mecanismos de aterogenesis lipoproteinas modificadas
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MECANISMOS DE ATEROGENESIS
LIPOPROTEINAS MODIFICADAS
Prof Dra Laura Schreier
Laboratorio de Lípidos y Aterosclerosis
Depto. Bioquímica Clínica
Fac de Farmacia y Bioquímica-Hospital de Clínicas,
Universidad de Buenos Aires- [email protected] I N F I B I O C - U B AI N F I B I O C - U B A
ATEROGENESIS
sintomático
Decadas Años Meses -Dias Meses
Sano subclínico
umbral
Progresión de la placa ateromatosa
Laboratorio de Lipidos y Aterosclerosis Universidad de Buenos Aires-Argentina
Proceso lento que comienza en los primeros años de vida y puede acelerarse con la presencia de los factores de riesgo.
Gran disparidad en
la expresión clínica
de la aterosclerosis
Foco en mecanismos con fines terapéuticos
HIPOTESIS PASAJE Y RETENCION DE LP
OXIDACION DE LP Y OTRAS MOLECULAS
RESPUESTA INFLAMATORIA RESPUESTA INMUNE
Laboratorio de Lipidos y Aterosclerosis
Universidad de Buenos Aires-Argentina
ATEROGENESIS
Célula Endotelial
AMPLIFICACION DE LA RESPUESTA INFLAMATORIA
LDL Linfocito T Monocitos
MCSF, TNF-, IL-1
Célula Muscular Lisa
Matriz Extracelular Citoquinas TNF-; INF-, CD40
Formación de la Capa Fibrosa (Colágeno, Proteoglicanos
Apoptosis) CORE LIPIDICO
Apoptotic Cells
Ox-LDL
MMPs
EXACERBANTES
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HIPOTESIS PASAJE Y RETENCION DE LP-ApoB
OXIDACION DE LP Y OTRAS MOLECULAS.
INFLAMACIÓN
RESPUESTA INMUNE
Laboratorio de Lipidos y Aterosclerosis
Universidad de Buenos Aires-Argentina
ATEROGENESIS
Disparador
Evidencias de la hipótesis Pasaje y Retención de las LP-ApoB:
• Disminución de LDL previene ECV Disminuye la probabilidad de que las LP -Apo B entren al endotelio y sean retenidas
• Modelos animales knock-out LDL-/-, hipobetalipoproteinemia, non sense PCSK9
• Nuevos enfoques de tratamientos que tienden a impedir la interacción de LP-ApoB con moléculas de la matriz extracelular que permiten la retención
El colesterol per se no causa aterosclerosis. El complejo LP-ApoB tiene las propiedades para ser aterogenicas
Ferrence B, Cardiology Clinics , 2018, 36:203-11 Laboratorio de Lipidos y Aterosclerosis
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3 factores que influencian el pasaje y retención de LP-ApoB
1. Tamaño, composición de las LP-ApoB
2. Interacción fisicoquímica entre LP-ApoB y moléculas de la matriz extracelular
3. Rol de moléculas pro-retentivas: LPL, esfingomielinasa, PLA2
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HDL
LDL
IDL/RLP
VLDL pequeña
QUILOMICRONES
PLA
SMA
PAR
ED A
RTER
IAL
?
VLDL grandes?
