Noi informații despre ANGPLT3 în controlul metabolismului lipoproteic și riscul de boli cardiovasculare

Rolul ANGPTL3 în metabolismul lipidic prin interferarea clearance-ului lipoproteic

Nivelul circulant de TG este legat de rata de lipoliză a lipoproteinelor bogate în TG (TRLs). Trei lipaze lipoproteice, inclusiv LPL, EL și lipaza hepatică (HL), sunt responsabile de lipoliza TG din lipoproteine. După cum s-a menționat mai sus, LPL este enzima de limitare a vitezei care joacă un rol critic în lipoliza TRL-urilor în circulație, iar activitatea LPL în țesutul adipos alb (WAT) este crescută în starea de hrănire, în timp ce scade în starea de post . EL, localizată în lumenul celulelor endoteliale vasculare, este mai specifică în hidroliza fosfolipidelor lipoproteice, în special în particulele HDL, mai degrabă decât TG . Rezultatele anterioare au demonstrat că atât activitatea LPL cât și EL au fost crescute la șoarecii Angpt3-/-, însoțite de acumularea de TRL în BAT și mușchi în loc de WAT. Aceste rezultate au sugerat că și TG din apolipoproteine au fost importate în BAT și mușchi în loc de WAT, oferind dovezi că ANGPTL3 ar putea inhiba în mod evident activitatea LPL și EL , împiedică hidroliza TG și apoi accelerează eliminarea particulelor bogate în TG . Nu a existat niciun raport privind creșterea activității HL în cazul deficitului de ANGPTL3.

În urmă cu câțiva ani a fost formulată o întrebare privind mecanismul dintre deficitul de ANGPTL3 și nivelurile scăzute de LDL-C. Deoarece LPL sau EL nu au funcția de a hidroliza esterii colesterilici, întrebarea a rămas încă nerezolvată. În 2015, Wang a observat că atât șoarecii de tip sălbatic, cât și șoarecii Ldlr, Lrp1 sau ApoE knockout au avut niveluri aproape egale de LDL-C după tratarea cu anticorpul Angptl3; în plus, fiecare grup a avut mult la o măsură de reducere a nivelurilor de LDL-C . Astfel, am putut deduce din aceste rezultate că reducerea LDL-C la șoarecii cu deficit de Angptl3 nu a fost cauzată de o eliminare crescută a colesterolului prin intermediul receptorului LDL. Scăderea sintezei de VLDL-C poate fi explicația plauzibilă.

Rolul ANGPTL3 în influențarea producției de lipoproteine

Diferite abordări pot promova sinteza hepatică de VLDL, iar principala abordare se bazează pe valabilitatea TG sintetizate din aportul de FFA plasmatic provenit din lipoliza adipocitelor , VLDL și resturile CM și monosacaridele transportate prin vena portală . Între timp, calea de semnalizare a insulinei poate, de asemenea, să influențeze sinteza și secreția hepatică de VLDL din cauza efectului direct al insulinei în scăderea lipidării particulelor VLDL bogate în TG .

Cercetătorii au constatat deja că secreția hepatică de VLDL-TG nu s-a modificat la șoarecii KK/Snk în comparație cu șoarecii KK de tip sălbatic, între timp, acești șoareci KK/Snk nu au prezentat, de asemenea, nicio diferență semnificativă în ceea ce privește ratele de producție a apolipoproteinei B-100 (apoB100) și cantitatea de particule VLDL secretate . Interesant, studiile au făcut pentru a investiga efectul ANGPTL3 asupra lipolizei în 3 adipocite T3-L1 și au constatat că incubarea cu ANGPTL3 uman ar putea spori eliberarea de FFA în mediu, similar cu efectul epinefrinei . Aceste observații au fost în concordanță cu nivelurile scăzute de FFA raportate la indivizii cu mutație ANGPTL3 LOF. Deoarece șoarecii KK/Snk au prezentat o concentrație extrem de scăzută de TG și FFA în plasmă, ceea ce sugerează că lipidarea redusă a VLDL la șoarecii cu deficit de ANGPTL3 poate fi cauzată de scăderea aportului de FFA din circulație în ficat, rezultând o cantitate redusă de TG în fiecare particulă VLDL. În plus, un alt studiu care a utilizat hepatocite cu deficit de ANGPTL3 a constatat că reducerea la tăcere a ANGPTL3 ar putea provoca o schimbare în a profita de monosaharidele din plasmă în loc de FFA , ceea ce a furnizat, de asemenea, dovezi în favoarea teoriei privind aportul diluat de FFA în ficat.

