Introducción
El descubrimiento y la caracterización de receptores lipoproteicos de la superficie celular constituyen una importante área de estudio en el campo del metabolismo lipídico con un profundo impacto en biomedicina. El ejemplo más claro de esta realidad ha sido el estudio del metabolismo de las lipoproteínas de baja densidad (LDL) mediante endocitosis mediada por el receptor de las LDL (LDLR)1, que constituye el paradigma clásico que define la vía endocítica mediada por receptores de la superficie celular. La caracterización celular y molecular del LDLR ha permitido establecer el papel de este receptor en el metabolismo normal de las LDL in vivo y cómo alteraciones de esta vía metabólica determinan elevaciones importantes en el cLDL plasmático como ocurre en la hipercolesterolemia familiar, una condición de alto riesgo para el desarrollo de enfermedad coronaria aterosclerótica2. Por último, el conocimiento de la regulación del metabolismo de las LDL mediado por el LDLR contituye la base teórica que ha sustentado el desarrollo y la utilización de los fármacos inhibidores de la síntesis de colesterol ("estatinas"), que constituyen la principal arma terapéutica disponible actualmente para el tratamiento de pacientes hipercolesterolémicos y, como consecuencia, para la prevención primaria y secundaria de la enfermedad aterosclerótica coronaria3.
Por otro lado, el estudio de la importancia del metabolismo de las HDL también tiene enormes implicaciones, tanto desde el punto de vista de la homeostasis del colesterol corporal4-7 como por su relevancia como factor de riesgo para la aterosclerosis8-11. En contraste con las numerosas implicaciones fisiológicas, fisiopatológicas y terapéuticas derivadas del estudio del metabolismo de las LDL mediado por el LDLR, el estudio del metabolismo celular de las HDL se ha afectado negativamente por la falta de identificación de receptores de las HDL funcionalmente activos. El descubrimiento de dichos receptores de las HDL tendría un enorme impacto para la fisiología y la fisiopatología del metabolismo lipoproteico.
Metabolismo de las HDL
El metabolismo de las HDL ha sido un importante tema de estudio durante varias décadas, lo que ha permitido un significativo avance en el conocimiento de la composición, la estructura y la remodelación intravascular de las HDL4-7. A pesar de un esfuerzo considerable, el progreso ha sido significativamente más lento en el estudio de los sitios y los mecanismos de catabolismo de las HDL in vivo por mútiples razones. En primer lugar, una serie de estudios que han analizado el origen y el destino de los diferentes componentes de las HDL in vivo han establecido que el metabolismo de las HDL es extremadamente complejo, involucrando múltiples vías metabólicas que ocurren simultáneamente durante el flujo del colesterol y de las apolipoproteínas a través del pool plasmático de las HDL4-7. Por tanto, los estudios del metabolismo de las HDL requieren el análisis separado de cada uno de los componentes de las HDL porque cada uno de ellos puede entrar y/o salir del pool plasmático circulante de las HDL en forma independiente y con diferentes cinéticas metabólicas. Además, las HDL no constituyen una clase homogénea de lipoproteínas, sino que existe una amplia gama de subtipos de HDL (clasificadas según tamaño, densidad, movilidad electroforética y composición apolipoproteica) con diferentes propiedades funcionales12. Todo esto genera un mayor grado de complejidad en el análisis del metabolismo de las HDL.
Las HDL se originan mayoritariamente desde el hígado y el intestino, de donde son secretadas como partículas nacientes de forma discoidal, compuestas básicamente de fosfolípidos y apolipoproteína A-I con un muy bajo contenido de colesterol. También se ha descrito que las HDL discoidales se pueden formar como producto colateral del metabolismo intermediario de las lipoproteínas ricas en triglicéridos como los quilomicrones y las lipoproteínas de muy baja densidad (VLDL)4. Las partículas nacientes de HDL interactúan con las células de los tejidos periféricos removiendo eficientemente el exceso de colesterol libre13. El colesterol libre captado por las HDL es rápidamente esterificado con ácidos grasos por acción de la enzima plasmática LCAT (lecithin cholesterol acyltransferase) formando ésteres de colesterol, que son movilizados hacia el interior de la partícula de HDL, lo que determina el crecimiento del centro hidrofóbico y la formación de partículas de HDL esféricas maduras14.
Los ésteres de colesterol presentes en las partículas de HDL pueden ser retirados de la circu lación a través de diferentes procesos metabóli cos4-7,14. Aunque existen evidencias que apoyarían la existencia de varias vías alternativas para el catabolismo de HDL in vivo, la importancia relativa de cada una de ellas todavía no se ha establecido con precisión. En primer lugar, en mamíferos superiores los ésteres de colesterol presentes en las HDL pueden ser transferidos, como resultado de la acción de la enzima plasmática de transferencia de ésteres de colesterol (CETP), hacia las lipoproteínas con mayor contenido de triglicéridos (VLDL y LDL), lo que determina que una fracción importante de los ésteres de colesterol derivados de las HDL sean finalmente metabolizados por medio de los receptores lipoproteicos de la familia del LDLR15.
