Email this article Association between sialic acid, sialidase activity and cholesterol of lipid-containing circulating immune complexes in the blood serum of patients with atherosclerosis
- Authors: Surkova R.S.1,2, Marasaeva E.A.1, Kashirskikh D.A.1,2, Sobenin I.A.1,3, Orekhov A.N.1,2
-
Affiliations:
- Research Institute of General Pathology and Pathophysiology
- Institute for Atherosclerosis Research
- V. Smirnov Institute of Experimental Cardiology, E. Chazov National Medical Research Center of Cardiology
- Issue: Vol 27, No 3 (2024)
- Pages: 539-544
- Section: SHORT COMMUNICATIONS
- Submitted: 29.03.2024
- Accepted: 30.03.2024
- Published: 25.09.2024
- URL: https://rusimmun.ru/jour/article/view/16714
- DOI: https://doi.org/10.46235/1028-7221-16714-ABS
- ID: 16714
Cite item
Full Text
Abstract
Atherosclerosis is the most common chronic non-infectious diseases, in the pathogenesis of which the accumulation of lipids in the subendothelial layer of the arteries and the local inflammatory reaction play a significant role. The source of lipid accumulation in the vascular wall is modified low-density lipoproteins. Desialylation is one of the known modifications that leads to the emergence of atherogenic properties in low-density lipoproteins. Enzymes that have sialidase activity circulate in human blood, i.e., the ability to cleave sialic acid from low-density lipoproteins. Desialylated low-density lipoproteins are autoantigens and induce the production of IgG autoantibodies, which form immune complexes with low-density lipoproteins, which aggravates the course of atherosclerosis. The purpose of the study was to establish associations between the levels of sialic acid in low-density lipoproteins, sialidase activity and the cholesterol content of lipid-containing circulating immune complexes in the blood serum of patients with atherosclerosis. Blood sera from patients with coronary heart disease were used as biological material to determine indicators of sialidase activity, cholesterol content of lipid-containing circulating immune complexes and sialic acid in low-density lipoproteins, which were isolated from blood serum. Serum samples were obtained from the laboratory of clinical biochemistry of the Institute of Clinical Cardiology, A.L. Myasnikov Federal State Budgetary Institution National Medical Research Center of Cardiology named after Academician E.I. Chazov as unutilized residues after performing routine biochemical tests. Fifty-one samples of blood serum and low-density lipoproteins isolated from it were analyzed. A significant positive relationship was revealed between the cholesterol content of circulating immune complexes and sialidase activity in the blood serum (r = 0.305 at p = 0.029). At the same time, no correlation was found between the content of sialic acid in low-density lipoproteins and sialidase activity in the blood serum, as well as between the cholesterol content of circulating immune complexes in the blood serum and sialic acid in low-density lipoproteins. It should be assumed that increased sialidase activity in the blood serum leads to the formation of desialylated immunogenic low-density lipoproteins with the subsequent appearance of autoantibodies and the formation of lipid-containing circulating immune complexes.
Full Text
Введение
Атеросклероз – сложное, прогрессирующее воспалительное заболевание артерий среднего и крупного калибра, характеризующееся эндотелиальной дисфункцией и накоплением в субэндотелиальном пространстве липопротеидов низкой плотности (ЛНП), иммунных клеток и некротического детрита, что приводит к образованию атеросклеротической бляшки [2, 5]. Атеросклероз обуславливает большую часть глобальной заболеваемости и смертности от таких заболеваний, как ишемическая болезнь сердца, инфаркт миокарда и острые нарушения мозгового кровообращения [10].
Развитие атеросклеротического поражения начинается с накопления циркулирующих модифицированных ЛНП в субэндотелиальном пространстве артериальной стенки. ЛНП претерпевают многочисленные модификации, которые придают частицам атерогенные свойства [12]. Одной из наиболее известных атерогенных модификаций ЛНП является десиалирование, т. е. потеря терминальной сиаловой кислоты гликоконъюгатами, входящими в состав ЛНП [1, 4]. В крови человека могут циркулировать белки, обладающие нейраминидазной (сиалидазной) активностью, т. е. способные отщеплять остатки сиаловых кислот от двухантенных полисахаридных цепей протеогликанов [7].
