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Paraoxonasa, ¿algo más que una enzima?
88.830
Amaia Canales y Francisco J. Sánchez-Muniz
Departamento de Nutrición. Facultad de Farmacia. Universidad Complutense de Madrid. Madrid. España.
Las enfermedades cardiovasculares (ECV) constituyen la primera causa de muerte en los países desarrollados. La hipótesis de la peroxidación de las lipoproteínas de baja densidad (LDL) como mecanismo
desencadenante del proceso aterosclerótico ha promovido estudios
a fin de conocer los sistemas de que dispone el organismo para incrementar la defensa antioxidante y, por tanto, frenar la puesta en
marcha de la aterosclerosis. Entre ellos se encuentra la enzima paraoxonasa. Esta enzima está principalmente relacionada con las lipoproteínas de alta densidad (HDL) y parece contribuir al mantenimiento y
recuperación de la estructura y estado antioxidativo de las LDL. En
este trabajo se revisan los mecanismos implicados en la inducción y
acción de esta enzima, así como el lugar de su producción, los aspectos moleculares que la ligan a las HDL y las modificaciones por factores externos. La aplicación de técnicas genéticas, el descubrimiento
de diferentes polimorfismos de esta enzima, la posibilidad de incrementar mediante farmacoterapia y/o dietoterapia la actividad paraoxonásica ofrecen nuevas perspectivas de actuación a la hora de tratar y
prevenir las ECV.
Palabras clave: Paraoxonasa. Dieta. Fármacos. Genética. HDL. LDL.
Peroxidación.
Paraoxonase, something more than an enzyme?
Coronary heart disease is one of the major causes of death in developed countries. The hypothesis that peroxidation of low density lipoproteins (LDL) may be the initial step of the atherosclerotic process has
promoted numerous studies aimed at investigating the mechanisms
by which the body protects itself from such oxidative phenomena.
Among these mechanisms we find the paraoxanase (PON) enzyme,
which is quite thriving the last decades. This enzyme is principally associated with high density lipoproteins (HDL) but it also seems to
help LDL to recover their antioxidant status. This paper reviews different aspects concerning the mechanisms implicated in the induction
and activity of this enzyme, as well as its production, attachment to
HDL, and modifications of its activity due to external factors. The use
of genetic techniques, the study of the polimorphisms of the PON
enzyme and the possibility of increasing paraoxonase activity by means of pharmacotherapy and/or dietary therapy open new perspectives
with regard to coronary heart disease treatment and prevention.
Key words: Paraoxonase. Diet. Genetic. HDL. LDL. Peroxidation.
Pharmacoterapy.
La enfermedad cardiovascular (ECV) continúa siendo la
causa más importante de mortalidad y morbilidad en nuestra sociedad. En el año 2000, en España, 21.577 mujeres
murieron por enfermedades cerebrovasculares y 16.774 por
enfermedades isquémicas del corazón. Entre los varones, la
causa de muerte más frecuente sigue siendo la enfermedad
coronaria, con 22.541 defunciones durante el año 20001.
En EE.UU., cada año, cerca de 13 millones de personas
presentan ECV, un millón y medio tienen infarto de miocardio y unas 450.000 fallecen por ECV2.
Este trabajo ha sido subvencionado por el proyecto de investigación del
Ministerio de Ciencia y Tecnología (AGL2001 2398 C03-3-03).
Correspondencia: Prof. F.J. Sánchez-Muniz.
Departamento de Nutrición. Facultad de Farmacia.
Universidad Complutense de Madrid.
Pl. Ramón y Cajal, s/n. 20840 Madrid. España.
Correo electrónico: frasan@farm.ucm.es
Recibido el 25-3-2003; aceptado para su publicación el 27-6-2003.
29
La enfermedad isquémica está causada por aterosclerosis,
un proceso inflamatorio caracterizado por disfunción endotelial que conduce a un engrosamiento fibrolipídico conocido como ateroma, que se complica la mayoría de las veces
con calcificación, trombosis sobreañadida producida por la
rotura de la placa y que se agrava por el incremento de los
valores de fibrinógeno que conducen a una marcada estenosis u oclusión arterial.
El estrechamiento de las arterias coronarias causa angor
pectoris, especialmente durante el esfuerzo, mientras que
su oclusión puede causar infarto de miocardio. En ambas
situaciones la demanda de oxígeno por el músculo cardíaco
supera con creces la oferta sistémica, lo que induce un proceso de isquemia3. Multitud de estudios epidemiológicos
han definido la presión arterial, el tabaquismo y la hipercolesterolemia como los 3 factores de riesgo primarios de la
enfermedad isquémica4. Así, la presión arterial es un factor
clave en el desarrollo de la aterosclerosis, ya que este proceso no se desarrolla en el circuito venoso5. El tabaquismo
disminuye la oferta de oxígeno6-8 a los tejidos, amén de inducir cambios negativos en el perfil lipoproteico9, trombogénesis
y agregación plaquetaria6-8. También la hipercolesterolemia
es crítica, ya que la ECV es poco prevalente en sociedades
con valores de colesterol inferiores a 4,6 mmol/l5. La piedra
angular del tratamiento de las ECV es su prevención a través de la modificación de los factores de riesgo. Metas razonables en la población para prevenir la ECV son dejar de
fumar, controlar la presión arterial y disminuir las concentraciones de colesterol, principalmente del colesterol asociado a las lipoproteínas de baja densidad (cLDL)10. No obstante, en la actualidad se han definido muchos otros marcadores de riesgo cardiovascular, entre los que destacan las
concentraciones elevadas de homocisteína11, la peroxidación de las LDL12, la presencia incrementada de LDL pequeñas y densas13, valores disminuidos de lipoproteínas de alta
densidad (HDL) asociados o no con hipertrigliceridemia14,
insulinorresistencia15 e hiperfibrinogenogenia16 entre otros.
Entre todos ellos destaca la presencia elevada de LDL peroxidadas y existe una amplia aceptación de que la oxidación
de las LDL desempeña un papel patogénico significativo en
la aterosclerosis. Entre enero de 1991 y finales de 1998 se
publicaron más de 1.000 trabajos en los que se trataba de
forma directa o indirecta la oxidación de las LDL17. Este número se ha multiplicado exponencialmente durante los últimos 4 años. Las LDL oxidadas contienen multitud de componentes que no están presentes en las LDL nativas17. Su
presencia y cantidad dependen de la naturaleza, tipo y extensión de la oxidación. Las LDL circulantes pueden estar
asociadas a lípidos oxidados, tales como hidroperóxidos lipídicos (LOOH) y otros productos de degradación18. Estas
LDL, durante el proceso de oxidación, pierden ácidos grasos
poliinsaturados (AGP) y/o antioxidantes, con la aparición de
lisofosfolípidos, oxisteroles y alteraciones marcadas en la
apolipoproteína (Apo) B100 (fragmentos proteolíticos) que
determinan que esta lipoproteína no sea reconocida (o lo
sea en menor cuantía) por los receptores de Goldstein y
Brown, pero sí (o en mayor cuantía) por receptores «barrenderos» (scavengers en terminología anglosajona)17.
Med Clin (Barc) 2003;121(14):537-48
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CANALES A, ET AL. PARAOXONASA, ¿ALGO MÁS QUE UNA ENZIMA?