En segundo lugar, se ha establecido que las HDL pueden ser una fuente directa de colesterol para las células del organismo a través de la endocitosis y degradación intracelular mediada por los receptores lipoproteicos de la superficie celular4. Se ha propuesto que las partículas de HDL de mayor tamaño y con un contenido elevado de colesterol podían adquirir apolipoproteína E confiriéndoles la capacidad de unirse con alta afinidad a receptores de la familia del LDLR facilitando la internalización y degradación lisosomal de las HDL16-19. Sin embargo, estudios recientes in vivo han puesto en duda la verdadera relevancia de una vía endocítica dependiente de la interacción entre la apolipoproteína E y el LDLR sobre el metabolismo de las HDL20,21. Por otro lado, existe evidencia experimental in vitro e in vivo que apoya la existencia de un mecanismo endocítico degradativo de las HDL independiente de la presencia de la apolipoproteína E que podría desempeñar un papel en el catabolismo de las HDL22-24.
En tercer lugar, los ésteres de colesterol de las HDL pueden ser captados selectivamente por las células sin endocitosis ni degradación de las partículas de HDL. Glass et al25 y Stein et al26 estudiaron el destino metabólico de HDL marcada simultáneamente en su componente lipídico (usando ésteres de colesterol tritiado) y en su componente apolipoproteico A-I (usando 125I) después de su inyección intravenosa en roedores. La retirada plasmática de los ésteres de colesterol fue significativamente más rápida que la de apolipoproteína A-I24,25, sugiriendo un catabolismo preferencial del contenido lipídico de las HDL. El principal sitio de captación de ésteres de colesterol de HDL correspondió al hígado aunque la mayor actividad específica de incorporación tisular de cHDL se detectó en los tejidos esteroidogénicos como la glándula suprarrenal y el ovario. La distribución tisular de la captación de apolipoproteína A-I fue significativamente diferente. Aunque el hígado permaneció captando la mayor cantidad de apolipoproteína A-I circulante, los valores de captación de las apolipoproteínas-HDL fue mucho menor que la captación de ésteres de colesterol. Los tejidos esteroidogénicos contribuyeron en un bajo porcentaje a la depuración plasmática de las apolipoproteínas de HDL, mientras el riñón fue capaz de retirar apolipoproteína A-I con alta actividad específica, pero sólo cantidades trazas de colesterol-HDL. Cuando se comparó la captación tisular del cHDL frente a las apolipoproteínas de HDL se encontró una razón muy alta en los tejidos esteroidogénicos y en el hígado (mayor a 2) y muy baja en el riñón (inferior a 1)25,27,28. En el resto de los tejidos, la razón de depuración de cHDL/apolipoproteínas HDL se aproximó al valor unitario como se esperaría para tasas similares de catabolismo del componente lipídico y proteico derivadas de la internalización y degradación completa de las partículas de HDL25,27,28. Estos estudios indicaron por primera vez la existencia de una disociación entre la captación tisular de ésteres de colesterol y de apolipoproteínas de las HDL, sugiriendo que una fracción significativa de las HDL es capaz de entregar selectivamente su contenido lipídico a los tejidos esteroidogénicos y al hígado, sin que se requiera endocitosis ni degradación de las partículas de HDL. Este interesante y novedoso mecanismo de catabolismo de las HDL se conoce como captación selectiva del cHDL25.
La importancia de esta vía de catabolismo del cHDL no fue inicialmente valorada en su magnitud real quizá porque el mecanismo de captación selectiva de colesterol lipoproteico no se enmarcaba dentro del paradigma clásico de la endocitosis de lipoproteínas mediada por receptores de la superficie celular1. Este interesante proceso metabólico da cuenta de aproximadamente un 50% de la depuración plasmática total de ésteres de colesterol de las HDL en roedores in vivo25,27,28. Aun en presencia de la vía de catabolismo de las HDL mediada por la CETP, los mamíferos superiores retiran del plasma al menos un 20% de los ésteres de colesterol de las HDL mediante captación celular selectiva29, sugiriendo que este proceso también tendría un importante papel en el metabolismo de las HDL en humanos. Como ya se mencionó, la captación celular selectiva de los ésteres de colesterol ocurre mayoritariamente en el hígado y en los tejidos esteroidogénicos24-29. Este proceso metabólico es un importante mecanismo de captación del colesterol para su utilización en la síntesis de hormonas esteroi dales en los tejidos esteroidogénicos (glándula suprarrenal, ovario y testículo)30-32. Por su participación en el catabolismo hepático de las HDL, se puede postular que la captación selectiva del cHDL desempeñaría un importante papel en la etapa final del transporte reverso de colesterol y, por consiguiente, en el balance homeostático del colesterol corporal.
El fenómeno de captación selectiva del cHDL también se ha analizado en estudios con células en cultivo. Estos estudios nuevamente demostraron que la captación celular de los ésteres de colesterol de las HDL es superior al de la apolipoproteína A-I en los hepatocitos y en las células suprarrenales, siendo la razón aún mayor cuando estas células esteroidogénicas son estimuladas con la hormona ACTH28. Además, se ha demostrado que tanto en líneas de células inmortales como en cultivos primarios de células humanas (como por ejemplo HepG233 y hepatocitos34) exhiben una captación selectiva de cHDL en ensayos in vitro, lo que es coherente con la participación del proceso de captación selectiva de colesterol en el metabolismo de las HDL en humanos.
Este mecanismo de captación celular del cHDL es conceptualmente diferente de la endocitosis de lipoproteínas mediada por receptores de la superficie celular. Por contra, las HDL se unen en forma saturable y con alta afinidad a la superficie celular, el colesterol presente en las HDL es transferido selectiva y eficientemente a las células y las partículas de HDL deplecionadas de colesterol se disocian de las células retornando al medio extracelular35. El uso de células en cultivo ha permitido establecer que este fenómeno de captación selectiva de cHDL involucraría inicialmente la transferencia reversible de los ésteres de colesterol desde las HDL directamente hacia la membrana plasmática36, a partir de la cual las moléculas de colesterol serían irreversiblemente internalizadas a través de un proceso no endocítico extralisosomal35. Sin embargo, los mecanismos celulares y moleculares específicos a través del cual se produce la captación selectiva de cHDL todavía se desconocen. Los mecanismos posteriores de este proceso que permiten la translocación de los ésteres de colesterol a través de la membrana plasmática y su transporte y procesamiento intracelular también permanecen sin aclararse completamente37.
