COS’È PCSK9?

Massimiliano Ruscica, Dipartimento di Scienze Farmacologiche e Biomolecolari, Università degli Studi di Milano

La proproteina convertasi subtilisina/kexina di tipo 9 (PCSK9) rappresenta uno dei principali regolatori del metabolismo del colesterolo LDL. Infatti, l’attività meglio descritta e caratterizzata della proteina PCSK9 è il suo effetto post-trascrizionale sui recettori delle LDL, presenti sulla membrana cellulare. Il gene umano di PCSK9 codifica per una proteina di 692 amino-acidi (preproPCSK9, di 72 kDa), la quale è composta progressivamente da un peptide segnale (aa 1-30), da un prodomino N-terminale (aa 31-152), da un domino catalitico serin-proteasico (aa 153-404), da una regione a cerniera (aa 405-454) e da un domino C-terminale ricco di cisteina e istidina (aa 455-692). A livello del reticolo endoplasmatico, PCSK9 subisce un taglio autocatalitico ai residui Gln152 e Ser153, fondamentale per il rilascio della forma matura di PCSK9 di 62 kDa (VFAQ152:SIP) La forma matura di PCSK9 subisce un taglio catalitico a livello del sito RFHR218:QA (R218 e Q219) che permette il distacco del pro-domino NH2-terminale e la formazione della forma di troncata di PCSK9 (55 kDa).

Come detto in precedenza, l’attività meglio descritta e caratterizzata della proteina PCSK9 è il suo effetto post-trascrizionale sui recettori delle LDL, presenti sulla membrana cellulare. Il legame al recettore delle LDL avviene nella regione “A” omologa al fattore di crescita epidermico (EGF-A), determinando due effetti: il primo, in cui PCSK9 agendo da trasportatore favorisce il passaggio del recettore delle LDL dal reticolo endoplasmatico alla membrana cellulare; il secondo, in cui PCSK9 determina invece la degradazione dello stesso recettore sulla superficie cellulare.

L’interesse per tale proteina è nato nel 2003, quando in due famiglie francesi con ipercolesterolemia autosomica dominante sono state identificate due mutazioni per il gene PCSK9. In particolare le mutazioni con un guadagno di funzione della proteina (Gain of Function – GOF) sono caratterizzate da un fenotipo con alti livelli circolanti di colesterolo LDL. Tale scoperta ha determinato un crescente interesse nei confronti di PCSK9, permettendo di individuare il ruolo chiave di questa proteina nel metabolismo del colesterolo.

COME IL COLESTEROLO DANNEGGIA LE ARTERIE?

Essendo il colesterolo un costituente fisiologico del nostro organismo, il problema è costituito non dalla sua presenza ma dal suo eccesso, in particolare nelle arterie che svolgono la funzione di portare sangue ossigenato agli organi. Il colesterolo presente nel sangue tende a depositarsi all’interno delle pareti delle arterie quando supera determinate concentrazioni nel sangue.

Con il passare del tempo il deposito tende ad aumentare, sino a formare delle lesioni denominate “placche ateromasiche”. Tali lesioni evolvono e accrescendosi possono determinare l’ostruzione completa del vaso; più frequentemente possono andare incontro a rottura, dovuta alle caratteristiche cristalline del colesterolo, che determina la formazione di un trombo sulla placca rotta. Il trombo è composto da un aggregato di piastrine cementato da un coagulo di fibrina; serve normalmente a riparare una ferita, evitando perdite di sangue, ma se occupa l’intero lume di un’arteria ne causa la chiusura improvvisa. Il risultato finale è il ridotto rifornimento di ossigeno ai tessuti a causa del vaso ostruito, con conseguente insorgenza di dolore e danno al tessuto. Il persistere o l’aggravarsi dell’ostruzione può portare alla morte del tessuto (necrosi) in una zona più o meno estesa dell’organo irrorato dall’arteria in cui è avvenuta la rottura della placca e la formazione del trombo. Quando tale processo avviene a livello delle coronarie, una porzione della parete del cuore non riceve più sufficiente ossigeno e l’individuo va incontro a un infarto miocardico, più o meno grave a seconda dell’estensione della necrosi. Se avviene nel cervello, l’individuo va incontro a un attacco ischemico transitorio (TIA) o a un ictus.

 

ANGIOPOIETIN-LIKE 3 (ANGPTL3): UN NUOVO TARGET PER LAPREVENZIONE CARDIOVASCOLARE?

Da Chiara Pavanello

Nonostante il raggiungimento di valori ideali di LDL-C, circa un terzo dei soggetti trattati con le terapie ipolipidemizzanti standard rimane ancora ad alto rischio cardiovascolare. Lo studio del metabolismo lipidico e delle anomalie genetiche ad esso correlate ha portato alla scoperta di una nuova interessante proteina, chiamata angiopoietin-like 3 (ANGPTL3).
Ma di cosa si tratta? Costituita da 431 aminoacidi e strutturalmente analoga alle angiopoietine, proteine chiave nelle regolazione dell’angiogenesi, ANGPTL-3 viene sintetizzata quasi esclusivamente dal fegato e sebbene la sua funzione non sia stata completamente chiarita, è stato dimostrato il suo coinvolgimento nella regolazione del metabolismo lipidico. In particolare, ANGPTL3 inibisce la lipasi lipoproteica (LpL) e quindi l’idrolisi dei trigliceridi trasportati dai chilomicroni e dalle VLDL (figura) [Tikka et al, 2016]; inattiva inoltre la lipasi endoteliale (HL), un enzima presente nel lume dei vasi che contribuisce al rimodellamento delle HDL, idrolizzandone i fosfolipidi [Shimamura et al, 2007]. Nel 2010 sono state identificate mutazioni genetiche che causano una perdita di funzione di ANGPTL3 e che sono responsabili di una condizione definita ipolipidemia familiare combinata, caratterizzata da bassi livelli plasmatici di LDL-C, HDL-C e trigliceridi [Musumuru et al, 2010]. Ma quel che risulta più interessante dal punto di vista clinico è che queste mutazioni genetiche si associano ad una riduzione del 34% del rischio cardiovascolare (figura), come emerso da un ampio studio di associazione genome-wide condotto su 21980 soggetti con malattia coronarica e 158200 controlli [Stitziel et al, 2017].

Inutile dire che alcune industrie farmaceutiche ne hanno subito intuito il potenziale e in poco tempo sono stati prodotti inibitori di ANGPTL3, oggi in sviluppo clinico: un anticorpo monoclonale (evinacumab) e un oligonucleotide antisenso (IONIS-ANGPTL3-L Rx). Pochi giorni fa sono stati pubblicati i primi promettenti risultati: ne parleremo prossimamente!

Musunuru et al. Exome sequencing, ANGPTL3 mutations, and familial combined hypolipidemia. N Engl J Med 363:2220,2010.
Shimamura et al. Angiopoietin-like protein3 regulates plasma HDL cholesterol through suppression of endothelial lipase. Arterioscler Thromb Vasc Biol 27:366,2007.
Stitziel et al. ANGPTL3 deficiency and protection against coronary artery disease. J Am Coll Cardiol 69:2054,2017.
Tikka et al. The role of ANGPTL3 in controlling lipoprotein metabolism. Endocrine 52:187,2016.

COSA SONO I TRIGLICERIDI?

Il trigliceride è un grasso formato dall’unione di una molecola di glicerolo con tre acidi grassi. Trigliceridi sono il burro, l’olio, il grasso della carne (e anche il grasso del nostro adipe). Possono essere fluidi, come l’olio, oppure duri e rigidi, come il burro. Poiché i trigliceridi non si sciolgono in acqua, viene da domandarsi come possano circolare nell’ambiente acquoso del sangue. La natura ha fortunatamente inventato le lipoproteine, che consentono di veicolarli in circolo assieme al colesterolo, ai fosfolipidi e a proteine specifiche chiamate apolipoproteine. Le lipoproteine che trasportano i trigliceridi nel sangue sono di due tipi: i chilomicroni, prodotti nell’intestino, che trasportano trigliceridi di origine alimentare, e le lipoproteine a bassissima densità (very-low density lipoproteins, VLDL), prodotte nel fegato, che trasportano trigliceridi di sintesi epatica. I trigliceridi svolgono nel nostro organismo la funzione di riserva energetica. Vengono trasportati dalle lipoproteine dai siti di assorbimento (intestino) e biosintesi (fegato) al tessuto adiposo, da cui vengono mobilizzati al momento del bisogno, per raggiungere altri tessuti dove vengono metabolizzati producendo energia.

