ALTERACIONES EN EL METABOLISMO DE LAS LIPOPROTEINAS- I -

Qumica Biolgica Patolgica

Dra. Silvia Varas

qbpatologica.unsl@gmail.com

Tema:13 (Bolilla 8)

2011

TEMA 13: Clasificacin de Fredickson. Alteraciones en el

metabolismo de los quilomicrones. Deficiencia de

lipoproten lipasa y Sndrome de quilomicronemia.

Estructura, funcin y deficiencia de LPL y apo CII. Cuadro

clnico. Diagnstico y tratamiento. Deficiencia de Lecitin-

colesterol-acil transferasa. Caractersticas de la enzima.

Cuadro clnico y anormalidades clnicas y tisulares.

Resumen

Metabolismo de Lipoprotenas:

Valores Normales de Plasma (mg/dl)

Triglicridos Total Chol. HDL-Chol TC/HDLC

Adulto mujer 80 190 55 3.5

Adulto hombre 120 200 43 4.7

Neonato 35 70 35 2.0

Estructura de Lipoprotenasplasmticas

LP core Trigliceridos Esteres de

colesterol

LP superficie Fosfolpidos Protenas Colesterol

ProtagonistasI: Lpidos

Fosfolipidos

Colesterol

Esteres de Colesterol

FL: Lecitina

Las Apolipoprotenas, varan de unas lipoprotenas a otras. Se denominan con letras del alfabeto, de acuerdo con el orden en el que han sido descubiertas.

Las principales son Apo A, Apo B, Apo C, Apo D, Apo E. Son muy importantes y con distintas funciones:

- Mantienen la integridad estructural de las lipoprotenas

- Regulan las enzimas que intervienen en el metabolismo de las LP.

- Sirven para reconocer receptores que van a interaccionar con las LP.

Protagonistas II: Apoliprotenas

Activa LCAT

Capta lpidos

Protagonistas III: RECEPTORES DE LIPOPROTENAS

Los receptores HEPATICOS son Apo E afines: receptor de remanentes de quilomicrones (B48:E); el LRP protena relacionada con el receptor de LDL; el receptor compartido de los remanentes de VLDL (IDL) y LDL (B100:E) y el receptor barredor de HDL2 (SR-B1).

A nivel EXTRAHEPATICO, existen receptores de LDL (B100) y de HDL (A1), de remanentes (quilomicrones y de VLDL) y los barredores SR-A para LDL alteradas (acetiladas, oxidadas o glicosiladas) presentes en los macrfagos y los SR-B1.

Protagonistas IV: Sistemas Enzimticos

Lipoprotein lipasa perifrica, es sintetizada en las clulas, translocada a la superficie de la pared vascular y liberada por la heparina. Es activada por la Apo C2 e inhibida por la Apo C3 y es sensible a la insulina. Es responsable de la catabolizacin de quilomicrones y VLDL.

Lipasa heptica, est regulada por la sntesis de colesterol a nivel heptico, es responsable del catabolismo de los QMr, IDL y HDL2.

Lecitin colesterol acil transferasa (LCAT), esterifica el colesterol libre en las HDL.Transfiere cidos grasos desde los fosfolpidos al colesterol libre. Es estimulada por la Apo A1 y ApoE.

Protena transportadora de colesterol esterificado (CEPT) es responsable del transporte de los steres de colesterol desde las HDL VLDL, IDL y LDL y de triglicridos desde las VLDL HDL.

Protagonistas IV: Sistemas Enzimticos (+ y -):

LE

EstrgenosSDS

Insulina AndrgenosHORMONAS TIROIDEASHeparina

Hepatocitos>TGhidrolasa< FLipasa

TG y FL de los IDL, HDL

LH

Apo CIIIProtamina-Bloquean.

Apo CII*Insulina Heparina

Tej adiposo y musculoesqueleticoy cardiaco

TG hidrolasaFLipasa

TG y FL de los QM, VLDL

LPL

(-)(+)OrigenFuncinSEnzima

Protagonistas IV: Sistemas Enzimticos (+ y -):

-Apo AIApo E

HepatocitoEsterificacindel colesterol

CL y Fosfatidil-colina de las HDL

LCAT

Hgado, TA y Pulmn

Transfiere FL a HDL (Remodelam. HDL)

FLs de QM y VLDL

PLTP

Hgado y Tejido Adiposo

Transfiere CE por TG de HDL a LP con Apo B

CECETP

(-)(+)OrigenFuncinSEnzima

Funciones PLTP

0%

20%

40%

60%

80%

100%

Q VLDL LDL HDL

Tipo de LP

Composicin

C

P

T

C

P

T

T

P

C

CP

T

Figure 2. LP y su contenido relativo de triaglicridos(T), colesterol (C) y proteinas (P).

