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Inicio Clínica e Investigación en Arteriosclerosis Hiperhomocisteinemia. Panorama actual y contribución del ratón a su estudio
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Vol. 22. Núm. 5.
Páginas 200-219 (Septiembre - Octubre 2010)
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Hiperhomocisteinemia. Panorama actual y contribución del ratón a su estudio
Hyperhomocysteinemia. Current overview and contribution of mice to research on the topic
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Mario Nuño-Ayalaa, Ricardo Carnicera, Mario Alberto Guzmána, Natalia Guilléna,c, M.A.. María Ángeles Navarroa,c, Carmen Arnalb,c, J.. Jesús Osadaa,c,
Autor para correspondencia
Josada@unizar.es

Autor para correspondencia.
a Departamento de Bioquímica y Biología Molecular y Celular, Facultad de Veterinaria, Instituto Aragonés de Ciencias de la Salud, Universidad de Zaragoza, Salud del Gobierno de Aragón, Zaragoza, Aragón, España
b Departamento de Patología Animal, Facultad de Veterinaria, Universidad de Zaragoza, Zaragoza, Aragón, España
c CIBER de Fisiopatología de la Obesidad y Nutrición, Instituto de Salud Carlos III, Madrid, España
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Tabla 1. Etiología de la hiperhomocisteinemia
Tabla 2. Resumen de los mecanismos propuestos para la acción de la homocisteína
Tabla 3. Estrategias dietéticas utilizadas en ratones de la cepa C57BL/6J y las concentraciones de homocisteína total conseguidas en plasma. Adaptada de (224)
Tabla 4. Estrategias dietéticas utilizadas para provocar hiperhomocisteinemia en otras razas de ratones
Tabla 5. Estrategias dietéticas utilizadas para modificar la homocisteinemia en ratones carentes de apolipoproteína E
Tabla 6. Modificación de la hiperhomocisteinemia en animales heterocigotos para cistationina betasintasa y metilentetrahidrofolato reductasa mediante el uso de diferentes dietas
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Resumen

La homocisteína (HCY) es un aminoácido cuya elevación sanguínea se asocia con el desarrollo de enfermedades de tipo vascular, neurológico y reproductivo. Sus niveles plasmáticos varían en función de la raza, el sexo, la edad y otros factores ambientales. En la presente revisión se aborda su metabolismo, su fisiopatología y las consecuencias clínicas de su elevación. Un énfasis especial se presta al empleo del ratón como modelo experimental en este campo, ya que su uso ha puesto de manifiesto la importancia de la dieta en la regulación de la HCY. Esto, unido al desarrollo de animales modificados genéticamente con hiperhomocisteinemia, está permitiendo una rápida caracterización de los mecanismos moleculares implicados en la acción in vivo de la HCY. Además, la combinación de estos modelos con otros modificados genéticamente permite definir la influencia de la combinación de factores de riesgo en el desarrollo de diversas patologías. A su vez, la exploración en estos nuevos modelos de factores ambientales y/o farmacológicos contribuye de este modo a explicar muchas de las evidencias epidemiológicas en humanos así como el tratamiento más adecuado para cada condición.

Palabras clave:
Homocisteína
Hiperhomocisteinemia
Ratón modificado genéticamente
Abstract

Homocysteine is an amino acid whose plasma levels are associated with the development of vascular, neurologic and reproductive diseases. Plasma levels show a wide range of values according to age, sex, race and other environmental factors. The present review discusses homocysteine metabolism and physiopathology and the clinical consequences of increased levels of this substance.

Special emphasis has been placed on the use of mice as an experimental animal model in this field, since their use has unveiled the contribution of dietary modifications on plasma homocysteine levels. These findings, together with the generation of genetically-modified mice as models of hyperhomocysteinemia, are allowing rapid progress to be made in the characterization of the in vivo molecular mechanisms of homocysteine action. Crosses among these genetically-modified mice and others with different deleted genes will increase knowledge of the influence of the combination of several risk factors on pathological development. In these models, research into new environmental or pharmacological factors may yield results that could explain epidemiological findings in humans and help in the design of new treatments for specific clinical settings.

Keywords:
Homocysteine
Hyperhomocysteinemia
Genetically-modified mice
Texto completo
Introducción

En los últimos años ha crecido el interés por la hiperhomocisteinemia (HHCY) como factor de riesgo asociado a las enfermedades cardiovasculares1–4 en un intento por conocer mejor los mecanismos etiopatogénicos de estas y dado que su morbimortalidad continúa siendo particularmente importante en los países industrializados y, en concreto, en España5.

El tabaquismo, las dislipemias, la hipertensión arterial y la diabetes son factores de riesgo clásicos que se asocian con la aparición prematura de la enfermedad cardiovascular6; sin embargo, algunos pacientes con manifestaciones clínicas de aterosclerosis precoz no presentan ninguno de estos factores, con la excepción del hallazgo de una HHCY.

La hipótesis de que la homocisteína (HCY) estaba implicada en las lesiones vasculares fue propuesta por McCully7, al observar en pacientes con severa HHCY sin tratar un 50% más de posibilidades de sufrir un problema vascular antes de los 30 años, como ictus, infarto de miocardio o tromboembolismo venoso8. El riesgo se reducía cuando se empleaban tratamientos para disminuir la HCY, aunque no se alcanzasen los niveles normales9.

Metabolismo de la homocisteína

La HCY es un aminoácido azufrado que se forma durante el catabolismo de la metionina. Las estructuras de ambos aminoácidos están reflejadas en la figura 1. Este último aminoácido esencial, aportado por las proteínas de la dieta, es un componente de péptidos y proteínas, y para su utilización metabólica se activa a S-adenosil metionina, coenzima que desempeña un papel importante en la transferencia de grupos metilos. La S-adenosil metionina transfiere su grupo metilo y se transforma en S-adenosil HCY, que posteriormente se hidroliza a HCY en las células. Una vez sintetizada, la HCY puede seguir varias rutas metabólicas dentro del organismo: la ruta de transulfuración, la ruta de remetilación y la excreción por la orina10,11. Un esquema del metabolismo de la HCY se recoge en la figura 2.

Figura 1.

Estructuras químicas de la metionina y de la homocisteína.

(0,06MB).
Figura 2.