PASAJE DE LIPOPROTEINAS ES FUNCION DEL TAMAÑO Limite 70nm
Laboratorio de Lipidos y Aterosclerosis
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Pre-lesión
Retención temprana
Ingreso de monocitos
Transformación en cel. espumosas
Respuestas avanzadas a la retencion de LP
Ira Tabas et al, Circulation 2017 Laboratorio de Lipidos y Aterosclerosis
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Respuesta a la Retención de las LP-ApoB
Iniciadores claves
Respuestas locales
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• Mutagénesis del dominio de unión de ApoB a GAG:
disminuyen la retención de LDL y la aterosclerosis
• Manipulación de la matriz extracelular
para alterar la afinidad
• Knockouts de enzimas de la pared arterial
implicadas en la retención y agregación
• Producción de mABs para bloquear sitios de unión de ApoB
a cadenas de GAG en la matriz arterial
Investigaciones actuales tienden a disminuir la retención de las LP-ApoB en la pared arterial
Delgado Roche L, Brito V et al Free Rad Biol Med 2015
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Laboratorio de Lipidos y Lipoproteinas
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LIPOPROTEINAS MODIFICADAS
TEJIDOS PERIFERICOS
SANGRE
PARED ARTERIAL
LP
TIPICA
MACROFAGOS
R-LDL
LP
MODIFICADA
R-LDL
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SUBFRACCIONES DE LIPOPROTEINAS
Quilo-
micrones
VLDL
Remanentes de
quilomicrones
IDL
LDL
HDL2
HDL1
HDL4
HDL3
Lp(a)
DIAMETRO (A)
DE
NS
IDA
D
>
Laboratorio de Lipidos y Lipoproteinas Universidad de Buenos Aires-Argentina
1/D
ensi
dad
Tamaño
LDL pequeña y densa
Baja afinidad a proteoglicanos Alta afinidad a proteoglicanos
Area accesible a apo B 36 % Area accesible a apo B 64 %
• MAYOR PASAJE Y RETENCION EN PARED ARTERIAL.
• MAYOR OXIDABILIDAD
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Carga e-
Schreier L et al Nutr Cardiovasc Dis, 2004
11419 hombres y mujeres, 11 años de seguimiento, 1158 individuos (11.3%) desarrollaron CHD
LDL pyd se asoció fuertemente a un perfil lipídico-lipoproteico aterogénico y diabetes
LDL pyd se asoció a enfermedad coronaria, aun en ausencia de col-LDL elevado
Corrección por: edad, sexo, raza, tabaquismo, BMI, HT, Col-HDL, TG, medicación, DM, SM, hs-CRP
LDL pequeña y densa LDL grande y liviana
LDL GRANDES
Y LIVIANAS
LDL PEQUEÑAS
Y DENSAS LDL TIPICAS
IDL
Lipasa
Hepática
Lipasa
Hepática
_
estrogenos
+ insulina
androgenos
progesterona
triiodotironina
Lipasa
Hepática
FORMACION DE LDL PEQUEÑA Y DENSA
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CETP
VLDL
col TG
LDL MODIFICADAS
LDL PEQUEÑA Y DENSA
LDL GLICADA
LDL OXIDADA √
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OXIDACION
LDL
STRESS
OXIDATIVO
DISFUNCION
ENDOTELIAL
ATEROSCLEROSIS
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LDL oxidada
Hallazgo de LDL-ox y
lipoperóxidos en áreas de
la placa ateromatosa
Efecto antiaterogénico de
la terapia antioxidante
Anticuerpos anti LDL-ox en
pacientes con aterosclerosis
carotídea severa
Incremento en la susceptibilidad
de LDL a la oxidación en pacientes
CAD, normo y dislipémicos
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PROPIEDADES PROATEROGENICAS DE LDL OXIDADA
• Incremento en la captación por receptores scavenger
• Acción quimiotáctica para monocitos y cel T circulantes
• Inhibición de la movilidad de macrófagos en la intima
• Acción mitogénica sobre macrófagos y cel musculares lisas
• Induce la expresión de genes vasculares: MCP-1, CSF, IL1, VCAM1, ICAM1
• Acción citotóxica sobre células endoteliales
• Inhibición de la vasodilatación inducida por NO
• Aumento de las vias procoagulantes: inducción del FT y agreg. plaquet
• Carácter inmunogénico, genera auto-Ac y activa cel
• Está involucrada en el SCA y promoveria la ruptura de placa
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LDL nativa Monocitos
circulantes
Célula espumosa
LDL nativa
Daño
endotelial
Monocitos
residentes
macrófagos
Sustancias
reactivas
del oxígeno
LDL oxidada LDL oxidada
+ -
I
II
III
IV
De qué depende la oxidacion de LDL ?
FACTORES
QUE DEPENDEN
DE LA
LIPOPROTEINA
FACTORES
QUE DEPENDEN
DEL MEDIO
- Contenido en ác. grasos poliinsat.