Papel del receptor SR-BI en la captación selectiva de cHDL
Usando ensayos de unión directa de HDL a células en cultivo o a membranas celulares preparadas desde una amplia variedad de tejidos de diferentes especies, muchos laboratorios han descrito actividades receptoras que unen HDL con alta afinidad, aunque la identidad molecular de dichos receptores no ha sido aclarada4,6,13,14. Algunas de las actividades funcionales de estos potenciales receptores (p. ej., el sitio de unión de lipoproteínas [lipoprotein binding site] estudiado en células hepáticas38) podrían estar involucradas en la captación selectiva del cHDL, que es un proceso saturable y de alta afinidad28 sugiriendo de forma clara que corresponde a un fenómeno mediado por receptores de la superficie celular.
En 1996, se describió el receptor scavenger clase B tipo I (SR-BI), miembro de la superfamilia de proteínas relacionadas a CD3639,40, como el primer receptor de las HDL funcionalmente activo y capaz de facilitar la captación selectiva del cHDL, sin mediar la endocitosis ni degradación de las partículas de HDL41. El SR-BI une HDL con gran afinidad (Kd ~20-30 µg de HDL/ml) y en forma saturable, pero no determina la endocitosis ni degradación de las partículas de HDL. Sin embargo, la unión de las HDL al SR-BI se asocia a una eficiente transferencia selectiva y neta de colesterol desde las HDL a las células que expresan este receptor. Este descubrimiento constituye un importante avance para el campo de estudio del metabolismo lipoproteico, ya que permite profundizar el análisis celular y molecular de la captación selectiva del cHDL y del metabolismo de las HDL in vivo (fig. 1)42-46.
El receptor SR-BI probablemente da cuenta de algunas de la serie de actividades funcionales del receptor de las HDL descritas previamente en ensayos in vitro con preparaciones de membranas celulares y/o cultivos de células4,6,13,14. Además, se debe mencionar que la propiedad de SR-BI para interactuar con diferentes clases de lipoproteínas nativas40,47 coincide con la variedad de lipoproteínas (lipoproteínas de densidad intermedia [IDL], LDL y HDL) que pueden participar en el proceso de captación selectiva de ésteres de colesterol48-50. De hecho, el SR-BI es capaz de facilitar una eficiente captación selectiva del cLDL en las células en cul tivo51,52.
Los resultados de los estudios iniciales de captación de lípidos fluorescentes desde las HDL hacia la células que expresan SR-BI41 son compatibles con el modelo que propone una transferencia directa del colesterol desde las HDL hacia la membrana plasmática por mecanismos que no son dependientes de endocitosis ni degradación de las partículas lipoproteicas36. Sin embargo, el mecanismo detallado mediante el cual el receptor SR-BI facilita dicha transferencia selectiva de cHDL se desconoce. En primer lugar, se puede plantear que el receptor SR-BI participa en el proceso de captación selectiva exclusivamente por medio de su capacidad de unión a las HDL, facilitando el acercamiento y colisión de las partículas de HDL con la membrana plasmática, donde la captación de colesterol ocurriría por transferencia espontánea. En forma alternativa y más allá de su mera capacidad de unión a las HDL, el SR-BI podría estar directamente involucrado en el proceso mismo de transferencia de colesterol, con o sin participación conjunta de otras moléculas de la superficie celular. En estudios recientes se ha establecido que la unión de alta afinidad de las HDL a la superficie celular no es suficiente para asegurar una captación selectiva eficiente de cHDL, sino que se requiere la presencia específica del dominio extracelular de SR-BI53,54. En este sentido y basado en datos experimentales, se ha postulado que el dominio extracelular de SR-BI facilita el traspaso selectivo de colesterol gracias a la capacidad de formar un canal hidrofóbico que permitiría la transferencia de ésteres de colesterol siguiendo una gradiente de colesterol presente entre las HDL y la membrana plasmática55. Por otro lado, se han comunicado evidencias directas que apoyarían la importancia de la acción remodeladora de las enzimas CETP56 y lipasa hepática57 sobre las partículas de HDL en el proceso de captación de colesterol mediado por el receptor SR-BI.
Además de mediar la captación selectiva del cHDL, SR-BI también parece facilitar la salida del colesterol libre desde las células en cultivo. En primer término, se estableció que los valores de expresión de SR-BI se correlacionaban directamente con la tasa de flujo de colesterol celular medida en una gran variedad de líneas de células en cultivo58. También se ha demostrado que la transfección de SR-BI en cultivos celulares facilita directamente el flujo de colesterol desde dichas células hacia las partículas de HDL59. Aunque la evidencia derivada de estos estudios in vitro apoyan fuertemente la participación de SR-BI en el proceso de salida de colesterol desde las células hacia las HDL, la demostración de su relevancia in vivo todavía requiere estudios adicionales.
