HETEROGENEIDAD Y FUNCIÓN DEL HDL COLESTEROL

Joaquín Bobillo Lobato

INTRODUCCIÓN Las lipoproteínas son moléculas formadas por lípidos y proteínas

(apolipoproteínas). Proporcionan cubiertas hidrosolubles a los lípidos hidrofóbicos lo que

les permite su transporte en sangre Proveen de un eficiente mecanismo para suministrar el contenido de

sus lípidos a los tejidos. El metabolismo de las lipoproteínas es dinámico y se encuentran en

constante estado de síntesis, degradación, transformación... Dependen de varios factores: dieta, ingesta de

alcohol, herencia, actividad enzimática... y presencia de factores perturbadores: Diabetes mellitus, hipertensión arterial, disfunción endotelial u otras patologías como el síndrome nefrótico y el hipotiroidismo.

Los principales lípidos que transportan las lipoproteínas son triglicéridos y colesterol libre o esterificado, obtenidos de la dieta o por síntesis de novo.

INTRODUCCIÓN Las lipoproteínas están compuestas por un núcleo lipídico hidrofóbico

que contiene triglicéridos, ésteres de colesterol o ambos y rodeados por una cubierta o escudo de apolipoproteínas, fosfolípidos y colesterol no esterificado a manera de membrana antifática.

LIPOPROTEÍNAS Las lipoproteínas se separan por ultracentrifugación. De acuerdo a su densidad en el plasma y son:

Quilomicrones (QM, ricas en triglicéridos) Lipoproteínas de muy baja densidad

(VLDL)

Lipoproteínas de baja densidad (LDL) Lipoproteínas de alta densidad (HDL)

Las lipoproteínas constantemente intercambian lípidos y apolipoproteínas entre ellas. Se diferencian en tamaño, densidad, tipo de apolipoproteínas y composición.

Las de mayor tamaño y más baja densidad son los quilomicrones; sucesivamente las VLDL, LDL y HDL incrementan su densidad y disminuyen el tamaño.

APOLIPOPROTEÍNAS Las apolipoproteínas se dividen

en clases de la A a la H de acuerdo a su estructura y función.

Poseen cuatro funciones: Se ensamblan y secretan las

lipoproteínas (ApoB-100 y B-48) Proporcionan integridad estructural a

las lipoproteínas (ApoB, ApoE, ApoA-I, ApoA-II)

Actúan como coactivadores de enzimas (ApoA-I, ApoC-II, ApoC-III)

Se unen o anclan a receptores específicos y a proteínas para su incorporación celular (ApoAI, B-100, E)

El papel de algunas apolipoproteinas (A-IV, D y J) no se comprende aún completamente.

QUILOMICRONES Se forman en el intestino. Contienen ApoA-I y A-II y ApoB-48. Componente lipídico Triglicéridos y Colesterol de dieta

(1/3 del colesterol que se absorbe) y bilis (2/3 restantes).

Se absorben por vía linfática y en circulación reciben ApoC y ApoE de las HDL.

En la pared vascular de los tejidos (especialmente adiposo y muscular) son hidrolizados por la lipoprotein lipasa periférica (LPL), liberando Ác. grasos y glicerol.

Estos son captados a nivel tisular, originándose partículas denominadas Remanentes de Quilomicrones Contenido proporcional menor de triglicéridos.

Estos transfieren ApoC y entregan ApoA-I a las HDL y son captados por los receptores hepáticos B48:E, donde continúan su catabolismo por acción de la lipasa hepática (LH).

VÍA EXÓGENA

VLDL Es una lipoproteína rica en triglicéridos producidos endógenamente y que se

forma en el hígado. Es más pequeña que los QM y contiene menos TG. La apolipoproteína más abundante es la ApoB-100 pero también contiene C-

II y C-III. Al igual que los QM son hidrolizadas en los tejidos extrahepáticos por la

lipoprotein lipasa periférica.

Una proporción aproximadamente del 70%, son rápidamente captadas como remanentes de VLDL por los receptores hepáticos Apo B100:E y otra parte sigue hidrolizando sus triglicéridos y pierde Apo E, transformándose en LDL.

