TEMA 14- Hipercolesterolemia Familiar-Aterogenesis · A Receptor-Mediated Pathway for Cholesterol...
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ALTERACIONES EN EL METABOLISMO DE LAS LIPOPROTEINAS- II -
Química Biológica Patológica
���� Dra. Silvia [email protected]
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?