HDL as a Target for Glycemic Control

HDL has long been known for its role in reverse cholesterol transport, thought in part to explain the well-recognized links between low levels of HDL-C and cardiovascular disease. The past decade has seen increasing evidence from epidemiological, basic science and early human intervention studies that HDL biology is more complex and may influence the onset and progression of type 2 diabetes. Research has identified multiple potential pathways by which higher HDL particle concentrations or functional improvements may ameliorate the development and progression of the disease. These include promotion of insulin secretion and pancreatic islet beta-cell survival, promotion of peripheral glucose uptake, and suppression of inflammation. The relationships between HDL-C levels, commonly used in clinical practice, and HDL particle number, size and various HDL functions is complex, and is intimately linked with triglyceride metabolism. The complexity of these relationships is amplified in diabetes, which negatively impacts multiple aspects of lipoprotein biology. This article reviews the rationale for, and potential of, HDL-based anti-diabetic pharmacotherapy, with an emphasis on the particular challenges posed by diabetes-related HDL dysfunction, and on the difficulties of selecting appropriate targets and HDL-related biomarkers for research and for clinical practice. We discuss aspects of HDL metabolism that are known to be altered in type 2 diabetes, potentially useful measures of HDL-targeted therapy in diabetes, and review early intervention studies in humans. These areas provide a firm foundation for further research and knowledge expansion in this intriguing area of human health and disease.

Phosphatidylethanolamines glycoxidation: products and significance

As fosfatidiletanolaminas constituem a segunda classe de fosfolípidos mais abundantes nos organismos. Elas estão presentes nas membranas biológicas e nas lipoproteínas. As alterações estruturais dos fosfolípidos, ocorrem devido ao stress oxidativo e podem manisfestar-se em alterações das suas propriedades e funções. Já são conhecidas algumas condições fisiopatológicas, nas quais os fosfolípidos oxidados estão envolvidos, por exemplo sinalização celular, resposta imunitária, apoptose e doenças relacionadas com o envelhecimento. Por esse motivo, o interesse no estudo dos fosfolípidos oxidados e suas funções tem crescido nos últimos anos. Contudo, a maioria dos estudos realizados, focam a oxidação das fosfatidilcolinas, tendo sido dedicada pouca atenção a outras classes de fosfolipídos, como as fosfatidiletanolaminas. As fosfatidiletanolaminas, podem ainda sofrer outras modificações, devido ao grupo amina livre presente na cabeça polar, como por exemplo a glicação. As fosfatidiletanolaminas glicadas já foram detectadas em condições de hiperglicemia, em pacientes diabéticos, e tem correlação com a hemoglobina glicada. Sabe-se que a glicação de biomoléculas, pode aumentar as modificações oxidativas, que por sua vez, podem ser responsáveis pelo estado inflamatório, existente na diabetes mellitus. Tanto o stress oxidativo, como a inflamação estão relacionados com a diabetes e as suas complicações. A espectrometria de massa tem sido utilizada como uma importante tecnologia na detecção e caracterização de modificações oxidativas de fosfolípidos. Assim, neste trabalho pretendeu-se estudar as modificações oxidativas induzidas em fosfatidiletanolaminas glicadas, e os seus efeitos biológicos nos monócitos e células dendríticas do sangue periférico. Pretendeu-se ainda, estudar as alterações que ocorreram nas espécies de fosfatidiletanolaminas do fígado de ratos diabéticos. Os resultados obtidos permitiram identificar vários produtos de oxidação de fosfatidiletanolaminas glicadas, nomeadamente novos produtos formados pela oxidação da cabeça polar glicada. A oxidação na cabeça polar glicada foi, ainda, confirmada pela realização de experiências com spin traps combinadas com espetrometria de massa. Posteriormente, as fosfatidiletanolaminas oxidadas, glicadas e glicoxidadas demonstraram ter efeitos pró-inflamatórios, confirmados pelo aumento da estimulação monócitos e de células dendríticas, expresso no aumento do número de células produtoras de citocinas em comparação com o estado basal. As diferentes modificações de fosfatidiletanolaminas induziram estímulos distintos nos dois tipos de células. Sendo as fosfatidiletanolaminas glicadas e as glicoxidadas, os compostos que induziram um maior estímulo. Estes resultados sugeriram que as fosfatidiletanolaminas glicadas e as glicoxidadas podem estar associadas com o estado inflamatório que decorre da hiperglicemia crónica. Ainda, a avaliação do perfil lipídico de extratos de fígado de ratos diabéticos demonstrou que a hiperglicemia induz inúmeras alterações das espécies de fosfatidiletanolaminas e das espécies de outras classes de fosfolípidos, em simultâneo com sinais de lesão hepática. Em conclusão, este trabalho demonstra a relação existente entre, a hiperglicémia, o stress oxidativo, a glicação e oxidação de fosfatidiletanolaminas e ainda a inflamação e compliações diabéticas. Portanto a contribuição da lipidómica é importante para compreender os efeitos prejudiciais da hiperglicemia não controlada, e por isso, merece ser mais explorado.

