La struttura molecolare delle lipoproteine HDL nell’uomo

circolo sanguignoE’ stata determinata per la prima volta la struttura molecolare delle lipoproteine ad alta densità HDL circolanti nel sangue dell’uomo. Il modello reale di queste proteine che trasportano il “colesterolo buono” rappresenta il punto di partenza per spiegare gli effetti protettivi di queste sostanze sul sistema cardiovascolare.

Un gruppo di ricercatori della University of Cincinnati, guidati dal professor Sean Davidson, ha ricostruito per la prima volta la struttura dettagliata delle HDL realmente presenti nel sangue dell’uomo.
Lo studio, pubblicato su Nature Structural & Molecular Biology, rappresenta il primo passo verso una migliore comprensione del ruolo e delle interazioni molecolari di questo importante gruppo di lipoproteine.

Le HDL trasportano il così detto “colesterolo buono” nel circolo sanguigno e svolgono un’azione protettiva nei confronti delle patologie cardiovascolari. Queste lipoproteine ad alta densità sono da tempo al centro di numerose ricerche che mirano allo sviluppo di nuovi farmaci capaci di innalzare i livelli serici di HDL, tali farmaci andrebbero idealmente ad affiancarsi a quelli già presenti in commercio il cui compito è diminuire il “colesterolo cattivo” trasportato nel sangue dalle lipoproteine a bassa densità LDL.

Ad oggi non si conoscono i dettagli molecolari alla base dell’importante effetto protettivo che il colesterolo HDL è capace di svolgere sul sistema cardiovascolare.

Il modello sintetico di HDL è oggetto di ricerche da 30 anni e nel corso degli studi su questi derivati sintetici è emerso che la apolipoproteina A-I ha un ruolo chiave nel determinare le caratteristiche cardioprotettive, antinfiammatorie e antiossidanti delle lipoproteine ad alta densità HDL. Tuttavia appare di grande importanza chiarire le strutture molecolari reali delle HDL e della apolipoproteina apoA-I realmente presenti nel plasma umano in modo da poter condurre ricerche approfondite.

Dai campioni di plasma umano i ricercatori hanno separato le HDL ed isolato le frazioni a più alto contenuto di apoA-I (LpA-I). Le strutture sono state analizzate mediante l’uso di tecniche cross-linking e dello spettrometro di massa.
Esiste un’ampia gamma di particelle HDL realmente presenti nel circolo sanguigno ed i ricercatori ne hanno ricostruito la struttura per generare il primo modello dettagliato di HDL umana. Nella struttura, la apoA-I assume una forma a gabbia simmetrica che può trattenere al suo interno i lipidi.
Gli scienziati hanno anche scoperto che gran parte delle HDL nel plasma umano mostrano una struttura simile, ma ci sono prove che queste lipoproteine abbiano la capacità di adattarsi in base al contenuto lipidico.

Conoscere nel dettaglio la struttura reale delle HDL permetterà di approfondire gli studi sulle interazioni molecolari tra questo gruppo di lipoproteine e le altre componenti del plasma.

I ricercatori americani hanno già iniziato ad approfondire le indagini sulle HDL e, dai modelli messi a punto nel corso dello studio, sono riusciti a capire che la dimensione di queste proteine è modulata dai movimenti rotatori della apoA-I tanto che la struttura della apolipoproteina è in grado di modulare le funzioni di HDL – compresi gli effetti protettivi sul sistema cardiovascolare – e il tipo di interazioni con le altre proteine.
Questo avviene perché la apolipoproteina A-I domina e sostanzialmente monopolizza la superficie delle HDL, zona in cui avviene gran parte delle interazioni molecolari.
Data la presenza così importante della apolipoproteina A-I gli studiosi ipotizzano che alle altre proteine rimanga veramente pochissimo spazio per creare legami e interazioni con le HDL.

Colesterolo e trasporto dei lipidi nel sangue

Il colesterolo è il più importante e abbondante composto steoideo nei tessuti animali. E’ uno dei costituenti delle membrane cellulari e ne influenza la fluidità, è presente nella sostanza bianca del tessuto nervoso – mielina – ed è il precursore di molte sostanze di grande importanza biologica come la vitamina D3, gli ormoni steroidei e gli acidi biliari.

Il colesterolo si può assumere con gli alimenti e viene in parte sintetizzato dal fegato.

L’uso del colesterolo nell’organismo ne prevede la distribuzione ai diversi tessuti attraverso il circolo sanguigno e, date le caratteristiche di idrofobicità di questo composto steroideo, risulta necessario un sistema di trasporto.
Il sistema di trasporto dei lipidi – come colesterolo e trigliceridi – nel sangue è rappresentato dalle lipoproteine, complessi di apolipoproteine e lipidi.
In base alle differenze tra le apolipoproteine e al tipo di lipidi (diverse proporzioni di trigliceridi e colesterolo) si distinguono 5 gruppi principali di lipoproteine, dalle più grandi alle più piccole troviamo:

  • chilomicroni
  • VLDL – lipoproteine a densità molto bassa
  • IDL – lipoproteine a densità intermedia
  • LDL – lipoproteine a densità bassa
  • HDL – lipoproteine a densità alta

I chilomicroni sono presenti nel sangue subito dopo i pasti, sintetizzati dalle cellule dell’intestino, servono per veicolare i lipidi appena assorbiti. Le altre lipoproteine vengono sintetizzate a livello del fegato.

Le HDL sono le lipoproteine più piccole, più ricche di fosfolipidi e la porzione proteica risulta, in proporzione, molto abbondante. Sono relativamente ricche di colesterolo e contengono soprattutto esteri del colesterolo che sono più idrofobi perciò si ammassano al centro della lipoproteina e quindi non possono depositarsi sulla parete delle arterie, come avviene invece nel caso del colesterolo presente nelle LDL. Perciò il colesterolo HDL è detto “colesterolo buono” mentre il colesterolo LDL, che si trova alla superficie di queste lipoproteine a bassa densità, è ritenuto potenzialmente pericoloso per i suoi effetti aterogenetici.