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Nei vertebrati rivestono un ruolo critico non solo per il metabolismo cellulare, ma anche perché assolvono ad importanti compiti strutturali e funzionali. [117, 67] Infatti sono una importante fonte di energia metabolica e fanno da substrato per la sintesi di fosfolipidi di membrana e di molecole biologicamente attive, come ormoni e mediatori chimici dell’infiammazione. [67, 84, 85, 152] La principale fonte per l’organismo di acidi grassi e lipidi proviene proprio dai grassi della dieta, digeriti ed assorbiti a livello gastroenterico grazie alla azione delle lipasi gastroenteriche e più che altro pancreatiche. [67, 152, 29] In parte però provengono anche dall’organismo stesso grazie al complesso metabolismo cellulare che a partire da altri componenti fondamentali per la materia vivente riesce ad ottenere degli elementi che poi fungono da precursori nella sintesi di acidi grassi e di conseguenza lipidi. [117, 67]
A quel punto tutti questi acidi grassi e lipidi o sono utilizzati all’interno delle singole cellule oppure sono accumulati all’interno delle cellule adipose. [67,117]
L’apparato gastroenterico, il fegato e i diversi tessuti dell’organismo animale sono i tre comparti in cui si muovono i lipidi. Per fare ciò devono viaggiare tramite il sistema vascolare linfatico od ematico. [67]
Però poiché gli acidi grassi sono scarsamente solubili a livello di soluzioni acquose come il plasma, linfa o fluido interstiziale è chiaro che necessitano di specifiche molecole di trasporto per poter viaggiare a questi livelli, a maggior ragione quando sono esterificati a trigliceridi o colesterolo. [67] Tali lipidi combinandosi con queste molecole di trasporto formano particelle microscopiche
idrosolubili e quindi capaci di viaggiare in soluzioni acquose come il plasma. [152, 112, 85] Queste particelle prendono nome di lipoproteine e queste molecole prendono nome di apolipoproteine. [152, 112, 85]
Quindi le lipoproteine a livello ematico formano una micro-emulsione di particelle eterogenee. [152] Le particelle lipoproteiche sono generalmente sferoidali e sono formate da un guscio monostratificato di proteine e lipidi polari, in gran parte fosfolipidi, che racchiude un nucleo centrale di lipidi apolari, in gran parte trigliceridi e colesterolo esterificato. [152] Molecole di colesterolo non esterificato invece possono essere presenti a livello del suddetto guscio monostratificato, inserite qua e là tra fosfolipidi. [152, 112, 85] Solo quando le particelle lipoproteiche diventano di dimensioni veramente elevate allora è possibile trovare colesterolo non esterificato anche nel nucleo. [152]
Più il nucleo è ricco di lipidi più la lipoproteina deve aumentare di dimensioni. [67, 152] Però se una lipoproteina aumenta di dimensioni, essendo sferica, in proporzione l’incremento di superficie è più ridotto, rispetto a quello di volume. [34] Ciò significa che quando le lipoproteine incrementano di dimensioni si ha un aumento del loro contenuto di lipidi, ma lo strato di apolipoproteine superficiali più di tanto non incrementa. [112] Quindi in queste particelle all’aumentare delle dimensioni
aumenta molto la parte meno densa, cioè il core lipidico, e aumenta di poco la parte più densa, cioè il guscio proteico. [152, 85, 112] Ecco che quando le lipoproteine aumentano di dimensioni la densità totale si riduce. [152] C’è una relazione inversa tra dimensioni e densità. [152, 85]
La densità varia con la composizione delle lipoproteine e perciò anche con la sua funzione. [112] Ecco che in base a densità, composizione e proprietà funzionale le lipoproteine possono essere distinte in quattro classi principali: chilomicroni, VLDL, LDL ed HDL. [152] Qui di seguito sono illustrate le principali caratteristiche.
A Chilomicroni
I chilomicroni sono lipoproteine sintetizzate a livello della mucosa intestinale a seguito
dell’assorbimento di acidi grassi provenienti dalla dieta. [152, 86] Questi acidi grassi vengono ri- esterificati a trigliceridi e colesterolo e vengono inseriti nel nucleo di particelle di circa 100-1000- 1200 nm di diametro, formate da un guscio di apolipoproteine e fosfolipidi. [152, 86] Le
apolipoproteine qui impiegate sono molteplici: apo B-48, apo A-I, apo A-II e apo A-IV. [152, 86] Sono tutte sintetizzate dalla mucosa stessa. [152] Le particelle così formate hanno una emivita molto breve, circa un’ora, e una massa molecolare ridotta. [85, 86, 152]
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Appena secreti passano nella linfa e tramite il circolo vascolare linfatico raggiungono subito il grande circolo. [152, 184, 67] Una volta nel sangue i chilomicroni vanno incontro ad un rapido
riarrangiamento. [152, 184] A partire dalle HDL presenti acquisiscono nuove apolipoproteine, come l’apo C-II , apo C-III e apo E, nonché fosfolipidi e colesterolo. [152, 184] Con l’acquisizione di apo C-II i chilomicroni possono essere attaccati dalle lipoproteinlipasi presenti a livello endoteliale, in
corrispondenza di tutti quei tessuti dell’organismo animale che necessitano di un costante
approvvigionamento di lipidi. [152, 67, 184] Sotto l’azione di questo enzima si ha la liberazione da parte del core lipidico del chilomicrone di NEFA che rapidamente in maniera diretta o veicolati dall’albumina e da altre proteine plasmatiche sono incorporate dai suddetti tessuti. [67, 152, 184] Via via che sempre più NEFA vengono sottratti il chilomicrone si riduce di volume e i componenti del guscio superficiale che sono in eccesso vengono trasferiti nuovamente alle HDL. [184, 152]
Quando i chilomicroni perdono tutte le apo C-II ormai il loro nucleo contiene in gran parte colesterolo esterificato e le lipoproteinlipasi non possono più interagire con tali particelle. [152, 184]
Ecco che rapidamente vengono captate, mediante un recettore specifico per l’apo E, dal fegato dove poi sono demolite. [184, 152] I suoi componenti saranno utilizzati per la sintesi di VLDL. [152] Nel tracciato elettroforetico solitamente queste particelle, se eventualmente sono presenti nel campione in esame in piccola traccia, restano nella sede di applicazione del campione stesso. [80, 181, 188]
B Lipoproteine a densità molto bassa
Le lipoproteine a densità molto bassa, VLDL, sono lipoproteine con una densità già superiore rispetto ai chilomicroni e quindi poi un diametro inferiore, infatti questo oscilla tra i 30 e i 90 nm. [152, 67, 86] Hanno una massa molecolare di circa 1000 kDa. [84, 85]
La composizione sia del nucleo che del guscio proteico è già diverso rispetto ai chilomicroni. Hanno infatti un contenuto inferiore di trigliceridi e superiore di colesterolo, sia esterificato che libero. [152, 86] Il guscio proteico è formato dalle apolipoproteine apo B-100, apoC-I, apo C-II, apo C-III e apo E. [152, 86]
Hanno emivita breve ma è già più lunga rispetto a quella dei chilomicroni, infatti oscilla tra 1 e 3 ore. [152, 86]
Sono sintetizzate a livello epatico, utilizzando anche ciò che residua dai chilomicroni che avevano perso tutte le apo C-II. [152, 184, 86]
Una volta in circolo queste VLDL, grazie alla costante presenza della apo C-II, sono oggetto continuo dell’azione delle lipoproteinlipasi. [67, 152] Ecco che via via il loro contenuto in trigliceridi si riduce, quindi diminuisce il loro volume, e i componenti in eccesso del guscio esterno vengono ceduti alle HDL. [85, 152, 184] Al termine di questo processo residuano delle particelle dette IDL, che
costituiscono le forme di passaggio tra le VLDL e le LDL. [152, 67] Queste IDL o vengono captate dal fegato mediante recettori specifici per le apo-E e poi demolite, oppure, grazie a lipasi prodotte dal fegato, subiscono ulteriore idrolisi e quindi vengono trasformate in LDL. [152]
Le VLDL nel tracciato elettroforetico migrano nella regione α2-globulinica, pertanto vengono dette anche pre-β-lipoproteine. [152, 85, 84]
C Lipoproteine a bassa densità
Le lipoproteine a bassa densità, LDL, sono lipoproteine con una densità superiore ai chilomicroni, VLDL, IDL e inferiore solo alle HDL. [152, 86] Hanno un diametro di 15-25 nm e una massa molecolare di circa 2750 kDa. [85, 84, 152] Queste lipoproteine contengono più del 70% del colesterolo plasmatico. [152, 86] Il loro nucleo infatti contiene molto colesterolo, più che altro esterificato, e una quantità di trigliceridi nettamente inferiore rispetto alle precedenti lipoproteine. [152] Però hanno una emivita molto più lunga, si parla di 72-96 ore, come le HDL. [152, 86]
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Sono sintetizzate a partire dalle IDL mediante idrolisi operata dalle lipasi epatiche. [152, 184, 67, 86] E’ da ricordare che le IDL sono le lipoproteine che residuano dalle VLDL, dopo sottrazione di trigliceridi, e perciò sono delle forme di passaggio tra le VLDL e le LDL. [152, 86]
Le LDL circolanti vengono captate da qualsiasi cellula che presenta sulla superficie recettori per l’apo B-100. [184, 152] Questa apolipoproteina è presente anche nelle altre lipoproteine tuttavia risulta in posizione non accessibile e quindi questo legame può costituirsi solo con le LDL. [152] Il complesso LDL-recettore specifico è internalizzato, il recettore riutilizzato e le LDL demolite, così da ottenere tutto il colesterolo esterificato necessario. [184]
L’espressione dei recettori per l’apo B-100 è dipendente appunto dalla necessità di colesterolo della cellula: se dispone già delle giuste quantità di colesterolo si ha inibizione dell’espressione di questi recettori e quindi le LDL restano a livello ematico. [152, 184]
Nel tracciato elettroforetico migrano nella regione β2-globulinica, pertanto le LDL sono anche dette β- lipoproteine. [152, 85, 84]
D Lipoproteine a densità alta
Le lipoproteine ad alta densità, HDL, sono le lipoproteine che presentano la densità maggiore e quindi poi anche il diametro minore. [152, 86] Infatti ruota attorno a 5-12 nm e hanno una massa molecolare di 200 kDa. [85, 84, 152] Queste lipoproteine hanno il più basso contenuto in trigliceridi e un buon contenuto in colesterolo, in maggioranza esterificato. [152, 86]
Visto le loro dimensioni la componente proteica è molto elevata. [152] Hanno un guscio superficiale che al momento della sintesi è ricco di apo A-I e apo A-II. [152, 86] Hanno una emivita molto lunga pari a 72-96 ore. [152, 86]
Sono sintetizzate e secrete a livello epatico e intestinale. [67, 184, 86,152] Una volta in circolo subiscono un continuo rimodellamento, acquisendo innanzitutto la forma sferica per
interiorizzazione del colesterolo dalla superficie. [152, 86] Ecco che tale particella diventa sempre più affine al colesterolo libero, acquisendolo direttamente dalle cellule. [152, 184] Questi trasferimenti di colesterolo avvengono per mezzo di specifiche proteine di trasferimento.
Via via che il nucleo si ingrandisce, il guscio proteico acquisisce altre apolipoproteine, come l’apo C- II, l’apo C-III e apo E, nonché altri fosfolipidi provenienti da chilomicroni e VLDL. [152, 184, 86] Così tali particelle progressivamente perdono densità. [152]
A quel punto però le HDL possono fornire gli stessi componenti alle LDL e chilomicroni. [152, 86, 184]
In base alla diversa densità le HDL vengono distinte in HDL3 (più dense), HDL2 e HDL1 (a densità inferiore).
Le HDL1 hanno un ruolo marginale e sembrano correlate al trasporto del colesterolo dall’intestino verso il fegato. [184, 152]
Le HDL2 e le HDL3 sono quelle che circolano tra i diversi tessuti, interagendo con loro. [152] In particolare le HDL2,dotate a quel punto di molte apo E, vengono a legarsi con recettori specifici presenti sulle cellule. [184, 86, 152] Così le cellule cedono il colesterolo in eccesso a queste
lipoproteine che lo veicolano al fegato dove è rimosso o riutilizzato. [86, 152] Proprio le HDL2 ricche in colesterolo, quindi meno dense e più grandi, possono interagire con le HDL3 e le altre lipoproteine fornendo i suddetti componenti. [184, 152, 86] L’interazione con le cellule epatiche avviene sempre tramite recettori specifici per le apo E. [86, 152]
Le HDL3 invece sono le lipoproteine ad alta densità al momento della loro sintesi. Sono perciò anche molto piccole e molto dense. In circolo subiscono un continuo rimodellamento, acquisendo dalle altre lipoproteine, in particolar modo dalle HDL2, lipidi e apolipoproteine, specie le apo E, di cui ne sono povere. [86, 152]
In generale possiamo affermare che negli animali domestici, al contrario dell’uomo, a digiuno prevalgono le lipoproteine HDL. [112]
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Nel tracciato elettroforetico migrano nella frazione α1-globulinica, pertanto le HDL sono anche dette α-lipoproteine. [152, 85, 84] In realtà è bene puntualizzare che in circa il 50% dei cani alcune HDL, le HDL1, migrano nella frazione α2-globulinica. [112] La distinzione delle HDL come nell’uomo appare invece evidente nel gatto. [112]
E Lipoproteine minori
A livello dell’organismo animale esistono anche lipoproteine così dette minori, in quanto presenti in quantità molto ridotte. [86, 152] Tra queste si ricordano le Lipoproteine a e le Lipoproteine x. Le Lipoproteine a, Lp(a), sono presenti in tutti gli individui in quantità variabile e nonostante abbiano una densità superiore alle VLDL nel tracciato elettroforetico migrano insieme a queste. [152] Sono formate da apolipoproteine (a) e apo B-100 [152] Sono importanti proteine aterogene, cioè portano alla formazione di placche ateromatose. [184] Vengono degradate a livello epatico. [152] Le Lipoproteine x sono lipoproteine minori, ricche in lectine, ma che presentano discrete quantità di colesterolo, apo C e perfino di albumina. [152] Nel tracciato elettroforetico migrano più lentamente delle LDL, quindi restano a livello β2-globulinico. [152] Sembrano particolarmente presenti a livello delle vie biliari. [152]
La funzione di queste lipoproteine ad oggi non è ancora stata del tutto chiarita, tuttavia sembrano spesso coinvolte in numerosi processi patologici. [86, 152]
A questo proposito non resta che parlare delle apolipoproteine.