Új ismeretek az ANGPLT3-ról a lipoprotein anyagcsere és a kardiovaszkuláris betegségek kockázatának szabályozásában

Az ANGPTL3 szerepe a lipidanyagcserében a lipoprotein clearance befolyásolásával

A keringő TG-szint összefügg a TG-dús lipoprotein (TRL) lipolízisével. Három lipoprotein lipáz, köztük az LPL, az EL és a hepatikus lipáz (HL) felelős a lipoproteinben lévő TG lipolíziséért. Mint fentebb említettük, az LPL a sebességkorlátozó enzim, amely kritikus szerepet játszik a TRL-ek lipolízisében a keringésben, és az LPL aktivitása a fehér zsírszövetben (WAT) táplálkozási állapotban megnő, míg éhgyomri állapotban csökken . Az érrendszeri endotélsejtek lumenében elhelyezkedő EL specifikusabb a lipoprotein foszfolipidek hidrolízisében, különösen a HDL-részecskékben, mint a TG . Korábbi eredmények azt mutatták, hogy mind az LPL, mind az EL aktivitása megnövekedett az Angpt3-/- egerekben, ami a TRL-ek felhalmozódásával járt együtt a BAT-ban és az izomban a WAT helyett. Ezek az eredmények azt sugallták, hogy és TG az apolipoproteinben a BAT-ba és az izomba importálódott a WAT helyett, ami bizonyítékot ad arra, hogy az ANGPTL3 nyilvánvalóan gátolhatja az LPL és az EL aktivitást , megakadályozza a TG hidrolízisét, majd felgyorsítja a TG-ben gazdag részecskék eltávolítását . Nem számoltak be fokozott HL-aktivitásról ANGPTL3-hiányban.

Az ANGPTL3-hiány és az alacsony LDL-C-szint közötti mechanizmusra vonatkozó kérdést már néhány évvel ezelőtt felvetették. Mivel az LPL vagy az EL nem rendelkezik a koleszteril-észterek hidrolízisének funkciójával, a kérdés még mindig megoldatlan maradt. 2015-ben Wang megfigyelte, hogy mind a vad típusú egerek, mind az Ldlr, Lrp1 vagy ApoE knockout egerek LDL-C szintje szinte azonos volt az Angptl3 antitesttel történő kezelés után; ezen túlmenően minden csoportban az LDL-C szintjének csökkenése sokkal egy mértékben csökkent . Így ezekből az eredményekből arra következtethettünk, hogy az LDL-C csökkenését az Angptl3-hiányos egerekben nem az LDL-receptoron keresztül történő fokozott koleszterinürítés okozta. A VLDL-C csökkent szintézise lehet a plauzibilis magyarázat.

Az ANGPTL3 szerepe a lipoproteintermelés befolyásolásában

A hepatikus VLDL-szintézist többféle megközelítéssel lehet elősegíteni, és a fő megközelítés az adipociták lipolíziséből származó plazma FFA , VLDL és CM maradványok és a portális vénán keresztül szállított monoszacharidok kínálatából szintetizált TG érvényességére támaszkodik . Eközben az inzulin jelátviteli útvonal is befolyásolhatja a hepatikus VLDL szintézist és szekréciót, mivel az inzulin közvetlen hatása csökkenti a TG-gazdag VLDL-részecskék lipidizációját .

