LIPOPROTEINAS PLASMATICAS,APOLIPOPROTEINAS Y ENZIMAS DELMETABOLISMO DE LAS LIPOPROTEINAS

LIPOPROTEINAS PLASMATICAS

Las lipoproteinas plasmáticas transportan esencialmente todo elcolesterol y lípidos esterificados de la sangre. Las cuatro clasesprincipales de lipoproteínas (quilomicrones, lipoproteínas de muybaja densidad(VLDL), lipoproteínas de baja densidad (LDL),lipoproteínas de alta densidad(HDL) y algunas proteínas menosimportantes cualitativamente) pueden identificarese basándose enel tamaño de las partículas, características físico-químicas y derotación y actividad electroforética( tablas 12-1 a 12-3)

La parte proteica de las lipoproteínas está compuesta porvarias proteínas específicas llamadas apo-lipoproteínas. Cadalipoproteína tiene una composición apolipoproteica particular yrelativamente constante. Las apolipoproteínas desempeñan papelesimportantes en el transporte de los lípidos, activando oinhibiendo enzimas implicadas en el metabolismo de estos y/ofijando lipoproteínas a los receptores de lipoproteínas de lasuperficie celular. La composición apolipoproteica de las diversasfracciones lipoproteicas está resumida en la tabla 12-3.Alaupovic(1971) propuso una clasificación alfabética útil, y esactualmente la nomenclatura de apolipoproteinas más comunmenteutilizada (véase más adelante).

QUILOMICRONES

Los quilomicrones son partículas grandes producidas por elintestino, muy ricas (del 85% al 95%) en triglicéridos de origenexógeno (dieta), pobres en colesterol libre y fosfolípidos, y quecontienen un 1% a un 2% (por peso) de proteínas. Debido a la muyelevada proporción lípido/proteína, el quilomicrón esconsiderablemente menos denso que el agua y flota incluso sincentrifugación. Un alto contenido de quilomicrones origina unplasma “lechoso” en el cual los quilomicrones se acumulan como unacapa cremosa flotante cuando se deja en reposo durante variashoras. Las apolipoproteínas contenidas en los quilomicronesincluyen la apoB-48, ApoA-1 y ApoA-IV, presentes recién secretadaslas partículas., y la ApoC-I, ApoC-II y ApoE, que son adquiridasdesde otras lipoproteínas en la circulación. La interacción de losquilomicrones y la lipoproteinlipasa da como resultado unapartícula menor, con depleción de triglicéridos y algunoselementos superficiales, denominada quilomicrón residual.

LIPOPROTEINAS DE MUY BAJA DENSIDAD

Las partículas de VLDL son más pequeñas que los quilomicrones ytambién ricas en triglicéridos, aunque en menor grado. Tienen unaproporción lípido/proteína mas baja, flotando a una densidad algomás alta. Al igual que ocurre con los quilomicrones, laspartículas son suficientemente grandes para dispersar la luz, ycuando hay una cantidad excesiva de VLDL, el plasma es turbio. Los

triglicéridos de VLDL son de orígen endógeno, principalmentehepático y constituyen alrededor de la mitad de la masa departículas. El colesterol y los fosfolípidos constituyenalrededor del 40% de las partículas, y en torno al 10% de la masaes proteína, principalmente ApoB-100 y ApoC pero también algo deApoE (Tablas 12-2 y 12-3). Hay un amplio margen de tamaño departículas de VLDL, con una variación concomitante de lacomposición química; las partículas mayores son más ricas entriglicéridos y en Apo-C, y las partículas pequeñas, más pobres enestos componentes. Las partículas más pequeñas, con depleción detriglicéridos y de material superficial, son resultado de lahidrólisis de las VLDL por la lipoproteínlipasa. A menudo sedenominan VLDL residuales e IDL (Tabla 12-1)

LIPOPROTEINAS DE BAJA DENSIDAD

Las LDL constituyen alrededor del 50% de la masa total delipoproteínas plasmáticas en humanos, las partículas son mucho máspequeñas que las lipoproteínas ricas en triglicéridos, e inclusolas concentraciones aumentadas de LDL, no dispersan la luz nienturbian el plasma. El colesterol, en su mayor parteesterificado, representa alrededor de la mitad de la masa de LDL.En torno al 255 de la masa de LDL son proteínas, principalmenteApoB-100 con indicios de ApoC (Tablas 12-1 a 12-3). Se hanidentificado distintas subfracciones de LDL que difieren en tamañoy composición química. Las especies más pequeñas contienen menoscantidad de ésteres de colesterol, resultando en una proporcióncolesterol/apoB menor en estas partículas que en especies másgrandes de LDL. Cantidades aumentadas de partículas más pequeñashan sido encontradas en pacientes con formas comunes dedislipoproteinemia asociadas a enfermedad arteriocoronaria (véasemás adelante).