- Anti-ox liposolub.(Vit E, b-carot...)
- Grado de glicosilación
- Modificaciones en su Estructura
- Radicales libres
- Metales: Cu2+, Fe2+, Se2+,
- Anti-ox plasmát, Vit C, SOD
- HCY , ac.úrico
- Producción de NO
- Actividad a-oxidante de HDL
LDLox
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Lab. Lípidos y Lipoproteínas-UBA
Ensayo de susceptibilidad a la oxidación
Oxidación in vitro de la lipoproteína con cobre
Medida de los productos de la oxidación
Dienos Conjugados
TBARS
Medida de LDL oxidadas:
Su evaluación directa en plasma no revela
lo que realmente sucede en la pared arterial
Laboratorio de Lipidos y Lipoproteinas
Universidad de Buenos Aires-Argentina
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
0 50 100 150 200 250 300
Tiempo (min)
DO
23
4 n
m
Tiempo
lag
LDL + Cu
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Diab Cont
T iempo
lag
(min)
Laboratorio de Lipidos y Lipoproteinas
Universidad de Buenos Aires-Argentina
LDL SUSCEPTIBILITY TO “IN VITRO” OXIDATION IN
ATHEROSCLEROTIC CARDIOVASCULAR DISEASE (CVD).
*
0
15
30
45
60
75
100
115
CONTROLES PACIENTES
TB
AR
S (
nm
ol M
DA
/mg
pro
t. L
DL
)
P<0.01
CVD Controls
DL=25
NL=25 0
20
40
60
80
100
120
140
160
0 30 60 90 120 150 180 210
CVD
Controls
Cu+LDL
nm
ol M
DA
/mg
LD
L p
rot
Laboratorio de Lipidos y Lipoproteinas
Universidad de Buenos Aires-Argentina Schreier L et al, Clin Biochem 1998
MODIFICACIONES DE HDL
FUNCION ANTIATEROGENICA
OXIDACION DE HDL
HDL RICA EN TG
HDL CON APO- A-II
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OXIDABILIDAD HDL
Laboratorio de Lipidos y Lipoproteinas
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Tiempo lag
*
0
5
10
min
Velocidad
*
0
2
4
6
8
nm
ol D
C/m
in.m
g
TBARS
*
0
20
40
60
80
nm
ol M
DA
/mg
pro
t
Máx prod DC
*
0
100
200
300
nm
ol/m
g p
rot
OXIDABILIDAD DE HDL
* p<0.05;
• Diabéticos
• Controles
HDL de pacientes diabeticos tipo 2
presentó mayor oxidabilidad
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Las modificaciones mencionadas ocurren aún
cuando los niveles de colesterol en LDL y HDL
o de TG son normales
L p(a)
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LDL
Apo B100
Kringle
Apoproteina (a)
Lp(a) : LDL + 1proteina adicional apo (a)
Puentes disulfuros
Lp(a) es semejante a LDL pero metabólicamente diferente
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dominio proteasa
The Emerging Risk
Factors Collaboration JAMA 2009
A. Ajustado por sexo y edad
B. Ajustado por presion sist,
Tabaq., diab, BMI, col-LDL
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IAM y muerte causas
coronarias n=9318 casos IAM y muerte causas
coronarias n=8362 casos
Relación entre la concentración de Lp(a) y riesgo de enfermedad coronaria
Lp(a)
•El número de repeticiones en el KIV tipo 2 determina marcada
heterogeneidad en tamaño y peso molecular 40 isoformas que varían entre
200 a 800 KDa
•El tamaño posee relación inversa con la concentración Lp(a) más
pequeñas se producen más rápidamente y se degradan menos
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La variación genética del Kringle IV tipo 2 heterogeneidad de tamaño
inversamente relacionado con la concentración
El genotipo kringle IV tipo 2 presenta asociación con el riesgo CVD
Copenhagen City Heart Study
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TIPICA DISTRIBUCION DE Lp(a) EN POBLACION GENERAL (CAUCASICOS)
(n=3000) (n=3000)
