ALTERACIONES EN EL METABOLISMO DE LAS LIPOPROTEINAS- I -

Química Biológica Patológica

Dra. Silvia Varasqbpatologica.unsl@gmail.com

Tema:13 (Bolilla 8)

2012

TEMA 13: Clasificación de Fredickson. Alteraciones en el metabolismo de los quilomicrones. Deficiencia de lipoproteín lipasa y Síndrome de quilomicronemia. Estructura, función y deficiencia de LPL y apo CII. Cuadro clínico. Diagnóstico y tratamiento.

Resumen

Metabolismo de Lipoproteínas:

Valores Normales de Plasma (mg/dl)

Triglicéridos 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 Lipoproteínas plasmáticas

LP core Trigliceridos Esteres de

colesterol LP superficie

Fosfolípidos Proteínas Colesterol

Protagonistas I: Lípidos

Fosfolipidos

ColesterolEsteres de Colesterol

FL: Lecitina

Las Apolipoproteínas, varían de unas lipoproteínas 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 lipoproteínas

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

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

Protagonistas II: Apoliproteínas

Activa LCAT

Capta lípidos

Protagonistas III: RECEPTORES DE LIPOPROTEÍNAS

Los receptores HEPATICO: R-LDL (Apo E: B100),los

LRPs (proteína relacionada con el receptor de LDL); y el receptor basurero de HDL2 (SR-B1).

A nivel EXTRAHEPATICO, existen receptores de LDL (B100), LRPs y los basurero SR-A (para LDL alteradas: acetiladas, oxidadas o glicosiladas) presentes en los macrófagos y los SR-B1.

Familia Receptores LRPsLos LRPs incluyen:

LRP1, LRP1b, LRP2 (también llamada megalina), LRP4 (también llamada MEGF7 (multiple

epidermal growth factor-like domains protein 7), LRP5/6, LRP8 (también llamada Receptor apolipoprotein E

2), Receptor VLDL receptor (VLDLR) y LR11/SorLA1

Protagonistas IV: Sistemas Enzimáticos

Lipoprotein lipasa periférica, es sintetizada en las células, 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 catabolización de quilomicrones y VLDL.

Lipasa hepática, está regulada por la síntesis de colesterol a nivel hepático, es responsable del catabolismo de los QMr, IDL y HDL2.

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

Proteína transportadora de colesterol esterificado (CEPT) es responsable del transporte de los ésteres de colesterol desde las HDL VLDL, IDL y LDL y de triglicéridos desde las VLDL HDL.

Protagonistas IV: Sistemas Enzimáticos (+ y -):

Enzima S Función Origen (+) (-)

LPL TG y FL de los QM, VLDL

TG hidrolasaFLipasa

Tej adiposo y musculo esqueletico y cardiaco

Apo CII*Insulina Heparina

Apo CIIIProtamina-Bloquean.

LH TG y FL de los IDL, HDL

>TGhidrolasa

< FLipasa

Hepatocitos Insulina AndrógenosHORMONAS TIROIDEASHeparina

EstrógenosSDS

Protagonistas IV: Sistemas Enzimáticos (+ y -):

Enzima S Función Origen (+) (-)

CETP CE Transfiere CE por TG de HDL a LP con Apo B

Hígado y Tejido Adiposo

PLTP FLs de QM y VLDL

Transfiere FL a HDL (Remodelam. HDL)

Hígado, TA y Pulmón

LCAT CL y Fosfatidil- colina de las HDL

Esterificación del colesterol

Hepatocito Apo AIApo E

-

Funciones PLTP

LRT

HDL2

HDL3

Colesterol Libre (CL)

LH

PLTP

LHCETP

LCAT

LCATPLTP

Fragm

ento

s de S

uperfi

cie (C

L, FL)

LPL

Pre--HDLApo A-I

0%

20%

40%

60%

80%

100%

Q VLDL LDL HDL

Tipo de LP

Composición

C

P

T

C

P

T

T

P

C

C P

T

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

Microfotografía de las lipoproteínas

Las cinco clases de Lipoproteinas

ClaseDiámetro

(nm) Origen y funciónPrincipal

apoliproteínas

Quilomicrones(QM)

500 Intestino. Transporte de TAG dietarios

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

Very low density lipoproteins

(VLDL)

43 Hígado. Transporte de Tg endogenamente

sintetizada TAG

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

Low density lipoproteins

(LDL)

22 Formada es circulación por

ruptura parcial de IDL. Libera colesterol

a los órganos perisfericos

B100

High density lipoproteins

(HDL)

8 Hígado. Remueve colesterol “usados” de los tejidos y es llevado al hígado.

Dona apolipoproteinas a

QM y VLDL

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

Au

men

ta l

a d

ensi

dad

- densas

+ densas

αPre-ββ

siembra

(+)(-)

LIPIDOGRAMAS

ELECTROFORÉTICOS

OBJETIVOS:

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

OBJETIVOS:

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

Enzima (Proteín

a)

Sitio de Acción

Activador Función

b) LPL Vasos sanguíneos

Apo CII Escinde AGL desde en QM y VLDL para ser usado por TA y músculo

b) ACAT Interior de las células

Colesterol Libre

Acumulación de esteres de colesterol

b) LCAT Sangre Apo A1 Extracción de Colesterol desde células HDL transporta CE para depuración por el hígado por

medio de la conversión a A. Biliares

c) ABC-A1 Membrana plasma

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

Apo A1 para generar la pre beta HDL

c) MTTP 1 REL intestino/hígado

Ninguno Carga TG en B48 (intestino) y B100 (hígado)

a) Apo A1 Sangre, membrana plasmática

Ninguno Activa LCAT y ABC1; une a receptores SR-B1 sobre las células que requieren extracción de

colesterol

a) Apo B-48 intestino Ninguno Exporta de QM desde células intestinales

a) Apo B100 Hígado, otras células

Ninguno Ligando para R de LDL; exporta VLDL desde el hígado

a) Apo CII Vasos sanguíneos

Ninguno Activa LPL

a) Apo E Hígado Ninguno Ligando para el receptor de apo E que depura los QMr, IDL y HDL

c) NPC-1 2 Interior de las células

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

1-Microsomal Triacylglycerol Transfer Protein

2- Niemann Pick C Protein -1

Clasificación 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

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

Hipertrigliceridemias endógena Hiperlipidemia familiar combinada Hipercolesterolemia familiar Apo B100 defectuosa familiar Hipercolesterolemia Poligénica Abeta Lipoproteinemia Hipobetalipoproteinemia familiar

Déficit Lipasa Hepática 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 Fliar LCAT

Tabla Nº4 : Síntomas y hallazgos de laboratorio

Entidad Sintomatología Tg CT HDLc

Déficit de LPL Dolor abdominal, pancreatitis, xantomas, lipemia retinalis

Déficit de Apo C-II Dolor abdominal, pancreatitis, xantomas, lipemia retinalis

Hipertrigliceridemia familiar Dolor abdominal, pancreatitis y xantomas N,

FCH Hipertensión, obesidad, resistencia a la insulina. Estenosis vascular, infarto<50 años.

FH(homocigota) Xantomas, arco corneal, estenosis vascular, infarto muy precoz.

N

FH (heterocigota) Xantomas, estenosis vascular , infarto<50 años N

Apo B-100 defectuosa Xantomas, estenosis vascular, infarto<50 años N N,

Abetaliproteinemia Malabsorción, ataxia, retinitis pigmentaria

Hipobetaliproteinemia (homocigota)

Malabsorción, ataxia, retinitis pigmentaria

Hipobetaliproteinemia (heterocigota)

Acantocitosis, esteatosis hepática, retinopatía, diabetes alteraciones neurologicas

N N

Déficit de LH Estenosis vascular, infarto<50 años

Disbetalipoproteinemia Xantomas, estenosis vascular, infarto<50 años ,N ,N N

Déficit de LCAT (parcial) Arco corneal, depósitos corneales <20 años N, N

Déficit de LCAT(total) Arco corneal, depósitos corneales <20 años, insuficiencia renal

Enfermedad de Tangier Amígdalas naranjas, esplenomegalia, ateroclerosis precoz ,N

Déficit de Apo A1 Estenosis vascular, infarto<50 años ,N N

Referencias: N: normal; : elevado; : muy elevado; : bajo; : muy bajo

Síndrome de Quilomicronemia

Deficiencia familiar de LPL

Deficiencia familiar de Apo C-II

Estructura y Función de LPL

Modelo esquemático de acción 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

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

Lisosomas

mutación

N-glicosilación: Asn 43 y Asn 359. La sustitución de N43 por A suprime completamente la actividad y resulta en la acumulación de la proteína inactiva en el ER

- La LPL madura  funcional es un homodímero. - Activación por glicosilación en Asparagina y dimerización en el RE.- LPL es primero liberada a  las vesículas secretoras (VS) y luego a los lisosomas para la degradación intracelular o a la superficie celular del parénquima, donde la enzima se une a  PG-HS. - Finalmente, LPL se traslada a los sitios de unión de Heparan Sulfato funcionales en la superficie luminal del endotelio capilar, donde lleva a cabo la hidrólisis de las lipoproteínas ricas en TGs.

Glycosyl phosphatidyl inositol-anchored high density lipoprotein- binding protein 1 (GPIHBP1) es una nueva molécula en la célula endotelial y juega un rol en importante en metabolismo de los QM.