LIPOPROTEINAS DE ALTA DENSIDAD

La HDL es una pequeña partícula que consta de un 50% de proteína(sobre todo ApoA-I y ApoA-II, pero también algo de ApoC y ApoE),el 20% de colesterol (en su mayor parte esterificado), un 30% defosfolípidos y solo indicios de triglicéridos. La HDL puedesepararse en dos subclases principales: HDLsub2 y HDLsub3, quevarían en cuanto a la densidad, tamaño de la partícula ycomposición. Al igual que las LDL, un número de subpoblacionesdistintas de HDL han sido separadas en función de su tamaño odiferencias de carga (Blanche 1981; McKenzie, 1973; sundaram,1974). La HDL se ha subfraccionado en partículas que contienentanto ApoA-I como ApoA-II usando técnicas de separacióninmunoquíca (Fruchart, 1992; von Eckardstein, 1994). Actualmenteinteresa el papel fisiológico de estas partículas y la relación deniveles bajos de partículas con sólo ApoA-I con enfermedadcardiovascular; la determinación de estas partículas en ellaboratorio puede resultar útil clínicamente.

LIPOPROTEINA Lp(a)

Esta lipoproteína se encuentra fundamentalmente en el intervalo dedensidad de 1,055 kg:l a 1,085 kg/l. Está compuesta por un 27% deproteína, 65% de lípidos y un 8% de hidratos de carbono; tiene unacomposición similar a la LDL, aunque está presente normalmente enconcentraciones mucho más bajas. Los componentes deApolipoproteína de la Lp(a) son ApoB y Apo(a) las cuales estánunidas entre si a traves de puentes disulfuro (Fless 1984, 1985,Gaubatz 1983). La movilidad electroforética de la Lp(a) esnormalmente pre-beta, aunque puede variar entre la LDL y laalbúmina. La apo(a) es una proteína polimórfica en la que lospesos moleculares de las distintas poliformas van desde 350 kDa a700 kDa. La apo(a) tiene un grado muy alto de homología con elplasminógeno, debido a un número variable de secuencias deamionoácidos repetidas que son homólogos a la región kringle 4repetidas en la Lp(a) de cualquier individuo está determinadogenéticamente (Gaw 1994) y varía entre 12 y 51 repeticiones. Laregión kringle 4 del plasminógeno contiene el dominio proteasa yes activado por el activador hístico del plasminógeno o urocinasa,sin embargo la apo(a) presenta una sustitución de una serina enlugar de una arginina, en el punto en que el plasminógeno esactivado, y, por tanto, no adquiere actividad similar a laplasmina al ser tratada con estos activadores de plasminógeno.

Las concentraciones de Lp(a) en los sujetos normales puedenvariar de 0,05 mmol a 1,90 mmol (< 20 mg/la 1 500 mg/l) o más,existiendo niveles aumentados de tipo familiar con herenciaautosómica dominante. Cuando las concentraciones en el plasmaestán aumentadas por encima de 200 mg/l, la Lp(a) apareceelectroforéticamente como una banda pre-beta que se tiñe continciones lipídicas en la fracción del plasma que contienelipoproteínas de densidad superior a 1,006 g/ml

LIPOPROTEINA Lp/X

la lipoproteína Lp/X es una lipoproteína anormal que se encuentraen pacientes con enfermedad biliar obstructiva. Los lípidosrepresentan más del 90% de su peso (principalmente fosfolípidos,colesterol no esterificado y muy poco colesterol esterificado).Las proteínas, principalemnte ApoC y algo de albúmina, constituyenmenos del 10% del peso de la LpX.

LA beta-VLDL (lipoproteína beta flotante) es una proteínaanormal que se acumula en la hiperlipoproteinemia de tipo III. Esmás rica en colesterol que la VLDL y aparentemente es el resultadode un catabolismo defectuoso de la VLDL. La partícula se encuentraen el intervalo de densidad de la VLDL, pero migraelectroforéticamente con la LDL, o cerca de ella

APOLIPOPROTEINAS

Como se mencionó con anterioridad, las apolipoproteínas sedenominan comunmente mediante la nomenclatura introducida poralaupovic(1971)

APOLIPOPROTEINA A (ApoA)

ApoA-I.- Constituye alrededor del 75% de la ApoA de la HDL. Constade 243 a 245 aminoácidos, con un peso molecular de 29,000. LaapoA-I se sintetiza en el hígado e intestino; es un activador dela enzima lecitin-colesterol-aciltransferasa (LCAT; véase laexplicación siguiente), la cual esterifica colesterol en elplasma.

ApoA-II.- Constituye alrededor del 20% de la ApoA en la HDL.Consta de 154 aminoácidos y tiene un peso molecular de 17,400. Enel ser humano cada molécula de ApoA-II consta de dos péptidosidénticos unidos por un puente disulfuro. El papel fisiológico dela ApoA-II es desconocido.