Десиалированные ЛНП обладают высокой иммуногенностью и индуцируют выработку аутоантител IgG, которые, связываясь с ЛНП, образуют циркулирующие иммунные комплексы (ЦИК) [6]. ЦИК вызывают секрецию провоспалительных цитокинов и апоптоз макрофагов, тем самым способствуя атерогенезу [9]. Некоторые исследования продемонстрировали, что множественно модифицированные ЛНП, как часть ЦИК, обладают более высоким атерогенным потенциалом по сравнению со свободными модифицированными ЛНП [8, 13]. Более того, была выявлена положительная корреляция между уровнями ЦИК, содержащих ЛНП, и тяжестью атеросклероза [3].
Целью данной работы было определить наличие ассоциации между показателями содержания сиаловой кислоты в липопротеидах низкой плотности, сиалидазной активности и содержания холестерина липидсодержащих циркулирующих иммунных комплексов в сыворотке крови пациентов, больных атеросклерозом.
Материалы и методы
Сыворотки крови больных ишемической болезнью сердца использовали в качестве биологического материала для определения показателей сиалидазной активности, содержания холестерина ЦИК и сиаловой кислоты в ЛНП, которые выделяли из сыворотки крови. Пробы сывороток были получены из лаборатории клинической биохимии Института клинической кардиологии им. А.Л. Мясникова Национального медицинского исследовательского центра кардиологии им. академика Е.И. Чазова как неутилизированные остатки после выполнения рутинных биохимических анализов.
Измерение сиалидазной активности сыворотки крови проводили с использованием коммерческих наборов Abcam ab138888 Neuraminidase Assay Kit Fluorimetric-Blue (Abcam, США) в соответствии с инструкцией.
ЛНП выделяли с помощью ультрацентрифугирования в градиенте плотности KBr. Содержание сиаловой кислоты ЛНП измеряли по модифицированному методу Уоррена.
Для определения содержания холестерина в липидсодержащих ЦИК, иммунные комплексы предварительно высаживали из сыворотки с помощью PEG6000. Содержание холестерина измеряли, применяя коммерческий набор реагентов для определения концентрации общего холестерина в сыворотке и плазме крови ферментативным методом (АО «Вектор-Бест», Россия).
Статистическую обработку данных проводили с помощью пакета статистических программ IBM SPSS Statistics 23 с использованием коэффициента корреляции Пирсона. Уровень значимости был принят за 0,05.
Результаты и обсуждение
Проанализирован 51 образец сыворотки крови от пациентов, больных атеросклерозом, и выделенных из нее липопротеидов низкой плотности. Для каждого показателя рассчитаны описательные статистики (табл. 1).
ТАБЛИЦА 1. ОПИСАТЕЛЬНЫЕ СТАТИСТИКИ ДЛЯ ПОКАЗАТЕЛЕЙ СОДЕРЖАНИЯ ХОЛЕСТЕРИНА ЦИК, СИАЛИДАЗНОЙ АКТИВНОСТИ В СЫВОРОТКЕ КРОВИ И СОДЕРЖАНИЯ СИАЛОВОЙ КИСЛОТЫ В ЛИПОПРОТЕИДАХ НИЗКОЙ ПЛОТНОСТИ
TABLE 1. DESCRIPTIVE STATISTICS FOR SERUM CIC CHOLESTEROL LEVELS, SERUM SIALIDASE ACTIVITY AND LOW-DENSITY LIPOPROTEIN SIALIC SCID LEVELS
Среднее, стандартное отклонение и 95%-ный доверительный интервал для среднего Mean, standard deviation, and 95% confidence interval | Медиана и межквартильный диапазон Median and interquartile range | |
Холестерин ЦИК (мкг/мл) Cholesterol CIC (µg/mL) | 5,5 (5,1) 4,1-6,9 | 4,0 (1,6-7,9) |
Сиаловая кислота (мкг/мг) Sialic acid (µg/mg) | 45,1 (37,6) 34,5-55,6 | 33,0 (14,3-65,6) |
Сиалидазная активность (ммоль/мкл) Sialidase activity (mM/µL) | 0,14 (0,04) 0,13-0,15 | 0,15 (0,13-0,16) |
В результате корреляционного анализа выявлена значимая положительная связь между содержанием холестерина циркулирующих иммунных комплексов и сиалидазной активностью в сыворотке крови (r = 0,305 при p = 0,029) (рис. 1). Поскольку десиалированные ЛНП являются аутоантигенами, то они приводят к выработке антител. Антитела приводят к образованию и накоплению холестеринсодержащих ЦИК [11].
