ApoA-1 nel diabete: Damaged Goods

Il diabete è un importante fattore di rischio per lo sviluppo dell’aterosclerosi. Oltre all’aumento del rischio di ictus, infarto miocardico e malattia vascolare periferica, i diabetici soffrono di una forma particolarmente aggressiva di aterosclerosi con una maggiore mortalità in ospedale dopo l’infarto miocardico e una maggiore incidenza di insufficienza cardiaca, se sopravvivono (1-3). Mentre i diabetici hanno spesso altri fattori di rischio di accompagnamento per l’aterosclerosi (ad es, ipertensione, ipercolesterolemia, obesità), il rischio aggiuntivo conferito dal diabete e la malattia vascolare e miocardica particolarmente aggressiva che colpisce i diabetici suggeriscono che l’aterosclerosi associata al diabete coinvolge meccanismi patogenetici unici.

I disturbi metabolici sistemici del diabete, tra cui iperglicemia e iperlipidemia, probabilmente svolgono un ruolo centrale nella patogenesi dell’aterosclerosi associata al diabete attraverso la generazione di stress ossidativo. L’iperglicemia provoca un aumento del flusso attraverso la via dei polioli, la formazione di prodotti finali di glicazione avanzata, l’attivazione delle isoforme della proteina chinasi C e l’aumento del flusso della via dell’esosamina, che possono contribuire ad aumentare lo stress ossidativo (4-6). Eccessivi acidi grassi liberi consegnati ai tessuti non adiposi possono portare alla formazione di specie reattive dell’ossigeno (ROS) attraverso cicli di fosforilazione ossidativa, attivazione della NADPH ossidasi e alterazioni della struttura mitocondriale che precipitano la produzione di ROS (7-9). Oltre all’evidenza dell’attivazione di queste vie nelle cellule endoteliali in coltura, studi umani supportano la nozione di un aumento dello stress ossidativo sistemico nei soggetti diabetici in cui l’aumento dei livelli circolanti di molecole di adesione e lipidi ossidati è correlato ad aumenti di A1C e ipertrigliceridemia (10). Gli effetti dello stress ossidativo nel diabete sia sulla parete vascolare che sulle lipoproteine in circolazione possono promuovere l’aterogenesi.

In questo numero di Diabetes, Jaleel et al. (11) forniscono prove intriganti che lo scarso controllo glicemico nel diabete di tipo 1 è associato a un danno ossidativo accelerato all’apolipoproteina (apo) A-1. Questi ricercatori hanno adattato un approccio pulse-chase, classicamente utilizzato in esperimenti di coltura cellulare, per etichettare le proteine appena sintetizzate con 13C-fenilalanina in soggetti umani. Hanno poi analizzato varie isoforme di apoA-1 del plasma tramite separazione bidimensionale su gel e spettrometria di massa. Questo approccio ha permesso di quantificare l’arricchimento isotopico nelle forme appena sintetizzate della proteina contenente il propeptide e nelle forme scisse più mature, che insieme formano un treno di carica di cinque punti nelle analisi bidimensionali del gel. Come previsto, l’arricchimento isotopico ore dopo l’impulso isotopico stabile era più alto nelle forme immature, e nel corso di 10 giorni, “inseguito” in forme più mature della proteina senza il propeptide. È importante notare che le forme più vecchie di apoA-1 hanno accumulato significativamente più prove di danni tra cui deamidazione, ossidazione e carbonilazione degli aminoacidi, modifiche post-traslazionali che probabilmente hanno contribuito alla loro migrazione alterata nella focalizzazione isoelettrica. Anche se il profilo apoA-1 dei diabetici di tipo 1 durante l’infusione di insulina era indistinguibile da quello dei soggetti di controllo, i diabetici di tipo 1 privati dell’insulina hanno dimostrato un aumento del danno ossidativo all’apoA-1 appena sintetizzato (Fig. 1).

