The biological activity of high-density lipoprotein fractions and their role in the development of cardiovascular diseases

Abstract

Increasing the human plasma concentration of high-density lipoproteins (HDL) may be part of strategy for control of cardiovascular diseases (CVD). HDL particles vary in their structure, metabolism, and biological activity. The review describes major HDL fractions (subpopulations) and discusses new findings on the antiatherogenic properties of HDL particles. The whole spectrum of HDL fractions, small, dense, protein-rich lipoproteins, has atheroprotective properties that are determined by the presence of specialized groups of proteins and lipids; however, this activity may be decreased in atherogenic lesion. Comprehensive structural and compositional analysis of HDL may provide key information to identify the fractions that have characteristic biological properties and lose their functionality in CVD. These fractions may be also biomarkers for the risk of CVD and hence represent pharmacological targets.

References

  1. Аладинский В.А., Никифоров Н.Г., Орехова В.А., Мельниченко А.А., Карагодин В.П., Собенин И.А,, Орехов А.Н. Прямая антиатеросклеротическая терапия: возможные подходы, результаты клинических исследований. Патологическая физиология и экспериментальная терапия. 2013;4:76-83.
  2. Никифоров Н.Г., Грачев А.Н., Собенин И.А. Взаимодействие нативных и модифицированных липопротеидов низкой плотности с клетками интимы при атеросклерозе. Патологическая физиология и экспериментальная терапия. 2013;1:109-117.
  3. Khera AV, Mehta NN. Single-cell transcriptomics: enemerging tool in the study of cardiometabolic disease. J Transl Med. 2014;12:312. doi: 10.1186/s12967-014-0312-0
  4. Di Angelantonio E, Gao P, Pennells L et al. Lipid-related markers and cardiovascular disease prediction. JAMA. 2012;307:2499-2506. doi: 10.1001/jama.2012.6571
  5. Сазонова М.А., Нурбаев С.Д., Чичева М.М., Митрофанов К.Ю., Орехов А.Н., Постнов А.Ю. Детекция митохондриальных мутаций генов цитохромов B и C в липофиброзных бляшках интимы аорты человека (сообщение 1). Патологическая физиология и экспериментальная терапия. 2012;4:62-65.
  6. Barter PJ, Rye KA, Tardif JC et al. Effect of torcetrapib on glucose, insulin, and hemoglobin A1c in subjects in the Investigation of Lipid Level Management to Understand its Impact in Atherosclerotic Events (ILLUMINATE) trial. Circulation. 2011;124:555-562. doi: 10.1161/CIRCULATIONAHA.111.018259
  7. Кубатиев А.А., Нифонтов Н.В. Медицинское применение роботов, созданных с нанотехнологиями. Патогенез. 2013;1:5-8.
  8. Rosenson RS, Brewer HBJr. New Challenges for HDL-Modifying Therapies as a Strategy to Lower Cardiovascular Disease Events in Statin-Treated Patients: Editorial to: «Statin-Induced Decrease in ATP-Binding Cassette Transporter A1 Expression via microRNA33 Induction may Counteract Cholesterol Efflux to High Density Lipoprotein» by EJ Niesor et al. Cardiovasc Drugs Ther. 2015;29:1-3. doi: 10.1007/s10557-015-6576-7
  9. Sazonova MA, Sinyov VV, Barinova VA, Ryzhkova AI, Bobryshev YV, Orekhov AN, Sobenin IA. Association of mitochondrial mutations with the age of patients having atherosclerotic lesions. Exp Mol Pathol. 2015;99(3):717-719. doi: 10.1016/j.yexmp.2015.11.019
  10. Davidson WS HDL-C vsHDL-P: how changing one letter could make a difference in understanding the role of high-density lipoprotein in disease. Clin Chem. 2014;60:1-3. doi: 10.1373/clinchem.2014.232769