Metabolismo de la homocisteína a partir de la metionina proveniente del catabolismo proteico. BHMT: betaína homocisteína metiltransferasa; CBS: cistationina betasintasa; CGL: cistationina gammaliasa; MAT: metionina adenosil transferasa; Metil THF: metiltetrahidrofolato; Metilen THF: metilentetrahidrofolato; MS: metionina sintasa; MTHFR: metilentetrahidrofolato reductasa; SAH: S-adenosil homocisteína hidrolasa; SMMT: S-metilmetionina metiltransferasa; STHM: serina transhidroximetilasa; THF: tetrahidrofolato.

(0,21MB).

La HCY sigue el camino de transulfuración cuando existe un exceso de metionina o cuando se requiere la síntesis de cisteína. En esta vía, la HCY se condensa con una molécula de serina para formar cistationina en una reacción catalizada por la cistationina betasintasa (CBS), que utiliza la vitamina B6 como cofactor. A continuación, la cistationina gammaliasa (CGL) con la ayuda de nuevo de la vitamina B6 cataliza la hidrólisis de cistationina para dar lugar al alfacetobutirato y la cisteína12,13. Ambas enzimas (CBS y CGL) son responsables de la biosíntesis del sulfuro de hidrógeno (H2S) en mamíferos. La CBS puede generar la desulfuración de varias formas: al actuar sobre la cisteína para generar serina o por condensación de dos cisteínas para generar lantionina. La participación de la CBS en la biosíntesis del H2S disminuye en condiciones de HHCY14. La CBS también es un sensor de CO, y mediante la liberación de H2S participa en la regulación del metabolismo de la hemooxigenasa (HO)15. La CGL condensa dos moléculas de HCY para formar H2S y hololantionina. Este último proceso aumenta en la medida en que se eleva la HHCY y es particularmente relevante en concentraciones superiores a 200μmol/l16.

En la ruta de remetilación, la HCY se transforma en metionina. En el hombre, aproximadamente el 50% de la HCY sufre este destino en condiciones normales y resulta particularmente importante en situaciones de baja ingesta proteica17,18. En la mayoría de los tejidos, la remetilación se produce a través de una reacción catalizada por la metionina sintasa (MS), que requiere de vitamina B12 como cofactor y de metiltetrahidrofolato como cosustrato. Esta vía necesita de un adecuado aporte de ácido fólico y de la actividad de otra enzima denominada metilentetrahidrofolato reductasa (MTHFR)19,20. También se puede producir la remetilación a través de la betaína HCY metiltransferasa, reacción restringida al hígado, al riñón y a las glándulas suprarrenales y que, además, no requiere la presencia de vitaminas. Más recientemente se ha propuesto otra reacción de metilación en la cual el donante es la S-metil metionina y la enzima participante es la S-metil metionina HCY metiltransferasa21. Sin embargo, su significado biológico no ha sido establecido. La acción conjunta de estas reacciones de metilación permite conservar la metionina, con una implicación variable tal como se ha descrito previamente. De este modo se garantiza una adecuada concentración de la S-adenosil metionina, considerada como un donador universal de grupos metilo.

Homocisteína en el plasma

La HCY se presenta en el plasma de tres formas diferentes. La forma mayoritaria, que representa el 70% del total, está unida a varias proteínas, especialmente a la albúmina, a la hemoglobina y a la alfaglobulina22. Se encuentra en forma de dímero unido por un puente disulfuro en un 25%, y en un 5% se encuentra en forma libre reducida o combinada con otros tioles23.

Cuando se habla de HCY plasmática total, se engloban las tres formas. Son varios los métodos para medir la HCY y están basados en distintas técnicas de cromatografía líquida24–26. Recientemente se ha incorporado un inmunoensayo de polarización fluorescente que permite la automatización de los ensayos27.

La conservación de las muestras sanguíneas es fundamental. En muestras almacenadas a temperatura ambiente durante más de 4h se observan incrementos de hasta un 35% en la concentración de la HCY. Se considera que dicho aumento es debido a la influencia del deterioro de los eritrocitos28. Para evitar este fenómeno, las muestras se conservan en hielo y se requiere la separación del plasma lo más rápidamente posible.

Los valores de referencia varían según el método utilizado, la edad y el sexo de la población evaluada, y oscilan entre 5–15μmol/l29,30. En este sentido, los valores de HCY son más elevados en el hombre que en la mujer y, a su vez, son mayores en las mujeres posmenopáusicas que en las premenopáusicas31. La diferencia de valores entre sexos podría deberse a un efecto hormonal o estar relacionada con la diferente masa muscular.

La HCY plasmática aumenta también con la edad32, fenómeno que podría estar originado por una disminución de los niveles de los cofactores enzimáticos, una disfunción renal y/o una disminución de la actividad de la CBS33,34. Igualmente, se han descrito diferencias étnicas en los niveles de HCY, siendo inferiores en la raza negra que en la raza blanca o la asiática35,36.

La HHCY se define normalmente a través de unos valores arbitrarios que normalmente son los que están por encima del percentil 95 o por encima de los valores medios obtenidos en individuos sanos en ayunas más dos veces la desviación estándar y considerados los valores de referencia37. Según los valores hallados, se clasificaría en:

  • HHCY ligera: 16–30μmol/l.

  • HHCY moderada: 31–100μmol/l.

  • HHCY severa: >100μmol/l.

La homocisteína como factor de riesgo cardiovascular

Existe una correlación entre los niveles de HHCY y el incremento del riesgo en la enfermedad coronaria38,39, el infarto de miocardio40,41, la enfermedad oclusiva periférica32, la enfermedad oclusiva cerebral42 y la enfermedad oclusiva vascular retinal43. En algunas poblaciones puede ser particularmente importante. Así, Selhub et al en el «Framingham Heart Study» encontraron que la incidencia de HHCY era de un 29,3% en un grupo de 1.041 individuos adultos de entre 67–96 años de edad32. También encontraron una correlación lineal entre el riesgo de infarto y los niveles de HCY. La HHCY se reveló, asimismo, como un factor de riesgo para la trombosis venosa, particularmente en las mujeres44. La presencia de niveles de HCY superiores a 12μmol/l está relacionada directamente con la progresión de la placa coronaria45. Sin embargo, se ha generado cierta controversia a raíz de los resultados obtenidos en estudios clínicos de tratamiento de la HHCY con suplementos de vitaminas del grupo B, donde se observó una disminución de la concentración plasmática de HCY pero no del riesgo vascular, lo cual vendría a enfatizar la mayor relación de la HHCY con el riesgo de enfermedad cerebrovascular que con el de enfermedad cardiovascular (una detallada revisión de estos últimos aspectos se puede encontrar en el reciente trabajo de Méndez-González et al46). Se ha observado disfunción vasomotora endotelial en vasos de pequeña resistencia, como las arterias mesentéricas o las cerebrales, con leves aumentos en la concentración de HCY: entre 10–20μmol/l47–50. En cambio, en ratón, para producir daños en los grandes vasos, como la aorta o la carótida, sería necesario alcanzar concentraciones plasmáticas por encima de 20μmol/l51,52.

