ATEROSCLEROSI

“reaction to injury” hypothesis (teoria della reazione al danno)

Is atherosclerosis an inflammatory, macrophage-mediated disease characterized by the accumulation…….??

monocito STRIA LIPIDICA foam cell SMC foam cell lipidi extracellulari fibre collagene PLACCA FIBROSA SMC cell. muscolare liscia linfocita T foam cell apoptotica SMC

Neovascolarizzazione LESIONE COMPLICATA foam cell monocito foam cell apoptotica lipidi extracellulari fibre collagene piastrine linfocita T SMC cell. muscolare liscia in apoptosi Calcificazioni Neovascolarizzazione (angiogenesi) emorragie intimali SMC Atrofia della media

APPROCCI PREVENTIVI E TERAPEUTICI Inizio lesione: eliminazione “cause” Stabilizzazione della placca Progressione della placca: inibizione formazione di placca “instabile” Complicanze trombotiche: riduzione fattori favorenti formazione di trombi

CARATTERISTICHE DELLA PLACCA EVIDENZE DEL RUOLO DI ALTERAZIONI LIPIDICHE (DELLA COLESTEROLEMIA) NELLA PATOGENESI DELL’ATEROSCLEROSI CARATTERISTICHE DELLA PLACCA STUDIO DI PAZIENTI CON IPERCOLESTEROLEMIA FAMIGLIARE ED ALTRE ALTERAZIONI GENETICHE DEL METABOLISMO DEL COLESTEROLO EFFETTO DI DIETE RICCHE DI COLESTEROLO IN PRIMATI E CONIGLI WATANABE HERITABLE HYPERLIPIDEMIC RABBITS (WHHL rabbits) TOPI CON INATTIVAZIONE GENICA DI APOE (Apoproteina) o RECETTORE PER LDL (LDL-R).

apoproteina fosfolipide colesterolo libero esterificato trigliceridi

intestino chilomicrone microcircolo lipoproteinlipasi tessuti periferici fegato VLDL IDL LDL

+ CHILOMICRONI b LDL/IDL pre-b VLDL a HDL -

HDL CETP * Colesteryl Esther Transfer Protein fegato a-HDL pre-b-HDL APO-A LCAT Lecitina Colesterolo Acil Transferasi HDL CETP fegato APO-A a-HDL PLTP CETP* pre-b-HDL APO-E APO-A VLDL/IDL PLTP Tessuti periferici LDL * Colesteryl Esther Transfer Protein

APO-B100 VLDL-IDL-LDL Ligando per Recettore ESPRESSIONE E FUNZIONI APOPROTEINE APOPROTEINA ESPRESSIONE FUNZIONE APO-B100 VLDL-IDL-LDL Ligando per Recettore APO-B48 Chilomicroni Strutturale/Ligando per Recettore(??) APO-A HDL Attivatore di Enzima (aciltransferasi) APO-C VLDL-IDL Attivatore di Enzima Chilomicroni (lipoprotein lipasi) APO-E VLDL-IDL-HDL Ligando per Recettore Chilomocroni APO(a) VLDL-IDL-LDL (??) Inibitore Fibrinolisi

RECETTORI PER LIPOPROTEINE APO-B100 I. LDL-Receptor APO-E ubiquitario L’espressione è regolata II. LRP (LDL-Receptor Related Protein) APO-E ubiquitario L’espressione non è regolata

III. Scavenger Receptors (SR) LDL “modificate” altri monociti/macrofagi L’espressione non è regolata SR-A LDL “modificate” LDL “modificate” altri HDL mon./macr.; cells endo- teliali; adipociti fegato; tessuti sintetizzanti ormoni steroidei SR-B1 SR-B2

APO-B100 APO-E

coated pit Endosoma H+ Riciclaggio Lisosomi Lisosoma secondario lipidi aminoacidi colesterolo

- 3 2 1 NUCLEO Lisosoma secondario aminoacidi lipidi colesterolo NEOSINTESI - 3 2 Inibizione HMGCoA REDuttasi 1 Attivazione ACAT NUCLEO Inbizione neosintesi Accumulo esterificato

basic helix-loop-helix leucin zipper SREBP cleavage activating protein sterol regulatory element-binding protein Site 1 protease SREBP 1c e 2: fegato e tessuti mammiferi (regolano trascrizione di geni diversi) SREBP 1a: regola trascrizione di tutti i geni SREBP regolati (espressione in linee cellulari)

Immunofluorescenza co Ab anti-SREBP 2

IPERCOLESTEROLEMIE SU BASE GENETICA IPERCOLESTEROLEMIA FAMIGLIARE (AD): * eterozigote (1/500)...300 mg/dl LDL-colesterolo * omozigote (1/1.000.000)...650 mg/dl LDL-colesterolo Gene mutato: LDLReceptor II. DIFETTO FAMIGLIARE DI APOB-100 (AD): * eterozigote (1/1000)...270 mg/dl LDL-colesterolo * omozigote (1/1.000.000)...320 mg/dl LDL-colesterolo Gene mutato: ApoB-100 III. IPERCOLESTEROLEMIA AUTOSOMICA RECESSIVA (AR): omozigote (<1/10.000.000)...470 mg/dl LDL-colesterolo Gene mutato: ARH (regola internalizzazione/localizzazione LDLR) IV. SITOSTEROLEMIA (AR): omozigote (<1/10.000.000)...100-600 mg/dl LDL-colesterolo (in dipendenza dalla dieta) Gene mutato: ABCG5 e/o ABCG8 (regolano escrezione colesterolo nell’intestino e nel canalicolo biliare)

IPERCOLESTEROLEMIA FAMIGLIARE: TIPI DI ALTERAZIONI DEL RECETTORE I. RIDOTTA ESPRESSIONE II. SINTESI DI RECETTORI CHE RIMANGONO NEL REL/GOLGI III. RECETTORI CHE HANNO DIFETTI DI INTERNALIZZAZIONE IV. RECETTORI CHE HANNO BASSA AFFINITA’ DI LEGAME PER APO-B100

FEGATO - VIE BILIARI VLDL (diminuita sintesi) Sali biliari acido nicotinico FEGATO VIE BILIARI Sali biliari colestiramina acetilCoA colesterolo HMGCoAR* *hydroxymethyl-glutaryl-CoA reductase - statine FEGATO E TESSUTI PERIFERICI

Nuovi farmaci inibitori dell’assorbimento di colesterolo ezetimibe esteri dello stanolo

LUME INTESTINO ABCG5/ABCG8 (Sitosterolemia) LUME CANALICOLO BILIARE ABCG5/ABCG8 (Sitosterolemia)

Lipoproteine contenenti APOE: Chilomicroni (Remnants), VLDL, IDL LRP: LDL Receptor Related Protein Lipoproteine contenenti APOE: Chilomicroni (Remnants), VLDL, IDL

SCAVENGER RECEPTOR A Rohrer at al. Nature 343, 570, 1990

RECETTORI SCAVENGERS (SRs) Classe di recettore e nome Espressione Ligandi SR-A: Macrophage Scavenger Receptor Type I Monociti/macrofagi OxLDL, Altri SR-B: SR-BI (Recettore per HDL) SR-BII (CD36) Fegato, tessuti sintetizzanti ormoni steroidei Leucociti, Piastrine Cell endoteliali, Adipociti HDL, OxLDL OxLDL, trom- bospondina, cells apoptotiche

Platt N and Gordon SJ. Clin. Invest. 108, 649, 2001

Binder CJ et al. Nature Medicine 8:1218, 2002

SRB-BI

TESSUTI SINTETIZZANTI ORMONI FEGATO APO-A APO-E esteri colesterolo SR-BI TESSUTI SINTETIZZANTI ORMONI STEROIDEI SR-BI APO-A a-HDL

Libby P Nature 420, 868, 2002 Figure 1 Mononuclear phagocytes in atherogenesis. This figure schematizes steps in the recruitment of mononuclear phagocytes to the nascent atherosclerotic plaque and some of the functions of these cells in the mature atheroma. The steps are depicted in an approximate time sequence proceeding from left to right. The normal arterial endothelium resists prolonged contact with leukocytes including the blood monocyte. When endothelial cells undergo inflammatory activation, they increase their expression of various leukocyte adhesion molecules. In the context of monocyte recruitment to the atheroma, vascular cell adhesion molecule-1 (VCAM-1) seems to have a major role. Once adherent to the activated endothelial layer, the monocyte diapedeses between intact endothelial cells to penetrate into the tunica intima, or innermost layer of the arterial wall. This directed migration requires a chemoattractant gradient. Various chemokines seem to participate in this process, particularly interaction of monocyte chemoattractant protein-1 (MCP-1) with its receptor CCR2. Once resident in the intima the monocyte acquires characteristics of the tissue macrophage. In the atheroma in particular, the macrophage expresses scavenger receptors that bind internalized lipoprotein particles modified for example by oxidation or glycation. These processes give rise to the arterial foam cell, a hallmark of the arterial lesion, so named because of the foamy appearance under the microscope, which is the result of accumulation of lipid droplets within the cytoplasm. Within the arterial intima, the macrophage serves many functions related to atherosclerosis and its complications. Notably, the foam cell secretes pro-inflammatory cytokines that amplify the local inflammatory response in the lesion, as well as reactive oxygen species. The activated mononuclear phagocyte has a key role in the thrombotic complications of atherosclerosis by producing matrix metalloproteinases (MMPs) that can degrade extracellular matrix that lends strength to the plaque's fibrous cap. When the plaque ruptures as a consequence, it permits the blood to contact another macrophage product, the potent pro-coagulant protein tissue factor. Eventually the macrophages congregate in a central core in the typical atherosclerotic plaque. Macrophages can die in this location, some by apoptosis, hence producing the so-called 'necrotic core' of the atherosclerotic lesion.

X X X X X CX3C, CXCR2, CCR2 b chain MCP-1 L’inattivazione di geni codificanti per proteine implicate nel reclutamento monocitario riduce lo sviluppo di Lesioni ateroscelrotiche in topi con inattivazione genica di APOE o LDL-R CX3C, CXCR2, CCR2 b chain MCP-1 X X X X X von Andrian UH and Mackay CR N Engl J Med 343, 1020, 2000

Libby P Nature 420, 868, 2002

Binder CJ et al. Nature Medicine 8:1218, 2002

GENI CHE INFLUENZANO LO SVILUPPO DI LESIONI ATEROSCLEROTICHE IN TOPI RESI IPERCOLESTEROLEMICI MEDIANTE “KNOCKOUT” (INATTIVAZIONE) DI APO-E O LDL-R. GENE INATTIVATO EFFETTI SULLO SVILUPPO DELLA LESIONE POSSIBILE MECCANISMO

GENE INATTIVATO EFFETTI SULLO SVILUPPO DELLA LESIONE POSSIBILE MECCANISMO

Freeman MW and Moore KJ Nature Medicine 9, 168, 2003

Plutzky J Science 302, 406, 2003

FATTORI DI RISCHIO PER ATEROSCLEROSI: IMPLICAZIONI FISIOPATOLOGICHE Forte evidenza di causalità Buona evidenza di causalità Ipercolesterolemia Ridotta espressione LDL-R, Aumento LDL circolanti, Aumentata probabilità ossidazione e deposito nell’intima Ipertensione Alterazioni endoteliali e aumentato adsorbimento di LDL nell’intima Genere maschile Mancata protezione da parte di ormoni sessuali femminili (vedi poi), Abitudini di vita, Altri (??) Diabete mellito Glicosilazione di proteine della superficie endoteliale e dell’intima vascolare, Alterazioni metaboliche (Tipo II) Storia famigliare di prematura CAD Alterazioni recettori per LDL, Alterazioni Apoproteine, Neosintesi ed eliminazione colesterolo (??) Elevati livelli di lipoproteina (a) Aumentate complicanze trombotiche Fumo da sigaretta Alterazioni endoteliali ed aumentata ossidazione LDL Stato post-menopausale Regressione di alto rapporto HDL/VLDL tipico di donne in età fertile Iperfibrinogenemia (e aumento coagu-labilità del sangue) Aumentate complicanze trombotiche Inattività fisica Riduzione HDL, Ridotto utilizzo colesterolo, Altri Obesità Ipertensione ealterazioni metaboliche Iperomocisteinemia Alterazioni endoteliali