Colesterolul și alți metaboliți ai colesterolului, fie sintetizați de ficat, fie ingerați din dieta noastră zilnică, sunt liganzi naturali pentru LXR . Așa cum a fost descris anterior, LXR activat ar putea stimula secreția de acid biliar și progresul lipogenezei, între timp, ar putea promova transportul invers al colesterolului mediat de HDL, protejând astfel ficatul de colesterolul supraabundent . Studiile au arătat că liganzii LXR sintetici și o dietă bogată în colesterol ar putea induce expresia genetică a ANGPTL3 hepatic . Deoarece ANGPTL3 este o țintă în aval pentru LXR, este demn de remarcat faptul că disponibilitatea redusă a substraturilor poate reduce sinteza hepatică a colesterolului, ceea ce duce la secreția de VLDL săracă în colesterol la șoarecii cu deficit de ANGPTL3 . Dimpotrivă, un nivel scăzut de LXR și o expresie scăzută a ANGPTL3 (în cazul deficitului de ANGPTL3 sau al inactivării ANGPTL3) pot fi, prin urmare, legate de un nivel mai scăzut de colesterol în ficat . Astfel, am putea deduce din aceste rezultate că reducerea LDL-C la șoarecii cu deficit de Angptl3 a fost cauzată, cel puțin parțial, de scăderea sintezei de VLDL-C . Testele sunt în curs de desfășurare pentru a explora în continuare potențialul mecanismului.

Efectul indirect al ANGPTL3 asupra metabolismului lipidic prin interferarea sensibilității la insulină

Deși rolul ANGPTL3 în metabolismul lipidic este relativ clar, relația dintre ANGPTL3 și sensibilitatea la insulină rămâne incertă. Doar câteva studii au demonstrat rolul ANGPTL3 în reglarea sensibilității la insulină și a metabolismului glucozei. În 2013, Rebciuc și colegii săi au comparat sensibilitatea la insulină la purtătorii mutației homozigote și heterozigote LOF în ANGPTL3 cu non-purtătorii. Aceștia au constatat că insulina plasmatică, glucoza și evaluarea modelului homeostatic al rezistenței la insulină (HOMA-IR) au fost semnificativ mai mici la subiecții homozigoți în comparație cu subiecții heterozigoți și non-purtători, sugerând că homozigoții aveau o sensibilitate la insulină mai mare decât cea a subiecților heterozigoți și non-purtători . Aceste date au manifestat că ANGPTL3 poate afecta sensibilitatea la insulină și poate juca un rol în modularea metabolismului glucozei la om. În plus, Wang și colab. au constatat că concentrațiile plasmatice de glucoză și insulină sunt comparabile între genotipurile Angptl3-/-/- și cele de tip sălbatic la șoareci, iar șoarecii Angptl3-/- au prezentat o rată mai mare de absorbție a deoxiglucozei în WAT, BAT și în inimă . În studiile in vitro, aceștia au utilizat hepatocite umane imortalizate și au constatat, de asemenea, că deficitul de ANGPTL3 poate crește în mod evident absorbția de deoxiglucoză . În mod interesant, efectul ANGPTL3 asupra metabolismului insulinei și al glucozei a fost reciproc. Datele de la Tikka et al. au arătat că atât insulina, cât și rosiglitazona ar putea scădea secreția de ANGPTL3 într-o manieră dependentă de doză, iar reducerea la tăcere a ANGPTL3 a îmbunătățit absorbția de glucoză în hepatocite cu aproximativ 45% .

