Antecedentes: La familia de enzimas de las paraoxonasas (PON) comprende PON1, PON2 y PON3. Son enzimas antioxidantes que degradan lípidos bioactivos oxidados siendo por lo tanto antiaterogénicas.
Material y métodos: Estudiamos la localización de las proteínas PON durante el desarrollo de aterosclerosis mediante análisis inmunohistoquímico.
Resultados: En aortas normales, PON1 y PON3 se localizaron en células de músculo liso (CML) y en células endoteliales. El marcaje para PON3 fue más fuerte que para PON1. Durante el desarrollo de aterosclerosis, el marcaje de PON1 y de PON3 en CML se redujo en gran medida, mientras que el marcaje en macrófagos para ambas proteínas se incrementó predominando PON1. El marcaje en macrófagos para PON1 y PON3 se correlacionó positivamente con la cantidad de inflamación aórtica (ambas p<0,001).
Conclusiones: Nuestros datos apoyan la creciente evidencia del efecto celular protector de PON1 y de PON3 contra los efectos proinflamatorios/proateroscleróticos de la peroxidación lipídica.
ComentarioLa aterosclerosis es una enfermedad inflamatoria crónica caracterizada por la acumulación local de numerosas células, lípidos y matriz extracelular en la íntima de las arterias. Aunque la reducción en los niveles de lipoproteínas de alta densidad (HDL) y el aumento en los niveles de lipoproteínas de baja densidad (LDL) son importantes factores de riesgo para esta enfermedad, la aterosclerosis no sólo se explica por la deposición de colesterol o de lípidos en la pared arterial. En particular, la teoría de la oxidación para la aterosclerosis propone que las lipoproteínas LDL son una de las principales dianas de oxidación involucradas tanto en el inicio como en la progresión de la aterosclerosis1.
El estrés oxidativo juega un papel muy importante tanto en la patogénesis de la aterosclerosis como en la progresión a insuficiencia cardiaca. Distintos compuestos oxidados se encuentran incrementados en esta patología, como por ejemplo las lipoproteínas de baja densidad oxidadas (LDL-ox), generando un desequilibrio entre los mecanismos oxidantes y los antioxidantes, pudiendo llegar a generar efectos perjudiciales sobre las células.
Se conoce como PON a un grupo de enzimas de una familia génica que en los mamíferos tiene al menos tres miembros codificados por los genes PON1, PON2 y PON3. El miembro más estudiado es PON1, que se expresa en diferentes tejidos, pero principalmente es sintetizada por el hígado y circula dentro de lipoproteínas HDL. PON1 posee actividad peroxidasa y esterasa pudiendo detoxificar mediadores de estrés oxidativo. Estas actividades podrían explicar los efectos antioxidantes y antiinflamatorios de esta enzima. Polimorfismos en el gen PON1 se asocian con diversas patologías como enfermedades coronarias, Parkinson y enfermedades intestinales inflamatorias2.
De la enzima PON2 existe menos información. PON2 se expresa en casi todos los tejidos humanos incluyendo pulmones, hígado, corazón e intestino. Esta enzima no se asocia con partículas de HDL en la circulación, pero al igual que PON1 también está involucrada en la reducción del estrés oxidativo. Según estudios recientes, PON2 se localiza en el interior de la membrana mitocondrial, que juega un papel importante en los mecanismos redox de la cadena respiratoria. Ratones deficientes en PON2 sufren disfunción mitocondrial, lo cual podría ser una de las causas del agravamiento aterosclerótico observado en dichos ratones1,3.
PON3 comparte muchas similitudes en términos de expresión y de actividad con PON1. Ambas enzimas son capaces de retrasar la oxidación de LDL in vivo, aunque parece ser más efectiva PON1. Hasta el momento existen pocos datos de polimorfismos en el gen PON3 y por ello las consecuencias de estas variaciones en patologías humanas todavía no se conocen2.
En diversos estudios se ha descrito que PON1 y PON3 tienen una distribución tisular limitada restringida a la sangre, hígado y quizás riñón, mientras que PON2 se encuentra en el interior celular. Este grupo de investigación ya había visto una amplia distribución tisular intracelular de PON1 y PON3 en ratones mediante técnicas de inmunohistoquímica4. La novedad de este artículo radica en comprobar la expresión de PON1 y de PON3 en placas ateroscleróticas humanas y en aortas sin lesión.
Marsillach et al han descrito cómo en aortas humanas sin lesión aterosclerótica y sin evidencia de peroxidación lipídica, PON1 y PON3 mostraron un marcaje positivo en CML, siendo el marcaje más acusado para PON3 que para PON1. Lo mismo ocurrió con células endoteliales.
El estudio en arterias ateroscleróticas mostró la presencia de macrófagos y de células espumosas. Las placas ateromatosas se caracterizaban por una desorganización severa de la íntima, causada por la presencia de acumulaciones lipídicas extracelulares. En estas arterias el marcaje para PON1 y PON3 fue positivo en CML en zonas lejanas a la capa media, pero no hubo marcaje en dichas células en áreas en las que hay una pérdida completa de la arquitectura de la pared arterial. Por el contrario, tanto PON1 como PON3 incrementaron su expresión tanto en macrófagos como en células espumosas, aunque en este caso el marcaje fue mayor para PON1 que para PON3 en lesiones avanzadas.
Como ya se ha descrito anteriormente, PON1 es capaz de reducir la oxidación de LDL por parte de los macrófagos y el estrés oxidativo que pueden causar e incrementa el eflujo de colesterol de los macrófagos a HDL, reduciendo de esta manera la formación de células espumosas y el desarrollo aterosclerótico5. El incremento de marcaje de PON1 y PON3 encontrado en este estudio podría ser explicado como una respuesta protectora al incremento de estrés oxidativo en los macrófagos de las aortas.
Este estudio muestra que la expresión proteica de PON1 y de PON3 desciende en CML, mientras que aumenta en macrófagos en aortas humanas durante el desarrollo de la aterosclerosis. Esta tendencia al cambio en la expresión de estas enzimas desde CML a macrófagos se corresponde con la severidad de la lesión. La correlación entre la expresión de PON1 y de PON3 en macrófagos con el grado de la inflamación aórtica confirma los ya descritos efectos antiinflamatorios y antiateroscleróticos de las PON debidos a la peroxidación lipídica.
En resumen, este estudio muestra tanto la funcionalidad como la localización de PON1 y de PON3 a nivel celular confiriendo protección frente a daño oxidativo. Gracias al conocimiento y la modulación de las funciones de PON, estas enzimas antioxidantes podrían ser útiles para intervenciones farmacológicas. Por tanto, la modulación farmacológica de la actividad de PON1 y 3 o de su expresión génica podría constituir un tratamiento útil para la prevención de procesos ateroscleróticos, además de otras patologías relacionadas con estrés oxidativo.