LDL Núcleo lipídico presenta un alto contenido de colesterol libre y

esterificado. Contienen sólo ApoB-100 Deriva del catabolismo de remanentes VLDL e IDL. Hay secreción

directa del hígado. Aproximadamente 2/3 del colesterol sérico se encuentra en LDL. Captadas a nivel hepático por receptores B100:E en competencia con

IDL y por receptores periféricos B100. Los receptores la internalizan y permiten su catabolismo celular, liberando colesterol libre que inhibe a la hidroximetilglutaril CoA reductasa (HMGCoAR).

El colesterol libre reduce la síntesis de receptores y estimula la acyl colesterol acyl transferasa (ACAT) que lo esterifica. En esta forma se regula la concentración del colesterol a nivel celular.

Entre 20 - 30% de LDL son captadas por receptores inespecífi-cos de macrófagos (Scavenger Receptor SR-A) si la LDL está oxidada células espumosas Proceso aterosclerótico.

VÍA ENDÓGENA

VÍA ENDÓGENA

VÍA ENDÓGENA

HDL Son fundamentales en el transporte reverso del colesterol desde

los tejidos hacia el hígado, único órgano capaz de excretarlo (por vía biliar).

Sintetizadas en intestino e hígado. Lipoproteinas con mayor contenido proteico, alrededor de un 50 %. Contiene ApoA-I, ApoE y ApoC-II. Las HDL actuan como

transportadores de  ApoE y ApoC-II desde su lugar de sintesis (higado) hacia el plasma, haciendolas accesible a otras lipoproteinas.

El colesterol libre posicionado en la superficie de la molécula, es esterificado e internalizado por acción lecitin-colesterol-acetiltransferasa (LCAT), dejando nuevos sitios para captar más colesterol.

HDL El colesterol captado por las HDL puede excretarse por 3 vías principales:

1) El hepatocito posee receptores para la ApoA-I, de modo que las HDL enriquecidas en colesterol son captadas por los hepatocitos, por lo que el efecto neto es un traslado de colesterol desde los tejidos perifericos hasta el higado (transporte reverso de colesterol). 

2) Por acción de la proteína transportadora de colesterol esterificado (CEPT) transfieren el colesterol esterificado hacia VLDL y LDL que entregan el colesterol por receptores B100:E

3) Por captación selectiva de colesterol a través del receptor sacavenger SR-B1. La HDL no es catabolizada y vuelve a la periferia para captar más colesterol. Los receptores SR-B1 se encuentran principalmente en hígado, suprarrenales, ovarios y testículos.

En este proceso intervienen 3 tipos principales de HDL:

TRANSPORTE REVERSO

HETEROGENEIDAD DE LAS HDL El HDL es muy heterogéneo, con subfracciones que pueden ser

identificados en base a densidad, tamaño, carga, y composición proteica… y la idea de que ciertas subfracciones del HDL sean mejores predictores del riesgo cardiovascular es bastante atractiva.

La química analítica relacionada con la medición del colesterol HDL y las distintas subclases HDL ha sufrido sustanciales avances en las últimas décadas.

A la luz de los últimos acontecimientos, hay una creciente necesidad de identificar otras subclases de HDL con el fin de desarrollar nuevos biomarcadores que permitan predecir mejor el riesgo cardiovascular y poder también utilizar estos conocimientos para desarrollar terapias más dirigidas y específicas para aumentar los niveles de HDL.

MÉTODOS DE IDENTIFICACIÓNSegún Densidad: Por ultracentrifugación:

HDL2 - Rango de densidad de 1.063 - 1.125 g/mL HDL3 - Rango de densidad de 1.125 - 1.210 g/mL

Normalmente: HDL2 = HDLT - HDL3

También se han desarrollado métodos de precipitación selectiva de las subfracciones HDL2 y HDL3 siendo un método eficiente y sencillo.