Animales deficientes en GPIHBP1 presentan hiperquilomicronemia

Metabolismo de los QM

Sintetizados en ID Transporte de lípidos

dietarios 98% lipidos, mayor

tamaño, 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 (+apo

C & apo E) Interacción

Lipoprotein lipasa QM remanente

Removido en hígado Apo C removido

Quilomicrones

Monocapa de SuperficieMonocapa de Superficie FL (5%)FL (5%)CL (1%)CL (1%)Proteínas (1%)Proteínas (1%)

Core HidrofobicoCore HidrofobicoTg (93%) Tg (93%) CE (1%)CE (1%)

Metabolismo QM:

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 circulación linfática

ApoC, ApoE y CE son adquiridos desde HDL en circulación.

ApoA-I y ApoA-IV pueden ser adquiridos del intestino o de la HDL en circulación.

Por PLTP le cede FL y CL a HDL

ApoC-II activa LPL la cual cataliza la hidrólisis 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 hígado

Deficiencia Familiar de LPL Descripta por 1ª vez en 1932 por Bürger and Grütz, en un niño de un matrimonio consaguineo. En 1960, Havel y Gordon demuestran un clearence defectuoso de las LP ricas en triglicéridos. 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

Características:

Lípidos de la sangre y Lípidos de la sangre y lipoproteínas:

a) QM son extremadamente elevados luego del nacimiento. De 43 casos, 13 fueron detectados durante el primer año de vida, 22 (antes de 10 años).

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

c) [TG] estan elevados: 2.500-12.000 mg/dl. Normal: 100-250 mg/dL.

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

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

Fenotipo Clínico

Los xantomas (tipo papulo-eruptivos) de la piel y la lipemia retinalis aparecen con niveles de tg≥2.000 mg/dl y pueden desaparecer en varias semanas si los niveles de tg disminuyen.

Los xantomas eruptivos son nódulos pequeños y amarillos que se elevan en la piel (con una área 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 típica, la Lipemia Retinalis, caracterizada por vasos de coloración rosa pálido debido al aumento de los quilomicrones.

xantomas eruptivos

Fenotipo Clínico II

Organomegalia: particularmente, hepato-esplenomegalia

Presencia de células espumosas. Dolor en abdomen medio Riesgo de pancreatitis recurrente con evolución a

crónica. Podría tener un rol en la enfermedad

aterosclerótica vascular. Genética: El gen de la LPL, esta situado en el

cromosoma 8p22.

Gen LPL

Gen LPL y Mutaciones

8p22

1º Doble heterocigota

40 mutaciones

28 mutaciones con cambio de sentido asociadas con reducida o ausente actividad de LPL y una variante con actividad LPL normal, 7 sustituciones puntuales que causan un codon stops (sin sentido); 2 mutaciones en el marco de lectura; y aparte de las dos mutaciones descriptas originalmente, 1 delecion de 3Kb y de 6Kb2 mutaciones en el sitio del splicing

G188E (40%)

Localización de mutaciones con cambio de sentido en el gen LPL. Solo 5 de los 10 exones se muestran con detalle

Actividad de lipasa moles de glicerol/mL/hr: LPL LipasaExtrahepatica Hepatica Normal Def. Normal Def.Hombre:4-7 0.5 15.4 13.5

Mujer: 4-7.5 0.1 11.6 11.2

DIAGNÓSTICO BIOQUIMICO

Diagnóstico

[TG] de plasma [quilomicrones] Responde a dieta bajas en grasa en 5 díasTG < 400 mg/dLCol < 250 mg/dL Medida actividad de LPLCapa blanca en plasma dejado a 4oC toda la noche.

Tratamiento:

Resto de su vida: dieta restringuida en grasaResto de su vida: dieta restringuida en grasa.Pequeñas cantidades de AG esenciales.Se les suministró TG de cadena media(TGCM) puede ser bien tolerada. TGCM contiene solo 8-12 carbonos. Son transportado al hígado via vena porta.Esto AGCM son captados por las células R CD36(FAT), no son reesterificados a triglicéridos, y, lo más importante, no son empaquetados en QM.

Deficiencia Familiar de Apo CII

Historia 1978: Breckenridge y col. Informan el

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

Al darle una transfusión por una anemia, observó que el defecto corregía, sugiriendo que un factor presente en el plasma estaba deficiente. Luego se comprobó que tenía un déficit de Apo CII.

Diferencia con Deficiencia de LPL:

Se diferencia de deficiencia familiar de LPL en que:

(1) los síntomas generalmente se desarrollan a una edad más avanzada (13-60 años) y

(2) los individuos pueden desarrollar insuficiencia pancreática crónica 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 Mutación Se han identificaron múltiples 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

Diagnóstico:

El diagnóstico se basa en la determinación de la concentración de apo C-II.

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

Diagnóstico:

En el ensayo de la activación 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 déficit de Apo CII. Se puede titular la cantidad de Apo CII necesario para corregir la actividad de LPL.

Electroforesis en gel de apolipoproteínas de VLDL y quilomicrones. La infusión de plasma normal en una persona con deficiencia familiar C-II resulta en una notable reducción del plasma la concentración de triglicéridos. 

Tratamiento:

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

Infusiones de plasma rico de Apo CII