и макрофагах и отсутствовал мышиный резистин. Когда эти трансгенные мыши получали диету с высоким содержанием жиров, у них развивалось воспаление жировой ткани и резистентность к инсулину в мышцах и жировой ткани. Это, по мнению ученых, может свидетельствовать о том, что человеческий резистин выступает связующим звеном между воспалительной средой и резистентностью к инсулину [18].

Но это исследование имело свой недостаток: в этой модели трансгенных мышей экспрессия человеческого резистина в макрофагах не была индуцированной воспалительными стимулами. Поэтому было неясно, может ли резистин, индуцированный воспалительными сигналами, привести к резистентности к инсулину у людей.

Чтобы ответить на этот вопрос, лаборатория Lazar создала трансгенную мышь, у которой отсутствовал мышиный резистин, но экспрессировал человеческий резистин, которую назвали мышь Hum-Retn. Мыши Hum-Retn демонстрируют уровни резистина в сыворотке крови, сходные с нормальными для человека. Кроме того, в отличие от ранних трансгенных мышей с резистином, управляемым макрофагами, уровни человеческого резистина у мышей Hum-Retn демонстрируют заметное увеличение ответа на введение эндотоксинов, липополисахаридов, что также похоже на людей.

Было показано, что в условиях хронической эндотоксемии у мышей Hum-Retn развивается печеночная резистентность к инсулину, которая сопровождается воспалением в печени и скелетных мышцах, что подтверждает идею о том, что резистин участвует в патофизиологии индуцированной воспалением резистентности к инсулину у людей [19].

Хотя человеческий резистин не является производным жировых клеток, он связан с ожирением и реагирует на изменения массы жировой ткани. В исследованиях людей с ожирением сообщалось о высоких уровнях резистина в сыворотке, а также о прямой корреляции между уровнем резистина и ожирением. Данные компьютерной томографии показывают, что уровни резистина были связаны с количественным висцеральным, подкожным, брюшным и внутригрудным жиром. Диета и физические упражнения снижают уровни резистина, что обычно сопровождается снижением ИМТ и жировой массы. В исследовании пациентов с ожирением, перенесших бариатрическую хирургию, исследователи обнаружили снижение уровня резистина в сыворотке [20].

Как уже отмечалось выше, ожирение напрямую связано с развитием хронического воспаления и последующим формированием целого ряда патологий. И вот какой это имеет вид.

У стройных здоровых людей с нормальной массой тела без избыточных жировых отложений жировая ткань синтезирует ряд противовоспалительных цитокинов, таких как адипонектин, трансформирующий фактор роста TGF-β и интерлейкин (IL)-1. Эти молекулы поддерживают низкий уровень воспаления, осуществляют метаболический контроль и поддерживают сосудистую функцию [21].

Как только возникают избыточные жировые отложения, особенно в области талии, гомеостаз питательных веществ и его регуляторные механизмы нарушаются. Это приводит к изменению соотношения и профилей распределения провоспалительных иммунных клеток, обнаруженных в белой жировой ткани. Впоследствии эти инфильтрующие жировую ткань иммунные клетки секретируют ряд провоспалительных медиаторов, таких как фактор некроза опухоли-α, IL-6, лептин, висфатин и ингибитор активатора плазминогена 1. Это приводит к состоянию хронического системного воспаления, связанного с ожирением, состояния, также называемого метаболическим воспалением [22, 23].

Избыток жировой ткани приводит к сдвигу баланса в ней противовоспалительных макрофагов (фенотип M2) к провоспалительным макрофагам (фенотип M1), что приводит к увеличению производства цитокинов, способствующего дисфункции жировой ткани и нарушению толерантности к глюкозе [24].

Эозинофилы, преимущественно обнаруживаемые в жировой ткани людей с нормальным ИМТ, у людей с ожирениемвытесняются инфильтрирующими нейтрофилами, тучными клетками и B-клетками, сдвигая баланс клеточных компонентов к провоспалительному фенотипу. Это, в свою очередь, влияет на высвобождение воспалительных цитокинов, таких как TNF-α и IL-1β, а также адипокинов IL-6, лептина и резистина, которые действуя паракринно и эндокринно, создают условия для формирования устойчивого, уже хронического воспаления.

