ALTERACIONES EN EL METABOLISMO DE LAS LIPOPROTEINAS- II -

Química Biológica Patológica

���� Dra. Silvia Varasqbpatologica.unsl@gmail.com

Tema:14 (7)

2011

TEMA 14: Alteraciones en el metabolismo de las LDL y VLDL. Hipercolesterolemia Familiar. Características clínicas.

Aspectos genéticos y moleculares. Receptor de LDL. Mutaciones del receptor de LDL. Diagnóstico bioquímico y molecular.Tratamiento. Aterogénesis.

Clasificación General� Déficit en LPL (Tipo I)� Déficit Apo CII (Tipo Ib)

� Déficit Lipasa Hepática� DisbetaLipoproteinemia (Tipo III,β-VLDL,Beta ancha)

VIA EXOGENA

VIA

EXOGENA y ENDOGENA

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

Deficiencia HDL

Alteraciones Familiares del Metabolismo

HDL

VIA REVERSA

� Hipertrigliceridemias endógena� Hiperlipidemia familiar combinada� Hipercolesterolemia familiar� Apo B100 defectuosa familiar� Hipercolesterolemia Poligénica

� Abeta Lipoproteinemia� Hipobetalipoproteinemia familiar

Hiper

Hipo

VIA ENDOGENA

Transporte Endogeno de Lípidos:

Clasificación de Fredrickson (WHO)

1 en 5.000

Aa: 1 en 500

AA: 1 en 1.000.000

Fenotipos:Aa: 1 en 500; AA: 1 en 1.000.000

1 en 50

Aa: 1 en 100; AA: 1 en 200

Metabolismo de los VLDL-LDL

SuperficieSuperficie

PLPL (12%)(12%)

CL (14%)CL (14%)

ProteinaProteina (4%)(4%)

CoreCore

TG (65%) TG (65%)

CE (8%)CE (8%)

VLDL

VLDL Biogenesis

Microsomal

TG transfer

protein

(MTP)

Facilita la

translocación, y

adición de lípidos a

los dominios de

binding de lípidos

TG y C son

sintetizados en

el hígado y

ensamblados

con la Apo B

100 para dar

VLDL

MetabolismoVLDL

Apo C y ApoE y CE son

adquiridos de HDL en

circulación

Transporte de Ácidos Grasos

ApoC-II activa LPL la

cual cataliza la hidrolisis

de TG

Metabolismode VLDL

Apolipoproteínas son

transferidos de vuelta a

HDL

El producto final es un

VLDL remanente (IDL)

FLTP transfiere FL del

remanente a HDL

Captación de VLDL remanente

La particula remanente

(IDL), si contiene apoE,

puede ser tomado por el

receptor LRP

En condiciones normales

60-70 % IDL son captadas

por el hígado (RLDL, LRP,

etc.

Sistemas Enzimáticos (+ y -):

EstrógenosSDS

Insulina AndrógenosHORMONAS TIROIDEASHeparina

Hepatocitos>TGhidrolasa

< FLipasa

TG y FL de los IDL, HDLLH

Apo CIIIProtaminaβ-Bloquean.

Apo CII*Insulina Heparina

Tej adiposo y musculoesqueletico y cardiaco

TG hidrolasaFLipasa

TG y FL de los QM, VLDL

LPL

(-)(+)OrigenFunciónSEnzima

ConversiónVLDL a LDL

La IDL interactua con LH y

pierde AG y apolipoproteinas

(apoE).

La particula resultante es la

LDL

RECEPTORES DE LIPOPROTEÍNAS

Los receptores HEPATICOS son Apo E afines: � El Receptor (B100:E) para LDL y los remanentes de VLDL

(IDL). � El LRP Proteína relacionada con el receptor de LDL (ApoE); � El receptor barredor de HDL (SR-B1).

A nivel EXTRAHEPATICO, existen: � Receptores de LDL (B100),� R VLDL (reconoce Apo E: VLDL, IDL, β-VLDL) (corazón,

músculo, TA) � los barredores SR-A para LDL alteradas (acetiladas, oxidadas o

glicosiladas) presentes en los macrófagos y � los SR-B1.

