Ha pasado más de un siglo desde que se planteó la «hipótesis del colesterol» para la patogénesis de la aterosclerosis 1,2. En las décadas siguientes, aprendimos que las fuentes clave de colesterol en la patogénesis de la aterosclerosis son las lipoproteínas apolipoproteínas B (ApoB) del plasma. Cuando se considera la totalidad de la evidencia, desde la epidemiología, la genética (incluidos los estudios de aleatorización mendeliana), la biología celular, los modelos experimentales y los ensayos clínicos controlados aleatorios, el papel fundamental de las lipoproteínas ricas en colesterol que contienen ApoB en la enfermedad cardiovascular aterosclerótica (ECA) se considera ampliamente probado, central y causal. La lipoproteína de baja densidad (LDL) es el principal impulsor de la iniciación y progresión de la placa aterosclerótica3. De hecho, la confirmación de una relación directa entre el colesterol plasmático en lipoproteínas que contienen ApoB y la aterosclerosis ha llevado a uno de los mayores avances en la medicina moderna: el descubrimiento y desarrollo de estatinas.
No se puede exagerar el papel fundamental de las lipoproteínas ApoB ricas en colesterol en la génesis de la aterosclerosis. Estas lipoproteínas aterogénicas comprenden remanentes de quilomicrones, lipoproteínas de muy baja densidad(VLDL), lipoproteínas de densidad intermedia, LDL y lipoproteínas (a). ApoB es una proteína grande que envuelve la superficie de las lipoproteínas aterogénicas como un andamio macromolecular para proporcionar integridad estructural. La molécula ApoB, presente en una estequiometría definida, una sola copia por partícula, también sirve como ligando para el aclaramiento mediado por el receptor de LDL. El LDL es la lipoproteína aterogénica más abundante en la sangre en ayunas y el impulsor más prominente de la circulación del colesterol en la pared arterial. Sin embargo, la creciente evidencia demuestra que la mayoría de las lipoproteínas que contienen ApoB (hasta aproximadamente 70 nm de diámetro), a excepción de los quilomicrones completamente formados y los VLDL grandes, son capaces de promover la formación de placas 4.
Aunque las lipoproteínas que contienen ApoB son necesarias para la aterogénesis, no son la única fuerza en juego, y se necesitan varios otros factores humorales y parietales para iniciar y mantener el proceso de degeneración arterial en sitios generalmente reproducibles y geográficamente confinados dentro del árbol arterial. Estos sitios no son aleatorios y están condicionados por parámetros hemodinámicos, como el bajo esfuerzo cortante y el flujo no pulsátil o no laminar 5. Estas alteraciones en las características del flujo coronario están relacionadas con la topografía del árbol vascular y se encuentran en áreas de ramificación y curvatura de vasos aumentados6. Aunque las características hemodinámicas juegan un papel importante en la especificidad del sitio de las lesiones ateroscleróticas, por sí mismas no son responsables de la iniciación de la aterosclerosis. Más bien, estos factores hemodinámicos inducen a segmentos coronarios específicos y a su perfil de expresión génica a interactuar de manera diferencial con factores sistémicos, lo que resulta en susceptibilidad a la aterosclerosis en localizaciones específicas7. Estos factores hemodinámicos coronarios locales y las características de flujo están intrínsecamente vinculados a la función endotelial, la inflamación y el posterior desarrollo de aterosclerosis5. El bajo esfuerzo cortante y el flujo perturbado juegan un papel importante en la iniciación y propagación de la aterosclerosis a través de la activación de las células endoteliales y la regulación ascendente de las moléculas de adhesión en su superficie. Estas moléculas de adhesión facilitan el reclutamiento de células inflamatorias circulantes al espacio subendotelial8. Además, estos mismos factores pueden alterar la función endotelial de una manera que perjudica las funciones ateroprotectoras. Además, la proliferación de matrices y, por lo tanto,una mayor afinidad por la retención de LDL en estos sitios, probablemente contribuye a su mayor susceptibilidad a la aterosclerosis7, 9.