En modelos experimentales con HHCY también se han observado alteraciones estructurales en la pared de los vasos: hipertrofia, remodelado, mecánica vascular alterada, aumento de la fragilidad de los vasos53–56, aumento de formación de la íntima57 y trombosis acelerada58. En este sentido, se ha observado que la presencia de HHCY potencia el desarrollo de aterosclerosis en animales susceptibles de desarrollarla, como los ratones carentes de apolipoproteína E (ApoE)59. Sin embargo, ninguno de los modelos animales estudiados ha desarrollado aterosclerosis espontáneamente. También se ha demostrado que una dieta con alta cantidad de metionina puede causar aterosclerosis en ausencia de aumento de HCY en el plasma60. Por todo lo anterior, se considera la homocisteinemia elevada como un factor de riesgo independiente para la enfermedad cardiovascular.

Homocisteína y enfermedad renal

La insuficiencia renal crónica es otra patología en la que se ha descrito la presencia de niveles elevados de HCY61. Estos autores encontraron una correlación positiva entre los niveles de HCY y de creatinina, lo cual podría ser debido a una disminución del metabolismo renal y/o de su excreción62. Igualmente, se observaron concentraciones de HCY particularmente elevadas (26,6±1,5μmol/l) en pacientes con enfermedad renal terminal sometidos a hemodiálisis34. El aporte de H2S redujo el daño renal inducido por la HHCY63, al igual que el estrés oxidativo. Esto sugiere que el aporte de NaHS/H2S puede reducir el estrés oxidativo de la HCY y ser una herramienta terapéutica64.

La homocisteína como factor de riesgo en reproducción

Diversos estudios epidemiológicos han mostrado una asociación entre alteraciones del metabolismo de la metionina y la HCY y casos de embarazos fallidos con aborto espontáneo, infartos de la placenta o bajo peso al nacer65,66. También se han descrito niveles altos de HCY en casos de gestaciones complicadas con enfermedades vasculares de la placenta o preeclampsia en comparación con los encontrados en embarazos normales67,68.

La enzima CBS se expresa en el hígado y en la decidua, mientras que la enzima MS se expresa en todos los tejidos embrionarios69,70. En el ratón carente de la enzima CBS, las hembras eran infértiles71. Para caracterizar el fallo reproductivo, nuestro grupo realizó el trasplante de ovarios de hembras carentes de CBS a hembras normales ovariectomizadas y se obtuvieron camadas normales en cuanto al número de crías, indicando que el problema que produce infertilidad era consecuencia de la falta de CBS y del aumento de HCY en el útero gestante72. Estos resultados plantean el reto de investigar si el útero humano es tan sensible al efecto de la HCY.

Homocisteína y enfermedades neurológicas

La elevación de la HCY en el plasma se ha relacionado de manera convincente con enfermedades geriátricas del cerebro, como declive de consciencia73–75, enfermedades cerebrovasculares76,77, demencia vascular78,79 y enfermedad de Alzheimer80–84. Además, podría estar relacionada con otras enfermedades como la depresión85 y la esquizofrenia86,87. En la mayoría de estos estudios, las asociaciones continúan siendo fuertes aunque se ajusten parámetros importantes en la HHCY, como la función renal y el estatus vitamínico88.

Se han propuesto cuatro posibles mecanismos de lesión neuronal debida a la HHCY; el primero, la posibilidad de una acción neurotóxica de la HCY mediante la alteración de los neurotransmisores o la producción de excitotoxicidad en las neuronas89–91. En concreto, se ha descrito una competencia del compuesto por los receptores de GABA-A y una activación de la ruta de la quinasa ERK92. El segundo mecanismo propone que el aumento de HCY indica una alteración metabólica que afecta al cerebro a través de la acumulación de S-adenosil HCY, un inhibidor de las reacciones de metilación vitales para las funciones neurológicas93. La tercera posibilidad es la relación de la HCY con enfermedades oclusivas de los vasos sanguíneos mediante el daño de la pared vascular o el impedimento de la coagulación sanguínea. La cuarta contempla una acción sobre la microglia94. En estudios in vivo no se ha observado una relación directa entre el aumento de HCY y las lesiones cerebrales, lo que se explicaría, en parte, por la baja concentración de este compuesto alcanzada en el líquido cefalorraquídeo que está muy lejos de la necesaria para causar neurotoxicidad in vitro95,96.

También se ha propuesto que no fuese una acción propia, sino que la HCY pudiera potenciar las lesiones producidas por otras causas como las producidas mediante la inyección de kainato95, la mutación de la proteína precursora de amiloide que se da en ratones transgénicos para esta proteína, que desarrollan enfermedad de Alzheimer97, o en la inducción farmacológica de la enfermedad de Parkinson98.

Homocisteína y otras patologías

La HHCY también es un factor independiente en fracturas osteoporóticas en ancianos y está asociada con la disminución de la densidad ósea99–101. Además, está relacionada de manera directa con la presión arterial; se ha determinado que un aumento de 5μM está asociado con un incremento de 0,5 y de 0,7mmHg en la presión sistólica de hombres y mujeres, respectivamente102. La HHCY puede alterar la configuración de la retina por cambios transcripcionales103. Y, por último, se ha encontrado relación entre los niveles de HCY y la resistencia a la insulina en pacientes obesos no diabéticos104. En esta última acción parece estar implicada una inducción de la secreción de resistina adipocitaria por parte de la HCY mediada por aumento de estrés oxidativo, proteína quinasa C y NF-κB105.

Etiología de la hiperhomocisteinemia

La HHCY puede ser congénita o adquirida, y esta a su vez puede ser de origen multifactorial. Estas posibilidades se resumen en la tabla 1.

Tabla 1.

