PCSK9 en pacientes con diabetes mellitus: datos sugieren vínculo entre la homeostasis del colesterol y la homeoastasis de la glucosa
En el contexto del desarrollo y uso clínico de los inhibidores de PCSK9 (convertasa de proteínas subtilisina/kexina 9), especialmente en pacientes con diabetes mellitus (DM), hay datos que sugieren la existencia de un vínculo entre la homeostasis del colesterol y la homeostasis de la glucosa.
PCSK9 es un inhibidor endógeno de la ruta del receptor de lipoproteína de baja densidad (LDLR) cuya función ha sido ampliamente estudiada. PCSK9 se une al LDLR en la superficie de los hepatocitos interrumpiendo su reciclaje a la superficie celular y promoviendo su degradación lisosomal. De esta manera, a mayor PCSK9 menor LDLR y, por consiguiente, mayores niveles de C-LDL (colesterol unido a lipoproteínas de baja densidad). Si bien es cierto que la mayor atención se ha enfocado en la interacción entre PCSK9 secretado y el LDLR de la superficie celular, es probable que el LDLR también sea degradado por PCSK9 intracelular (1).
Se ha visto que las mutaciones que provocan ganancia de función en PCSK9 están vinculadas a la hipercolesterolemia familiar autosómica dominante, en tanto que las mutaciones que provocan pérdida de función resultan en niveles disminuidos de C-LDL y protegen frente a la enfermedad coronaria (1).
Además de su acción a nivel del hígado, PCSK9 también ejerce funciones extrahepáticas, pudiendo regular a la baja y de forma endocrina el LDLR que se expresa fuera del hígado, específicamente en intestino delgado, páncreas (islotes), riñones y pulmones. PCSK9 también puede ser secretado por las células del músculo liso vascular y actuar de forma paracrina sobre las paredes arteriales (2).
La determinación mediante reacción en cadena de la polimerasa cuantitativa (q-PCR) del ARNm de PCSK9 en ratones ha permitido evidenciar que su expresión en los islotes pancreáticos es de unas 5 veces menor que su expresión en el hígado. Con el fin de evaluar la función de PCSK9 sobre las células beta del páncreas se midió la expresión del LDLR en ratones wild type (Pcsk9+/+) y en ratones con inhibición de PCSK9 (Pcsk9-/-).
El análisis por Western blot llevado a cabo con islotes recién aislados mostró que la expresión del LDLR se incrementó en alrededor de un 200% en ratones Pcsk9-/-. Con el fin de determinar adicionalmente si esta mayor expresión era debida a una ausencia específica de PCSK9 en los islotes y no a una ausencia global de PCSK9 circulante, se repitió el mismo análisis a partir de islotes cultivados in vitro durante 24 horas. En vista de que bajo estas condiciones la expresión del LDLR no se mantuvo significativamente elevada en los islotes de ratones Pcsk9-/-, se sugiere una acción inicial del PCSK9 circulante y no un efecto paracrino dentro del islote. Por su parte, la incubación de islotes de humano durante 6 horas con PCSK9 purificado prácticamente abolió la expresión de LDLR (3). Resultados similares se han observado en células EndoC de humano (4).
¿Cuáles son las consecuencias de este incremento en la expresión del LDLR en el contexto de la inhibición de PCSK9? Cuando aumentan los niveles de colesterol dentro de las células beta del páncreas la función celular disminuye y, por tanto, también lo hace la secreción de insulina. Al inhibir PCSK9 lo esperado es que aumenten los niveles de colesterol Intracelular (5).
Partiendo de esta hipótesis, en el estudio de Langhi y cols. se incubaron islotes aislados de ratón con altas concentraciones de LDL (6,4 mM) durante 24 horas. Como era de esperar, los niveles intracelulares de colesterol aumentaron concomitantemente con una disminución de la secreción de insulina. Adicionalmente, se evaluó la posible influencia de PCSK9 sobre la secreción de insulina. Para ello, se llevaron a cabo ensayos ex vivo de secreción de insulina por estimulación de glucosa en islotes aislados de ratones Pcsk9+/+ y Pcsk9-/- y se observó que la secreción de insulina aumentó en respuesta a altos niveles de glucosa. Sin embargo, la deficiencia de Pcsk9 no alteró la secreción de insulina basal ni la inducida por glucosa de acuerdo con un efecto neutro de la deficiencia de Pcsk9 sobre el contenido de colesterol dentro de los islotes (3).