Perfil lipídico e fatores biológicos e ambientais : o papel da atividade física

RESUMO - Introdução: A inatividade física é um dos determinantes major das doenças crónicas não transmissíveis sendo a quarta maior causa de mortalidade no mundo, nomeadamente para as doenças vasculares. A prática regular de atividade física produz adaptações vasculares responsáveis por efeitos benéficos na prevenção e tratamento dos diferentes fatores de risco vascular, nomeadamente através do seu efeito no metabolismo das lipoproteínas. Objetivos: Analisar a interferência da atividade física no perfil lipídico de uma população residente em Portugal. Métodos: Estudo observacional descritivo transversal exploratório com 1027 indivíduos (idade: 18 aos 80 anos, 49% mulheres). Os dados foram analisados em SPSS (versão 20), tendo-se utilizado métodos de estatística descritiva e de análise bivariável entre os factores de risco vascular e as variáveis do perfil lipídico e ainda uma análise multivariável de regressão logística binária para medir a razão de riscos pelo odds ratio. O nível de significância foi estabelecido em 5%. Resultados: Na análise da relação entre atividade física e os biomarcadores do perfil lipídico verificou-se que existem benefícios no que diz respeito ao aumento dos níveis de HDL e de apoA1 e na diminuição dos níveis de TG com a prática regular de atividade física. Conclusões: A atividade física apresenta um papel importante na regulação do perfil lipídico evidenciando a necessidade de implementar estratégias multissectoriais de prevenção dos fatores de risco vascular, nomeadamente na área dos estilos de vida saudáveis que são fundamentais para a prevenção destas condições de saúde e para gerar ganhos em saúde.

Comparison of non-HDL cholesterol and waist circumference vs. triglyceride levels and waist circumference in predicting coronary heart disease risk

BACKGROUND: Dyslipidemia is recognized as a major cause of coronary heart disease (CHD). Emerged evidence suggests that the combination of triglycerides (TG) and waist circumference can be used to predict the risk of CHD. However, considering the known limitations of TG, non-high-density lipoprotein (non-HDL = Total cholesterol - HDL cholesterol) cholesterol and waist circumference model may be a better predictor of CHD. PURPOSE: The Framingham Offspring Study data were used to determine if combined non-HDL cholesterol and waist circumference is equivalent to or better than TG and waist circumference (hypertriglyceridemic waist phenotype) in predicting risk of CHD. METHODS: A total of3,196 individuals from Framingham Offspring Study, aged ~ 40 years old, who fasted overnight for ~ 9 hours, and had no missing information on nonHDL cholesterol, TG levels, and waist circumference measurements, were included in the analysis. Receiver Operator Characteristic Curve (ROC) Area Under the Curve (AUC) was used to compare the predictive ability of non-HDL cholesterol and waist circumference and TG and waist circumference. Cox proportional-hazards models were used to examine the association between the joint distributions of non-HDL cholesterol, waist circumference, and non-fatal CHD; TG, waist circumference, and non-fatal CHD; and the joint distribution of non-HDL cholesterol and TG by waist circumference strata, after adjusting for age, gender, smoking, alcohol consumption, diabetes, and hypertension status. RESULTS: The ROC AUC associated with non-HDL cholesterol and waist circumference and TG and waist circumference are 0.6428 (CI: 0.6183, 0.6673) and 0.6299 (CI: 0.6049, 0.6548) respectively. The difference in the ROC AVC is 1.29%. The p-value testing if the difference in the ROC AVCs between the two models is zero is 0.10. There was a strong positive association between non-HDL cholesterol and the risk for non-fatal CHD within each TO levels than that for TO levels within each level of nonHDL cholesterol, especially in individuals with high waist circumference status. CONCLUSION: The results suggest that the model including non-HDL cholesterol and waist circumference may be superior at predicting CHD compared to the model including TO and waist circumference.