A tudósok már megállapították, hogy a májbeli VLDL-TG szekréció nem változott a KK/Snk egerekben a vad típusú KK egerekhez képest, eközben ezek a KK/Snk egerek nem mutattak jelentős különbséget az apolipoprotein B-100 (apoB100) termelési arányában és a szekretált VLDL-részecskék mennyiségében sem . Érdekes módon tanulmányok végeztek az ANGPTL3 hatásának vizsgálatára a lipolízisre 3 T3-L1 adipocitákban, és azt találták, hogy az emberi ANGPTL3-mal való inkubáció fokozhatja az FFA felszabadulását a közegbe, hasonlóan az adrenalin hatásához . Ezek a megfigyelések összhangban voltak az ANGPTL3 LOF mutációval rendelkező egyének alacsony FFA-szintjével. Mivel a KK/Snk egerek rendkívül alacsonyabb TG-koncentrációt és FFA-t mutattak a plazmában, ami arra utal, hogy a VLDL csökkent lipidációját az ANGPTL3-hiányos egerekben az FFA-nak a keringésből a májba történő csökkent ellátása okozhatja, ami az egyes VLDL-részecskékben lévő TG mennyiségének csökkenését eredményezi. Ezenkívül egy másik, ANGPTL3-hiányos hepatocitákkal végzett vizsgálat azt találta, hogy az ANGPTL3 csendesítése az FFA helyett a plazmában lévő monoszacharidok kihasználásának eltolódását okozhatja , ami szintén bizonyítékot szolgáltatott a májba szállított hígított FFA elméletére.

A koleszterin és más koleszterin metabolitok, amelyeket vagy a máj szintetizál, vagy a napi táplálékunkkal veszünk magunkhoz , az LXR természetes ligandumai . Amint azt korábban leírtuk, az aktivált LXR serkentheti az epesav szekréciót és a lipogenezis előrehaladását, eközben elősegítheti a HDL által közvetített fordított koleszterin transzportot, így védve a májat a szuperabundáns koleszterintől . Vizsgálatok kimutatták, hogy a szintetikus LXR ligandumok és a magas koleszterintartalmú étrend indukálhatja a máj ANGPTL3 génexpresszióját . Mivel az ANGPTL3 az LXR egyik downstream célpontja, érdemes megjegyezni, hogy a szubsztrátok csökkent elérhetősége csökkentheti a koleszterin májszintézisét, ami koleszterinben szegény VLDL szekrécióját eredményezi ANGPTL3-hiányos egerekben . Ezzel szemben az alacsony LXR, és az alacsony ANGPTL3-expresszió (ANGPTL3-hiányban vagy az ANGPTL3 inaktiválásában) ezért a máj alacsonyabb koleszterinszintjéhez kapcsolódhat . Ezekből az eredményekből tehát arra következtethetünk, hogy az LDL-C csökkenését az Angptl3-hiányos egerekben legalábbis részben a VLDL-C csökkent szintézise okozta. A mechanizmus lehetőségének további feltárására kísérletek folynak.

Az ANGPTL3 közvetett hatása a lipidanyagcserére az inzulinérzékenység befolyásolásával

Noha az ANGPTL3 szerepe a lipidanyagcserében viszonylag egyértelmű, az ANGPTL3 és az inzulinérzékenység közötti kapcsolat továbbra is bizonytalan. Csak néhány vizsgálat bizonyította az ANGPTL3 szerepét az inzulinérzékenység és a glükózanyagcsere szabályozásában. Rebciuc és munkatársai 2013-ban összehasonlították az ANGPTL3 homozigóta és heterozigóta LOF-mutációját hordozók és nem hordozók inzulinérzékenységét. Azt találták, hogy a plazma inzulin, glükóz és az inzulinrezisztencia homeosztatikus modelljének értékelése (HOMA-IR) szignifikánsan alacsonyabb volt a homozigóta alanyokban a heterozigótákhoz és a nem hordozókhoz képest, ami arra utal, hogy a homozigóták inzulinérzékenysége magasabb, mint a heterozigótáké és a nem hordozóké . Ezek az adatok azt mutatták, hogy az ANGPTL3 befolyásolhatja az inzulinérzékenységet és szerepet játszhat az emberek glükóz anyagcseréjének modulálásában. Továbbá Wang és munkatársai megállapították, hogy a glükóz és az inzulin plazmakoncentrációja összehasonlítható az Angptl3-/- és a vad típusú genotípusú egerek között, és az Angptl3-/- egerek magasabb dezoxiglükóz felvételi arányt mutattak a WAT-ban, a BAT-ban és a szívben . In vitro vizsgálatokban immortalizált humán hepatocitákat használtak, és azt is megállapították, hogy az ANGPTL3 hiánya nyilvánvalóan növelheti a dezoxiglükóz felvételét . Érdekes módon az ANGPTL3 inzulin- és glükózanyagcserére gyakorolt hatása kölcsönös volt. Tikka és munkatársai adatai kimutatták, hogy mind az inzulin, mind a rosiglitazon dózisfüggő módon csökkentheti az ANGPTL3 szekrécióját, és az ANGPTL3 csendesítése mintegy 45%-kal javította a glükózfelvételt a hepatocitákban .