Pe baza faptului interacțiunii dintre ANGPTL3 și insulină, am putea propune efectul indirect al ANGPTL3 asupra metabolismului lipidic prin interferarea sensibilității la insulină. Adunate cu aceste concluzii, putem specula că reducerea la tăcere a ANGPTL3 poate îmbunătăți sensibilitatea la insulină și crește absorbția și utilizarea glucozei de către organele periferice.

Funcția și mecanismul ANGPTL3 în inhibarea activității LPL

Din moment ce funcția ANGPTL3 în inhibarea activității catalitice a LPL a fost bine demonstrată, cercetările au investigat mecanismul ANGPTL3 și activitatea LPL. În primul rând, structura unică a peptidei ANGPTL3 are o contribuție la efectul inhibitor al ANGPTL3. În regiunea N-terminală cu spirală spiralată a peptidei ANGPTL3 există trei aminoacizi importanți, acidul aspartic, histidina și glutamina , care pot împiedica LPL să se lege de proteina 1 de legare a lipoproteinelor de înaltă densitate ancorată în glicozilfosfatidilinositol (GPIHBP1), o proteină exprimată în celulele endoteliale capilare și care transportă LPL în locul lumenului capilar. Acest progres poate reduce activitatea LPL la om. În plus, în 2009, Yau și grupul său au descoperit că ANGPTL3 ar putea accelera progresul de desfășurare a LPL, deoarece promovează disocierea dimerilor LPL activi din punct de vedere catalitic în monomeri LPL inactivi, ceea ce duce la o reducere evidentă a activității LPL . Aceștia au constatat, de asemenea, că, deși ANGPTL3 și ANGPTL4 aveau căi similare, dar nu identice, de reducere a activității LPL, eficiența ANGPTL3 în inhibarea LPL este mult mai slabă decât cea a ANGPTL4 . Mai mult, Liu și colegul său au demonstrat în 2010 pentru un alt mecanism potențial al ANGPTL3 și activitatea LPL. Ei au arătat că ANGPTL3 stimulează scindarea extracelulară a LPL de către furină, iar simularea ar putea duce la disocierea LPL de la suprafața celulară și la reducerea funcțiilor catalitice ale LPL .

Astfel, prin sintetizarea tuturor datelor menționate mai sus, putem specula că ANGPTL3 are un efect mult mai scăzut asupra LPL decât ANGPTL4. Mecanismul lui ANGPTL3 în activitatea LPL poate implica desfășurarea structurii dimerice a LPL și împiedicarea LPL de a se lega de GPIHBP1. În cele din urmă, o diferență importantă între cele două proteine este că ANGPTL3 inhibă LPL printr-o cale endocrină, iar efectul lui ANGPTL4 asupra LPL poate fi prin căi autocrine și paracrine locale.

Funcția lui ANGPTL3 în promovarea dislipidemiei și a riscului de boli cardiovasculare

Există dovezi considerabile care arată că nivelul ridicat al LDL-C din plasmă este factorul de risc independent pentru boli cardiovasculare . Recent, alte studii au arătat, de asemenea, că nivelurile plasmatice ridicate de TG joacă, de asemenea, un rol important în dezvoltarea bolilor cardiovasculare . Acțiunea asupra LDL-C și TG poate preveni în mod eficient evoluția bolilor cardiovasculare. Deoarece atât indivizii cu mutații LOF în ANGPTL3, cât și șoarecii cu deficit de Angptl3 au un profil lipoproteic de scădere a lipidelor și un nivel plasmatic redus de LDL-C și TG, am putea specula că deficitul de ANGPTL3 poate duce la un risc scăzut de boli cardiovasculare la om.