Apolipoproteína B (apoB)

La apoB es el principal constituyente proteico (95%) de la LDL yconstituye también alrededor del 40% de la parte proteica de laVLDL y de los quilomicrones. Ha sido muy difícil estudiar lascaracterísticas físicas y químicas de la ApoB, porque es insolubleen agua. La ApoB es un grupo heterogéneo de proteínas (Kane,1980). Su componente principal es la ApoB-100. Es sintetizada porel hígado y se encuentra en la lipoproteínas de origen endógeno(VLDL y LDL). La secuencia completa de aminoácidos de la ApoB seha deducido de estudios biológicos moleculares de los genes ApoB(Cladaras,1986; Hospaltankar, 1986; Knott, 1986; Law, 1986, Young,1986).

Es una de las proteínas más largas conocidas, consta de unaúnica cadena de 4 536 aminoácidos y tiene un peso molecular dealrededor de 530 000 (Tabla 12-3), La ApoB-100 es secretada en laVLDL y es la señal de reconocimiento que dirige la LDL al receptorLDL (apoB,E), mediante un dominio de reconocimiento del receptoren el extremo carboxiterminal de la molécula. La ApoB-48, con unpeso molecular aproximado de 241 000 (Tabla 12,3), es de origenintestinal y se encuentra en los quilomicrones. La síntesis, tantode la apoB-48 como de la ApoB-100 está dirigida por el mismo gen(cladaras 1986, Young 1986), varios estudios han revelado que laApoB-48 es igual que la mitad aminoterminal de la ApoB-100(Marcel, 1987). Como la región de ApoB-100 que se une al receptorApoB,E está en el tercio carboxiterminal de la proteína(Hospattankar, 1986; Marcel, 1987), la apoB-48 no se fija a losreceptores LDL (Hui, 1984;Mahley, 1983,1984). Las dos formas deApoB son el resultado de la presencia de dos especies de mRNA, unade las cuales codifica para la apoB-100 y la otra contiene uncodón de detención prematura y codifica para la ApoB-48 (Higuchi,1988; Powell, 1987). la conversión del mRNA de la ApoB-100 en mRNAde la ApoB-48 es catalizada por una proteína (REPR) que procesa elmRNA de la ApoB-100. Las células que no expresan el gen REPR noproducen ApoB-48, aunque pueden ser inducidas ha hacerlo cuando seles transfiere el gen REPR (Giannoni, 1994; Yao, 1994).

Apolipoproteína C (ApoC)

La ApoC es el componente principal de la VLDL y también unconstituyente menor de la HDL y la LDL. Se conocen tres tiposdiferentes de apolipoproteína apoC.

ApoC-I.- Consta de 57 aminoácidos y tiene un peso molecular de 6500. Es un constituyente menor de los quilomicrones y de lasproteínas de la VLDL y HDL. Su función no está del todo clara,aunque puede activar la LCAT, que cataliza la esterificación delcolesterol durante la circulación (véase más adelante).

ApoC-II.- Tiene un peso molecular de 8.900 y consta de 78 a 79restos de aminoácidos. Constituye el 55 al 10% de las proteínas dela VLDL y menos del 2% de las proteínas de la HDL. La apoC-II esun potente activador de la enzima lipoproteinlipasa (LPL)(La Rosa,1970), y cuando hay un déficit, se reduce la captación delipoproteínas ricas en triglicéridos desde el plasma(Breckenridge, 1978; Gotto, 1986).

ApoC-III.- Hay varias formas que difieren en el contenido molar derestos de ácido siálico. La apoC-III es el componente principal dela VLDL (25% a 30%). Es también la forma principal de ApoC en laHDL, constituyendo alrededor del 2% de su porción proteica. Supeso molecular es 8.800 y consta de 79 restos de aminoácidos. Elpapel fisiológico de la ApoC-III no está completamente claro,aunque parece inhibir la lipólisis de las lipoproteínas ricas entriglicéridos y parece estar implicada en la regulación de lavelocidad de captación de partículas residuales de lipoproteínasricas en triglicéridos.

Apolipoproteínas menores

La ApoD es un constituyente menor de las proteínas de la HDL (5% omenos). El peso molecular de la apoD es de alrededor de 32.000. Seha demostrado que la ApoD activa la reacción de la LCAT,posiblemente sirviendo de portador específico de la isolecitina.La apoA-IV tiene un peso molecular de 44.500 (Tabla 12-3) y seencuentra sobre todo en la fracción d>1.21 del plasma, en la HDL,y también en cantidades muy pequeñas formando parte de losquilomicrones. Su función es desconocida, aunque puede servir decofactor para la LCAT. No obstante la mayoría de ApoA-IV pareceestar libre o asociada muy débilmente con los quilomicrones.Existen evidencias de que podría tener algún papel en laregulación del apetito.

