Novos conhecimentos sobre ANGPLT3 no controle do metabolismo de lipoproteínas e risco de doenças cardiovasculares

O papel da ANGPTL3 no metabolismo de lipoproteínas interferindo na depuração de lipoproteínas

O nível circulante de TG está relacionado com a taxa de lipólise de lipoproteínas ricas em TG (TRLs). Três lipoproteínas lipase, incluindo LPL, EL, e lipase hepática (HL), são responsáveis pela lipólise da TG em lipoproteínas. Como mencionado acima, LPL é a enzima limitadora de taxa que desempenha um papel crítico na lipólise dos TRLs na circulação e a atividade da LPL no tecido adiposo branco (WAT) é aumentada no estado de alimentação enquanto diminui no estado de jejum. O EL, localizado na luz das células endoteliais vasculares, é mais específico na hidrólise de lipoproteínas fosfolípidas, especialmente em partículas de HDL, do que na TG . Resultados anteriores demonstraram que tanto a atividade LPL quanto a EL foram aumentadas em ratos Angpt3-/-, acompanhadas pelo acúmulo de TRLs em BAT e músculo ao invés de WAT. Estes resultados sugeriram que e TG em apolipoproteína foi importado em BAT e músculo ao invés de WAT, dando evidências de que ANGPTL3 poderia obviamente inibir a atividade LPL e EL , prevenir a hidrólise de TG e então acelerar a remoção de partículas ricas em TG . Não houve relato de aumento da atividade de HL na deficiência de ANGPTL3.

A pergunta sobre o mecanismo entre a deficiência de ANGPTL3 e baixos níveis de LDL-C foi apresentada há vários anos. Como o LPL ou EL não tem a função de hidrolisar ésteres colesterílicos, a questão ainda não foi resolvida. Em 2015, Wang observou que tanto os ratos do tipo selvagem quanto os do tipo Ldlr, Lrp1 ou ApoE tinham níveis quase iguais de colesterol LDL-C após tratamento com o anticorpo Angptl3; além disso, cada grupo tinha muito em um grau de redução dos níveis de colesterol LDL-C. Assim, podemos inferir destes resultados que a redução do colesterol LDL em ratos com deficiência de Angptl3 não foi causada pelo aumento da depuração do colesterol através do receptor LDL. A diminuição da síntese de VLDL-C pode ser a explicação plausível.

O papel da ANGPTL3 em influenciar a produção de lipoproteínas

As abordagens transversais podem promover a síntese de VLDL hepática, e a principal abordagem se baseia na validade da TG sintetizada a partir do suprimento de FFA plasmática de lipólise de adipócitos, restos de VLDL e CM e o monossacarídeo transportado através da veia porta. Entretanto, a via de sinalização da insulina também pode influenciar a síntese e secreção hepática de VLDL devido ao efeito direto da insulina na diminuição da lipidação das partículas VLDL ricas em TG.

Os cientistas já descobriram que a secreção VLDL-TG hepática não foi alterada nos ratos KK/Snk em comparação com os ratos KK do tipo selvagem, entretanto, esses ratos KK/Snk também não mostraram diferença significativa nas taxas de produção de apolipoproteína B-100 (apoB100) e na quantidade de partículas VLDL secretadas . Curiosamente, estudos têm feito para investigar o efeito da ANGPTL3 na lipólise em 3 adipócitos T3-L1 e descobriu que a incubação com ANGPTL3 humano poderia aumentar a liberação de AGF em meio, semelhante ao efeito da epinefrina. Estas observações estavam de acordo com os baixos níveis de AGL relatados em indivíduos com mutação de ANGPTL3 LOF. Como os ratos KK/Snk apresentaram uma concentração extremamente baixa de TG e FFA no plasma, sugerindo que a redução da lipidação de VLDL em ratos com deficiência de ANGPTL3 pode ser causada pela diminuição do fornecimento de FFA da circulação para o fígado, resultando numa diminuição da quantidade de TG em cada partícula de VLDL. Além disso, outro estudo usando hepatócitos com deficiência de ANGPTL3 descobriu que o silenciamento de ANGPTL3 poderia causar uma mudança no aproveitamento de monossacarídeo no plasma ao invés de AGL, o que também forneceu evidências para a teoria de AGL diluído fornecido ao fígado.

