Μελέτη του ρόλου διαφόρων πρωτεϊνών (αποΑ-Ι, μεταφορείς χοληστερόλης, ένζυμα) του μονοπατιού της HDL

Abstract

Although low levels of high-density lipoprotein (HDL) -cholesterol have been associated with increased risk factor for cardiovascular disease, recent studies suggested that HDL functions are determined by the quality rather than by the quantity of HDL. HDL exists in multiple subpopulations that differ in size, shape, and composition. The main protein constituent of HDL is apolipoprotein A-I (apoA-I) that confers many of HDL functions. HDL antiatherogenic properties include its ability to remove cholesterol from cells, such as macrophages in the artery wall, as well as anti-inflammatory, anti-oxidant, vasodilatory, and antithrombotic properties. The aim of the current study was to characterize the HDL properties under pathologic conditions, as well as understand the pathways that affect the HDL properties. Analysis of HDL in families with monogenic low HDL disorders showed that mutations in apoA-I, ABCA1 or LCAT, three proteins that are involved in the HDL biogenesis pathway, affect HDL composition that leads to reduced antioxidant/anti-inflammatory capacity of HDL and result to distinctly different apoA-I-containing HDL subpopulation profiles. These types of analyses could prove valuable in differential diagnosis of familial low HDL syndromes. In addition, we studied the role of apoA-I in the ability of HDL to promote cellular cholesterol efflux mediated by ABCG1, a cholesterol transporter associated with the prevention of cholesterol accumulation in macrophages within multiple tissues. Our findings showed that ABCG1-mediated efflux of cholesterol and to a much lesser effect of 7-ketocholesterol is decreased by deletion of the carboxyl-terminal domain from full-length apoA-I bound to reconstituted HDL (rHDL). The capacity of rHDL containing wild-type apoA-I to promote ABCG1-dependent cholesterol efflux was also significantly reduced following limited proteolysis of rHDL by plasmin, a protease found in the arterial intima. Therefore, our findings may have physiological significance since increased proteolysis, under pathologic conditions, of HDL-associated apoA-I in vivo may affect the capacity of HDL to promote cholesterol efflux from macrophages. Our results, taken as whole, provide new knowledge on how HDL properties can be affected under pathologic conditions. An improved understanding of HDL function and dysfunction will help us identify new targets for diagnosis, prognosis, therapy and prevention of low HDL cholesterol and atherosclerosis.

Αν και τα χαμηλά επίπεδα της λιποπρωτεΐνης υψηλής πυκνότητας (HDL) έχουν συσχετιστεί με υψηλό κίνδυνο καρδιαγγειακής νόσου, πρόσφατες μελέτες έδειξαν ότι οι λειτουργίες της HDL καθορίζονται καλύτερα από την ποιότητα παρά από την ποσότητα της. Η HDL αποτελείται από υποπληθυσμούς που διαφέρουν σε μέγεθος, σχήμα και σύσταση. Η κύρια πρωτεΐνη της HDL είναι η απολιποπρωτεΐνη Α-Ι (αποΑ-Ι), που της προσδίδει πολλές από τις ιδιότητες της. Οι αντιαθηρογόνες ιδιότητες της HDL περιλαμβάνουν την ικανότητα απομάκρυνσης χοληστερόλης από κύτταρα, αντιφλεγμονώδεις, αντιοξειδωτικές, αγγειοδιασταλτικές και αντιθρομβωτικές ιδιότητες. Ο στόχος της μελέτης μας ήταν να χαρακτηρίσουμε τις ιδιότητες της HDL σε παθολογικές καταστάσεις, καθώς και να κατανοήσουμε τις πιθανές αλλαγές. Μελετώντας HDL από άτομα με μονογονιδιακά σύνδρομα χαμηλής HDL, δείξαμε ότι μεταλλάξεις στις αποΑ-Ι, ABCA1 και LCAT, τρεις κύριες πρωτεΐνες για τη βιοσύνθεση της HDL, επηρεάζουν τη σύσταση της HDL με αποτέλεσμα τη μειωμένη αντιοξειδωτική/αντιφλεγμονώδη ικανότητα της και οδηγούν σε ευκρινώς διαφορετικές κατανομές HDL υποπληθυσμών που περιέχουν αποΑ-Ι. Τέτοιες αναλύσεις μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη διαφορική διάγνωση οικογενών συνδρόμων χαμηλής HDL. Επιπλέον, μελετήσαμε το ρόλο της αποΑ-Ι στην ικανότητα της HDL να προάγει κυτταρική εκροή χοληστερόλης μέσω ABCG1, ένα μεταφορέα χοληστερόλης που εμπλέκεται στην παρεμπόδιση συσσώρευσης χοληστερόλης στα μακροφάγα διαφόρων ιστών. Δείξαμε ότι η μέσω ABCG1 εκροή χοληστερόλης μειώνεται απουσία του καρβοξυ-τελικού άκρου από την πλήρους μήκους αποΑ-Ι της ανασυγκροτημένης HDL (rHDL) ή ύστερα από περιορισμένη πρωτεόλυση της αποΑ-Ι της rHDL από πλασμίνη, μια πρωτεάση που βρίσκεται στον υπο-ενδοθηλιακό αρτηριακό χώρο. Συνεπώς, αυξημένη πρωτεόλυση της αποΑ-Ι της HDL σε παθολογικές καταστάσεις in vivo μπορεί να επηρεάσει την ικανότητα της HDL να προάγει εκροή χοληστερόλης από μακροφάγα. Τα αποτελέσματα μας συνολικά, παρέχουν νέες πληροφορίες για το πώς επηρεάζονται οι ιδιότητες της HDL σε παθολογικές καταστάσεις. Πλήρης κατανόηση των (δυσ)λειτουργιών της HDL θα μας βοηθήσει να ταυτοποιήσουμε νέους στόχους για τη διάγνωση και θεραπεία της χαμηλής HDL και της αθηροσκλήρωσης.