Como se indicó anteriormente, las lipoproteínas plasmáticas que contienen ApoB penetran en el revestimiento de las células endoteliales de la pared arterial en regiones susceptibles de flujo no laminar y entran en el espacio íntimo,donde pueden quedar atrapadas por la interacción de los residuos cargados positivamente (arginina y lisina) en ApoB con los grupos sulfato cargados negativamente de proteoglicanos subendoteliales 10,11. Mientras que el LDL está atrapado en la matriz extracelular, los receptores LDL (LDLR) en las células de espuma pueden reconocer LDL nativo o mínimamente modificado (MM-LDL), LDL oxidado sin una amplia modificación de proteínas 12. Mientras que la retención de lipoproteínas que contienen ApoB dentro de la pared arterial está relacionada inicialmente con la unión directa de LDL a las cadenas de glicosaminoglicanos proteoglicanos, la infiltración de la íntima por macrófagos que secretan moléculas puente, como la lipoproteína lipasa, desencadena una transición a la unión indirecta de lipoproteínas que contienen ApoB. Estas moléculas puente trabajan juntas en sincronía con otras modificaciones proaterogénicas de la matriz extracelular y LDL, culminando en una mayor retención de lipoproteínas aterogénicas13. A medida que la oxidación de la lipoproteína se hace más profunda, su afinidad por la LDLR disminuye, pero su capacidad para entrar en las células en realidad aumenta debido a la acción de los receptores carroñeros, como el receptor carroñero-A (SRA) y el CD3614. A diferencia del LDLR, los receptores carroñeros no están sujetos a la regulación de retroalimentación por los niveles de colesterol celular; así, los macrófagos arteriales pueden internalizar cantidades no reguladas de éster de colesterol y eventualmente transformarse en células espumadas15,16. Esta falta de regulación de retroalimentación eleva la importancia cuantitativa del receptor carroñero por encima de la del LDLR en términos de la cantidad de absorción de colesterol por los macrófagos arteriales. Curiosamente, las lipoproteínas ricas en triglicéridos que contienen ApoB (es decir, restos) no requieren modificación oxidativa para ser reconocidas y absorbidas masivamente por los macrófagos arteriales. Además, estas lipoproteínas remanentes provocan una respuesta inflamatoria más profunda que las LDL17. El debate sobre el potencial aterogénico relativo de las LDL frente a otras lipoproteínas que contienen ApoB continúa y sigue sin resolverse. Sin embargo, hay que tener en cuenta que, posiblemente con la excepción de la hipercolesterolemia familiar grave, la etiología de la aterogénesis en la persona típica refleja más la acumulación de lipoproteínas remanentes que la de LDL pura con agotamiento de triglicéridos. Esto se conoce como la hipótesis postprandial de aterogénesis, formulada por primera vez hace casi 70 años18-20.
Aunque la mayor parte de la atención se ha centrado en el papel de las LDL oxidadas en la formación de células espumosas, también es importante considerar que las formas modificadas no oxidadas de LDL (pequeñas densas, electronegativas y especialmente desializadas) también se han implicado en la aterogénesis 21.
Las células espumosas cargadas de colesterol activan un programa de expresión génica que aumenta las vías inflamatorias e induce la producción de varias proteasas (por ejemplo, colagenasas, elastasas y catepsinas)22. Acumulativamente, esto tiene el efecto de reclutar más monocitos en la íntima coronaria y de abrir pasajes para la llegada de células musculares lisas desde el medio23. La visión actual de este proceso considera que la respuesta inicial a la retención subendotelial de lipoproteínas es un intento adecuado y medido de eliminar los desechos peligrosos y no deseados de la pared arterial. En última instancia, sin embargo, la respuesta inflamatoria crónica resultante se vuelve inadaptativa en la aterosclerosis avanzada, en gran parte debido al comportamiento alterado de los fagocitos arteriales que subyacen a los defectos en la resolución de la inflamación24. Debido a la carga de lípidos, las células de espuma vascular pierden la movilidad típica de las células inflamatorias y no pueden salir de la pared arterial. Además, durante las primeras etapas del desarrollo de la placa, las células apoptóticas son absorbidas por otros fagocitos en un proceso llamado eferocitosis y se eliminan de manera efectiva. Sin embargo, la aterosclerosis en etapa tardía se caracteriza por una eferocitosis defectuosa que conduce a un aumento de la respuesta inflamatoria, la expansión necrótica del núcleo y la progresión de la placa. La necrosis de macrófagos conduce a una respuesta inflamatoria aún más prominente en un ciclo que se autoperpetúa.