Повышение уровней медиаторов воспаления действует по принципу положительной обратной связи, привлекая и далее провоспалительные иммунные клетки к жировой ткани. В свою очередь, высвобождаемые провоспалительные факторы напрямую участвуют в возникновении резистентности к инсулину, ключевого фактора метаболического синдрома [25].

Имеющиеся на сегодняшний день данные свидетельствуют о том, что развитие сердечно-сосудистых заболеваний сопровождается изменениями уровня резистина в сыворотке крови. Так, в одном из исследований было показано, что у пациентов с острым коронарным синдромом (ОКС) уровень сывороточного резистина был значительно выше, чем в группе контроля. Кроме того, в группе с ОКС повышенный уровень резистина в сыворотке был значительно коррелирован с сывороточным высокочувствительным С-реактивным белком (hs-CRP) и количеством лейкоцитов, что также коррелировало с количеством коронарных сосудов, демонстрирующих более 50% стеноза. В целом сывороточный резистин, по мнению авторов, был признан сильным фактором риска для развития ОКС [31].

Аналогичное исследование продемонстрировало значительное повышение уровня резистина в плазме у пациентов с нестабильной стенокардией по сравнению с пациентами со стабильной стенокардией или контрольными пациентами. И здесь также, резистин положительно коррелировал с показателями воспаления и активации эндотелия, такими как количество лейкоцитов, уровень hs-CRP и эндотелина-1 (ET-1) в крови [32].

В ещё одном в исследовании у пациентов с ОКС уровни резистина заметно повышались через 24 часа после начала, по сравнению с контрольной группой. Это значительное увеличение сохранялось в течение недели и было выше у пациентов с более тяжелым и острым течением заболевания [33].

Ключевым шагом в формировании хронического воспалительного атеросклеротического заболевания является миграция циркулирующих моноцитов в субэндотелиальное пространство, где они дифференцируются в макрофаги. Затем макрофаги поглощают богатые холестерином атерогенные липопротеины Аро-В (ЛПОНП, ЛПНП и ЛПНП), образуя пенистые клетки. Пенистые клетки, происходящие из макрофагов, играют критическую роль в возникновении и прогрессировании атеросклероза — они проникают в артерии и инициируют атерогенез, секретируя различные провоспалительные цитокины.

Как было сказано выше, уровни резистина повышены при ОКС, что, как предполагается, связано с высвобождением резистина из атеросклеротических бляшек во время разрыва бляшки. Между тем, было обнаружено, что макрофаги, проникающие в атеросклеротические аневризмы, секретируют резистин, который, в свою очередь, влияет на функцию эндотелия и миграцию клеток гладких мышц сосудов (VSMC), тем самым способствуя атерогенезу [34].

Также было показано, что резистин увеличивает поглощение окисленных ЛПНП (oxLDL) макрофагами, тем самым способствуя образованию пенистых клеток. Кроме этого, в эндотелиальных клетках резистин увеличивает экспрессию различных провоспалительных факторов, включая МСР-1, эндотелин-1 и матриксные металлопротеиназы, а также молекулы адгезии, такие как молекула межклеточной адгезии-1, молекула адгезии сосудистых клеток-1 и Р-селектин [35].

Кроме того, резистин ингибирует эндотелиальную синтазу оксида азота (NO-синтазу) посредством окислительного стресса, индуцирует протромботический фенотип в эндотелиальных клетках и активацию тромбоцитов путем увеличения экспрессии P-селектина. Взятые вместе, эти результаты позволяют предположить, что человеческий резистин может играть важную регуляторную роль в модуляции взаимодействий между эндотелиальными клетками, моноцитами/макрофагами и клетками гладких мышц сосудов в патогенезе и прогрессировании атеросклероза [36].

Проведённые клинические исследования предоставляют целый ряд доказательств участия резистина в патогенезе сердечно-сосудистых патологий.

