De rol van de Low Density Lipoprotein Receptor-Related Protein 1 in de ontwikkeling van atherosclerose

Samenvatting Het low density lipoprotein (LDL) receptor-related protein 1 (LRP1) is e en grote multifunctionele receptor, die meerdere ongerelateerde extracel lulaire liganden bindt. Als lid van de LDL receptor (LDLR) familie, heef t LRP1 niet alleen een belangrijke functie als een ‘cargo’ internalisere nde receptor, maar is hij ook betrokken als een (co-)receptor in signaal transductie. Mede daardoor participeert LRP1 in verschillende (patho)fys iologische processen zoals de ziekte van Alzheimer, het vetmetabolisme e n atherosclerose. De in vivo evaluatie van de rol die LRP1 he eft in atherosclerose werd bemoeilijkt door het feit dat homozygote LRP1 knock-out muizen embryonaal lethaal zijn en omdat tot dusver geen enkel e spontane mutatie in LRP1 bij mensen werd vastgesteld die zijn functie compromitteert. Momenteel is de huidige kennis van de functie van LRP1 i n processen gerelateerd aan atherosclerose en andere cardiovasculaire zi ektes gebaseerd op data die werden verworven bij het bestuderen van muiz en in welke LRP1 conditioneel werd geïnactiveerd in verschillende weefse ls. Desondanks die celspecifieke informatie is er tot op heden geen duid elijkheid over de impact van een systemische en endogene expressie van e en disfunctioneel LRP1. Om toch informatie te kunnen verwerven betreffen de een systemische, dysfunctineel LRP1 werd er in deze studie gebruikt g emaakt van een muismodel in welke LRP1 disfunctionaliteit werd geïntrodu ceerd door knock-in gemedieerde inactivering van het NPxYxxL motief in h et intracellulaire domein van LRP1. De evaluatie van deze knock-in mutat ie op atherosclerose ontwikkeling werd mogelijk gemaakt door deze muizen te kruisen met LDLR-deficiënte of apoE-deficiënte muizen, de twee meest gebruikte muismodellen in atherosclerose onderzoek. Deze LRP1 knock-in muizen met de inactiverende mutatie in het NPxYxxL mo tief vertoonden na kruising met LDLR-deficiënte muizen een meer atheroge en lipoproteïnenprofiel. De toename in voornamelijk triglyceriden-rijke lipoproteïnenpartikels was geassocieerd met een verminderde klaring van postprandiale vetten als gevolg van een gecompromitteerde endocytose sne lheid van het gemuteerde LRP1 en een verminderde lipase activiteit in he t vetweefsel. Deze verminderde lipase activiteit werd gerelateerd aan ee n reductie van de expressie van proteïnen relevant voor vetcelmaturatie van ongeveer 50%. In deze gedifferentieerde vetcellen werd de verminderd e expressie van een ‘downstream’ gereguleerde glucosetransporter gekoppe ld met een verstoorde glucosetolerantie onafhankelijk van insuline produ ctie en gevoeligheid. Wanneer LRP1 knock-in muizen in de LDLR-deficiënte achtergrond een atherogeen dieet werd toegediend, nam de ontwikkeling v an atherosclerose met 50% toe. Deze verergering werd begeleid door een t oename in gladde spiercellen, de hoeveelheid collageen en het aantal apo ptotische cellen in de letsels. De impact van de LRP1 mutatie had echter een beperkte impact op de basale expressie en signaaltransductie van de PDGFR-ß alsook op de eigenschappen van apoE om PDGF-BB gestimuleer de migratie van gladde spiercellen te inhiberen. De concentratie van ath erogene LRP1 liganden zoals MMP-2, t-PA, FVIII en de inflammatoire ligan d TNF-α vertoonde dan weer wel een significante toename. Deze bevin dingen demonstreren dat het NPxYxxL motief essentieel is voor de atherop rotectieve rol van LRP1. Het motief blijkt relevant te zijn voor de norm ale controle van het vetmetabolisme en van atherogene en inflammatoire l iganden, zonder een duidelijk effect op PDGFR-ß/PDGF-BB gemedieerde signaaltransductie in gladde spiercellen. Deze studie levert het bewijs dat in een diermodel een subtiele en gedeeltelijke disfunctionaliteit v an LRP1 resulteert in de accumulatie van kleinere defecten op verschille nde niveaus die allen bijdragen tot een toegenomen ontvankelijkheid voor het ontwikkelen van cardiovasculaire ziektes. In het tweede luik van de studie werd de impact van een disfunctioneel L RP1 op de ontwikkeling van atherosclerose bestudeerd in vivo in de afwezigheid van apoE. In een apoE-deficiënte achtergrond resulteer de de additionele inactivering van het NPxYxxL motief in een verminderde hoeveelheid van circulerende triglyceriden-rijke lipoproteïnenpartikels als gevolg van een versnelde klaring van postprandiale vetten ter hoogt e van de lever, zoals afgeleid kon worden uit een toegenomen accumulatie van postprandiale triglyceriden in de lever. Disfunctioneel LRP1 had no ch een impact op de differentiatie van vetcellen noch op de klaring van glucose uit de bloedbaan, maar was wel geassocieerd met compenserende ve rhoogde expressie van LDLR in levercellen. In de zoektocht naar een moge lijke verklaring voor deze compensatie werd vastgesteld dat inactivering van het NPxYxxL motief niet alleen de efficiëntie van de internalisatie verstoorde maar ook de insuline-gemedieerde translocatie van LRP1 naar het plasmamembraan in de lever. Dit werd gevolgd door een verstoring in de cellulaire sortering van de receptor omdat relatief weinig mutant LRP 1 werd aangetroffen in endosomale compartimenten van de cel. De compense rende toegenomen LDLR expressie was verbonden met de vaststelling dat 12 maanden oude apoE-deficiënte muizen tweemaal minder spontane atheroscle rose ontwikkelden. Deze vermindering in atherogenese was gecorreleerd me t significant lagere LDL-cholesterol concentraties. Samen tonen de resul taten aan dat in de afwezigheid van apoE een dysfunctioneel LRP1 bijdraa gt tot een verbeterde klaring van postprandiale lipoproteïnen mogelijk v ia de verhoogde LDLR-expressie in de lever zonder de ontwikkeling van ve tcellen te beïnvloeden. Deze compensatie werd op latere leeftijd in de m uizen zeer relevant voor het behouden van lage cholesterol concentraties in de bloedbaan en bijgevolg voor het inperken van atherosclerose ontwi kkeling. Finaal kunnen we concluderen dat een systemische verstoring de functie v an endogeen tot expressie komend LRP1 heeft bijgedragen tot het verwerve n van nieuwe inzichten en het oproepen van additionele vragen met betrekking tot de rol van LRP1 en zijn interactie met apoE in de ontwikk eling van atherosclerose en metabole ziektes zoals zwaarlijvigheid en di abetes.status: publishe