Carlos Calvo, Ph.D.Carlos Calvo, Ph.D.

Director del Laboratorio de Lipidos y AterosclerosisDirector del Laboratorio de Lipidos y Aterosclerosis

Universidad de ConcepciónUniversidad de Concepción

Coronary mortality:alarming worldwide forecasts

Ranked risk factors for coronary heart disease

Dyslipidemia

Cigarrete smoking

Hypertension

Diabetes mellitus

•Hipercolesterolemia

•Hipertrigliceridemia

•Hiperlipidemia mixta

•Colesterol-HDL bajo

Dislipidemias

Cholesterol transport Pathway

LDL-C

VLDL

IDL

LDL

HIPERTRIGLICERIDEMIA

HIPERLIPIDEMIA MIXTA

Receptor-LDL HIPERCOLESTEROLEMIA

Genotipo E2

Falla Poligénica

HDL Síntesis apoA-I

Expresión ABCA-1

Lipoprotein lipasa

COLESTEROL-HDL BAJO

Lipoprotein lipasa

Síntesis apoC-III

Secreción de VLDL

Atherosclerosis

Activated macrophages accumulate lipids

LDL oxidation

LDL oxidadaLDL oxidada

Hallazgo de LDL-ox y lipoperóxidos en áreas de la placa ateromatosa

Regresión de placa con terapia antioxidanteen animales

Anticuerpos anti LDL-ox enpacientes con aterosclerosis carotídea severa

Incremento en la susceptibilidadde LDL a la oxidación en pacientesCAD, normo y dislipidémicos

Evidencias de la oxidación de LDLEvidencias de la oxidación de LDL

¿De qué depende la oxidación de LDL ?¿De qué depende la oxidación de LDL ?

FACTORES FACTORES QUE DEPENDENQUE DEPENDEN

DE LA DE LA LIPOPROTEINALIPOPROTEINA

FACTORES FACTORES QUE DEPENDEN QUE DEPENDEN DEL MEDIODEL MEDIO

- - Contenido en ácContenido en ác.. grasos poliinsat. grasos poliinsat.- - Anti-ox liposolub.(Anti-ox liposolub.(Vit E, Vit E, -carot...-carot...))- Grado de glicosilación- Grado de glicosilación- Modificaciones en su estructura- Modificaciones en su estructura

-- Radicales libresRadicales libres- Metales: Metales: CuCu2+2+, Fe, Fe2+2+,, Se Se2+2+, , - Anti-ox plasmát, Vit C, SODAnti-ox plasmát, Vit C, SOD- HCY , ac.úrico HCY , ac.úrico - Producción de NOProducción de NO- Actividad a-oxidante de HDL- Actividad a-oxidante de HDL

LDLox

Ac.grasos poliinsaturados-H·

Reordenamiento

-

H·

molecular

Lipoperóxidos

Hidroperóxidos

Fragment. a aldehidosProductos derivatizados

Iniciación

Propagación

Dienos Conjugados

EspeciesReactivas deOxigeno

Descomposición

Free radical oxidantsFree radical oxidantsCentral elementCentral element RadicalRadical

OxigenOxigen SuperoxideSuperoxide

HydroperoxylHydroperoxyl

HydroxylHydroxyl

PeroxylPeroxyl

AlcoxylAlcoxyl

NitrogenNitrogen Nitric oxideNitric oxide

Nitrogen dioxideNitrogen dioxide

Carbon Carbon MethylMethyl

SulfurSulfur ThylThyl

PerthylPerthyl

Non free radical oxidants

PeroxidesPeroxides

Single oxygenSingle oxygen

OzoneOzone

HypochloriteHypochlorite

PeroxynitritePeroxynitrite

AlkylperoxynitritesAlkylperoxynitrites

Modificaciones de la LDL que la Modificaciones de la LDL que la hacen susceptible a la oxidación hacen susceptible a la oxidación

