Nuevos conocimientos sobre ANGPLT3 en el control del metabolismo de las lipoproteínas y el riesgo de enfermedades cardiovasculares

El papel de ANGPTL3 en el metabolismo de los lípidos al interferir en el aclaramiento de las lipoproteínas

El nivel circulante de TG está relacionado con la tasa de lipólisis de las lipoproteínas ricas en TG (TRLs). Tres lipoproteínas, incluyendo la LPL, la EL y la lipasa hepática (HL), son responsables de la lipólisis de los TG en las lipoproteínas. Como se ha mencionado anteriormente, la LPL es la enzima limitadora de la velocidad que desempeña un papel fundamental en la lipólisis de los TRL en la circulación y la actividad de la LPL en el tejido adiposo blanco (WAT) aumenta en el estado de alimentación mientras que disminuye en el estado de ayuno . La EL, localizada en el lumen de las células endoteliales vasculares, es más específica en la hidrólisis de los fosfolípidos de las lipoproteínas, especialmente en las partículas HDL, que en los TG . Resultados anteriores han demostrado que tanto la actividad de la LPL como la de la EL estaban aumentadas en los ratones Angpt3-/-, acompañadas de la acumulación de TRL en el MTD y en el músculo en lugar de en el WAT. Estos resultados sugirieron que y TG en la apolipoproteína fue importado en el BAT y el músculo en lugar de WAT, dando evidencias de que ANGPTL3 podría obviamente inhibir la actividad de LPL y EL , prevenir TG de la hidrólisis y luego acelerar la eliminación de partículas ricas en TG . No hubo ningún informe de una mayor actividad de LH en la deficiencia de ANGPTL3.

Una pregunta sobre el mecanismo entre la deficiencia de ANGPTL3 y los bajos niveles de LDL-C se planteó hace varios años. Dado que la LPL o la EL no tienen la función de hidrolizar ésteres de colesterol, la cuestión seguía sin resolverse. En 2015, Wang observó que tanto los ratones de tipo salvaje como los ratones Ldlr, Lrp1 o ApoE knockout tenían niveles casi iguales de LDL-C después de tratarlos con el anticuerpo Angptl3; además, cada grupo tenía mucho en un grado de reducción de los niveles de LDL-C . Por lo tanto, podríamos inferir de estos resultados que la reducción de LDL-C en los ratones con deficiencia de Angptl3 no fue causada por el aumento de la eliminación de colesterol a través del receptor de LDL. La disminución de la síntesis de VLDL-C puede ser la explicación plausible.

El papel de ANGPTL3 en la influencia de la producción de lipoproteínas

Varios enfoques pueden promover la síntesis hepática de VLDL, y el enfoque principal se basa en la validez de los TG sintetizados a partir del suministro de FFA plasmáticos de la lipólisis de los adipocitos , VLDL y restos de CM y el monosacárido transportado a través de la vena portal . Mientras tanto, la vía de señalización de la insulina también puede influir en la síntesis y secreción hepática de VLDL debido al efecto directo de la insulina en la disminución de la lipidación de las partículas VLDL ricas en TG .

Los científicos ya han encontrado que la secreción hepática de VLDL-TG no se modificó en los ratones KK/Snk en comparación con los ratones KK de tipo salvaje, mientras que estos ratones KK/Snk tampoco mostraron diferencias significativas en las tasas de producción de apolipoproteína B-100 (apoB100) y la cantidad de partículas VLDL secretadas . Curiosamente, se han realizado estudios para investigar el efecto de ANGPTL3 en la lipólisis en adipocitos 3 T3-L1 y se encontró que la incubación con ANGPTL3 humano podría aumentar la liberación de FFA en el medio, similar al efecto de la epinefrina . Estas observaciones estaban en consonancia con los bajos niveles de FFA notificados en los individuos con la mutación ANGPTL3 LOF. Los ratones KK/Snk mostraron una concentración de TG y de FFA en plasma extremadamente baja, lo que sugiere que la reducción de la lipidación de VLDL en los ratones con deficiencia de ANGPTL3 puede estar causada por la disminución del suministro de FFA desde la circulación hacia el hígado, lo que resulta en una menor cantidad de TG en cada partícula de VLDL. Además, en otro estudio en el que se utilizaron hepatocitos con deficiencia de ANGPTL3 se descubrió que el silenciamiento de ANGPTL3 podía provocar un cambio en el aprovechamiento de los monosacáridos del plasma en lugar de los FFA , lo que también aportaba pruebas a la teoría de la dilución de los FFA suministrados al hígado.

El colesterol y otros metabolitos del colesterol, sintetizados por el hígado o ingeridos a partir de nuestra dieta diaria, son los ligandos naturales del LXR . Como se ha descrito anteriormente, el LXR activado podría estimular la secreción de ácidos biliares y el progreso de la lipogénesis, mientras que podría promover el transporte inverso de colesterol mediado por las HDL, protegiendo así al hígado de la superabundancia de colesterol . Los estudios han demostrado que los ligandos sintéticos del LXR y una dieta alta en colesterol podrían inducir la expresión genética del ANGPTL3 hepático. Dado que el ANGPTL3 es una diana descendente del LXR, cabe señalar que la menor disponibilidad de sustratos puede disminuir la síntesis hepática de colesterol, lo que da lugar a la secreción de VLDL pobre en colesterol en los ratones con deficiencia de ANGPTL3 . Por el contrario, un bajo nivel de LXR y una baja expresión de ANGPTL3 (en la deficiencia de ANGPTL3 o en la inactivación de ANGPTL3) podrían estar relacionados con un menor nivel de colesterol en el hígado . Así, podríamos deducir de estos resultados que la reducción del LDL-C en los ratones con deficiencia de Angptl3 fue causada, al menos en parte, por la disminución de la síntesis de VLDL-C. Se están realizando ensayos para explorar más a fondo el potencial del mecanismo.

El efecto indirecto de ANGPTL3 en el metabolismo de los lípidos al interferir en la sensibilidad a la insulina

Aunque el papel de ANGPTL3 en el metabolismo de los lípidos está relativamente claro, la relación entre ANGPTL3 y la sensibilidad a la insulina sigue siendo incierta. Sólo unos pocos estudios demostraron el papel de ANGPTL3 en la regulación de la sensibilidad a la insulina y el metabolismo de la glucosa. En 2013, Rebciuc y sus colegas compararon la sensibilidad a la insulina en portadores de la mutación LOF homocigota y heterocigota en ANGPTL3 con los no portadores. Encontraron que la insulina plasmática, la glucosa y la evaluación del modelo homeostático de resistencia a la insulina (HOMA-IR) eran significativamente menores en los sujetos homocigotos en comparación con los heterocigotos y los sujetos no portadores, lo que sugiere que los homocigotos tenían una mayor sensibilidad a la insulina que en los sujetos heterocigotos y no portadores . Estos datos manifiestan que ANGPTL3 puede afectar a la sensibilidad a la insulina y desempeñar un papel en la modulación del metabolismo de la glucosa en los seres humanos. Además, Wang et al. descubrieron que las concentraciones plasmáticas de glucosa e insulina son comparables entre los genotipos Angptl3-/- y wild-type en ratones, y que los ratones Angptl3-/ exhibían una mayor tasa de captación de la desoxiglucosa en el WAT, el BAT y el corazón . En estudios in vitro, utilizaron hepatocitos humanos inmortalizados y también descubrieron que la deficiencia de ANGPTL3 puede aumentar obviamente la captación de desoxiglucosa . Curiosamente, el efecto de ANGPTL3 en el metabolismo de la insulina y la glucosa era recíproco. Los datos de Tikka et al. han revelado que tanto la insulina como la rosiglitazona podían disminuir la secreción de ANGPTL3 de forma dependiente de la dosis, y el silenciamiento de ANGPTL3 mejoraba la captación de glucosa en los hepatocitos en aproximadamente un 45%.

Basado en el hecho de la interacción de ANGPTL3 e insulina, podríamos proponer el efecto indirecto de ANGPTL3 en el metabolismo de los lípidos al interferir en la sensibilidad a la insulina. Con estas conclusiones, podemos especular que el silenciamiento de ANGPTL3 puede mejorar la sensibilidad a la insulina y aumentar la captación y utilización de la glucosa por parte de los órganos periféricos.

La función y el mecanismo de ANGPTL3 en la inhibición de la actividad de LPL

Dado que la función de ANGPTL3 en la inhibición de la actividad catalítica de LPL ha sido bien demostrada, los investigadores han estudiado el mecanismo de ANGPTL3 y la actividad de LPL. En primer lugar, la estructura única del péptido ANGPTL3 contribuye al efecto inhibidor de ANGPTL3. En la región N-terminal del péptido ANGPTL3 existen tres aminoácidos importantes, el ácido aspártico, la histidina y la glutamina, que pueden impedir que la LPL se una a la proteína 1 de unión a las lipoproteínas de alta densidad anclada al glicoesfatidilinositol (GPIHBP1), una proteína que se expresa en las células endoteliales capilares y que transporta la LPL al lugar de la luz capilar. Este avance puede reducir la actividad de la LPL en los seres humanos. Además, en 2009, Yau y su grupo descubrieron que la ANGPTL3 podría acelerar el progreso de desdoblamiento de la LPL, ya que promueve la disociación de los dímeros de LPL catalíticamente activos en monómeros de LPL inactivos, lo que conduce a una reducción evidente de la actividad de la LPL . También descubrieron que aunque el ANGPTL3 y el ANGPTL4 tenían vías similares pero no idénticas en la reducción de la actividad de la LPL, la eficiencia del ANGPTL3 en la inhibición de la LPL es mucho más débil que la del ANGPTL4 . Además, Liu y su colega demostraron en 2010 para otro mecanismo potencial de ANGPTL3 y la actividad de LPL. Demostraron que ANGPTL3 estimula la escisión extracelular de LPL por furina, y la simulación podría resultar en la disociación de LPL de la superficie de la célula y la reducción de las funciones catalíticas de LPL.

Por lo tanto, sintetizando todos los datos mencionados anteriormente, podemos especular que ANGPTL3 tiene un efecto mucho menor en LPL que ANGPTL4. El mecanismo de ANGPTL3 en la actividad de la LPL puede implicar el desdoblamiento de la estructura del dímero de la LPL y evitar que la LPL se una a la GPIHBP1. Por último, una diferencia importante entre las dos proteínas es que la ANGPTL3 inhibe la LPL a través de una vía endocrina, y el efecto de la ANGPTL4 sobre la LPL puede ser a través de vías autocrinas y paracrinas locales.

La función de la ANGPTL3 en la promoción de la dislipidemia y el riesgo de ECV

Hay pruebas considerables que revelan que el nivel elevado de LDL-C en plasma es el factor de riesgo independiente de ECV . Recientemente, otros estudios también han demostrado que los niveles elevados de TG en plasma también desempeñan un papel importante en el desarrollo de la ECV . El control de los niveles de LDL-C y TG puede prevenir eficazmente la evolución de la ECV. Dado que tanto los individuos con mutaciones LOF en ANGPTL3 como los ratones con deficiencia de Angptl3 tienen un perfil de lipoproteínas reductoras y un nivel plasmático reducido de LDL-C y TG, podríamos especular que la deficiencia de ANGPTL3 puede conducir a un bajo riesgo de ECV en los seres humanos.

El informe de Deway reveló que en 45.226 individuos, los portadores de una mutación LOF en ANGPTL3 tenían niveles de TG un 27% más bajos, y niveles de LDL-C un 9% más bajos que los no portadores . En 13.102 individuos con ECV, la presencia de una mutación LOF en ANGPTL3 se asoció con un 41% menos de riesgo de ECV. En segundo lugar, los autores utilizaron ratones APOE*3 Leiden.CETP para investigar los efectos de un anticuerpo monoclonal contra el ANGPTL3, el Evinacumab. Como informó el autor, el tratamiento con Evinacumab se asoció con una reducción evidente del nivel de colesterol total y del nivel de TG . Además, el Evinacumab también pudo conducir a una disminución significativamente mayor del área de la placa aterosclerótica en la raíz aórtica . Estos resultados son una poderosa ilustración de la relación entre ANGPTL3 y el riesgo de ECV.

Otro informe más reciente es el de Stitziel y sus colegas publicado en 2017, que confirmó la relación directa entre ANGPTL3, la dislipidemia y el riesgo de ECV a través de tres métodos diferentes. En primer lugar, Stitziel encontró que los tres individuos, portadores de mutaciones homocigóticas en ANGPTL3, no mostraron evidencia de placa aterosclerótica coronaria en comparación con los no portadores . En segundo lugar, utilizaron un metaanálisis para investigar a más de 180.000 individuos, incluidos 21.980 individuos con ECV, y observaron que aproximadamente 1 de cada 309 personas era portadora heterocigota de una mutación LOF por secuenciación del gen ANGPTL3. A pesar de que esta mutación es poco frecuente, los portadores heterocigotos tenían aproximadamente un 34% menos de riesgo de ECV en comparación con los no portadores. Cabe destacar una reducción del 17,3% en los TG plasmáticos y del 11,8% en el LDL-C. Sin embargo, el HDL-C plasmático también se redujo en un 5,2%, aunque las diferencias no son estadísticamente significativas. Esta parte de los datos reveló que la mutación LOF en ANGPTL3 podría reducir el riesgo de dislipidemia en los seres humanos probablemente a través de la reducción del nivel de LDL-C y TG, no los niveles de HDL-C . Por último, el grupo de investigación observó que el riesgo de infarto de miocardio se redujo en un 29% en comparación con el tertil más alto de individuos con el tertil más bajo de ANGPTL3 en 1493 pacientes con ECV y 3231 controles, después de ajustar por el colesterol LDL y TG en plasma. Hasta ahora, éste era el único resultado que revelaba la relación entre la concentración plasmática de ANGPTL3 y el riesgo de EC, lo que sugiere que el ANGPTL3 podría influir en la evolución de la EC a través de un método independiente más allá de su función de control del metabolismo de los lípidos.

Además de la propiedad inhibidora de la LPL, el ANGPTL3 también puede suprimir la actividad de la EL, lo que podría explicar el fenómeno de la disminución del nivel de HDL-C en los ratones con deficiencia de Angptl3 y en los individuos portadores de una mutación LOF en el ANGPTL3. Sin embargo, los datos de Stitziel publicados en 2017 mostraron que en 20.092 individuos, la mutación LOF en ANGPTL3 portadores exhibió una reducción del 5,2% en el HDL-C . Mientras tanto, Deway también presentó un resultado que en 45.036 participantes en el estudio DiscovEHR, el nivel de HDL-C se redujo alrededor del 6,1% en la mutación LOF de los portadores de ANGPTL3 . Por lo tanto, el mecanismo bioquímico y la relación entre el ANGPTL3 y la EL siguen siendo esquivos.

La cooperación entre el ANGPTL3 y el ANGPTL8 en el control del metabolismo de los lípidos

Tanto el ANGPTL3 como el ANGPTL8 son proteínas secretadas y muestran un efecto de inhibición de la hidrólisis de los TG plasmáticos mediada por la LPL. La coexpresión con ANGPTL3 puede aumentar en gran medida la secreción de ANGPTL8. Varias investigaciones han estudiado si estas dos proteínas ANGPTL podrían interactuar para regular la actividad de la LPL. Encontraron que ANGPTL3 y ANGPTL8 podrían cooperar en la regulación de los niveles de TG en plasma. Como se mencionó anteriormente, la sobreexpresión de Angptl3 y Angptl8, respectivamente, podría conducir a un aumento dramático de los niveles de TG en suero en los ratones, sin embargo, Quagliarini encontró que en los ratones Angptl3-/-, Angptl8 parece ser inactivo, mientras que en presencia de Angptl3, Angptl8 puede reducir la actividad de la LPL con mayor eficacia. Por el contrario, en ausencia de ANGPTL8, la capacidad de ANGPTL3 para elevar los niveles de TG en plasma disminuyó ligeramente . En otro estudio, Chi también observó que el ANGPTL3 o el ANGPTL8 por sí solos sólo podían inhibir la LPL en concentraciones que superaban con creces los niveles fisiológicos, especialmente cuando la LPL estaba unida a su receptor de células endoteliales GPIHBP1. Sin embargo, ANGPTL8 podría promover la capacidad de ANGPTL3 para inhibir la LPL, pero sólo cuando las dos proteínas fueron co-expresadas en la misma célula T 293 . Los ensayos de interacción de proteínas en este estudio también revelaron que ANGPTL8 aumentó en gran medida la capacidad de ANGPTL3 para unirse a LPL, lo que indica que una interacción física entre ANGPTL3 y ANGPTL8 podría causar esta cooperación funcional.

De hecho, los estudios bioquímicos han demostrado que ANGPTL3 y ANGPTL8 podrían ser co-inmunoprecipitados en el plasma de los ratones o en el medio de cultivo de las células que expresan ambas proteínas . Haller ha investigado intensamente y ha aportado algunas pruebas para verificar si ANGPTL3 necesita formar un complejo con ANGPTL8 para hacerse más activo en la inhibición de LPL. Utilizando una forma mutada de ANGPTL3 que carece de actividad inhibidora de la LPL, Haller demostró que la actividad de ANGPTL3 no era necesaria para su capacidad de activar el ANGPTL8 , y que la coexpresión de Angptl3 y Angptl8 podía conducir a un aumento mucho más eficaz de los TG en los ratones que la de Angptl3 por sí sola, lo que sugiere que la principal actividad inhibidora de este complejo deriva del ANGPTL8. Un anticuerpo contra el C-terminal de ANGPTL8 pudo revertir el efecto inhibidor de la LPL de ANGPTL8 en presencia de ANGPTL3. El anticuerpo no interrumpió el complejo ANGPTL8-ANGPTL3 pero se acerca al motivo inhibidor de la LPL en el N-terminal de ANGPTL8. En conjunto, estos datos implican que ANGPTL3 podría servir como socio de unión y activador de ANGPTL8 y ANGPTL8 podría promover su propia capacidad para inhibir LPL y aumenta los niveles de TG en plasma en presencia de ANGPTL3.