Apolipoproteína E (ApoE)

Esta lipoproteína rica en arginina se ha encontrado en VLDL, IDL,lipoproteínas residuales, quilomicrones y HDL. La ApoE se presentaen varias formas que pueden separarse mediante concentraciónisoeléctrica y se designan como isoformas E-2, E-3 y E-4 (Pagnan,1977; Uterman,1975).

La ApoE-3 es la isoforma más comun y contiene un resto decisteína en la posición 112 y un resto de arginina en la posición

158. En la ApoE-2 la posición 158 es substituída por un resto decistepina, que disminuye la capacidad para unirse al receptor B,E.De otro modo, la ApoE-4 presenta una substitución de cisteina porarginina en posición 112, teniendo el efecto contrario, estaisoforma se une al receptor B,E, con mayor afinidad que la ApoE-3originando una mayor captación de colesterol por la célula, ladesensabilización del receptor B,E (analizado posteriormente) yniveles mayores plasmáticos de LDL. Se han identificado variasmodificaciones postraslación de las isoproteínas E principalesmediante concentración isoeléctrica bidimensional (Zannis,1980,1981). El peso molecular de la ApoE es de 34.000 (Tabla 12-3)y consta de 299 restos de aminoácidos. La síntesis de las diversasisoformas de ApoE está bajo control genético (véase posteriormenteen disbetalipoproteinemia o Tipo III) y se cree, es el factor dereconocimiento que dirije los quilomicrones y los restos de VLDL,al receptor hepático, también se une a los receptores VLDL de lasuperficie celular (Green, 1981; Sherrill, 1980).

ENZIMAS QUE PARTICIPAN EN EL METABOLISMO DE LAS LIPOPROTEINAS

Los principales sistemas enzimáticos que participan en elmetabolismo de las lipoproteínas plasmáticas son las enzimaslipolíticas y la LCAT

Enzimas Lipolíticas.- En el pasma humano, en ayunas, se detectafácilmente la actividad lipolítica. A los pocos minutos de unainyección intravenosa de heparina, pueden distinguirse diversasactividades lipolíticas, se detectan al menos, dostriglicéridohidrolasas en el plasma postheparínico: lalipoprotepinlipasa y la lipasa hepática de triglicéridos. Difierenen su pH óptimo, en la inhibición por protamina o una soluciónsalina concentrada, en la activación por factores apolipoproteicosespecíficos y en la especificidad de substrato.Lipoproteinlipasa.- Esta enzima, derivada principalmente deltejido adiposo, hidroliza los trigliceridos de quilomicrones yVLDL. La LPL se localiza normalmente en la superficie de lascélulas endoteliales de los capilares del tejido adiposo y delmúsculo esquelético y cardiaco. La hidrólisis de triglicéridos enlos quilomicrones tiene lugar tras la adhesión de éstas partículasa las células endoteliales capilares. Los fosfolípidos y la ApoC-II son cofactores esenciales para la hidrólisis de triglicéridospor la LPL.Lipasa hepática de triglicéridos.- Esta enzima (HTGL), essecretada por los hepatocitos, asociándose a la membranaplasmática de las células hepáticas no parenquimatosas. La funciónde esta enzima no está clara. Posee una capacidad limitada parahidrolizar triglicéridos en quilomicrones intactos y VLDL, y norequiere ApoC-II como cofactor. La HTGL puede participar en laconversión de VLDL residuales e IDL (Clay, 1989;Heisenberg,1976;Havel, 1984). Esta enzima parece ser más activa en lahidrólisis de fosfolípidos y triglicéridos de la HDL y podríadesempeñar algun papel en el metabolismo de la HDL (Tikkanen1981).

Lecitin:colesterol-acetiltransferasa.- Normalmente presente en elplasma humano, esta enzima cataliza la esterificación delcolesterol promoviendo la transferencia de ácidos grasos desde lalecitina al colesterol, lo que da lugar a la formación de iso-lecitina y éster de colesterol. La enzima se sintetiza en elhígado y circula en el plasma asociada a la HDL, que parece ser susubstrato preferido. Se ha sugerido que este sistema enzimáticodesempeña también algún papel en la eliminación de materialsuperficial en los quilomicrones y la VLDL.. La LCAT también puedeestar implicada en la eliminación del exceso de colesterol libre ylecitina de la circulación (véase más adelante)La ApoA-I es un activador de la LCAT, aunque puede detectarseactividad enzimática aún en ausencia de ésta. La LCAT puedemedirse en plasma en función de su actividad enzimática o de sumasa utilizando anticuerpos específicos contra la enzima (Albers,1981).

METABOLISMO DE LAS LIPOPROTEINAS

Transporte de lípidos en las lipoproteínas