Az ANGPTL3 és az inzulin kölcsönhatásának ténye alapján javasolhatjuk az ANGPTL3 közvetett hatását a lipidanyagcserére az inzulinérzékenység befolyásolásával. Ezekkel a következtetésekkel összegyűjtve feltételezhetjük, hogy az ANGPTL3 csendesítése javíthatja az inzulinérzékenységet és növelheti a perifériás szervek glükózfelvételét és hasznosítását.

Az ANGPTL3 funkciója és mechanizmusa az LPL aktivitás gátlásában

Mióta az ANGPTL3 funkciója az LPL katalitikus aktivitásának gátlásában jól bizonyított, a kutatások az ANGPTL3 és az LPL aktivitás mechanizmusát vizsgálták. Először is, az ANGPTL3 peptid egyedi szerkezete hozzájárul az ANGPTL3 gátló hatásához. Az ANGPTL3 peptid N-terminális tekercses régiójában három fontos aminosav, aszparaginsav, hisztidin és glutamin található, amelyek megakadályozhatják az LPL kötődését a glikozil-foszfatidil-inozitol-horgonyzott nagy sűrűségű lipoprotein kötő fehérjéhez 1 (GPIHBP1) , egy kapilláris endotélsejteken kifejezett fehérjéhez, és az LPL-t a kapilláris lumen helyére szállítja. Ez a progresszió csökkentheti az LPL aktivitását emberekben. Ezenkívül 2009-ben Yau és csoportja megállapította, hogy az ANGPTL3 felgyorsíthatja az LPL kibomlási folyamatát, mivel elősegíti a katalitikusan aktív LPL-dimerek disszociációját inaktív LPL-monomerekké, ami az LPL-aktivitás nyilvánvaló csökkenéséhez vezet. Azt is megállapították, hogy bár az ANGPTL3 és az ANGPTL4 hasonló, de nem azonos utakkal rendelkezik az LPL-aktivitás csökkentésében, az ANGPTL3 hatékonysága az LPL gátlásában sokkal gyengébb, mint az ANGPTL4-é. Továbbá, Liu és munkatársa 2010-ben az ANGPTL3 és az LPL aktivitás egy másik lehetséges mechanizmusát mutatták be. Kimutatták, hogy az ANGPTL3 serkenti az LPL extracelluláris hasítását a furin által, és a szimuláció az LPL disszociációját eredményezheti a sejtfelszínről és az LPL katalitikus funkcióinak csökkenését .

Így, az összes fent említett adatot szintetizálva, feltételezhetjük, hogy az ANGPTL3 sokkal kisebb hatással van az LPL-re, mint az ANGPTL4. Az ANGPTL3 LPL-aktivitást befolyásoló mechanizmusa magában foglalhatja az LPL dimer szerkezetének kibontását és az LPL GPIHBP1-hez való kötődésének megakadályozását. Végül fontos különbség a két fehérje között, hogy az ANGPTL3 endokrin úton keresztül gátolja az LPL-t, míg az ANGPTL4 hatása az LPL-re autokrin úton és helyi parakrin úton keresztül érvényesülhet.

Az ANGPTL3 funkciója a diszlipidémia és a CVD kockázatának elősegítésében

Sok bizonyíték mutatja, hogy a plazma emelkedett LDL-C szintje a CVD független kockázati tényezője . A közelmúltban más tanulmányok is kimutatták, hogy az emelkedett plazma TG-szintek szintén fontos szerepet játszanak a CVD kialakulásában . Az LDL-C és a TG célzott kezelése hatékonyan megelőzheti a CVD előrehaladását. Mivel mind az ANGPTL3 LOF-mutációjával rendelkező egyének, mind az Angptl3-hiányos egerek lipidcsökkentő lipoproteinprofillal és csökkent LDL-C és TG plazmaszintekkel rendelkeznek, feltételezhetjük, hogy az ANGPTL3-hiány emberekben a CVD alacsony kockázatához vezethet.