Monocito
LDL
Agregación plaquetaria
Adhesión
Endotelio
Factores
quimiotácticos
Disminución de
de la
la
Disminución
relajación (NO)
(NO)
relajación
Diferenciación
Captación por
macrófagos
Células espumosas
LDL
oxidada
Citotoxicidad
Aumento de la contractibilidad
de las células del músculo liso
Fig. 1. Formación de la estría grasa y mecanismos implicados. LDL: lipoproteínas de baja densidad; ON: óxido nítrico. (Modificada de Bruckdorfer30.)
Multitud de trabajos han señalado que los antioxidantes de
la dieta pueden afectar al valor de antioxidantes de las LDL
y del plasma y, por tanto, retrasar la oxidación de las LDL.
De hecho, los carotenoides son los primeros antioxidantes
en desaparecer durante la oxidación, lo que evita a su vez la
depleción muy rápida y excesiva de los tocoferoles de las
LDL12. A su vez, numerosos estudios epidemiológicos plantearon una correlación negativa entre la presencia de antioxidantes en plasma y la incidencia de ECV19-22. Sin embargo, la relación entre suplementación con vitamina E y
accidente cardiovascular no se observó en el estudio Heart
Outcomes Prevention Evaluation (HOPE)23. Por otra parte, la
mayoría de estos estudios asumen que los efectos de los
antioxidantes sobre las LDL demostrados in vitro pueden ser
capaces de inhibir la progresión de la enfermedad coronaria
in vivo. La controversia se extiende al hecho de que los antioxidantes, al ejercer como tales, se oxidan y pueden actuar
como prooxidantes24-26. Este aspecto ha sido señalado para
la vitamina E, particularmente en presencia de peroxidasas24. También se desconoce si la protección observada sobre la progresión de lesiones tempranas por el consumo de
antioxidantes tendría lugar en lesiones más avanzadas22.
El organismo cuenta además con mecanismos antioxidantes
muy potentes que evitan la propagación rápida de radicales
libres y que son capaces de recuperar muchas estructuras
afectadas por el daño peroxidativo27. Entre estos mecanismos ha surgido con una enorme fuerza la enzima paraoxonasa. En los últimos dos años esta enzima se ha determinado o tratado en unos 150 artículos científicos, y por tanto
merece que le dediquemos un pequeño capítulo enfocado a
revisar algunos aspectos de la enfermedad arterial con los
que se relaciona.
Placa de ateroma y oxidación de las LDL
La aterosclerosis se desarrolla durante años y tiene un origen multifactorial en el que están implicados factores genéticos y ambientales28,29. Entre estos últimos cabe destacar la
dieta, el ejercicio físico y el tabaco, que influyen de forma
decisiva en la cardiopatía isquémica, principal complicación
clínica de la aterosclerosis28,29. Aunque no existe total acuer-
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do sobre el orden de acontecimientos que suceden en la
aterogénesis, existe consenso en aceptar que es una enfermedad consistente en un proceso inflamatorio donde tiene
lugar una interacción entre las lipoproteínas aterogénicas,
fundamentalmente las LDL, los monocitos y otros leucocitos, las plaquetas y las células de la pared arterial29. En la
lesión aterosclerótica se afectan las células endoteliales y
los miocitos de la pared arterial, lo que induce la adhesión y
migración transendotelial de los leucocitos circulantes dentro de la pared vascular, la modificación de los procesos de
coagulación y fibrinólisis28,29. Por ello, es necesario mantener un adecuado funcionamiento del endotelio para evitar el
inicio y el desarrollo posterior de la lesión aterosclerótica.
En la figura 1 se esquematizan algunos de los aspectos clave que acontecen en las primeras fases de la enfermedad
arterial. La lesión aterosclerótica comienza con un depósito
lipídico en la pared vascular, proveniente fundamentalmente de las LDL, aunque también participan las lipoproteínas
de muy baja densidad (VLDL), lipoproteínas de densidad
intermedia (IDL), lipoproteínas (a) (Lp[a]), entre otras. Las
LDL ligeramente oxidadas (LDL-MM) son moléculas biológicamente activas, que incluyen, entre otros, 1-palmitoil2-(5-oxovaleril)-sn-glicero-3 fosfocolina (m/z 594.3), 1-palmitoil-2-glutaril-sn-glicero-3-fosfocolina (m/z 610.2) y otra
molécula derivada del 1-palmitoil-2-araquidonoil-sn-glicero3-fosfolina31, que inducen a las células endoteliales a producir sustancias quimioatractivas para que se produzca la
adhesión de moléculas y se segreguen factores estimulantes de colonias de monocitos29. De esta forma, algunos monocitos del torrente circulatorio pasarán al interior de la pared arterial y formarán parte del fluido inflamatorio reactivo
a la lesión. Los monocitos se transforman en macrófagos
que no poseen los mecanismos de retroalimentación negativa de otras células corporales, mediante los cuales la entrada de colesterol en la célula inhibe su colesterogénesis y la
expresión génica de receptores para Apo E/Apo B100. Estos
macrófagos van cargándose de material lipídico que se deposita en forma de gotas de grasa y se transforman en células espumosas (fig. 1). Las células espumosas se sitúan distalmente con respecto a la luz vascular y se origina la estría
grasa. En un futuro, si la lesión continúa y el proceso se
agrava, aparece una acumulación fibrolipídica o ateroma.
La placa de ateroma es la responsable de la estenosis de los
vasos, lo que provocará los síntomas clínicos de la enfermedad cardiovascular.
Como hemos comentado, entre los pasos que acontecen en
el desarrollo de las lesiones ateromatosas en las paredes
entoteliales, la oxidación de las LDL parece fundamental
para el desarrollo de la estría grasa. Enzimas como la óxido
nítrico sintasa, ciclooxigenasa, lipooxigenasa, citocromo
P450, metales como el hierro, productos de la cadena respiratoria y otros serán los causantes de la aparición y propagación de especies reactivas de oxígeno en la pared arterial
(fig. 2)32. Los radicales libres de oxígeno actúan oxidando
los fosfolípidos de las LDL que se encuentran en el espacio
subendotelial32, zona donde al parecer hay una menor concentración de antioxidantes33. Consecuentemente, la adición de oxígeno molecular en diferentes posiciones de los
fosfolípidos genera fosfolípidos multioxigenados. Cuando la
concentración de fosfolípidos oxidados se eleva, se produce
su fragmentación formando unas moléculas que inducen
una respuesta inflamatoria en la pared arterial32. Desde
hace un tiempo se ha propuesto que las HDL desempeñan
un papel antiaterosclerótico, no sólo por ser clave en el metabolismo de las lipoproteínas y en el transporte retrógrado
de colesterol, sino porque retiran componentes oxidados de
las LDL34 y de la pared arterial, y los transportan al hígado
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CE
LIE
CML
PA
Ciclooxigenasa
Citocromo P450
Oxidación mitocondrial
Hierro...
ROO•
•OOR
O
H HH H
R1 C O CH2
LDL
CH O C
Fosfocolina CH2
Inactivación
compuestos de las
MM-LDL
Fig. 2. Esquema de la peroxidación de
los fosfolípidos de las lipoproteínas de
baja densidad (LDL) y su inactivación
por los sistemas paraoxonasa y PAF-AH.
CE: células endoteliales; LEI: lámina
elástica interna; CML: células musculares lisas; PA: pared arterial; PAF-AH:
factor activador de plaquetas-acetilhidrolasa; MM-LDL: LDL ligeramente oxidadas. (Modificada de Navab et al32.)
R1 C O CH2
CH O C
PON
Fosfocolina-CH2 O HOO
O Biológicamente activo
R1 C O CH2
Inactivación
O
compuestos de las
CH O C
•C
PAF-AH
MM-LDL
Fosfocolina-CH O
para su eliminación por la bilis35. También las HDL disponen de mecanismos para controlar el estado antioxidante de
las LDL32. Si por diversos motivos los mecanismos protectores y/o antioxidantes fueran insuficientes, la lesión progresaría y la placa aterosclerótica se iría poco a poco instalando
en la pared arterial.
Dado que, como hemos comentado, los lípidos que se oxidan provienen fundamentalmente de las LDL, es lógico pensar que la grasa de la dieta condicione tanto la concentración como la susceptibilidad de las LDL a la oxidación33. Los
AGP son los ácidos grasos más fácilmente oxidables, mientras que los saturados didácticamente podemos decir que
no se oxidan. No obstante, aunque los AGP disminuyen la
concentración de LDL, la ingesta elevada de estos compuestos acompañada de consumo deficitario de antioxidantes puede afectar negativamente al estado oxidativo de estas partículas e incrementar su riesgo peroxidativo17,22. En la
actualidad se está resaltando la importancia del consumo
de aceites y grasas ricas en ácidos grasos monoinsaturados
(AGM), ya que ejercen un efecto hipocolesterolemiante potente36,37 e inducen además un menor riesgo peroxidativo
que la ingesta elevada de AGP. A su vez, los AGM disminuyen la síntesis del ADN de las células musculares y por tanto reducen la lesión, ya que en la lesión aterosclerótica se
produce una marcada proliferación de células musculares
lisas28,29. Se han definido otros muchos aspectos positivos
derivados del consumo de AGM, tales como el incremento
de la fibrinólisis38, la mejora de la resistencia a la insulina39
o la disminución de la presión arterial40, pero escapan del
contenido de esta revisión.
HDL y enzimas asociadas
Multitud de estudios epidemiológicos han señalado una relación inversa entre la concentración de HDL y el riesgo cardiovascular5. No obstante, estas lipoproteínas son muy heterogéneas, habiéndose definido varias subpoblaciones de
diferente composición lipídica y proteica y, por tanto, con
31
O
O
2
O(O)H
O(O)H
Biológicamente activo
Progresión de la oxidación
Compuestos biológicamente muy oxidados
en LDL altamente oxidadas
densidad, tamaño y propiedades diferentes41-43. De Oliveira
e Silva et al44 señalan que el 70 y el 20% de la masa proteica de las HDL está integrada, respectivamente, por Apo AI y
Apo AII. Dicha relación no es estable. Sánchez-Muniz et al45
comprobaron que esta relación variaba en mujeres posmenopáusicas dependiendo de la insaturación de la grasa dietética, incrementándose el porcentaje de Apo AII al ingerir
una grasa más saturada, fundamentalmente en las mujeres
hipercolesterolémicas. Según Fruchart et al41, existen 2 familias mayores de HDL que contienen Apo AI y Apo AII; las
que tienen sólo Apo AI se conocen como LpAI, mientras
que las que incluyen las 2 Apo A se denominan LpAI:Apo
AII46. Estas lipoproteínas presentan entre sí diferencias importantes. Así, resulta relevante que las proteínas que estimulan el transporte reverso de colesterol (lecitincolesterol
acetiltransferasa [LCAT]) y la proteína transferidora de ésteres de colesterol (CETP) estén presentes fundamentalmente
en las LpAI, pero no en las LpAII.
Por otro lado, se cree que la relación inversa existente entre
el riesgo de presentar lesiones cardiovasculares y los valores
de HDL probablemente se debe a la acción de enzimas asociadas a las HDL. Así, la enzima paraoxonasa 1 (PON-1) y
el factor activador de plaquetas acetilhidrolasa (PAF-AH)
protegen las LDL de la peroxidación31,32, mientras que la
LCAT participa en el transporte reverso del colesterol. Ambas acciones son beneficiosas a la hora de evitar o mejorar
la lesión ateromatosa. Además, se ha señalado en roedores
una correlación elevada y significativa entre los valores de
PON-1 y LCAT, lo que apunta a una importante interrelación entre ambas enzimas49 (fig. 3).
Sin embargo, hoy día aún no podemos explicar con certeza la
relación inversa entre enzimas ligadas a las HDL y el riesgo
cardiovascular. Se sabe, además, que estas enzimas están
asociadas solamente a una pequeña fracción de las partículas
HDL, aspecto que explica que algunos pacientes con concentraciones bajas de colesterol HDL no manifiesten clínicamente
aterosclerosis, mientras que otros con valores normales de colesterol HDL presenten lesiones ateroscleróticas prematuras50.
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insecticida paratión50, el diazoxón y gases nerviosos como el
sarín y somán entre otros sustratos)51. El esquema de la
reacción de hidrólisis del parathión se presenta en la figura 4.
En el organismo existen otras enzimas, como la seudocolinesterasa y la acetilcolinesterasa, que al actuar frente al paraoxón o diazoxón se unen a ellos de forma irreversible, lo
que imposibilita su futura actuación en reacciones en las
que éstas participan de forma habitual50. Por ello, a estos
sustratos se los denomina «sustratos suicidas». Sin embargo, el organismo ha desarrollado mecanismos para evitar tal
bloqueo enzimático. Así, la enzima PON es la enzima que
protege frente a la intoxicación por compuestos tales como
los organofosforados. Dado que la unión que se establece
entre la enzima PON-1 y tales sustratos es reversible, una
vez transcurrido un tiempo dicha enzima volverá a su estado original para ejercer su acción habitual50.
La enzima PON-1 es una enzima que se ha identificado en
los mamíferos y que no se encuentra en peces e invertebrados50. De hecho, hay una gran similitud en la organización
estructural de los genes PON-1 de humanos y de ratones,
de lo que se deduce su importancia metabólica en los mamíferos52-55.
No obstante, todavía no podemos hacer nada más que especular sobre esta enzima metabolizadora de ciertos xenobióticos y sobre su forma de actuación. Por ello se están
realizando estudios con el objetivo de conocer su ubicación
exacta, su actividad, el sustrato fisiológico sobre el que actúa, factores que modulan su acción, su expresión génica,
etcétera.
45
LCAT ([µmol CE/l.h])
40
r = 0,77
p < 0,0001
35
30
25
20
15
30
40
50
60
70
80
90
100 110
Paraoxonasa ([µmol/l].[min])
Fig. 3. Correlación entre las enzimas lecitincolesterol acetiltransferasa (LCAT)
y paraoxonasa 1 (PON-1). (Tomada de Kudchodkar et al49, con permiso del
Journal of Nutirition.)
C2H5O
S
NO2
P–O
C2H5O
S
C2HO
Paratión
C2H5O
Citocromo P450
O
P–OH
C2HO
Dietilfosfato
P–O
C2H5O
NO2
+
Paraoxonasa 1
Síntesis, distribución y almacenamiento
de PON-1
Paraoxón
NO2
OH
Aunque no se tiene certeza total, parece ser que la PON-1
es sintetizada, almacenada y secretada fundamentalmente
por el tejido hepático36. Aunque podemos encontrarla en hígado, cerebro, pulmón, corazón, riñones, intestino delgado
y aorta57,58, no sabemos si la enzima PON de estos tejidos
contribuye a la actividad plasmática49. Puesto que la actividad de la enzima PON-1 se correlaciona con los valores hepáticos del ARNm PON-1, se cree que la actividad sérica se
debe a la expresión hepática de esta proteína59,60. No se
cree que circule libre en el plasma61. En recién nacidos, la
actividad de la enzima es del orden de la mitad que en el
adulto; de hecho, durante el primer año es cuando se adquiere la actividad que se mantendrá relativamente elevada
el resto de la vida62,63. A pesar del estrés oxidativo que implica el nacimiento, los valores bajos de PON-1 presentes en
el recién nacido probablemente se deban a las bajas concentraciones de VLDL y LDL en ellos encontradas64,65, requiriéndose por tanto menos sistemas antioxidantes para proteger a las LDL del neonato. No obstante, sería interesante
comprobar si dicha enzima es inducida cuando se presenta
un estrés oxidativo incrementado, tal como ocurre en recién
nacidos pequeños para su edad gestacional.
p-nitrofenol
Fig. 4. Hidrólisis del paraoxón por la enzima paraoxonasa 1 (PON-1).
En la tabla 1 se resumen algunas de las características y
funciones de las enzimas asociadas a las HDL.
Como se comentará en detalle, la enzima PON-1 se encarga
de eliminar los productos de la oxidación de los fosfolípidos
de la LDL, mientras que sobre estos últimos actuaría la
PAF-AH promoviendo la hidrólisis de estas moléculas (fig.
2) para que no se dé la respuesta inflamatoria promovida
por las LDL-MM31.
Características generales de PON-1
Se ha propuesto a la enzima PON-1 (PON-1, EC3.1.8.1.
arildialquilfosfatasa) como una enzima que ejerce un efecto
antiaterogénico50. La enzima PON-1 es una enzima que hidroliza el enlace éster O-P del paraoxón (un metabolito del
TABLA 1
Enzimas asociadas a las lipoproteínas de alta densidad
Enzimas
Abreviatura
EC
Paraoxonasa 1
Paraoxonasa 2
Paraoxonasa 3
Acetilhidrolasa-factor activador de plaquetas
PON-1
PON-2
PON-3
PAF-AH
EC 3.1.8.1
EC 3.1.8.1
EC 3.1.8.1
EC 3.1.1.47
Lecitincolesterol acetiltransferasa
LCAT
EC 2.3.1.430
Función
Antioxidante, protector del estado antioxidante de las LDL
Antioxidante, protector del estado antioxidante de las LDL
Lactonasa
Antioxidante, eliminador de los productos e hidrólisis de los
fosfolípidos de las LDL
Esterificación del colesterol
EC: Enzyme Commission; LDL: lipoproteína de baja densidad; PAF-AH: factor activador de plaquetas-acetilhidrolasa.
540
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PON-1 y su relación con las HDL y apolipoproteínas
AI, AII, E y J
Al igual que la enzima PON-1, la Apo AI está estrechamente
relacionada con las HDL. Es el principal componente proteico de las HDL, ya que supone aproximadamente el 70% del
total proteico de estas partículas45,49. Se trata de una Apo
que en mamíferos se sintetiza en el hígado e intestino66. La
Apo AI madura es una proteína de 243 aminoácidos, que
entre sus residuos 99 y 230 está compuesta de una estructura repetitiva de 22 aminoácidos separados por residuos
de prolina66. Estas zonas tienen características anfipáticas,
siendo la zona polar la que entra en contacto con los lípidos
de la partícula HDL66. La Apo AI consta de un extremo aminoterminal66.
En 1961 Uriel67 detectó por primera vez, mediante electroforesis del suero humano, la actividad de la enzima PON-1
en inmunoprecipitados de HDL. Posteriormente otros investigadores confirmaron tales hallazgos. Sin embargo, no se
conocía con certeza si la enzima PON-1 era un componente
intrínseco de las HDL. Estudios posteriores de filtración en
gel fast protein liquid column chromatography (FPLC) revelaron que la enzima PON-1 está íntimamente asociada a la
fracción de HDL en el suero humano. Dado que la enzima
PON-1 se localiza exclusivamente en la superficie de las
partículas de HDL, se ha planteado que la Apo AI es un factor que condiciona dicha ubicación68. De hecho, al purificarla a partir de suero humano es muy difícil separar la enzima PON-1 de la Apo AI, lo que indica una estrecha
asociación61,69. No obstante, el uso de detergentes no iónicos ha permitido separarlas70,71.
La enzima PON-1 se asocia preferentemente a las partículas de HDL de tamaño normal; sin embargo, la estabilidad
tanto de la actividad como de la unión se ve reducida en
ausencia de Apo AI72.
En el suero de personas cuyas HDL carecen de Apo AI, carencia muy rara de la que hasta la fecha sólo se conocen
6 casos en el mundo73, también existe PON-1. Sin embargo,
su actividad es menos estable a 37 ºC72. De igual manera,
en enfermedades como la de Tangier o enfermedad en ojo
de pez en las que los valores de Apo AI y HDL están disminuidos, la actividad de la enzima PON-1 se compromete,
pero no llega a desaparecer totalmente61,74. Actualmente todavía no se dispone de estudios que confirmen la ubicación
y estabilidad de la enzima PON-1 humana en situaciones
de carencia completa de Apo AI, pero se piensa que es probable que la inestabilidad en la unión a las HDL ayude en la
transferencia de la enzima PON-1 a las células de la pared
arterial para proteger de la oxidación lipídica a los fosfolípidos de las LDL72.
La relación Apo AI-PON-1 está bastante bien establecida;
en cambio, la relación entre Apo AII y PON-1 no se conoce
bien. La Apo AII es la segunda mayor lipoproteína de las
HDL y, por tanto, constituyente principal de las HDL49,75. Se
sintetiza en el hígado como prepoapo AII y tras sufrir una
serie de modificaciones se convierte en Apo AII, para circular en plasma en forma de dímero de 2 cadenas de 77 aminoácidos unidas por puentes disulfuro76. Entre las subpoblaciones de HDL, como hemos comentado, existe una que
contiene Apo AI y Apo AII, denominada LpAI:AII, y otra que
sólo contiene AI (LpAI)41,75. La Apo AII está ubicada en una
subpoblación de HDL junto con la Apo AI. Sin embargo, a
diferencia de la Apo AI, la Apo AII no puede considerarse
marcador exacto de la enzima PON-1 en las HDL porque,
aunque la distribución de la Apo AII coincida en una gran
proporción con la de la enzima PON-1, esta proporción es
inferior a la encontrada para la Apo AI75.
33
En la actualidad se piensa que la Apo AII es inhibidora de la
LCAT, proteína de las HDL implicada en el transporte reverso de colesterol75. De hecho, aunque el consumo de aceites
saturados (en forma de oleína de palma) en mujeres posmenopáusicas aumenta las concentraciones de HDL, el incremento de Apo AII se ha asociado con un incremento del
riesgo aterogénico45. Es posible que, dado que la enzima
PON-1 se asocia a HDL enriquecidas en Apo AI y no a las
ricas en Apo AII, el efecto promotor de la formación de estrías grasas de las LpAI:AII41 esté asociado a su vez a la deficiencia de PON-1 de estas HDL. Sería de indudable interés comprobar tal hipótesis.
Al considerar la Apo E vemos que su distribución no coincide en la fracción de las HDL al 100% con la de la enzima
PON-1. Esto es debido a que la Apo E se encuentra también en otras lipoproteínas, tales como quilomicrones, VLDL
o IDL72. Por tanto, es lógico que la distribución de la enzima
PON-1 no se solape al 100% con la de Apo E. Este aspecto
apoya la creencia de que la PON-1 no se encuentre en las
LDL o en las VLDL, al contrario que la PAF-AH, que sí aparece en las LDL56. De hecho, la mayor parte de la actividad
PAF-AH reside en las LDL, mientras que la actividad detectada de esta enzima en las HDL es muy baja77,78.
Estudios epidemiológicos han demostrado satisfactoriamente que existe una correlación positiva y significativa entre la
actividad de la PON-1 y los valores de colesterol HDL (r =
0,473), de Apo AI (r = 0,947)69 y de Apo AII (r = 0,637)79.
Por tanto, estos datos apuntan a que la enzima PON-1 no
está distribuida homogéneamente en todas las subpoblaciones de HDL, sino que está asociada específicamente a algunas de ellas56.
PON-1, HDL y Apo J
Estudios más recientes proponen que la enzima PON-1 obtenida por inmunopurificación se localiza en una subfracción de las HDL donde, a su vez, se hallan la Apo AI y la
Apo J o clusterina68,80. La Apo J es una glucoproteína muy
glucosilada de unos 70 kD48 secretada por las células
HepG2 como lipoproteína, lo que indica su habilidad para
asociarse a estructuras lipídicas81. Se ubica junto con la Apo
AI y la PON en una subpoblación de HDL, concretamente
en las HDL3, y también en las lipoproteínas de muy alta
densidad (VHDL)80,82. Se ha planteado que la Apo J pudiera
tener además capacidad de asociarse a otras estructuras83,84. La Apo J interviene en la regulación y prevención de
la histólisis85, el transporte lipídico86, la apoptosis87,88 y la
protección de las membranas donde se expresa89,90. Todo
esto hace pensar que la Apo J es un factor protector del endotelio. De hecho, la concentración de esta Apo está aumentada en las fases agudas de la aterosclerosis. Algunos
autores conjeturan además que la Apo J circula unida a las
HDL con el propósito de regular el transporte y la redistribución lipídica91.
El estudio de Navab et al92 puso de manifiesto la actividad
antioxidante de la Apo J al incubar las LDL de las células de
la pared arterial con Apo J purificada. Esta Apo inhibió, de
forma dependiente de la dosis, la formación de hidroperóxidos de las LDL, la producción de la proteína-1-quimiotáctica
para monocitos (MCP-1) y la migración de monocitos. Todos estos datos hacen pensar que la Apo J puede reducir el
potencial oxidativo de las LDL en la pared arterial. El mecanismo más probable consistiría en la eliminación por la Apo
J de los productos de la oxidación lipídica asociados a las
LDL o que son producidos por las células33,93,94. Navab et
al92 han planteado que un aumento de la relación Apo
J/PON-1 en pacientes con cociente de riesgo colesterol toMed Clin (Barc) 2003;121(14):537-48
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CANALES A, ET AL. PARAOXONASA, ¿ALGO MÁS QUE UNA ENZIMA?
PON-1
Apo AI
Fig. 5. Posible unión de la enzima paraoxonasa 1 (PON-1) a las lipoproteínas
de alta densidad (HDL) a través de un extremo aminoterminal (–) en colaboración con la apolipoproteína (Apo) AI. (Modificada de Sorenson et al61.)
tal/colesterol HDL normal sería un predictor de riesgo de
presentar aterosclerosis.
Por tanto, parece muy probable que la composición de las
Apo de las HDL, posiblemente a través de su relación con la
enzima PON-1, pueda afectar el desarrollo de fenómenos
ateroscleróticos.
Unión de PON-1 a las HDL
Se piensa que la enzima PON-1 se une a las HDL para poder distribuirse por el organismo de forma idónea y así llegar de forma óptima al lugar donde ejercerá su acción61. En
la figura 5 se presenta un esquema hipotético de la unión
de la enzima PON-1 a las HDL. La secuencia terminal hidrofóbica, compuesta por varios aminoácidos de la PON-1
parece necesaria para su unión con las HDL61. Al parecer,
se trata de una unión directa a los fosfolípidos, en lugar de a
través de la Apo AI (que también cuenta en su estructura
con una secuencia terminal hidrofóbica a través de la cual
se une a las HDL). No obstante, la Apo AI permite la presentación óptima del fosfolípido para que se una la enzima
PON-1 y se estabilice su actividad61. De esta forma, la PON1 se une a las HDL por los fosfolípidos y es retenida por el
péptido hidrofóbico terminal, que posibilita que la enzima
PON-1 pueda transferirse desde las HDL a otras superficies
fosfolipídicas61. Por otro lado, el extremo aminoterminal permite la unión directa a los fosfolípidos, incluso en ausencia
de Apo61. A su vez, la lipofilia del resto N-aminoterminal facilita la unión de la enzima a los sustratos que son hidrofóbicos61.
Mecanismo de acción de PON-1
Como ya hemos comentado, ni la estructura ni el sitio activo
de la enzima PON-1 se han determinado por el momento59.
Además, no se sabe si esta enzima contiene una tríada catalítica de aminoácidos similar a la encontrada en otras hidrolasas59,95. Por otro lado, es interesante resaltar que para
la acción catalítica de compuestos organofosforados la
PON-1 requiere condiciones diferentes que para ejercer la
acción antioxidante. De hecho, durante la hidrólisis del pa-
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Med Clin (Barc) 2003;121(14):537-48
raoxón se necesita calcio, en primer lugar para mantener el
sitio activo y, en segundo lugar, para eliminar el dietilfosfato
del sitio activo, mientras que no se necesita la presencia del
grupo sulfidrilo libre de la cisteína de la posición 28355. No
obstante, este catión no parece ser imprescindible para que
la PON-1 ejerza un papel importante en la inhibición de la
formación de peróxidos96. Sin embargo, sí lo es la existencia
de un resto de cisteína en el aminoácido 28397. Además, la
modificación química de la cisteína inhibe la PON-159, lo
que podría deberse a que se requiere –SH para mantener
los residuos del centro activo en una disposición espacial
óptima59. Por tanto, teniendo en cuenta estas conclusiones,
puede conjeturarse que: a) acontecen cambios diferentes
en la estructura de la molécula enzimática al actuar sobre
uno u otro sustrato, o b) que la enzima cuenta con dos sitios activos: uno antioxidante dependiente de la presencia
de cisteína en la posición 283 y otro para la hidrólisis de
compuestos organofosforados dependiente del calcio.
Por el momento no hay evidencia alguna que muestre que
se produzca la unión directa de la enzima PON-1 a las LDL,
lo que apunta a que la protección antioxidante de las LDL
que ejerce la enzima PON-1 se produce mediante un intercambio lipídico entre estas 2 lipoproteínas, o que la enzima
PON-1 capta los productos resultantes de la oxidación lipídica61.
La PON-1, además de actividad paraoxonásica, también tiene actividad arilesterásica97 y lactonásica98; de hecho, durante la purificación de dicha enzima tiene lugar un incremento muy marcado tanto de la actividad paraoxonásica
como arilesterásica. Además, las dos isoformas Q y R pueden hidrolizar diversos compuestos, entre ellos algunas lactonas aromáticas como la dihidrocumarina y la 2-cumarona98. Se desconoce si el sitio activo de ambas es o no el
mismo, pero se piensa que tienen características comunes
del sitio activo.
Expresión génica de PON-1
Recientemente se ha demostrado que el gen PON-1 es
miembro de una familia de multigenes en los que también
se encuentran los genes PON-2 y PON-3, cuyas secuencias
aminoacídicas codificadas de la PON-2 y PON-3 son similares a la del gen PON-158. De hecho, las tres PON comparten aproximadamente un 65% de los aminoácidos99,100. Estudios de hibridación in situ han demostrado que el gen
PON-1 se localiza en los seres humanos en la posición q21.
3-q22.1 del brazo largo del cromosoma 799,101,102 y en el del
cromosoma 6 en ratones99,100.
La enzima PON-1 tiene 354 aminoácidos y un peso molecular de alrededor de 43 kD58,59. Muestra polimorfismo genético, de ahí que la actividad frente a los sustratos sea diferente en función de la isoforma que actúe. Hasta la fecha se
han definido 2 polimorfismos asociados a variaciones en los
codones para los aminoácidos 192 y 55103: el de la posición
192 (posición 191 para otros)104 lleva alanina/glutamina
(A/Q), y el polimorfismo del aminoácido 55, donde puede
hallarse una leucina o una metionina (M/L)104.
Al referirnos al aminoácido de la posición 192, hablaremos
de la isoenzima Q (de baja actividad frente al paraoxón)
cuando la posición 192 está ocupada por la glutamina, y de
la aloenzima R (de alta actividad frente al paraoxón) cuando
el aminoácido es la arginina105. Con anterioridad se les llamaba alelos A y B, respectivamente. Alrededor del 30% de los
caucasianos son individuos homocigotos para la aloenzima
R, mientras que cerca de un 40% son heterocigotos QR92.
La aloenzima R es más activa frente a sustancias como el
paraoxón56 y el metilparaoxón, mientras que la aloenzima Q
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TABLA 2
Diferentes isoformas de la paraoxonasa 1 y sustratos
que hidrolizan
Isoforma Q (A)
Más activa con
Isoforma R (B)
Más activa con
Isoformas Q y R
Actividad similar con
Diazoxón
Sarín
Somán
Peróxidos lipídicos
Paraoxón
Meilparaoxón
Clortion oxón
EPN oxón
Armina
Fenilacetato
Clopirifos oxón
2-naftilacetato
Adaptada de Mackness et al56.
TABLA 3
Distribución (%) de portadores de los alotipos Q y/o R
y L y/o M en controles y en pacientes con
hipercolesterolemia familiar
Genotipo
Hipercolesterolemia familiar
Controles
62,0
32,0
6,0
49,7
39,7
10,6
26,0
62,0
12,0
32,7
50
17,2
Alotipos Q/R
QQ
QR
RR
Alotipos L/M
LL
LM
MM
Adaptada de Tomás et al110.
lo es frente al diazoxón56 y los gases nerviosos sarín y somán. Ambas presentan una actividad similar cuando se trata del fenilacetato y 2-naftilacetato. Por tanto, no debe desdeñarse, como ya hemos comentado, que el mecanismo de
acción antiaterogénico de la enzima PON-1 sea diferente
del catalítico que manifiesta frente a ésteres aromáticos y
compuestos organofosforados (tabla 2)97.
A pesar de la información científica existente sobre los polimorfismos de la enzima PON-1, ésta no parece suficiente
para asociar la expresión génica de la PON-1 con el riesgo
de presentar ECV. Además, no sólo puede ser importante a
este respecto la enzima PON-1, ya que la enzima PON-2,
con sus polimorfismos, y posiblemente la enzima PON 3 y
otros genes interaccionan entre sí, de forma que si el sistema se desequilibra, la susceptibilidad de riesgo de presentar ECV se incrementa.
Con anterioridad se creía que el polimorfismo de la posición
55 no influía en el papel de la enzima PON-1 en el proceso
aterogénico; por ello, la mayoría de los estudios han centrado su atención en el polimorfismo a nivel del aminoácido
192. Sin embargo, se ha observado que el polimorfismo
192 modula la actividad de la enzima PON-1 frente a algunos sustratos exógenos, pero no frente a todos105,106. Leview
et al104 y Garin et al107 vieron que los portadores del alelo L
(leucina en la posición 55) tenían concentraciones de PON1 significativamente superiores a los portadores del alelo M
(metionina), lo que implicaba diferencias en la actividad de
la enzima PON-1 frente a ciertos sustratos.
Entre las diferentes hipótesis que se barajan para explicar
estos resultados figuran las siguientes: a) que la síntesis, expresión y/o degradación de la enzima PON-1 sea diferente
en función del alelo que lo exprese, o b) que la estabilidad
de los péptidos codificados por los alelos L y M sea diferente, pudiendo incluso llegar a afectar a la asociación de la
enzima PON con las HDL104.
Hasta la fecha se desconoce el mecanismo por el que el polimorfismo PON-1 puede influir en la susceptibilidad de presentar ECV. No obstante, se cree que la expresión de los
distintos alelos explica diferencias en las concentraciones
séricas de PON-1103. Así, puede afirmarse que los individuos homocigotos QQ/MM metabolizan más lentamente el
paraoxón que los homocigotos RR/LL, mientras que los heterocigotos manifiestan una actividad intermedia56,105,108,109.
En las tablas 3 y 4 se recogen datos referentes a la distribución de los alelos en pacientes con hipercolesterolemia
familiar frente a controles, y la variación de la actividad
PON-1 en función del genotipo y el tratamiento farmacológico.
Como hemos comentado, las HDL protegen a las LDL-MM
del daño oxidativo, pero el grado de protección es diferente
en función de la combinación de alelos existentes. Aunque
se trata de investigaciones aisladas, no de estudios prospectivos, se ha visto que la presencia del alelo R suele incrementar la probabilidad de presentar ECV56,103. Al parecer,
los portadores del alelo 192R PON-1 manifiestan una menor hidrólisis de peróxidos103,111 y por ello sería más efectivo
emplear como sustrato diazoxón que paraoxón, por lo que
la actividad diazoxonásica pudiera ser un mejor indicador
de ECV que la paraoxonásica.
Otras paraoxonasas: PON-2 y PON-3
Recientemente se ha comprobado que el producto del gen
PON-2 se localiza de forma abundante en hígado, cerebro,
riñones, testículos, etc.101. Además, el ARNm de la enzima
PON-2 se halla mayoritariamente en hígado, pulmones, placenta, testículos y corazón100. No obstante, al contrario que
para las enzimas PON-1 y PON-3, la PON-2 no se detecta
por análisis Western-Blot en las HDL ni en las LDL100.
