Una lipoproteína es un conjunto bioquímico cuya función principal es transportar moléculas de lípidos hidrófobos (también conocidos como grasas ) en agua, como en el plasma sanguíneo u otros fluidos extracelulares . Consisten en un centro de triglicéridos y colesterol , rodeado por una capa exterior 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 exterior, estabilizando el complejo y dándole una identidad funcional que determina su función.
Las partículas de lipoproteínas plasmáticas se dividen comúnmente en cinco clases principales, según el tamaño, la composición de lípidos y el contenido de apolipoproteínas: HDL , LDL , IDL , VLDL y quilomicrones . Los subgrupos de estas partículas plasmáticas son los principales impulsores o moduladores 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. Generalmente 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 rodeados por una capa externa hidrófila que funciona como vehículo de transporte. La función de las partículas de lipoproteínas 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 las células del intestino delgado como del hígado . La capa externa también contiene fosfolípidos y colesterol.
Todas las células utilizan y dependen de las grasas y el colesterol como componentes básicos para crear las múltiples membranas que las células utilizan tanto para controlar el contenido interno de agua y los elementos internos solubles en agua como para organizar su estructura interna y sus sistemas enzimáticos de proteínas. La capa exterior de las partículas de lipoproteínas tiene grupos hidrófilos de fosfolípidos, colesterol y apolipoproteínas dirigidos hacia afuera. Estas características los hacen solubles en el charco de sangre a base de agua salada. Los triglicéridos y los ésteres de colesterilo se transportan internamente, protegidos del agua por la capa exterior. El tipo de apolipoproteínas contenidas en la capa exterior determina la identidad funcional de las partículas de lipoproteínas. La interacción de estas apolipoproteínas con enzimas en la sangre, entre sí o con proteínas específicas en la superficie de las células, determina si se agregarán o eliminarán triglicéridos y colesterol 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 formada por fosfolípidos, colesterol libre y apolipoproteínas. Las lipoproteínas plasmáticas, que se encuentran en el plasma sanguíneo , generalmente se dividen en cinco clases principales según el tamaño, la composición de lípidos y el contenido de apolipoproteínas: HDL , LDL , IDL , VLDL y quilomicrones . [4]
El manejo de partículas de lipoproteínas en el cuerpo se conoce como metabolismo de partículas de lipoproteínas . Se divide en dos vías, exógena y endógena , dependiendo en gran parte 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), mediante síntesis de novo de triglicéridos.
Los hepatocitos son la principal plataforma para el manejo de triglicéridos y 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. En el interior 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 . Luego, estas partículas se secretan en los lácteos en un proceso que depende en gran medida de la apolipoproteína B-48. A medida que circulan a través de los vasos linfáticos , los quilomicrones nacientes evitan la circulación hepática y son drenado 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 resulta en la donación de apolipoproteína C-II y apolipoproteína E por parte de HDL 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 de 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. Luego, el glicerol y los ácidos grasos pueden absorberse en los tejidos periféricos, especialmente el adiposo y el músculo , para obtener energía y almacenamiento.
Los quilomicrones hidrolizados ahora se denominan 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 son hidrolizados 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 la manipulación de los lípidos: es capaz de almacenar gliceroles y grasas en sus células, los hepatocitos . Los hepatocitos también pueden crear triglicéridos mediante síntesis de novo. También producen la bilis a partir del colesterol. Los intestinos son responsables de absorber el colesterol. Lo transfieren al torrente sanguíneo.
En los hepatocitos, los triglicéridos y los ésteres de colesterilo se ensamblan con la apolipoproteína B-100 para formar partículas VLDL nacientes . Las partículas VLDL nacientes se liberan en el 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 de 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 la LPL, provocando la hidrólisis de la partícula VLDL y la liberación de glicerol y ácidos grasos. Estos productos pueden ser absorbidos desde la sangre por los tejidos periféricos, principalmente el adiposo y el músculo. Las partículas de VLDL hidrolizadas ahora se denominan restos de VLDL o lipoproteínas de densidad intermedia (IDL). Los restos de VLDL pueden circular y, mediante una interacción entre la apolipoproteína E y el receptor remanente, ser absorbidos por el hígado o pueden hidrolizarse aún más mediante la lipasa hepática .