La localización del SR-BI en cavéolas de la membrana plasmática60 podría tener importantes implicaciones tanto para el mecanismo de captación selectiva del cHDL como para su función en el flujo celular de colesterol. La composición lipídica (alto contenido de colesterol y glucolípidos) y las propiedades fisicoquímicas de estos subdominios de la membrana plasmática61 podrían ser relevantes para la transferencia de colesterol desde las lipoproteínas hacia las células y para el transporte reverso de colesterol desde las células hacia las HDL62. De hecho, se ha sugerido que las cavéolas estarían directamente involucradas en el flujo celular de colesterol celular63. Por lo tanto, la presencia del SR-BI en las cavéolas de la membrana plasmática permitiría posicionar al complejo SR-BI/HDL en proximidad con caveolina-1 u otras proteínas residentes en las cavéolas, que podrían ser críticas para la transferencia directa de colesterol entre las HDL y la membrana plasmática. De hecho, un trabajo reciente ha demostrado que las cavéolas son los aceptores inmediatos de los ésteres de colesterol de las HDL captados a través del SR-BI en la superficie celular constituyendo el pool reversible de colesterol de la membrana plasmática a partir del cual se internalizaría irreversiblemente hacia compartimientos intracelulares64.
Distribución tisular y regulación de la expresión del receptor de HDL SR-BI
El análisis de la distribución tisular de SR-BI mediante inmunodetección en roedores permitió establecer que el SR-BI se expresa mayoritariamente en los tejidos más importantes para el metabolismo de las HDL mediante captación selectiva de colesterol: el hígado, la glándula suprarrenal y el ovario41,65. El SR-BI también se expresa a menores niveles en el testículo, el intestino y la glándula mamaria del animal adulto41,65 y en el trofoblasto, el saco vitelino y la placenta durante el desarrollo embrionario y fetal66,67.
SR-BI e hígado
En condiciones normales, el SR-BI se expresa mayoritariamente en las células parenquimatosas del hígado, siendo regulado por factores hormonales y dietéticos. La administración de estrógenos reduce los niveles de expresión hepática de SR-BI en la rata65,68 presumiblemente a través de un mecanismo indirecto mediado por hormonas tróficas. El efecto del colesterol dietético sobre la expresión del SR-BI en el hígado no está completamente definido. En un estudio en ratas, el uso de una dieta rica en colesterol redujo los niveles de SR-BI en los hepatocitos con un concomitante aumento de su expresión en las células de Küpfer68. En contraste, en la expresión del SR-BI ni la captación hepática selectiva del cHDL se modificaron por el uso de colesterol dietético en hámsters69. Además, los niveles hepáticos de SR-BI no aumentaron en los ratones deficientes en apo A-I, comparados con ratones silvestres, aunque presentaban concentraciones de HDL bajas. Ello sugiere que los niveles hepáticos de SR-BI no estarían regulados por los niveles plasmáticos de cHDL70. Finalmente, la alimentación de hámsters con dieta enriquecida en ácidos grasos poliinsaturados de origen vegetal aumentó la expresión hepática de SR-BI, lo cual se correlacionó con un aumento en el transporte hepático de ésteres de colesterol de las HDL y una reducción de las concentraciones plasmáticas de HDL71.
SR-BI y tejidos esteroidogénicos
Mediante inmunohistoquímica se pudo establecer que el SR-BI se expresa primariamente en la superficie de las células parenquimatosas esteroidogénicas de las zonas fasciculata y reticularis de la glándula suprarrenal72. A gran aumento, se pudo evidenciar que el SR-BI se localiza en las estructuras circulares u ovaladas de la superficie de las células esteroidogénicas que podrían corresponder a los canales y canalículos formados por las microvellosidades de estas células, donde se acumulan las partículas de HDL durante el proceso de captación selectiva de colesterol73. En estudios adicionales, se ha demostrado que el SR-BI también se expresa en las células esteroidogénicas del ovario (células tecales internas y del cuerpo lúteo)74-81 y del testículo (células de Leydig)65. Esta localización celular específica del SR-BI en los tejidos esteroidogénicos es consistente con la participación del SR-BI en la captación selectiva del cHDL observada en estos tejidos, donde este proceso es una fuente importante de colesterol plasmático para la síntesis de hormonas esteroideas o su almacenamiento intracelular como ésteres de colesterol30-32.
La captación selectiva del cHDL es la fuente principal de colesterol lipoproteico plasmático en la glándula suprarrenal de los roedores in vivo, en células adrenocorticales de rata y en los cultivos de la línea celular adrenal Y1-BS1 de ratón30-32. Además, la unión de las HDL y el proceso de captación selectiva del cHDL se induce como consecuencia del uso de ACTH y se correlaciona con un aumento en la utilización del cHDL para la síntesis de las hormonas esteroideas30-32. Consistente con estos estudios previos y con la potencial relevancia del SR-BI en el metabolismo de colesterol en los tejidos esteroidogénicos, la expresión del SR-BI en la glándula suprarrenal in vivo se regula coordinadamen te con la actividad del eje hipotálamo-hipófisis-suprarrenal: los valores de SR-BI aumentaron signi ficativamente con la inyección de ACTH y disminuyeron con la administración exógena de dexametasona72. Los valores de expresión de SR-BI en la glándula suprarrenal también parecen regularse en relación recíproca con el contenido tisular de colesterol, aunque la inhibición de la expresión de SR-BI en condiciones de exceso de colesterol adrenal, puede ser contrarrestado por la acción de la hormona ACTH82,83. Por último, el bloqueo del SR-BI en las células adrenocorticales en cultivo inhibe la captación selectiva del cHDL y su utilización como sustrato para la producción de corticoides84. Por tanto, la estrecha correlación entre los niveles circulantes de ACTH en el plasma, la unión de las HDL, la captación selectiva del cHDL, la síntesis de hormonas esteroideas y la expresión del SR-BI en células adrenales, sugiere fuertemente la relevancia de SR-BI en el metabolismo de colesterol de dichas células y su utilización para la síntesis de hormonas esteroideas en la glándula suprarrenal.
