La apoproteína (a) es una proteína de adhesión

Resumen

En publicaciones previas hemos demostrado que la apoproteína(a) [apo(a)] tiene importantes propiedades fisiológicas que superan con creces sus desventajas. También hemos identificado poderosas propiedades beneficiosas de la apo(a) en la defensa contra la proliferación de diversas enfermedades. Aquí, ampliamos ese concepto y proponemos que la apo(a) desempeña un papel fisiológico decisivo como proteína de adhesión. La apo(a) contiene el tripéptido arginina-glicina-aspartato (RGD), una secuencia característica de las proteínas de adhesión. Nuestro descubrimiento de apo(a) libre en el esperma humano corrobora este papel. En este último caso, la apo(a) no está asociada con la apoproteína B (apoB) ni con las lipoproteínas de baja densidad (LDL). Evidentemente la Lp(a) es sobre todo una forma de transporte factible de la apo(a) al lugar histológico donde se necesitan. Los órganos que están aislados en gran medida de la circulación sanguínea, como los testículos y el cerebro, han conservado su capacidad de producción autónoma de apo(a). La capacidad de órganos tan cruciales como el cerebro y los testículos para regular su suministro de apo(a) con independencia de la producción de Lp(a) en el hígado no es una coincidencia. Apoya aún más nuestro concepto de que la apo(a) desempeña un importante papel en la salud y en la enfermedad. En tanto que proteína de adhesión, la apo(a) interviene en la organización de la interacción entre los sistemas celulares y la matriz extracelular en la formación de tejido, la remodulación y la reparación. Bajo condiciones fisiológicas, la apo(a) media la adhesión celular y la migración, además de procesos como la diferenciación y el crecimiento. Teniendo en cuenta esas propiedades fisiológicas, la importancia de la apo(a) aumenta bajo condiciones patológicas, las cuales la apo(a) compensa el déficit de ascorbato de una forma versátil; en tanto que proteína de adhesión, media particularmente la interacción celular-extracelular durante los procesos de reparación crónica. La identificación de la apo(a) como proteína de adhesión proporciona nuevas perspectivas a esos procesos. Por último, no ha escapado a nuestra atención que la apo(a) puede desempeñar un papel crucial en el desarrollo y la diferenciación del organismo durante la evolución humana.

Abreviaturas

Lp(a), lipoproteína(a); apo(a), apoproteína(a); apoB, apoproteína B -100; LDL, lipoproteínas de baja densidad; ECV, enfermedad cardiovascular; PVD, vasculopatía periférica; RGD, tripéptido arginina-glicina-aspartato.

Introducción

La apoproteína (a) [apo(a)] es una macromolécula singular que se sintetiza a gran velocidad en el ser humano y otras especies que han perdido su capacidad de producción de ascorbato endógeno (1). Cuando se asocia con las lipoproteínas de baja densidad (LDL) para formar la lipoproteína (a) [Lp(a)], se convierte en un factor de riesgo principal de enfermedad cardiovascular (ECV) (2). La conservación de un rasgo genético tan perjudicial en potencia merece una explicación. Nuestro descubrimiento de la conexión ascorbato-apo(a) marcó un punto de inflexión en la dirección de las investigaciones. Propusimos que la apo(a) debe tener propiedades fisiológicas ventajosas que superen con creces sus desventajas. Posteriormente identificamos potentes propiedades beneficiosas de la apo(a) en la defensa contra la proliferación de varias enfermedades. Entre esas propiedades se cuentan la estabilización de la matriz extracelular, la interacción con el sistema de la coagulación, la defensa antioxidativa y la inhibición de la proteólisis inducida por plasmina. El déficit de ascorbato es el estado metabólico en el que se necesitan esos mecanismos de defensa. Además, identificamos los periodos prolongados de déficit de ascorbato durante la evolución como los estados que significan un riesgo para la vida que inducen la producción elevada de apo(a) en primates y humanos. En el artículo anterior se discute la enorme importancia de esos descubrimientos para la salud humana (3).

Basándonos en la conclusión de que las propiedades beneficiosas de la apo(a) deben ser mayores que su papel en la defensa de la proliferación de la enfermedad, proponemos ahora otra función de esta proteína, quizá la más decisiva. Proponemos que la apo(a) puede funcionar como una proteína de adhesión. Además, proponemos que la apo(a) interviene de manera crucial en la diferenciación, la morfogénesis y, posiblemente, la fertilidad y el desarrollo de la inteligencia.

