Lipoproteine
Cosa sono le lipoproteine?
Con il termine lipoproteina si intende una molecola costituita da una proteina coniugata ad una componente lipidica.
Il legame tra proteina e lipide può essere di tipo covalente oppure non covalente.
In biologia si incontrano diverse tipologie di lipoproteine, ne fanno parte, ad esempio molti enzimi, alcune molecole presenti nella membrana cellulare, alcuni antigeni.
Sono lipoproteine i citocromi presenti nei mitocondri e nei cloroplasti, macromolecole contenenti centri reattivi (spesso contenenti ferro) in grado di intervenire in diverse reazioni metaboliche, spesso di tipo redox ( si pensi alla catena di trasporto degli elettroni nel catabolismo ossidativo).
A livello procariotico, nei batteri, sono presenti lipoproteine, sia tra le tossine che come molecole di struttura, ricordiamo per esempio le adesine. Queste ultime sono lipoproteine oppure glicoproteine, presenti sulla superficie dei batteri ed in grado di legare specifici recettori presenti sulle cellule degli epiteli mucosi, consentono quindi al batterio di aderirvi.
Le lipoproteine plasmatiche
Le lipoproteine presenti a livello plasmatico sono adibite al trasporto dei lipidi. I lipidi sono molecole apolari, idrofobiche e dunque non solubili nel plasma.
I lipidi ingeriti con l'alimentazione ed assorbiti al livello intestinale, devono essere smistati in tutti i tessuti periferici tramite il sangue; lo stesso vale per i trigliceridi resi disponibili dal tessuto adiposo nelle varie fasi del metabolismo.
In tutti i casi le macromolecole lipidiche, siano esse trigliceridi o colesterolo, non sono in grado di solubilizzarsi nel plasma, necessitano dunque di appositi trasportatori. Tali trasportatori sono, appunto, le lipoproteine.
Si tratta di "zattere" proteiche in grado di prendere contatto con trigliceridi, fosfolipidi e colesterolo (sia in forma libera che in forma legata ovvero esterificata) e di veicolarli nel plasma sanguigno.
Le lipoproteine sono macromolecole ad alto peso molecolare che presentano diversa densità e proprio in base ad essa, vengono classificate in:
- chilomicroni;
- LDL: low density lipoprotein;
- IDL: intermediate density lipoprotein;
- VLDL: very low density lipoprotein;
- HDL: high density lipoprotein.
Da un punto di vista funzionale distinguiamo:
- lipoproteine per il trasporto dei lipidi (trigliceridi) da utilizzare a scopo energetico (chilomicroni e VDLD);
- lipoproteine per il trasporto del colesterolo, hanno ruolo strutturale ed intervengono in diverse funzioni cellulari (LDL e HDL).
Dal punto di vista strutturale nelle lipoproteine plasmatiche riscontriamo un core idrofobico costituito da trigliceridi ed esteri del colesterolo, coperto da uno strato di molecole anfipatiche quali fosfolipidi, colesterolo libero e apolipoproteine.
Queste ultime si uniscono ai fosfolipidi tramite legami non covalenti (interazioni molecolari di tipo ionico, interazioni dipolo-dipolo, legami idrogeno, forze di Van der Waals, ecc), tali da rendere possibile lo scambio dei lipidi tra le lipoproteine ed i tessuti.
La densità delle lipoproteine è determinata dal rapporto tra parte proteica e porzione lipidica, le dimensioni sono inversamente proporzionali alla densità.
Struttura di una lipoproteina LDL (da Brown et al., 1984).
Le lipoproteine per il trasporto dei lipidi sono i chilomicroni e le VLDL.
Le lipoproteine meno dense sono dette chilomicroni e sono adibite al trasporto dei lipidi provenienti dall'alimentazione. Sono sintetizzate nell'intestino (nel reticolo endoplasmatico liscio e nel Golgi), presentano in origine le apoproteine B48 e AI, successivamente acquisiscono le CII e la E (dalle HDL); trasportano trigliceridi e vitamine liposolubili.
Apo-CII è in grado di attivare le lipoproteinlipasi (LPL) che dunque impoveriscono i chilomicroni dei trigliceridi, a questo punto esse ricevono dalle LDL le CII e vengono poi riconosciute, tramite Apo E, dalle cellule epatiche.