Так, в одной из первых работ, вышедшей ещё в 2005 году, американские ученые из Пенсильванского университета показали, что повышенный уровень резистина был предиктором развития коронарного атеросклероза у бессимптомных людей. У участников уровень резистина был положительно связан с кальцификацией коронарных артерий, то есть начальной стадией развития атеросклероза [37].

В ещё одном исследовании у пациентов с острым инфарктом миокарда резистин был независимым предиктором смертности от всех причин в течение среднего периода наблюдения 12 месяцев [38].

В работе 2008 года немецкие ученые показали, что высокие уровни резистина были связаны с повышенным риском возникновения инфаркта миокарда у здоровых людей, даже после корректировки на установленные сердечно-сосудистые факторы риска, включая С-реактивный белок [39].

Более высокие уровни резистина были также связаны с более плохим прогнозом у пациентов с ишемической болезнью сердца и атеротромботическим инсультом [43, 44].

В 2013 году ученые проанализировали данные двух перекрестных и двух проспективных исследованиях, которые показали, что высокий уровень резистина в сыворотке крови является фактором риска сердечно-сосудистых заболеваний и повышает риск смертности у людей с диабетом 2 типа [29].

Ряд исследований показали взаимосвязь повышенных уровней резистина с ишемической болезнью сердца (ИБС). Так, по данным Ohmori R. и соавт. у больных с ИБС показатели резистина были более высокими по сравнению с пациентами без ИБС. К тому же, адипокин коррелировал со степенью тяжести поражения коронарного русла [45].

В ещё одном исследовании пациенты с ранним развитием ИБС имели также более высокий уровень резистина в плазме по сравнению с лицами с интактными коронарными артериями по данным ангиографии. Данный факт свидетельствует в пользу того, что участие резистина в стимуляции механизмов воспаления, активации эндотелия и пролиферации клеток гладкой мускулатуры сосудов дает возможность рассматривать его в качестве маркера или даже этиологического фактора развития сосудистых заболеваний [46].

Также имеющиеся данные свидетельствуют о том, что повышенный резистин связан с развитием сердечной недостаточности. Так, в 2007 году японские учёные обнаружили, что резистин коррелирует с тяжестью сердечной недостаточности и предсказывает неблагоприятные сердечные события у пациентов с установленной сердечной недостаточностью [47]. Кроме этого, ещё два крупных когортных исследования показали, что высокий резистин независимо ассоциируется с развитием сердечной недостаточности, даже после поправки на известные факторы риска [48, 49].

В 2015 году итальянские ученые провели масштабную работу, включающую новое исследование, систематический обзор и метаанализ данных. Из результаты показали взаимосвязь между циркулирующим резистином и риском смертности среди пациентов с диабетом и ишемической болезнью сердца [50].

В еще одном недавнем исследовании 2015 года американские ученые изучили ассоциацию резистина с сердечно-сосудистыми заболеваниями в мультиэтническом исследовании атеросклероза. В работе приняли участие 1913 участников в среднем возрасте 64,5 ± 10 лет, половина женщин, с периодом наблюдения 7,2 ± 1,8 года. Повышенные уровни резистина были связаны с началом развития атеросклероза, с инфарктом миокарда, стенокардией, реанимированной остановкой сердца, инсультом, сердечной недостаточностью и смертностью от всех причин. Наблюдалось достоверное постепенное увеличение количества этих событий с первого (уровень резистина 2,4–11,88 (нг/мл) по четвертый (19,15–64,2 нг/мл) квартили. Причём, как отмечают авторы, средние уровни резистина значительно различались по расе/этнической принадлежности: кавказцы (15,2 нг/мл), китайцы (14,0 нг/мл), афроамериканцы (15,4 нг/мл) и латиноамериканцы (15,1 нг/мл). Среди кавказцев, мужчины (16,0 ± 5,0 нг/мл) и женщины (16,1 ± 5,5 нг/мл) показали одинаковые медианные уровни резистина в плазме. У китайцев, которые показали самые низкие средние концентрации резистина, мужчины (15,9 ± 7,7 нг/мл) имели более высокие концентрации резистина, чем женщины (14,5 ± 7,2 нг/мл). И наоборот, афроамериканцы имели самые высокие уровни резистина в плазме, у мужчин (17,6 ± 9,1 нг/мл) и женщин (17,4 ± 8,7 нг/мл) были одинаковые уровни. У латиноамериканцев также существовал большой разрыв между полами: мужчины (14,9 ± 5,1 нг/мл) были значительно ниже по уровню резистина, чем женщины (17,3 ± 7,7 нг/мл) [51].