Según Tamaño: Electroforesis no desnaturalizante en gel de poliacrilamida.Según Carga: La separación de HDL por electroforesis bidimensional ha puesto de

manifiesto mayor heterogeneidad.  La electroforesis bidimensional ha permitido identificar al menos 12

tipos diferentes de HDL en relación a su contenido de ApoA-I.

MÉTODOS DE IDENTIFICACIÓNPor RMN: Cada subclase de HDL emite señales distintivas RMN con una amplitud que

puede ser medida con toda exactitud Las partículas de HDL cuantificadas por RMN se subdividen en 3 clases:

Grandes, Medianas y Pequeñas.

Según composición proteica: Las HDL se pueden separar en 2 subclases de acuerdo con las principales

apolipoproteínas que las componen: Las que contienen sólo ApoA-I (LpA-I) Las contienen ApoA-I y ApoA-II (LPA-I:A-II)

En la mayoría de las personas, LpA-I es de aproximadamente 1/3 y LpA-I:A-II aproximadamente 2/3 del HDL total.

LpA-I se encuentra mayoritariamente en HDL2, mientras que LpA-I:A-II se encuentra más en HDL3.

ALTERACIONES DE LA ESTRUCTURA DE LAS HDL

Deficiencia de Apoproteína A-I Es la proteína mayoritaria de las HDL. Codificada en cromosoma 11, próximo a los genes que codifican a ApoC-III y

ApoA-IV. Constituida por 243 aminoácidos. Varios tipos de mutaciones originan deficiencias de ApoA-I. Los pacientes afectados (mayoría homozigóticos) presentan concentración nula o

muy pequeña de ApoA-I y de HDL. Es frecuente la aparición de opacidad corneal y xantomas planares. En cambio, las enfermedades cardiovasculares solo afectan a algunos de los pacientes estudiados.

Alteraciones: La primera deficiencia descrita está producida por una inversión de 5.5 kb en la zona del

DNA que incluye parte de los genes de la ApoA-I y ApoC-III. Por tanto, no se pueden producir ambas apoproteínas completas.

En otro caso descrito, una delección afecta los tres genes próximos, produciendo deficiencias de ApoA-I, ApoC-III y ApoA-IV.

En los demás casos estudiados, las mutaciones originan ApoA-I muy incompletas.

ALTERACIONES DE LA ESTRUCTURA DE LAS HDLProducción de Apoproteínas A-I anormales Multitud de casos por la existencia de mutaciones puntuales. Pacientes heterozigóticos con concentraciones de HDL que pueden estar

disminuidas. No hay consecuencias clínicas importantes. La mejor conocida de estas variaciones estructurales es la denominada ApoA-

I Milano. La mutación produce un cambio en la posición 173 de Arg a Cys.

Deficiencia de Apoproteína A-II Segunda apoproteína más abundante en las HDL Está codificada en cromosoma 1 y consta de 77 aminoácidos. Tiene una Cys en posición 6, lo que le permite producir homodímeros (puentes

diS). Muy pocos casos de deficiencia. Cursan con valores normales de HDL y

carecen de signos clínicos.

ALTERACIONES DEL METABOLISMO DE LAS HDL

Deficiencia de Lipoprotein lipasa Está codificada por gen en el cromosoma 8, con 10 exones. Se conocen muchas de las mutaciones. Algunas originan proteínas

truncadas o reordenadas que se encuentran en muy poca cantidad en el plasma. Más frecuentes son mutaciones puntuales que producen enzima en cantidad

normal pero sin funcionalidad. La deficiencia familiar de LPL se transmite de forma autosómica recesiva. Los

pacientes homozigóticos padecen ya en la infancia dolores abdominales, pancreatitis, xantomas eruptivos, lipemia renal y disnea, síntomas clínicos relacionados con la hipertrigliceridemia. No hay, sin embargo, aumento de riesgo aterosclerótico, a pesar de los bajos niveles plasmáticos de HDL.