Colesterol e outros metabólitos do colesterol, sintetizados pelo fígado ou ingeridos de nossa dieta diária, são os ligantes naturais para LXR . Como descrito anteriormente, o LXR ativado poderia estimular a secreção de ácido biliar e o progresso da lipogênese, enquanto isso, poderia promover o transporte reverso do colesterol mediado pelo HDL, protegendo assim o fígado do colesterol superabundante. Estudos demonstraram que os ligantes sintéticos LXR e uma dieta rica em colesterol poderiam induzir a expressão gênica do ANGPTL3 hepático. Como ANGPTL3 é um alvo a jusante para o LXR, é importante notar que a menor disponibilidade de substratos pode diminuir a síntese hepática de colesterol, resultando na secreção de VLDL pobres em colesterol em camundongos com deficiência de ANGPTL3 . Pelo contrário, a baixa expressão de LXR e ANGPTL3 (na deficiência de ANGPTL3 ou inativação de ANGPTL3) pode, portanto, estar ligada a um nível mais baixo de colesterol no fígado. Assim, podemos inferir destes resultados que a redução do colesterol LDL-C em ratos com deficiência de Angptl3 foi causada, pelo menos parcialmente, pela diminuição da síntese do colesterol VLDL-C. Estão em andamento testes para explorar ainda mais o potencial do mecanismo.

O efeito indireto do ANGPTL3 sobre o metabolismo lipídico pela interferência da sensibilidade à insulina

Embora o papel do ANGPTL3 no metabolismo lipídico seja relativamente claro, a relação entre o ANGPTL3 e a sensibilidade à insulina permanece incerta. Apenas alguns estudos demonstraram o papel da ANGPTL3 na regulação da sensibilidade insulínica e do metabolismo da glicose. Em 2013, Rebciuc e colegas compararam a sensibilidade à insulina em portadores da mutação homozigotos e heterozigotos LOF em ANGPTL3 com não portadores. Eles descobriram que a avaliação da insulina plasmática, glicose e modelo homeostático de resistência à insulina (HOMA-IR) foram significativamente menores em indivíduos homozigotos em comparação com indivíduos heterozigotos e não portadores, sugerindo que os homozigotos tinham maior sensibilidade à insulina do que os indivíduos heterozigotos e não portadores. Esses dados manifestados ANGPTL3 podem afetar a sensibilidade insulínica e desempenhar um papel na modulação do metabolismo da glicose em humanos. Além disso, Wang et al. descobriram que as concentrações plasmáticas de glicose e insulina são comparáveis entre os genótipos do tipo Angptl3-/- e selvagem em camundongos, e os camundongos Angptl3-/- apresentaram uma maior taxa de absorção da desoxiglicose no WAT, no BAT e no coração . Estudos in vitro, eles usaram hepatócitos humanos imortalizados e também descobriram que a deficiência de ANGPTL3 pode obviamente aumentar a absorção de desoxiglicose. Curiosamente, o efeito da ANGPTL3 sobre o metabolismo da insulina e da glicose foi recíproco. Dados de Tikka et al. revelaram que tanto a insulina quanto a rosiglitazona poderiam diminuir a secreção de ANGPTL3 de forma dose-dependente, e o silenciamento da ANGPTL3 melhorou a absorção de glicose nos hepatócitos em cerca de 45% .

Baseado no fato da interação da ANGPTL3 com a insulina, poderíamos propor o efeito indireto da ANGPTL3 sobre o metabolismo lipídico, interferindo na sensibilidade à insulina. Reunidas estas conclusões, podemos especular que o silenciamento da ANGPTL3 pode melhorar a sensibilidade insulínica e aumentar a absorção e utilização da glicose pelos órgãos periféricos.

A função e mecanismo da ANGPTL3 na inibição da atividade LPL

Desde que a função da ANGPTL3 na inibição da atividade catalítica LPL tem sido bem demonstrada, pesquisas têm investigado o mecanismo da atividade da ANGPTL3 e LPL. Em primeiro lugar, a estrutura única do peptídeo ANGPTL3 contribui para o efeito inibitório do ANGPTL3. A região do N-terminal do peptídeo ANGPTL3 existe três aminoácidos importantes, ácido aspártico, histidina e glutamina , que podem impedir a ligação do LPL ao glicosilfosfatidilinositol – proteína de ligação lipoproteica 1 (GPIHBP1) ancorada de alta densidade, uma proteína expressa em células endoteliais capilares e transporta o LPL para o local do lúmen capilar. Este progresso pode reduzir a atividade da LPL em humanos. Além disso, em 2009, Yau e seu grupo descobriram que a ANGPTL3 poderia acelerar o progresso do desenvolvimento da LPL, como promovendo a dissociação dos dímeros LPL catalíticamente ativos em monômeros LPL inativos, levando a uma redução óbvia da atividade LPL. Eles também descobriram que embora ANGPTL3 e ANGPTL4 tivessem os mesmos caminhos, mas não idênticos, na redução da atividade LPL, a eficiência da ANGPTL3 na inibição da LPL é muito mais fraca do que a da ANGPTL4 . Além disso, Liu e seu colega demonstraram em 2010 outro mecanismo potencial da atividade da ANGPTL3 e da LPL. Eles mostraram que a ANGPTL3 estimula a clivagem extracelular da LPL pela furina, e a simulação poderia resultar na dissociação da LPL da superfície celular e na redução das funções catalíticas da LPL .