В 2017 году ещё одна группа американских ученых провела систематический обзор и метаанализ, включавший в себя 15 статей систематического обзора и 14 исследований «случай-контроль». Результаты их работы показали взаимосвязь повышенных уровней резистина с развитием гипертонической болезни [52].

В последнее время выяснилось значение резистина как биомаркера при раке и потенциальной области терапевтического вмешательства. В многочисленных исследованиях сообщалось о повышенных уровнях резистина при некоторых формах рака, таких как желудка, пищевода, колоректальный, эндометриальный и постменопаузальный рак молочной железы [53].

Предполагается, что эти повышенные уровни инициируют выработку других воспалительных цитокинов посредством активации пути между p38 митоген-активируемой протеинкиназы (MAPK) и Nuclear Factor-Kappa B (NF-κB), пути, который, как известно, уже участвует в хроническом воспалении и раке [54].

Транскрипция по пути p38 MAPK – NF-κB продуцирует производные стромальных клеток фактор-1, IL-1, IL-6 и TNFα. Эти цитокины также стимулируют ангиогенез и метастазирование, пролиферацию клеток и дифференцировку клеток [55]. Следовательно, повышенная регуляция резистина в этих раковых опухолях способствует порочному циклу синтеза и высвобождения воспалительных цитокинов, дополнительно способствуя прогрессированию опухолевых клеток.

Отличной от резистина является роль резистиноподобной молекулы RELMβ в карциномах. Было обнаружено, что избыточная экспрессия RELMβ in vitro устраняет инвазию, метастазирование и ангиогенез раковых клеток желудка [56]. Несколько исследований, анализирующих RELMβ при раке толстой кишки, показали положительное влияние RELMβ на торможение развития опухоли [57, 58]. Показано, что у пациентов с экспрессией RELMβ выживаемость значительно выше, чем у пациентов с отрицательной экспрессией RELMβ [58]. Это подразумевает использование RELMβ в потенциальных терапевтических подходах при раке толстой кишки, а также его использование в качестве биомаркера и прогностического инструмента при раке толстой кишки.

Со времени открытия в 2001 году резистина как связующего звена между ожирением и диабетом исследователи все больше внимания уделяют плейотропной роли резистина и его биологическим функциям. Хотя резистин классифицируется как адипокин, он в значительной степени экспрессируется в макрофагах и играет важную роль в воспалении во всем организме.

Резистин был вовлечен в различные заболевания, помимо ожирения и диабета. Что касается сердечно-сосудистых заболеваний, было обнаружено, что резистин играет важную роль в развитии эндотелиальной дисфункции, тромбоза, ангиогенеза, воспаления и дисфункции клеток гладких мышц, и атерогенезе в целом.

Текущая работа по изучению резистина должна обеспечить понимание механизмов, с помощью которых резистин может воздействовать на несколько органов и тканей. Подробные молекулярные пути, посредством которых резистин взаимодействует с клетками и конкретными молекулами, такими как рецепторы, белки, факторы транскрипции и гены-мишени, а также индивидуальная вариабельность генома в этих медиаторах, представляют собой наиболее важные области исследований. В конечном счете, будут определены новые агенты и мишени для фармакологического вмешательства с целью снижения уровня резистина в сыворотке, что позволит предотвратить его неблагоприятное воздействие на сердечно-сосудистую систему и обеспечить новую терапевтическую стратегию в лечении ряда сердечно-сосудистых патологий. Вполне очевидно, что история изучения резистина ещё не закончена, и нас ждёт ещё немало открытий, связанных с ним.