SR-A

SR-B1R Apo B:E

Core de Tg &

ésteres de

colesterol

apolipoproteína

sangre citosol

LDL

receptor

membrana

plasmática

LDL

SuperficieSuperficie

PLPL (25%)(25%)

CL (15%)CL (15%)

ProteinaProteina (22%)(22%)

CoreCore

TG (5%)TG (5%)

CE (35%)CE (35%)

LDL: Rica en CE

IDL

� Intermediate Density Lipoprotein (IDL)� Sintetizadas desde VLDL� Trigliceridos, Colesterol.� Apo B-100

� Receptor binding

� Apo C-II� LPL activador

� Apo E� Receptor binding

LipoproteínasPlasmáticas

� Low Density Lipoprotein (LDL)� Sintetizadas desde IDL� Transporte Colesterol78% lipid, (58% colesterol & CE)

� Apo B-100� Receptor binding

Metabolismo VLDL

� VLDL Naciente VLDL (B-100) + HDL (apo C & E) = VLDL

� LPL hidroliza TG formando IDL� 75% de IDL removida por el hígado

� Apo E y Apo B mediado por receptores

� 25% de IDL convertidos a LDL por LIPASA HEPATICA � Cede Apo E a HDL

Hipercolesterolemia Familiar Historia

� Desde 1900 se asocio xantomas en tendón y ateromas en arterias� 1930: Müller y Thannhauser reconocieron el agrupamiento familiar de

pacientes que exhiben xantomas, enfermedad arterial coronaria prematura e hipercolesterolemia.

� En el intervalo 1940-1950 se afirma como una enfermedad hereditaria por los estudios familiares de Wilkinson y col., Adlersberg y col. y otros. Gofman y col. a mediados de los ’50 demuestran un aumento de LDL en estos pacientes.

� En 1960, Khachadurian, en el Líbano delinea las diferencias entre homocigotas y heterocigotos, presenta inequívoca evidencia que esta enfermedad de ser de herencia de gen.

� En 1970, Goldstein y Brown descubren el receptor de LDL sobre la superficie de las células y demuestran que FH es causada por mutaciones en el gen de RLDL. En 1982, purifican el RLDL; en 1983 clonan el cDNA y en 1985 aíslan y caracterizan el gen del RLDL.

Nobel Prize, 1985

Michael S. Brown Joseph Goldstein

A Receptor-Mediated Pathway for Cholesterol Homeostasis

Nobel Prize, 1985A Receptor-Mediated Pathway for Cholesterol Homeostasis

Receptores LDL� LDL receptor

� Premio Nobel para Goldstein y Brown porla identificación del R LDL.

� Funcion� Adquirir colesterol del ambiente extracelular.

� Estructura.� Proteína Transmembrana.� Cromosoma 19 = 839 aminoacidos.

� Receptor LDL tambien llamado el Receptor apoB/E.

� Receptor con afinidad por las dos apoproteinas.

Receptores de LDL � Lipoprotein receptors (LDL receptor). � Tres tipos de receptores.

� apoB/E (LDL receptor).� LRP – an LDL receptor miembro de la familia de genes el cual une QM.

� VLDL receptor – une apoE- quecontienen las VLDL.

� Receptores regulados por el contenidode colesterol intracelular.

Función de receptor de LDL � Endocitosis de LDL y otras LP� Liberación de CL al hígado. Este CL:

1. Incorporar en la membrana plasmática2. Inhibe nuevos Receptores de LDL3. Inhibe síntesis de colesterol4. Promueve la actividad de ACAT (FC -> CE)

• Es regulado por SREBP, sensores de colesterol libre

C LIBRE = LDL receptores, síntesis CE

ACAT

Características Clínicas

Lípidos en sangre y lipoproteínas

Xantomas

Arcus Corneal

Prematura Aterosclerosis

Poliartritis y Tendinitis

Lípidos en sangre: CT

600-1200 mg/mlCE:70-75%

Xantomas

� Los xantomas son por definición los depósitos de colesterol derivados de LDL en distintos tejidos de pacientes de FH, especialmente en piel y tendones (xantomas) y placas arteriales (ateromas).

� Son únicos de colores amarillo-naranja, frecuentemente presentes desde el nacimiento y desarrollados en todas los homocigotas a la edad de 4 años.

Arcus CornealEs una enfermedad de la córnea que aparece a veces en forma de arcos blanco en la córnea. Los arcos blancos se deben a los depósitos anormales de fosfolípidos y colesterol

Xantelasma

Frecuencia de las muertes a diferentes edad en 149 pacienteshomocigotas con FH con actividad de RLDL de menos del 2%, 2-10% y >10% de lo normal

ASPECTOS GENETICOSModo de Herencia: FH es trasmitido como un simple rasgo autosómico dominante. Se han identificado, en todo el mundo, mas de 300 pacientes homocigotas (40 son libaneses) de al menos 200 familias.