Etiología de la hiperhomocisteinemia

Origen genético
Deficiencia de la cistationina betasintasa
Deficiencia de la metilentetrahidrofolato reductasa
Deficiencia en la absorción de vitamina B12
Mutaciones de la metionina sintasa
Origen adquiridoDeficiencia nutricional de piridoxina 
Problemas nutricionales
      Deficiencia de folatos 
      Deficiencia de cobalamina 
Defectos metabólicosInsuficiencia renal crónica 
      Administración de metionina oral 
      Hipotiroidismo 
Otros factoresFármacos o drogas (metotrexato, fenitoína, carbamacepina, etc.) 
–      Neoplasias 
–      Trasplantes 

La causa congénita más frecuente es el defecto de la CBS, cuyo gen se halla ubicado en el cromosoma 21106,107. El defecto se transmite de forma autosómica recesiva. La deficiencia de CBS en homocigosis tiene una incidencia de entre 1:58.000–1:1.000.000, dependiendo del país estudiado8,108. En esta situación, los pacientes pueden llegar a tener valores de HCY plasmática de hasta 400μmol/l. La frecuencia del alelo heterocigoto aumenta considerablemente en la población, pudiendo llegar hasta el 1%109.

Otro defecto genético muy común asociado a una moderada HHCY es la mutación puntual en la región codificante del gen de la metilentetrahidrofolato reductasa (MTHFR). Esta enzima está asociada a la remetilación de la HCY. La mutación genera una variante termolábil de la enzima que tiene disminuida su actividad en un 50%110,111.

La insuficiencia renal o las deficiencias en vitaminas B requeridas por el metabolismo de la HCY, como el ácido fólico, la vitamina B6 y/o la vitamina B12, también son causa de HHCY112,113. Se estima que una inadecuada ingesta de estas vitaminas es la responsable de 2/3 de todos los casos de HHCY114,115. Aunque la deficiencia de folato y vitamina B12 están relacionados con un aumento de la concentración de la HCY plasmática116,117, la relación entre la HCY y los niveles de vitamina B6 está menos clara118. Consecuentemente, los fármacos que interfieren en el metabolismo de estas vitaminas también pueden producir HHCY119–121. Además, se ha observado recientemente que un exceso de metionina en la dieta produce HHCY en los ratones60.

También se han obtenido asociaciones entre los niveles de HCY y otros hábitos característicos que conforman nuestro estilo de vida. El estudio Hordaland es el primero a gran escala que refleja que el tabaco, el abundante consumo de café y la falta de ejercicio están asociados con concentraciones elevadas de HCY122–125. Los factores genéticos afectan mayoritariamente a los niveles de HCY de la población joven. Mientras que en los ancianos estos efectos tienen una repercusión considerablemente más pequeña que los introducidos por los factores nutricionales126.

FisiopatologíaHiperhomocisteinemia y disfunción endotelial

Como se ha comentado anteriormente, la HHCY es un factor de riesgo independiente en el desarrollo de enfermedades cardiovasculares; sin embargo, los mecanismos de acción no son conocidos. La mayoría de los experimentos apoyan la hipótesis de que el exceso de HCY conlleva una disfunción endotelial y, como se ha observado anteriormente, esta disfunción sería crucial en la patogénesis y el desarrollo de la arteriosclerosis, tal como se resume en la tabla 2. Dentro de esta disfunción se pueden destacar distintos mecanismos por los que la HHCY afectaría al endotelio.

Tabla 2.

Resumen de los mecanismos propuestos para la acción de la homocisteína

Arquitectura de los vasos    Estrés oxidativo  ↑ 
Daño endotelial  ↑  Producción de peroxinitritos  ↑ 
Proliferación de VSMC  ↑  Enzimas oxidativas (SOD, GPx)  ↑ 
Síntesis de colágeno y fibrosis de la media  ↑  Peroxidación lipídica  ↑ 
Restenosis vascular  ↑  Quimiotaxis, adhesión de leucocitos  ↑ 
Formación de células espumosas  ↑  Adhesión de leucocitos  ↑ 
Placas fibroproliferativas  ↑  Presencia de ICAM-1, VCAM-1  ↑ 
Daño en estructura celular  ↑  Quimiotaxis (IL-8, MCP-1)  ↑ 
Daños mitocondriales  ↑  Activación de la coagulación  ↑ 
Estrés del retículo endoplásmico  ↑  Factor tisular  ↑ 
Metaloproteinasas  ↑  Inactivación de la proteína C  ↑ 
Elastólisis  ↑  Complejo trombina-antitrombina  ↑ 
Expresión de HSP70  ↓  D-Dímer  ↑ 
Disfunción endotelial  ↑  Fibrinólisis  ↓ 
Sistema óxido nítrico (NO)  ↓↑  Sulfato de heparina  ↓ 
Biodisponibilidad de NO  ↓  Anexina II  ↓ 
ADMA  ↑  Trombomodulina  ↓ 
Factores de transcripción    Antígenos PAI-1, t-PA  ↑ 
Activación de NF-κB, SREBP, PKC  ↑  Fragmento de protrombina  ↑ 
Expresión de los genes  ↓↑  Inactivación del factor Va  ↓ 
HMG-CoA reductasa  ↑  Agregación trombocitaria  ↑ 
Biosíntesis de lípidos  ↑  Función de fibronectina  ↓ 
Inactivación de PPAR alfa y gamma  ↑  COX, producción de TXA, TXB  ↑ 

ADMA: dimetilarginina asimétrica; COX: ciclooxigenasa; Gpx: glutatión peroxidasa; IL-8: interleucina 8; NO: óxido nítrico; SOD: superóxido dismutasa; t-PA: activador del plasminógeno tisular; TXA: tromboxano A; TXB: tromboxano B.

Efecto sobre la vasodilatación

Diferentes estudios realizados tanto en humanos como en modelos animales han demostrado que la HHCY induce una deficiente vasodilatación de las arterias127–129. Esta alteración produce daños similares a los provocados por otros factores de riesgo, como la hipercolesterolemia y la hipertensión130. Stamler et al demostraron que las propiedades vasodilatadoras de la célula endotelial se veían disminuidas por la HCY debido principalmente a una reducción en la producción de óxido nítrico (NO)131. La inactivación del NO por la HCY se ha observado en cultivos de células endoteliales e in vivo27,128, y tiene lugar por una reducción de la expresión proteica de la eNOS y una disminución de su actividad por fosforilación en S1179132.