Deficiencia de ApoC-II El gen se encuentra en el cromosoma 19. Tiene 4 exones y origina una proteína

de 73 aminoácidos. Se produce en hígado e intestino (QM y VLDL) y funciona como cofactor de la LPL. Mutaciones originan el síndrome de deficiencia de ApoC-II, con síntomas

semejantes, aunque menos intensas, a la deficiencia de LPL.

ALTERACIONES DEL METABOLISMO DE LAS HDLDeficiencia de Lecitin-colesterol-acetiltransferasa (LCAT) Existen 2 síndromes clínicos causados por esta alteración:

Deficiencia absoluta de LCAT impide la esterificación del colesterol en todas las lipoproteínas.

Síndrome denominado “enfermedad del ojo de pez”, no hay actividad esterificante del colesterol en las HDL (actividad α-LCAT) pero persiste en las lipoproteínas que contienen ApoB (actividad β-LCAT).

En ambos desórdenes, que son recesivos y muy poco frecuentes, aumenta mucho en plasma la fracción de colesterol no esterificado.

Las consecuencias clínicas son importantes en los homozogóticos para la deficiencia total de LCAT. Además de la opacidad corneal, hay anemia y problemas renales.

En la enfermedad del ojo de pez, el rasgo distintivo es precisamente la existencia del arco corneal pero no hay alteraciones hemáticas ni renales. En cambio, se han descrito problemas cardiovasculares.

Deficiencia de Proteína transportadora de colesterol esterificado (CETP) Descrita exclusivamente en familias japonesas e incluye diversos tipos de

mutaciones.   Aumentan mucho las HDL2 muy ricas en colesterol esterificado, no es

intercambiado con trigli-céridos de otras lipoproteínas. Homozigóticos entre 100 -250 mg de colesterol ligado a HDL

Las consecuencias sobre enfermedades cardiovasculares no están bien definidas. Datos indican una gran longevidad en individuos afectados. Sin embargo, se han encontrado otros casos con importante incidencia de accidentes cerebrovasculares y coronarios.

ALTERACIONES DEL METABOLISMO DE LAS HDLDeficiencia de lipasa hepática Papel fundamental en captación del contenido lipídico de las HDL2 ricas en

triglicéridos, regenerando HDL. La deficiencia se traduce en aumento de HDL2 ricas en triglicéridos. Además, la lipasa hepática funciona en el paso de IDL a LDL. En estos

individuos aparecen partículas semejantes a las β-VLDL, como en disbetalipoproteinemia.

Los pacientes muestran aumentos de colesterol y triglicéridos en plasma. El riesgo cardiovascular no está bien establecido.

Enfermedad de Tangier Muy poco frecuente y los individuos son homozigóticos con ausencia total o

casi de HDL en plasma y con acumulación de colesterol esterificado en muchos tejidos, especialmente en amígdalas y tejido nervioso.

Contenido plasmático de ApoA-I muy bajo, pero sin problemas aparentes de biosíntesis.

Las alteraciones se centran en la expresión del transportador ABCA1. La deficiencia de ABCA1 en los pacientes origina un defecto en el eflujo

celular de colesterol y fosfolípidos, lo que impide la maduración del HDL que sufre un catabolismo acelerado.

La ausencia de expresión de ABCA1 en los macrófagos causa acumulación intracelular de colesterol y facilita la progresión de la ateroesclerosis, lo que explicaría el riesgo cardiovascular elevado que se ha descrito en algunos pacientes con enfermedad de Tangier.

ENFERMEDAD DEL OJO DE PEZ Y ENFERMEDAD DE TANGIER

Enfermedad de Tangier

Enfermedad del Ojo de Pez

PROPIEDADES ANTIATEROGÉNICAS DE LAS HDL Estudios experimentales, epidemiológicos, genéticos y clínicos, indican

que los niveles de HDL se correlacionan de forma independiente e inversa con la presencia de enfermedad cardiovascular indicando que las HDL constituyen un factor protector antiaterogénico.

Niveles reducidos de HDL constituyen la anormalidad lipídica más prevalente en sujetos con enfermedad coronaria precoz. Este efecto antiaterogénico de las HDL involucraría múltiples mecanismos, incluyendo el transporte reverso del colesterol y una protección cardiovascular no relacionada directamente con la homeostasis del colesterol corporal.

