Αξιολόγηση του ρόλου λιποπρωτεϊνών του ορού και των απολιποπρωτεϊνών τους με έμφαση στην απολιποπρωτεΐνη Α2, στην εμφάνιση συστατικών στοιχείων του μεταβολικού συνδρόμου

Abstract

Apolipoprotein A2 (APOA2) has been characterized as the second most abundant apolipoprotein in HDL, although it has also been detected in other lipoprotein fractions, especially under dyslipidemic conditions. Although it has been studied for several decades, its exact role in lipid metabolism, in the regulation of the lipoprotein profile, and in the development of disorders associated with metabolic syndrome remains unclear. The available evidence is conflicting, as some studies suggest a protective role against atherosclerosis, whereas others associate it with proatherogenic effects. Based on these observations, the aim of the present doctoral thesis was to investigate the role of APOA2, as well as that of serum lipoproteins and their apolipoproteins, in the development of the individual components of metabolic syndrome, and to assess whether natural and pharmacological interventions can modify the underlying processes. The present study was organized into three research parts, each using different mouse models according to the specific objective. In the first part, the effect of human APOA2 on lipid and lipoprotein metabolism, as well as on the metabolic activity of adipose tissue, was examined through adenoviral gene transfer in C57BL/6, ldlr-/-, and apoe-/- mice. The results showed that the action of APOA2 depends to a large extent on the genetic and metabolic background. In C57BL/6 mice, its expression increased cholesterol and triglyceride levels, whereas in ldlr-/- mice it was associated with reduced total cholesterol and triglycerides, as well as reductions in all major lipoprotein fractions. In apoe-/- mice, no substantial changes were observed in total lipid levels, but a clear redistribution of lipids among the individual lipoprotein fractions was detected. In parallel, APOA2 also affected the distribution of other apolipoproteins, while in the dyslipidemic models it was associated with suppression of the thermogenic activity of adipose tissue. The second part examined the effect of a Lavandula stoechas leaf extract, encapsulated in maltodextrin, in C57BL/6 mice at three different doses. Its effects on APOA2 expression and distribution, as well as on lipid, glycemic, and metabolic parameters, were assessed. The findings showed a dose-dependent modification of APOA2 distribution. The lower doses were associated with reduced APOA2 in HDL, increased triglycerides, impaired glucose tolerance, and suppressed thermogenesis. In contrast, the highest dose induced redistribution of APOA2 into non-HDL fractions and was accompanied by improvement in the lipid profile, reduced fasting glucose, preservation of glucose tolerance, improved anti-inflammatory and antioxidant HDL function, and enhanced thermogenic activity in brown adipose tissue. The third part investigated the effect of the omega-3 agent icosapent ethyl (IPE) in ldlr-/- mice, a model of complete LDL receptor deficiency. IPE administration reduced total plasma cholesterol and triglycerides, decreased hepatic VLDL triglyceride secretion, remodeled HDL fractions with reduced APOA2 and APOB in HDL, and increased the metabolic activation of white adipose tissue. These findings show that IPE affects not only hepatic and lipoprotein metabolism, but also peripheral metabolic activity. Overall, this thesis supports that APOA2 is a regulator of the lipoprotein and metabolic phenotype whose action depends on the biological background. Its distribution between HDL and non-HDL fractions appears to be functionally important and can be modified by both natural and pharmacological interventions, with effects on lipid metabolism, glucose metabolism, and adipose tissue function. These findings support further investigation of APOA2 as a potential biomarker and therapeutic target in metabolic syndrome.