Algunas especies reactivas de hidrógeno, como el superóxido, el peróxido de hidrógeno y los peroxinitritos, pueden contribuir a la inactivación del NO derivado del endotelio133. Otro mecanismo que puede actuar en este sentido es la inhibición de la producción de NO causada por la dimetilarginina asimétrica (ADMA). La ADMA es un compuesto considerado como el inhibidor fisiológico de la NO sintasa y que se origina en la hidrólisis de proteínas metiladas. Se observan niveles plasmáticos elevados de ADMA en primates con HHCY134,135. En pacientes sanos, los niveles de ADMA aumentan rápidamente después de una sobrecarga de metionina y se correlacionan con una alterada vasodilatación dependiente del endotelio136. Este acúmulo se produce por la inhibición de la enzima dimetilarginina dimetilamino hidrolasa responsable de la eliminación de la ADMA137.

La HCY también ejerce una acción directa sobre los miocitos, donde activa la metaloproteinasa 9 e induce permeabilidad mitocondrial y disfunción mecánica de este tipo de células. Se ha propuesto que esta acción podría estar mediada por una interacción de la HCY con el receptor de N-metil-D-aspartato-1138,139 y ejercerse a través de la señalización del ácido epoxieicosatrienoico140 y de las proteínas G141 e independiente de la NO sintasa inducible142.

Estrés oxidativo

Varias líneas de investigación sugieren que el incremento del estrés oxidativo y de los niveles de especies reactivas de oxígeno desempeñan un papel importante en los cambios vasculares producidos en una situación de HHCY128,143,144. La primera hipótesis que surge de estas observaciones es que la HCY autooxida su grupo tiol altamente reactivo y, a su vez, forma especies reactivas de oxígeno. Sin embargo, esta hipótesis no puede explicar cómo la cisteína, que se encuentra en cantidades superiores a la HCY y también se puede autooxidar, no causa daño endotelial y no es considerada como factor de riesgo en las enfermedades cardiovasculares.

El estrés oxidativo generado por la HCY puede afectar a la aterogénesis por mecanismos distintos a la autooxidación; por ejemplo, un exceso de HCY puede reaccionar con el NO para formar la S-nitrosohomocisteína, impidiendo así una correcta respuesta del endotelio. También se ha descrito que la HHCY produce un descenso de la expresión de la glutatión peroxidasa (GPx), lo que impediría la inactivación del ión superóxido, de forma que ese ión podría reaccionar con el NO y formar peroxinitrito. La consecuencia, igualmente, sería la menor disponibilidad del NO para la vasodilatación145.

Otro dato para tener en cuenta es que la HCY puede incrementar el estrés oxidativo inhibiendo la expresión de la enzima superóxido dismutasa, produciendo de esta manera un aumento del anión superóxido y de los peroxinitritos98,146. Tanto el anión superóxido como los peroxinitritos contribuyen a la generación de peróxidos lipídicos147 y a la modificación de proteínas mediante la nitración del aminoácido tirosina. El peroxinitrito puede ejercer varios efectos; el primero es la nitración en tirosina de la prostaciclina sintasa y la superóxido dismutasa, la isoforma principal en la mitocondria, además de la activación de la poli-ADP ribosa polimerasa, importantes mediadores de la disfunción vascular148. La inhibición de esta enzima atenúa el desarrollo aterosclerótico inducido por la HHCY a través de la inhibición del NF-κB149. También puede impedir la función endotelial oxidando el cofactor de la eNOS, la tetrahidrobiopterina, produciendo de esta manera una disminución en su actividad y/o el desacoplamiento de la enzima150. En este sentido, existen resultados que indican que la expresión y la actividad de la GPx y de la HO-1 están disminuidas en cultivos de células del endotelio vascular en situación de HHCY, lo que sugiere que la HCY puede inhibir el potencial antioxidante de las células151. Además, cuando al ratón deficiente en GPx-1 se le provocó una HHCY moderada con dietas deficientes en folato, se confirmó que la disfunción endotelial anteriormente observada en ratones con HHCY moderada se exacerbaba con la deficiencia añadida de GPx-1151 y que la sobreexpresión de esta enzima en animales carentes de una copia del gen CBS recuperaba la disfunción27. Ambos resultados apuntan inequívocamente al papel de los peróxidos en el desarrollo de la disfunción endotelial ocasionada por la HHCY.

Esta generación de radicales libres podría incrementar la oxidación de las lipoproteínas de baja densidad (LDL) y, por lo tanto, su captación por parte de los macrófagos en la pared vascular152. Más recientemente se han obtenido resultados que apoyan esta hipótesis; Nakano et al observaron la oxidación de LDL humanas mediada por la HCY. Las LDL oxidadas mediante este procedimiento son capturadas rápidamente por los macrófagos a través de la activación del receptor scavenger. Estos resultados indican que la salida continua de HCY desde las células endoteliales contribuye a la modificación de las LDL y a su incorporación al macrófago, un paso muy importante en el desarrollo de la arteriosclerosis153.

Inflamación

Se ha puesto de manifiesto que en una situación de HHCY se induce la producción de diversas moléculas proinflamatorias. En este sentido, se ha demostrado que el tratamiento de células del endotelio vascular, de células del músculo liso y de monocitos con HCY induce la expresión de MCP-1, IL-8, VCAM-1, Selectina E154 y CXCL16 y de su receptor CXCR6155. MCP-1 aumenta la unión de los monocitos al endotelio y su reclutamiento hacia el espacio subendotelial, un paso crítico en el desarrollo de la lesión aterosclerótica. Además, la inducción de IL-8 y MCP-1 se produce a través de la activación de NF-κB, un factor de transcripción que estimula la producción de citoquinas, moléculas de adhesión y factores de crecimiento que, a su vez, contribuyen a la inflamación vascular156. Por último, la HCY incrementa la expresión de TNF-α que conlleva una estimulación de otros genes inflamatorios y la inhibición de la vasoconstricción con la consiguiente alteración de la función endotelial157. La HCY promueve el estrés oxidativo en monocitos a través de la NAD(P)H oxidasa158, la disminución del glutatión159 o alteraciones en la tioredoxina160.