La molécula de apo(a) contiene la secuencia arginina-glicine-aspartato característica de las proteínas de adhesión

Recientemente se ha descubierto que propiedades como la morfogénesis, la diferenciación y el crecimiento de los órganos están asociadas con una serie de proteínas presentes en la matriz extracelular y en la sangre, como la fibronectina, el colágeno, la laminina, la vitronectina y la osteopontina, con inclusión también de factores de la coagulación como el fibrinógeno y el factor de von Willebrand. Estas ‘proteínas de adhesión' contienen una secuencia de aminoácidos característica: arginina-glicina-aspartato (RGD), por medio de la cual interaccionan con las integrinas, una familia de receptores de la superficie celular para las proteínas de adhesión (4,5). Por consiguiente, investigamos la posibilidad de que la molécula apo(a) contenga dicha secuencia y pueda funcionar como una proteína de adhesión. El análisis de secuencia de la molécula de apo(a), que llevó a cabo nuestro colaborador el Dr. Jerzy Jurka, reveló una secuencia del tripéptido arginina-glicina-aspartato (RGD) en la región del kringle (en espiral)-35. Este hallazgo confirma que la apo(a) tiene la decisiva secuencia tripeptídica que caracteriza a la familia de las proteínas de adhesión. A través de la secuencia RGD, es posible que la apo(a) pueda interaccionar con monocitos, trombocitos y otras células durante los procesos de defensa fisiopatológica, así como en situaciones fisiológicas. Concluimos que podría determinarse mejor el papel de la apo(a) como proteína de adhesión si pudiéramos probar su producción con independencia de la apoB y la partícula Lp(a).

Detección de la apo(a) en el esperma humano

Cuando analizamos el esperma humano en nuestro laboratorio, se encontró que el plasma y la fracción celular seminales contenían apo(a). No pudimos detectar ninguna apoB asociada con esta apo(a). La detección de la apo(a) en el esperma humano es la prueba de que en realidad se produce y se segrega apo(a) aislada en un líquido corporal, con independencia de la apoB y de las partículas de lipoproteína. Hace dos años el equipo de Richard Lawn investigó el contenido de ARNm de la apo (a) en los órganos de monos rhesus. Además de en el hígado, se encontró también ARNm de la apo(a) en los testículos y el cerebro (6). Hasta ahora, no se han explicado esas observaciones. La función propuesta para la apo(a) como proteína de adhesión ofrece esta explicación. Tras nuestro descubrimiento de apo(a) en el esperma, es probable que también se encuentre apo(a) en el líquido cefalorraquídeo. Los dos órganos están separados del torrente sanguíneo en gran medida por barreras hemato-orgánicas. La detección de una producción autónoma de apo(a) en esos órganos nos lleva a importantes conclusiones. Obviamente el papel de la apo(a) en el metabolismo humano es de tanta importancia que prácticamente ningún órgano puede permitirse estar aislado del suministro de apo(a). Además, los órganos que están aislados de este suministro de apo(a) a través de la Lp(a) circulatoria han mantenido la capacidad de producción autónoma de esta proteína.

Lp(a), la forma de transporte de la proteína de adhesión apo(a)

Mucho del interés suscitado por la Lp(a) procede de su asociación con el metabolismo de las lipoproteínas, en particular de su estrecha relación con las partículas LDL. En función de nuestros recientes descubrimientos y del papel de la apo(a) como una proteína de adhesión, concluimos que esta asociación es más el medio que el fin. Las partículas de lipoproteína Lp(a) segregadas por el hígado al plasma son la forma de transporte de la apo(a). Mediante este mecanismo de transporte, la apo(a) puede ser llevada a casi todas partes del organismo bajo condiciones fisiológicas y fisiopatológicas. Goldstein y Brown sugirieron que la apo(a) puede dirigir la partícula LDL a los lugares de cicatrización de heridas (7). Nosotros, sin embargo, proponemos, a la luz del concepto presentado aquí, que es la molécula de apo(a), antes que la molécula de LDL, el miembro más importante de esta cooperación metabólica. Por tanto, la partícula de LDL constituye el medio, es decir, el vehículo de transporte adecuado, antes que el fin, esto es el suministro de sustrato lipídico para la reparación tisular. Un análisis más exhaustivo de la cantidad de LDL y de Lp(a) y de su relación como parte del plasma de cada individuo, confirma este concepto: la apo(a), no las LDL, es el miembro limitante de la pareja. Por supuesto, no descartamos que la disponibilidad de substratos lipídicos en el sitio de crecimiento o reparación del tejido pueda ser una ventaja añadida para la combinación de apo(a) y LDL.

