Cholesterol-Ester Transfer Protein Alters M1 and M2 Macrophage Polarization and Worsens Experimental Elastase-Induced Pulmonary Emphysema

Cholesterol-ester transfer protein (CETP) plays a role in atherosclerosis, the inflammatory response to endotoxemia and in experimental and human sepsis. Functional alterations in lipoprotein (LP) metabolism and immune cell populations, including macrophages, occur during sepsis and may be related to comorbidities such as chronic obstructive pulmonary disease (COPD). Macrophages are significantly associated with pulmonary emphysema, and depending on the microenvironment, might exhibit an M1 or M2 phenotype. Macrophages derived from the peritoneum and bone marrow reveal CETP that contributes to its plasma concentration. Here, we evaluated the role of CETP in macrophage polarization and elastase-induced pulmonary emphysema (ELA) in human CETP-expressing transgenic (huCETP) (line 5203, C57BL6/J background) male mice and compared it to their wild type littermates. We showed that bone marrow-derived macrophages from huCETP mice reduce polarization toward the M1 phenotype, but with increased IL-10. Compared to WT, huCETP mice exposed to elastase showed worsened lung function with an increased mean linear intercept (Lm), reflecting airspace enlargement resulting from parenchymal destruction with increased expression of arginase-1 and IL-10, which are M2 markers. The cytokine profile revealed increased IL-6 in plasma and TNF, and IL-10 in bronchoalveolar lavage (BAL), corroborating with the lung immunohistochemistry in the huCETP-ELA group compared to WT-ELA. Elastase treatment in the huCETP group increased VLDL-C and reduced HDL-C. Elastase-induced pulmonary emphysema in huCETP mice promotes lung M2-like phenotype with a deleterious effect in experimental COPD, corroborating the in vitro result in which CETP promoted M2 macrophage polarization. Our results suggest that CETP is associated with inflammatory response and influences the role of macrophages in COPD.

EPA and DHA Have Differential Effects on Cholesterol Ester Transfer Protein and Lipoprotein Lipase Activities Following Plasma Triglycerides Lowering

Objectives Eicosapentaenoic acid (EPA) and docosahexaenoic acid (DHA) are effective in reducing plasma triglyceride (TG) concentrations but have divergent effects on LDL cholesterol (LDL-C) concentrations. Differential regulations of cholesterol ester transfer protein (CETP) and lipoprotein lipase (LPL) activities are possible mechanisms of their differential effects. We assessed the effects of EPA and DHA supplementation on plasma lipid profiles and two enzyme activities involved in lipoprotein metabolism. Methods Nine men and twelve postmenopausal women (N = 21, 50–75y) with chronic inflammation (CRP > 2 mg/L) were enrolled in a randomized, double-blind, crossover trial consisting of a 4-wk lead-in phase with high oleic acid sunflower oil (3 g/d) followed by two 10-wk EPA and DHA supplementation phases (3 g/d each) separated by a 10-wk washout phase. Plasma was collected after the lead-in (baseline) and each n-3 fatty acid supplementation phase for analysis of TG, total cholesterol and HDL-C, and CETP and post-heparin LPL activities. LDL-C was estimated using the Friedewald formula. Results Subjects were recruited to have moderately elevated TG and LDL-C concentrations (mean ± SEM: 141 ± 11 and 130 ± 6 mg/dL, respectively). Compared to baseline, EPA supplementation lowered TG concentration (−28 ± 6 mg/dL, P < 0.001) and CETP activity (−1.6 ± 1.1 µg/mL/h, P < 0.05), whereas LDL-C concentration and LPL activity were unchanged. The changes in TG concentration and CETP activity were negatively correlated with baseline TG (r = −0.77 and −0.45, respectively, both P < 0.05). DHA supplementation lowered TG concentration (−31 ± 8 mg/dL, P < 0.001), and increased LDL-C concentration (+10 ± 4 mg/dL, P < 0.01) and LPL activity (+6.1 ± 4.0 mU/mL, P < 0.03), CETP activity was unchanged. The DHA-mediated increase in LPL activity was correlated with the baseline TG concentration and change in TG concentration (r = 0.64 and ρ = −0.45, respectively, both P < 0.05). Conclusions In the context of the established TG-lowering effects of EPA and DHA, these n-3 fatty acids affected CETP and LPL activities differently. DHA-induced change in LDL-C concentration may be related to increased LPL activity, and the conversion of very low-density lipoprotein to LDL. Funding Sources AFRI/NIFA; USDA.

