Struttura e funzioni delle lipoproteine plasmatiche. Entrano nella loro composizione. Lipidi + (apo)proteine

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1 Struttura e funzioni delle lipoproteine plasmatiche Entrano nella loro composizione Lipidi + (apo)proteine

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3 FUNZIONI SVOLTE DALLE LIPOPROTEINE PLASMATICHE Trasporto dei lipidi (trigliceridi,colesterolo) e molecole liposolubili (carotenoidi, vitamina E,coenzima Q) dagli organi in cui vengono sintetizzati (fegato, intestino) verso tessuti periferici Regolazione della composizione lipidica delle membrane biologiche Regolazione di funzioni cellulari (proliferazione, apoptosi)

4 Lipoprotein (a)

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6 Vita media in circolo delle lipoproteine plasmatiche Chilomicroni < VLDL < IDL <LDL < HDL Ore giorni

7 Trigliceridi Composizione delle lipoproteine 87% 9% 1% 3% Chilomicroni Fosfolipidi Proteine 55% 18% 8% VLDL Colesterolo 19% 6% 22% 50% 22% LDL 3% 27% 50% 20% HDL

8 In sintesi: VLDL e chilomicroni trasportatrici di trigliceridi verso i tessuti HDL e LDL trasportatrici di colesterolo in direzioni opposte

9 Apoproteine Componente proteica delle lipoproteine

10 Diet lipids Chilomicroni remnants HDL nascenti

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12 Ruoli svolti dalle apoproteine Le apoproteine svolgono ruoli strutturali ma non solo, ad alcune sono attribuiti ruoli peculiari Interazioni con i recettori cellulari (es. ApoE,. ApoB100) Interazioni con lipidi per permettere il loro trasporto Capacità di inibire e/o attivare enzimi del metabolismo lipoproteico (es. ApoCII favorisce l azione dell enzima lipoprotein lipasi), l apolipoproteina A-I, maggiore componente proteica delle HDL, funge da cofattore nella reazione enzimatica catalizzata dalla LCAT

13 Struttura dell apoproteina A1 a livello delle HDL nascenti

14 L Apo A-1 Milano Una isoforma dell apoa1 Apo A-1 Milano (sostituzione dell amminoacido arginina con l'amminoacido cisteina in posizione 173 della catena polipeptidica dell'apoliporoteina) Tale sostituzione permette all Apo A-1 Milano di mobilitare piu rapidamente il colesterolo dai tessuti periferici

15 Il gene APOE, è situato sul cromosoma 19 e codifica per l apolipoproteina E (APOE), una proteina plasmatica, coinvolta nel trasporto del colesterolo Sono presenti tre isoforme (conformazioni strutturali diverse della stessa proteina) di ApoE: Apoε2, Apoε3 e Apoε4 che sono i prodotti di 3 forme alleliche diverse (ε2, ε3, ε4). Queste diverse isoforme sono determinate dal cambiamento dell amminoacido in due diverse posizioni (varianti Cys112Arg e Arg158Cys). Le apolipoproteine svolgono un ruolo fondamentale nel catabolismo delle lipoproteine ricche di trigliceridi e colesterolo. L APOE viene sintetizzata principalmente nel fegato

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19 Possiamo suddividere il metabolismo lipoproteico in due fasi: Fase esogena - Riguarda i lipidi esogeni (della dieta) che vengono assemblati nell intestino dopo la digestione e assorbimento. Le lipoproteine sintetizzate dall intestino sono i chilomicroni. In piccola quantità vengono sintetizzate le HDL Fase endogena - legata alla capacità biosintetica del fegato (sintesi di lipidi e assemblaggio delle VLDL e in piccola quantità di HDL)

20 ENZYMES INVOLVED IN LIPOPROTEIN METABOLISM Enzyme Substrate(s) Reaction Site of action Metabolic role Lecithincholesterol acyltransferase (LCAT) Cholesterol and phosphatidyl choline Cholesterol esterification Plasma lipoproteins, especially HDL Role in the Reverse cholesterol transport Lipoprotein lipase Triglyceride in VLDL and Hydrolysis chylomicrons Capillary surface VLDL and chylomicron degradation

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22 Lipoprotein Lipasi (LP) Acidi grassi liberi Trigliceridi Monogliceride