El papel de la proteína de adhesión apo(a) bajo condiciones fisiológicas

Se han detectado concentraciones plasmáticas elevadas de Lp(a) en recién nacidos, así como durante períodos de intensificación del crecimiento (8). Por tanto, es concebible que el papel principal de la proteína de adhesión apo(a) tenga lugar durante el desarrollo y la diferenciación del organismo y sus órganos. Los órganos incapaces de sintetizar apo(a) son abastecidos a través de la Lp(a) de la circulación. Los órganos separados de la circulación por una barrera hematoorgánica dependerían de su propia producción.

A este respecto, la capacidad del cerebro para producir apo(a) merece particular atención. Mediante estudios in vitro con otras proteínas de adhesión, se ha demostrado que el tripéptido RGD interviene de manera fundamental en la diferenciación y la morfogénesis del sistema nervioso central y periférico, así como en la unión de los oligodendrocitos a varios componentes de la matriz derivados de la glia (9). Por tanto, es concebible que la proteína de adhesión apo(a) intervenga en el desarrollo y la diferenciación del cerebro.

De igual forma, la presencia de apo(a) en el líquido seminal sugiere un papel específico para ella. Se ha demostrado que las secuencias RGD son esenciales para la formación de los cordones de las células de Sertoli. Además, durante la concepción, la secuencia RGD interviene en la adhesión esperma-oolema y en la penetración al huevo. Tanto la formación de los cordones de células de Sertoli como la propia fertilización han sido inhibidas satisfactoriamente por péptidos sintéticos que contenían la secuencia RGD (10). La detección de apo(a) en el esperma humano sugiere un papel para la esta proteína en la fertilidad y la concepción.

El papel de la proteína de adhesión apo(a) en condiciones patológicas

La importancia de la apo(a) como proteína de adhesión aumenta bajo condiciones patológicas y de déficit de ascorbato. La apo(a) coordina la interacción entre los sistemas celulares y la matriz extracelular durante los procesos de reparación. La apo(a) interviene en la reformación tisular durante los procesos de reparación aguda, como la cicatrización de heridas, y se sabe que los niveles plasmáticos de Lp(a) están elevados durante las fases postoperatorias. Los procesos de reparación crónica son característicos de todos los estados patológicos y son mantenidos por un déficit crónico de ascorbato. En esta situación, las proteínas adhesivas desempeñan un papel particular. Interaccionan con sistemas celulares como los monocitos, las células T y los trombocitos y, por tanto, representan un papel crucial en los procesos inflamatorios, infecciosos, hemostáticos y muchos otros (4,5). La proteína adhesiva apo(a), en función de sus propiedades fisiológicas, puede desempeñar un papel importante en la contención de las enfermedades, la reorganización tisular y los procesos de reparación crónica en general. La elevación de los niveles plasmáticos de Lp(a), como se ha establecido para el cáncer y las enfermedades cardiovasculares, inflamatorias y muchas otras, constituye una confirmación añadida de este concepto.

En este contexto, es digno de mención que la apo(a) puede interaccionar con una variedad de otras proteínas adhesivas, como el fibrinógeno, el colágeno y la fibronectina. La interacción de la apo(a) con la fibronectina es de particular interés.

Apo(a) y fibronectina

La fibronectina es una de las proteínas de adhesión mejor caracterizadas. Está presente en el plasma y en otros líquidos corporales, con una concentración particularmente elevada en el líquido seminal. La fibronectina interviene en la migración celular durante la embriogénesis, la morfogénesis, la diferenciación y el crecimiento de muchos sistemas. En particular, se ha demostrado que interviene en el desarrollo y la diferenciación del cerebro y del sistema nervioso periférico. Otras funciones son la agregación plaquetaria, la formación de trombos y la curación de heridas (5). La apo(a) y la fibronectina comparten propiedades estructurales y funcionales comunes. Las dos moléculas consisten en numerosos segmentos repetidos, entre ellos las estructuras kringle, y posiblemente comparten genes ancestrales comunes. La apo(a) y la fibronectina pueden unirse a la fibrina y al colágeno. Una región particularmente bien caracterizada es la región de unión de la fibronectina a las células, que contiene una secuencia RGD e interviene de manera crucial en la interacción de la fibronectina con las integrinas y diferentes sistemas celulares.

