¿Cuáles son las diferencias moleculares entre el colesterol HDL y LDL?

En primer lugar, debemos especificar que no existen los "colesterol HDL" y los "colesterol LDL" . En la misma nota , no existe el "colesterol bueno" y el "colesterol malo" : el colesterol es solo una molécula, con esta estructura química

Lo que generalmente informan los análisis de sangre es HDL-C y LDL-C, es decir, la cantidad de colesterol en HDL o LDL respectivamente (nuevamente, el colesterol es siempre la misma molécula, ya sea en un HDL o en un LDL).

HDL (lipoproteína de alta densidad) y LDL (lipoproteína de baja densidad) son lipoproteínas , agregados de proteínas y lípidos que pueden transportar, entre otras cosas, colesterol. Hay 5 tipos principales de lipoproteínas, llamadas quilomicrones , VLDL , IDL , LDL y HDL y se distinguen por su tamaño, densidad y las proteínas que las componen.

La función principal de las lipoproteínas es la de transportar lípidos (=grasas) por todo el organismo en la sangre. El problema es que los lípidos no son solubles en agua (prueba a echar un poco de aceite en un vaso de agua) y la sangre está compuesta principalmente por agua. Las lipoproteínas, por otro lado, tienen un exterior hidrofílico ("amante del agua") y un interior lipofílico ("amante de la grasa"), así:

En la imagen, las "bolas" representan proteínas, llamadas apoproteínas, y la C representa el colesterol y los triglicéridos T, que son lípidos. Como puedes ver, todas las grasas están dentro de la lipoproteína, pero las exteriores, al ser solubles en agua, pueden disolverse fácilmente en la sangre.

La bioquímica de las lipoproteínas es bastante complicada y no entraré en detalles aquí (pero deje un comentario si desea obtener más explicaciones) pero, para simplificar las cosas:

• HDL trae lípidos desde la periferia de regreso al hígado
• LDL lleva lípidos del hígado a la periferia

Es muy importante, en este punto, señalar que los lípidos son una parte fisiológicamente importante de nuestro organismo. Todas las células de nuestro cuerpo contienen lípidos: la membrana de cada célula del cuerpo está formada por lípidos (llamados fosfolípidos) y también contienen colesterol. De hecho, el colesterol es extremadamente importante para el correcto funcionamiento del organismo ya que, por ejemplo, se utiliza como base para fabricar muchas hormonas (las llamadas hormonas esteroides, como el estrógeno, la progesterona, el cortisol, la testosterona, etc.).

Sin embargo, los niveles demasiado altos de lípidos, particularmente el colesterol, no son beneficiosos, ya que los niveles altos de colesterol se han relacionado con muchas enfermedades cardiovasculares, de las que escuchamos hablar mucho en estos días.

Por lo tanto, debido a que las HDL tienden a eliminar los lípidos de la circulación y devolverlos al hígado, pueden considerarse como una especie de "limpiadores", que eliminan el exceso de colesterol de la circulación.

Su pregunta es sobre las diferencias moleculares entre LDL y HDL.

La forma en que formulas, preguntando sobre las diferencias a nivel molecular, llama la atención sobre el hecho sorprendente de que la estructura molecular no es tan diferente como las grandes diferencias en la función fisiológica pueden hacerte suponer. Su pregunta es válida, ya que los libros de texto enumeran diferentes contenidos de colesterol, triglicéridos y proteínas, pero no explican las diferencias en la estructura de, por ejemplo, "marcadores moleculares de LDL". Similar a las diferentes clases de anticuerpos (IgM, IgG, IgA...) parece haber una estructura muy similar a todas las lipoproteínas transportadoras.

Por el contrario, para ilustrar, la palabra "quilomicrones" puede inducir a error a pensar en ellos como "micelas" o ser muy distintos de las lipoproteínas denominadas HDL, LDL, IDL y VLDL. Sin embargo, también pertenecen a la clase de lipoproteínas cuya función es el transporte de lípidos, y son más similares en estructura molecular como sugiere el etiquetado.

Curiosamente, una pregunta similar sobre Stackexchange Chemics se ha referido a su pregunta. Eso podría ilustrar lo anterior: cualquier diferencia relevante no se relaciona ni con la carga de las lipoproteínas ni con sus diferencias en las proteínas de recubrimiento o del núcleo (que existen), sino que cualquier diferencia está en la biología que, irónicamente, corresponde en gran medida al "etiquetado". : qué lipoproteína en contraste con la otra se deriva de qué órgano, cuál se dirige y descarga en qué tipo de células diana.

Para resumir: las diferencias no son diferencias en la carga ni en el revestimiento, sino diferencias en la señalización de envío y recepción que son diferencias, como resultado, de apolipoproteínas.

Por lo tanto, el ligando de LDL a

"receptor de LDL"

es la diferencia clave "literalmente",

lo cual se refleja notablemente en el hecho de que el ligando de LDL en las moléculas de LDL es la proteína más grande conocida, llamada

Apo B-100.

