Δομικός και λειτουργικός χαρακτηρισμός φυσικών μεταλλάξεων της απολιποπρωτεΐνης A-I: μελέτη των αθηροπροστατευτικών ιδιοτήτων της λιποπρωτεΐνης υψηλής πυκνότητας (HDL)

Abstract

Although low levels of high density lipoprotein-cholesterol (HDL-C) are considered an independent risk factor for the development of cardiovascular disease (CVD), recent studies suggested that HDL-C levels alone cannot safely predict CVD risk and that HDL functionality may be more relevant for atheroprotection. Apolipoprotein A-I (apoA-I) constitutes the major protein component of HDL and plays a central role in HDL biogenesis, structure and function. HDL exerts a series of antiatherogenic properties, such as the ability to promote cholesterol efflux from artery wall macrophages, antioxidative ability, anti-inflammatory effects, as well as capacity for maintenance of endothelial integrity. In the current PhD thesis it was evaluated whether HDL antiatherogenic properties are impaired in patients with ankylosing spondylitis (AS), a disease associated with increased CVD risk. The obtained findings show that HDL from patients with AS displays impaired antiatherogenic properties. Attenuation of HDL properties may constitute a molecular link between AS and CVD. Additionally, in the current PhD thesis it was examined the structure-function relationship of human apoA-I/HDL. Specifically, it was investigated the effect of three naturally occurring point mutations in human apoA-I (L144R, A164S and L178P) that have been associated with increased CVD risk or/and low HDL-C levels, on structural integrity, by using biophysical techniques and on atheroprotective functions of apoA-I or HDL, by using in vitro and cell-based assays. In addition, it was examined the effect of a novel apoA-I mutation (V19L) that has been associated with increased HDL-C levels and decreased CVD risk, on structural integrity and on atheroprotective functions of apoA-I or HDL. Overall, the obtained data suggest that the insertion of point mutations in the molecule of apoA-I can cause changes to protein conformation and antiatherogenic properties of apoA-I and HDL. It is proposed that these changes may underlie the alterations in HDL-C levels or/and CVD risk, that have been observed in carriers of L144R, A164S, L178P and V19L apoA-I mutations.

Αν και τα χαμηλά επίπεδα της χοληστερόλης της λιποπρωτεΐνης υψηλής πυκνότητας (high density lipoprotein-cholesterol, HDL-C) θεωρούνται ανεξάρτητος παράγοντας κινδύνου για την ανάπτυξη καρδιαγγειακής νόσου (ΚΑΝ), πρόσφατες μελέτες έδειξαν ότι τα υψηλά επίπεδα HDL-C δεν αποτελούν από μόνα τους αθηροπροστευτικό δείκτη και πρέπει να συνοδεύονται από την ύπαρξη λειτουργικής HDL. Κύρια πρωτεΐνη της HDL είναι η απολιποπρωτεΐνη Α-Ι (αποΑ-Ι), η οποία κατέχει καίριο ρόλο στη βιογένεση, τη δομή και τις λειτουργίες της HDL. Οι αθηροπροστατευτικές ιδιότητες της HDL περιλαμβάνουν την ικανότητα εκροής χοληστερόλης από τα μακροφάγα του αρτηριακού τοιχώματος, την αντιφλεγμονώδη/ αντιοξειδωτική δράση, καθώς και τη διατήρηση της ακεραιότητας του ενδοθηλίου. Στην παρούσα διατριβή αξιολογήθηκε εάν επηρεάζονται οι ιδιότητες της HDL ασθενών με αγκυλοποιητική σπονδυλίτιδα (ΑΣ), η οποία σχετίζεται με αυξημένο κίνδυνο ΚΑΝ. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι η HDL ασθενών με ΑΣ παρουσιάζει διαταραγμένες αντιαθηρογόνες ιδιότητες. Η διαταραχή των ιδιοτήτων της HDL μπορεί να συνιστά μοριακή σύνδεση μεταξύ της ΑΣ και της ΚΑΝ. Επιπλέον, στην παρούσα διατριβή διερευνήθηκε η σχέση της δομής της αποΑ-Ι με τις λειτουργίες της αποΑ-Ι και της HDL. Συγκεκριμένα, μελετήθηκε, με τη χρήση βιοφυσικών τεχνικών και in vitro ή κυτταρικών δοκιμασιών, η επίδραση στη δομή και τις αθηροπροστατευτικές ιδιότητες της αποΑ-Ι/HDL τριών φυσικά απαντώμενων σημειακών μεταλλάξεων της αποΑ-Ι, των L144R, A164S και L178P, οι οποίες έχουν σχετιστεί με αυξημένο κίνδυνο ανάπτυξης ΚΑΝ ή/και με χαμηλά επίπεδα HDL-C. Επίσης, μελετήθηκε η επίδραση μιας νέας μετάλλαξης της αποΑ-Ι, της V19L, η οποία σχετίστηκε με αυξημένα επίπεδα HDL-C και μειωμένο κίνδυνο ανάπτυξης ΚΑΝ, στη δομή και τις αθηροπροστατευτικές ιδιότητες της αποΑ-Ι/HDL. Συνολικά, τα ευρήματα έδειξαν ότι η εισαγωγή σημειακών μεταλλάξεων στην αποΑ-Ι μπορεί να επιφέρει σημαντικές αλλαγές στη διαμόρφωση της πρωτεΐνης, καθώς και στις αντιαθηρογόνες λειτουργίες της αποΑ-Ι και της HDL. Προτείνεται, ότι οι αλλαγές αυτές θα μπορούσαν να εξηγήσουν τη μεταβολή των επιπέδων HDL-C ή/και τη μεταβολή του κινδύνου ανάπτυξης ΚΑΝ, που έχουν σχετιστεί με τις μελετηθείσες μεταλλάξεις.