Lipasa Sensible a las Hormonas

Lipasa Sensible a las Hormonas

La Lipasa Sensible a las Hormonas (HSL, también conocida como LIPE) es una hidrolasa éster de colesterol neutro que regula las reservas de lípidos en los adipocitos y los tejidos esteroidogénicos . En respuesta a una hormona o neurotransmisor que activa la vía de señalización AMPc/PKA, la HSL se traslada a la gota de lípidos. Una visión actual de los mecanismos que regulan la lipólisis en el tejido adiposo sugiere que la proteína de la cubierta de la gota lipídica PLIN1 funciona como un andamio en la regulación de la lipólisis . En condiciones de reposo, PLIN1 actúa como barrera para la hidrólisis de los lípidos almacenados impidiendo el acceso de la lipasa de triglicéridos de los adipocitos (ATGL) y la HSL, las principales lipasas de las células adiposas. Tras la activación de la PKA, tanto la PLIN1 como la HSL se fosforilan, lo que conduce a la translocación de la HSL desde el compartimento citosólico a la gota lipídica. La fosforilación de la HSL facilita su interacción con sustratos lipídicos, permitiendo que se produzca la hidrólisis de triglicéridos o ésteres de colesterol. La fosforilación de la HSL ocurre en múltiples sitios, incluyendo Ser-660, que estimula la actividad catalítica y Ser-563, que se cree que es mutuamente excluyente con la fosforilación de la HSL en el sitio no-PKA Ser-565 . Así, las señales hormonales que indican la liberación de los ácidos grasos almacenados o del colesterol estimulan a la PKA para que fosforile la HSL.

La evidencia indica que la HSL es la principal hidrolasa de ésteres de colesterol sensible a las hormonas en los tejidos esteroidogénicos. La presencia de las proteínas de la capa de perilipina y de la HSL en el ovario sugiere que la LH, a través de una vía de señalización AMPc/PKA, puede regular la fosforilación de la perilipina y de la HSL para hidrolizar los ésteres de colesterol y producir el sustrato para la síntesis de progesterona. Los estudios realizados con ratones sin HSL revelaron que la eliminación de la HSL provocaba una disminución de la esteroidogénesis en las glándulas suprarrenales y una inhibición de la producción de esperma en los testículos. Estos resultados sugieren que la HSL está implicada en el procesamiento intracelular y la disponibilidad del colesterol para la esteroidogénesis. Shen et al. demostraron una interacción entre STAR y HSL en las suprarrenales de rata tras el tratamiento con ACTH y que la coexpresión de HSL y STAR aumentaba tanto la actividad de HSL como el contenido de colesterol mitocondrial. Otros estudios aportan pruebas de una interacción de la HSL con el filamento intermedio vimentina y de que los ratones nulos de vimentina tenían gotas lipídicas pequeñas y una producción reducida de esteroides suprarrenales y ováricos . Un estudio reciente de Zowalaty et al. muestra que la supresión dirigida de RhoA desorganiza los filamentos de vimentina en el cuerpo lúteo del ratón. Esto dio lugar a insuficiencia lútea e infertilidad en ratones hembra. La activación de la vía de señalización AMPc/PKA en una línea celular de Leydig de ratón estimuló la fosforilación de HSL, que se correlacionó con un aumento de STAR y progesterona . Además, el tratamiento con un inhibidor de HSL CAY10499 o el silenciamiento de HSL con siRNA dirigido suprimió la síntesis de progesterona. Un informe reciente de Talbott et al. relaciona los niveles de HSL con la síntesis de progesterona en el cuerpo lúteo bovino. En ese estudio, el tratamiento con prostaglandina F2α para inducir la regresión lútea dio lugar a una rápida disminución de la HSL y la progesterona antes de las reducciones en la expresión de otros componentes de la maquinaria esteroidogénica. Los estudios realizados con células lúteas bovinas in vitro demostraron que la LH, a través de una vía AMPc/PKA, fosforila rápidamente la HSL y el inhibidor de la HSL CAY10499 bloquea eficazmente las acciones estimulantes de la LH sobre la síntesis de progesterona (Talbott, Krauss, Davis, sin publicar). En conjunto, las pruebas apuntan a un papel importante de la HSL en la esteroidogénesis lútea, pero se necesita más investigación para determinar los mecanismos por los que los ésteres de colesterol se liberan de las gotas lipídicas lúteas.