Expresión Clínica del Gen FH: el nivel de colesterol unido a las LDL es usado como un marcador genético de esta enfermedad.

Prevalencia en la Población: Goldstein en caucásicos en USA, ha determinado la frecuencia de la enfermedad en 1:500 (con un rango de 1:200 a 1:1000).

En el Líbano se estima los homocigotas: 1:10.000 y los heterocigotos: 1:171.

Los Judios Askenazicos tienen una frecuencia de heterocigotos de 1:67

Particula de

LDL

LDL

receptor

lisosoma

amino

acids lipidos

endosoma

colesterol

ER

resintesis del

receptor

nucleo

Golgi

PATOGENESIS A NIVEL CELULAR I

PATOGENESIS A NIVEL CELULAR II: RLDL

�Receptor de LDL en células “target”:� LDL-B100 se une a la superficie celular a los R LDL quese acumulan en hoyos tapizados de clatrina.

� Captación endocitica; clatrina retorna a la superficie; vesiculas forman endosoma

� El endosoma acidificado disocia la LDL de su receptor; el R retorna a la superficie celular

� El transporte vesicular luego se fusiona con lisosomapara formar un lisosoma/endosoma tardío. Aquí esdonde se produce la hidrolisis de apo B100 y esteres de colesterol

� Colesterol Libre transportado al Golgi via NPC-1; ACAT reesterifica y acumula los esteres de colesterol.

Pasos para la captación endocitica mediada por receptor de

LDL y reciclado de receptores a la superficie celularPasos para la captación endocitica mediada por receptor de

LDL y reciclado de receptores a la superficie celular

Pool de

Colesterol libre

LDL

CE

endocitosis

endosoma tardío

ACEH

CE ���� colesterol Libre

B100 ���� amino acidos

TransferenciamediadaNPC-1

Colesterol

Esterasa

Metabolismo de Colesterol a Ac.

Biliares o Esteroides

Golgi

Liberación de Colesterol

para transportar al hígado

Colesterol

Membrana

ACAT (estimulado por

colesterol)

CE CE

CE acumulado

en gotas

CERP

LCAT

Receptor de Apo A1

A1

CII

ETransporte

Reverso de

Colesterol

A1

ECIICE en HDL naciente

Apo A1 se une a su receptor, activa

CERP para bombear hacia afuera

colesterol, y LCAT a esterificar colesterol

HDL madura es

depurada por hígado

o

o

o

Hoyos

tapizados con

clatrina

LDL

receptor

o

o

o

vesícula

Reciclado de receptor y

clatrina

Transporte de vesicula-

lisosoma fusionada que es

el endosoma tardío

Disociaciónligando/receptor

lisosoma

� Caveolina es una proteina asociado con el porción citosólico de la membrana en la caveola.

Caveolina interactua con el colesterol y se asociaconsigo mismo como oligomeros que contribuyena deformar la membrana para contribuir a deformarla membrana para crear la morfologia de la caveola.

caveolae

cytosol

� Caveola are dominiosinvaginados de balsas de lipidos de la membranaplasmática que tiene roles en el señalamiento celular en la internalización de la membrana.

La endocitosis mediado por esiniciada en los hoyos tapizadoscon clatrina. Los receptorestransmembrana une ligandossobre la superficie externa de la célula y colectados en loshoyos revestidos via interacciones con adaptina (AP-1) y clatrina hacia el interior de la célula. Un unico hoyo tapizadopuede acumular muchosdiferentes tipos de receptores. Los complejos ligando-R son concentrados en una pequeñaarea para ser transportados en vesiculas.

Normally, LDL se uneal receptor y los Rscolectados en hollostapizados a traves de la asociación con adaptina y clatrina

Algunos individuostienen defectos en el dominio citoplasmaticoreconocidos poradaptina entonces losR nunca son colectados en loshollos tapizados.

Otros defectos geneticos que resultan en elevadosniveles de LDL:

•Ausencia de RLDL.•Defecto en el sitio de Binding en el RLDL.

Multivesicular body

Late endosome

pH 6 induces dissociation

In the case of LDL, LDL ultimately goes to the lysosome and the LDL receptor is recycled back to the PM.

