Перспективы диагностики и лечения дефицита плазмалогенов

В обзоре представлены данные о биологическом значении плазмалогенов, их синтезе в пероксисомах, последующем каскаде трансформации и актуальности исследования роли плазмалогенов в патогенезе ряда заболеваний. Плазмалогены, представляющие собой уникальный подкласс глицерофосфолипидов, играют роль структурных белков, сигнальных молекул, антиоксидантов. Дефицит плазмалогенов известен при генетически детерминированных пероксисомных заболеваниях – болезнь Рефсума, ризомелическая точечная хондродисплазия, болезнь Целльвегера и др. Ряд возрастных нейродегенеративных заболеваний(болезни Альцгеймера, Паркинсона) также характеризуется снижением уровня плазмалогеновза счет нарушения синтеза и/или ускорения их биодеградации. Наряду с эндогенными причинами снижения уровня плазмалогенов, рассматривается механизм недостаточности их синтеза анаэробами кишечной микробиоты. Эти данные укрепляют клиническое значение осимикробиота–кишечник–мозг. В мире разрабатываются лекарственные препараты и существуют биологически активные добавки (БАДы) с высоким содержанием плазмалогенов, адсорбируемых в тонкой кишке и поступающих в ткани и органы-мишени. Подчеркивается перспективность исследования метаболитов кишечных микроорганизмов, прямо или косвенно влияющих на нарушение развития у детей, в частности при расстройствах аутистического спектра.

1. Goldfine H. The appearance, disappearance, and reappearance of plasmalogens in evolution. Progress in Lipid Research 2010; 49(4): 493–498. DOI: 10.1016/j.plipres.2010.07.003

2. Braverman N.E., Moser A.B. Functions of plasmalogen lipids in health and disease. Biochim Biophys Acta 2012; 1822(9): 1442–1452. DOI: 10.1016/j.bbadis.2012.05.008

3. Электронный ресурс. https://en.wikipedia.org/wiki/Plasmalogen#History (Ссылка активна на 17.03.2021.)

4. De Duve C. The peroxisome: a new cytoplasmic organelle. Proceedings of the Royal Society of London. Series B, Biological Sciences. 1969; 173(1030): 71–83. DOI: 10.1098/rspb.1969.0039

5. Nagan N., Zoeller R.A. Plasmalogens: biosynthesis and functions. Prog Lipid Res 2001; 40(3): 199–229. DOI: 10.1016/s0163-7827(01)00003-0

6. Петров А.М., Зефиров А.Л. Холестерин и липидные плотики биологических мембран. Роль в секреции, рецепции и функционировании ионных каналов. Успехи физиологических наук 2013; 44(1): 17–38.

7. Dean J.M., Lodhi I.J. Structural and functional roles of ether lipids. Protein Cell 2018; 9(2): 196–206. DOI 10.1007/s13238-017-0423-5

8. Berger J., Dorninger F., Forss-Petter S., Kunze M. Peroxisomes in brain development and function. Biochem Biophys Acta 2016; 1863(5): 934–955. DOI: 10.1016/j.bbamcr.2015.12.005

9. O’Mahony S.M., Clarke G., Dinan T.G., Cryan J.F. Early-life adversity and brain development: Is the microbiome a missing piece of the puzzle. Neuroscience 2017; 342: 37–54. DOI: 10.1016/j.neuroscience.2015.09.068

10. Poitelon Y., KopecA.M., Belin S. Myelin Fat Facts: An Overview of Lipids and Fatty Acid Metabolism. Cells 2020; 9(4): 812–830. DOI: 10.3390/cells9040812

11. Kimura T., Kimura A.K., Ren M., Monteiro V., Xu Y., Berno B. et al. Plasmalogen loss caused by remodeling deficiency in mitochondria. Life Sci Alliance 2019; 2(4): e201900348. DOI: 10.26508/lsa.201900348

12. Goodenowe D.B., Cook L.L., Liu J., Lu Y., Jayasinghe D.A., Ahiahonu P.W. et al. Peripheral plasmalogen deficiency: a logical causative factor in Alzheimer’s disease and dementia. J Lipid Res 2007; 48(11): 2485–2498. DOI: 10.1194/jlr.P700023-JLR200

13. Chew H., Solomon V.A., Fonteh A.N. Involvement of Lipids in Alzheimer’s Disease Pathology and Potential Therapies. Front Physiol 2020; 11: 598. DOI: 10.3389/fphys.2020.00598