Assim, ao sintetizar todos os dados mencionados acima, podemos especular que a ANGPTL3 tem um efeito muito menor na LPL do que a ANGPTL4. O mecanismo da ANGPTL3 na atividade LPL pode envolver o desdobramento da estrutura de dimerização da LPL e a prevenção da ligação da LPL à GPIHBP1. Finalmente, uma diferença importante entre as duas proteínas é que a ANGPTL3 inibe a LPL através de uma via endócrina, e o efeito da ANGPTL4 sobre a LPL pode ser através de vias autócrinas e parácrinas locais.

A função da ANGPTL3 em promover dislipidemia e o risco de DCV

Existem evidências consideráveis revelando que o nível elevado de colesterol LDL plasmático é o fator de risco independente para DCV . Recentemente, outros estudos também demonstraram que níveis elevados de TG plasmática também desempenham um papel importante no desenvolvimento da DCV. A focalização no LDL-C e na TG pode efetivamente impedir o progresso da DCV. Como ambos indivíduos com mutações LOF em ANGPTL3 ou camundongos com deficiência de Angptl3 têm perfil lipoproteico reduzido e nível plasmático reduzido de DCL e TG, podemos especular que a deficiência de ANGPTL3 pode levar a um baixo risco de DCV em humanos.

O relatório de Deway revelou que em 45.226 indivíduos, portadores de mutações LOF em ANGPTL3 tinham níveis de TG 27% menores, e níveis de DCLL 9% menores do que os não portadores . Em 13.102 indivíduos com DCV, a presença de uma mutação LOF em ANGPTL3 foi associada a um risco 41% menor de DCV. Em segundo lugar, os autores utilizaram camundongos APOE*3 Leiden.CETP para investigar os efeitos de um anticorpo monoclonal contra o anticorpo ANGPTL3, Evinacumab. Como o autor relatou, o tratamento Evinacumab foi associado a uma evidente redução do nível de colesterol total e do nível de TG . Além disso, Evinacumab também poderia levar a uma redução significativamente maior na área da placa aterosclerótica na raiz da aorta. Estes resultados são uma poderosa ilustração da relação entre ANGPTL3 e o risco de DCV.

Outro último relatório é de Stitziel e seus colegas publicado em 2017, o qual confirmou a relação direta entre ANGPTL3, dislipidemia e o risco de DCV através de três métodos diferentes. Primeiro, Stitziel descobriu que os três indivíduos, portadores de mutações homozigotos em ANGPTL3, não apresentavam evidência de placa aterosclerótica coronária em comparação com os não portadores. Em segundo lugar, utilizaram uma meta-análise para investigar mais de 180.000 indivíduos, incluindo 21.980 indivíduos portadores de DCV, e observaram que aproximadamente 1 em 309 pessoas era portador heterozigoto para uma mutação LOF pelo seqüenciamento do gene ANGPTL3. Embora essa mutação seja rara, os portadores heterozigotos apresentavam risco de DAC cerca de 34% menor em comparação com os não portadores. É notável que uma redução de 17,3% na TG plasmática e uma redução de 11,8% no LDL-C. Entretanto, o HDL-C plasmático também reduziu cerca de 5,2%, embora as diferenças não sejam estatisticamente significativas. Esta parte dos dados revelou que a mutação do LOF em ANGPTL3 poderia reduzir o risco de dislipidemia em humanos provavelmente através da redução do nível de colesterol LDL e TG, e não dos níveis de colesterol HDL. Finalmente, o grupo de pesquisa observou que o risco de infarto do miocárdio foi reduzido em 29% em comparação com o tertil mais alto dos indivíduos com o tertil mais baixo de ANGPTL3 em 1493 pacientes com DCV e 3231 controles, após ajuste para colesterol LDL plasmático e TG. De longe, este foi o único resultado que revelou a relação entre a concentração plasmática de ANGPTL3 e o risco de DAC , sugerindo que o ANGPTL3 poderia influenciar o progresso da DAC através de um método independente além de sua função no controle do metabolismo lipídico.