  11. Бородачев Е.Н., Собенин И.А., Карагодин В.П., Бобрышев Ю.В., Орехов А.Н. Множественная модификация липопротеидов низкой плотности при сахарном диабете. Патогенез. 2013;11:16-21.
  12. Vaisar T. Proteomics investigations of HDL: challenges and promise. Curr Vasc Pharmacol. 2012;4:410-421.
  13. Gordon SM, Davidson WS. Apolipoprotein A-I mimetics and high-density lipoprotein function. Curr Opin Endocrinol Diabetes Obes. 2012;19(2):109-114. doi: 10.1097/MED.0b013e32835056d4
  14. Бобрышев Ю.В., Орехов А.Н. Дендритные клетки в атеросклерозе: идентификация и патофизиологические свойства. Патогенез. 2013;11:9-17.
  15. Kontush A. HDL-mediated mechanisms of protection in cardiovascular disease. Cardiovasc Res. 2014;103:341-349. doi: 10.1093/cvr/cvu147
  16. Gordon SM, Deng J, Tomann AB et al. Multi-dimensional co-separation analysis reveals protein-protein interactions defining plasma lipoprotein subspecies. Mol Cell Proteomics. 2013;12:3123-3134. doi: 10.1074/mcp.M113.028134
  17. Мясоедова В.А., Кириченко Т.В., Орехова В.А., Собенин И.А., Мухамедова Н.М., Мартиросян Д.М. Изучение толщины интимо-медиального слоя сонных артерий (ТИМ) как показателя естественного течения атеросклероза в московской популяции. Патологическая физиология и экспериментальная терапия. 2012;3:104-108.
  18. Kontush А, Lindahl M, Lhomme M, Calabresi L, Chapman MJ, Davidson WS. Structure of HDL: particle subclasses and molecular components. Hand Exp Pharmacol. 2015;224:3-51. doi: 10.1007/978-3-319-09665-0_1
  19. de Souza JA. The development of a financial toxicity patient-reported outcome in cancer: The COST measure. Cancer. 2014;120:3245-3253. doi: 10.1002/cncr.28814
  20. de Souza JA, Yap BJ, Hlubocky FJ et al. A value framework in head and neck cancer care. Am Soc Clin Oncol Educ Book. 2014;304-309. doi: 10.14694/EdBook_AM.2014.34.e304
  21. Kontush A, Chapman MJ. Antiatherogenic function of HDL particle subpopulations: focus on antioxidative activities. Curr Opin Lipidol. 2010;21:312-318. doi: 10.1097/MOL.0b013e32833bcdc1
  22. Мельниченко А.А., Орехова В.А., Собенин И.А., Карагодин В.П., Орехов А.Н. Разработка клеточных моделей для оценки обратного транспорта холестерина. Патогенез. 2013;11:39-48.
  23. Темченко А.В., Никифоров Н.Г., Орехова В.А., Мельниченко А.А., Карагодин В.П., Собенин И.А., Орехов А.Н. Достижения антиатеросклеротической терапии. Патогенез. 2013;11:13-21.
  24. Movva R, Rader DJ. Laboratory assessment of HDL heterogeneity and function. Ann Biol Clin (Paris). 2009;67:7-21. doi: 10.1373/clinchem.2007.101923
  25. Kontush A, Lhomme M, Chapman MJ. Unraveling the complexities of the HDL lipidome. J Lipid Res. 2013;54:2950-2963. doi: 10.1194/jlr.R036095
  26. Tall AR, Yvan-Charvet L. Cholesterol, inflammation and innate immunity. Nat Rev Immunol. 2015;15:104-116. doi: 10.1038/nri3793
  27. Adorni MP, Ronda N, Bernini F, Fevari E. Rac1 and cholesterol metabolism in macrophage. J Cardiovasc Pharmacol. 2013;62:418-424. doi: 10.1097/FJC.0b013e31829dd874
  28. Чернова Е.В., Собенин И.А., Мельниченко А.А., Карагодин В.П., Орехов А.Н. Атерогенность сыворотки крови как патогенетическая мишень для прямой антиатеросклеротической терапии. Патогенез. 2013;11:32-48.
  29. Favari E, Chroni A, Tietge UJ, Zanotti I, Escolà-Gil JC, Bernini F. Cholesterol efflux and reverse cholesterol transport. Hand Exp Pharmacol. 2015;224:181-206. doi: 10.1007/978-3-319-09665-0_4
  30. Asztalos BF, Horan MS, Horvath KV, McDermott AY, Chalasani NP, Schaefer EJ. Obesity associated molecular forms of C-reactive protein in human. PLoS One. 2014;224:181-206. doi: 10.1371/journal.pone.0109238
  31. de la Llera Moya M, McGillicuddy FC, Hinkle CC, Byrne M, Joshi MR, NguyenV, Tabita-Martinez J, Wolfe ML, Badellino K, Pruscino L, Mehta NN, Asztalos BF, Reilly M.P. Inflammation modulates human HDL composition and function in vivo. Atherosclerosis. 2012;222:390-394. doi: 10.1016/j.atherosclerosis.2012.02.032
  32. Иванова М.М., Бородачев Е.Н., Сазонова М.А. Заболевания человека, ассоциированные с мутациями митохондриального генома. Патологическая физиология и экспериментальная терапия. 2012;3:115-122.
  33. Gonzalez MC, Cohen HW, Alderman MH. Pressor response to initial blood pressure monotherapy is associated with cardiovascular mortality. Am J Hypertens. 2015;28:232-238. doi: 10.1093/ajh/hpu133
  34. Miyazaki M, Chiba M, Eguchi H, Ohki T, Ishiwata S. Cell-sized spherical confinement induces the spontaneous formation of contractile actomyosin rings in vitro. Nat Cell Biol. 2015;17:480-489. doi: 10.1038/ncb3142
  35. Boone LR, Lagor WR, Moya Mde L, Niesen MI, Rothblat GH, Ness GC. Thyroid hormone enhances the ability of serum to accept cellular cholesterol via the ABCA1 transporter. Atherosclerosis. 2011;218:77-82. doi: 10.1016/j.atherosclerosis.2011.04.028
  36. Yancey PG, Ding Y, Fan D, Blakemore JL, Zhang Y, Ding L, Zhang J, Linton MF, Fazio S. Low-density lipoprotein receptor-related protein 1 prevents early atherosclerosis by limiting lesional apoptosis and inflammatory Ly-6Chigh monocytosis: evidence that the effects are not apolipoprotein E dependent. Circulation. 2011;124:454-464. doi: 10.1161/CIRCULATIONAHA.111.032268
  37. Феоктистов А.С., Гаврилин М.А., Карагодин В.П., Бобрышев Ю.В, Орехов А.Н. Перспективные терапевтические подходы к ингибированию атерогенной модификации (десиалирования) липопротеидов низкой плотности. Патогенез. 2013;11:54-59.
  38. Sankaranarayanan S, de la Llera-Moya M, Drazul-Schrader D, Phillips MC, Kellner-Weibel G, Rothblat GH. Serum albumin acts as a shuttle to enhance cholesterol efflux from cells. J Lipid Res. 2013;54:671-676. doi: 10.1194/jlr.M031336
  39. Орехов А.Н., Собенин И.А., Орехова И.А. Клеточные тест-системы для выявления антиатеросклеротической активности фармакологических веществ и изучения механизмов их действия. Патологическая физиология и экспериментальная терапия. 2012; 1: 33-39.
  40. Shuhei N, Söderlund S, Jauhiainen M, Taskinen MR. Effect of HDL composition and particle size on the resistance of HDL to the oxidation. Lipids Health Dis. 2010;9:104. doi: 10.1186/1476-511X-9-104
  41. Rached FH, Chapman MJ, Kontush A. An overview of the new frontiers in the treatment of atherogenic dyslipidemias. Clin Pharmacol Ther. 2014;96:7-63. doi: 10.1038/clpt.2014.85
  42. Collin de l’Hortet A, Zerrad-Saadi A, Prip-Buus C, Fauveau V, Helmy N, Ziol M, Vons C, Billot K, Baud V, Gilgenkrantz H, Guidotti JE. GH administration rescues fatty liver regeneration impairment by restoring GH/EGFR pathway deficiency. Endocrinology. 2014;155:2545-2554. doi: 10.1210/en.2014-1010
  43. Аладинский В.А., Никифоров Н.Г., Орехова В.А., Мельниченко А.А., Карагодин В.П., Собенин И.А., Орехов А.Н. Прямая антиатеросклеротическим терапия: возможные подходы, результаты клинических испытаний Патологическая физиология и экспериментальная терапия. 2013;4:76-83.
  44. Nicholls SJ, Kritharides L. Lipid biomarkers and cardiovascular risk: which path to take at the fork in the road? J Am Coll Cardiol. 2015;65:1296-1297. doi: 10.1016/j.jacc.2015.02.015