A Deway jelentéséből kiderült, hogy 45 226 egyén esetében az ANGPTL3 LOF-mutációjának hordozói 27%-kal alacsonyabb TG-szintet és 9%-kal alacsonyabb LDL-C-szintet mutattak, mint a nem hordozók . 13 102 CVD-ben szenvedő egyénnél az ANGPTL3 LOF-mutációjának jelenléte 41%-kal alacsonyabb CVD-kockázattal járt együtt. Másodszor, a szerzők APOE*3 Leiden.CETP egereket használtak az ANGPTL3 ellenes monoklonális antitest, az Evinacumab hatásának vizsgálatára. Amint arról a szerző beszámolt, az Evinacumab-kezelés az összkoleszterinszint és a TG-szint nyilvánvaló csökkenésével járt . Ezenkívül az Evinacumab az ateroszklerotikus plakkok területének szignifikánsan nagyobb mértékű csökkenéséhez is vezethetett az aorta gyökerében . Ezek az eredmények erőteljesen illusztrálják az ANGPTL3 és a CVD kockázata közötti kapcsolatot.

A másik legújabb jelentés Stitziel és munkatársai 2017-ben publikált közleménye, amely három különböző módszerrel igazolta az ANGPTL3, a diszlipidémia és a CVD kockázata közötti közvetlen kapcsolatot. Először is, Stitziel megállapította, hogy az ANGPTL3 homozigóta mutációit hordozó három személynél nem mutatkozott koronáriás ateroszklerotikus plakk a nem hordozókhoz képest . Másodszor, egy metaanalízis segítségével több mint 180 000 egyént vizsgáltak, köztük 21 980 CVD-ben szenvedő egyént, és megfigyelték, hogy az ANGPTL3 génszekvenálás alapján körülbelül minden 309 emberből 1 heterozigóta LOF mutáció hordozója volt. Annak ellenére, hogy ez a mutáció ritka, a heterozigóta hordozóknál a CAD kockázata mintegy 34%-kal volt alacsonyabb a nem hordozókhoz képest. Figyelemre méltó, hogy a plazma TG 17,3%-os és az LDL-C 11,8%-os csökkenése. Ugyanakkor a plazma HDL-C is körülbelül 5,2%-kal csökkent, bár a különbségek statisztikailag nem szignifikánsak . Az adatok ezen része azt mutatta, hogy az ANGPTL3 LOF-mutációja csökkentheti a diszlipidémia kockázatát az emberekben valószínűleg az LDL-C és a TG szintjének csökkentésén keresztül, nem pedig a HDL-C szintjén keresztül . Végül a kutatócsoport megfigyelte, hogy a szívinfarktus kockázata 29% -kal csökkent az ANGPTL3 legalacsonyabb tertilekkel rendelkező egyének legmagasabb tertilekhez képest 1493 CVD-s betegnél és 3231 kontrollnál, miután a plazma LDL-koleszterin és TG kiigazították. Eddig ez volt az egyetlen olyan eredmény, amely összefüggést mutatott ki az ANGPTL3 plazmakoncentrációja és a CAD kockázata között, ami arra utal, hogy az ANGPTL3 a lipidanyagcsere szabályozásában betöltött funkcióján túlmenően egy független módszerrel is befolyásolhatja a CAD progresszióját.

Az LPL gátló tulajdonsága mellett az ANGPTL3 az EL aktivitását is képes elnyomni, ami magyarázhatja a csökkent HDL-C-szint jelenségét az Angptl3-hiányos egerekben és az ANGPTL3 LOF mutációját hordozó egyénekben. Stitziel 2017-ben közzétett adatai azonban azt mutatták, hogy 20 092 egyéneknél az ANGPTL3 LOF mutációját hordozóknál 5,2%-os HDL-C csökkenést mutattak . Eközben Deway is bemutatott egy eredményt, amely szerint a DiscovEHR vizsgálat 45 036 résztvevőjében a HDL-C szintje körülbelül 6,1%-kal csökkent az ANGPTL3 LOF mutáció hordozóinál . Így az ANGPTL3 és az EL közötti biokémiai mechanizmus és kapcsolat továbbra is megfoghatatlan.