Рисунок 1. Матрица диаграммы рассеяния для показателей содержания холестерина ЦИК и сиалидазной активности в сыворотке крови
Figure 1. Scatterplot matrix for serum CIC cholesterol and sialidase activity
При сравнении содержания холестерина ЦИК в сыворотке крови и сиаловой кислоты в ЛНП (рис. 2) выявлена статистически не значимая связь (r = -0,041 при p = 0,775). Т. е. между данными показателями корреляции не выявлено. Таким образом, повышенное содержание холестерина в ЦИК напрямую не связано с содержанием сиаловой кислоты в ЛНП. По-видимому, образование ЦИК зависит от степени иммуногенности десиалированных ЛНП и иммунореактивности организма.
Рисунок 2. Матрица диаграммы рассеяния для показателей содержания холестерина ЦИК в сыворотке крови и сиаловой кислоты в липопротеидах низкой плотности
Figure 2. Scatterplot matrix for serum CIC cholesterol and low-density lipoprotein sialic acid
Между показателями содержания сиаловой кислоты в ЛНП и сиалидазной активности в сыворотке крови (рис. 3) корреляции не выявлено (r = -0,056 при p = 0,695). Отсюда можно предположить, что влияние сиалидаз на десиалирование ЛНП характеризуется высокой индивидуальной вариабельностью.
Рисунок 3. Матрица диаграммы рассеяния для показателей содержания сиаловой кислоты в липопротеидах низкой плотности и сиалидазной актиности в сыворотке крови
Figure 3. Scatterplot matrix for low-density lipoprotein sialic acid and serum sialidase activity
Заключение
Выявлена значимая положительная связь между показателями содержания холестерина ЦИК и сиалидазной активности в сыворотке крови. Следует предположить, что повышенная сиалидазная активность в сыворотке крови приводит к образованию десиалированных иммуногенных ЛНП с последующим появлением аутоантител и формированием ЦИК.
Публикация размещена при участии Балтийского федерального университета им. И. Канта.
About the authors
R. S. Surkova
Research Institute of General Pathology and Pathophysiology; Institute for Atherosclerosis Research
Author for correspondence.
Email: raisasurkova850@gmail.com
Second-year Postgraduate Student, Senior Laboratory Assistant, Laboratory of Molecular Genetic Modeling of Inflammation, Junior Research Associate
Russian Federation, Moscow; MoscowE. A. Marasaeva
Research Institute of General Pathology and Pathophysiology
Email: raisasurkova850@gmail.com
First-year Postgraduate Student, Senior Laboratory Assistant, Laboratory of Molecular Genetic Modeling of Inflammation
Russian Federation, MoscowD. A. Kashirskikh
Research Institute of General Pathology and Pathophysiology; Institute for Atherosclerosis Research
Email: raisasurkova850@gmail.com
Junior Research Associate, Laboratory of Molecular Genetic Modeling of Inflammation, Junior Research Associate
Russian Federation, Moscow; MoscowI. A. Sobenin
Research Institute of General Pathology and Pathophysiology; V. Smirnov Institute of Experimental Cardiology, E. Chazov National Medical Research Center of Cardiology
Email: raisasurkova850@gmail.com
PhD, MD (Medicine), Leading Research Associate, Laboratory of Angiopathology, Chief Research Associate, Laboratory of Medical Genetics
Russian Federation, Moscow; MoscowA. N. Orekhov
Research Institute of General Pathology and Pathophysiology; Institute for Atherosclerosis Research
Email: raisasurkova850@gmail.com
PhD, MD (Biology), Professor, Chief Research Associate, Laboratory of Angiopathology, Director
Russian Federation, Moscow; MoscowReferences
- Glanz V., Bezsonov E.E., Soldatov V., Orekhov A.N. Thirty-five-year history of desialylated lipoproteins discovered by Vladimir Tertov. Biomedicines, 2022, Vol. 10, no. 5, 1174. doi: 10.3390/biomedicines10051174.
