Lipoproteínas plasmáticas

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Lipoproteínas

plasmáticas

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As lipoproteínas plasmáticas são estruturas micelares que contêm, no seu miolo, lipídeos hidrofóbicos (triacilgliceróis e ésteres de colesterol) e, no exterior, em monocamada, lipídeos anfipáticos (fosfolipídeos e colesterol)associados a proteínas (apolipoproteínas). O grupo hidroxilo do colesterol não esterificado e os grupos fosfo-base dos fosfolipídeos estão voltados para o exterior das lipoproteínas enquanto as partes hidrofóbicas destas moléculas mergulham no miolo.

As apolipoproteínaspodem ser integrais(como as de tipo B) ou periféricas(como as dos tipos A, C e E). As apolipoproteínas periféricas, ao contrário das integrais, são trocadas entre diferentes lipoproteínas plasmáticas e podem existir livres no plasma. Papeis das apolipoproteínas:

Apo B100 = ligando do recetor das LDL participa na endocitose das LDL, dos quilomicra remanescentes e das IDL.

Apo E = ligando do (1) recetor das LDL e (2) das LRP (LDL receptor

related protein), participa na endocitose dos quilomicra

remanescentes e das IDL no fígado.

Apo AI = (1) ligando dos recetores de limpeza B1 (SR-B1) e (2) ativador da LCAT (lecitina colesterol acil transférase),

participando no transporte reverso do colesterol.

H2O lisolecitina lisolecitina

Apo CII e Apo CIII = ativador e inibidor (respetivamente) da lípase de lipoproteínas

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As partículas lipoproteicas mais pequenas e as mais ricas em proteínas são as HDL; as maiores e as mais pobres em proteína são os quilomicra. Quanto maior é a percentagem de proteínas e menor a de TAG maior é a sua densidade e menor o seu tamanho.

As LDL e as HDL são muito pobres em triacilgliceróis e ricas em colesterol e ésteres de colesterol. A maior parte do colesterol plasmático está nas LDL.

As partículas lipoproteicas mais ricas em TAG são os quilomicra e, logo a seguir, as VLDL. A semivida de uma partícula de quilomicra é de apenas alguns minutos: mesmo a seguir a uma refeição que continha gorduras,

a maior parte dos TAG plasmáticos está nas VLDL.

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A técnica da ultracentrifugação permite separar as lipoproteínas de acordo com a sua densidade e pode ser usada em investigação.

Contudo, na prática clínica do dia a dia doseiam-se

(1) os triacilgliceróis(em jejum, são uma medida das VLDL e IDL), assim como (2a) o colesterol totale o

(2b) colesterol ligado às HDL.

(3) O colesterol ligado às LDL é frequentemente estimado usando uma equação (colesterol das LDL =

colesterol total-colesterol das HDL -estimativa do colesterol das VLDL e IDL).

O contributo das IDL (=VLDL remanescentes) para o colesterol total do plasma é muitíssimo menor que o das LDL, HDL e VLDL; as IDL são uma classe intermédia (de limites mal definidos) entre as VLDL e as LDL. Quer as IDL (VLDL remanescentes), quer os quilomicra remanescentes são, no metabolismo, lipoproteínas “de transição” e, na ausência de patologia, as suas concentrações plasmáticas são muito baixas.

Uma refeição normal para além de hidratos de carbonos e proteínas também contém gorduras. Qual o destino das gorduras da dieta? As gorduras são

1º hidrolisadas no tubo digestivo,

2º absorvidas e re-sintetizados (reesterificação) nos enterócitos, incorporam-se nos

quilomicra

3º os quilomicra passam para os linfáticos e, via canal torácico, entram na circulação sanguínea

4º os TAG (triacilgliceróis) dos quilomicra interagem com a lípase de lipoproteínas e sofrem hidrólise nos capilares dos tecidos adiposo (e muscular).

5º os ácidos gordos libertados entram para as células (sobretudo adipócitos) e, depois de ativados (ação da sintétase de acil-CoA), são re-estificados formando reservas de TAG.

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No tubo digestivo, as lípases gástrica e pancreáticacatalisam a hidrólise de triacilgliceróis da dieta.

Os produtos da digestão são maioritariamente ácidos gordos e 2-monoacilglicerol que são absorvidos.

Que acontece aos TAG da dieta no tubo digestivo?

Dentro do enterócito ocorre a re-síntese de triacilgliceróis.

O processo envolve a ação da sintétase de acil-CoA e de transférases de acilopresentes na face citoplasmática do RE.

Ao mesmo tempo também se formam

fosfolipídeos, colesterídeos e apolipoproteínas B48 e A que vão ser

importantes constituintes dos quilomicra. 6

Dentro dos enterócitos formam-se lipoproteínas ricas em triacilgliceróis (≈ 85-90% da massa) que se designam por quilomicra. Os quilomicra são vertidos no polo basal dos enterócitos por exocitose e, via linfáticos, chegam ao sangue. quilomicra

linfáticos

Veia central

Apo B48

Apo A

(

85-90%

)

O processo é lento de tal forma que os quilomicra só começam a aparecer no plasma

1 hora após a refeiçãoe só atingem a concentração máxima cerca de 3-4 h depois. ₇

No sangue os quilomicra nascentes recebem das HDL, apo C e apo E originando os quilomicra maduros que já são capazes de se interagir com a

lípase de lipoproteínas.

Apo C e E

HDL

A lípase de lipoproteínas é uma ecto-hidrólase das células

endoteliais dos capilares dos tecidos adiposo e muscular.

A hidrólise dos triacilgliceróis dos quilomicra ocorre no plasma sanguíneo, maioritariamente nos capilares dos tecidos adiposo, e os ácidos gordos são maioritariamente

captados pelos adipócitos. Só uma pequeníssima fração

dos ácidos se mantém no sangue (ligação à albumina).

O glicerol não é metabolizado no tecido adiposo nem no

músculo: todo o glicerol libertado vai para o fígado e rim.

ALBUMINA lípase de lipoproteínas H2O cé lu la e n d o te lia l 8

Apo CII ativa a LPL

Que acontece à atividade da lípase de lipoproteínasno período pós-prandial? 1-A insulina estimula a síntese da lípase de lipoproteínas do tecido adiposoe a sua migração para o endotélio.

Tal como a absorção das gorduras e o aparecimento de quilomicra no sangue também este processo é lento: a atividade da lípase de lipoproteínas do tecido adipososó atinge o máximo 4 h após a refeição.

(A lípase de lipoproteínas dos músculos é inibida pela insulina e estimulada pelo exercício físico.)

2-A lípase de lipoproteínas atua, quer nos TAG das VLDL, quer nos TAG dos quilomicra, mas tem preferência pelos quilomicra 

2.1 Mesmo quando a refeição é rica em gorduras, os quilomicra (que têm semi-vida de apenas alguns minutos) mantêm concentrações baixas no plasma.

2.2 Devido à competição dos TAG dos quilomicra pelo centro ativo da lípase de lipoproteínas, a concentração de TAG das VLDL aumenta no plasma

após as refeições. 9

No tecido adiposo os ácidos gordos libertados pela ação da lípase de lipoproteínas são captados pelos adipócitos e esterificados com glicerol formando triacilgliceróis. 3 Acil-CoA glicerol-3-P TAG (triacilglicerol) Sintétase de acil-CoA Acil-transférases e Fosfátase do fosfatidato

No tecido adiposo a insulina estimula

(1) a entrada de glicose para dentro dos adipócitos (mobilização de

GLUT4 para a membrana) que,

via glicólise, leva à formação de dihidroxiacetona-P que se reduz a glicerol-3-P (2) e a esterificação – via estimulação da acil-transférase do glicerol-3-P

Glicose

… a conversão dos ácidos gordos intracelulares em TAG cria o gradiente que permite a sua entrada para os adipócitos.

Time, h 0 4 8 12 16 20 24 L P L r a te o f a c ti o n , n m o l.m in -1.1 0 0 g -1 0 300 600 900 1200 1500

Meals

Ruge et al. JCEM 2009; 94:1781-1788 Time, h 0 4 8 12 16 20 24 T ra n s c a p ill a ry F A f lu x, n m o l.m in -1.1 0 0 g -1 -4000 -3000 -2000 -1000 0 1000 2000 3000

Meals

5 h 5 h 5 h

Ruge et al. JCEM 2009; 94:1781-1788

No período pós-prandial a insulinaplasmática aumenta estimulando, nos adipócitos, (1) a transcrição do gene da lípase de lipoproteínas e também

(2) a migração desta enzima para o polo luminal do endotélio dos capilares do tecido adiposo.

A insulinatambém ativa (1) a transcrição do gene da acil-transférase do glicerol-3-fosfato (via SREBP-1c) e (2) a entrada de glicose (via migração de GLUT4 para a membrana) para os adipócitos (e, consequentemente a sua conversão em glicerol-3-fosfato).

Desta forma a insulinapromove o armazenamento dos ácidos gordos absorvidos no intestino.

O que é que acontece aos quilomicra quando a lípase de lipoproteínas atua? A lípase de lipoproteínas vai “esvaziando” o miolo dos quilomicra ao mesmo tempo que apo C e A, fosfolipídeos e colesterol vão passando para as HDL. Este processo leva à conversão dos quilomicra em “quilomicra

remanescentes” que vão ser captados pelo fígado (endocitose mediada por recetor). HDL Apo C e A, colesterol e fosfolipídeos Os quilomicra remanescentes, (para além de apo B48 e de uma parte dos triacilgliceróis e outros lipídeos) conservam as apo E

que são ligandos de dois tipos de recetores presentes nos hepatócitos: (1) Recetores das LDL (2) LRP (LDL receptor related protein) Da interação dos quilomicra remanescentes com os recetores hepáticos resulta a sua endocitose e subsequente hidrólise nos lisossomas. Os recetores são “reciclados” regressando à membrana. cé lu la e n d o te lia l 12

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As VLDL formam-se no fígado num processo semelhante ao da síntese dos quilomicra no intestino.

No entanto, os componentes lipídicos das VLDL não têm origem direta na dieta: as VLDL transportam para o

plasma sanguíneo triacilgliceróis (e outros lipídeos) formados no fígado e contêm apo B100, apo E e apo C.

Tal como a síntese, também o metabolismo das VLDL é semelhante ao dos quilomicra:

(i) parte das apo C e das apo E das VLDL também têm, já no plasma, origem nas HDL,

(ii) os triacilgliceróis das VLDL também sofrem a ação da

lípase de lipoproteínas dos capilares e (iii) também as apo C e componentes lipídicos da superfície das VLDL (colesterol e fosfolipídeos) se transferem para as HDL no decurso desta lipólise. A velocidade de hidrólise dos triacilgliceróis das VLDL pela lípase de lipoproteínas é muito mais baixa que a dos triacilgliceróis dos quilomicra e estes últimos, quando presentes, impedem a hidrólise dos primeiros. Por isso o tempo que uma partícula de quilomicra permanece no plasma é de apenas alguns minutos enquanto que, no caso das partículas de VLDL, é de algumas horas aumentando se existirem

quilomicra no plasma. 14

Após uma refeição contendo gorduras, o incremento da concentração de triacilgliceróis no plasma é muito mais discreta que a que seria de prever tendo em conta a massa de triacilgliceróis de uma refeição normal.

2,4 g de TAG em 3L de plasma 4 g de TAG em 3L de plasma

Incremento de 1,6 g de TAG Uma refeição típica “ocidental” pode ter cerca de 30 g de triacilgliceróis e, tendo em conta o volume plasmático num adulto (cerca de 3 L), o incremento da massa total de triacilgliceróis causado por essa ingestão poderá ser de apenas 1,6 g. Porquê?

1- Processos digestivos e absortivos lentos. 2- (a) Ativação (pela insulina) da lípase de lipoproteínas nos capilares do tecido adiposo e

(b) da acil-transférase do glicerol-3-P

(esterificação).

3- Inibição pela insulina da secreção de VLDL no fígado.

Secreção de VLDL ↓

15 As micelas lipoproteicas resultantes do processo

hidrolítico dos TAGs das VLDL designam-se por IDL (ou VLDL remanescentes) e contêm apo E e apo B100 (existe uma molécula de apo B100 por micela). As apo B100 e as apo E são ligandos dos recetores das LDL e, por isso, participam no processo de endocitose de parte das IDL pelos hepatócitos. As LRPs (via ligação às apo E) também participam na endocitose hepática das IDL.

As IDL são percentualmente mais ricas em colesterol e menos ricas em TAGs que as VLDL. No fígado os componentes dos remanescentes captados sofrem hidrólise nos lisossomas. O colesterol e os ácidos gordos podem ter múltiplos destinos e um destino possível é a sua re-esterificação e incorporação em novas partículas de VLDL.

Ao contrário do que acontece no tecido adiposo,

a atividade da lípase de lipoproteínas dos capilares dos músculos é maior em jejum e também aumenta após o exercício físico.

No músculo, o destino dos ácidos gordos aí libertados pode ser a sua oxidação ou serem substratos para a síntese de triacilgliceróis das próprias fibras musculares (triacilgliceróis intramiocelulares).

A atividade muscular contráctil e o treino atlético estimulam a síntese da lípase lipoproteínas no tecido muscularo que explica que o exercício físico, sobretudo se feito de forma regular, provoque diminuição da concentração dos triacilgliceróis plasmáticos.

O destino dos ácidos gordos libertados pela ação da lípase de lipoproteínasdepende do estado metabólico e do tecido (músculos ou tecido adiposo) onde a lípase opera.

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O destino maioritário das IDL é a conversão em LDL e o processo ocorre no plasma. Esta conversão envolve:

(1) a transferência de apolipoproteínas (com exceção das apo B100) para as HDL e

(2) a hidrólise de fosfolipídeos e triacilgliceróis ainda presentes nas IDL pela lípase de lipoproteínas hepática.

Esta lípase catalisa a hidrólise de triacilgliceróis e de fosfolipídeos e é muito mais ativa em partículas lipoproteicas de pequeno tamanho nomeadamente nas IDL, nas LDL e nas HDL.

Através da ligação das apo B100 aos recetores das LDL existentes nas membranas citoplasmáticas, as LDL plasmáticas podem ser captadas (endocitose) por muitos tipos de células do organismo, mas o órgão que tem maior relevância quantitativa na captação de LDL é o fígado.

Após a captação das LDL ocorre a hidrólise dos seus componentes nos lisossomas.

A atividade dos recetores das LDL é regulada

negativamente pelo colesterol não esterificado presente nas membranas da célula: quanto maior a quantidade de colesterol dentro de uma determinada célula menor a atividade dos recetores de LDL nessa célula.

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Via ligação das LDL oxidadas aos recetores de limpeza dos macrófagos, nomeadamente os macrófagos situados na íntima das artérias (camada subendotelial), pode acumular-se colesterol no seu interior. Porque a atividade dos recetores de limpeza não é regulada pelo conteúdo de colesterol na célula, os macrófagos podem “encher-se” de colesterol. Na íntima das artérias, os macrófagos cheios de colesterol, devido ao seu aspeto quando visualizados por microscopia, designam-se por “células espumosas”. Os agregados de células espumosas são visíveis na parede interior das artérias e designam-se por “estrias gordas” e constituem a primeira fase da formação das placas de ateroma.

As HDL contrariam o processo de acumulação de colesterol nos macrófagos participando no processo de transporte reverso de colesterol: o transporte de colesterol das células dos tecidos periféricos (macrófagos incluídos) para o fígado.

As LDL também podem ser captadas por mecanismos que não envolvem os recetores das LDL: nos macrófagos dos tecidos e em algumas células endoteliais existe um outro tipo diferente de recetores chamados

“recetores de limpeza”.

Estes recetores têm uma especial afinidade para as LDL que sofreram alterações

(nomeadamente oxidação)

nos seus componentes.

18 As HDL têm origem no fígado e intestino onde são

segregadas na forma de HDL discoides (ou nascentes). As HDL discoides são uma subclasse das HDL; são pequenos discos constituídos por um duplo folheto lipídico (sem miolo) de fosfolipídeos e colesterol ligados a apo AI.

O processo de captação de colesterol não esterificado pelas HDL discoides ocorre (1) principalmente através da interação com transportadores membranares celulares

(ABC-A1, ABC-G1 e SR-B1),

(2) mas também acorre aquando da ação da

lípase de lipoproteínas nas VLDL e nos quilomicra remanescentes.

LCAT

A formação dos ésteres de colesterol é catalisada pela lecitina-colesterol acil transférase (LCAT), uma enzima plasmática que se liga e é ativada pela apo AI das HDL. Os ésteres de colesterol são hidrofóbicos e vão formando o miolo preenchendo o espaço entre os dois folhetos das HDL discoides: assim as HDL passam ser estruturas esféricas (as HDL3).

O processo de captação do colesterol está associado à sua esterificação por ação da LCAT. 19

A atividade da LCAT, para além de manter baixo o colesterol não esterificado da periferia das micelas de HDL, também faz com que estas micelas vão aumentando de diâmetro.

As HDL esféricas mais pequenas designam-se por HDL3e, à medida que

aumentam de tamanho, passam a designar-se por HDL2.

Paralelamente com estes processos, as HDL ligam-se a apolipoproteínas de tipo C e E que são segregadas pelo fígado e que podem estar livres no plasma ou na superfície dos quilomicra e das VLDL.

Na membrana dos hepatócitos a ligação da apo AI ao recetor de limpeza B1 (SR-B1) faz com que os ésteres de colesterol presentes no miolo das HDL2sejam

vertidos para o interior dos hepatócitos.

Como resultado da interação entre as HDL2e os SR-B1 hepáticos as HDL2diminuem

de tamanho regenerando partículas de HDL3. Neste processo também se libertam

partículas de HDL pré-β que, tal como as HDL3, se mantêm no plasma sanguíneo.

Neste processo de transformação das HDL2→ HDL3+ HDL pré-β

também participa a lípase de lipoproteínas hepática (do endotélio dos capilares hepáticos). 20

Através dos ciclos

(1) HDL pré-β →HDL discoides →HDL3

→HDL2→HDL pré-β (+ HDL3),

(2) HDL3→HDL2→HDL3

ocorre transporte de colesterol dos tecidos extrahepáticos para o fígado e estes processos são coletivamente designados por “via direta do

transporte reverso do colesterol”

Na “via indireta do transporte reverso de colesterol”, o colesterol captado pelas HDL

nos tecidos extrahepáticos é esterificado pela ação da LCAT e, os ésteres de colesterol são, por ação da CETP (proteína de transferência de ésteres de colesterol), transferidos para as LDL, VLDL e quilomicra.

A subsequente conversão das VLDL em IDL e dos quilomicra em quilomicra remanescentes (por ação da lípase de lipoproteínas),

assim como a captação pelo fígado das IDL e dos quilomicra remanescentes que se vão formando permite compreender que o colesterol dos tecidos que foi captado pelas HDL possa ser vertido no fígado. Porque as LDL são predominantemente captadas no fígado também os ésteres de colesterol transferidos para as LDL podem acabar no fígado.

ésteres de colesterol nas HDL

triacilgliceróisnas HDL

triacilgliceróisnas LDL, VLDL e quilomicra

ésteres de colesterol nas LDL, VLDL e quilomicra

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A aterosclerose é uma doença caracterizada pela deposição de colesterol e ésteres de colesterol nos macrófagos da íntima das artérias (camada subendotelial) levando, em fases mais avançadas, ao estreitamento do lúmen (isquemia).

Numa fase incipiente do processo (que de facto começa logo na infância) há apenas agregados de “células espumosas”, ou seja, macrófagos com colesterol no citoplasma. Estes agregados de células espumosas são visíveis na parede interior das artérias e designam-se por estrias gordas.

A subsequente inflamação (migração de monócitos e outros leucócitos do sangue e sua transformação em macrófagos), proliferação das fibras musculares lisas e a deposição de colagénio contribuem para o processo patológico levando à formação das placas de ateroma.

Se a artéria onde ocorreu essa obstrução for uma artéria coronária estamos numa situação designada por enfarte do miocárdio; se a obstrução ocorre numa das artérias que irriga o cérebro ocorre um “acidente vascular cerebral”.

A eventual rotura do endotélio que está por cima das placas de ateroma pode levar à formação de um coágulo sanguíneo com obstrução aguda da artéria.

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A diminuição da sensibilidade à insulina e a diabetes aumentam o risco de aterosclerose.

sensibilidade à insulina ↓ ou diabetes 

atividade da lípase de lipoproteínas do tecido adiposo ↓ 

concentração plasmática dos triacilgliceróis ↑ (maioritariamente ligados às VLDL) atividade de transferência de triacilgliceróis das VLDL para as HDL e de ésteres de colesterol no sentido inverso (CETP ↑) 

colesterol das HDL ↓ e

concentração plasmática de partículas de VLDL ricas em ésteres de colesterol, empobrecidas em triacilgliceróis e de tamanho relativamente pequeno ↑.

Estas partículas de VLDL de pequeno tamanho (assim como as IDL) penetram mais facilmente na camada subendotelial e têm maior capacidade para promover a aterosclerose.

É costume designar o colesterol associado às HDL por “colesterol bom”.

O aumento da concentração plasmática do colesterol ligado às HDL está associado a um risco diminuído no desenvolvimento da aterosclerose.

As HDL,

(1) participam no transporte reverso do colesterol,

(2) têm ação anti-inflamatória inibindo a adesão e a migração de monócitos (precursores dos macrófagos) para as lesões ateroscleróticas e

(3) têm uma ação antioxidante impedindo a oxidação das LDL.

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Identifique o percurso seguido pelo(os,as): (1) gorduras e colesterol da

dieta

(2) TAG e colesterol que saem do fígado para o plasma sanguíneo (3) ácidos gordos libertados aquando da ação das lípases de lipoproteínas do tecido adiposo e dos músculos (4) colesterol e outros componentes das LDL captados pelas células via recetores das LDL (5) colesterol captado dos tecidos extrahepáticos pelas HDL

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1. Participa diretamente na esterificação do colesterol presente nas HDL: a) ACAT (acyl-cholesterol acyltransferase) b) LCAT (lecithin-cholesterol

acyltransferase)

c) CETP (cholesteryl ester transfer protein)

d) MTP (microsomal transfer protein) e) HL (hepatic lipase)

2. Participa na captação das VLDL pelos hepatócitos ligando-se à apo B100: a) recetor das LDL

b) recetor dos esteroides c) recetor de limpeza B1 d) FXR (farnesoid X receptor) e) LRP (LDL receptor related protein)

3. Colesterol + fosfatidil-colina → lisolecitina + ésteres de colesterol. Esta reação está envolvida no(a): a) captação de colesterol pelas células b) esterificação do colesterol intracelular c) conversão de sais biliares primários em secundários

d) aumento de tamanho das HDL e) absorção intestinal do colesterol da dieta 4. A maior parte do colesterol plasmático está normalmente associado aos (às):

a) quilomicra

b) quilomicra remanescentes c) HDL

d) LDL e) IDL