Прескочи към главното съдържание на страницата

Архив


БРОЙ 1 2013

Повишените концентрации на ADMA в серум или урина са рисков фактор и предиктор на ендотелна дисфункция

виж като PDF
Текст A
Доц. д-р М. Бончева



Asymmetric dimethyl arginine (ADMA е ендогенна молекула, която може да бъде открита и определена точната й концентрация посредством клинично-химични методи в кръвта и в урината на човека.  
 
Известно е, че аминокиселината L-arginine е субстрат за образуването на азотен окис (NO). Това става под действието на ензима NO-synthase. Знае се, че NO е мощен медиатор на молекулни взаимодействия в човешкото тяло и има важна роля в много физиологични функции (Фиг. 2).  
 
През 1922 г. Patrick Vallance и сътр. от Лондон, първи описаха три субстанции (L-NMMA, ADMA и SDMA), които показват структурна хомология с L-arginine, и са изомери (Фиг. 1). Те установяват, че една от тях - ADMA, когато е в достатъчно високи концентрации има свойството да инхибира ензима NO-synthase[1]. Силата на инхибирането е пропорционално зависима на концентрацията на ADMA. Този ефект липсва при промени в концентрациите на другите два хомолога (Фиг. 2).  
 
Експериментални проучвания в различни лаборатории в света показаха, че ADMA инхибира NО продукцията in vitro, в рамките на концентрационна област, която може да бъде измерена в плазмата на пациенти с кардиоваскуларни или метаболитни заболявания[3-5]. Други клинични проучвания потвърдиха, че ADMA инхибира NО продукцията в степен, зависима от плазмената концентрацията на молекулата[6-9].  
 
Как се синтезира ADMA в човешкото тяло и как се регулира концентрацията на ADMA в кръвтта?  
Биосинтезата на ADMA се осъществява по време на метилирането на протеинови остатъци при физиологични промени – протеолитично разграждане на протеиновите молекули. Метилирането на протеиновите остатъци присъства във всички клетки на организма и е механизъм за посттранслационна модификация на протеините. При този процес настъпват промени както в третичната структура, така и на функцията на протеините (Фиг. 1). ADMA се синтезира в цитоплазмата на клетките. След това се придвижва към екстрацелуларното пространство и попада в кръвната циркулация.  
 
Човешките ендотелни клетки притежават висока способност да синтезират ADMA. Има доказателства, че ADMA се проявява като автокринен регулатор на активността на NO-synthase в ендотела[14]. Повишените нива на ADMA са отговорни и за вредното действие на окислените липопротеини с ниска плътност върху клетките на ендотела[17-19].  
 
Двата изомера ADMA и SDMA могат да се екскретират с урината. Ето защо в своите проучвания Vallance намира сигнификантно повишени стойности на ADMA в серума, при пациенти в напреднал стадий на ХБН. От друга страна, ADMA се метаболизира чрез ензим, който се нарича dimethylarginine dimethylaminohydrolase (DDAH) (Фиг. 3). Инхибирането на DDAH посредством някои медикаменти води до силно свиване на изолиран артериален сегмент, което е зависимо от дозата на медикамента[24,25]. Налага се изводът, че механизмите, които контролират активността на DDAH ще бъдат от значение за концентрацията на ADMA. Чрез тях се регулира концентрацията на ADMA. Редица изследвания в култури от ендотелни клетки показват, че оксидативният стрес е в основата на понижената активност на DDAH[26]. От друга страна регулацията е зависима от хомоцистеина (Hcy). Високото серумното ниво на хомоцистеин е познат рисков фактор за кардиоваскуларни заболявания. Hcy участва в редокс-индуцирано потискане на активността на DDAH. Това има за последствие нарастване на метилирането на остатъците от L-arginine и повишено освобождаване на ADMA (Фиг. 3).  
 