PROPIEDADES ANTIOXIDANTES DE LAS HDL La paraoxonasa 1 (PON1) es una éster hidrolasa que se encuentra

estrechamente asociada a las HDL y se reconoce como responsable del papel protector de HDL sobre la peroxidación de las LDL. También tiene actividad tiolactonasa, y es capaz de hidrolizar tiolactonas de homocisteína.

Algunas mutaciones del gen PON2 presentan ciertas asociaciones con alteraciones en el metabolismo lipoproteico y un aumento del riesgo de sufrir enfermedad cardiovascular. 

También se ha observado que la PON3 tiene una capacidad mayor que la PON1 de proteger las LDL de la oxidación, pero como su expresión es muy inferior, su importancia relativa es menor.

PROPIEDADES ANTIOXIDANTES DE LAS HDL Datos sugieren que una de las funciones de esta enzima es proteger la

LDL de la peroxidación, degradando los fosfolípidos oxidados de su superficie.

Watson et al. (1995) demostraron que: LDLox + PON1 purificada reducía significativamente la capacidad de inducir las interacciones entre monocitos y células endoteliales, y que este efecto estaba asociado a una disminución de la cantidad de fosfolípidos oxidados presentes en la LDL.

Sugirieron que la función fisiológica de PON1 podría ser la de proteger contra la inducción de respuestas inflamatorias en la pared de la arteria mediante la hidrólisis de los fosfolípidos biológicamente activos de la LDL oxidada.

También se demostró que PON1 protege a las HDL de ser oxidadas.  Posteriormente Shih et al. (1998): HDL de ratones knock out para

PON1 no tenían la capacidad de proteger las LDL de la peroxidación como lo hacían las HDL de ratones salvajes. Además, los ratones knock out presentaban arteriosclerosis más temprana e intensa que los silvestres.

 El mismo grupo demostró más tarde que los ratones doble knock out para PON1 y APOE presentan un mayor grado de lipoperoxidación y un incremento en la lesión arteriosclerótica.

PROPIEDADES ANTIINFLAMATORIAS DE LAS HDL Citoquinas inducen en células endoteliales expresión de moléculas de

adhesión destinadas a retener a los leucocitos circulantes y promover su entrada en la íntima.

Se ha demostrado que HDL inhiben la estimulación de estas citoquinas regulando la expresión de las moléculas de adhesión endoteliales.

Hay una importante variabilidad interindividual en la capacidad de las HDL aisladas para inhibir la expresión de las moléculas de adhesión endotelial independiente de las concentraciones de colesterol HDL.

Incubación de células endoteliales con HDL, seguida de la estimulación con citoquinas proinflamatorias y la cuantificación de moléculas de adhesión (VCAM-1).

CONCLUSIONES

Se han observado algunas incoherencias que plantean importantes preguntas acerca del valor del colesterol HDL como biomarcador del riesgo de aterosclerosis. Ya que son varios lo síndromes genéticos en los que se observan valores muy bajos de HDL que no están claramente asociados con aumento del riesgo de cardiopatía coronaria prematura. De modo que ponen de manifiesto el hecho de que un descenso de los niveles de HDL puede que no se correlacione inequívocamente con un aumento en el riesgo cardiovascular, de modo que deben intervenir más factores.

Los resultados de estos estudios no proporcionan pruebas concluyentes de la utilidad de la medición rutinaria de las subfracciones de colesterol HDL para el riesgo cardiopatía coronaria.

El colesterol HDL constituye un conjunto de varias subfracciones heterogéneas identificables y cuantificables por diferentes técncias.

En general, todavía existe controversia en cuanto a si el efecto antiaterogénico del HDL puede ser atribuido a una o varias subfracciones del HDL y en cuanto a cuál es la importancia relativa de las diferentes subfracciones.

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Sánchez de Medina F. HDL Molecular Patholgy. Ars Pharmaceutica, 41:1; 59-65, 2000

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GRACIAS