Una lipoproteína es un conjunto bioquímico cuya función principal es transportar moléculas de lípidos hidrófobos (también conocidos como grasa ) en el agua, como en el plasma sanguíneo u otros fluidos extracelulares . Consisten en un centro de triglicéridos y colesterol , rodeado por una capa externa de fosfolípidos , con las porciones hidrófilas orientadas hacia afuera, hacia el agua circundante, y las porciones lipófilas orientadas hacia adentro, hacia el centro lipídico. Un tipo especial de proteína, llamada apolipoproteína , está incrustada en la capa externa, estabilizando el complejo y dándole una identidad funcional que determina su papel.
Las partículas de lipoproteína plasmática se dividen comúnmente en cinco clases principales, según el tamaño, la composición lipídica y el contenido de apolipoproteína: HDL , LDL , IDL , VLDL y quilomicrones . Los subgrupos de estas partículas plasmáticas son impulsores o moduladores primarios de la aterosclerosis . [1]
Muchas enzimas , transportadores , proteínas estructurales, antígenos , adhesinas y toxinas a veces también se clasifican como lipoproteínas, ya que están formadas por lípidos y proteínas.
Algunos proteolípidos transmembrana , especialmente los que se encuentran en las bacterias , se denominan lipoproteínas; no están relacionados con las partículas de lipoproteínas de las que trata este artículo. [2] Estas proteínas transmembrana son difíciles de aislar, ya que se unen firmemente a la membrana lipídica, a menudo requieren lípidos para mostrar la estructura adecuada y pueden ser insolubles en agua. Por lo general, se requieren detergentes para aislar las lipoproteínas transmembrana de sus membranas biológicas asociadas.
Debido a que las grasas son insolubles en agua, no pueden transportarse por sí solas en el agua extracelular, incluido el plasma sanguíneo. En cambio, están rodeadas por una capa externa hidrófila que funciona como vehículo de transporte. La función de las partículas de lipoproteína es transportar moléculas de grasa, como triglicéridos , fosfolípidos y colesterol dentro del agua extracelular del cuerpo a todas las células y tejidos del cuerpo. Las proteínas incluidas en la capa externa de estas partículas, llamadas apolipoproteínas, son sintetizadas y secretadas al agua extracelular tanto por el intestino delgado como por las células del hígado . La capa externa también contiene fosfolípidos y colesterol.
Todas las células utilizan y dependen de las grasas y el colesterol como elementos básicos para crear las múltiples membranas que las células utilizan tanto para controlar el contenido interno de agua y los elementos solubles en agua como para organizar su estructura interna y los sistemas enzimáticos de las proteínas. La capa externa de las partículas de lipoproteína tiene los grupos hidrófilos de fosfolípidos, colesterol y apolipoproteínas dirigidos hacia afuera. Estas características las hacen solubles en el depósito de sangre de base salina y acuosa. Los triglicéridos y los ésteres de colesterol se transportan internamente, protegidos del agua por la capa externa. El tipo de apolipoproteínas contenidas en la capa externa determina la identidad funcional de las partículas de lipoproteína. La interacción de estas apolipoproteínas con las enzimas de la sangre, entre sí o con proteínas específicas en las superficies de las células, determina si los triglicéridos y el colesterol se añadirán o se eliminarán de las partículas de transporte de lipoproteínas.
Caracterización en plasma humano [3]
Las lipoproteínas son partículas complejas que tienen un núcleo hidrofóbico central de lípidos no polares, principalmente ésteres de colesterilo y triglicéridos. Este núcleo hidrofóbico está rodeado por una membrana hidrofílica que consta de fosfolípidos, colesterol libre y apolipoproteínas. Las lipoproteínas plasmáticas, que se encuentran en el plasma sanguíneo , se dividen típicamente en cinco clases principales según el tamaño, la composición lipídica y el contenido de apolipoproteínas: HDL , LDL , IDL , VLDL y quilomicrones . [4]
El tratamiento de las partículas de lipoproteínas en el organismo se denomina metabolismo de las partículas de lipoproteínas . Se divide en dos vías, exógena y endógena , dependiendo en gran medida de si las partículas de lipoproteínas en cuestión están compuestas principalmente por lípidos de la dieta (exógenos) o si se originaron en el hígado (endógenos), a través de la síntesis de novo de triglicéridos.
Los hepatocitos son la principal plataforma para el manejo de los triglicéridos y el colesterol; el hígado también puede almacenar ciertas cantidades de glucógeno y triglicéridos. Si bien los adipocitos son las principales células de almacenamiento de triglicéridos, no producen lipoproteínas.