- Herrero-Fernandez B., Gomez-Bris R., Somovilla-Crespo B., Gonzalez-Granado J.M. Immunobiology of atherosclerosis: a complex net of interactions. Int. J. Mol. Sci., 2019, Vol. 20, no. 21, 5293. doi: 10.3390/ijms20215293.
- Hirayama S., Miida T. Small dense LDL: An emerging risk factor for cardiovascular disease. Clin. Chim. Acta, 2012, Vol. 414, pp. 215-224.
- Ivanova E.A., Myasoedova V.A., Melnichenko A.A., Grechko A.V., Orekhov A.N. Small dense low-density lipoprotein as biomarker for atherosclerotic diseases. Oxid. Med. Cell. Longev., 2017, Vol. 2017, 1273042. doi: 10.1155/2017/1273042.
- Kong P., Cui Z., Huang X., Zhang D., Guo R., Han M. Inflammation and atherosclerosis: signaling pathways and therapeutic intervention. Signal. Transduct. Target. Ther., 2022, Vol. 7, 131. doi: 10.1038/s41392-022-00955-7.
- Mezentsev A., Bezsonov E., Kashirskikh D., Baig M.S., Eid A.H., Orekhov A. Proatherogenic sialidases and desialylated lipoproteins: 35 years of research and current state from bench to bedside. Biomedicines, 2021, Vol. 9, no. 6, 600. doi: 10.3390/ biomedicines9060600
- Minami A., Kurebayashi Y., Takahashi T., Otsubo T., Ikeda K., Suzuki T. The function of sialidase revealed by sialidase activity imaging probe. Int. J. Mol. Sci., 2021, Vol. 22, no. 6, 3187. doi: 10.3390/ijms22063187.
- Orekhov A.N., Kalenich O.S., Tertov V.V., Novikov I.D. Lipoprotein immune complexes as markers of atherosclerosis. Int. J. Tissue React., 1991, Vol. 13, pp. 233-236.
- Orekhov A.N., Tertov V.V., Kabakov A.E., Adamova I.Yu., Pokrovsky S.N., Smirnov V.N. Autoantibodies against modified low density lipoprotein. Nonlipid factor of blood plasma that stimulates foam cell formation. Arterioscler. Thromb., 1991, Vol. 11, pp. 316-326.
- Poznyak A.V., Silaeva Y.Y., Orekhov A.N., Deykin A.V. Animal models of human atherosclerosis: current progress. Braz. J. Med. Biol. Res., 2020, Vol. 53, no. 6, e9557. doi: 10.1590/1414-431X20209557.
- Sobenin I.A., Salonen J.T., Zhelankin A.V., Melnichenko A.A., Kaikkonen J., Bobryshev Y.V., Orekhov A.N. Low density lipoprotein-containing circulating immune complexes: role in atherosclerosis and diagnostic value. Biomed. Res. Int., 2014, Vol. 2014, 205697. doi: 10.1155/2014/205697.
- Tertov V.V., Bittolo-Bon G., Sobenin I.A., Cazzolato G., Orekhov A.N., Avogaro P. Naturally occurring modified low density lipoproteins are similar if not identical: more electronegative and desialylated lipoprotein subfractions. Exp. Mol. Pathol., 1995, Vol. 62, pp. 166-172.
- Tertov V.V., Orekhov A.N., Sayadyan K.S., Serebrennikov S.G., Kacharava A.G., Lyakishev A.A., Smirnov V.N. Correlation between cholesterol content in circulating immune complexes and atherogenic properties of CHD patients’ serum manifested in cell culture. Atherosclerosis, 1990, Vol. 81, pp. 183-189.
Supplementary files
СМИ зарегистрировано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор).