Heterogeneity and molecular mechanisms of anti-apoptotic activity of high-density lipoprotein (HDL) subfractions on endothelial cells

Introdução: A lipoproteína de baixa densidade (LDL) e suas formas oxidadas (LDLox) possuem múltiplas propriedades aterogênicas, atuando na deposição de colesterol, indução e manutenção da inflamação, disfunção endotelial, surgimento de células espumosas na parede arterial e conseqüente formação da placa de ateroma. Adicionalmente, LDLox induz apoptose de células endoteliais humanas (HMEC). A lipoproteína de alta densidade (HDL) possui inúmeras atividades antiaterogênicas, incluindo ações antioxidante, anti-inflamatória e anti-trombótica. A HDL é capaz de proteger as HMEC contra apoptose. As subfrações de HDL (sHDL) são heterogêneas em sua composição físico-química e atividades biológicas. A atividade antioxidante das sHDL aumenta com a densidade (HDL2b<HDL2a<HDL3a<HDL3b <HDL3c) e está deficiente em pacientes com SMet. Contudo, a heterogeneidade da atividade anti-apoptótica das sHDL é ainda desconhecida. Objetivos: (i) avaliar a heterogeneidade da atividade protetora das sHDL de indivíduos normolipidêmicos (n=7) e de pacientes com SMet (n=16) contra apoptose de HMEC induzida por LDLox; (ii) definir os mecanismos moleculares envolvidos nesta atividade. Métodos: Através de ultracentrifugação por gradiente de densidade, isolamos cinco diferentes sHDL. HMEC foram incubadas com LDLox (200 ?g apoB/ml) na presença ou não das sHDL (5-100 ?g proteína/ml). Os marcadores de toxicidade (MTT) e de apoptose celular (microscopia de fluorescência, marcagem com anexina V, cit c, AIF, degradação Bid, atividade caspase-3 e fragmentação do ADN) foram analisados. Resultados: Todas sHDL protegeram as HMEC contra a toxicidade e apoptose induzidas pela LDLox. Com mesma concentração de proteína, as subfrações HDL3c (60% proteção - MTT - e >100% - anexina V) e 3b (43% e 67%, respectivamente) de indivíduos normolipidêmicos apresentaram atividade anti-apoptótica mais potente do que as subfrações HDL2a (29% e 28%; p<0,01 vs. HDL3c, respectivamente) e 2b (25% e 62%; p<0,001 vs. HDL3c, respectivamente). Todas sHDL reduziram geração de espécies reativas de oxigênio (ROS) induzida pela LDLox, sendo a HDL3c (54%) mais potente do que HDL2b (21%; p<0.05 vs. HDL3c). Houve correlação positiva entre as atividades anti-apoptótica e antioxidante intracelular com conteúdo de apoA-I e esfingosina 1-fosfato (E1F) das sHDL, senda HDL3b e 3c ricas em E1F. A atividade anti-apoptótica da E1F e das sHDL parece depender da interação com as células endoteliais via apoA-I e seu receptor SR-BI. Finalmente, as HDL3c (n=5) isoladas de pacientes com SMet possuem conteúdo significativamente menor de apoA-I e reduzida atividade anti-apoptótica (60%, p<0,01), quando comparada aos controles normolipidêmicos (n=5). Houve tendência à diminuição da proteção contra a geração de ROS (SMet, n=10). Conclusão: As subfrações HDL3c protegem de forma potente as células endoteliais humanas contra toxicidade e apoptose induzidas pela LDLox, assim como contra geração de ROS. Esta atividade antiapoptótica está reduzida na SMet.Background: Low density lipoprotein (LDL) and its oxidized forms (oxLDL) have several atherogenic properties, including cholesterol deposition, inflammation, endothelial dysfunction and foam cell formation on the arterial wall, leading to atherosclerotic plaque development. In addition, oxLDL induces human endothelial cell apoptosis (HMEC). High-density lipoprotein (HDL) has number of antiatherogenic activities, as antioxidative, anti-inflammatory and anti-thrombotic actions. HDL displays anti-apoptotic activity and is able to protect endothelial cells against oxLDL-induced apoptosis. HDL subfractions (sHDL) are highly heterogeneous in their physical and chemical composition and biological functions. Antioxidative activity of HDL subfractions increases with increment in density, HDL2b<HDL2a<HDL3a<HDL3b <HDL3c. Important, HDL subfractions from subjects with metabolic syndrome (MetS), display a significantly lower antioxidative activity as compared to healthy controls. However, the heterogeneity of their anti-apoptotic activity was not demonstrated. Objectives: (i) to evaluate the heterogeneity of antiapoptotic activity of sHDL from normolipidemic controls (n=7) and MetS patients (n=16) towards oxLDL-induced apoptosis of HMEC; (ii) to define molecular mechanisms involved in this anti-apoptotic action. Methods: Five major sHDL were fractionated by density gradient ultracentrifugation. HMEC were incubated with mildly oxLDL (200 ?g apoB/ml) in the presence or absence of each sHDL (5-100 ?g protein/ml). Markers of cellular toxicity (MTT) and apoptosis (fluorescent nucleic acid staining, annexin V binding, cytochrome c, AIF and Bid, caspase-3 activity and DNA fragmentation) were observed. Results: All HDL subfractions isolated from normolipidemic subjects protected HMEC against oxLDL-induced toxicity and apoptosis. At equal protein concentrations, HDL3c (60% protection in the MTT test; >100% in annexin V biding) and 3b subfractions (43% and 67%, respectively) were more potent against oxLDL-induced toxicity and apoptosis as compared to HDL2a (29% and 28%; p<0.01 vs. HDL3c, respectively) and 2b subfractions (25% and 62%; p<0.001 vs. HDL3c, respectively). All HDL subfractions attenuated of reactive oxygen species (ROS) generation in HMEC induced by oxLDL. Again, HDL3c (54% inhibition) were more potent as compared to HDL2b (21%; p<0.05 vs. HDL3c). The anti-apoptotic and intracellular antioxidative activities of HDL3 were positively correlated with apoA-I and sphingosine 1-phosphate (S1P) content of sHDL and, possibly, depend on their cellular interaction through apoA-I and its SR-BI receptor. The sHDL3c isolated from MetS patients (n=5) possess reduced content of apoA-I and less potent anti-apoptotic activity (-60%, p