Além da propriedade inibitória ao LPL, o ANGPTL3 também pode suprimir a atividade do EL , o que poderia explicar o fenômeno para a diminuição do nível de HDL-C em camundongos com deficiência de Angptl3 e em indivíduos portadores de mutação LOF no ANGPTL3. Entretanto, dados da Stitziel publicados em 2017 mostraram que em 20.092 indivíduos, a mutação LOF em portadores de ANGPTL3 apresentou redução de 5,2% no HDL-C . Enquanto isso, a Deway também apresentou um resultado que em 45.036 participantes do estudo DiscovEHR, o nível de HDL-C reduziu cerca de 6,1% na mutação LOF das portadoras ANGPTL3 . Assim, o mecanismo bioquímico e a relação entre ANGPTL3 e EL permanece elusiva.

A cooperação entre ANGPTL3 e ANGPTL8 no controle do metabolismo lipídico

As ANGPTL3 e ANGPTL8 são proteínas secretadas e mostram um efeito de inibição da hidrólise de TG plasmática mediada por LPL. A co-expressão com ANGPTL3 pode aumentar muito a secreção de ANGPTL8 . Várias pesquisas têm investigado se estas duas proteínas ANGPTL poderiam interagir para a regulação da atividade LPL. Eles descobriram que ANGPTL3 e ANGPTL8 poderiam cooperar na regulação dos níveis de TG do plasma. Como mencionado anteriormente, a superexpressão de Angptl3 e Angptl8 respectivamente poderia levar a um aumento dramático dos níveis séricos de TG em ratos, no entanto, Quagliarini descobriu que em ratos Angptl3-/-, Angptl8 parece estar inativo enquanto na presença de Angptl3, Angptl8 pode reduzir a atividade de LPL de forma mais eficaz. Pelo contrário, na ausência do ANGPTL8, a capacidade do ANGPTL3 de aumentar os níveis de TG no plasma diminuiu ligeiramente . Em outro estudo, Chi também observou que a ANGPTL3 ou ANGPTL8 sozinha só poderia inibir a LPL em concentrações muito superiores aos níveis fisiológicos, especialmente quando a LPL estava ligada ao seu receptor celular endotelial GPIHBP1. Entretanto, a ANGPTL8 poderia promover a capacidade da ANGPTL3 de inibir a LPL, mas somente quando as duas proteínas fossem coexpressas na mesma célula de 293 T. Os ensaios de interação proteica neste estudo também revelaram que a ANGPTL8 aumentou muito a capacidade da ANGPTL3 de ligar LPL, indicando que uma interação física entre ANGPTL3 e ANGPTL8 poderia causar esta cooperação funcional.

Estudos bioquímicos de alimentação mostraram que ANGPTL3 e ANGPTL8 poderiam ser co-imunoprecipitadas no plasma de camundongos ou no meio de cultura de células expressando ambas as proteínas . Uma investigação intensiva foi feita por Haller e algumas evidências foram fornecidas para verificar se o ANGPTL3 precisa formar um complexo com ANGPTL8 para se tornar mais ativo na inibição da LPL. Usando uma forma mutante de ANGPTL3 que carece de atividade inibitória LPL, Haller demonstrou que a atividade de ANGPTL3 não era necessária para sua capacidade de ativar ANGPTL8 , e a co-expressão de Angptl3 e Angptl8 poderia levar a um aumento muito mais eficaz da TG em camundongos do que apenas Angptl3 , sugerindo que a maior atividade inibitória deste complexo deriva de ANGPTL8. Um anticorpo para o termo C de ANGPTL8 poderia reverter o efeito inibitório para LPL de ANGPTL8 na presença de ANGPTL3. O anticorpo não perturbou o complexo ANGPTL8-ANGPTL3 mas aproxima-se do motivo inibitório da LPL no terminal N da ANGPTL8 . Coletivamente, esses dados implicaram que o ANGPTL3 poderia servir como um parceiro e ativador vinculante do ANGPTL8 e ANGPTL8 poderia promover sua própria capacidade de inibir a LPL e aumentar os níveis de TG de plasma na presença de ANGPTL3.