La bilis emulsiona las grasas contenidas en el quimo , luego la lipasa pancreática escinde las moléculas de triglicéridos en dos ácidos grasos y un 2-monoacilglicerol. Los enterocitos absorben fácilmente las pequeñas moléculas del quimo. Dentro de los enterocitos, los ácidos grasos y los monoacilglicéridos se transforman nuevamente en triglicéridos. Luego, estos lípidos se ensamblan con la apolipoproteína B-48 en quilomicrones nacientes . Estas partículas luego se secretan en los lechos lácticos en un proceso que depende en gran medida de la apolipoproteína B-48. A medida que circulan por los vasos linfáticos , los quilomicrones nacientes evitan la circulación hepática y se drenan a través del conducto torácico hacia el torrente sanguíneo.
En el torrente sanguíneo, las partículas de quilomicrones nacientes interactúan con las partículas de HDL, lo que da como resultado la donación de HDL de apolipoproteína C-II y apolipoproteína E al quilomicrón naciente. El quilomicrón en esta etapa se considera maduro. A través de la apolipoproteína C-II, los quilomicrones maduros activan la lipoproteína lipasa (LPL), una enzima en las células endoteliales que recubren los vasos sanguíneos. La LPL cataliza la hidrólisis de los triglicéridos que finalmente libera glicerol y ácidos grasos de los quilomicrones. El glicerol y los ácidos grasos pueden luego ser absorbidos en los tejidos periféricos, especialmente el tejido adiposo y el músculo , para obtener energía y almacenarlos.
Los quilomicrones hidrolizados se denominan ahora restos de quilomicrones . Los restos de quilomicrones continúan circulando por el torrente sanguíneo hasta que interactúan a través de la apolipoproteína E con los receptores de restos de quilomicrones, que se encuentran principalmente en el hígado. Esta interacción provoca la endocitosis de los restos de quilomicrones, que posteriormente se hidrolizan dentro de los lisosomas . La hidrólisis lisosomal libera glicerol y ácidos grasos en la célula, que pueden usarse como energía o almacenarse para su uso posterior.
El hígado es la plataforma central para el manejo de los lípidos: es capaz de almacenar gliceroles y grasas en sus células, los hepatocitos . Los hepatocitos también son capaces de crear triglicéridos mediante síntesis de novo. También producen la bilis a partir del colesterol. Los intestinos son responsables de absorber el colesterol y transferirlo al torrente sanguíneo.
En los hepatocitos, los triglicéridos y los ésteres de colesterol se unen a la apolipoproteína B-100 para formar partículas de VLDL nacientes . Las partículas de VLDL nacientes se liberan al torrente sanguíneo mediante un proceso que depende de la apolipoproteína B-100.
En el torrente sanguíneo, las partículas VLDL nacientes chocan con las partículas HDL; como resultado, las partículas HDL donan apolipoproteína C-II y apolipoproteína E a la partícula VLDL naciente. Una vez cargada con apolipoproteínas C-II y E, la partícula VLDL naciente se considera madura. Las partículas VLDL circulan y encuentran LPL expresada en células endoteliales . La apolipoproteína C-II activa LPL, causando hidrólisis de la partícula VLDL y la liberación de glicerol y ácidos grasos. Estos productos pueden ser absorbidos de la sangre por los tejidos periféricos, principalmente adiposo y muscular. Las partículas VLDL hidrolizadas ahora se denominan remanentes VLDL o lipoproteínas de densidad intermedia (IDL). Los remanentes VLDL pueden circular y, a través de una interacción entre la apolipoproteína E y el receptor remanente, ser absorbidos por el hígado, o pueden ser hidrolizados aún más por la lipasa hepática .
La hidrólisis por la lipasa hepática libera glicerol y ácidos grasos, dejando atrás restos de IDL , llamadas lipoproteínas de baja densidad (LDL), que contienen un contenido de colesterol relativamente alto [5] (ver la estructura nativa de LDL a 37 °C en YouTube ). La LDL circula y es absorbida por el hígado y las células periféricas. La unión de la LDL a su tejido diana ocurre a través de una interacción entre el receptor de LDL y la apolipoproteína B-100 en la partícula de LDL. La absorción ocurre a través de endocitosis , y las partículas de LDL internalizadas se hidrolizan dentro de los lisosomas, liberando lípidos, principalmente colesterol.