Raportul de la Deway a arătat că, la 45 226 de indivizi, purtătorii unei mutații LOF în ANGPTL3 au avut un nivel de TG cu 27% mai mic și un nivel de LDL-C cu 9% mai mic decât non-purtătorii . La 13.102 persoane cu boli cardiovasculare, prezența unei mutații LOF în ANGPTL3 a fost asociată cu un risc cu 41% mai mic de boli cardiovasculare. În al doilea rând, autorii au folosit șoareci APOE*3 Leiden.CETP pentru a investiga efectele unui anticorp monoclonal împotriva anticorpului ANGPTL3, Evinacumab. După cum a raportat autorul, tratamentul cu Evinacumab a fost asociat cu o reducere evidentă a nivelului de colesterol total și a nivelului de TG . Mai mult, Evinacumab ar putea duce, de asemenea, la o scădere semnificativ mai mare a suprafeței plăcii aterosclerotice în rădăcina aortică . Aceste rezultate sunt o ilustrare puternică a relației dintre ANGPTL3 și riscul de boli cardiovasculare.

Un alt raport recent este cel al lui Stitziel și al colegilor săi publicat în 2017, care a confirmat relația directă dintre ANGPTL3, dislipidemie și riscul de boli cardiovasculare prin trei metode diferite. În primul rând, Stitziel a constatat că cei trei indivizi, purtători de mutații homozigote în ANGPTL3, nu au prezentat nicio dovadă de placă aterosclerotică coronariană în comparație cu non-purtătorii . În al doilea rând, au folosit o meta-analiză pentru a investiga mai mult de 180.000 de persoane, inclusiv 21.980 de persoane cu boli cardiovasculare, și au observat că aproximativ 1 din 309 persoane era purtător heterozigot pentru o mutație LOF prin secvențierea genei ANGPTL3. Chiar dacă această mutație este rară, purtătorii heterozigoți au avut un risc cu aproximativ 34% mai mic de CAD în comparație cu cei care nu erau purtători. Este de remarcat faptul că s-a înregistrat o reducere de 17,3% a TG plasmatice și o reducere de 11,8% a LDL-C. Cu toate acestea, HDL-C plasmatic s-a redus, de asemenea, cu aproximativ 5,2%, deși diferențele nu sunt semnificative din punct de vedere statistic . Această parte a datelor a arătat că mutația LOF în ANGPTL3 ar putea reduce riscul de dislipidemie la om, probabil prin reducerea nivelului de LDL-C și TG, nu și a nivelului de HDL-C . În cele din urmă, grupul de cercetare a observat că riscul de infarct miocardic a fost redus cu 29% în comparație cu cel mai mare tertil de indivizi cu cel mai mic tertil de ANGPTL3 la 1493 de pacienți cu boli cardiovasculare și 3231 de controale, după ajustarea pentru colesterolul LDL și TG din plasmă. Până în prezent, acesta a fost singurul rezultat care a dezvăluit relația dintre concentrația plasmatică a ANGPTL3 și riscul de CAD , sugerând că ANGPTL3 ar putea influența evoluția CAD printr-o metodă independentă dincolo de funcția sa de control al metabolismului lipidic.

În afară de proprietatea inhibitorie față de LPL, ANGPTL3 poate suprima, de asemenea, activitatea EL , ceea ce ar putea explica fenomenul de scădere a nivelului de HDL-C la șoarecii cu deficit de Angptl3 și la persoanele purtătoare de mutație LOF în ANGPTL3. Cu toate acestea, datele lui Stitziel publicate în 2017 au arătat că, la 20.092 de persoane, purtătorii mutației LOF în ANGPTL3 au prezentat o reducere de 5,2% a HDL-C . Între timp, Deway a prezentat, de asemenea, un rezultat potrivit căruia, la 45.036 de participanți la studiul DiscovEHR, nivelul HDL-C s-a redus cu aproximativ 6,1% în mutația LOF a purtătorilor ANGPTL3 . Astfel, mecanismul biochimic și relația dintre ANGPTL3 și EL rămâne evaziv.