Biogénèse des lipoprotéines de haute densité (HDL): implication du transporteur ABCA1

Les patients atteints de la maladie de Tangier présentent des niveaux très bas de lipoprotéines de haute densité (HDL), un facteur de risque pour le développement des maladies cardiovasculaires. In vivo, les HDL ont un effet protecteur important contre l’athérosclérose puisqu’elles effectuèrent le transport à rebours du cholestérol des tissus périphériques vers le foie. Or, la maladie de Tangier est causée par des mutations dans le gène du transporteur « ATP-binding cassette A1 » (ABCA1). Le modèle actuel stipule que ce transporteur assure la lipidation de l’apolipoprotéine A-I (apoA-I), la composante protéique majeure des HDL, pour former des particules HDL naissantes discoïdales. Un défaut dans la lipidation de l’apoA-I par l’ABCA1 abolit la biogénèse des HDL. Nous avons voulu étudier les sites d’interaction de l’ABCA1 avec son ligand (l’apoA-I), les voies de biogénèse impliquées, et l’implication des pré-β-HDL dans l’efflux du cholestérol par la voie de l’ABCA1. D’abord, nous avons utilisé un système de culture cellulaire (fibroblastes humaines et BHK-ABCA1-inductible) afin de déterminer les sites de liaison cellulaires de l’apoA-I, leurs localisations et l’implication de l’ABCA1. Nous avons trouvé que la majorité de l’apoA-I n’est pas associée à l’ABCA1 et, deux tiers de cet apoA-I, était à la membrane plasmique. Ensuite, Une étude plus détaillée examinait les voies de lipidation de l’apoA-I, soit au niveau de la membrane plasmique (MP), soit aux compartiments intracellulaires (CICs). Nous avons montré que la lipidation de l’apoA-I a lieu aux deux niveaux (MP et CICs) selon deux voies différentes cinétiquement. Finalement, nous avons montré que les pré-β-HDL effluent aussi (efficacement que l’apoA-I) le cholestérol par la voie de l’ABCA1. Ces observations réunies démontrent que 1) la majorité de l’apoA-I s’est trouvé non-associée à l’ABCA1; 2) deux tiers de l’apoA-I s’associent a la membrane plasmique; 3) la lipidation de l’apoA-I se fait en partie à la membrane plasmique et, par la voie de retro-endocytose du complexe apoA-I/ABCA1.

Les effets du dalcetrapib, un inhibiteur de la protéine de transfert des esters de cholestérol (CETP), sur la structure et la fonction des lipoprotéines de haute densité (HDL) dans l’étude dal-PLAQUE2

Introduction : Le dalcetrapib, inhibiteur de la glycoprotéine hydrophobe de transfert des esters de cholestérol (CETP), a été étudié dans le cadre de l’essai clinique de phase II dal-PLAQUE2 (DP2). L’objectif principal est d’étudier l’effet du dalcetrapib après 1 an de traitement sur la structure et la fonction des HDL dans une sous-population de la cohorte DP2. Méthode : Les sujets de la cohorte DP2 ayant une série de mesures de cIMT et des échantillons de plasma et sérum au baseline et à 1 an de traitement furent sélectionnés (379 sujets: 193 du groupe placebo (PCB) et 186 du groupe dalcetrapib (DAL)). Des données biochimiques prédéterminées, le profil des concentrations et tailles des sous-classes de HDL et LDL en résonance magnétique nucléaire (RMN) et 2 mesures de capacité d’efflux de cholestérol (CEC) du sérum ont été explorées. Les données statistiques furent obtenues en comparant les changements à un an à partir du « baseline » avec un ANOVA ou ANCOVA. La procédure normalisée de fonctionnement d’essai d’efflux de cholestérol permet de calculer l’efflux fractionnel (en %) de 3H-cholestérol des lignées cellulaires BHK-ABCA1 (fibroblastes) et J774 (macrophages, voie ABCA1) et HepG2 (hépatocytes, voie SR-BI), vers les échantillons sériques de la cohorte DP2. Résultats : Pour la biochimie plasmatique, un effet combiné des changements d’activité de CETP dans les 2 groupes a causé une réduction de 30% dans le groupe DAL. Après 1 an de traitement dans le groupe DAL, la valeur de HDL-C a augmenté de 35,5% (p < 0,001) et l’apoA-I a augmenté de 14,0% (p < 0,001). Au profil RMN, dans le groupe DAL après 1 an de traitement, il y a augmentation de la taille des HDL-P (5,2%; p < 0,001), des grosses particules HDL (68,7%; p < 0,001) et des grosses particules LDL (37,5%; p < 0,01). Les petites particules HDL sont diminuées (-9,1%; p < 0,001). Il n’y a aucune différence significative de mesure de cIMT entre les deux groupes après 1 an de traitement. Pour la CEC, il y a augmentation significative par la voie du SR-BI et une augmentation via la voie ABCA1 dans le groupe DAL après 1 an de traitement. Conclusion : Après un an de traitement au dalcetrapib, on note une hausse de HDL-C, des résultats plutôt neutres au niveau du profil lipidique par RMN et une CEC augmentée mais trop faible pour affecter la valeur de cIMT chez les échantillons testés.

Relación entre el polimorfismo Hind III de la lipoproteinlipasa y lípidos sanguíneos en un grupo de pacientes colombianos con enfermedad obstructiva coronaria

El polimorfismo Hind III es la variante más común en el gen de la lipoproteinlipasa; sin embargo, su asociación con enfermedad cardiovascular es controversial. Objetivo: Establecer la frecuencia del polimorfismo Hind III y su relación con el perfil lipídico y la enfermedad obstructiva coronaria (EOC) en pacientes colombianos. Materiales y métodos: La muestra la constituyeron pacientes que asistieron a un centro de hemodinamia del Quindío, por necesidad de una angiografía coronaria. El polimorfismo Hind III fue evaluado por la reacción en cadena de la polimerasa y restricción enzimática. Resultados: 389 pacientes fueron divididos en individuos con EOC≥50 %, (60,4 %) e individuos con EOC<50 %, (39,6 %). El colesterol en las lipoproteínas de baja densidad (c-LDL), fue normal en ambos grupos, pero significativamente mayor en EOC≥50 %. El colesterol en las lipoproteínas de alta densidad (c-HDL) fue bajo en ambos grupos. La frecuencia del genotipo Hind+/+ y el alelo Hind+ fue 55 % y 76 %, respectivamente, para el genotipo Hind+/- fue 41,1 %, y para genotipo Hind-/- y el alelo Hind- fue 3,85 % y 24 %, respectivamente, sin diferencias significativas entre los grupos. En EOC≥50 %, el colesterol total y c-LDL fueron mayores en el alelo Hind-, mientras que el c-HDL fue más bajo en el alelo Hind+, con diferencias significativas con respecto a EOC<50 % y los mismos alelos. Se encontraron diferencias significativas en triglicéridos y colesterol en lipoproteínas de muy baja densidad (c-VLDL) entre los genotipos del grupo EOC<50 %. Conclusión: Este trabajo muestra que aun con valores normales de perfil lipídico, se presenta EOC significativa, que no parece estar asociada a las bajas concentraciones de c-HDL, ni al polimorfismo Hind III de la LPL por sí solo, pero podría estar relacionada a la influencia de estos sobre los lípidos. 

A reduction of CETP activity, not an increase, is associated with modestly impaired postprandial lipemia and increased HDL-Cholesterol in adult asymptomatic women

Background: The relationship between CETP and postprandial hyperlipemia is still unclear. We verified the effects of varying activities of plasma CETP on postprandial lipemia and precocious atherosclerosis in asymptomatic adult women. Methods: Twenty-eight women, selected from a healthy population sample (n = 148) were classified according to three CETP levels, all statistically different: CETP deficiency (CETPd <= 4.5%, n = 8), high activity (CETPi >= 23.8, n = 6) and controls (CTL, CETP >= 4.6% and <= 23.7%, n = 14). After a 12 h fast they underwent an oral fat tolerance test (40 g of fat/m(2) of body surface area) for 8 hours. TG, TG-rich-lipoproteins (TRL), cholesterol and TRL-TG measurements (AUC, AUIC, AR, RR and late peaks) and comparisons were performed on all time points. Lipases and phospholipids transfer protein (PLTP) were determined. Correlation between carotid atherosclerosis (c-IMT) and postprandial parameters was determined. CETP TaqIB and I405V and ApoE-epsilon 3/epsilon 2/epsilon 4 polymorphisms were examined. To elucidate the regulation of increased lipemia in CETPd a multiple linear regression analysis was performed. Results: In the CETPi and CTL groups, CETP activity was respectively 9 and 5.3 higher compared to the CETPd group. Concentrations of all HDL fractions and ApoA-I were higher in the CETPd group and clearance was delayed, as demonstrated by modified lipemia parameters (AUC, AUIC, RR, AR and late peaks and meal response patterns). LPL or HL deficiencies were not observed. No genetic determinants of CETP deficiency or of postprandial lipemia were found. Correlations with c-IMT in the CETPd group indicated postprandial pro-atherogenic associations. In CETPd the regression multivariate analysis (model A) showed that CETP was largely and negatively predicted by VLDL-C lipemia (R(2) = 92%) and much less by TG, LDL-C, ApoAI, phospholipids and non-HDL-C. CETP (model B) influenced mainly the increment in ApoB-100 containing lipoproteins (R(2) = 85% negatively) and phospholipids (R(2) = 13%), at the 6(th)h point. Conclusion: The moderate CETP deficiency phenotype included a paradoxically high HDL-C and its sub fractions (as earlier described), positive associations with c-IMT, a postprandial VLDL-C increment predicting negatively CETP activity and CETP activity regulating inversely the increment in ApoB100-containing lipoproteins. We hypothesize that the enrichment of TG content in triglyceride-rich ApoB-containing lipoproteins and in TG rich remnants increases lipoproteins` competition to active lipolysis sites, reducing their catabolism and resulting on postprandial lipemia with atherogenic consequences.

Estudo da influência da variabilidade em genes de apolipoproteínas sobre níveis lipídicos e parâmetros de massa e gordura corporal na população de Porto Alegre

Apolipoproteínas constituem a parte proteica das lipoproteínas e de uma maneira geral desempenham papéis como proporcionar estabilidade estrutural, solubilizar lipídeos altamente hidrofóbicos, servir como ligantes a receptores ou agir como co-fatores para enzimas envolvidas no metabolismo. Diversos estudos têm mostrado que a variabilidade dos genes que codificam estas proteínas podem influenciar os níveis lipídicos em diversas populações. A variabilidade da apo A-IV também foi associada com variáveis antropométricas. Nesta investigação foram analisados 8 RFLPs nos genes das apolipoproteínas C-I (HpaI), C-II (AvaII), C-III (SacI, FokI e MspI) e A-IV (XbaI, HinfI e PvuII). A amostra foi composta por 391 indivíduos caucasóides de Porto Alegre (RS) e dados sobre hábitos de vida, dosagens lipídicas e medidas antropométricas foram obtidas para cada indivíduo. Os fragmentos de interesse de cada gene foram amplificados por PCR e os genótipos foram identificados por eletroforese em géis de agarose ou poliacrilamida corados com brometo de etídio.

Efeito das prostaglandinas ciclopentenônicas sobre a expressão gênica do fator nuclear PPAR-γ, do receptor de scavenger CD36 e proteínas de apoptose em macrófagos : implicações para a fisiopatologia da aterosclerose

Considerando que as doenças cardiovasculares representam a maior causa de mortalidade e morbidade em países ocidentais, a aterosclerose se destaca pelo fato de predispor os pacientes ao infarto do miocárdio, a acidentes vasculares cerebrais e a doenças vasculares periféricas. Neste contexto, a oxidação de lipoproteínas do plasma, particularmente LDL, é um dos fatores de risco para eventos cardiovasculares, pois é reconhecida e internalizada por macrófagos, ocasionando a sua diferenciação em foam cells. Diversos fatores participam deste processo de diferenciação, como a expressão de receptores de scavenger CD 36, proporcionando aumento na captação de LDL oxidada, aumento na síntese endógena de colesterol e ativação de fatores nucleares que iniciam a transcrição de proteínas específicas e fatores de crescimento que disparam a aterogênese. Os fenômenos celulares relacionados à apoptose também são de especial importância, tanto no desenvolvimento da lesão aterosclerótica como na estabilidade da placa e formação de trombos. As prostaglandinas (PGs) ciclopentenônicas (CP-PGs), em particular a PGA2 e a 15-desóxi-∆12,14-PGJ2 são uma classe especial de PGs que, em diminutas concentrações, disparam a expressão das proteínas de choque térmico (hsp), que são citoprotetoras. Além disso, CP-PGs bloqueiam a ativação do fator nuclear pró-inflamatório NF-κB tornando-as potentes agentes antiinflamatórios. Embora as PGs das famílias A e J guardem uma série de características em comum, a 15-desóxi-∆12,14- PGJ2 é o ligante fisiológico do fator nuclear pró-aterogênico PPAR-γ, enquanto as PGs da família A ativam apenas a via citoprotetora das hsp. Este trabalho teve como objetivo avaliar os efeitos das CP-PGs sobre a expressão gênica de fatores relacionados à diferenciação de macrófagos em foam cells, bem como proteínas reguladoras do processo de apoptose, em células da linhagem pró-monocítica humana U937. Para tal, as células foram tratadas com CPPGs em presença e/ou ausência de LDL nat e LDL ox, o RNA foi extraído para a realização de RT-PCR para PPAR-γ, CD 36, HMG-CoA redutase e proteínas de apoptose Caspase 3, p53 e Bcl-xL. O tratamento estatístico utilizado foi análise de variância (ANOVA one-way) e teste “t” de student, com resultados expressos como médias + desvios-padrão da média, com P<0,05. Os resultados obtidos demontraram que as CP-PGs PGA2 (20µM-24h) e PGJ2 (1,5µM-24h) inibiram a expressão gênica do fator nuclear PPAR- γ (64 % (PGA2), 88 % (15- d-PGJ2)) nas células U937, em presença de LDL oxidada, quando comparado ao controle. PGA2 inibiu a expressão de HMG-CoA redutase (33 %), enzima chave da síntese de colesterol intracelular, e o tratamento com as CP-PGs também inibiu a apoptose nas células tratadas em presença de LDL oxidada. Os dados sugerem que as CP-PGs apresentam grande potencial para o tratamento da aterosclerose, já que, além de apresentarem efeito antiinflamatório, inibem a expressão do fator nuclear pró-aterogênico PPAR-γ, do receptor de scavenger CD36 (apenas a 15-desóxi-∆12,14-PGJ2) e da enzima HMG-CoA redutase. O bloqueio da apoptose nas células estudadas pode estar relacionado à citoproteção oferecida por estas PGs. Embora investigações in vivo deste laboratório tenham mostrado a eficácia do tratamento com CP-PGs em camundongos portadores de aterosclerose, estudos adicionais são necessários para esclarecer-se o efeito antiaterogênico das mesmas.