Wytyczne Polskiego Towarzystwa Diagnostyki Laboratoryjnej i Polskiego Towarzystwa Lipidologicznego dotyczące diagnostyki laboratoryjnej zaburzeń gospodarki lipidowej

Na rutynowo wykonywany w celu oceny ryzyka sercowo-naczyniowego profil lipidowy składają się oznaczenia/wyliczenia stężenia w surowicy/osoczu cholesterolu całkowitego (TC), cholesterolu lipoprotein o dużej gęstości (HDL-C), cholesterolu lipoprotein o małej gęstości (LDL-C), triglicerydów (TG) oraz cholesterolu nie-HDL (nie-HDL-C), chociaż wciąż największe znaczenie ma stężenie LDL-C, zarówno w rozpoznawaniu, predykcji jak i monitorowaniu przebiegu i leczenia zaburzeń lipidowych [1, 2, 3, 8]. Wyniki tych oznaczeń/wyliczeń pośrednio i w przybliżeniu odzwierciedlają zawartość we krwi odpowiednich lipoprotein. Szczególne znaczenie w laboratoryjnej ocenie gospodarki lipidowej i ryzyka postępu miażdżycy ma ilościowe oznaczenie zawartości we krwi lipoprotein o działaniu aterogennym: LDL, lipoproteiny (a) [Lp(a)] oraz remnantów chylomikronów (CM) i remnantów lipoprotein o bardzo małej gęstości (VLDL) [2, 3]. Stąd profil lipidowy, określający jedynie zawartość LDL, powinien być uzupełniany, jeśli tylko jest to możliwe, o wykonywanie zgodnie ze wskazaniami oznaczeń Lp(a) oraz remnantów CM i remnantów VLDL. Lipoproteiny stanowią rodzinę wielkocząsteczkowych struktur złożonych z „koperty”, zawierającej fosfolipidy i wolny cholesterol oraz rdzenia złożonego z TG i estrów cholesterolu. Lipidowa część jest związana ze swoistymi białkami – apolipoproteinami (apo), które determinują fizyczne i biologiczne właściwości lipoprotein. Lipidy i białka nie są ze sobą związane kowalencyjnie. Struktura lipoprotein jest utrzymywana w większości przez hydrofobowe interakcje pomiędzy niepolarnymi komponentami lipidów oraz białek. Klasyfikacja lipoprotein odzwierciedla zarówno rozmiar ich cząstek, jak i gęstość w wodnym środowisku osocza, a także zawartość apolipoprotein (ryc. 1). Bogate w triglicerydy CM, VLDL oraz remnanty CM i remnanty VLDL wykazują gęstość poniżej 1,006 g/ml. Pozostałe lipoproteiny o gęstości powyżej 1,006 g/ml to LDL, HDL oraz Lp(a). System transportu lipidów z udziałem lipoprotein spełnia dwie podstawowe funkcje: <br>––transport triglicerydów z jelit i wątroby do tkanki tłuszczowej i mięśni (szlak jelitowy); <br>––dostarczanie do tkanek obwodowych cholesterolu, niezbędnego do formowania błon komórkowych, biosyntezy hormonów steroidowych a także do wątroby w celu syntezy kwasów żółciowych (szlak wątrobowy) (ryc. 2). null ABC A1 – zależny od ATP transporter A1, CETP – białko transportujące estry cholesterolu, EL – lipaza śródbłonkowa, HL – lipaza wątrobowa, LCAT – acylotransferaza lecytyna: cholesterol, LPL – lipaza lipoproteinowa, PLTP – białko transportujące fosfolipidy, TG – triglicerydy. TG pokarmowe są w jelicie hydrolizowane do wolnych kwasów tłuszczowych (WKT), mono – i diglicerydów, wchłanianych wraz z egzogennym cholesterolem do enterocytów, w których powstają transportujące je CM, docierające przez układ chłonny do krwi krążącej. Lipaza lipoproteinowa (LPL) związana ze śródbłonkiem kapilar tkanki tłuszczowej i mięśniowej hydrolizuje zawarte w nich TG do glicerolu i WKT, z wytworzeniem remnantów CM zawartych w lipoproteinach o pośredniej gęstości (IDL). Endogenne TG są syntetyzowane w hepatocytach i tam razem z cholesterolem i apolipoproteinami (apoB 100, apoE, apoC) są budulcem dla VLDL wydzielanych do krwi, gdzie pod działaniem lipazy śródbłonkowej (EL; ang. <i>endothelial lipase</i>) powstają ich remnanty (IDL). LDL powstają z IDL przy udziale lipazy wątrobowej (HL; ang. <i>hepatic lipase</i>) i są wzbogacone cholesterolem z HDL przy udziale białka transportującego estry cholesterolu (CETP; ang. <i>cholesterol ester transfer protein</i>). Cząstki HDL powstają w wątrobie i jelicie oraz w toku degradacji CM i VLDL, z ich powierzchniowych fosfolipidów i wolnego cholesterolu. Wolny cholesterol jest pobierany z komórek obwodowych (w tym makrofagów w ścianie naczyniowej) przez nowopowstałe HDL (ang. <i>nascent-HDL</i>) i HDL3, z udziałem zależnego od ATP transportera ATP-A1 (ABCA1; ang. <i>ATP binding cassette transporter A1</i>) wiążącego się z apoA-I, a następnie estryfikowany przy udziale osoczowego enzymu acylotransferazy lecytyna:cholesterol (LCAT). Estry cholesterolu są transportowane przez dojrzałe HDL2 wiązane przez receptor SR-B1 hepatocytów, gdzie są wykorzystane w syntezie kwasów żółciowych. Jest to tzw. bezpośredni mechanizm zwrotnego transportu cholesterolu. W tzw. mechanizmie pośrednim CETP przenosi je z HDL do zawierających apoB lipoprotein z wymianą na TG. Lipoproteiny zawierające apoB są wychwytywane przez wątrobę za pośrednictwem receptorów LDL, a także innych błonowych receptorów (receptor VLDL, receptor apoE). Hydroliza TG w HDL2 przez HL prowadzi do powstania HDL3 (ryc. 2). Dostępne aktualnie metody analityczne dają jedynie pośredni, przybliżony wgląd w przemiany zarówno cholesterolu i TG, jak i w metabolizm i funkcje lipoprotein. Diagnostyka zaburzeń gospodarki lipidowej stanowi w praktyce klinicznej część oceny i kontroli ryzyka miażdżycy oraz związanych z nią chorób sercowo- naczyniowych. Stąd głównym celem diagnostyki laboratoryjnej dyslipidemii, definiowanej jako stan, w którym stężenia lipidów i lipoprotein we krwi odbiegają od wartości pożądanych, jest ocena zawartości we krwi lipoprotein o działaniu aterogennym. Metodyczne podejście do badania lipoprotein jest obecnie zróżnicowane – można ich zawartość we krwi oznaczać bezpośrednio jako liczbę cząstek [LDL-P, HDL-P, Lp(a)-P] lub ich stężenie, bądź też oceniać w sposób pośredni poprzez oznaczanie stężenia składników poszczególnych lipoprotein – cholesterolu lub apolipoprotein (apoB, apoA-I).