LDL pequeña y densaLDL pequeña y densa

LDL rica en TriglicéridosLDL rica en Triglicéridos

LDL glicadaLDL glicada

y = 0,6803x + 39,367r= 0,375;p<0,01

0

20

40

60

80

100

120

0 10 20 30 40 50% LDL pyd

TB

AR

S-L

DL

Correlación entre LDL pequeña y densa Correlación entre LDL pequeña y densa

y oxidabilidad de LDLy oxidabilidad de LDL

Atherogenicity of small dense LDL

LDL oxidada promueve la LDL oxidada promueve la disfunción endotelialdisfunción endotelial

Inhibe la expresión de la NO sintasa endotelial Inhibe la expresión de la NO sintasa endotelial

Disminuye la biodisponibilidad de NODisminuye la biodisponibilidad de NO

L-arginina

CATs

NO + L-citrulina

Oxido nítrico sintasa

oxLDL

(-)

(-)

Curva Tiempo-Dependencia de actividad de eNOS por determinación de L-citrulina [H]3 en presencia de oxLDL

0 12 16 240.0

0.1

0.2

0.3

0.4

ControloxLDL

Tiempo (Horas)

dpm

( g

pro

teín

a)-1

*

*

L-arginina

y+/CATs

eNOS

LOX-1

oxLDL

Núcleo

mRNA eNOS

NO

Plaque disruption (plaque cracking, fissuring, rupture – thrombosis start point)

Oxidized LDL and thrombogenesis

HDL, an anti-atherogenic lipoprotein

Apo A-I

Apo A-II

- 2 % - 3 %

Cardiovascular

risk

1 mg/dl (0,026 mmol/l)

HDL cholesterol

HDL, apo A-I and apo A-II rich lipoprotein

Apo A-I

Reverse cholesterol transport

Pre-HDL

HDL

Free cholesterol

LCAT

PLTP

LPL

Chylomicron

Esterifiedcholesterol

Hepatocyte

ABCA-1SRB-1

Peripheralcell

ChinettiG, LestavelS, BocherV, RemaleyAT, Neve B, Torra IP, Teissier E, MinnichA, JayeM, Duverger N, BrewerHB, FruchartJC, ClaveyV, Staels B Nat Med2001 Jan;7(1):53-8

HDL biosynthesis

Secretion, lipid acquisition and Secretion, lipid acquisition and maturation of HDL particlesmaturation of HDL particles

Cholesterol efflux from macrophages

HDL cholesterol uptake by the liver

HDL metabolism and macrophage reverse cholesterol transport

Control del proceso de oxidación de LDL

Presencia de antioxidantes en la LDL

Rol antiaterogénico de la HDL: PON Lp-PLA2

Antioxidant and antiinflamatory properties of HDL

HDL CETP

Apo A-II

Apo A-I

PLTP

LCAT

SAA

Lp-PLALp-PLA22PON 1

PARAOXONASAPARAOXONASA

Estudios in vitro: PON protege a HDL y LDL Estudios in vitro: PON protege a HDL y LDL de la oxidaciónde la oxidación

Ensayos con animales transgénicos Ensayos con animales transgénicos knockout knockout para PON: Incremento de placas ateromatosaspara PON: Incremento de placas ateromatosas

Estudios clínicos: Actividad disminuida en Estudios clínicos: Actividad disminuida en pacientes con enfermedad coronariapacientes con enfermedad coronaria

EvidenciasEvidencias

0

50

100

150

TB

AR

S

(nm

ol M

DA

/mg p

rote

ína)

LDL

LDL + HDL

*

HDL inhibe la oxidación de LDL HDL inhibe la oxidación de LDL

% deinhibición

A medida que aumenta la oxidación de HDL, se reduce su efecto protector sobre LDL

0

10

20

30

40

50

0 0,05 0,1 0,15

tpo lag HDL (min)