  45. Orekhov AN, Bobryshev YV, Sobenin IA, Melnichenko AA, Chistiakov DA. Modified low density lipoprotein and lipoprotein-containing circulating immune complexes as diagnostic and prognostic biomarkers of atherosclerosis and type 1 diabetes macrovascular disease. Int J Mol Sci. 2014;15(7):12807-12841. doi: 10.3390/ijms150712807
  46. Murphy AJ, Yvan-Charvet L. Adipose modulation of ABCG1 uncovers an intimate link between sphingomyelin and triglyceride storage. Diabetes. 2015; 64: 689-692. doi: 10.2337/db14-1553.
  47. Nofer JR. Signal transduction by HDL: agonists, receptors, and signaling cascades. Hand Exp Pharmacol. 2015;224:229-256. doi: 10.1007/978-3-319-09665-0_6
  48. Никифоров Н.Г., Грачев А.Н., Собенин И.А., Орехов А.Н., Кжишковска Ю.Г. Взаимодействие нативных и модифицированных липопротеидов низкой плотности с клетками интимы при атеросклеротическом поражении. Патологическая физиология и экспериментальная терапия. 2013;1:109-117.
  49. Rye KA. Biomarkers associated with high-density lipoproteins in atherosclerotic kidney disease. Clin Exp Nephrol. 2014;18:247-250. doi: 10.1007/s10157-013-0865-x
  50. Scherer DJ, Nicholls SJ. Lowering triglycerides to modify cardiovascular risk: will icosapent deliver? Vasc Health Risk Manag. 2015;11:203-209. doi: 10.2147/VHRM.S40134
  51. Мельниченко А.А., Аксенов Д.В., Мясоедова В.А., Панасенко О.М., Ярославов А.А., Собенин И.А, Бобрышев Ю.В., Орехов А.Н. Подавление ассоциации липопротеидов низкой плотности плюрониками. Патогенез. 2014;10:52-55.
  52. Baker PW, Charlton A, Hale MD. Increased delignification by white rot fungi after pressure refining Miscanthus. Bioresour Technol. 2015;189:81-86. doi: 10.1016/j.biortech.2015.03.056
  53. Jung YW, Seong SJ, Park CT. Proliferation of CD4CD25Foxp3 regulatory T lymphocytes in ex vivo expanded ascitic fluid from primary and recurrent ovarian carcinoma. J Gynecol Oncol. 2010;21:132. doi: 10.3802/jgo.2010.21.2.132
  54. Титов В.Н. Статин-индуцированное ингибирование синтеза холестерина в печени и липопротеины очень низкой плотности. Статины, жирные кислоты и инсулиновая резистентность. Патогенез. 2013;11:18-26.
  55. Kimura T, Nojiri T, Hosoda H et al. C-type natriuretic peptide attenuates lipopolysaccharide-induced acute lung injury in mice. J Surg Res. 2015; 194: 631-637. doi: 10.1016/j.jss.2014.11.023
  56. Сабурина И.Н., Горкун А.А., Зурина И.М. и др. Изучение ангиогенного потенциала мезенхимальных стромальных клеток человека. Патогенез. 2013;11:57-59.
  57. Calabresi L, Simonelli S, Conca P, Busnach G, Cabibbe M, Gesualdo L, Gigante M, Penco S, Veglia F, Franceschini G. Acquired lecithin: cholesterolacyltransferase deficiency as a major factor in lowering plasma HDL levels in chronic kidney disease. J Intern Med. 2015;277:552-561. doi: 10.1111/joim.12290
  58. Calabresi L, Gomaraschi M, Simonelli S, Bernini F, Franceschini G. HDL and atherosclerosis: Insights from inherited HDL disorders. Biochim Biophys Acta. 2015;1851:131-138. doi: 10.1016/j.bbalip.2014.07.015
  59. Drew BG, Rye KA, Duffy SJ, Barter P, Kingwell BA. The emerging role of HDL in glucose metabolism. Nat Rev Endocrinol. 2012;8:237-245. doi: 10.1038/nrendo.2011.235
  60. Дигей А.М., Шурихин Е.Г., Першина О.В. Стволовые и клетки предшественники в патогенезе пневмосклероза. Патогенез. 2013;11:35-50.
  61. Nofer JR. Hyperlipidaemia and cardiovascular disease: the quantity does not turn into quality! Curr Opin Lipidol. 2013;24:366-368. doi: 10.1097/MOL.0b013e3283638c5e
  62. Sattler K, Lehmann I, Gräler M, Bröcker-Preuss M, Erbel R, Heusch G, Levkau B. HDL-bound sphingosine 1-phosphate (S1P) predicts the severity of coronary artery atherosclerosis. Cell Physiol Biochem. 2014;34:172-184. doi: 10.1159/000362993