Como se ha discutido hasta ahora, las lipoproteínas que contienen ApoB están intrínsecamente vinculadas a la iniciación, el desarrollo y la propagación de la aterosclerosis. Por otro lado, la lipoproteína de alta densidad (HDL) se considera antiaterogénica debido a su papel en la extracción de colesterol celular y el transporte inverso del colesterol. Los experimentos con animales que involucran el trasplante de segmentos aórticos ateroscleróticos a huéspedes normolipidémicos demuestran disminuciones en el contenido de macrófagos de la aorta trasplantada25. Además, esta respuesta es exagerada por la sobreexpresión de la apolipoproteína A1 (ApoA-I) en el receptor26. Sin embargo, los nuevos conocimientos sobre la biología de las HDL están dando lugar a una historia más compleja. Aunque el objetivo del colesterol LDL (C-LDL) ha tenido resultados impresionantes, es preocupante que las intervenciones dirigidas al colesterol HDL (C-HDL) no hayan producido beneficios, dado que la asociación epidemiológica del C-HDL y la ECA es al menos tan fuerte como la del C-LDL27–29. Resulta que el HDL-C, una medida estática del colesterol celular transportado por el HDL plasmático, puede ser un sustituto pobre para las actividades biológicas clave del HDL. Aunque el HDL realiza innumerables funciones no redundantes que se extienden más allá del metabolismo lipídico (por ejemplo, propiedades antioxidantes, antiplaquetarias, antiinflamatorias y antiapoptóticas), su papel en el transporte inverso del colesterol puede ser el más importante con respecto a mitigar el desarrollo de placa, la vulnerabilidad y (en última instancia) los eventos ateroscleróticos catastróficos (Figura 1)30. En ese sentido, una medida dinámica de la función HDL puede mejorar su capacidad pronóstica. Una investigación inicial reveló que el análisis del flujo de colesterol de células cultivadas (el primer paso en el transporte inverso del colesterol) estaba más estrechamente correlacionado con el grosor de la íntima media de la carótida y la enfermedad arterial coronaria angiográfica en comparación con HDL-C31. Otro estudio demostró que la capacidad de eflujo de colesterol predice eventos de ECA incidentes32. Estos hallazgos se han validado en otro estudio de gran envergadura 33, 34, pero se han cuestionado en otro34. El HDL consiste en partículas que varían en tamaño, composición y funcionamiento35. Presumiblemente,al menos parte de la heterogeneidad funcional del espectro HDL se explica por diferencias en su proteoma y lipidomo36, 37. Esta faceta de la biología de las HDL es un foco actual de intensa investigación que puede dar el fruto de un desarrollo de fármacos más inteligente.
La pared arterial está bajo ataque constante por una variedad de partículas aterogénicas, cada una con una gran carga de colesterol. Mientras que una célula de espuma absorbe cientos de moléculas de colesterol de cada partícula aterogénica a través de una amplia gama de receptores, solo puede eliminar el colesterol a través de canales que permiten el paso de pocas moléculas a la vez. ABCA1, transportador de casete de unión a ATP A1; ABCG1, transportador de casete de unión a ATP G1; HDL, lipoproteína de alta densidad; HSPG, proteoglicanos de sulfato de heparina; LDL, lipoproteína de baja densidad; LDLR, receptor de lipoproteínas de baja densidad; Lp(a), lipoproteína(a); LDLX, lipoproteína de baja densidad oxidada; SRA1, receptor carroñero A1; SRB1, receptor carroñero B1.
El núcleo necrótico no es el único cambio compositivo que afecta el tamaño y la estabilidad de la placa. Las placas avanzadas también están marcadas por la presencia de cristales de colesterol. Curiosamente, algunos de los cristales se derivan de eritrocitos, cuyas membranas son las más ricas en colesterol libre entre todas las células del cuerpo. La hemorragia intraplaca ha surgido como un factor que contribuye significativamente al agrandamiento del corazón necrótico38. Se cree que la fuente de hemorragia surge de nuevos capilares con fugas que se infiltran en la placa como intentos inútiles de neovascularización en respuesta a un entorno hipóxico creado por el aumento de la carga de lesiones y los macrófagos inflamatorios39. Los capilares dentro de la placa típicamente carecen de una membrana basal intacta, están mal estabilizados por los pericitos circundantes y muestran uniones endoteliales menos estrechas, todos los factores probablemente responsables de su incapacidad para retener el contenido.
El engullimiento de cristales de colesterol en macrófagos o la formación de novo de cristales de colesterol intracelulares inducirá la desestabilización lisosómica y la liberación de catepsina B al citoplasma, lo que activa un complejo de señalización multimolecular conocido como inflamasoma del receptor de pirina 3 (NLRP3) rico en leucina que se une a nucleótidos 40. La activación del inflamasoma NLRP3 da lugar a la producción mediada por la caspasa-1 de interleucina-1 beta (IL-1β) y, en última instancia, IL-6, que amplifica la cascada inflamatoria41. Es necesario destacar la importancia de este descubrimiento, ya que ofrece una relación mecanicista entre la hipercolesterolemia y la inflamación vascular42. La importancia de los cristales de colesterol dentro de las células de espuma se extiende más allá de su capacidad para aumentar la inflamación. El colesterol cristalino también puede provocar la ruptura de la placa por la interrupción física de la tapa fibrosa43.