PATOGENESIS A NIVEL CELULAR IIIAcciones Regulatorias del C de LDL

1º

2º

3º

Gen: 45 Kb longitud 18 exones, 17 intrones

21 aa

Proteina: 860 aminoácido (839aa)

-292:7 rep de 40 aminoácido-6Cys

-400: 3rep

-58 ricos en serina y treo

-22

-50: 2 señales

Secuencia de nucleótidos de elemento regulatorio del esterol (SRE-1) en la región 5’ del promotor del gen RLDL. Las repeticiones 1 y 3 son sitios de unión para el factor de transcripción Sp1. Los cajas rojas la localización denotan 3 mutaciones de pacientes con FH

Puntos de mutación y pequeñas deleciones e inserciones (≤25pb) en el gen de RLDL en individuos con FH

Grandes deleciones e inserciones en el RLDL en pacientes con FH. Deleciones (barras negras) e inserciones (barras) y rearreglos que involucran repeticiones Alu

17%

54%

-

10%

22%

TRATAMIENTO(1) Inhibidores HMGCoAR

(2) Resinas Quelantes de Ac. Biliares en Intestino (3) Inhibidores absorción Colesterol dietario

Metabolismo de ColesterolHepático

� Colestiramina� Colestipol

RESUMEN GRAL

ATEROGENESIS

Diferencia Arteriosclerosis vs Aterosclerosis

� Arteriosclerosis significa literalmente "endurecimiento de las arterias". Sin embargo, se refiere a un grupo de enfermedades que tienen en común un engrosamiento de las paredes arteriales y una pérdida de su elasticidad.

� La aterosclerosis es la variante más importante y frecuente de la arteriosclerosis.

Estructura general de los vasos sanguíneos

1

2

3

Etapas:

La aterosclerosis implica múltiples procesos incluyendo:

� disfunción endotelial,

� inflamación,

� proliferación vascular y

� alteraciones de la matriz extracelular (MEC).

Disfunción endotelial: es la activación de las células endoteliales de las arterias

Activación:

� La activación de las células endoteliales provoca la expresión en su superficie de moléculas de adhesión, entre las que se encuentra la molécula de adhesión de célula vascular-1 (vascular cell adhesion molecule-1, VCAM-1) que permite la adhesión de monocitos y linfocitos T circulantes al endotelio, lo que inicia su reclutamiento.

� También provoca un descenso en la producción de óxido nítrico (NO) que tiene un papel vasodilatador y anti-inflamatorio.

� Aumento de la permeabilidad vascular (LDL�espacio subendotelial)

Aterogénesis:Etapas

Etapas detalladas:� (1) Acumulo de lipoproteínas (LDL) � (2) Reclutamiento leucocitario� (3) Migración dirigida hacia el subendotelio intuida y guiada por

las citocinas quimiotácticas. � (4) Activación de Monocitos y Diferenciación a Macrófagos� (5) Formación de las células espumosas y Estría Grasa� (6) De-diferenciación de la células del músculo liso vascular� 7) Estabilización de la placa ateromatosa

� Vulnerabilidad de la placa de ateroma. Ruptura y trombosis.

(2) Reclutamiento leucocitario� Leucocitos se adhieren al endotelio y mediante diapedesis penetra en la intima a través de las uniones de las células endoteliales , mediante la expresión endotelial de moléculas de adhesión en su superficie

� De la superfamilia de las inmunoglobulinas: VCAM-1 (molécula 1 de adhesión a la celulavascular); ICAM-1 (molécula 1 de adhesión intracelular)

� Selectinas: La Selectina E, Selectina P

Inflamacion

� Migración dirigida hacia el subendoteliointuida y guiada por las citocinas

� Activación de Monocitos y Diferenciación a Macrófagos

Formación de las células espumosas y Estría Grasa

� SR-A no estar regulados por el contenido de colesterol intracelular; LDLox→ → estria grasa

� M-CSF (factor estimulante de las colonias de macrófagos), Interleuquina3

Formación de la capsula fibrosa� (6) De-diferenciación de la células del músculo liso

vascular: �Nº y producen matriz celular � Estabilización de la placa ateromatosa: pueden

producir metaloprotesas(MMP). Y son capaces de producir factores de crecimiento y producen proteinas de la matriz celular, en especial colageno y elastina.

� TGF-β (factor de crecimiento transformante beta) y PDGF estimulan colageno (Iy III), la elastina, y los proteoglicanos (biglicano, versicano, decorita y agrecano)

Ruptura y Trombosis

� La actividad de las MMPs(macrofagos) conjuntamente con un incremento en la apoptosis en las VSMCs de la cápsula fibrosa

� Ruptura: Corazon IAMCerebro: ACV

� Alguna pregunta?