Respondiendo a su pregunta: es la expresión de la proteína Apo B-100, lo que distingue a las LDL de las HDL a nivel molecular con respecto a la patogenicidad.

Por el contrario, la proteína apoA-I puede considerarse una característica distintiva de las HDL (ver, por ejemplo, la cita a continuación, Verghese et al.)

Lo que es más, y puede resultar sorprendente, es el hecho de que no existe la misma molécula de HDL o LDL, ambos términos denotan clases de proteínas; parece que ningún "colesterol LDL" es como cualquier otro "colesterol LDL". Véase, por ejemplo, Kontush et al., 2014 Estructura de HDL: subclases de partículas y componentes moleculares.

Una característica relevante de esas proteínas son sus proteínas de ligando de receptor.

La regulación a la baja del receptor de LDL es la causa clave de la aterosclerosis (no se conocen otros efectos perjudiciales del colesterol).

De Nobelprize.org "Brown y Goldstein han descubierto que el mecanismo subyacente a la hipercolesterolemia familiar hereditaria grave es una falta total o parcial de receptores de LDL funcionales. En individuos normales, la absorción de colesterol de la dieta inhibe la síntesis de colesterol de las células. Como consecuencia, se reduce el número de receptores de LDL en la superficie celular, lo que conduce a un aumento de los niveles de colesterol en la sangre que, posteriormente, puede acumularse en la pared de las arterias y causar aterosclerosis y, finalmente, un ataque al corazón o un derrame cerebral".

Tenga en cuenta que el trastorno hereditario no es la única causa de la regulación a la baja de LDL-R: "Los receptores de LDL se regulan a la baja por el aumento del colesterol celular para prevenir la congestión de esteroles, que es una característica de las células en las lesiones ateroscleróticas". De: Bioquímica de lípidos, lipoproteínas y membranas (sexta edición), 2016

La forma en que plantea su pregunta llama la atención sobre el hecho de que no existe una regulación a la baja correspondiente del receptor de HDL.

La búsqueda en Wikipedia de "HDL-receptor" da como resultado: "La página "HDL-receptor" no existe". Presumiblemente, no es trivial saber que los premios Nobel Goldstein y Brown descubrieron toda una familia de los llamados " receptores carroñeros ".

¿Qué pasaría si los receptores de HDL estuvieran regulados a la baja (para comparar con la regulación a la baja de LDL)?

La "diferencia molecular" parece sorprendentemente poco clara entonces: tanto HDL como LDL transportan colesterol (es la misma molécula tanto en HDL como en LDL). Si demasiado LDL conduce a la deposición de colesterol, HDL ("demasiado") podría hacer la misma deposición; su pregunta es válida a ese respecto. La regulación a la baja del receptor distingue a las LDL de las HDL.

Hay una respuesta a una pregunta relacionada en Stackexchange que parece encajar exactamente, con respecto al papel distintivo de Apo B100, cita: "Debido a que LDL contiene solo la proteína ApoB, se reconoce con menos facilidad. Por lo tanto, más LDL permanece en el sangre.", con referencia adicional sobre los efectos patológicos. Si existiera algún mecanismo molecular (distintivo) que no sea la señalización de Apo-proteína que supuestamente protege los lípidos transportados de la oxidación o la degradación, se habría mencionado. Apo-B100 marca la diferencia.

La característica molecular esencial de las LDL es el ligando del receptor de LDL Apo B-100 que se une a los receptores de LDL (en las células del tejido adiposo) en contraste con el ligando del receptor de HDL al receptor de HDL (en las células hepáticas, sorprendentemente, sin embargo). , no solo en las células hepáticas) - este último conocido como "receptor depurador clase B tipo I"

que apenas se menciona en Wikipedia (sin haber realizado una búsqueda intensiva, es cierto: no debería encontrarse en la literatura ninguna discusión o incluso mención sobre la regulación a la baja que causa una enfermedad común, cp. Rigotti et al. , 1997, Una mutación dirigida en la codificación del gen murino el receptor eliminador de lipoproteínas de alta densidad (HDL) clase B tipo I revela su papel clave en el metabolismo de las HDL: "(...) la sobreexpresión hepática reduce drásticamente las HDL plasmáticas". Presumiblemente, no hay regulación negativa del receptor de HDL que correspondería a la regulación negativa del receptor de LDL.

Sobre Apo B-100 como marcador molecular distintivo ver, por ejemplo, Encyclopedia Britannica :

"LDL contiene una sola apoproteína y es el principal transportador de colesterol al tejido periférico como esterol libre y ésteres. La descarga del contenido lipídico de este complejo requiere el reconocimiento de la apoproteína LDL B-100 por un receptor ubicado en la superficie de las células receptoras. Cuando la proteína se une al receptor, el complejo receptor-LDL es absorbido por la célula en un proceso conocido como endocitosis. La LDL endocitosada descarga su contenido dentro de la célula, y B-100 se degrada a amino libre. ácidos que se utilizan para sintetizar nuevas proteínas o se metabolizan como fuente de energía. La aclaración del proceso de captación celular de LDL por parte de Michael Brown y Joseph Goldstein les valió el Premio Nobel de Fisiología o Medicina en 1985".