Los estudios de regulación del SR-BI en la glándula suprarrenal por acción de hormonas tróficas son concordantes con trabajos adicionales que han demostrado que la expresión del SR-BI es inducida por estrógenos exógenos65 y gonadotrofinas en el ovario65,78 y por gonadotrofina coriónica en las células de Leydig del testículo65. La luteinización de las células granulosas ováricas mediante hormonas tróficas in vivo determina un aumento en la producción de progesterona que se correlacionan con altos valores de expresión del SR-BI77. Sin embargo, el efecto del contenido de colesterol celular sobre la regulación de la expresión del SR-BI en las células ováricas parece ser de menor importancia comparado con las células adenales76,78.
La inducción de la expresión del SR-BI en la glándula suprarrenal parece ser un efecto directo de la ACTH sobre las células adrenocorticales, ya que se observó que la ACTH podía estimular directamente la expresión del SR-BI en células adrenales en cultivo72. El mecanismo preciso por el cual la ACTH estimula la expresión de SR-BI se puede atribuir a la activación del receptor de ACTH en la superficie de las células esteroidogénicas, la producción de segundos mensajeros intracelulares como adenosín monofosfato (AMP) cíclico y, en último término, la activación de factores de transcripción como las CCAAT/enhancer-binding proteins (C/EBP) y el steroidogenic factor (SF)-1, los que reconocerían sus respectivas secuencias de ADN de consenso presentes en la región promotora del gen SR-BI85. En estudios recientes, se ha establecido que la activación de la vía de transducción de señales dependiente de la proteína cinasa A y AMP cíclico aumenta la expresión del SR-BI86. Por otro lado, acaba de demostrarse que la sterol regulatory element binding protein 1a (SREBP1a), un factor de transcripción que controla la regulación génica dependiente de colesterol87, puede regular la expresión de un gen mensajero bajo control de la región promotora del receptor SR-BI88, hallazgo que sería consistente con la relevancia de los valores de colesterol intracelular sobre la regulación de la expresión de SR-BI.
En contraste con estos avances en el conocimiento de la regulación de la expresión de SR-BI en los tejidos esteroidogénicos, los mecanismos moleculares precisos que regulan la expresión de SR-BI en el hígado se desconocen. Dado que la mayor parte de la captación selectiva de colesterol mediada por SR-BI ocurre en el hígado y contribuiría en forma importante al transporte reverso y el balance homeóstatico global del colesterol, tanto la identificación de dichos mecanismos como el descubrimiento de nuevos agentes endógenos y exógenos que puedan modular la expresión y/o actividad del SR-BI en el hígado constituyen una importante área de investigación con potenciales implicaciones preventivas y terapéuticas de la enfermedad aterosclerótica.
Función del SR-BI en el metabolismo lipoproteico in vivo
Los estudios de la actividad del SR-BI en células en cultivo, la distribución tisular del SR-BI y la regulación in vitro e in vivo de la expresión del SR-BI sugieren, aunque sin demostrarla categóricamente, su importancia fisiológica en el metabolismo de las HDL mediado por la captación selectiva de colesterol. En la actualidad, la manipulación genética en modelos animales de la expresión de una proteína de interés constituye la herramienta más poderosa para establecer la relevancia fisiológica de dicho gen in vivo y desarrollar un modelo animal que facilite establecer su importancia en condiciones fisiopatológicas. Es así como recientemente se ha desarrollado una serie de modelos experimentales complementarios (sobreexpresión hepática transitoria mediante transferencia génica con adenovirus recombinante, sobreexpresión estable mediante transgénesis, inhibición de la expresión mediante knockout) en el ratón para determinar la importancia del receptor SR-BI en el metabolismo de las HDL in vivo89-95.
La sobreexpresión hepática del SR-BI mediante adenovirus recombinante determinó una disminución espectacular de los valores plasmáticos del cHDL89. Este resultado se correlacionó con un aumento significativo en la captación hepática de lípidos fluorescentes de las HDL en los animales que sobreexpresaban el receptor SR-BI. Por lo tanto, estos resultados son consistentes con la hipótesis que plantea un papel del SR-BI expresado en la superficie sinusoidal de los hepatocitos sobre la depuración y la captación hepática del cHDL. De hecho, la retirada plasmática de las HDL marcadas con 125I en su componente apolipoproteico demostró que las HDL circulantes son depuradas más rápidamente del plasma de los animales con sobreexpresión hepática de SR-BI. Sin embargo, este resultado no debe necesariamente interpretarse como una mayor internalización y degradación hepática de las HDL debido a la sobreexpresión del SR-BI en el hígado ya que el SR-BI no es capaz de mediar la endocitosis y degradación celular de las HDL y, por otro lado, la mayor parte de la degradación de las apolipoproteínas de las HDL in vivo ocurre en el tejido renal25,27,28. En forma alternativa se puede plantear que el aumento en la depuración plasmática de las 125I-HDL inducida por la sobrexpresión hepática del SR-BI sería un fenómeno indirecto que ocurriría en el riñón: el aumento de la captación selectiva del cHDL en el hígado de los animales que sobreexpresan el SR-BI determinaría un incremento en la formación de partículas de HDL pobres de colesterol que reingresan en la circulación, donde liberan una mayor proporción de apolipoproteínas estructurales, que serían captadas y degradadas en el tejido renal.
De acuerdo con los estudios previos que habían sugerido que el colesterol plasmático transportado en las HDL constituye la fuente preferencial de colesterol lipoproteico para ser excretado hacia la bilis96, la sobreexpresión hepática del receptor de HDL SR-BI indujo un aumento selectivo en la concentración biliar de colesterol, sin cambios significativos en los fosfolípidos ni en las sales biliares89. Es altamente probable que parte del aumento en el contenido de colesterol biliar observado en los animales que sobreexpresan el SR-BI sea consecuencia de un aumento en la captación selectiva del cHDL en el hígado y su transferencia hacia la bilis.
Estos resultados derivados de la sobreexpresión hepática transitoria del SR-BI obtenida mediante transferencia génica con adenovirus indican que el SR-BI es capaz de regular los valores plasmáticos de cHDL y de colesterol biliar desempeñando un papel clave en la etapa terminal del proceso de transporte reverso de colesterol. Las modificaciones en el cHDL plasmático y en el colesterol biliar observadas en este modelo experimental han sido corroborados con la reciente generación de ratones transgénicos estables para el SR-BI, que también muestran resultados consistentes con el rol del receptor SR-BI en el control del metabolismo hepático del cHDL90,91 y su destino final hacia la bilis92,93.
Dado que los cambios observados en los valores de cHDL y colesterol biliar ocurren como consecuencia de la sobreexpresión del SR-BI en el hígado, se generó una cepa de ratones con deficiencia de expresión del gen SR-BI que permitiera analizar en forma más definitiva su papel en el metabolismo de las HDL in vivo94. En comparación con los animales silvestres SR-BI+/+, los ratones mutantes SR-BI/ (sin expresión de SR-BI) mostraron un aumento sustancial en la concentración total de colesterol plasmático del 120%, que se explica mayoritariamente por un aumento en el colesterol transportado en las HDL94. En contraste con el aumento en el colesterol plasmático, los ratones SR-BI/ no evidenciaron cambios en la concentración de apolipoproteína A-I. Además, en los ratones SR-BI/ se observó un aumento en el tamaño y heterogeneidad de las partículas de HDL94. El aumento del contenido de colesterol y del tamaño de las partículas de HDL sin cambios en los valores de apolipoproteína A-I en los ratones con deficiencia de SR-BI son consistentes con la actividad funcional del SR-BI como un receptor de las HDL involucrado en la captación selectiva de colesterol in vivo. Un estudio más reciente que obtuvo una cepa de ratones con una deficiencia parcial ( ~ 50% del nivel normal) de expresión del SR-BI95 ha corroborado los resultados del estudio del ratón knockout de SR-BI94 y, de forma adicional, ha permitido demostrar directamente in vivo que los animales con deficiencia de expresión del SR-BI exhiben una disminución significativa en el aclaramiento selectivo del cHDL90,93. Por otro lado, la deficiencia de expresión hepática del SR-BI determina una disminución en el contenido de colesterol biliar97, probablemente como consecuencia de una transferencia disminuida de colesterol desde las HDL plasmáticas hacia la bilis93. En conjunto, estos resultados demuestran claramente que el receptor SR-BI tiene un papel crítico en el control de los valores plasmáticos de cHDL y su disponibilidad hepática para secreción biliar.
De forma adicional, en el estudio de los ratones SR-BI/ se demostró una disminución significativa en el contenido de colesterol y lípidos neutros de la glándula suprarrenal y del ovario94,97 estableciendo que la vía de captación del cHDL mediada por el SR-BI es un importante mecanismo de entrega de colesterol plasmático para su acumulación en las células esteroidogénicas in vivo. La utilización del modelo de ratón knockout de SR-BI debiera permitir dilucidar definitivamente la relevancia de este receptor de las HDL para el metabolismo lipoproteico y la síntesis de hormonas esteroideas en los tejidos esteroidogénicos in vivo.
Como se mencionó previamente, los estudios de la función de SR-BI en células en cultivo han demostrado que este receptor también puede interactuar con lipoproteínas como LDL y VLDL40,47 y mediar la captación selectiva del cLDL51,52, sugiriendo que el SR-BI podría participar en el metabolismo de lipoproteínas que contienen apolipoproteína B. Esta hipótesis se ha visto apoyada por estudios in vivo en las cepas de ratones en que se ha manipulado genéticamente la expresión del SR-BI. Cuando los ratones con sobreexpresión hepática del SR-BI son alimentados con dietas ricas en colesterol o tienen deficiencia en la expresión de LDL, los valores de colesterol en las lipoproteínas no HDL son significativamente menores que en los animales no transgénicos para el SR-BI90,91,98,99. Esta reducción en el contenido de colesterol no-HDL se asoció con una depuración plasmática de LDL más rápida91. Por el contrario, las concentraciones de cVLDL en ratones deficientes de apolipoproteína E aumentaron en ausencia del SR-BI97. De forma adicional, se han observado cambios leves, pero consistentes, en el cLDL/IDL en animales con sobreexpresión o deficiencia de SR-BI cuando están alimentados con dieta control89-91,94. Por tanto, el SR-BI también parece funcionar como un receptor para el metabolismo de lipoproteínas que contienen apolipoproteína B in vivo, aunque el papel del SR-BI en el metabolismo de estas lipoproteínas en condiciones más fisiológicas (dieta normal y sin otras alteraciones genéticas asociadas) no está claramente establecido y merece estudios adicionales.
SR-BI y aterosclerosis
Debido a su potencial importancia en la etapa inicial (flujo de colesterol desde las células de los tejidos periféricos) y su demostrada relevancia en la etapa final del transporte reverso de colesterol (captación hepática del c-HDL para ser secretado hacia la bilis), se puede plantear que la expresión del SR-BI sería clave en el efecto antiaterogénico de las HDL. Por el contrario, la relación inversa entre los niveles hepáticos de SR-BI y las concentraciones plasmáticas de cHDL sugerirían que un aumento en la expresión de SR-BI aumentaría la susceptibilidad para el desarrollo de aterosclerosis como consecuencia de la reducción observada en las concentraciones de apolipoproteína A-I y HDL en el plasma. En estudios recientes utilizando ratones transgénicos y knockout para el receptor SR-BI se ha podido determinar el efecto de SR-BI sobre la predisposición para el desarrollo de aterosclero sis97-100.
La sobreexpresión estable de SR-BI en ratones knockout del receptor de LDL alimentados con una dieta aterogénica (suplementada con colesterol, grasa y ácido cólico) determinó una reducción de la aterosclerosis en comparación con los animales controles no transgénicos98. Sin embargo, en este estudio, la reducción en las lesiones ateroscleróticas no se correlacionó con una disminución en los valores de cHDL, sino con una disminución en los valores de cLDL, indicando que el SR-BI podría tener un efecto antiaterogénico mediante la esti mulación de la depuración plasmática del colesterol-LDL98. De forma similar, la sobreexpresión hepática transitoria del SR-BI mediante transferencia génica adenoviral en ratones knockout para el receptor LDL alimentados con dieta tipo occidental (suplementada con grasa y colesterol) redujo las lesiones ateroscleróticas del cayado aórtico99. En este estudio se encontró una correlación directa significativa entre el desarrollo de aterosclerosis y las concentraciones de cHDL, sugiriendo que el efector protector de SR-BI contra este estado patológico era mediado primariamente por cambios en el flujo global de cHDL en el organismo99. Por otro lado, la deficiencia de SR-BI en ratones knockout de la apolipoproteína E, que desarrollan espontáneamente aterosclerosis, determinó una mayor precocidad en la aparición de las lesiones ateromatosas, que eran relativamente avanzadas y contenían una cápsula fibrosa97.
En conjunto, estos estudios demuestran categóricamente el efecto antiaterogénico de la expresión del receptor SR-BI en el ratón. Mientras el(los) mecanismo(s) preciso(s) mediante el(los) cual(es) el SR-BI ejerce su función antiaterosclerótica no está(n) claramente definido(s), se pueden postular varias alternativas, tales como: a) salida de colesterol desde las células periféricas (p. ej., macrófagos de la pared arterial); b) depuración plasmática del colesterol de las lipoproteínas aterogénicas, y c) captación hepática y secreción biliar del cHDL movilizado por transporte reverso.
Finalmente, estos estudios en modelos animales con manipulación genética de la expresión del SR-BI in vivo indican que en algunos casos la determinación exclusiva de los valores plasmáticos de cHDL no serían siempre un buen indicador del transporte reverso de colesterol y del riesgo aterogénico. Este concepto ya ha sido previamente su gerido como consecuencia del análisis de otros modelos animales transgénicos101,102, así como también del estudio de subgrupos de pacientes con hipo103 o hiperalfalipoproteinemia104. De tal forma, el indicador más fiable del metabolismo de las HDL en relación con el transporte reverso de colesterol y su efecto antiaterogénico sería el flujo real de colesterol a través del compartimiento plasmático de HDL por encima de los valores absolutos de cHDL.
Otras funciones del receptor SR-BI
Mientras los ratones knockout de SR-BI no pa recen tener signos fenotípicos de insuficiencia suprarrenal manifiesta ni de trastornos reproductivos en los machos94,97, las hembras SR-BI/ son infértiles97. Tanto los valores de progesterona plasmática, la ovulación y el ciclo de estro de las hembras con deficiencia en la expresión de SR-BI son aparentemente normales97, sugiriendo que la producción de hormonas esteroideas de origen ovárico es normal a pesar de la disminución del contenido de lípidos neutros del cuerpo lúteo97. La causa de la infertilidad en las hembras se explicaría por la menor viabilidad de los ovocitos y embriones preimplantacionales derivados de estos animales con una mutación nula en el gen de SR-BI97, aunque el mecanismo último subyacente en este defecto reproductivo se desconoce.
La expresión temporal y espacial del SR-BI durante el desarrollo embrionario66,67 junto con la reducción en la frecuencia observada de ratones SR-BI+/ y SR-BI/ derivados de cruces entre ratones heterocigóticos SR-BI+/94 indicarían que SR-BI también tiene un rol funcional durante la embriogénesis facilitando la transferencia materno-fetal de lípidos para abastecer la elevada demanda durante el desarrollo de los tejidos embrionarios y extraembrionarios.
Derivado de estudios recientes in vitro se ha postulado que el SR-BI podría participar en la absorción intestinal de colesterol105. El SR-BI se expresa en el ribete estriado del epitelio intestinal y la captación de colesterol micelar por células intestinales en cultivo es inhibida por un anticuerpo que bloquea al SR-BI105. Estos interesantes resultados in vitro requieren su corroboración in vivo para demostrar la importancia real del SR-BI en la absorción intestinal de colesterol.