No se conoce exactamente la función de la enzima PON-2,
pero la similitud de aminoácidos con PON-1 y PON-3 induce a pensar que debe de tener propiedades similares a
aquéllas. Pudiera ser que la PON-2 indujese una actividad
antioxidante innata en la mayoría de las células, independiente de su secreción100. Aunque aparentemente la proteína codificada por el gen PON-2 carece de actividad paraoxonásica, tiene capacidad antioxidante, ya que previene de
la peroxidación a los fosfolípidos de las LDL, revierte la oxi-
TABLA 4
Actividad de PON-1 en pacientes con hipercolesterolemia familiar, antes y después del tratamiento
con simvastatina en función del polimorfismo genético
Actividad PON-1 (U/l)
Antes
QQ
QR + RR
LL
LM + MM
118 (49)
262 (103)
236 (134)
148 (78)
Después
128 (49)
291 (133)
266 (166)
162 (80)
Efecto del fármaco
Incremento de la actividad
(p)
(%)
Q frente a R
Efecto del alelo
0,058
0,033
0,028
0,058
8,5
11
12,7
9,5
p = 0,28
L frente a M
p = 0,44
Adaptada de Tomás et al110.
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dación de las LDL-MM e inhibe la inducción quimiotáctica
de los monocitos por las LDL-MM100.
Recientemente se ha descubierto la existencia de polimorfismos genéticos para la enzima PON-2 que posiblemente también estén implicados en el riesgo de presentar ECV. Estos
polimorfismos se localizan en el codón 311 (cisteína o serina) y el codón 148 (alanina/glicina) (A/G) del gen PON-2101.
También recientemente se ha identificado el producto del
gen PON-3 en conejos. Se trata de una lactonasa que se localiza en las HDL112. La enzima PON-3, al igual que el PON1, parece asociarse a las HDL99. Después de clonar el gen
PON-3, se ha visto que la proteína que codifica dicho gen
no metaboliza el paraoxón99. Se trata de una proteína de
unos 40 kDa, sintetizada en el hígado, de la que hasta la fecha no se han identificado polimorfismos genéticos99. Su
acción consiste en evitar la formación de las LDL-MM e inhibir la quimiotaxis de monocitos inducida por estas lipoproteínas modificadas en la pared vascular99.
Por otro lado, sería interesante conocer si las PON-1 y PON3 coexisten en las mismas o en diferentes subpoblaciones
de HDL. La PON-3 se encuentra en el riñón, pero no la
PON-1, por lo que a pesar de lo que se cree podrían tener
distinta función metabólica99. A diferencia de la enzima
PON-1, la PON-2 y PON-3 carecen de actividad PON y arilesterásica (o tienen muy poca), por lo que no podemos
considerar la actividad PON una característica común de
los miembros de la familia PON98. Es por tanto necesario dilucidar el porqué de la distinta forma de actuación de estas
3 proteínas en la aterogénesis.
Principales factores que afectan a la actividad
y concentración de PON-1
En la actualidad se ha defendido que la actividad y concentración sérica de la enzima PON-1 pueden variar debido a
otros factores diferentes del genotipo61. Así, se ha definido
que la actividad paraoxonásica es menor en situaciones metabólicas relacionadas con ECV, como la diabetes mellitus113,114 y la hipercolesterolemia113.
También la actividad PON-1 disminuye con la edad, debido
probablemente a un incremento del estrés oxidativo110 que
comporta el envejecimiento115 o a la tendencia a las concentraciones más bajas de HDL en ancianos116.
La actividad y concentración de la enzima PON-1 varía dependiendo del sexo. Además, la mayor concentración de
Apo AI y HDL en las mujeres podría hacer que los complejos PON-1-Apo AI-Apo J formados fueran en ellas más estables117. Además, los cambios hormonales parecen estar relacionados con dichas modificaciones, ya que la actividad
PON varía paralelamente al uso de anticonceptivos
orales117. A su vez, el embarazo, las alteraciones hormonales y los trastornos metabólicos que condicionan cambios
en las concentraciones de la Apo AI modifican los parámetros relacionados con la enzima PON-161.
Por otro lado, no abundan los estudios que analicen el posible efecto de fármacos sobre la actividad y concentración
de la enzima PON. Se ha visto que los individuos con hipercolesterolemia familiar que no están tratados con fármacos
hipolipemiantes muestran una actividad sérica de la enzima
PON-1 inferior a la de sujetos normolipémicos110. Al someterlos a un tratamiento con simvastatina, la actividad sérica
de dicha enzima se eleva hasta alcanzar valores similares a
los de los individuos control110. Se desconoce el mecanismo
exacto por el que esto ocurre, pero se ha postulado que dicho fármaco ejerce un efecto antioxidante sobre los lípidos
oxidados de las LDL a través de las HDL, concretamente a
través de las poblaciones Apo J-HDL y no AI-HDL, ya que la
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simvastatina no modifica los valores de Apo AI110. Además,
la simvastatina disminuye el estrés oxidativo y por ello aumenta la actividad de la enzima PON-1110. Al estudiar en ratas la cerivastatina (estatina recientemente retirada del mercado por los problemas relacionados con la randomiólisis y
muerte súbita), se vio que el efecto antioxidante de las estatinas era independiente de las concentraciones de colesterol118. Por un mecanismo aún no conocido, la cerivastatina
disminuía la actividad de la enzima PON en estos animales,
resultado algo desconcertante si partimos de la base de que
la enzima PON protege frente a la aterosclerosis y que las
estatinas son los fármacos antiateroscleróticos por excelencia. Este descenso pudiera ser fruto de un mecanismo
adaptativo, consecuencia de la disminución producida por
la cerivastatina de los triglicéridos y peróxidos lipídicos, por
lo que desaparecerían los sustratos para que actuara la enzima PON-1118. Se desconoce el mecanismo y si este efecto
es reproducible para otras estatinas. Por ello, cabe pensar
que entre los fármacos hipolipemiantes y la actividad de la
PON-1 existe cierta relación, todavía no esclarecida. Así, algunos estudios97,110 conjeturan un aumento de la actividad
de PON-1, mientras que otros no119,120. En la tabla 5 se resumen los datos relativos a la actividad de la PON-1 y tratamientos hipolipemiantes en 3 estudios.
Al igual que los fármacos, la dieta modula también la actividad y concentración de la enzima PON-1. Hasta el momento los datos de que disponemos son escasos para poder generalizar y, por ello, se requiere un mayor número de
investigaciones relacionadas. Así, podría pensarse que el
consumo de antioxidantes mejora el estado paraoxonásico,
pero los datos son controvertidos, ya que, mientras que la
ingesta de vitaminas C y E parece incrementar la actividad
de la enzima PON-1120, el consumo elevado de vegetales,
teóricamente ricos en antioxidantes, disminuye su actividad122. La razón de esta divergencia se desconoce, pero podría ocurrir que la enzima PON-1 no comience a actuar
hasta que los antioxidantes se agoten. Por tanto, en individuos que ingieren dietas vegetarianas que aportan concentraciones suficientes de antioxidantes, no se requeriría la
actuación de la enzima PON-1 y, por tanto, no sería necesaria su inducción génica. Este planteamiento parece lógico;
sin embargo, sólo podemos formularlo como hipótesis.
En humanos se ha encontrado que el consumo de alcohol,
independientemente del tipo de bebida alcohólica, aumenta
los valores de PON-1123. Por otro lado, en humanos también
se ha visto un descenso de actividad de la enzima PON-1
de alrededor de un 16% cuando se ingieren dietas que contienen aceite reutilizado de frituras repetidas124. También se
ha observado un descenso en la actividad PON-1 de ratones cuando se les administra una dieta aterogénica125,126.