Las lipoproteínas plasmáticas pueden transportar gas oxígeno. [6] Esta propiedad se debe a la estructura hidrófoba cristalina de los lípidos, que proporciona un entorno adecuado para la solubilidad del O 2 en comparación con un medio acuoso. [7]
La inflamación , una respuesta del sistema biológico a estímulos como la introducción de un patógeno , tiene un papel subyacente en numerosas funciones y patologías biológicas sistémicas. Se trata de una respuesta útil del sistema inmunitario cuando el cuerpo se expone a patógenos, como bacterias, en lugares que resultarán perjudiciales, pero que también pueden tener efectos perjudiciales si no se regulan. Se ha demostrado que las lipoproteínas, específicamente las HDL, tienen papeles importantes en el proceso inflamatorio. [8]
Cuando el cuerpo funciona en condiciones fisiológicas normales y estables, se ha demostrado que el HDL es beneficioso de varias maneras. [8] El LDL contiene apolipoproteína B (apoB), que permite que el LDL se una a diferentes tejidos, como la pared de la arteria si el glicocáliz ha sido dañado por altos niveles de azúcar en sangre . [8] Si se oxida, el LDL puede quedar atrapado en los proteoglicanos, impidiendo su eliminación por eflujo de colesterol HDL. [8] El HDL que funciona normalmente puede prevenir el proceso de oxidación del LDL y los procesos inflamatorios posteriores que se observan después de la oxidación. [8]
El lipopolisacárido , o LPS, es el principal factor patógeno en la pared celular de las bacterias gramnegativas . Las bacterias grampositivas tienen un componente similar llamado ácido lipoteicoico , o LTA. El HDL tiene la capacidad de unirse al LPS y al LTA, creando complejos HDL-LPS para neutralizar los efectos nocivos en el cuerpo y eliminar el LPS del cuerpo. [9] El HDL también tiene funciones importantes al interactuar con las células del sistema inmunológico para modular la disponibilidad del colesterol y la respuesta inmunológica. [9]
En ciertas condiciones fisiológicas anormales, como una infección del sistema o una sepsis , los principales componentes de HDL se alteran, [9] [10] La composición y la cantidad de lípidos y apolipoproteínas se alteran en comparación con las condiciones fisiológicas normales, como una disminución del colesterol HDL (HDL-C), los fosfolípidos, la apoA-I (una lipoproteína importante en HDL que ha demostrado tener propiedades antiinflamatorias beneficiosas) y un aumento del amiloide sérico A. [ 9] [10] Esta composición alterada de HDL se conoce comúnmente como HDL de fase aguda en una respuesta inflamatoria de fase aguda, durante la cual HDL puede perder su capacidad de inhibir la oxidación de LDL. [8] De hecho, esta composición alterada de HDL se asocia con un aumento de la mortalidad y peores resultados clínicos en pacientes con sepsis. [9]
Las lipoproteínas se pueden clasificar en cinco grupos principales, ordenados desde las más grandes y de menor densidad hasta las más pequeñas y de mayor densidad. Las lipoproteínas son más grandes y menos densas cuando aumenta la relación grasa-proteína. Se clasifican en función de la electroforesis , la ultracentrifugación y la espectroscopia de resonancia magnética nuclear a través del analizador Vantera. [11]
Para sujetos de investigación jóvenes y sanos, de ~70 kg (154 lb), estos datos representan promedios entre los individuos estudiados, los porcentajes representan % de peso seco:
[12] [13] Sin embargo, estos datos no son necesariamente confiables para ningún individuo en particular ni para la población clínica general.
También es posible clasificar las lipoproteínas como "alfa" y "beta", según la clasificación de las proteínas en la electroforesis de proteínas séricas . Esta terminología se utiliza a veces para describir trastornos lipídicos como la abetalipoproteinemia .
Las lipoproteínas, como LDL y HDL, se pueden subdividir en subespecies aisladas a través de una variedad de métodos. [14] [15] Estas se subdividen por densidad o por los contenidos proteicos/proteínas que transportan. [14] Si bien la investigación está actualmente en curso, los investigadores están aprendiendo que diferentes subespecies contienen diferentes apolipoproteínas, proteínas y contenidos lipídicos entre especies que tienen diferentes funciones fisiológicas. [14] Por ejemplo, dentro de la subespecie de lipoproteína HDL, una gran cantidad de proteínas están involucradas en el metabolismo lipídico general. [14] Sin embargo, se está dilucidando que las subespecies HDL también contienen proteínas involucradas en las siguientes funciones: homeostasis , fibrinógeno , cascada de coagulación , respuestas inflamatorias e inmunes, incluido el sistema del complemento , inhibidores de proteólisis , proteínas de respuesta de fase aguda y la proteína de unión a LPS , metabolismo del hemo y del hierro, regulación plaquetaria , unión de vitaminas y transporte general. [14]
Los niveles elevados de lipoproteína(a) son un factor de riesgo importante para las enfermedades cardiovasculares ateroscleróticas a través de mecanismos asociados con la inflamación y la trombosis . [16] Los vínculos de los mecanismos entre las diferentes isoformas de lipoproteínas y el riesgo de enfermedades cardiovasculares, la síntesis, regulación y metabolismo de las lipoproteínas, y los riesgos relacionados con las enfermedades genéticas están siendo objeto de investigación activa a partir de 2022. [16]
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