Questi risultati si aggiungono a un crescente corpo di prove molecolari per come lo stress ossidativo che accompagna il controllo metabolico poveri impatti fisiologia. È stato a lungo apprezzato che i ROS possono iniziare a danneggiare gli acidi nucleici, le membrane e le proteine delle cellule. Non dovrebbe quindi sorprendere che un danno simile possa colpire le proteine plasmatiche come l’apoA-1. I meccanismi trascrizionali, post-traslazionali e di segnalazione sono stati ben descritti negli studi sulla risposta cellulare allo stress ossidativo (12-14). Dato che apoA-1 è un componente principale delle HDL, che proteggono contro l’aterosclerosi facilitando la rimozione del colesterolo dai macrofagi nella parete dell’arteria e promuovendo il trasporto inverso del colesterolo, ovvie estensioni di questo lavoro saranno per determinare se i cambiamenti osservati da Jaleel et al. nelle forme apoA-1 sono dovuti direttamente allo stress ossidativo (ad es, attenuati in seguito a trattamento antiossidante), con quali sottoclassi HDL l’apoA-1 danneggiata si associa, e se le forme alterate di apoA-1 influenzano la clearance o la funzione delle HDL. Il primo fornirà una visione meccanicistica sull’eziologia di questi cambiamenti. Gli ultimi due aspetti hanno il potenziale per collegare funzionalmente le osservazioni biochimiche dei ricercatori all’aumento del rischio cardiovascolare nel diabete.

Mentre una bassa HDL plasmatica è un fattore di rischio indipendente per la malattia coronarica (15,16), è sempre più chiaro che le perturbazioni nel metabolismo HDL possono alterare la funzione HDL e promuovere l’aterosclerosi indipendentemente dai livelli plasmatici HDL (17-19). Infatti, i livelli di colesterolo HDL da soli non sono sufficienti a catturare la variazione funzionale delle particelle HDL e il rischio cardiovascolare associato per i singoli soggetti (20). Insieme al fallimento della terapia di aumento delle HDL in recenti studi clinici per ridurre gli eventi cardiovascolari (21), questi risultati suggeriscono che la competenza funzionale delle HDL può essere importante quanto i livelli plasmatici assoluti di HDL. È probabile che una via importante per la generazione di HDL disfunzionali sia attraverso il danno ossidativo, come quello precipitato dall’iperglicemia e dall’iperlipidemia (22).

Il danno all’apoA-1 descritto nell’articolo originale di accompagnamento si aggiunge a una lista in espansione di alterazioni HDL che possono compromettere la sua funzione in vivo. La paraoxanasi-1 (PON1) associata alle HDL, che è principalmente responsabile delle proprietà antiossidanti delle HDL che impediscono l’ossidazione delle LDL, è ridotta nei soggetti diabetici ed è associata a una capacità antiossidante difettosa (23,24). L’attività antiossidante delle HDL è ulteriormente compromessa dalla formazione di prodotti finali di glicazione avanzata che interferiscono con l’attività di PON1 e riducono l’efflusso del colesterolo nelle HDL (25,26). È stato dimostrato che l’ossidazione in vitro dell’apoA-I compromette la capacità delle HDL di attivare la lecitina:colesterolo aciltransferasi, l’enzima responsabile della conversione delle HDL nascenti in HDL mature, ricche di colesteril esteri, e di interagire con il trasportatore A1 della ATP-binding cassette per facilitare l’esportazione del colesterolo (27-29). L’interruzione di questa fase critica nella via di trasporto inverso del colesterolo può avere effetti profondi sulla mobilizzazione del colesterolo dai tessuti vascolari. Al di là di analisi come queste, l’esame proteomico dell’HDL è probabile che identifichi cambiamenti in altre proteine che hanno un impatto sulla funzione delle lipoproteine nell’ambito di un cattivo controllo metabolico nel diabete. Inoltre, l’esame dei costituenti lipidici delle particelle HDL, che sono similmente suscettibili di ossidazione, è probabile che fornisca intuizioni altrettanto importanti nella disfunzione HDL e maggiore suscettibilità di aterosclerosi nel diabete.

• © 2010 dell’American Diabetes Association.