14. Okumoto K., Tamura S., Honsho M., Fujiki Y. Peroxisome: Metabolic Functions and Biogenesis. Adv Exp Med Biol 2020; 1299: 3–17. DOI: 10.1007/978-3-030-60204-8_1

15. Farooqui A.A., Horrocks L.A. Plasmalogens: workhorse lipids of membranes in normal and injured neurons and glia. Neuroscientist 2001; 7(3): 232–245. DOI: 10.1177/107385840100700308

16. Waterham H.R., Ferdinandusse S., WandersR.J. Human disorders of peroxisome metabolism and biogenesis. Biochem Bio-phys Acta 2016; 1863(5): 922–933. DOI: 10.1016/j.bbamcr.2015.11.015

17. Электронный ресурс. Lipid maps http://cmapspublic3.ihmc.us/rid=1226190639421_1860994023_477/lipids.cmap?rid=1226190639421_1860994023_477&partName=htmljpeg (Ссылка активна на 09.03.2021.)

18. Wanders R.J., Brites P. Biosynthesis of ether-phospholipids including plasmalogens, peroxisomes and human disease: new insights into an old problem. Clin Lipidol 2010; 5(3): 379–386. DOI: 10.2217/clp.10.16

19. Sutter I., Klingenberg R., Othman A., Rohrer L., Landmes ser U., Heg D. et al. Decreased phosphatidylcholine plasmalogens-a putative novel lipid signature in patients with stable coronary artery disease and acute myocardial infarction. Atherosclerosis 2016; 246: 130–140. DOI: 10.1016/j.atherosclerosis.2016.01.003

20. Da Silva T.F., Eira J., Lopes A.T., Malheiro A.R., Sousa V., Luoma A. et al. Peripheral nervous system plasmalogens regulate Schwann cell differentiation and myelination. J Clin Invest 2014; 124(6): 2560–2570. DOI: 10.1172/JCI72063

21. Plasmalogens https://med-life.ca/plasmalogens (Ссылка активна на 09.03.2021.)

22. Wood P.L., Amin Khan M., Mankidy R., Smith T., Goodenowe D.B. Plasmalogen Deficit: A New and Testable Hypothesis for the Etiology of Alzheimer’s Disease. Alzheimer’s Disease Pathogenesis-Core Concepts, Shifting Paradigms and Therapeutic Targets. S. De La Monte (ed.). London, 2011; 24. DOI: 10.5772/951

23. Wood P.L., Mankidy R., Ritchie S., Heath D., Wood J.A., Flax J., Goodenowe D.B. Circulating plasmalogen levels and Alzheimer’s disease assessment scale-cognitive scores in Alzheimer patients. J. Psychiatry Neurosci. 2010; 35(1): 59–62. DOI: 10.1503/jpn.090059

24. Dorninger F., Forss-Petter S., Wimmer I., Berger J. Plasmalogens, platelet-activating factor and beyond – Ether lipids in signaling and neurodegeneration. Neurobiol Dis 2020; 145: 105061. DOI: 10.1016/j.nbd.2020.105061

25. Klouwer F.C., Huffnagel I.C., Ferdinandusse S., Water-ham H.R., Wanders R.J., Engelen M., Poll-The B.T. Clinical and Biochemical Pitfalls in the Diagnosis of Peroxisomal Disorders. Neuropediatrics 2016; 47(4): 205–220. DOI: 10.1055/s-0036-1582140

26. Dragonas C., Bertsch T., Sieber C.C., Brosche T. Plasmalo gens as a marker of oxidative stress in Parkinson’s disease. Clin Chem Lab Med 2009; 47: 894–897 DOI: 10.1515/CCLM.2009.205

27. He X., Chen F., McGovern M.M., Schuchman E.H. A fluorescence-based, high-throughput sphingomyelin assay for the analysis of Nieman-Pick disease and other disorders of sphingomyelin metabolism. Anal Biochem 2002; 306(1): 115–123/ DOI: 10.1006/abio.2002.5686

28. Wood P.L, Unfried G., Whitehead W., Phillipps A., Wood J.A. Dysfunctional plasmalogen dynamics in the plasma and platelets of patients with schizophrenia. Schizophr Res 2015; 161(2–3): 506–510. DOI: 10.1016/j.schres.2014.11.032

29. Kaddurah-Daouk R., McEvoyJ., Baillie R., Zhu H., K Yao J., Nimgaonkar V.L. et al. Impaired plasmalogens in patients with schizophrenia. Psychiatry Res 2012; 198(3): 347–352. DOI: 10.1016/j.psychres.2012.02.019

30. Thomas R.H., Foley K.A., Mepham J.R., Tichenoff L.J., Possmayer F., MacFabe D.F. Altered brain phospholipid and acylcarnitine profiles in propionic acid infused rodents: further development of a potential model of autism spectrum disorders. J Neurochem 2010; 113(2): 515–29. DOI: 10.1111/j.1471-4159.2010.06614.x

31. Электронный ресурс. https://www.eurekalert.org/pub_releases/2018-05/asfb-wht052918.php (Ссылка активна на 17.03.2021.)