В заключение може да обобщим тези данни така: количеството ADMA се формира чрез процесите на метилиране на протеинови остатъци. Тези процеси са физиологични за кръговрата на белтъчния обмен на клетката. От там ADMA преминава в екстрацелуларното пространство. Натрупването на ADMA в тялото на здравите хора е предотвратено по два начина – първо ADMA се екскретира чрез урината и второ ADMA се разгражда метаболитно чрез DDAH. Промените в екскреторната функция на бъбреците и промените в активността на DDAH са индуцирани от фактори, които са обозначени и известни и като фактори на кардиоваскуларния риск. Високи плазмени концентрации на ADMA са доказани при всички кардиоваскуларни и метаболитни заболявания.  
 
Има ли роля ADMA в регулацията на физиологичните функции на съдовата система?  
В течение на няколко години се търсиха най-добрите аналитични техники за изследване на ADMA. Първите резултати с HPLC (high-performance liquid chromatography) и капилярна хроматография натрупаха данни от много и различни лаборатории. Това затрудни тълкуването на физиологичната и патофизиологична роля на ADMA по отношение функцията на органите.  
 
През последните 5 години се верифицираха методи, които са с висока възпроизводимост, чувствителност и специфичност – само за ADMA, отделяйки я от другите хомолози. Като референтен се наложи методът LC-MS/MS (liquid chromatography-tandem mass spectrometry). Този метод е достъпен за малко високоспециализирани клинични лаборатории. Той стана „златен стандарт за валидиране и на други методи[29]. Създаден бе специфичен имуноензимен метод (ELISA), който е широкодостъпен за големи проучвания[30]. С този метод се изследваха големи кохорти от здрави индивиди от различна възраст и пол, което доведе до изчисляване на границите на референтната област за ADMA. И по двата метода тези граници са от 0.4 до 0.7 µmol/L[28]. Изследванията сочат, че при различни заболявания серумните концентрации на ADMA се покачват до 2 или 3 пъти над горна референтна граница. От друга страна серумните концентрации на L-arginine са в порядъка на 60-140 µmol/L. Възниква въпросът как тези сравнително ниски, макар и патологични серумни концентрации на ADMA са причина за големи промени в отделянето на азотен окис (NO) и от там - промени в NO-зависимата съдова функция?  
 
Резултатите от експериментални и клинични проучвания отговарят на този въпрос. В експериментални проучвания върху култивирани ендотелни клетки се установи, че вътреклетъчната концентрация на ADMA надвишава около 10 пъти екстрацелуларната концентрация[11]. Други изследователи в САЩ доказват, че след инкубирането на ендотелни клетки с ADMA се установяват големи промени в съотношението на концентрациите на L-arginine/ADMA и също така в синтезата на NO[32].  
 
Изследователски групи в Европа провеждат опити с хора. При интравенозно вливане на ADMA се постига серумна концентрация от 2 до 5 µmol/L. При пациентите се наблюдава бързо и отчетливо нарастване на съдовата резистентност с влияние върху тъканния кръвоток и повишено кръвно налягане (33-36). Опитите с генетични модели при животни са два типа: при мишки, които имат свръхекспресия на човешкия DDAH-ген (гена на ензима, който е отговорен за разграждането на ADMA) се намира понижена серумна концентрация на ADMA с около 20%. При тази група животни се измерва по-ниско кръвно налягане и периферна съдова резистентност, както и намалена протекция от съдови увреждания[37]. При мишките, при които се изключва DDAH-генът, плазмените нива на ADMA се покачват с около 20%. В този случай се констатира нарушена ендотелна функция и повишено налягане в пулмоналните артерии[38].  
 
Като обобщим тези данни, получени с последните технологии в експерименталната и аналитичната медицина, може да се оформи хипотезата, че:  
1. В сравнението на здрави индивиди и болни от ССЗ хора, се установяват малки различия в серумната концентрация на ADMA. Тези малки различия са причина за големи промени в синтезата на NO. От това следват значими хемодинамични различия.  
2. От различията в серумната концентрация на ADMA се очертава тенденцията към здрави и функционално годни кръвоносни съдове или тенденция към заболяване.  
 
Кои заболявания се асоциират с повишени серумни нива на ADMA?  
Плазмените концентрации на ADMA са измервани при много кардиоваскуларни и метаболитни заболявания (Табл. 1). Данните представят разликата в серумните концентрации (в пъти) на ADMA, при пациенти с избраните заболявания и за съответна контролна група от здрави.  
 
В последните години се провеждат изследвания, доказващи положителна корелация между инсулиновата резистентност и повишени плазмени нива на ADMA. Вероятно ADMA има участие в патофизиологичните механизми на метаболитния синдром.  
 
Еректилната дисфункция е друго заболяване, което е свързано с функционален дефект в обмяната на азотния окис. NO е най-важният месинджер, който причинява дилатация в еректилната тъкан на пениса и това резултира в ерекция на пениса. Това се случва само когато е налице психогенна стимулация на сексуалността. При това състояние в крайните нервни окончания на пениса се извършва отделяне на енергия (от цикличния гуанидинмонофосфат - cGMP) с участието на азотния окис (Фиг. 4). При много пациенти с еректилна дисфункция обменният път L-arginine  NO  cGMP е нарушен[77]. Това биохимично смущение е налице едновременно и при кардиоваскуларни болести и като рисков фактор за съдови увреждания. Нарушенията в този обменен път формират и основата на терапевтичното поведение при еректилна дисфункция. Лекарството Viagra представлява sildenafil-фосфодиестеразен инхибитор. По механизма от Фиг. 4 той причинява повишение на cGMP и така чрез „мимикрия” запазва функционалните ефекти на азотния окис.  
 
Проведени са изследвания на плазмените нива на ADMA, при пациенти с болест на коронарните артерии. Пациенти с ангиопластика и високи нива на ADMA имат три пъти по-висок риск от рестеноза[52]. При пациенти с остър коронарен синдром са измерени сигнификантно по-високи плазмени нива на ADMA, в сравнение с тези, които имат стабилна коронарна болест[54]. Първите са изследвани след 6 месеца отново (Фиг. 5). Пациентите, при които нивото на ADMA се запазва, както при първото изследване, имат висок риск от нов инцидент в рамките на 1 година. Пациентите, които са понижили серумното ниво на ADMA до стойностите на тези със стабилна коронарна болест – остават без инциденти.  
 
Тези данни предлагат ADMA като рисков маркер за болест на коронарните артерии, който е много по-ранен от досега съществуващите индикации за риск от остър инцидент.  
 
При пациенти с есенциална хипертонична болест серумните нива на ADMA са 2-3 пъти по-високи, сравнени с контролна група от нормотензивни индивиди. Едновременно с това, при същата група пациенти уринната екскреция на метаболитите на азотния окис - нитрати, е сигнификантно намалена[41] (Фиг. 6). Експериментални проучвания сочат, че при интраартериална инфузия на ADMA се причинява локална вазоконстрикция в съответния циркулаторен участък[68]. Интравенозна инфузия на ADMA в доза, която води до серумни нива от 2 µmol/L, причинява сигнификантно висока обща периферна резистентност[33,34]. Тези опити са в подкрепа на предишни данни с експериментални животни, които обясняват патофизиологичната роля на ADMA в регулацията на хипертонията. Тази гледна точка има потвърждение и в други студии, които показват положителна корелация между покачените серумни нива на ADMA и наличие на хипертрофия на лявата камера.  
 
Какво се предлага като терапия при повишени серумни нива на ADMA?  
Предвид нарасналата информация за важната роля на ADMA в развитието на сърдечно-съдовите заболявания, тази молекула стана прицел на нови идеи за терапевтично повлияване. Това става все по-важно, защото ADMA идуцира ендотелната дисфункция не само при пациенти със сърдечно-съдови проблеми, с метаболитни разстройства (дислипидемии, захарен диабет, хиперхомоцистеинемия и др.), но и изобщо при всички възрастни хора[91].  
 
Очевидно правилният подход, за да се противопоставим на вредния ефект на ADMA, е въвеждането на хранителен режим с повече съдържание на L-arginine. Равновесието в синтеза на хомолозите трябва да е с превес на L-arginine пред ADMA. От друга страна блокирането на активността на ензима NO-synthase от високите клетъчни нива на ADMA, може да бъде осуетено само от нови постъпления на L-arginine (8,22,92) Това означава, че се получава една относителна функционална недостатъчност на L-arginine, независимо че плазмените му концентрации може да са в норма. Целта, която се поставя с допълнителния внос на L-arginine, е да се достигне нормалното съотношение ADMA/L-arginine.  
 