Microfotografa de las lipoprotenas

Las cinco clases de Lipoproteinas

B100Formada escirculacin por

ruptura parcial de IDL. Libera colesterol

a los rganosperisfericos

22Low density lipoproteins

(LDL)

A, C(I,II,III), D, EHgado. Remuevecolesterol usados de los tejidos y es llevado

al hgado. Dona apolipoproteinas a QM

y VLDL

8High density lipoproteins

(HDL)

B100, C(I,II,III) , E

Hgado. Transporte de Tg endogenamentesintetizada TAG

43Very low density lipoproteins(VLDL)

A, B48, C(I,II,III) E

Intestino. Transportede TAG dietarios

500Quilomicrones(CM)

Principal apoliprotenasOrigen y funcin

Dimetro(nm)Clase

Aumentala densidad

- densas

+ densas

Pre-

siembra

(+)(-)

LIPIDOGRAMAS

ELECTROFORTICOS

OBJETIVOS:

2. Definirlas funciones en el transporte y procesamiento de: a)apolipoproteinas: A1, B48, B100, CII, yE; b) enzimas: lecitin:colesterol aciltransferasa (LCAT), acilCoA:colesterol acil transferasa (ACAT) y lipoprotein lipasa (LPL); c) protenas unicas: triagliycerol transfer protein (TTP) y cholesterol efflux regulatory protein (CERP), NPC-1

OBJETIVOS:

2. Definirlas funciones en el transporte y procesamiento de: a)apolipoproteinas: A1, B48, B100, CII, yE; b) enzimas: lecitin:colesterol aciltransferasa (LCAT), acilCoA:colesterol acil transferasa (ACAT) y lipoprotein lipasa (LPL); c) protenas unicas: triagliycerol transfer protein (TTP) y cholesterol efflux regulatory protein (CERP), NPC-1

Transfiere el Colesterol tomado de las LDL de endosoma-lisosoma al pool celular en el Golgi

NingunoInterior de las clulasNPC-1 3c)

Ligando para el receptor de apo E que depura los QMr, IDL y HDL

NingunoHgadoApo Ea)

Activa LPLNingunoVasos sanguneosApo CIIa)

Ligando para R de LDL; exporta VLDL desde el hgadoNingunoHgado, otras clulasApo B100a)

Exporta de QM desde clulas intestinalesNingunointestinoApo B-48a)

Activa LCAT y ABC1; une a receptores SR-B1 sobre las clulas que requieren extraccin de colesterol

NingunoSangre, membrana plasmtica

Apo A1a)

Carga TG en B48 (intestino) y B100 (hgado)NingunoREL intestino/hgado

MTTP 2c)

Transporta colesterol y FL( lecitina) hacia fuera de la bicapa lipdica hacia apo proteinas como Apo A1 para generar la

pre beta HDL

Apo A1 Membrana plasmaCERP= ABC-A1

c)

Extraccin de Colesterol desde clulas HDL transporta CE para depuracin por el hgado por medio de la conversin a A.

Biliares

Apo A1SangreLCAT b)

Acumulacin de esteres de colesterolColesterol LibreInterior de las clulasACATb)

Escinde AGL desde en QM y VLDL para ser usado por TA y msculo

Apo CIIVasos sanguneosLPLb)

FuncinActivadorSitio de AccinEnzima

(Protena)

1- Cholesterol Efflux Regulatory Protein= ABC1

2-Microsomal Triacylglycerol Transfer Protein

3- Niemann Pick C Protein -1

Clasificacin de Fredrickson (WHO)

Def. LPL: 1 en 1.000.000

Def. Apo C2: 1 en 1.000.000

HTF: 1 en 100

1 en 5.000

1 en 100

Aa: 1 en 500

AA: 1 en 1.000.000

Clasificacin General Dficit en LPL (Tipo I) Dficit Apo CII (Tipo Ib)

Hipertrigliceridemias endgena Hiperlipidemia familiar combinada Hipercolesterolemia familiar Apo B100 defectuosa familiar Hipercolesterolemia Polignica

Abeta Lipoproteinemia Hipobetalipoproteinemia familiar

Dficit Lipasa Heptica DisbetaLipoproteinemia (Tipo III,Beta ancha)

Hiper

Hipo

VIA ENDOGENA

VIA EXOGENA

VIA

EXOGENA y ENDOGENA

Hipo--lipoproteinemia familiar Deficiencia LCAT (ojo de pez) Enfermedad de Tangier Deficiencia Apo AI Hiper--lipoproteinemia Deficiencia CETP

Deficiencia HDL

Alteraciones Familiares del Metabolismo

HDL

VIA REVERSA

Deficiencia LCAT

Sndrome de Quilomicronemia

Deficiencia familiar de LPL

Deficiencia familiar de Apo C-II

Estructura y Funcin de LPL

Modelo esquemtico de accin de LPL en el endotelio capilar: Los proteoglicanos como el heparan sulfato son intercalados sobre el endotelio capilar. LPL se unen al heparan y se extienden hacia el lumen vascular

LPL

Heparan

sulfato

Glycosylphosphatidylinositol-anchoredhigh density lipoprotein- bindingprotein 1 (GPIHBP1) es una nueva molcula en la clula endotelial y juega un rol en importante en metabolismo de los QM.