32. Wiesner P., Leidl K., Boettcher A., SchmitzG., LiebischG. Lipid profiling of FPLC-separated lipoprotein fractions by electrospray ionization tandem mass spectrometry. J Lipid Res 2009; 50(3): 574–585. DOI: 10.1194/jlr.D800028-JLR200

33. Berdyshev E.V. Mass spectrometry of fatty aldehydes. Biochim Biophys Acta 2011; 1811(11): 680–693. DOI: 10.1016/j.bbalip.2011.08.018

34. Griffiths W.J. Tandem mass spectrometry in the study of fatty acids, bile acids, and steroids. Mass Spectrom Rev 2003; 22(2): 81–152. DOI: 10.1002/mas.10046

35. Hui S.P., Chiba H., Kurosawa T. Liquid chromatography-mass spectrometric determination of plasmalogen in human plasma. Anal Bioanal Chem 2011; 400(7): 1923–1931. DOI: 10.1007/s00216-011-4921-7

36. Hidaka H., Yamauchi K., Ohta H., Akamatsu T., Honda T., Katsuyama T. Specific, rapid and sensitive measurement of sphingomyelin, phosphatidylcholine and lysophosphatidylcholine in serum and lipid extracts. Clin Biochem 2008; 41(14_15): 1211–1217. DOI: 10.1016/j.clinbiochem.2008.06.010

37. Goldfine H. Bacterial plasmalogens. Ether lipids: chemistry and biology. F. Snyder (ed.). New York, 1972; 329–350

38. Kamio Y., Kanegasaki S., Takahashi H. Occurrence of Plasmalogens In Anaerobic Bacteria. J Gen Appl Microbiol 1969; 15: 439–451. DOI: 10.2323/jgam.15.439

39. Řezanka T., Křesinová Z., Kolouchová I., Sigler K. Lipidomic analysis of bacterial plasmalogens. Folia Microbiol (Praha) 2012; 57(5): 463–472. DOI: 10.1007/s12223-012-0178-6

40. Mawatari S., Sasuga Y., Morisaki T., Okubo M., Emura T., Fujino T. Identification of plasmalogens in Bifidobacterium longum, but not in Bifidobacterium animalis. Sci Rep 2020; 10(1): 427. DOI: 10.1038/s41598-019-57309-7

41. Hokazono E., Tamezane H., Hotta T., KayamoriY., Osawa S. Enzymatic assay of phosphatidylethanolamine in serum using amine oxidase from Arthrobacter sp. Clin Chim Acta 2011; 412(15–16): 1436–1440. DOI: 10.1016/j.cca.2011.04.023

42. Fallatah W., Smith T., Cui W., Jayasinghe D., Di Pietro E., Ritchie S.A., Braverman N. Oral administration of a synthetic vinyl-ether plasmalogen normalizes open field activity in a mouse model of rhizomelic chondrodysplasia punctate. Dis Model Mech 2020; 13 (1): dmm.042499. DOI: 10.1242/ dmm.042499

43. Ulven S.M., Kirkhus B., LamglaitA., Basu S., Elind E., Haider T. et al. Metabolic effects of krill oil are essentially similar to those of fish oil but at lower dose of EPA and DHA, in healthy volunteers. Lipids 2011; 46(1): 37–46. DOI: 10.1007/s11745-010-3490-4

44. Fujino T., Yamada T., Asada T., TsuboiY., Wakana C., Mawatari S., Kono S. Efficacy and Blood Plasmalogen Changes by Oral Administration of Plasmalogen in Patients with Mild Alzheimer’s Disease and Mild Cognitive Impairment: A Multicenter, Randomized, Double-blind, Placebo-controlled Trial. EBioMedicine 2017; 17: 199–205. DOI: 10.1016/j.ebiom.2017.02.012

45. Paul S., Lancaster G.I., Meikle P.J. Plasmalogens: a potential therapeutic target for neurodegenerative and cardiometabolic disease Prog Lipid Res 2019; 74: 186–195. DOI: 10.1016/j.plipres.2019.04.003