Se ha publicado que la apo(a) no sólo puede unirse a la fibronectina, sino que también escinde esta molécula. Esta observación se ha interpretado como una indicación del papel patógeno de la apo(a) (11). Nosotros presentamos aquí una interpretación alternativa: la coexistencia de apo(a) y fibronectina, por ejemplo en el plasma, el líquido seminal y otros líquidos orgánicos en concentraciones relativamente elevadas, descarta en gran medida una interacción hostil genuina de esas dos proteínas. Es bastante probable que la apo(a) y la fibronectina compartan varias funciones comunes. Esta conclusión viene apoyada por el hecho de que se encuentra un aumento de la fibronectina plasmática casi inmediatamente en los lugares de cicatrización de heridas y de reparación celular (12). La Lp(a), sin embargo, alcanza su valor máximo en pacientes traumatizados sólo después de una semana. Por tanto, es concebible una sustitución de la proteína de adhesión a corto plazo fibronectina por la apo(a), una molécula de adhesión a largo plazo con funciones superiores.

La proteína de adhesión apo(a) y su posible papel en la evolución humana

El papel de las proteínas de adhesión en la morfogénesis y en la diferenciación de órganos está bien establecido, pero se sabe poco sobre su posible papel en la diferenciación de las especies durante la evolución. En parte, esto refleja el hecho de que las proteínas de adhesión descubiertas hasta ahora, entre ellas la fibronectina, están muy conservadas en todo el mundo animal. Por consiguiente, es difícil estudiar su papel con respecto a la diferenciación entre las especies. Este no es el caso para la proteína de adhesión apo(a). La apo(a) se ha convertido en un constituyente principal del metabolismo, sobre todo en primates y humanos.

Por tanto, sobre la base de otras ventajas evolutivas logradas durante la evolución de los primates, no descartamos que la apo(a) pueda haberse convertido en un elemento metabólico adicional importante en la evolución hacia el ser humano. La producción de apo(a) en los testículos y el cerebro podría interpretarse como una prueba añadida. En estos órganos residen determinadas ventajas evolutivas fundamentales: la fertilidad y la inteligencia.

Conclusión

Proponemos que la apo(a) es una proteína de adhesión. Proporcionamos varias líneas de evidencia. La molécula apo(a) contiene una secuencia del tripéptido RGD, una secuencia peptídica característica de las proteínas de adhesión. Por consiguiente, se propone que la apo(a) interacciona con los sistemas receptores de la integrina sobre la superficie de los trombocitos, los monocitos y otras células bajo condiciones fisiológicas y fisiopatológicas. La detección de apo(a) en órganos humanos que no tienen acceso al suministro de esta proteína a través de la partícula Lp(a) de la circulación corrobora su papel. Se sugiere que prácticamente todos los órganos humanos dependen de manera crucial del suministro de apo(a).

Con nuestro descubrimiento de la conexión ascorbato-apo(a) se puso inmediatamente de manifiesto que la apo(a) ejerce poderosas propiedades beneficiosas en la salud y la enfermedad. Con el reconocimiento de la apo(a) como proteína de adhesión, las implicaciones de este descubrimiento puede ser de gran transcendencia. Proponemos que la apo(a) participa en de una manera coordinada en la morfogénesis y la diferenciación de los órganos, así como en el crecimiento corporal. Además, la producción preferente de apo(a) en primates y el ser humano y su producción autónoma en los órganos cruciales para la inteligencia y la reproducción proporcionan aún otra pista: puede que la apo(a) resulte ser una pieza importante del mosaico metabólico en la evolución hacia el ser humano durante el tiempo notablemente corto en el que se ha convertido en la especie dominante sobre la Tierra.

Bibliografía

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3. Rath M, Pauling L (1991): An orthomolecular theory of human health and disease. Journal of Orthomolecular Medicine 6.

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