  63. Terasaka N, Hayashi G, Katoh T, Suga H. An orthogonal ribosome-tRNA pair via engineering of the peptidyltransferase center. Nat Chem Biol. 2014;10:555-557. doi: 10.1038/nchembio.1549
  64. Кушлинский Н.Е., Герштейн Т.С. Матричные металлопротеиназы и компоненты системы активации плазминогена в патогенезе и клиническом течении рака прямой кишки. Патогенез. 2013;11:3-10.
  65. Oravec S, Dukat A, Gavornik P, Kucera M, Gruber K, Gaspar L, Rizzo M, Toth PP, Mikhailidis DP, Banach M. Atherogenic versus non-atherogenic lipoprotein profiles in healthy individuals. Is there a need to change our approach to diagnosing dyslipidemia? Curr Med Chem. 2014;21:2892-2901.
  66. Jabs A, Hink U, Warnholtz A, Stephan von Bardeleben R, Nikolai P, Münzel T, Gori T. Left atrial appendage occlusion in valvularatrial fibrillation following MitraClip implantation. Clin Res Cardiol. 2012;101:393-396.
  67. Wicki A, Hermann F, Prêtre V, Winterhalder R, Kueng M, von Moos R, Rochlitz C, Herrmann R. Pre-existing antihypertensive treatment predicts early increase in blood pressure during bevacizumab therapy: the prospective AVALUE cohort study. Oncol Res Treat. 2014;7:230-236. doi: 10.1159/000362376
  68. Mukamal KJ, Tremaglio J, Friedman DJ, Ix JH, Kuller LH, Tracy RP, Pollak MR. APOL1 Genotype, Kidney and Cardiovascular Disease, and Death in Older Adults. Arterioscler Thromb Vasc Biol. 2015. pii: ATVBAHA.115.305970.
  69. Chistiakov DA, Sobenin IA, Orekhov AN. Vascular extracellular matrix in atherosclerosis. Cardiol Rev. 2013;21(6):270-288. doi: 10.1097/CRD.0b013e31828c5ced
  70. Larner CD, Henriquez RR, Johnson JD, Macfarlane RD. Developing high performance lipoprotein density profiling for use in clinical studies relating to cardiovascular disease. Anal Chem. 2011;83:8524-8530. doi: 10.1021/ac2018124
  71. Собенин И.А., Карагодин В.П., Мельниченко А.А., Орехов А.Н. Холестерин циркулирующих иммунных комплексов как биомаркер атеросклероза. Патологическая физиология и экспериментальная терапия. 2012;3:99-103.
  72. Vimaleswaran KS, Minihane AM, Li Y, Gill R, Lovegrove JA, Williams CM, Jackson KG. The APOB insertion/deletion polymorphism (rs17240441) influences postprandial lipaemia in healthy adults. Eur J Pharmacol. 2015;590:417-422. doi: 10.1186/s12986-015-0002-9
  73. Шойбонов Б.Б., Баронец В.Ю., Онтобоев А.Н., Панченко Л.Ф. Ингибирование классического пути активации системы комплемента путём блокирования C1q гипоксеном. Патогенез. 2013;11:51-57.
  74. Никольская И.Г., Будикина Т.С., Новикова С.В., Фейзулла В.Ф., Ширман Л.И., Крупская М.С. Микробный фактор в исходах перинатальных хронических заболеваний почек. Патогенез. 2013;11:58-63.
  75. Shiflett AM. Mitochondrion-related organelles in eukaryotic protists. Annu Rev Microbiol. 2010;64:409-429. doi: 10.1146/annurev.micro.62.081307
  76. Park CT, Wright SD. Fibrinogen is a component of a novel lipoprotein particle: factor H-related protein (FHRP)-associated lipoprotein particle (FALP). Blood. 2000;95:198-204.

Copyright (c) 2016 Babintseva Y.D., Camont L., Chapman J., Lhomme M., Karagodin V.P., Kontush A., Orekhov A.N.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 4.0 International License.
 

Address of the Editorial Office:

  • Novij Zykovskij proezd, 3, 40, Moscow, 125167

Correspondence address:

  • Alabyan Street, 13/1, Moscow, 127055, Russian Federation

Managing Editor:

  • Tel.: +7 (926) 905-41-26
  • E-mail: e.gorbacheva@ter-arkhiv.ru

 

© 2018-2021 "Consilium Medicum" Publishing house


This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies