The role of phospholipid transfer protein and cholesteryl ester transfer protein in reverse cholesterol transport

In atherosclerosis, cholesterol accumulates in the vessel wall, mainly in the form of modified low-density lipoprotein (LDL). Macrophages of the vessel wall scavenge cholesterol, which leads to formation of lipid-laden foam cells. High plasma levels of high-density lipoprotein (HDL) protect against atherosclerosis, as HDL particles can remove peripheral cholesterol and transport it to the liver for excretion in a process called reverse cholesterol transport (RCT). Phospholipid transfer protein (PLTP) remodels HDL particles in the circulation, generating prebeta-HDL and large fused HDL particles. In addition, PLTP maintains plasma HDL levels by facilitating the transfer of post-lipolytic surface remnants of triglyceride-rich lipoproteins to HDL. Most of the cholesteryl ester transfer protein (CETP) in plasma is bound to HDL particles and CETP is also involved in the remodeling of HDL particles. CETP enhances the heteroexchange of cholesteryl esters in HDL particles for triglycerides in LDL and very low-density lipoprotein (VLDL). The aim of this thesis project was to study the importance of endogenous PLTP in the removal of cholesterol from macrophage foam cells by using macrophages derived from PLTP-deficient mice, determine the effect of macrophage-derived PLTP on the development of atherosclerosis by using bone marrow transplantation, and clarify the role of the two forms of PLTP, active and inactive, in the removal of cholesterol from the foam cells. In addition, the ability of CETP to protect HDL against the action of chymase was studied. Finally, cholesterol efflux potential of sera obtained from the study subjects was compared. The absence of PLTP in macrophages derived from PLTP-deficient mice decreased cholesterol efflux mediated by ATP-binding cassette transporter A1. The bone marrow transplantation studies showed that selective deficiency of PLTP in macrophages decreased the size of atherosclerotic lesions and caused major changes in serum lipoprotein levels. It was further demonstrated that the active form of PLTP can enhance cholesterol efflux from macrophage foam cells through generation of prebeta-HDL and large fused HDL particles enriched with apoE and phospholipids. Also CETP may enhance the RCT process, as association of CETP with reconstituted HDL particles prevented chymase-dependent proteolysis of these particles and preserved their cholesterol efflux potential. Finally, serum from high-HDL subjects promoted more efficient cholesterol efflux than did serum derived from low-HDL subjects which was most probably due to differences in the distribution of HDL subpopulations in low-HDL and high-HDL subjects. These studies described in this thesis contribute to the understanding of the PLTP/CETP-associated mechanisms underlying RCT.

Content of zinc, iron and their absorption inhibitors in Nicaraguan common beans (Phaseolus vulgaris L.).

Protein-energy malnutrition and mineral deficiencies are two of the three forms of nutritional deficiencies that affect most developing countries due to inadequate access to food and diets based on a sole crop. Common bean (Phaseolus vulgaris L.) is the staple crop of Nicaragua and it has the potential to improve the nutritional status of the poorest group of the nation. Its high content of both protein and nonhaem iron provides many nutrients, but inhibitors also may prevent absorption of iron and zinc by the human consumer. A proper production chain must be followed to ensure the best grain quality for the consumer. To achieve food security, both production and high nutritional content must be maintained. Four nationally important accessions of common bean, with different harvesting dates, were selected to be submitted to two treatments: to evaluate the impact of storage conditions on the end quality of the grain. The duration of the study was six months with sampling every six weeks, and the two treatments were controlled one stored at 40°C and 75 RH %, and the other was stored in in-situ conditions. Proximate and mineral composition was evaluated as well as tannin, phytate and bioavailability. Significant differences among different accessions were found, being the most significant in protein, Fe and Zn content, tannins and phytate. Protein values ranged from 21-23%. Iron content was 61-81 mg/kg but only 3-4% was bioavailable. Zinc content was 21-25 mg/kg and 10-12% was bioavailable. The concentration of phytate ranged from 8.6-9.6 mg/g while tannin values ranged within 37.7-43.8 mg/g. Storage at high temperatures was demonstrated to have an impact on certain nutritional compounds and proved detrimental to final grain quality. Soluble sugar content and tannin content decreased after six months in both storage conditions, IDF decreased in the in-situ and SDF in the stress. The iron content and bioavailability in INTA Biofortificado were not as outstanding as expected, so experiments should be conducted to compare its iron uptake and delivery with other cultivars.

11β-Hydroxysteroid dehydrogenase inhibitors and selectivity modeling of 11β-HSDs

11β-hydroksisteroididehydrogenaasientsyymit (11β-HSD) 1 ja 2 säätelevät kortisonin ja kortisolin määrää kudoksissa. 11β-HSD1 -entsyymin ylimäärä erityisesti viskeraalisessa rasvakudoksessa aiheuttaa metaboliseen oireyhtymän klassisia oireita, mikä tarjoaa mahdollisuuden metabolisen oireyhtymän hoitoon 11β-HSD1 -entsyymin selektiivisellä estämisellä. 11β-HSD2 -entsyymin inhibitio aiheuttaa kortisonivälitteisen mineralokortikoidireseptorien aktivoitumisen, mikä puolestaan johtaa hypertensiivisiin haittavaikutuksiin. Haittavaikutuksista huolimatta 11β-HSD2 -entsyymin estäminen saattaa olla hyödyllistä tilanteissa, joissa halutaan nostaa kortisolin määrä elimistössä. Lukuisia selektiivisiä 11β-HSD1 inhibiittoreita on kehitetty, mutta 11β-HSD2-inhibiittoreita on raportoitu vähemmän. Ero näiden kahden isotsyymin aktiivisen kohdan välillä on myös tuntematon, mikä vaikeuttaa selektiivisten inhibiittoreiden kehittämistä kummallekin entsyymille. Tällä työllä oli kaksi tarkoitusta: (1) löytää ero 11β-HSD entsyymien välillä ja (2) kehittää farmakoforimalli, jota voitaisiin käyttää selektiivisten 11β-HSD2 -inhibiittoreiden virtuaaliseulontaan. Ongelmaa lähestyttiin tietokoneavusteisesti: homologimallinnuksella, pienmolekyylien telakoinnilla proteiiniin, ligandipohjaisella farmakoforimallinnuksella ja virtuaaliseulonnalla. Homologimallinnukseen käytettiin SwissModeler -ohjelmaa, ja luotu malli oli hyvin päällekäinaseteltavissa niin templaattinsa (17β-HSD1) kuin 11β-HSD1 -entsyymin kanssa. Eroa entsyymien välillä ei löytynyt tarkastelemalla päällekäinaseteltuja entsyymejä. Seitsemän yhdistettä, joista kuusi on 11β-HSD2 -selektiivisiä, telakoitiin molempiin entsyymeihin käyttäen ohjelmaa GOLD. 11β-HSD1 -entsyymiin yhdisteet kiinnittyivät kuten suurin osa 11β-HSD1 -selektiivisistä tai epäselektiivisistä inhibiittoreista, kun taas 11β-HSD2 -entsyymiin kaikki yhdisteet olivat telakoituneet käänteisesti. Tällainen sitoutumistapa mahdollistaa vetysidokset Ser310:een ja Asn171:een, aminohappoihin, jotka olivat nähtävissä vain 11β-HSD2 -entsyymissä. Farmakoforimallinnukseen käytettiin ohjelmaa LigandScout3.0, jolla ajettiin myös virtuaaliseulonnat. Luodut kaksi farmakoforimallia, jotka perustuivat aiemmin telakointiinkin käytettyihin kuuteen 11β-HSD2 -selektiiviseen yhdisteeseen, koostuivat kuudesta ominaisuudesta (vetysidosakseptori, vetysidosdonori ja hydrofobinen), ja kieltoalueista. 11β-HSD2 -selektiivisyyden kannalta tärkeimmät ominaisuudet ovat vetysidosakseptori, joka voi muodostaa sidoksen Ser310 kanssa ja vetysidosdonori sen vieressä. Tälle vetysidosdonorille ei löytynyt vuorovaikutusparia 11β-HSD2-mallista. Sopivasti proteiiniin orientoitunut vesimolekyyli voisi kuitenkin olla sopiva ratkaisu puuttuvalle vuorovaikutusparille. Koska molemmat farmakoforimallit löysivät 11β-HSD2 -selektiivisiä yhdisteitä ja jättivät epäselektiivisiä pois testiseulonnassa, käytettiin molempia malleja Innsbruckin yliopistossa säilytettävistä yhdisteistä (2700 kappaletta) koostetun tietokannan seulontaan. Molemmista seulonnoista löytyneistä hiteistä valittiin yhteensä kymmenen kappaletta, jotka lähetettiin biologisiin testeihin. Biologisien testien tulokset vahvistavat lopullisesti sen kuinka hyvin luodut mallit edustavat todellisuudessa 11β-HSD2 -selektiivisyyttä.