Le LPL si trovano espresse nei capillari, nel tessuto adiposo ed in quelli cardiaco e muscolare; sono enzimi in grado di attivarsi grazie ad Apo-CII e di idrolizzare i trigliceridi in acidi grassi e glicerolo.
Nel tessuto adiposo, gli acidi grassi verranno convertiti nuovamente in trigliceridi e conservati nelle gocciole lipidiche; nel muscolo gli acidi grassi verranno, invece, ossidati a scopo energetico. Le lipoproteinlipasi sono attivate, come abbiamo visto da Apo-CII ma anche dall'insulina e dal TNF α.
Schematizzazione del metabolismo delle lipoproteine.
Le VLDL sono prodotte a livello epatico, in origine contengono Apo-B100 e successivamente Apo-CII e ApoE. Ed hanno il ruolo di trasportare i trigliceridi endogeni dal fegato ai tessuti periferici.
Il fegato sintetizza VLDL con gli acidi grassi liberi alimentari o provenienti dal tessuto adiposo che giungono al fegato per via ematica; con i trigliceridi provenienti da chilomicroni, HDL ed LDL oltre che con gli acidi grassi di nuova sintesi (da precursori del metabolismo glucidico).
Apo-CII attiva le LPL (attivate anche tramite l'insulina) che impoveriscono le VLDL di trigliceridi.
Le lipoproteine a densità intermedia (IDL) sono ciò che resta delle VLDV mature dopo che queste ultime hanno ceduto i trigliceridi ai tessuti adiposo e muscolare e dopo gli scambi con le HDL (vedi di seguito).
Le lipoproteine per il trasporto del colesterolo, come accennato in precedenza, sono le HLD e le LDL.
Il colesterolo è assunto mediante l'alimentazione ma anche sintetizzato a livello epatico, è precursore di diverse molecole dalle importanti funzioni cellulari, tra cui ricordiamo: gli ormoni steroidei, il cortisolo, la vitamina D, gli acidi biliari.
Il colesterolo raggiunge i tessuti periferici grazie all'LDL, le cellule periferiche si difendono dall'eccesso di colesterolo circolante, riducendo l'espressione dei recettori per le LDL ed aumentando la sua esterificazione (grazie all'enzima ACAT viene legato ad un acido grasso e conservato in gocciole lipidiche nella cellula) e la cessione alle HDL.
Il colesterolo in eccesso nelle LDL, attraversa l'endotelio dei vasi sanguigni e viene captato dai macrofagi (cellule del sistema immune dotate di specifica attività endocitotica) che possiedono recettori specifici quali SR A1, r-Toll-like.
Le HDL trasportano l'efflusso di colesterolo dalle cellule periferiche al fegato. Queste lipoproteine contengono Apo-AI e Apo-AII.
Le LDL contengono l'apoproteina B100 e sono note come "colesterolo cattivo" poiché lo trasportano ai tessuti, mentre l'HDL è noto come "colesterolo buono" poiché rimuove il colesterolo dai vasi sanguigni per ricondurlo al fegato.
Le HDL, lipoproteine ad alta densità, sono sintetizzate nell'intestino e nel fegato e contengono Apo-AI, AII, E e CII, maturano in circolo acquisendo colesterolo dalle cellule (colesterolo in eccesso) e dallo scambio con altre lipoproteine.
L'HDL trasporta il colesterolo in eccesso dai tessuti periferici al fegato in quello che viene definito "trasporto inverso del colesterolo".
Schema del cosiddetto "trasporto inverso del colesterolo".
Si è rilevata una relazione inversa tra i livelli plasmatici di HDL e il rischio di eventi cardiovascolari che, dunque, si riduce innalzando i livelli plasmatici di queste lipoproteine.
All'aumento di richiesta di colesterolo da parte dei tessuti periferici, si nota un drastico abbassamento del colesterolo HDL, il colesterolo libero ed in eccesso è dato a queste lipoproteine da due proteine presenti sulla membrana cellulare (ABCA1 e ABCG1). Sulla superficie delle HDL, il colesterolo è esterificato e può migrare all'interno della lipoproteina.
Per chiarire quanto questo processo sia importante, basti pensare che la maggior parte del colesterolo che si accumula nelle placche ateroclerotiche, è in forma esterificata.
Link correlati:
In botanica che cosa è l'appassimento?
Che cos'è il nucleocapside?
Studia con noi