PPARs en arteriosclerosis

La arteriosclerosis es una enfermedad inflamatoria crónica y compleja de la pared vascular, asociada con anormalidades metabólicas (por ejemplo desórdenes de lípidos y glucosa). Los receptores activados por proliferador de peroxisoma (PPARs, por sus siglas en inglés) son receptores nucleares que regulan la expresión de sus genes objetivo (target o diana) por activación de sus ligandos naturales (ácidos grasos y derivados) o sintéticos (fibratos o tiazolidinedionas).

PPARα induce la oxidación de ácidos grasos y juega un papel crucial en el metabolismo de lípidos y lipoproteínas, mientras que PPARγ promueve la adipogénesis y el almacenamiento de ácidos grasos en el tejido adiposo. Tanto PPARα como PPARγ juegan papeles esenciales en la homeostasis de glucosa y en la sensibilización a la insulina. El papel de PPARδ es más elusivo pero datos recientes resaltan su papel en el metabolismo de ácidos grasos y en el gasto de energía. Los PPARs también están involucrados en el control de la inflamación de la pared vascular y en el metabolismo lípido de los macrófagos y por tanto ejercen efectos benéficos en las diferentes etapas del desarrollo de la placa ateroesclerótica. Por lo anterior, los PPARs han sido identificados como objetivos farmacológicamente relevantes para el desarrollo de nuevos medicamentos en el tratamiento tanto de desórdenes metabólicos (dislipidemia y diabetes tipo 2) como en la disfunción vascular que predispone a la arterioesclerosis y a la enfermedad coronaria.

 

Naturaleza de la arterioesclerosis

La arterioesclerosis es una enfermedad inflamatoria crónica y compleja de la pared vascular, iniciada por la acumulación de lipoproteínas de baja densidad (LDLs, por sus siglas en inglés) modificadas, esto es, lipoproteínas de baja densidad oxidadas (oxLDL, por sus siglas en inglés) en el espacio subendotelial de los vasos. Esto resulta en la activación de células endoteliales (ECs, por sus siglas en inglés), que a su vez secretan quimioatrayentes (tales como la proteína quimioatrayente de monocito 1 o MCP-1, por sus siglas en inglés) y moléculas de adhesión (tales como selectinas o la molécula de adhesión de célula vascular 1 o VCAM-1, por sus siglas en inglés), llevando al reclutamiento de monocitos y linfocitos T circulantes hacia la superficie endotelial y su penetración en el espacio subendotelial.

Los monocitos atrapados subsecuentemente se diferencian en macrófagos que toman colesterol de las lipoproteínas atrapadas modificadas vía receptores depuradores SR-A o CD36, formando potencialmente células espumosas. Sin embargo, el exceso de colesterol puede también ser removido por macrófagos vía eflujo a través de los transportadores transmembrana de casete ligador de ATP (ATP-binding cassette) ABCA1 o ABCG1, y transportados de regreso al hígado a través de la ruta de “transporte inverso del colesterol” para su remoción vía bilis y heces.

Los macrófagos activados cargados de lípidos secretan moléculas proinflamatorias y promueven la activación de ECs, derivando en el reclutamiento de monocitos adicionales. Estas estrías grasosas pueden evolucionar en lesiones más complejas con la proliferación de células activadas de músculo liso (SMCs, por sus siglas en inglés) y su migración del medio a la íntima y la formación de una neo-íntima. La activación de los diferentes tipos celulares dentro de la pared vascular lleva así a la liberación de citocinas proinflamatorias, que resultan en inflamación crónica. La muerte de células ricas en lípidos y la acumulación de restos y proteínas de la matriz extracelular secretadas por SMCs llevan a la formación de un núcleo necrótico rico en lípidos rodeado de una capa fibrosa. La inflamación crónica dentro de dicha placa avanzada, combinada con la secreción de metaloproteinasas (MMPs, por sus siglas en inglés) y la expresión de factores procoagulantes (tales como el factor tisular o TF, por sus siglas en inglés) resulta así en vulnerabilidad y ruptura de la placa y en una oclusión aguda por trombosis, que lleva finalmente a infarto al miocardio y apoplejía.

Varios estudios epidemiológicos han demostrado la importancia de los desórdenes de lípidos (hipertrigliceridemia, niveles plasmáticos incrementados de lipoproteínas aterogénicas tales como LDL y LDL densas pequeñas, o niveles plasmáticos disminuidos de lipoproteína de alta densidad –HDL, por sus siglas en inglés- anti-aterogénica) como factores de riesgo en el desarrollo de arterioesclerosis. Adicionalmente, la dislipidemia es asociada comúnmente con una constelación de otras anormalidades metabólicas empeorantes, tales como elevación en glucosa sanguínea y resistencia a la insulina, hipertensión, un estado proinflamatorio y obesidad, conjuntadas en el llamado síndrome metabólico, las cuales individual y colectivamente contribuyen a un incremento en el riesgo de arterioesclerosis coronaria.