Abela y Aziz44,45 y Kellner-Weibelet al.44,45 investigaron el papel del colesterol cristalino en lesiones ateroscleróticas avanzadas. Observaron que la cristalización del colesterol puede dar lugar a cristales de colesterol de bordes afilados con el potencial de penetrar en las membranas biológicas. Plantearon la hipótesis de que estos cristales de colesterol podrían inducir la ruptura de la placa por perforación mecánica de las capas externas de placas ateroscleróticas. Para apoyar esta hipótesis, utilizaron microscopía electrónica de barrido para demostrar cristales de colesterol que perforaban la íntima arterial en pacientes que habían fallecido por síndromes coronarios agudos46. Los autores no encontraron casos de perforación de cristales de colesterol en sujetos con aterosclerosis severa pero sin eventos cardíacos agudos. Estos estudios pioneros fueron los primeros en sugerir que los cristales de colesterol pueden desencadenar la interrupción de la placa y lesiones vasculares. Sin embargo, aunque estos estudios son convincentes, no está del todo claro si los cristales de colesterol están relacionados causalmente, o son simplemente espectadores, a la ruptura de la placa.
El enfoque de esta revisión se ha centrado en modelos experimentales de aterosclerosis que abarcan numerosas décadas. Sin embargo, varias líneas ortogonales de evidencia han establecido claramente el vínculo entre los lípidos y la ECVA. Comenzando con el visionario Estudio del Corazón de Framingham en 1948, numerosos estudios epidemiológicos de gran tamaño realizados en todo el mundo proporcionaron resultados altamente reproducibles47–51. La consistencia de la epidemiología fue realmente impresionante y sugirió la asociación del C-LDL con la ECA. La demostración de la función causal de las LDL con la ECA surgió de la genética (hipercolesterolemia familiar, estudios de asociación de todo el genoma y estudios de aleatorización mendeliana). Las personas con C-LDL genéticamente elevado tienen un alto riesgo de ECA, mientras que las personas con C-LDL genéticamente bajo tienen un riesgo exquisitamente bajo de ECA. Los resultados de los grandes mega-ensayos prospectivos, doble ciego, aleatorizados y controlados con placebo de estatinas respaldaron aún más la noción de que el LDL es causal en la ECA, aunque muchos investigadores atribuyeron durante años los beneficios de las estatinas a sus efectos «pleiotrópicos» 52-57. Los resultados del ensayo IMPROVE-IT (Improved Reduction of Outcomes: Vytorin Efficacy International Trial) finalmente crearon una brecha entre la certeza y la duda58. Teniendo en cuenta todas las cosas, ahora hay evidencia inequívoca de que las lipoproteínas ricas en colesterol que contienen ApoB están inextricablemente vinculadas con ASCVD y son los principales impulsores de este proceso. Durante dos décadas y media, las estatinas disfrutaron de un estatus privilegiado; se consideraron la clase de medicamentos más eficaz para reducir los eventos de C-LDL y ECA a los que no se impusieron resultados adicionales. El ensayo IMPROVE-IT marcó el comienzo de una nueva era en la que la reducción de LDL con agentes no estatínicos ha demostrado la capacidad de aumentar los beneficios de la terapia con estatinas58. Esto ha traído energía renovada para el descubrimiento de nuevas estrategias para reducir el colesterol. En la última década, los investigadores han vinculado con éxito los conocimientos genéticos a las vías moleculares, lo que ha permitido el rápido desarrollo de una nueva clase de fármacos potentes para reducir el LDL-C, los inhibidores de la proproteína convertasa subtilisina-kexina tipo 9 (PCSK9) 59-61. Estos agentes tienen el potencial de transformar la reducción del riesgo de ASCVD dada su tremenda potencia de reducción de LDL62. Sin embargo, ¿es probable que la epidemia de enfermedad cardiovascular se detenga con un agente reductor de LDL que generalmente se inicia cuando el paciente está cerca o ya ha tenido el primer evento isquémico? Creemos que no. La verdadera revolución en la prevención y el manejo de la ECA llegará con herramientas que prohíban el desarrollo de placa (necesarias para un gran número de individuos relativamente jóvenes y sanos) y herramientas que induzcan la regresión de placa (necesarias para pacientes con enfermedad establecida). Es probable que estas herramientas afecten los procesos parietales, como la función endotelial, las respuestas inflamatorias, la supervivencia y salida de macrófagos y el flujo lipídico. En la última comprobación, nada en la literatura pronostica la llegada de estas herramientas en la práctica en el corto plazo.