Coagulación

La función del endotelio en el control de la coagulación ha sido abordada mediante cultivos celulares. Así, Rodgers et al demostraron que las células endoteliales en presencia de HCY aumentan la expresión del factor v y la activación de la protrombina, lo que favorecería un estatus procoagulante161. Por otra parte, la HCY inhibe también importantes vías fisiológicas anticoagulantes, como son la activación de la proteína C y la expresión de la trombomodulina en la superficie endotelial162,163. Además, se han encontrado alteraciones en la unión con la antitrombina iii164 y la reducción de la unión del activador tisular del plasminógeno a su receptor endotelial165, un aumento en la secreción del factor Von Willebrand166 y un incremento de la expresión del factor tisular por parte del endotelio expuesto a la HCY167. Por último, se ha observado que en conejos con HHCY inducida se producen coágulos anormalmente resistentes a la fibrinólisis que podrían contribuir directamente al proceso de trombosis168 y, mediante inhibición de la fibrinólisis, impedir la migración de células endoteliales169.

Otros mecanismos implicados

Aunque los recientes trabajos experimentales se centran en el NO y el estrés oxidativo, hay que poner de manifiesto que la HCY tiene otras acciones que pueden alterar el endotelio. La HCY produce la hipometilación del DNA170 y altera la regulación por metilación de proteínas como Ras171. Igualmente, se ha propuesto un estrés del retículo172–174; sin embargo, nuevos estudios parecen sugerir que este fenómeno sería una consecuencia más que un efecto directo175. Además, se ha descubierto que participa como aminoácido proteinogénico al ser la S-NO-HCY análoga a la metionina e incorporarse al tARNmet. La incorporación de estos residuos en diferentes proteínas podría inducir un grave daño en las células176,177 y es un hallazgo corroborado tanto en humanos como en ratones178,179. La HCY induce también la proliferación de las células musculares lisas y disminuye la síntesis del DNA endotelial180,181. Todos estos efectos pueden desembocar en una alteración de la actividad vascular y, en última instancia, en la activación de muerte celular en el endotelio182.

Modelos animales de hiperhomocisteinemia

Dada la relevancia de la elevación de la HCY en la patología y la necesidad de profundizar cada vez más en los mecanismos, se hacen necesarios nuevos desarrollos experimentales más rigurosos y eficaces para avanzar en el conocimiento. En este sentido, el ratón es un instrumento muy valioso debido a la variedad de modelos modificados genéticamente disponibles, su facilidad de manejo, el desarrollo de técnicas de alta sensibilidad muy útiles para muestras pequeñas y las consideraciones económicas, que hacen del ratón el modelo animal más utilizado.

Las estrategias posibles para generar HHCY quedan reflejadas en la figura 3 y se enfocan a reducir la actividad de las enzimas implicadas en el metabolismo tanto nutricional como genéticamente, tal como desarrollamos a continuación.

Figura 3.

Estrategias de modificación del metabolismo de la homocisteína para lograr hiperhomocisteinemia. BHMT: betaína homocisteína metiltransferasa; CBS: cistationina betasintasa; Metil THF: metiltetrahidrofolato; Metilen THF: metilentetrahidrofolato; MS: metionina sintasa; MSR: metionina sintasa reductasa; MTHFR: metilentetrahidrofolato reductasa; SAH: S-adenosil homocisteína hidrolasa; SAM: S-adenosil metionina; SMMT: S-metil metionina metiltransferasa; THF: tetrahidrofolato.

(0,18MB).
Inducción de hiperhomocisteinemia mediante dieta en ratones

La tablas 3 y 4 recogen algunas de las estrategias llevadas a cabo in vivo con ratones de diferentes estirpes presentes en la naturaleza. La elevación de HCY en el plasma se puede inducir a través de varias vías: la más agresiva sería el aumento de metionina hasta alcanzar los 25g/kg y la disminución de los aportes de folato, vitamina B12, B6 y colina en la dieta174,183. La cepa de ratón C57Bl/6J responde a estas dietas de forma bastante más acusada cuando se compara con la raza BALB/c. Tras un incremento inicial, se observó que las concentraciones de HCY en el plasma disminuían. En algunos casos, estos experimentos se han prolongado hasta un año y con este tipo de dietas se consiguieron niveles de HCY en el plasma superiores a 240μmol/l, lo que se aproxima mucho a los niveles que se pueden obtener trabajando con animales modificados genéticamente. Es de destacar que en animales alimentados con pienso alto en metionina y bajo en folato durante 8 meses se han observado alteraciones como esteatosis hepática y niveles de metionina en el plasma elevados, efectos que podrían alterar los resultados de los estudios. Esto podría ser explicado porque esas cantidades de metionina en el pienso son tóxicas y, además, pueden ocasionar retrasos en el crecimiento.

Tabla 3.

Estrategias dietéticas utilizadas en ratones de la cepa C57BL/6J y las concentraciones de homocisteína total conseguidas en plasma. Adaptada de (224)

HCY plasmática (μmol/l)  Principales cambios introducidos en la dieta  Metionina (g/kg)  Folato (mg/kg)  Vit. B12 (ug/kg)  Vit. B6 (mg/kg)  Colina (mmol/kg)  Referencias 
282±90  Muy alta en metionina  25  1,5  25  14  174,183 
126±76  Alta en metionina y alta en vit. B12  13±2  1,5  91  17  21  179,132 
69±6  Muy alta en metionina y baja en colina  24  30  22  3,5  169 
60±61  Estándar, con niveles bajos de folato y con metionina a 5g/l en el agua  1,5  91  17  21  174 
41±19  Alta en metionina  20  2±2  33±30  11±6  21±4  57,225 
35±29  Restringida en folato, Vit. B12 y Vit. B6  0,1  1,8  0,2  17±6  226 
22±10  Alta en metionina, restringida en folato y niveles bajos de colina  0,2  91  17  49,209,227,228 
19±1  Restringida en folato  0,3  91  17  21  217 
18±2  Estándar con 1,8g/l de DL-HCY en el agua  4±1  4±3  57±33  13±5  17±6  105,160 
16±8  Estándar con 5g/l de metionina en el agua  91  17  21  53,151,186,49 
16±1  Baja en colina  4±1  2±1  57±33  15±9  4±1  188,229,169 
4±2  Estándar  4±1  4±3  57±33  13±5  17±6  53,57,105,132,142,160,179,186,207,213,219,226,228,230,51,227,50,53 

HCY: homocisteína; Vit.: vitamina.

Tabla 4.