Kudchodkar et al49 han señalado que la actividad paraoxonásica en ratas es más elevada en animales que consumen
aceite de oliva que en los que reciben grasas saturadas o
aceites de pescado. El mecanismo no está claro y los autores señalan que el incremento de la actividad PON-1 está
altamente correlacionado (r = 0,77; p < 0,0001) con la esterificación del colesterol a través de la enzima LCAT (fig.
3). Dado que el aceite de oliva incrementa la concentración
de HDL y de LCAT, podría postularse que el aumento de
PON-1 promovido por el consumo de aceite de oliva sería
dependiente per se de las concentraciones de HDL más
que de la peroxidación. Por su parte, el aceite de pescado
induciría valores mas bajos de HDL y la mayor insaturación
de la grasa redundaría en mantener bajos los valores de
PON-1. Menos claros son los valores más bajos de PON-1
en el período de ingesta de oleína de palma, pues las concentraciones de HDL se incrementan. No obstante, se ha
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TABLA 5
Efectos del tratamiento con fármacos hipolipemiantes sobre la modificación de la actividad de PON-1
Estudio
Población de estudio
Durrington et al119
Balogh et al121
Tomás et al110
22 varones
34 mujeres
56,27 (8,91)
28,87 (4,65)
Diabetes mellitus tipo 2
Intervención farmacológica, sin
placebo, en control
Gemfibrozilo
25 varones
39 mujeres
56,98 (11,42) (intervalo, 21-86)
26,83 (84,17) (intervalo, 15,04-35,63)
Hipercolesterolemia familiar
Intervención farmacológica, control
aleatorio, sin placebo en control
Simvastatina
Sustrato(s) PON-1
22 varones
7 mujeres
56 (intervalo, 35-68)
28,4 (intervalo, 24-40)
Hiperlipoproteinemia IIb
Cruzado, doble ciego y placebo
en control
Bezafibrato
Gemfibrozilo
Paraoxón
Paraoxón
Variación de la actividad PON-1
(%)
Conclusión
Gemfibrozilo: +7,1%; NS
Bezafibrato: +10,6%; NS
Sin efecto negativo
+18,5%; p < 0,001
Paraoxón
Fenilacetato
PON-1: +12,3%; p = 0,005
AE: +8,8%; NS
La actividad PON-1 es similar en
controles y pacientes con HF
después de tratamiento
Edad (años)
IMC (kg/m2)
Enfermedad
Tipo de estudio
Fármacos estudiados
La elevación significativa no alcanzó
la actividad PON-1 de los individuos
control
IMC: índice de masa corporal; PON-1: paraoxonasa 1; NS: no significativo; AE: actividad arilesterásica; HF: hipercolesterolemia familiar.
constatado que el estado oxidativo de las LDL es más bajo9,
lo que demandaría una menor protección antioxidante y,
por tanto, menores concentraciones de PON-1.
El tabaco es otro factor cuyo impacto es relevante en la actividad de la enzima PON-1. Según diversos estudios, el tabaco parece disminuir su actividad127,128.
Cabe también conjeturar que ciertas enfermedades relacionadas con una mala ventilación y en las que se produce estrés oxidativo modifiquen la actividad paraoxonásica, como
la enfermedad pulmonar obstructiva crónica. Sin embargo,
esto es sólo una hipótesis. De hecho, en nuestra búsqueda
bibliográfica no hemos encontrado datos al respecto.
Conclusión y futuros estudios
Si bien es cierto que cada experimento revela algo nuevo
sobre la PON-1 en cuanto a ubicación, actividad, polimorfismo, etc., los datos disponibles en la actualidad no parecen
totalmente fiables y sólo son orientativos. Los últimos estudios aportan novedades que, más que verificar las hipótesis
planteadas en el pasado, lo que hacen es plantear nuevas
hipótesis que requieren confirmación, mientras que las postuladas en un pasado siguen sin dilucidarse.
Así pues, han pasado años desde que se descubrió la PON1 y, a fecha de hoy, todavía se desconoce su ubicación
exacta. Se sabe que se relaciona con las HDL, la Apo AI y la
Apo J pero, en situaciones especiales como en las deficiencias de Apo AI, se desconoce el mecanismo por el que esta
enzima se asocia a las HDL. A este respecto se han apuntado posibles mecanismos, pero nada ha sido confirmado,
siendo por tanto sólo hipótesis.
En cuanto al polimorfismo genético que aparece para dicha
enzima y que influye sobre la susceptibilidad de presentar
ECV, los datos disponibles a día de hoy son más bien contradictorios. La mayoría de las investigaciones han planteado que la relación entre polimorfismo y ECV se debe principalmente al polimorfismo a nivel del aminoácido 192, y que
el polimorfismo 55 parece no estar relacionado con la susceptibilidad de presentar ECV. Sin embargo, según los últimos estudios104,107 podría ser que el polimorfismo 55 influyera en dicha susceptibilidad incluso más que lo que lo
hace el 192. Es tal el desconocimiento en este campo que
los diferentes investigadores ni siquiera coinciden en la nomenclatura de las isoformas de la PON-1. Algunos hablan
de la isoforma Q cuando aparece una glutamina en el aminoácido 192, lo que otros denominan alelo A, y de isoforma
37
R o alelo B cuando el aminoácido existente es arginina.
Coinciden en la nomenclatura para el polimorfismo 55, donde los aminoácidos que varían son la metionina o la leucina.
El genotipo parece no ser suficiente a la hora de establecer
una relación fiable en cuanto a la susceptibilidad o no a
presentar ECV. Por ello, parece razonable recurrir al estudio
del fenotipo, en espera de descubrir nuevos parámetros que
permitan dilucidar las cuestiones que hoy por hoy carecen
de respuesta.
Por otro lado, la relación dieta-PON-1 goza de un interés especial. Como ya se ha dicho anteriormente, valores elevados
de actividad de la PON-1 parecen indicar cierto grado de
protección aterosclerótica; de hecho, en enfermedades
como la diabetes tipo 2 o en hiperlipemias los títulos bajos
de PON-1 incrementan la probabilidad de padecer un trastorno aterosclerótico. Según esto, parece lógico pensar que
valores bajos de PON-1 impliquen susceptibilidad aterosclérotica. Sin embargo, también sabemos que una dieta sana,
que incluye el consumo de cantidades elevadas de vegetales, ayuda a proteger frente a la aterosclerosis. Paradójicamente, se ha visto que en individuos con una dieta rica en
productos vegetales los títulos de la PON-1 son inferiores a
los de los individuos controles118. Se ha intentado explicar
estos resultados subrayando el hecho de que las dietas saludables llevan más antioxidantes y, por tanto, en estas condiciones la enzima PON-1 puede no ser necesaria.
También se ha empezado a trabajar con los productos de
los genes PON-2 y PON-3, de los que se conoce bastante
menos que los de la PON-1.
Por tanto, podemos concluir que hacen falta más estudios
que confirmen las hipótesis formuladas hasta la fecha, así
como otros datos que permitan solucionar las dudas existentes sobre la PON-1, enzima que, aunque todavía no bien
conocida, desempeña muy probablemente un papel importante en la protección de la ECV.
Agradecimiento
Agradecemos la aportación de los datos facilitados por algunos autores, como M. Tomás y M.I. Mackness.
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