La hidrólisis por la lipasa hepática libera glicerol y ácidos grasos, dejando restos de IDL , llamadas lipoproteínas de baja densidad (LDL), que contienen un contenido de colesterol relativamente alto [5] (ver estructura nativa de LDL a 37°C en YouTube ). El LDL circula y es absorbido por el hígado y las células periféricas. La unión de LDL a su tejido diana se produce mediante una interacción entre el receptor de LDL y la apolipoproteína B-100 en la partícula de LDL. La absorción se produce mediante endocitosis y las partículas de LDL internalizadas se hidrolizan dentro de los lisosomas, liberando lípidos, principalmente colesterol.
Las lipoproteínas plasmáticas pueden transportar 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. Esta es una respuesta útil del sistema inmunológico cuando el cuerpo está expuesto a patógenos, como bacterias en lugares que resultarán dañinos, 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] La LDL contiene apolipoproteína B (apoB), que permite que la LDL se una a diferentes tejidos, como la pared arterial si el glicocálix ha sido dañado por niveles altos de azúcar en sangre . [8] Si se oxida, el LDL puede quedar atrapado en los proteoglicanos, impidiendo su eliminación por la salida del colesterol HDL. [8] El HDL de funcionamiento normal es capaz de 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 Gram-negativas . Las bacterias grampositivas tienen un componente similar llamado ácido lipoteicoico o LTA. HDL tiene la capacidad de unirse a LPS y LTA, creando complejos HDL-LPS para neutralizar los efectos nocivos en el cuerpo y eliminar el LPS del cuerpo. [9] HDL también tiene funciones importantes al interactuar con las células del sistema inmunológico para modular la disponibilidad de colesterol y modular la respuesta inmune. [9]
Bajo ciertas condiciones fisiológicas anormales, como infección del sistema o sepsis , los componentes principales de HDL se alteran, [9] [10] La composición y cantidad de lípidos y apolipoproteínas se alteran en comparación con condiciones fisiológicas normales, como una disminución del colesterol HDL. (HDL-C), fosfolípidos, apoA-I (una lipoproteína importante en el HDL que se ha demostrado que tiene propiedades antiinflamatorias beneficiosas) y un aumento del amiloide A sérico . [9] [10] Esta composición alterada de HDL se conoce comúnmente como HDL de fase aguda en una respuesta inflamatoria de fase aguda, tiempo durante el cual HDL puede perder su capacidad de inhibir la oxidación de LDL. [8] De hecho, esta composición alterada de HDL se asocia con una mayor mortalidad y peores resultados clínicos en pacientes con sepsis. [9]
Las lipoproteínas se pueden clasificar en cinco grupos principales, desde los de mayor y menor densidad hasta los de menor y mayor densidad. Las lipoproteínas son más grandes y menos densas cuando aumenta la proporción de grasas y proteínas. Se clasifican según la electroforesis , la ultracentrifugación y la espectroscopia de resonancia magnética nuclear mediante el analizador Vantera. [11]
Para sujetos de investigación jóvenes y sanos, ~70 kg (154 lb), estos datos representan promedios entre los individuos estudiados, los porcentajes representan el % de peso seco:
[12] [13] Sin embargo, estos datos no son necesariamente confiables para ningún individuo o para la población clínica general.
También es posible clasificar las lipoproteínas en "alfa" y "beta", según la clasificación de las proteínas en la electroforesis de proteínas séricas . Esta terminología se utiliza a veces para describir trastornos de lípidos como la abetalipoproteinemia .
Las lipoproteínas, como LDL y HDL, se pueden subdividir en subespecies aisladas mediante diversos métodos. [14] [15] Estos se subdividen por densidad o por el contenido de proteínas/proteínas que transportan. [14] Si bien la investigación está actualmente en curso, los investigadores están aprendiendo que diferentes subespecies contienen diferentes contenidos de apolipoproteínas, proteínas y lípidos entre especies que tienen diferentes funciones fisiológicas. [14] Por ejemplo, dentro de la subespecie de lipoproteínas HDL, una gran cantidad de proteínas participan en el metabolismo general de los lípidos. [14] Sin embargo, se está aclarando que las subespecies de 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 la proteólisis , proteínas de respuesta de fase aguda y LPS. -Unión de proteínas , 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 de enfermedades genéticas se están investigando activamente, a partir de 2022. [16]
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