Negli adulti la concentrazione di trigliceridi nel sangue è considerata normale quando è inferiore a 150 mg/dL. Quando sale al di sopra di tale valore si parla di ipertrigliceridemia, una condizione che mette a rischio la funzionalità delle arterie e dell’apparato cardiovascolare. Una trigliceridemia elevata è frequente in malattie metaboliche, come l’obesità e il diabete; quando è molto elevata, oltre 1000 mg/dL, può portare alla pancreatite, che può richiedere una terapia chirurgica d’urgenza.

COS’È IL COLESTEROLO?

Il colesterolo è una sostanza indispensabile per la vita. Si trova in tutte le cellule degli esseri umani e degli animali, e svolge un ruolo essenziale nel buon funzionamento di tutto l’organismo. È un componente fondamentale delle membrane delle cellule; partecipa alla formazione della bile, il succo prodotto dal fegato e necessario all’assorbimento dei grassi nell’intestino; è coinvolto nella produzione della vitamina D ed è precursore di molti ormoni (estrogeni, androgeni, cortisone).
Per soddisfare compiti tanto importanti, l’organismo pro­duce in tutti i tessuti, ma in prevalenza nel fegato, un quantitativo di colesterolo pari a circa 2 grammi al giorno. La produzione del colesterolo è regolata da un enzima, l’HMG-CoA reduttasi, la cui attività è più intensa quando il colesterolo nel fegato e nel sangue diminuisce e diviene meno intensa quando aumenta. Questo enzima è quindi un importante regolatore non solo del contenuto di colesterolo nel fegato, ma anche della concentrazione di colesterolo nel sangue. Non stupisce che l’HMG-CoA reduttasi sia il bersaglio dei principali farmaci utilizzati per ridurre il colesterolo nel sangue, le statine. Il colesterolo può anche essere assunto con i cibi di origine animale, come i latticini e le carni grasse, il cui consumo tende ad aumentare la concentrazione di colesterolo nel sangue. Gli alimenti di origine vegetale non contengono colesterolo, ma fitosteroli, composti con struttura e funzione simili al colesterolo, il cui consumo non aumenta, ma può invece ridurre, il colesterolo nel sangue (ne parleremo presto).
Poiché il colesterolo, sintetizzato dall’organismo o proveniente dall’alimentazione, è un lipide, che non si scioglie in acqua e nel sangue, viene trasportato in circolo dalle lipoproteine, macromolecole costituite, come dice il nome, da lipidi (non solo colesterolo, ma anche trigliceridi e fosfolipidi) e proteine specifiche, le apolipoproteine. Esistono quattro classi principali di lipoproteine. Due di esse trasportano soprattutto trigliceridi; i chilomicroni, prodotti nell’intestino, trasportano trigliceridi e modeste quantità di colesterolo di origine alimentare, le lipoproteine a bassissima densità (very-low density lipoproteins, VLDL), prodotte nel fegato, trasportano trigliceridi e colesterolo derivati dalla biosintesi epatica. Le altre due classi di lipoproteine trasportano soprattutto colesterolo, con modeste quantità di trigliceridi; le lipoproteine a bassa densità (low density lipoproteins, LDL) favoriscono l’aterosclerosi, depositando colesterolo nella parete dei vasi, mentre le lipoproteine ad alta densità (high density lipoproteins, HDL) rimuovono colesterolo dalla parete vasale avviandolo al fegato, e in tal modo rallentano il processo aterosclerotico. Ne consegue che elevate concentrazioni di colesterolo-LDL (il colesterolo “cattivo”) nel sangue favoriscono l’insorgenza di eventi cardiovascolari, mentre elevate concentrazioni di colesterolo-HDL (il colesterolo “buono”) proteggono da tali eventi.