Hay un aspecto más de su pregunta en el contexto de esta respuesta.

El término "depurador" (para HDL, no para LDL) sugiere el hecho de que otra diferencia entre HDL y LDL radica en que las LDL se degradan en los lisosomas después de la absorción (por las células del tejido adiposo), mientras que las HDL se reciclan después de "aterrizar" en receptor de HDL, es decir, ni siquiera captado por las células hepáticas. Permítanme agregar este pensamiento tentativo: por lo tanto, como parece que no hay un ciclo de "retroalimentación" para LDL; el hígado que produce LDL (que, por cierto, comienza como VLDL) podría no regular a la baja la síntesis de LDL si el tejido objetivo regula a la baja los receptores de LDL.

Puede omitir los siguientes pensamientos tentativos míos: según Voet et al, Bioquímica, la recepción de LDL a través del receptor de LDL por parte de los adipocitos conduce a que estos "eliminen" el colesterol (que parece ser recogido por la "eliminación" de HDL). Véase, por ejemplo, Verghese et al., 2007
"En presencia de HDL, compuesto de apoA-I humana y fosfatidilcolina, los adipocitos liberan colesterol en una forma dependiente de la dosis de lipoproteína y del tiempo". Esto podría considerarse el reciclaje del colesterol (llevado del hígado al tejido de almacenamiento por LDL y de regreso al hígado en HDL, ya que la entrega de ácidos grasos al tejido de almacenamiento permite que estos liberen colesterol). En un concepto tentativo evolutivo, el colesterol como molécula en sí misma podría haber sido alguna vez el mismo vehículo de transporte para transportar lípidos y grasas desde y hacia las células (ver arriba: HDL ni siquiera se somete a endocitosis, en contraste con la captación de receptores de LDL, cuando regresa a las células hepáticas, el colesterol aún ingresa a las células hepáticas. HDL deja el "receptor de barrido" receptor tal como está; es una especie de taxi; mi analogía es con el colesterol). Esta idea lleva a considerar la cantidad total de colesterol cargado como presumiblemente distintivo: cualquier cantidad que supere un nivel definido como límite superior para la "función de taxi" podría descargarse (u oxidarse en la función depuradora). Esto parece coherente con la existencia de "restos": hay restos de LDL o VLDL y restos de quilomicrones por los que el hígado recibe colesterol. A nivel molecular, puede haber una diferencia en la cantidad relativa o absoluta de colesterol, entre LDL y HDL, lo que refleja que el HDL como tal "es" un remanente en el sentido de que recicla el colesterol en "cantidad remanente/por lo tanto calidad". (Existen remanentes de LDL y quilomicrones, sin embargo, no existe tal término o cosa como remanente de HDL, para verificar). Por cierto, en contra de la intuición, podría decirse que el colesterol se considera " colesterol por señalización del receptor LDL. "En el otro lado", estas células diana de LDL "captan" y conservan colesterol y lípidos (de la degradación de LDL). Puede haber algún circuito de retroalimentación de recibir lípidos y eliminar el colesterol libre que, en evolución, aún es independiente de la señalización del receptor APO-B100-LDL, y la regulación negativa del receptor LDL solo podría interconectar ambos niveles o regular los "colesterols" libres. en la sangre o, si el colesterol es un instrumento anterior de captación como se propone, en el líquido intersticial. Gracias por haber permitido este pensamiento tentativo. Puede haber algún circuito de retroalimentación de recibir lípidos y eliminar el colesterol libre que, en evolución, aún es independiente de la señalización del receptor APO-B100-LDL, y la regulación negativa del receptor LDL solo podría interconectar ambos niveles o regular los "colesterols" libres. en la sangre o, si el colesterol es un instrumento anterior de captación como se propone, en el líquido intersticial. Gracias por haber permitido este pensamiento tentativo. Puede haber algún circuito de retroalimentación de recibir lípidos y eliminar el colesterol libre que, en evolución, aún es independiente de la señalización del receptor APO-B100-LDL, y la regulación negativa del receptor LDL solo podría interconectar ambos niveles o regular los "colesterols" libres. en la sangre o, si el colesterol es un instrumento anterior de captación como se propone, en el líquido intersticial. Gracias por haber permitido este pensamiento tentativo.

Para resumir:

Las lipoproteínas se parecen entre sí en estructura molecular y formas transportadas de grasa/colesterol más de lo que pueden sugerir las siglas HDL/LDL.

La diferencia relevante radica en sus ligandos, que se dirigen a diferentes células diana: el ligando al "receptor de LDL" (que HDL parece no tener o tiene en mucha menor medida) es decisivo en la patogenicidad ya que hay una "regulación negativa del receptor de LDL"; no hay regulación negativa fisiológica (in vivo) de HDL.

Por lo tanto, la característica molecular distintiva parece ser la molécula Apo-B100, que es la proteína más grande del cuerpo.