Animales deficientes en GPIHBP1 presentan hiperquilomicronemia

Activacin glicosilacin en

Asparagina en RE

Procesamiento postranscripcional y extracelular de LPL: LPL es sintetizada en las clulas del parnquima en forma inactiva. La activacin de la enzima ocurre en el aparato de Golgi. La enzima activa es liberada de la clula y se une a la superficie de la clula endotelial. La enzima inactiva se puede liberar desde la clula

Metabolismo de los QM

Sintetizados en ID Transporte de lpidos

dietarios 98% lipidos, mayor

tamao, baja densidad Apo B-48

Receptor binding

Apo C-II Activador de Lipoprotein

lipasa

Apo E Remanente Receptor

Binding

Quilomicrones

QM naciente (B-48)

QM maduro (+apoC & apo E)

InteraccinLipoprotein lipasa

QM remanente

Removido en hgado

Apo C removido

Quilomicrones

MonocapaMonocapa de de SuperficieSuperficieFL (5%)FL (5%)CL (1%)CL (1%)ProteProtenasnas (1%)(1%)

Core HidrofobicoCore HidrofobicoTgTg (93%) (93%) CE (1%)CE (1%)

MetabolismoQM:

Los AG de cadena larga

son re-esterificados en

TG en el intestino y

transferidos a los QM

los cuales contienen

apoB48. Son

secretados en la sangre

via circulacin linftica

ApoC, ApoE y CE son

adquiridos desde HDL en

circulacin.

ApoA-I y ApoA-IV

pueden ser adquiridos del

intestino o de la HDL en

circulacin.

ApoC-II activa LPL la

cual cataliza la hidrlisis

de los TG

Las Apolipoproteinas

son transferidas de

nuevo a la HDL

El QM r es tomado por:

el RLDL (apo B100:E) y

por el R LRP en el

hgado

REPASO:

Deficiencia Familiar de LPL Descripta por 1 vez en 1932 por Brger and Grtz, en un nio de un matrimonio consaguineo.

En 1960, Havel y Gordon demuestran un clearence defectuoso de las LP ricas en triglicridos.

En 1974, Kraus y col. informaron la actividad disminuida de LPL y LH, en plasma postheparinico.

En 1989, se describe el primer defecto en la estructura del gen de LPL.

Frecuencia:1/1.000.000

Caractersticas:

LLpidospidos de la de la sangresangre y y lipoprotenas:

a) QM son extremadamente elevados luego del nacimiento. De 43 casos, 13 fueron detectadosdurante el primer ao de vida, 22 (antes de 10 aos).

b) VLDL, LDL, HDL son normal, pueden ser bajos.

c) [TG] estan elevados: 2500-12000 mg/dl. Normal: 100-250 mg/dL.

d) [Colesterol] es alta, pero no extremadamentealta.

e) Capa cremosa en plasma enfriado a (4oC, todala noche).

Fenotipo Clnico

Los xantomas (tipo papulo-eruptivos) de la piel y la lipemia retinalis aparecen con niveles de tg2000 mg/dl y pueden desaparecer en varias semanas si los niveles de tg disminuyen.

Los xantomas eruptivos son ndulos pequeos y amarillos que se elevan en la piel (con una rea pigmentada de color rojo que lo rodea).

Los xantomas eruptivos se observan en nalgas y zonas extensoras

El examen del fondo de ojo, donde

aparece una imagen tpica, la Lipemia

Retinalis, caracterizada por vasos de

coloracin rosa plido debido al aumento

de los quilomicrones.

xantomas eruptivos

Fenotipo Clnico II

Organomegalia: particularmente, hepato-esplenomegalia

Presencia de clulas espumosas. Dolor en abdomen medio Riesgo de pancreatitis recurrente con evolucin a

crnica. En general, la deficiencia en LPL no se asocia a

enfermedad aterosclertica vascular. Gentica: El gen de la LPL, esta situado en el

cromosoma 8p22.

Actividad de lipasa [[[[moles de glicerol/mL/hr]]]]:

LPL Lipasa

Extrahepatica HepaticaNormal Def. Normal Def.