Otra serie de estudios en sistemas celulares en cultivo han demostrado que el SR-BI es un receptor para fosfolípidos aniónicos, particularmente fosfatidilserina106,107, lo que facilitaría el reconocimiento y la fagocitosis de células apoptóticas107-109. El significado de esta actividad funcional del SR-BI in vivo necesita mayor investigación utilizando los modelos animales de manipulación genética del SR-BI actualmente disponibles.
Relevancia del SR-BI en el metabolismo lipoproteico de los humanos
Tanto la clonación del gen humano respectivo39 como la actividad47,108, la regulación86,110-114 del SR-BI en líneas celulares humanas en cultivo y la distribución de la expresión del SR-BI en tejidos humanos85 indican que este receptor podría cumplir un papel en el metabolismo de las HDL en los humanos similar al descrito en modelos animales. Además, se acaba de describir la asociación entre polimorfismos en el gen del receptor SR-BI y variaciones en las concentraciones plasmáticas de colesterol en humanos115, aunque la relación causa-efecto de esta correlación se desconoce. El desarrollo de nuevos estudios genéticos del receptor de HDL en población general y en familias con trastornos hereditarios en el metabolismo de HDL debiera proporcionar mayor información sobre la relevancia del SR-BI en el metabolismo de las HDL para el ser humano.
Si el SR-BI también es importante en la patogenia de la aterosclerosis en los humanos, podría llegar a constituirse en un nuevo elemento de relevancia patogénica de la enfermedad y/o un nuevo índice de riesgo para el desarrollo de la misma116. Recientemente, se ha descrito que la expresión del SR-BI en los macrófagos humanos en cultivo es estimulada por las LDL oxidadas y se ha detectado su presencia en los macrófagos de lesiones ateroscleróticas humanas, sugiriendo su participación directa durante el proceso aterogénico que ocurre en la íntima arterial117. Por tanto, el receptor SR-BI podría representar un nuevo objetivo terapéutico para la prevención y/o el tratamiento de la enfermedad vascular aterosclerótica mediante el desarrollo de fármacos convencionales que modulen beneficiosamente la expresión y/o la actividad del SR-BI y la implementación de la terapia génica con este receptor de las HDL118.
Conclusiones
Desde su descubrimiento como un receptor de las HDL en 1996 hasta la fecha, la caracterización de la función de este receptor ha permitido establecer que el SR-BI es realmente un receptor lipoproteico fisiológicamente relevante para el metabolismo de la HDL (y posiblemente otras lipoproteínas) en roedores. Si el SR-BI también desempeña un importante papel en el metabolismo lipoproteico en el ser humano, este receptor podría ser clave en una serie de procesos fisiológicos (transporte reverso de colesterol, secreción biliar de colesterol, síntesis de hormona esteroidales) y en la patogenia, diagnóstico, prevención y tratamiento de importantes condiciones fisiopatológicas humanas, tales como la aterosclerosis, litiasis biliar y endocrinopatías. Por tanto, se puede especular que futuros estudios del receptor SR-BI debieran ser enormemente fructíferos en investigación básica y clínica relacionada con el área del metabolismo lipoproteico.
En resumen, en 1996 se identificó el primer receptor funcional de lipoproteína de alta densidad (HDL) denominado SR-BI (scavenger receptor, class B, type I). El SR-BI es un receptor capaz de mediar la captación selectiva de colesterol desde las HDL hacia las células, sin requerir la endocitosis ni la degradación de la partícula de HDL. Recientemente, se han obtenido una serie de evidencias experimentales in vitro y en modelos animales que han demostrado la importancia del receptor SR-BI en el metabolismo de las HDL: a) el SR-BI se expresa en las células parenquimatosas del hígado y de los tejidos esteroidogénicos, los principales lugares de captación selectiva del colesterol HDL (cHDL) in vivo; b) la expresión del SR-BI se regula coordinadamente con la captación del cHDL y con su utilización para la síntesis de hormonas esteroidales en los tejidos esteroidogénicos; c) el receptor SR-BI facilita el eflujo de colesterol celular in vitro, y d) la manipulación genética del receptor SR-BI afecta el metabolismo del cHDL in vivo: la sobreexpresión del SR-BI en el hígado disminuye los valores plasmáticos de cHDL y aumenta la concentración de colesterol biliar, mientras que la eliminación total de la expresión del SR-BI aumenta el cHDL del plasma y dismimuye el contenido de colesterol en la bilis y en la glándula suprarrenal. En estudios más recientes, se ha demostrado también la relevancia del SR-BI en la patogenia de la ateroesclerosis en el ratón: la ausencia del SR-BI acelera significativamente el proceso aterogénico mientras que la sobreexpresión del SR-BI disminuye la gravedad de las lesiones ateroscleróticas. Si se establece que el SR-BI también es un receptor celular fisiológicamente relevante para el metabolismo de las HDL en humanos, podría llegar a constituirse en un nuevo marcador de riesgo de enfermedad coronaria y/o un nuevo objetivo para la prevención y el tratamiento de la aterosclerosis.
Agradecimiento
El autor reconoce la contribución de múltiples colaboradores e investigadores que han participado en el estudio del receptor SR-BI. En particular, se agradece el apoyo del Dr. Monty Krieger y el Dr. Flavio Nervi. La investigación científica que se realiza en el laboratorio de A. Rigotti es financiada por el Fondo de Desarrollo Científico y Tecnológico de Chile y por la Dirección de Investigación y Posgrado de la Pontificia Universidad Católica de Chile.