Trabajos recientes indican que los receptores activados por proliferador de peroxisoma modulan el metabolismo de lípidos y glucosa, al tiempo que influyen en la inflamación sistémica y vascular. En efecto, un gran cuerpo de evidencia ha resaltado el uso benéfico de ligandos de PPARα y PPARγ para reducir el riesgo de enfermedad cardiovascular y el desarrollo de arterioesclerosis, modulando el surgimiento de estas anormalidades metabólicas e inflamatorias. Los medicamentos de fibrato hipolipidémicos son ligandos sintéticos de PPARα que han sido utilizados exitosamente en el tratamiento de dislipidemias y han demostrado reducir el riesgo de eventos cardiovasculares. La activación de PPARγ por sus ligandos de tiazolidinediona (TZDs por sus siglas en inglés o glitazonas) sensibilizadores de insulina, que llevan a aumentar la sensibilidad a la insulina, disminución de la glucosa y liberación de triglicéridos.

 

Expresión, ligandos y actividad transcripcional de los PPARs

Los PPARs son factores de transcripción activados por ligando que pertenecen a la superfamilia de receptores hormonales nucleares. La familia PPAR consiste de 3 diferentes receptores: PPARα, PPARβ/δ (referido comúnmente como PPARδ) y PPARγ. Estos exhiben diferentes patrones de expresión, siendo PPARα principalmente expresado en tejidos que presentan altas tasas de β-oxidación como hígado, corazón, riñón, músculo y en tejidos esteroidogénicos, mientras que PPARγ se encuentra predominantemente en tejidos adiposos en donde juega un papel crucial en adipogénesis. PPARδ tiene un patrón de expresión más ubicuo. Adicionalmente, los PPARs son expresados en varias células inmunológicas y en las células de la pared vascular, tales como monocitos/macrófagos y células espumosas derivadas de macrófagos, linfocitos, ECs y SMCs.

Los PPARs ejercen diversas funciones biológicas en respuesta a la activación por una gran variedad de ligandos. Primariamente actúan como sensores de lípidos. Como tales, los ácidos grasos (Fas, por sus siglas en inglés) dietarios y endógenos y sus derivados, tales como eicosanoides, son ligandos naturales de los PPAR. Adicionalmente, los fibratos, que son potentes medicamentos hipolipidémicos, y las tiazolidinedionas sensibilizadores de insulina son ligandos sintéticos para PPARα y PPARγ, respectivamente. Luego de su activación por sus ligandos, estos se heterodimerizan con el receptor nuclear RXR (receptor retinoide X) y se unen a los elementos de respuesta PPAR (PPREs, por sus siglas en inglés) en la región promotora de sus genes objetivo (target), permitiendo su regulación transcripcional. Estos elementos de respuesta consisten de una repetición directa del motivo central AGGTCA espaciados por uno (DR-1) o dos (DR-2) nucleótidos.

Los PPARs son también capaces de reprimir la expresión de sus genes objetivo tanto en manera independiente del DNA como dependiente del DNA, interfiriendo con otras rutas de señalización o reclutando correpresores para el promotor.

 

Funciones fisiológicas de los PPARs

Efectos metabólicos de la activación de PPARs

Efectos metabólicos de la activación de PPARα

PPARα regula a la alza la expresión de numerosos genes involucrados en la captura y β-oxidación de ácidos grasos (FA, por sus siglas en inglés) por mitocondrias y peroxisomas, estimulando así su utilización en el hígado. Adicionalmente, PPARα ha mostrado también incrementar el catabolismo de lipoproteínas ricas en triglicéridos (TG, por sus siglas en inglés), induciendo la actividad de la lipoproteína-lipasa (LPL) y disminuyendo los niveles en plasma de apoC-III. Como resultado, la administración de los ligandos de fibrato PPARα lleva a menores niveles plasmáticos de TG y una reducción en la producción de lipoproteínas de muy baja densidad (VLDL, por sus siglas en inglés).

Se ha demostrado que la activación de PPARα también induce la expresión de apolipoproteína (Apo) A-V, la cual se conoce como un potente determinante de TG. Los fibratos también disminuyen la fracción de lipoproteína LDL pequeña densa, y estimula la aparición de partículas más grandes y menos aterogénicas. En los humanos, la activación de PPARα también incrementa la expresión de 2 principales constituyentes proteínicos de HDL, apoA-I y apoA-II, derivando en una mejora de los niveles plasmáticos del colesterol HDL en humanos.

Evidencia creciente apunta hacia un papel de PPARα en el metabolismo de glucosa y en la señalización de insulina, aunque se han reportado datos en conflicto. Por un lado, se ha demostrado que la activación de PPARα mejora la sensibilidad a la insulina en la resistencia a la insulina inducida por una dieta alta en grasas y en ratones lipodristróficos. Se pensó que esto era un efecto secundario de la oxidación de FA, aliviando el efecto inhibidor de los ácidos grasos libres (FFA, por sus siglas en inglés) en la utilización periférica de glucosa. Por el otro lado, los ratones deficientes en PPARα son resistentes a la resistencia a la insulina inducida por la dieta, mientras que la sobreexpresión de PPARα cardiaco-específica lleva a una utilización alterada de FA y glucosa, como se registra en las condiciones diabéticas.

En un estudio reciente, se ha encontrado que la sobreexpresión de PPARα músculo-específica deriva en una menor captura basal y estimulada por insulina, de glucosa por el músculo, así como una reducción en la utilización de insulina en todo el cuerpo, estimulada por insulina, sugiriendo que los ratones que sobreexpresan PPARα en músculo se vuelven resistentes a la insulina a pesar de una menor ganancia de peso en una dieta alta en grasas y a menores depósitos de grasa. Esto fue correlacionado con una expresión reducida el transportador de glucosa en músculo Glut4 y los genes que codifican las proteínas que manejan la glucosa, mientras que la expresión de los genes involucrados en la utilización de FA fue marcadamente incrementada. Sin embargo, la insulina aún suprimió la producción endógena de glucosa, indicando una disfunción periférica. En contraste, los ratones deficientes en PPARα mostraron consistentemente ser resistentes a la resistencia a la insulina inducida por una dieta elevada en grasas, aun cuando desarrollaron un fenotipo obeso. En contraste, cuando se valora la resistencia a la insulina inducida por una dieta alta en grasas por el mismo método de pinza euglicémica hiperinsulinémica, no se ha podido demostrar alguna diferencia entre los ratones deficientes en PPARα y los tipo silvestre. Así, el papel de PPARα en el metabolismo de la glucosa continua siendo controversial en algunos aspectos por lo que se requieren estudios adicionales para clarificar su función in vivo y las consecuencias potenciales de su activación.

 

Efectos metabólicos de la activación de PPARδ

Se cree que PPARδ regula el metabolismo lípido en todo el cuerpo. La administración de un ligando sintético de PPARδ a monos Rhesus resulta en un incremento del colesterol-HDL y una disminución de los niveles plasmáticos de colesterol-LDL  y TG. Consistentemente, el tratamiento con ligando de PPARδ mejora el perfil de lípidos en ratones db/db. Interesantemente, un reporte reciente estableció que un activador sintético de PPARδ incrementa los niveles plasmáticos de colesterol-HDL en ratones debido a una reducción en la expresión intestinal del transportador 1 Niemann-Pick tipo C1 (NPC1L1, por sus siglas en inglés) y una reducción en la absorción de colesterol. PPARδ puede también regular la oxidación de FA y el gasto de energía.

La sobreexpresión específica a tejido adiposo de una proteína de fusión PPARδ/VP16 que está constitutivamente activa, resulta en un incremento en la oxidación de FA y una mejora en los niveles plasmáticos de lípidos. En el mismo reporte constitutivo, la activación de PPARδ promueve la combustión de las grasas y confiere protección contra el desarrollo de la obesidad inducida por una dieta alta en grasas.

Adicionalmente, PPARδ también afecta el metabolismo de FA y la homeostasis energética en músculo, y la sobreexpresión de PPARδ en el músculo esquelético lleva a una expresión mejorada de los genes involucrados en la utilización de FA, resistencia a la obesidad, y una mejora en la sensibilidad a la insulina después de un reto dietario elevado en grasas. Finalmente, la activación de PPARδ incrementa la utilización cardiaca de FA, asegurando una función cardiaca normal. En conjunto, estos datos indican fuertemente el involucramiento de PPARδ en el metabolismo lípido y apoyan un papel protector para este receptor contra el desarrollo de la obesidad.

 

Efectos metabólicos de la activación de PPARγ

PPARγ juega un papel prominente en la adipogénesis, controlando el programa de diferenciación del adipocito. Participa en el control del metabolismo lípido del adipocito, regulando los genes involucrados en la captura y almacenamiento de FA adiposo, tales como aP2 (proteína ligadora de ácidos grasos), LPL, PEPCK (fosfoenolpiruvato-carboxiquinasa) y CD36. Adicionalmente, PPARγ es un importante regulador de la homeostasis de glucosa y sensibilidad a la insulina. De hecho, el tratamiento con TZD mejora la sensibilidad a la insulina en pacientes en donde las mutaciones en el gen PPARγ llevan a hiperlipidemia y resistencia a la insulina. Esto puede ser secundario al almacenamiento de FA en el tejido adiposo, mejorando así la sensibilidad a la insulina y la eliminación de glucosa en el músculo, así como reduciendo la lipotoxicidad pancreática inducida por niveles plasmáticos elevados de ácidos grasos libres.