Възможността екзогенно внесеният L-arginine да повлияе положително съдовата функция, структурата на съдовата стена и клиничното протичане на сърдечно-съдовите заболявания е изследвана в множество експериментални и клинични проучвания. Изводите от тях са категорични: при пациенти с високи плазмени нива на ADMA, след екзогенен прием на L-arginine, ендотелната функция се повлиява благоприятно; при пациенти с доказани заболявания на сърдечно-съдовата система и повишени плазмени нива на ADMA клиничните симптоми на заболяването силно намаляват[60,92-95].  
 
В стратегиите за превенция на риска все още не е извоювано място на екзогенно внесения L-arginine. Приемайки, че високите плазмени нива на ADMA са рисков фактор, на лекаря се предоставя изборът на поведение при първична и вторична превенция на риска. Първичната превенция рядко включва фармакологична намеса. Тя се извършва с промени в стила на живот, които премахват редица вредни навици, повишават физическото натоварване, редуцира се количеството и се променя видът на храната. Може би тук в хранителната стратегия да се включат и добавките на храни, богати на L-arginine. Вторичната превенция на риска включва поведение на фона на изявени заболявания на сърдечно-съдовата система. Както видяхме по-горе, клиничните проучвания показват необходимост от внос на L-arginine в тези случаи. Може да обобщим, че при всички пациенти, при които се констатират високи плазмени нива на ADMA, независимо дали са в статус на корекции на рисковите фактори, като първична или вторична превенция, няма противопоказания за прием на добавки с L-arginine или храни, богати на L-arginine.  
 
Проучени са взаимодействията на статините в обменните процеси на ендотела. Експериментално се доказа, че статините повлияват генната експресия на ендотелната NO-synthase. При пациенти с повишени серумни нива на ADMA, NO-synthase не би могла да упражнява очакваните от нея функции, защото е блокирана[96,97]. В едно рандомизирано изследване се демонстрира за първи път, че при пациенти с повишени серумни нива на ADMA статините само подобряват ендотел-зависимата вазодилатация, когато се приемат едновременно с екзогенен внос на L-arginine[98].  
 
Не на последно място е обсъждането на лечението с АСЕ-инхибитори или блокери на ангиотензиновите рецептори и повлияването на това лечение върху плазмените нива на ADMA. Няма проучвания с изчистен дизайн по този въпрос[99,100]. Може само да се предполага, че този тип лечение, придружено от прием на L-arginine ще подобри терапевтичните ефекти.  
 
Друга група медикаменти, които са проучени и се свързват с намаление на плазмените нива на ADMA са медформинът и розиглитазоните (за лечение на диабет, втори тип[71,75], както и приемът на естрогени[101].  
 
Все още субстанция, която да интерферира предимно метаболизма на ADMA, не е открита.  
 
Заключение  
ADMA (asymmetric dimethyl arginine) е естествен компонент на човешката кръвна плазма. Той се формира като метаболит – продукт на непрекъснатия протеинов обмен в клетките на човешкото тяло. В последните години стартираха и завършиха проучвания, които изясниха ролята на ADMA в патофизиологията на прогресията на сърдечно-съдовите заболявания и специално атероматозната плака. Клиничното значение на изследването на плазменото ниво на ADMA е дефинирано като фактор на кардиоваскуларния риск. ADMA участва в статистическата стратификация на риска.  
 
Съществуват клинично-лабораторни методи на имунометричен принцип – ELISA, които са с висока сензитивност и специфичност, сравнени с референтните LC-MS/MS методи. Притежаващи висока възпроизводимост и точност на резултатите, лесни за изпълнение, достъпни за рутинни лаборатории, тези методи предлагат надеждна диагностика на този рисков фактор. Те позволяват и проследяването му след терапевтични мероприятия в рамките на първичната и вторичната профилактика на рисковите фактори.  
 
КНИГОПИС:
 
Книгописът е на разположение в редакцията на списанието.