Estrategias dietéticas utilizadas para provocar hiperhomocisteinemia en otras razas de ratones

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Línea de ratón  HCY plasmática (μmol/l)  Principales cambios introducidos en la dieta  Metionina (g/kg)  Folato (mg/kg)  Vit. B12 (ug/kg)  Vit. B6 (mg/kg)  Colina (mmol/kg)  Referencias 
BALB/c  9±2  Alta en metionina, restringida en folato y baja en Vit. B12, B6, y colina  0,2  25  50 
BALB/c  11±3  Restringida en folato  91  17  21  217 
BALB/c  8±3  Restringida en folato y baja en Vit. B12, B6, y colina  50 
BALB/c  3±1  Estándar  91  17  17  50 
CD-1  102±64  Estándar (añadiendo un 15g/kg de DL-HCY en el pienso)  11  10  30  15  231 
CD-1  3±2  Estándar  11  10  30  15  231 
FVB/NJ  113±22  Sin metionina ni colina (añadiendo 1,8g/l de DL-HCY en agua)  30  22  175 
FVB/NJ  103±17  Sin metionina ni colina  30  22  175 
FVB/NJ  76±26  Sin metionina ni colina (añadiendo 5g/l de Metionina en agua)  30  22  175 
FVB/NJ  43±8  Estándar (añadiendo 1,8g/l de DL-HCY en agua)  30  22  21  175 
FVB/NJ  14±2  Estándar  30  22  21  175 

HCY: homocisteína; Vit.: vitamina.

En el caso de los ratones modificados genéticamente, se han utilizado los deficientes en ApoE (tabla 5) a los que se les indujo HHCY mediante el aporte extra de metionina en la dieta y la eliminación de las vitaminas B12, B6 y ácido fólico. Con este enfoque experimental, Hofmann et al encontraron que la HHCY inducía un incremento en la expresión y actividad de factores clave en procesos inflamatorios, aterogénesis y vulnerabilidad de las placas aterogénicas, tales como la molécula de adhesión de células vasculares, el factor tisular y la metaloproteinasa 958.

Tabla 5.

Estrategias dietéticas utilizadas para modificar la homocisteinemia en ratones carentes de apolipoproteína E

HCY plasmática (μmol/l)  Principales cambios introducidos en la dieta  Metionina (g/kg)  Folato (mg/kg)  Vit. B12 (ug/kg)  Vit. B6 (mg/kg)  Colina (mmol/kg)  Referencias 
243±82  Restringida en folato, Vit. B12 y Vit. B6  0,1  1,8  0,2  10  60 
87±25  Alta en metionina y restringida en folato y Vit. B12  0,1  0,8  10  60 
54±9  Alta en metionina y baja en folato y colina  13  0,8  232 
52±3  Restringida en folato, Vit. B12 y colina. Además se añadió DL-homocisteína a 0,9g/l en el agua  0,5  232 
48±84  Muy alta en metionina  21  5±4  58±47  12±7  15±8  149 
34±7  Estándar con DL-homocisteína a 0,9g/l en el agua  3,7  3,2  55  15  21  233 
25±10  Estándar con metionina a 5g/l añadida en el agua  4±1  5±4  58±46  12±7  15±8  234 
17±2  Alta en metionina y baja en folato  10±3  1±1  25  8±1  9±1  59,235 
8±2  Estándar  4±1  5±4  58±46  12±7  15±8  60,149,158,233–235 

HCY: homocisteína; Vit.: vitamina.

Estos efectos revertían si se eliminaba la HHCY. También se observa un aumento de tres factores de transcripción (SREBP-2, CREB y NF-Y) en el hígado de ratas con HHCY inducida en la dieta. Estos efectos se asocian al incremento de la actividad de la hidroximetil glutaril coenzima A reductasa que conlleva el acúmulo de lípidos en el hígado184. Trabajos más recientes han suscitado controversia sobre este enfoque, ya que la HHCY inducida por aporte de metionina en la dieta no contribuyó a la progresión de la aterosclerosis en ratones carentes de ApoE185. Un efecto que también ha sido observado en ratones C57BL/6186 a pesar de los cambios proinflamatorios y el aumento de lípidos plasmáticos.

Otro posible tipo de intervención encaminado a lograr HHCY a través de la dieta se ha centrado en reducir únicamente las cantidades de folato y vitaminas B12 y B6, tal como se observa en la tabla 3. Con este desarrollo experimental se podían obtener concentraciones de 10–20μmol/l, lo que imita la situación crónica humana. Los resultados demostraron alteraciones en las arteriolas del cerebelo o en las mesentéricas, necesitándose estrategias más agresivas con concentraciones por encima de 20μmol/l para conseguir lesiones en los vasos mayores, como la aorta o la carótida47,48,50.

La última forma de inducir HHCY ha sido la adición de HCY directamente en el agua de bebida combinándola en algunos casos con dietas especiales carentes de las vitaminas implicadas en el metabolismo de metionina y HCY. En esta situación, los valores de hiperhomocisteína también fueron moderados (tablas 3–5).

La manipulación de la dieta durante largos periodos de tiempo permite modular la cantidad de HCY que se desea obtener en el plasma y así emular la situación crónica presente en pacientes humanos. Otra ventaja potencial de la inducción de HHCY por vía dietética sería la posibilidad de trabajar con animales no transgénicos, con lo que se evitarían los problemas reproductivos que pueden presentar las diferentes líneas de ratones modificados genéticamente, comentados más adelante, y que condicionan los diseños experimentales. Por otro lado, este tipo de experimentación plantea una serie de inconvenientes: el primero, la toma de muestras, ya que se ha demostrado que los niveles de HCY son mucho mayores en animales recién alimentados que en los ayunados187, por ello se han de controlar estrictamente los tiempos de ayuno y esto exige un gran esfuerzo y la utilización de jaulas metabólicas de última generación. Otro problema encontrado en los diversos estudios dietéticos se refiere al uso de piensos control semipurificados, cuya fuente de proteína (soja, maíz, caseína) puede variar en función de los vaivenes del mercado, por ello se hace cada vez más imperante el empleo de dietas purificadas cuya fuente de proteína sea constante. Por último, uno de tipo conceptual, ya que la mayor limitación del uso de dietas para inducir HHCY es que, al utilizar dietas deficientes en algunas sustancias esenciales, se podrían estar modificando las lesiones que observamos, de forma independiente de las que provoque la HCY per se.