Η απολιποπρωτεΐνη A2 (APOA2) έχει χαρακτηριστεί ως η δεύτερη σε αφθονία απολιποπρωτεΐνη των HDL, ενώ έχει επίσης ανιχνευθεί και σε άλλα λιποπρωτεϊνικά κλάσματα, ιδίως υπό συνθήκες δυσλιπιδαιμίας. Παρότι έχει μελετηθεί εδώ και αρκετές δεκαετίες, ο ακριβής ρόλος της στον μεταβολισμό των λιπιδίων, στη ρύθμιση του λιποπρωτεϊνικού προφίλ και στην εμφάνιση διαταραχών που σχετίζονται με το μεταβολικό σύνδρομο παραμένει ασαφής. Τα διαθέσιμα δεδομένα είναι αντικρουόμενα, καθώς άλλες μελέτες της αποδίδουν προστατευτική δράση έναντι της αθηροσκλήρωσης, ενώ άλλες τη συνδέουν με προαθηρογόνες επιδράσεις. Με βάση τα παραπάνω, στόχος της παρούσας διδακτορικής διατριβής ήταν η διερεύνηση του ρόλου της APOA2, καθώς και γενικότερα των λιποπρωτεϊνών και απολιποπρωτεϊνών του ορού, στην εμφάνιση των επιμέρους συστατικών στοιχείων του μεταβολικού συνδρόμου, καθώς και η αξιολόγηση της δυνατότητας φυσικών και φαρμακολογικών παρεμβάσεων να τροποποιούν τις σχετικές διεργασίες. Η παρούσα μελέτη οργανώθηκε σε τρία ερευνητικά μέρη, στα οποία χρησιμοποιήθηκαν διαφορετικά πειραματικά μοντέλα ποντικών, ανάλογα με τον επιμέρους ερευνητικό στόχο. Στο πρώτο μέρος εξετάστηκε η επίδραση της ανθρώπινης APOA2 στον μεταβολισμό των λιπιδίων και των λιποπρωτεϊνών, καθώς και στη μεταβολική δραστηριότητα του λιπώδους ιστού, μέσω αδενοϊικής μεταφοράς του γονιδίου της σε ποντίκια C57BL/6, ldlr-/- και apoe-/-. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι η δράση της APOA2 εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από το γενετικό και μεταβολικό υπόβαθρο. Στα ποντίκια C57BL/6, η έκφρασή της αύξησε τα επίπεδα χοληστερόλης και τριγλυκεριδίων, ενώ στα ldlr-/- ποντίκια συνδέθηκε με μείωση της ολικής χοληστερόλης και των τριγλυκεριδίων, καθώς και όλων των βασικών λιποπρωτεϊνικών κλασμάτων. Στα apoe-/- ποντίκια δεν παρατηρήθηκαν ουσιαστικές μεταβολές στα συνολικά επίπεδα λιπιδίων, αλλά καταγράφηκε σαφής ανακατανομή τους μεταξύ των επιμέρους λιποπρωτεϊνικών κλασμάτων. Παράλληλα, η APOA2 επηρέασε και την κατανομή άλλων απολιποπρωτεϊνών, ενώ στα δυσλιπιδαιμικά μοντέλα συσχετίστηκε με καταστολή της θερμογόνου δραστηριότητας του λιπώδους ιστού. Στο δεύτερο μέρος μελετήθηκε η επίδραση εκχυλίσματος φύλλων Lavandula stoechas, ενθυλακωμένου σε μαλτοδεξτρίνη σε ποντίκια C57BL/6, σε τρεις διαφορετικές δόσεις. Εξετάστηκε η επίδρασή του στην έκφραση και την κατανομή της APOA2, καθώς και σε παραμέτρους του λιπιδαιμικού, γλυκαιμικού και μεταβολικού προφίλ. Τα αποτελέσματα έδειξαν δοσοεξαρτώμενη τροποποίηση της κατανομής της APOA2. Οι χαμηλότερες δόσεις συνδέθηκαν με μείωση της APOA2 στα HDL, αύξηση των τριγλυκεριδίων, επιδείνωση της ανοχής στη γλυκόζη και καταστολή της θερμογένεσης. Αντίθετα, η υψηλότερη δόση προκάλεσε ανακατανομή της APOA2 και σε μη-HDL κλάσματα και συνοδεύτηκε από βελτίωση του λιπιδαιμικού προφίλ, μείωση της γλυκόζης νηστείας, διατήρηση της ανοχής στη γλυκόζη, βελτίωση της αντιφλεγμονώδους και αντιοξειδωτικής λειτουργίας της HDL και ενίσχυση της θερμογόνου δραστηριότητας του ΒΑΤ. Στο τρίτο μέρος διερευνήθηκε η επίδραση του ω-3 icosapent ethyl (IPE) σε ποντίκια ldlr-/-, δηλαδή σε μοντέλο πλήρους έλλειψης του LDL υποδοχέα. Η χορήγηση IPE οδήγησε σε μείωση της ολικής χοληστερόλης και των τριγλυκεριδίων του πλάσματος, σε μειωμένη ηπατική έκκριση VLDL τριγλυκεριδίων, σε αναδιαμόρφωση των HDL κλασμάτων με μείωση της APOA2 και της APOB στα HDL, καθώς και σε αυξημένη μεταβολική ενεργοποίηση του λευκού λιπώδους ιστού. Τα ευρήματα αυτά δείχνουν ότι το IPE δεν επηρεάζει μόνο το ηπατικό και λιποπρωτεϊνικό προφίλ, αλλά και τον περιφερικό μεταβολισμό. Συνολικά, η παρούσα διατριβή υποστηρίζει ότι η APOA2 είναι ένας ρυθμιστής του λιποπρωτεϊνικού και μεταβολικού φαινοτύπου, του οποίου η δράση εξαρτάται από το βιολογικό υπόβαθρο. Η κατανομή της μεταξύ HDL και μη-HDL κλασμάτων φαίνεται να είναι λειτουργικά σημαντική και να μπορεί να τροποποιείται τόσο από φυσικές όσο και από φαρμακολογικές παρεμβάσεις, με επιδράσεις στον μεταβολισμό των λιπιδίων, της γλυκόζης και στη λειτουργία του λιπώδους ιστού. Τα ευρήματα αυτά υποστηρίζουν την περαιτέρω μελέτη της APOA2 ως πιθανού βιοδείκτη και θεραπευτικού στόχου στο μεταβολικό σύνδρομο.