En relación con el efecto de la deficiencia de PCSK9 sobre la homeostasis de la glucosa en ratones los datos en la literatura muestran resultados discrepantes. Por un lado Langhi y cols. encontraron que la expresión de PCSK9 en células beta pancreáticas no altera la secreción de insulina (3), en tanto que el estudio de Mbikay y cols. señaló que los ratones deficientes de PCSK9 presentan una alteración en la tolerancia a la glucosa y de los islotes pancreáticos, sugiriendo que PCSK9 podría ser necesario para su funcionamiento normal (6). Se desconoce la razón de estas discrepancias, pero se ha sugerido que podrían deberse a diferencias genéticas. En humanos, estudios de aleatorización mendeliana han sugerido la existencia de un vínculo entre la deficiencia dePCSK9 y el riesgo de diabetes (7-9).
Para finalizar, desde el punto de vista práctico resulta interesante mencionar algunos datos de seguridad de los inhibidores de PCSK9 en individuos con y sin diabetes. En un análisis combinado de 10 estudios ODYSSEY de fase 3, con una duración de entre 24 y 104 semanas, alirocumab (un inhibidor de PCSK9) no desencadenó cambios considerables en los niveles de HbA1C y glucosa plasmática en ayunas a lo largo del tiempo en más de 3400 individuos sin diabetes cuando se comparó frente a placebo o ezetimiba (10). Resultados similares se observaron en el estudio ODYSSEY COMBO II (11). Por su parte, en el estudio DESCARTES el tratamiento con evolocumab durante 52 semanas no resultó en diferencias respecto a placebo en los parámetros glucémicos entre los distintos subgrupos analizados (DM2, síndrome metabólico, intolerancia a la glucosa, sin DM2/síndrome metabólico/intolerancia a la glucosa) (12).
Referencias
1. Costet P, Krempf M, Cariou B. PCSK9 and LDL cholesterol: unravelling the target to design the bullet. Trends Biochem Sci. 2008 Sep;33(9):426-34.
2. Cariou B, Ding Z, Mehta JL. PCSK9 and atherosclerosis: Beyond LDL-cholesterol lowering. Atherosclerosis. 2016 Oct;253:275-277.
3. Langhi C, Le May C, Gmyr V, Vandewalle B, Kerr-Conte J, Krempf M, et al. PCSK9 is expressed in pancreatic delta-cells and does not alter insulin secretion. Biochem Biophys Res Commun. 2009 Dec 25;390(4):1288-93.
4. Lambert G, Thedrez A, Parnet P, Scharfmann R, Nobécourt E. LDL receptor expression and function in human pancreatic beta cells. Presentación en el congreso EASD 2016. Abstract 451.
5. Langhi C, Cariou B. Cholesterol metabolism and beta-cell function. Med Sci (Paris). 2010 Apr;26(4):385-90.
6. Mbikay M, Sirois F, Mayne J, Wang GS, Chen A, Dewpura T, et al. PCSK9-deficient mice exhibit impaired glucose tolerance and pancreatic islet abnormalities. FEBS Lett. 2010 Feb 19;584(4):701-6.
7. Lotta LA, Sharp SJ, Burgess S, Perry JR, Stewart ID, Willems SM, et al. Association Between Low-Density Lipoprotein Cholesterol-Lowering Genetic Variants and Risk of Type 2 Diabetes: A Meta-analysis. JAMA. 2016 Oct 4;316(13):1383-1391.
8. Vanhaebost J, Ducrot K, de Froidmont S, Scarpelli MP, Egger C, Baumann P, et al. Diagnosis of myocardial ischemia combining multiphase postmortem CT-angiography, histology, and postmortem biochemistry. Radiol Med. 2017 Feb;122(2):95- 105.
9. Ference BA, Robinson JG, Brook RD, Catapano AL, Chapman MJ, Neff DR, et al. Variation in PCSK9 and HMGCR and Risk of Cardiovascular Disease and Diabetes. N Engl J Med. 2016 Dec 1;375(22):2144-2153.
10. Colhoun HM, Ginsberg HN, Robinson JG, Leiter LA, Müller-Wieland D, Henry RR, et al. No effect of PCSK9 inhibitor alirocumab on the incidence of diabetes in a pooled analysis from 10 ODYSSEY Phase 3 studies. Eur Heart J. 2016 Oct 14;37(39):2981-2989.
11. Leiter L, Tinahones FJ, Karalis D, Jones P. Alirocumab safety in individuals with and without diabetes mellitus: pooled data from 14 ODYSSEY trials. J Am Coll Cardiol. 2017;69(Suppl):1674.
12. Blom DJ, Koren MJ, Roth E, Monsalvo ML, Djedjos CS, Nelson P, et al. Evaluation of the efficacy, safety and glycaemic effects of evolocumab (AMG 145) in hypercholesterolaemic patients stratified by glycaemic status and metabolic syndrome. Diabetes Obes Metab. 2017 Jan;19(1):98-107.