Cooperarea dintre ANGPTL3 și ANGPTL8 în controlul metabolismului lipidic

Atât ANGPTL3 cât și ANGPTL8 sunt proteine secretate și prezintă un efect de inhibare a hidrolizei TG plasmatice mediate de LPL. Coexpresia cu ANGPTL3 poate spori considerabil secreția de ANGPTL8 . Mai multe cercetări au investigat dacă aceste două proteine ANGPTL ar putea interacționa pentru reglarea activității LPL. Aceștia au constatat că ANGPTL3 și ANGPTL8 ar putea coopera în reglarea nivelurilor plasmatice de TG. După cum s-a menționat anterior, supraexprimarea Angptl3 și, respectiv, Angptl8 ar putea duce amândouă la creșterea dramatică a nivelurilor serice de TG la șoareci, cu toate acestea, Quagliarini a constatat că la șoarecii Angptl3-/-, Angptl8 pare a fi inactiv, în timp ce în prezența Angptl3, Angptl8 poate reduce activitatea LPL mai eficient. Dimpotrivă, în absența lui ANGPTL8, capacitatea lui ANGPTL3 de a crește nivelul TG din plasmă a scăzut ușor . Într-un alt studiu, Chi a observat, de asemenea, că ANGPTL3 sau ANGPTL8 singure puteau inhiba LPL doar la concentrații care depășeau cu mult nivelurile fiziologice, în special atunci când LPL era legată de receptorul său GPIHBP1 al celulelor endoteliale. Cu toate acestea, ANGPTL8 ar putea promova capacitatea lui ANGPTL3 de a inhiba LPL, dar numai atunci când cele două proteine au fost co-exprimate în aceeași celulă 293 T . Testele de interacțiune proteică din acest studiu au arătat, de asemenea, că ANGPTL8 a crescut foarte mult capacitatea lui ANGPTL3 de a se lega de LPL, ceea ce indică faptul că o interacțiune fizică între ANGPTL3 și ANGPTL8 ar putea cauza această cooperare funcțională.

De altfel, studiile biochimice au arătat că ANGPTL3 și ANGPTL8 ar putea fi co-imunoprecipitate în plasma de șoareci sau în mediul de cultură al celulelor care exprimă ambele proteine . Haller a efectuat o investigație intensivă și au fost furnizate unele dovezi pentru a verifica dacă ANGPTL3 trebuie să formeze un complex cu ANGPTL8 pentru a deveni mai activă în inhibarea LPL. Utilizând o formă mutantă de ANGPTL3 care nu are activitate inhibitoare LPL, Haller a demonstrat că activitatea ANGPTL3 nu este necesară pentru capacitatea sa de a activa ANGPTL8 , iar coexpresia Angptl3 și Angptl8 ar putea duce la o creștere mult mai eficientă a TG la șoareci decât Angptl3 singur, sugerând că activitatea inhibitorie majoră a acestui complex provine de la ANGPTL8. Un anticorp împotriva extremității C-terminale a ANGPTL8 ar putea inversa efectul inhibitor asupra LPL al ANGPTL8 în prezența ANGPTL3. Anticorpul nu a perturbat complexul ANGPTL8-ANGPTL3, dar se află în imediata apropiere a motivului inhibitor al LPL din extremitatea N-terminală a ANGPTL8 . În mod colectiv, aceste date au implicat faptul că ANGPTL3 ar putea servi drept partener de legare și activator al ANGPTL8, iar ANGPTL8 ar putea promova propria sa capacitate de a inhiba LPL și crește nivelurile plasmatice de TG în prezența ANGPTL3.

.