23 Ruolo dell enzima lipoprotein lipasi (LPL) nel metabolismo delle lipoproteine L enzima idrolizza i trigliceridi contenuti nei chilomicroni e VLDL e dalla sua azione si formano acidi grassi che entrano nelle cellule o circolano nel sangue LPL La lipoprotein lipasi (LPL) è un enzima associato alla superficie delle cellule endoteliali (EC) grazie all eparansolfato

24 Ruolo della lipoprotein lipasi nel metabolismo dei chilomicroni

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26 Ruolo della lipoprotein lipasi nel metabolismo delle VLDL

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28 Omeostasi del colesterolo plasmatico. Ruolo delle LDL e HDL

29 LDL Contiene una regione centrale di circa 1500 molecole di colesterolo esterificate da acidi grassi a lunga catena (esteri del colesterolo), circondata da un monostrato lipidico composto dacirca 800 molecole di fosfolipidi e da 500 molecole di colesterolo non esterificato. Una singola proteina di 500,000-dalton(ApoB100) ha un ruolo strutturale e media il legame specifico con il recettore cellulare che permette il riconoscimento delle LDL

30 Recettore per le LDL Include diversi domini (un dominio extracellulare,un dominio transmembrana ad αelica di 22 aminoacidi e una coda citoplasmatica di 50 aminoacidi. All estremità N-terminale, 292 aminoacidi costituiscono il dominio di legame per le LDL.

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34 ACAT :Acetil CoA :colesterol acil transfersi HMG-CoA reduttasi: idrossi metil glutaril CoA (sintesi de novo del colesterolo)

35 lecitina:colesterolo aciltransferasi (LCAT)

36 La lecitina:colesterolo aciltransferasi (LCAT) è una glicoproteina di 416 aminoacidi, sintetizzata nel fegato e secreta nel plasma, dove circola per la maggior parte associata alle lipoproteine ad alta densità (High Density Lipoproteins, HDL) La concentrazione plasmatica di LCAT nell uomo (circa 5 mg/l) Circa il 75% del colesterolo plasmatico è in forma esterificata, e deriva quasi interamente dall azione dell LCAT.

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39 CETP Proteina di trasferimento degli esteri del colesterolo

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41 CETP

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43 Ruolo delle HDL nell efflusso del colesterolo

44 È coinvolta nel metabolismo dei lipidi plasmatici Media lo scambio di lipidi tra lipoproteine mediante il trasferimento di esteri del colesterolo da HDL alle lipoproteine ricche di trigliceridi, con conseguente riduzione dei livelli di colesterolo esterificato nelle HDL. Modificazioni delle concentrazioni della CETP si riflettono in alterazioni dei livelli e della composizione lipidica delle HDL, LDL e VLDL. Freemanetal.(1990),ClinSci.;79: ; Kakkoetal.(1998)Atherosclerosis.136(2): Cholesterolestertransferprotein(CETP).La proteina di trasferimento CETP(Cholesterolestertransferprotein

45 HDL e Trasporto inverso del colesterolo (reverse cholesterol transport),rct) Colesterolo: Componente delle membrane eucariotiche, precursore degli acidi biliari e degli ormoni steroidei Quasi tutte le cellule animali lo sintetizzano a partire dall acetil-coa, ma solo gli epatociti e le cellule steroidogeniche riescono a catabolizzarlo in sali biliari e ormoni steroidei Le cellule lo acquisiscono (in forma esterificata) anche dalle lipoproteine circolanti (LDL). Se in eccesso all interno delle cellule il colesterolo può contribuire ad alterazioni cellulari L RCT è il meccanismo che serve per rimuovere l eccesso dai tessuti periferici Le HDL partecipano al RCT

46 The HDL receptor scavenger receptor class B type I (SR-BI)

47 The Human ATP-Binding Cassette (ABC) Transporter Superfamily The ATP-binding cassette (ABC) transporter superfamily contains membrane proteins that translocate a wide variety of substrates across extraand intracellular membranes, including metabolic products, lipids and sterols, and drugs.

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49 Un apporto eccessivo o squilibrato di lipidi con l alimentazione può contribuire ad alterazioni del metabolismo lipidico e alla insorgenza di alcune patologie (aterosclerosi, patologie cardiovascolari)

50 Come affrontare lo studio dei meccanismi molecolari e ruolo nella patogenesi di malattie dismetaboliche? Lipoproteine isolate Prelievo di sangue

51 Lipoproteine e Meccanismi molecolari delle patologie umane: Modelli sperimentali: Lipoproteine ossidate Lipoproteine glicate Lipoproteine omocisteinilate Studio delle interazioni lipoproteine-cellule *

52 Alimentazione Nutrizione Salute Dieta (acidi grassi,rapporto saturi /insaturi, antiossidanti) Lipidi e lipoproteine plasmatici (acidi grassi,rapporto saturi /insaturi) Composizione fosfolipidica di membrana (acidi grassi, rapporto saturi /insaturi) Molecole anti-infiammtorie/proinfiammatorie

53 Fattori congeniti Metabolismo lipoproteico Stile di vita Alimentazione Fumo Attività fisica Dislipidemie Patologie cronico-degenerative

54 Dislipidemie Modificazioni dei livelli di lipidi e lipoproteine plasmatiche possono essere dovute ad alterazioni nella sintesi e/o alterazioni del catabolismo

55 Classificazione delle dislipidemie Un famoso studio, lo studio di Framingham, iniziato nel 1949 nel paese omonimo situato negli Stati Uniti, mise in luce i fattori di rischio, distinti fra sicuri e probabili, dell'insorgenza della malattia cardiovascolare. Fattori di rischio Età(uomini > 45anni, donne > 55anni) Sesso Ipercolesterolemia Ipertensione arteriosa Fumo di sigarette Diabete,Obesità, Ipertrigliceridemia Scarsa attività fisica

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57 Classificazione delle dislipidemie in accordo con Donald S. Fredrickson ( )

58 Classificazione delle dislipidemie secondo Frederickson Iperlipoproteinemia di tipo I:aumento dei chilomicroni, cioè aumento dei trigliceridi provenienti dalla dieta Iperlipoproteinemia di tipo II a:aumento delle LDL, quindi del colesterolo Iperlipoproteinemia di tipo II b:aumento delle LDL e delle VLDL, quindi sia del colesterolo che dei trigliceridi

59 Classificazione delle dislipidemie secondo Frederickson Iperlipidemia di tipo III:aumento del colesterolo e dei trigliceridi totali per aumento di prodotti intermedi derivanti dalla scissione delle VLDL prima di formare le frazioni LDL Iperlipoproteinemia di tipo IV:aumento delle VLDL e quindi dei trigliceridi Iperlipoprotidemia di tipo V:aumento dei chilomicroni e delle VLDL, quindi dei trigliceridi provenienti dalla dieta e da quelli sintetizzati a partire dai carboidrati a livello del fegato

60 Tipo 1, iperchilomicronemia familiare, si ha la presenza di chilomicroni nel sangue anche dopo alcune ore dal pasto, e quindi a livelli elevati di trigliceridi (oltre 1000 mg/dl); dal punto di vista genetico si distinguono due forme: la prima forma è dovuta al deficit di lipoprotein lipasi la seconda forma è dovuta alla carenza di Apo CII, l apoproteina che attiva la lipoprotein lipasi. I trigliceridi in eccesso tendono a depositarsi a livello cutaneo (causando xantomi).

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63 CHD risk FRAMINGHAM Study 3 * Men aged LDL- cholesterol (mg/dl)

64 Lipidi plasmatici Colesterolo totale <200 mg/dl Valori borderline > mg/dl Valori alti > 240 mg/dl

65 Lipidi plasmatici Colesterolo totale <200 mg/dl Colesterolo-LDL (LDL-C) <100 mg/dl Colesterolo -HDL /HDL-C) <40 mg/dl valori bassi Rapporto Colesterolo totale/hdl-c < 5

66 LDL colesterolo Ottimale <100 mg/dl Valori desiderabili mg/dl Valori borderline mg/dl Valori alti mg/dl Valori molto alti 190 mg/dl

67 Livelli plasmatici di Trigliceridi Ottimale <150 mg/dl Valori borderline mg/dl Valori alti mg/dl Valori molto alti >500 mg/dl

68 proproteina convertasi subtilisina/kexina tipo 9, è una proteina che interagisce con il recettore LDL favorendone la precoce degradazione e impedendone il riciclo. Alterazioni nei pazienti affetti da Ipercolesterolemia familiare Altre proteine? PCSK9 Proteine di membrana?

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