Az ANGPTL3 és az ANGPTL8 együttműködése a lipidanyagcsere szabályozásában

Mind az ANGPTL3, mind az ANGPTL8 szekretált fehérjék, és az LPL által közvetített plazma TG-hidrolízist gátló hatást mutatnak. Az ANGPTL3-mal való együttes expresszió nagymértékben fokozhatja az ANGPTL8 szekrécióját . Számos kutatás vizsgálta, hogy ez a két ANGPTL-fehérje kölcsönhatásba léphet-e az LPL-aktivitás szabályozásában. Megállapították, hogy az ANGPTL3 és az ANGPTL8 együttműködhet a plazma TG-szintjének szabályozásában . Mint korábban említettük, az Angptl3 és az Angptl8 overexpressziója egyaránt drámaian megnövekedett szérum TG-szinthez vezethetett egerekben, azonban Quagliarini azt találta, hogy az Angptl3-/- egerekben az Angptl8 inaktívnak tűnik, míg az Angptl3 jelenlétében az Angptl8 hatékonyabban tudja csökkenteni az LPL aktivitását. Ezzel szemben ANGPTL8 hiányában az ANGPTL3 plazma TG-szintet emelő képessége enyhén csökkent . Egy másik vizsgálatban Chi azt is megfigyelte, hogy az ANGPTL3 vagy az ANGPTL8 önmagában csak a fiziológiás szinteket messze meghaladó koncentrációban képes gátolni az LPL-t, különösen akkor, ha az LPL az endotélsejtek GPIHBP1 receptorához kötődött. Az ANGPTL8 azonban elősegíthette az ANGPTL3 LPL-gátló képességét, de csak akkor, ha a két fehérjét együttesen fejezték ki ugyanabban a 293 T-sejtben . Az ebben a vizsgálatban végzett fehérje kölcsönhatási vizsgálatok azt is kimutatták, hogy az ANGPTL8 nagymértékben növelte az ANGPTL3 LPL-hez kötődési képességét, ami arra utal, hogy az ANGPTL3 és az ANGPTL8 közötti fizikai kölcsönhatás okozhatja ezt a funkcionális együttműködést.

A biokémiai vizsgálatok kimutatták, hogy az ANGPTL3 és az ANGPTL8 koimmunprecipitálható az egerek plazmájában vagy a mindkét fehérjét expresszáló sejtek tenyészközegében . Haller intenzív vizsgálatokat végzett, és néhány bizonyítékot szolgáltatott annak igazolására, hogy az ANGPTL3-nak komplexet kell-e alkotnia az ANGPTL8-cal ahhoz, hogy aktívabbá váljon az LPL gátlásában. Az ANGPTL3 mutált formáját használva, amelyből hiányzik az LPL gátló aktivitása, Haller kimutatta, hogy az ANGPTL3 aktivitása nem szükséges az ANGPTL8 aktiválásának képességéhez, és az Angptl3 és az Angptl8 együttes expressziója sokkal hatékonyabb TG-emelkedést eredményezhet egerekben, mint az Angptl3 önmagában, ami arra utal, hogy e komplex fő gátló aktivitása az ANGPTL8-tól származik. Az ANGPTL8 C-terminusával szembeni antitest képes volt visszafordítani az ANGPTL8 LPL-re gyakorolt gátló hatását ANGPTL3 jelenlétében. Az antitest nem bontotta meg az ANGPTL8-ANGPTL3 komplexet, de közel került az ANGPTL8 N-terminusán lévő LPL-gátló motívumhoz. Ezek az adatok együttesen arra utaltak, hogy az ANGPTL3 az ANGPTL8 kötőpartnereként és aktivátoraként szolgálhat, az ANGPTL8 pedig ANGPTL3 jelenlétében elősegítheti saját LPL-gátló képességét és növelheti a plazma TG-szintjét.