Hombre:

4-7 0.5 15.4 13.5

Mujer:

4-7.5 0.1 11.6 11.2

DIAGNSTICO BIOQUIMICO

Gen LPL

Gen LPL y Mutaciones:

8p22

1 Doble heterocigota

40

mutaciones

28 mutaciones misense asociadas con

reducida o ausente actividad de LPL y

una variante con actividad LPL normal,

7 sustituciones puntuales que causan un

codon stops;

2 mutaciones en el marco de lectura; y

aparte de las dos mutaciones descriptas

originalmente,

1 delecion de 3Kb y

2 mutaciones en el sitio del splicing

Localizacin de mutaciones missense en el gen LPL. Solo 5 de los 10 exones

Diagnstico

[TG] de plasma [quilomicrones]

Responde a dieta bajas en grasa en 5 das

TG < 400 mg/dL

Col < 250 mg/dL

Medida actividad de LPL

Capa blanca en plasma dejado a 4oC todala noche.

Tratamiento:

RestoResto de de susu vidavida: : dietadieta restringuidarestringuida en en grasagrasa.Pequeas cantidades de AG esenciales.Se les suministr TG de cadena media(TGCM) puede ser bien tolerada. TGCM contiene solo 8-12 carbonos. Son transportado al hgado via vena porta.Esto AGCM no se unen a FABP (fatty acid-binding proteins), y no son reesterificados a triglicridos, y, lo ms importante, no son empaquetados en QM.

Saturated fatty acids

Name end in Anoic.

Acetic 2

Propinoic 3(OCFA)iso-BCFA

Butyric 4

Valeric 5(OCFA)iso-BCFA

Caproic 6

Caprilic 8

Capric 10

Lauric 12

Myristic 14

Palmitic 16(25%)

Stearic 18(5%)

Arachidic 20

Lignoceric 24

Unsaturated fatty acids

Name end in Enoic

Monounsaturated

Palmitoleic 16 9(7)

Oleic 189(9)

Erucic 2213(9)

Nervonic 2415(9)

Polyunsaturated

Linoleic 189,12(6)

- linolenic 18 9,12,15(3) (-9,12,6(6))

Arachidonic 20 5,10,11,14(6)

Timnodonic 20 5,8,11,14,17(3)EPA

Clupanodonic 22 7,10,13,16,19(3)DPA

Cervonic 22 4,7,10,13,16,19(3)DHA

Deficiencia Familiar de Apo CII

Historia 1978: Breckenridge y col. Informan el

caso de un hombre de 59 aos de edad que desde los 18 aos haba tenido dolor abdominal y haba desarrollado diabetes mellitus y esteatorrea. Con una dieta baja en grasa sus triglicridos descendan de 4000 a 1000 mg/dl.

Al darle una transfusin por una anemia, observ que el defecto correga, sugiriendo que un factor presente en el plasma estaba deficiente. Luego se comprob que tena un dficit de Apo CII.

Diferencia con Deficiencia de LPL:Se diferencia de deficiencia familiar de LPL

en que: (1) los sntomas generalmente se

desarrollan a una edad ms avanzada (13-60 aos) y

(2) los individuos pueden desarrollar insuficiencia pancretica crnica con esteatorrea y diabetes mellitus dependiente de insulina.

Estructura del Gen Encontraron que el gen APOCII

bandea en el cromosoma 19, la banda 19q13.3. Esta constituido por cuatro exones.

Tipos de Mutacin Se han identificaron mltiples mutaciones de cambio de

una base por otra que genera un codon stop y deleciones e inserciones que generan mutaciones en el marco de lectura en el gen APO CII

Diagnstico:

El diagnstico se basa en la determinacin de la concentracin de apo C-II.

Disminucin de la actividad de LPL en ausencia de Apo CII y corrige a valores normales con la adicin de Apo CII normal.

Diagnstico:

En el ensayo de la activacin de LPL: se puede usar LPL de origen de leche bovina, la cual esta libre de ApoCII y evaluar el plasma de un paciente con dficit de Apo CII. Se puede titular la cantidad de Apo CII necesario para corregir la actividad de LPL.

Electroforesis en gel de apolipoprotenas de VLDL y quilomicrones. La infusin de plasma normal en una persona con deficiencia familiar C-II resulta en una notable reduccin del plasma la concentracin de triglicridos.

QM

VLDL

FL

CT

TG

Apo B

Apo CII (-)

T=0

Apo CII (+)

T=12 hs

T=0

T=0

T=10

T=10

Inyeccin Heparina

Tratamiento:

El tratamiento es una dieta baja en grasas a lo largo de la vida.

Infusiones de plasma rico de Apo CII