% In

hib

ició

n R=0,49p=0,043

HDL oxidada 1/t-lag

% i

nh

ibic

ión

oxL

DL

Tiempo lag

*

0

5

10

min

Velocidad

*

0

2

4

6

8

nm

ol

DC

/min

.mg

TBARS

*

0

20

40

60

80

nmol

MD

A/m

g pr

ot

Máx prod DC

*

0

100

200

300

nm

ol/

mg

pro

t

Oxidación de HDL en pacientes Oxidación de HDL en pacientes diabéticos y controlesdiabéticos y controles

* vs HDL de sujetos controles, p<0.05;

• Diabéticos

• Controles

y = 3E-09x + 3E-07

R=0.898

p<0.01

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0 50 100

INHIB TBARS LDL (%)

PO

N 1

M (

m

ol/

ml.

min

)

Correlación entre la actividad enzimática de Correlación entre la actividad enzimática de Paraoxonasa y la acción antioxidante de HDLParaoxonasa y la acción antioxidante de HDL

CytoquinasFormación deplaca

Célula espumosa

Monocitos

Macrófago

Lp-PLA2

Moléculas deAdhesion

Liso-PCAG Ox

LDL oxidada

Rol de la Lp-PLA2 en la formación de la placa

HDL promotes NO production

Study Number Population Follow up(years)

Vitamin E (daily)

Outcome Effect

Primary Prevention studies

ATBS 27271 Smoking, make 6.1 50 mg MI/death CVD No effect

PPP 4495 High risk CVD 3.6 300 mg CVD death No effect

ASAP 260 TC>200 mg 2.0 91 mg IMT progression No effect

VEAP 353 LDL>130 mg 3.0 268 mg IMT progession Worse

Secondary Prevention studies

HPS 20536 CAD 5.0 600 mg Coronary events No effect

CHAOS 2002 CAD 1.4 800/400 mg

CVD death No effect

ATBC 1862 Smokers, male 5.3 50 mg Coronary events No effect

GISSI 11324 Recent MI 3.5 300 mg MI/CAD death No effect

HOPE 9541 CVD 4.5 400 IU CVD death No effect

SPACE 196 CVD+hemodialysis 1.4 800 IU CVD, IM Better

SECURE 732 CVD 4.5 400 IU IMT progression No effect

Randomized Vitamin E Trials

Por qué los grandes estudios randomizados con antioxidantes no se han traducido en resultados clínicos positivos

Los antioxidantes probados son más efectivos sobre los oxidantes radicales libres que sobre los oxidantes no-radicales libres y el rol jugado por estos últimos es aún pobremente conocido como por ejemplo la lipoperoxidación lipídica debido a peroxinitrito, tioles nitroso y ácido hipocloroso

Los estudios experimentales evaluaron sus efectos en las etapas tempranas de la aterosclerosis.

El metabolismo en animales puede ser distinto al del hombre. Los animales pequeños tienen un metabolismo más acelerado, así la velocidad de progresión de aterosclerosis, como la susceptibilidad al estrés oxidativo es mayor en estos animales.

La patogénesis de la enfermedad puede diferir entre el modelo experimental y la “enfermedad natural” desarrollada en el hombre. En los estudios experimentales los niveles de colesterol son mucho mayores que en humanos: sobre 600 mg/dl en estudios animales versus bajo 300 mg/del en estudios clínicos

Los estudios randomizados reclutaron sujetos con alto riesgo de eventos cardiovasculares. En cambio, los estudios con estatinas en poblaciones con riesgo similar demostraron reducción de los eventos.

Los eventos oxidativos a nivel celular son mucho más complejos que los considerados previamente ya que los oxidantes son producidos de muchas maneras y en diferentes sitios en la celula: membrana, citosol, mitocondria y retículo endoplasmático. Por lo tanto existe una compartimentalización del estrés oxidativo. Así un antioxidante dado, para ser efectivo, debería penetrar al sitio particular donde ocurre el estrés oxidativo.