La identificación de las gotas lipídicas citoplasmáticas como plataformas importantes para la señalización celular y las interacciones con otros orgánulos ha impulsado a los investigadores a identificar la composición proteica y lipídica de las gotas lipídicas. La familia PLIN de proteínas de la cubierta de las gotas lipídicas puede influir en el tipo de lípidos almacenados en las gotas lipídicas y en la actividad metabólica. Los ovarios de mono, ratón y bovino expresan PLIN2, que se asocia con el almacenamiento de ésteres de colesterol. La composición proteica de las gotas lipídicas se ha caracterizado en diversos grados en unos pocos tejidos o líneas celulares de mamíferos y adipocitos 3T3-L1 , tejido muscular de hígado de rata y de ratón , y líneas celulares humanas ]. Se carece de información directa sobre la composición proteica de las gotas lipídicas del cuerpo lúteo y los efectos de las hormonas o las alteraciones metabólicas sobre las propiedades de las gotas lipídicas. Khor et al. compararon el proteoma de las gotas lipídicas de las células de la granulosa de rata tratadas in vitro con lipoproteínas de alta densidad o con ácidos grasos para enriquecer las gotas lipídicas citoplasmáticas con ésteres de colesterol o triacilgliceroles, respectivamente. En este estudio, 278 proteínas, incluida la PLIN2, eran comunes a las gotas lipídicas preparadas a partir de cualquiera de los dos tratamientos, y también había otros informes similares sobre los proteomas de las gotas lipídicas. También identificaron 61 y 40 proteínas exclusivas de las gotas lipídicas ricas en ésteres de colesterol o en triacilglicerol. En particular, en las gotas lipídicas ricas en ésteres de colesterol identificaron la HSD3B1, la vimentina y el canal aniónico dependiente de voltaje (VDAC1), cada uno de los cuales tiene un papel en la esteroidogénesis. El análisis proteómico de las gotas lipídicas aisladas de la línea de células tumorales de Leydig de ratón MLTC-1 y de los testículos de ratón también reveló la presencia de proteínas de la familia PLIN y de enzimas implicadas en la síntesis de hormonas esteroides. En nuestros estudios, se descubrió que las gotas lipídicas aisladas de cuerpos lúteos bovinos completamente funcionales a mitad de ciclo contenían las proteínas de la cubierta PLIN2 y PLIN3, HSL y HSD3B, CYP11A1 y VDAC1 (Talbott, Cupp, Wood y Davis, sin publicar). En conjunto, estos estudios indican que las gotas lipídicas luteales pueden servir como una plataforma regulada hormonalmente que es esencial para la esteroidogénesis gonadal. Se requiere un análisis exhaustivo de la composición lipídica y proteica de las gotas lipídicas luteales y su respuesta a las hormonas luteotróficas o luteolíticas para comprender plenamente la dinámica que rodea el movimiento del colesterol desde la gota lipídica a la mitocondria.

Los cuerpos lúteos bovino y ovino tienen dos células esteroidogénicas distintas con diferentes capacidades para producir progesterona . Las células lúteas pequeñas responden a la LH con grandes incrementos en la secreción de progesterona, y las células lúteas grandes tienen una elevada tasa basal de secreción de progesterona y responden a la LH con un modesto incremento. El tejido lúteo de las mujeres, los monos, las ovejas y los roedores también posee células lúteas grandes y pequeñas con una respuesta variable a la LH. Los tipos de células lúteas bovinas y ovinas tienen una morfología de gotas de lípidos diferente, como indica la tinción con BODIPY de los lípidos neutros. En promedio, las células lúteas pequeñas tienen gotas de lípidos más grandes y las células grandes tienen gotas de lípidos pequeñas, abundantes y dispersas. Se desconocen los factores que contribuyen a estas diferencias, pero el alto nivel basal de actividad de la PKA en las células lúteas grandes puede proporcionar una activación tónica de la HSL que da lugar a gotas de lípidos más pequeñas y dispersas.

Basado en la pronunciada diferencia en la capacidad de las células lúteas grandes y pequeñas para producir progesterona en condiciones basales y estimuladas, parece probable que las células lúteas grandes y pequeñas tengan diferentes requisitos de procesamiento de energía durante la esteroidogénesis basal y estimulada. La hidrólisis de los ésteres de colesterol libera tanto colesterol como ácidos grasos. Los ácidos grasos se reesterifican y se almacenan en las gotas de lípidos o en las membranas o se utilizan para la β-oxidación produciendo equivalentes reductores y acetil-CoA para el ciclo del ácido cítrico . Los ácidos grasos son consumidos por las mitocondrias a través de la β-oxidación para producir acetil-CoA y NADH y FADH2 para su uso en la cadena de transporte de electrones para producir ATP . Aunque los tejidos esteroidogénicos utilizan la glucólisis para apoyar la esteroidogénesis , parece probable que la producción de grandes cantidades de progesterona por parte de las células lúteas pueda requerir la β-oxidación de los ácidos grasos para proporcionar la energía necesaria para una óptima esteroidogénesis en condiciones basales, pero esto queda por evaluar críticamente. Estudios recientes indican que los ácidos grasos desempeñan un papel importante en el metabolismo del complejo ovocitario del cúmulo y en la maduración de los ovocitos . Estos estudios descubrieron que la adición de l-carnitina para promover la β-oxidación mejoraba el desarrollo del embrión y que la inhibición farmacológica de la β-oxidación de los ácidos grasos con etomoxir perjudicaba la maduración de los ovocitos y el desarrollo del embrión. La enzima carnitina palmitoiltransferasa 1A (CPT1A) es responsable de la captación de ácidos grasos en la mitocondria para su β-oxidación. Un informe en el bovino indica que la expresión del ARNm de la CPT1A en las células lúteas grandes es 5,6 veces mayor que en las células de la granulosa, mientras que no se observaron diferencias de expresión entre las células lúteas de la teca y las pequeñas. Estos datos apoyan la idea de que la β-oxidación puede desempeñar un papel importante en la regulación metabólica de las células lúteas grandes. Queda por determinar experimentalmente la proporción de la respiración que es apoyada por los ácidos grasos en las células lúteas grandes y pequeñas de bovino. A pesar de su importancia fisiológica fundamental, un exceso de ácidos grasos no esterificados puede ser perjudicial para la función celular. Dado el intenso interés por las patologías que dan lugar a la acumulación de lípidos y las condiciones (es decir, la obesidad, la diabetes, el síndrome metabólico) que elevan los ácidos grasos libres y alteran el metabolismo, la comprensión de cómo se regulan las gotas de lípidos, la glucólisis y la β-oxidación en el cuerpo lúteo puede proporcionar pistas sobre sus funciones en la esteroidogénesis y pistas para mejorar la función ovárica, el tratamiento de los trastornos ováricos y la mejora de la fertilidad.