Copenhagen general Population study 2003-2004
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Lp(a)
•Atraviesa desde el plasma hacia la intima
•Es más ávida de retención que la LDL
•Se une a la matriz extracel. por apo B y apo(a)
•Apo(a) se une a proteinas de la matriz (fibrina)
•Contribuye con su colesterol a la expansión de la placa
•Promueve reclutamiento de monocitos via inflamatoria
•Carrier de FL oxidados proinflamatorios
•Contiene PLA2-LP, cliva AG oxidados a cadenas cortas
El rol de Lp(a) en la aterogenesis
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LDL nativa
Célula
espumosa
LDL oxidada
O2
O2
O2
Lp(a)
Lp(a)
MExt
Metabolism, 2013 Hoover-Plow J, Huang M
LP(a) y Plasminógeno
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Competencia inhibe la actividad
de la plasmina y la fibrinolisis
LDL Lp(a) Epidemiologia en
Humanos
Asociación directa en
numerosos estudios
Asociación directa en
numerosos estudios
Estudios genéticos
en humanos
Asociación directa en
numerosos estudios
Hipercolest. fliar
Asociación directa en
numerosos estudios
Polimorf. KringleIV tipo2
Estudios de
Mecanismos
Mecanismos claramente
demostrados: Acum.LDL en la
intima causa aterosclerosis
Mecanismos similares a LDL
+ efectos protrombóticos y
antifibrinolíticos
Modelos animales Efectos proaterogénicos en
numerosos estudios
Efectos proaterogénicos en
numerosos estudios (monos)
Estudios de
Intervención
Ensayos con estatinas
dieron la prueba final de
causalidad
No hay hasta el momento
tratamiento especifico para
Lp(a)
Randomizacion
Mendeliana
Variante LDLR
Aumento LDL riesgo CV
Variante en LPA
Aumento nivel Lp(a)riesgo
CV
Comparación de evidencias que demuestran a C-LDL y Lp(a)elevados como causantes de CVD
Lab de Lipidos y Aterosclerosis Universidad de Buenos Aires-Argentina
Muchas gracias por su atención
Curvas de dosis-respuesta: Medida de la vasorrelajación de anillos de aorta pre-contraídos y en presencia de lipoproteínas
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0
20
40
60
80
100
-10 -8 -6 -4 -2
Acetilcolina Log (M)
% R
ela
jac
ión
Re
laxa
tio
n (
%)
-10 -8 -6 -4 -2
Acetylcholine (Log M)
Control
Typical VLDL
Typical LDL
Atypical VLDL
Endotelio 100% Pre-contraido x Nor-adrenalina
Maxima relajation
Inhibicion de la relajacion
VLDLs anormales promueven Disfuncion endotelial
Más allá del nivel plasmático de TG, VLDL con composición alterada induce
Disfunción endotelial contribuyendo al proceso aterogénico
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Inhibition of relaxation
p<0.01
**vs HDL+VLDL, p<0.01
0
20
40
60
80
100
-9 -7 -5
% R
ela
xa
tio
n
Acetylcholine Log (M)
TG- enriched VLDL
HDL
TG -enriched VLDL+HDL
Control
Aumento del flujo al subendotelio
Retención en la íntima
LPL
LPL
LPL
Partículas grandes son rápidamente hidrolizadas
O2-
O2-
LRT/RLP
Ejercen disfunción endotelial NO,
Penetran y son retenidas sin modificación previa
Disminuyen tamaño
Agregación plaquetaria, citoquinas y molec. adhesión
Mecanismo Aterogénico de los RLP
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y = 16.351x - 0.6342
r = 0.638
p<0.01
0,0
1,0
2,0
3,0
4,0
5,0
6,0
7,0
0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5
VLDL Chol/TG
Km
(u
M)
Afinidad
VLDL-TG Schreier L, 2002
0
20
40
60
80
100
-10 -8 -6 -4 -2
Acetilcolina Log (M)
% R
ela
jac
ión
Rel
axat
io
n (
%)
Control
Typical VLDL
Typical LDL
Atypical VLDL
Zago V 2013
PCR