PPARγ es también un modulador crucial de la función endocrina del tejido adiposo, regulando la síntesis/liberación de leptina (disminuye), resistina (disminuye) y adiponectina (incrementa) por los adipocitos. También disminuye la producción de citocinas como el factor de necrosis de tumor alfa (TNFα, por sus siglas en inglés), el inhibidor 1 del activador de plasminógeno (PAI-1, por sus siglas en inglés) e interleucina 6 (IL-6, por sus siglas en inglés). Se cree que junto con una redistribución de células grasas hacia los adipocitos más pequeños sensibles a la insulina, estas acciones participan en el efecto sensibilizador a la insulina y disminuidor de glucosa de la activación de PPARγ.

Las TZDs también mejoran la sensibilidad a la insulina en músculo e hígado, aunque este beneficio se pierde in vivo en los ratones dipodistróficos, sugiriendo que el tejido adiposo es un sitio importante de la acción sensibilizadora a la insulina de PPARγ. La deficiencia de PPARγ específica del hígado en los ratones lipoatróficos A-ZIP/F-1 (AZIP) resulta en hiperlipidemia, niveles elevados de glucosa e insulina en plasma, y las TZDs son ineficientes en este modelo. Sin embargo, en ratones con tejido adiposo, la deficiencia de PPARγ específica del hígado resulta en niveles más altos de triglicéridos en ayuno y postprandial, y un incremento en las concentraciones de glucosa e insulina en suero, pero la respuesta a TZD es normal. Estas observaciones corroboran la noción de que la acción de TZD ocurre vía la activación de PPARγ en el tejido adiposo. Sin embargo, las TZDs son ineficientes cuando el PPARγ hepático es interrumpido en los ratones AZIP, llevando también a un empeoramiento de la hiperlipidemia y de la resistencia a la insulina en músculo. En línea con esto, la deficiencia de PPARγ tejido-específica en ratones, lleva a hiperlipidemia, esteatosis y resistencia a la insulina a un nivel hepático, pero la sensibilidad a la insulina en todo el cuerpo se mantiene.

La pérdida musculo-específica de PPARγ, por otro lado, resulta en un deterioro de la sensibilidad a la insulina en el cuerpo completo, aun cuando es debatible si el tratamiento o no tratamiento con TZD mejora la sensibilidad a la insulina cuando estos ratones son retados con una dieta elevada en grasas. Esto indica que diferentes tejidos participan en la acción sensibilizadora a la insulina de PPARγ.

Efectos vasculares de la activación de PPARs

Los PPARs son expresados en diferentes tipos celulares de la pared vascular (ECs, células de músculo liso vascular, monocitos/macrófagos y linfocitos T) y regulan algunos aspectos de su fisiología, modulando así la formación de la lesión arterioesclerótica.

Acciones vasculares de PPARα

En ECs, PPARα interfiere con otras rutas de señalización (señalización de NFκB o AP-1) y disminuye la expresión inducida por citocinas de las moléculas de adhesión tales como VCAM-1, impidiendo por lo tanto el reclutamiento de leucocitos y la adhesión al endotelio. En contraste, PPARα no parece modificar la expresión inducida por citocinas de ICAM-1 y E-selectina, la proteína quimioatrayente de monocito 1 (MCP-1, por sus siglas en inglés) o la expresión inducida por interferón gamma (IFNγ, por sus siglas en inglés) de CXC-quimiocinas IP-10, Mig y 1-Tac, aunque se han reportado resultados conflictivos.

Además de su papel en la disminución del reclutamiento de leucocitos a la lesión, la activación de PPARα también ha mostrado reducir la inflamación vascular. En las SMCs aorticas, la activación de PPARα por fibratos inhibe la producción de IL-6 y prostaglandinas inducida por IL-1β, así como la expresión de ciclooxigenasa 2 (COX-2, por sus siglas en inglés). Adicionalmente, las aortas de ratones deficientes en PPARα muestran respuesta exacerbada al estímulo inflamatorio. Además de lo anterior, los ligandos de PPARα disminuyen la expresión de TNFα en macrófagos. Los activadores de PPARα reducen la expresión de TF y MMP en monocitos y macrófagos, afectando potencialmente la estabilidad y la trombogenicidad de la placa.

Todo junto, esto indica una acción antiinflamatoria vascular para PPARα. Más aun, los agonistas de PPARα inducen la expresión de óxido nítrico sintetasa endotelial (eNOS, por sus siglas en inglés) y liberación del óxido nítrico (NO, por sus siglas en inglés) mediador de dilatación, así como una disminución de la expresión inducida por trombina y oxLDL de endotelina-1 (ET-1, por sus siglas en inglés) en las células endoteliales, sugiriendo que los activadores de PPARα pueden influenciar el tono vascular y disminuir la disfunción endotelial.

El papel de PPARα en la homeostasis lípida en monocito/macrófago ha sido estudiado extensamente. El tratamiento con ligandos de PPARα ha mostrado incrementar la expresión del receptor de HDL CLA-1/SRB-1 y ABCA1, un transportador de membrana que controla el eflujo de colesterol mediado por apoA-I. Adicionalmente, PPARα regula el metabolismo de colesterol intracelular de macrófago, disminuyendo la relación intracelular colesteril-ester:colesterol libre vía reducción de la actividad de ACAT-1. Más aún, los activadores de PPARα reducen la expresión del receptor de remanente apoB-48 en macrófagos diferenciados, reduciendo por tanto la captura de LDL glicatado y lipoproteínas remanentes ricas en TG. La activación de PPARα ha mostrado disminuir la secreción y actividad de LPL, aunque se han reportado datos conflictivos.

Los ligandos de PPARα también han mostrado mejorar la producción de especies reactivas de oxigeno (ROS, por sus siglas en inglés) vía la inducción de la expresión y actividad de NADPH oxidasa en macrófagos. Esto resulta en la formación de metabolitos de oxLDL y puede llevar a la generación de ligandos endógenos de PPARα. En contraposición a un potencial efecto patológico surgido por la formación de LDL oxidado, la activación de PPARα por estos metabolitos promueve acciones antiinflamatorias potencialmente compensatorias. En la misma línea, se ha demostrado previamente que la lipolisis de lipoproteínas ricas en TG genera ligandos de PPARα. Estos datos, en conjunto, sugieren un efecto benéfico de la activación de PPARα, por el incremento de la poza de colesterol libre disponible para el eflujo de colesterol y la promoción de su remoción de los macrófagos, regulando así el metabolismo global de lípidos en estas células, para prevenir la acumulación, llevando potencialmente a la regresión de las estrías grasosas.

 

Acciones vasculares de PPARδ

En ECs, la activación de PPARδ ha mostrado reducir la expresión de VCAM-1 inducida por citocinas y la liberación de MCP-1, lo cual debería resultar en un efecto benéfico en la quimiotaxis de leucocito y reclutamiento a las lesiones. Además, es posible que PPARδ juegue un papel en la homeostasis de lípidos en macrófagos, dado que incrementa la expresión del gen ABCA1 y el eflujo de colesterol mediado por apoA-I. En contraste, PPARδ puede también promover la captura de triglicéridos a partir de las VLDL, y la carga y almacenamiento de colesterol en macrófagos vía la inducción de receptores limpiadores CD36 y SRA, así como la expresión de proteína relacionada a la diferenciación adiposa (ADRP, por sus siglas en inglés) y proteína ligadora de ácidos grasos (FABP, por sus siglas en inglés).

Sin embargo, se ha reportado que la activación de PPARδ no afecta la homeostasis de colesterol del macrófago. La misma conclusión fue obtenida de estudios que utilizaron macrófago peritoneal tratado con activador de PPARδ, transferido en ratones hipercolesterolémicos.  Adicionalmente, reportes recientes sugieren un papel para PPARδ en el control de la inflamación. En efecto, los activadores de PPARδ disminuyen la expresión de iNOS y COX-2 inducida por lipopolisacáridos (LPS, por sus siglas en inglés) en macrófagos. Aunque la eliminación del gen PPARδ en macrófagos resulta en una menor respuesta inflamatoria debido a una menor expresión de IL-1β, MMP-9 y MCP-1, la activación de PPARδ ha mostrado disminuir la producción de moléculas inflamatorias. Por lo tanto, PPARδ parece influenciar tanto los marcadores inflamatorios como el metabolismo lípido de macrófagos. Sin embargo, estudios recientes en ratones deficientes en receptor LDL no revelan alguna actividad arterioprotectora del tratamiento con un potente agonista selectivo de PPARδ.

 

Acciones vasculares de PPARγ

Como los otros isotipos PPAR, PPARγ también regula la homeostasis de lípidos en macrófagos, induciendo tanto respuestas potencialmente anti-aterogénicas como pro-aterogénicas. Por un lado, los activadores de PPARγ promueven la remoción de colesterol de los macrófagos vía la inducción de la expresión de CLA-1/SRB-1, ABCA1, ABCG1, CYP27 y apoE, mientras reduce la acumulación de ésteres de colesterol intracelular vía disminución en la actividad del receptor limpiador A (SRA, por sus siglas en inglés) I/II. Los activadores PPARγ disminuye la toma de LDL glicatado y, como PPARα, PPARγ disminuye la expresión del receptor apoB48 de macrófago y la acumulación de TG.

Adicionalmente, tanto PPARα como PPARγ también controlan la expresión de los receptores de adiponectina en macrófagos, resultando en una mejora en la disminución del contenido de colesteril-éster inducido por adiponectina.

Por otro lado, sin embargo, PPARγ puede también ejercer efectos dañinos mediante el incremento en la expresión del receptor limpiador de oxLDL, CD36, el cual puede promover la formación de células espumosas. Adicionalmente, los componentes de estas lipoproteínas modificadas son ligandos de PPARγ que llevan a la formación de un círculo vicioso deteriorador. No obstante, la activación de PPARγ no promueve la acumulación de lípidos y la transformación de macrófagos en células espumosas in vitro, mientras que los estudios in vivo sugieren un efecto global benéfico de la activación de PPARγ en la formación de estrías grasosas y el desarrollo de arterioesclerosis. Finalmente, los activadores de PPARγ han mostrado normalizar la señalización de insulina y disminuyen la expresión de receptores limpiadores, tales como CD36, en macrófagos aislados de ratones resistentes a la insulina.

PPARγ inhibe la expresión de IP-10, MIG e I-TAC inducida por IFNγ, pero no en MCP-1, interfiriendo así con el reclutamiento de células inmunes. También reduce la inflamación vascular, reduciendo la producción de citocinas de macrófagos (TNFα, IL-1β e IL-6) así como la expresión de iNOS, SRA y MMP-9. En ECs, PPARγ inhibe la expresión de ET-1 e incrementa la liberación de NO, teniendo así un efecto vasorelajante. Esto ha sido demostrado por resultados in vivo, mostrando que el tratamiento con TZD disminuye la hipertensión en ratas hipertensas.

La activación de PPARγ inhibe el crecimiento, proliferación y migración de VSMCs, y disminuye la producción de enzimas degradantes de matriz. La activación de PPARγ en VSMCs lleva también a una disminución en la expresión del receptor de angiotensina-II tipo 1. Finalmente, se ha propuesto que PPARγ juega un importante papel en linfocitos y para elevar la respuesta inflamatoria lejos de Th1.

 

PPARs y arterioesclerosis – hallazgos de los modelos animales

PPARα

Los reportes señalados arriba han resaltado el potencial benéfico potencial de PPARα en la regulación del metabolismo de lípidos, limitando o previniendo la acumulación de colesterol en macrófagos e interfiriendo con las reacciones inflamatorias, llevando a los investigadores a valorar el efecto de la activación de PPARα en el desarrollo de arterioesclerosis en ratones. Sorprendentemente, se han reportado resultados conflictivos.

La deficiencia de PPARα en ratones ApoE-/- resultó en una mejora en la sensibilidad a la insulina y una reducción del desarrollo de la lesión arterioesclerótica. En la misma línea, se reporta que el tratamiento con ciprofibrato agrava el desarrollo de arterioesclerosis en ratones deficientes en apoE. Por otro lado, se ha observado que la administración de fenofibrato resulta en la reducción de aterogénesis en las aortas descendentes en ratones apoE-/- alimentados con una dieta occidental, aunque el tamaño de la lesión en el arco aórtico no se redujo. Dado que los lípidos plasmáticos no mostraron alteraciones importantes, un efecto vascular directo de PPARα posiblemente contribuyó a estas acciones en el desarrollo de la arterioesclerosis in vivo. Interesantemente, el tratamiento con fenofibrato llevó a un efecto más pronunciado, con una marcada disminución en el tamaño de la lesión arterioesclerótica en los senos aórticos en ratones apoE-/- sobreexpresando el gen humano apoA-I, sugiriendo que la mejora en lípidos, aumenta aún más el efecto benéfico de la activación de PPARα.

En un estudio reciente, se ha reportado una fuerte reducción del tamaño de la lesión arterioesclerótica y en los marcadores inflamatorios vasculares en ratones LDL-R-/- con una dieta alta en colesterol, después de tratamiento con el agonista sintético de PPARα, GW7647, y el efecto fue consistentemente más pronunciado en la aorta descendente, comparado con el arco aórtico. La diferencia cuantitativa entre estos 2 estudios es posiblemente debida a la diferencia en los modelos murinos, con una ausencia de efectos lípidos en los modelos apoE-/-, mientras que la activación de PPARα llevó a una reducción de niveles de insulina y un perfil lípido mejorado en los ratones deficientes en LDL-R. Las diferencias en los ligandos de PPARα pueden también haber influido en la extensión de la reducción de la lesión.

En un intento para valorar con mayor profundidad el efecto de la activación de PPARα en la formación in vivo de células espumosas, se han utilizado experimentos con macrófago peritoneal y trasplante de médula ósea en ratones deficientes en LDL-R, encontrando que la activación de PPARα inhibe la acumulación de lípidos en una manera dependiente de PPARα y LXR, pero independiente de ABCA1. Sin embargo, si este efecto en los macrófagos peritoneales puede reflejar la situación in vivo en las paredes vasculares, todavía debe ser clarificado.

En conjunto, estos datos indican un efecto benéfico de la activación de PPARα en el desarrollo de la arterioesclerosis, aun cuando su acción en la homeostasis de glucosas y la resistencia a la insulina inducida por la dieta todavía debe ser claramente establecida.

 

PPARδ

La información sobre la influencia de la activación de PPARδ en la arterioesclerosis in vivo es limitada. Aunque la activación de PPARδ ha mostrado claramente mejorar el perfil lípido, el trasplante de médula ósea de ratones deficientes en PPARδ en ratones receptores deficientes en apoE resultó en menos arterioesclerosis, sugiriendo un impacto negativo de PPARδ de macrófago. Recientemente se ha reportado la ausencia de beneficio por la activación de PPARδ en el tamaño de las lesiones arterioescleróticas en ratones deficientes en LDL-R alimentados con una dieta alta en colesterol, aunque el perfil lípido fue mejorado ligeramente y la expresión de los marcadores inflamatorios vasculares fue significativamente reducida.

La falta de efectos benéficos obvios en el metabolismo lípido de macrófagos o en la homeostasis de glucosa en todo el cuerpo puede impedir el posible impacto del ligando de PPARδ en los lípidos plasmáticos.

 

PPARγ

Los ligandos de PPARγ han sido probados in vivo en relación a sus efectos en el desarrollo de la lesión arterioesclerótica. En contraste con PPARα, la activación de PPARγ ha rendido resultados más consistentes con un efecto protector global de la activación de PPARγ, aunque la expresión de DC36 es generalmente incrementada.

Como se esperaba, la activación de PPARγ deriva en la expresión atenuada de los marcadores inflamatorios vasculares y a una mejora en la homeostasis de colesterol en macrófagos, lo cual podría influir benéficamente en el desarrollo de la arterioesclerosis. Esto fue conformado por el trasplante de médula ósea de ratones tipo silvestre o deficientes en PPARγ a ratones receptores deficientes en LDL-R, mostrado un papel anti-aterogénico de PPARγ en células del sistema inmune, tales como los macrófagos.

Recientemente se ha reportado que la activación de PPARγ incrementa la expresión génica de ABCA1 en macrófagos y el eflujo de colesterol in vitro, pero la expresión de ABCA1 permanece sin cambio en las aortas de los ratones deficientes en LDL-R tratados. Este estudio sugiere que la mejora en el metabolismo lípido de macrófagos in vivo puede ocurrir en una ruta independiente de ABCA1/LXR y puede en cambio depender de la inducción de ABCG1. Estos resultados demuestran que la activación de PPARγ afecta positivamente la inflamación vascular y la homeostasis lípida de macrófagos, resultando en una reducción del tamaño de la lesión arterioesclerótica in vivo.

En conjunto, estos estudios indican que los activadores de PPARα y PPARγ son eficientes en la reducción de la arterioesclerosis y este beneficio es posiblemente debido a una mejora en la homeostasis de lípido y glucosa en todo el cuerpo, a la acción antiinflamatoria vascular y a la inhibición de la formación de célula espumosa de macrófago luego de la activación de PPAR. El efecto potencial anti-arterioesclerótico de la activación de PPARδ, sin embargo, es todavía debatible, pero la mejora del perfil lípido y la utilización de glucosa, así como una protección contra el desarrollo de la obesidad, son observaciones prometedoras.

 

Ligandos PPAR en pruebas clínicas

PPARα

La relevancia de PPARα como un objetivo farmacológico ha sido resaltada por el empleo de fibratos en el tratamiento de dislipidemias. Varias pruebas clínicas han mostrado una reducción de la progresión de la arterioesclerosis coronaria después del tratamiento con fibrato. Una menor incidencia de enfermedad de arterias coronarias (CAD, por sus siglas en inglés) se ha demostrado también. Este beneficio puede deberse a una mejora en el perfil de lípidos (disminución de TG, incremento del colesterol-HDL) así como a las acciones anti-inflamatorias de PPARα. En efecto, el tratamiento con fenofibrato ha demostrado reducir los niveles plasmáticos de la proteína C-reactiva (CRP, por sus siglas en inglés) así como IL-6 en pacientes dislipidémicos con CAD, y una reducción de CRP ha sido demostrada en pacientes diabéticos después de la administración de gemfibrozil. Adicionalmente, otros estudios han mostrado un fuerte beneficio del tratamiento con fibratos en pacientes con resistencia a la insulina, el cual muestra una menor respuesta de los lípidos al tratamiento.

 

PPARγ

Aunque hay solo datos escasos sobre el efecto de TZDs, varios estudios clínicos han demostrado el beneficio de la activación de PPARγ en la función endotelial en una manera que puede ser independiente de algún efecto disminuidor de glucosa. Adicionalmente, los activadores de PPARγ inhiben los marcadores inflamatorios en humanos. Como tal, el tratamiento de pacientes diabéticos tipo 2 con TZDs reduce significativamente los niveles en suero de CRP y MMP-9, así como los niveles de SAA, TNFα y sCD40L. Los datos clínicos han mostrado que las TZDs inhiben el engrosamiento de la íntima carótida. Las TZDs también reducen la proliferación neo-íntima después de la implantación de stents coronarios.

 

Perspectiva terapéutica – Moduladores selectivos PPAR (SPPARMs, por sus siglas en inglés) y coagonistas PPARα/γ

 

El heterodímero PPAR/RXR interactúa con coactivadores que actúan como puentes con la maquinaria de transcripción basal y juega papeles importantes en la transmisión de señales reguladoras. Diferentes ligandos para el mismo receptor nuclear pueden inducir diferentes conformaciones de receptor en una forma que es única a cada ligando, llevando a reclutamiento diferencial de coactivador. Este concepto ha sido llamado el concepto modulador selectivo de PPAR (SPPARM, por sus siglas en inglés), por analogía con los modulares selectivos del receptor de estrógeno (SERMs, por sus siglas en inglés) y puede explicar diferencias en la actividad biológica con diferentes ligandos capaces de activar o reprimir genes específicos, dependiendo del tipo de célula. Por ejemplo, comparada con otras glitazonas, troglitazona se comporta como un agonista parcial o completo de PPARγ, dependiendo del ambiente celular y del contexto promotor, llevando a la modulación selectiva de PPARγ y a efectos diferenciales río abajo (downstream) en la expresión génica. Esto puede ser de gran interés farmacológico, dado que los ligandos pueden ser desarrollados, teniendo efectos favorables de PPARγ en el metabolismo de glucosa, sin estimular la diferenciación de adipocitos.

Se ha reportado recientemente que este concepto aplica también a PPARα y que puede contribuir a los efectos diferenciales de fenofibrato (incremento) y gemfibrozil (sin efecto) en la expresión del gen apoA-I humano. En efecto, mientras que el fenofibrato se comporta como un agonista completo, el gemfibrozil actúa como un agonista parcial debido a un reclutamiento diferencial de coactivadores para el promotor apoA-I humano, llevando a un incremento de la expresión del gen apoA-I después del tratamiento con fenofibrato, pero no con el tratamiento con gemfibrozil.

Dado que PPARα y PPARγ ejercen tanto acciones benéficas traslapadas como diferentes, en el perfil lípido, la sensibilidad a la insulina, la inflamación vascular y en el metabolismo lípido, la activación combinada de PPARα/y podría llevar a efectos favorables metabólicos y antiinflamatorios complementarios y/o sinérgicos, así como una atenuación de los efectos secundarios, como la ganancia de peso que se ha visto con los activadores de PPARγ. Los estudios conducidos en roedores han demostrado que varios de estos agonistas duales mejoran la sensibilidad a la insulina, así como el metabolismo de ácidos grasos, glucosa y lipoproteínas. En humanos, los datos clínicos confirmaron los efectos benéficos de los coagonistas PPARα/γ en la sensibilidad a la insulina, los niveles de HDL y TG, así como en los marcadores inflamatorios, aun cuando deben superarse algunos efectos secundarios indeseables.

En conjunto, los estudios revisados han demostrado un efecto general de la activación de PPARs en el perfil de lípidos, el metabolismo de la glucosa y la sensibilidad a la insulina, la obesidad y la homeostasis energética, así como una acción antiinflamatoria vascular directa. Tanto los efectos benéficos sistémicos como vasculares de la activación de PPARs contribuyen a una disminución en el riesgo de enfermedad cardiovascular. Por tanto, los PPARs han emergido en los últimos años como interesantes objetivos farmacológicos para corregir anormalidades relacionadas a la arterioesclerosis y, más generalmente, en el síndrome metabólico, por lo que continúan los esfuerzos para desarrollar nuevos y eficientes agonistas duales.