Inducción de hiperhomocisteinemia mediante tratamiento farmacológico en ratones

S-(δ-carboxilbutil)-DL-HCY es un inhibidor de la betaína HCY metiltransferasa que, inyectado intraperitonealmente durante tres días, provoca unos aumentos de HCY plasmáticas de hasta unos 18μmol/l188. Otro sistema utilizado es la implantación subcutánea en ratones de bombas osmóticas que liberen HCY de forma lenta y sostenida en el tiempo189. Los inconvenientes de esta técnica son la necesidad de anestesia y el procedimiento quirúrgico, y la ventaja es la posibilidad de controlar la HCY plasmática.

Modelos genéticos de hiperhomocisteinemia e hipohomocisteinemia

Al objeto de disponer de modelos animales con HHCY permanente, se han generado por ingeniería genética diversos ratones carentes de las enzimas MS, metionina sintasa reductasa, MTHFR y CBS.

Los ratones heterocigotos carentes del gen de la MS fueron moderadamente hiperhomocisteinémicos, en tanto que los embriones homocigotos murieron poco después de la implantación, lo que sugiere un papel crucial de esta enzima en el desarrollo embrionario de este animal190. Mediante el empleo de estos animales se ha observado incapacidad de respuesta vascular y aumento de estrés oxidativo48.

Los ratones homocigotos carentes de metionina sintasa reductasa, que es la enzima que cataliza la reducción de la MS, no poseen problemas de letalidad o de crecimiento, ya que no tienen totalmente perdida la actividad de esta enzima, sino que tienen disminuida su expresión génica entre un 1–37% comparados con un animal normal. Presentan una leve HHCY (18μmol/l frente a 5μmol/l del control) pero tienen la metionina elevada en un 30%191.

Los ratones carentes de la enzima MTHFR se generaron por dos grupos de manera independiente192,193. La enzima MTHFR reduce este compuesto a 5-metiltetrahidrofolato, que se utiliza en la remetilación de la HCY. El fallo de esta enzima es frecuente en la población, por lo que es interesante el estudio del animal carente de dicha enzima. Los ratones homocigotos deficientes en la enzima MTHFR presentaron unos niveles de HCY 10 veces superiores a los controles, en tanto que la inactivación de la enzima en heterocigosis solo elevó dicho parámetro 1,6 veces el valor normal. Los animales homocigotos presentaron menor tamaño corporal y retraso del desarrollo, así como alteraciones patológicas en el cerebelo, en concreto, disminución de su tamaño y de la presencia de células granulosas, aunque no la neurogénesis194. En estos animales, tanto en heterocigosis como en homocigosis, aunque a una edad avanzada, se observaron depósitos de lípidos en la aorta192. En este modelo animal se encontró igualmente una correlación negativa significativa entre la betaína plasmática y las concentraciones de HCY. Se presentó, asimismo, una disminución en la concentración hepática de betaína, dimetilglicina y otros metabolitos de la colina, lo que sugiere que la disminución o la ausencia de la MTHFR alteran la homeostasis de la colina. Estos cambios metabólicos se reflejaron en una severa esteatosis hepática. El suplemento de betaína en la dieta mejoró la supervivencia y el crecimiento de los animales homocigotos, redujo la HCY plasmática, aumentó la ApoA-I y revirtió algunos de los cambios patológicos observados, tales como las anomalías cerebelosas188, la espermatogénesis defectuosa195 y los acúmulos lipídicos del hígado y de la aorta196. Estos resultados evidencian la extraordinaria sensibilidad de estos modelos a los cambios de betaína de la dieta.

En este mismo tipo de animales, también se observó una hipometilación del DNA así como un descenso de la S-adenosil metionina y un aumento de la S-adenosil HCY que podrían explicar el efecto observado a nivel del DNA. La disminución de adenosina puede contribuir a los efectos cardiovasculares de la HHCY. In vivo, cualquier incremento de HCY en el plasma refleja un incremento intracelular de HCY que, inevitablemente, disminuye la adenosina debido a que se acumula la adenosil HCY. De este modo se perdería la acción beneficiosa de la estimulación de los receptores de adenosina que produce varias acciones cardioprotectoras, la vasodilatación197, la inhibición de la agregación plaquetaria198, la modulación de la inflamación y la regulación vascular de la proliferación y la muerte celular50,199,200.

El primer modelo genético de HHCY, creado en 1995 por el grupo de Maeda, fue el ratón carente de la enzima CBS71. Los ratones carentes de esta enzima presentaron una HHCY muy severa y completaron el desarrollo embrionario normalmente71. Los animales neonatos presentan alteraciones del crecimiento reflejadas en un retraso de la apertura del ojo y anormalidades esqueléticas tales como la cara, la cola y las extremidades muy alargadas y delgadas. El 80% de estos ratones muere hacia el día 21 de su nacimiento. Las investigaciones de las anormalidades morfológicas revelan que estos ratones poseen la piel arrugada, la dermis y la hipodermis muy finas y sufren de hiperqueratosis de la epidermis. El pelo en el lomo es menos denso y con menor diámetro que los animales control. Estos resultados demuestran que las anormalidades cutáneas observadas en el ratón deficiente en CBS se asemejan a las encontradas en humanos y que están relacionadas con la homeostasis de la matriz extracelular91. Recientemente, se ha observado que en estos animales existe un acortamiento de los huesos largos debido a una diferenciación deficiente en el cartílago201. El aporte de betaína a ratones heterocigotos del gen de CBS redujo la concentración de HCY188 a pesar de que, en este caso, el suplemento de cisteína resulta especialmente crítico para su supervivencia202. En este tipo de animales, el aporte de vino tinto redujo los niveles de HCY y mejoró los parámetros de función endotelial203.

Un importante hallazgo fue la histopatología hepática. Los hepatocitos eran de mayor tamaño del normal, multinucleados o binucleados y con inclusiones lipídicas intracitoplasmáticas. El análisis de lípidos reveló acúmulo de colesterol y triglicéridos en este órgano, en consonancia con los hallazgos histopatológicos. En el origen de dicho problema se postuló una exacerbada captación de lípidos plasmáticos por una desregulación de la ruta de respuesta a esteroles a consecuencia del estrés del retículo endoplásmico174. La HHCY severa de este modelo también se acompañó de hipometilación del DNA y elevación de la S-adenosil HCY en el hígado204. Igualmente, los machos que sobrevivieron fueron fértiles, mientras que las hembras no lo fueron71. En la investigación de las causas se comprobó que no se debía a problemas directamente del feto porque se obtenían animales homocigotos vivos nacidos de hembras heterocigotas. Por el contrario, las hembras homocigotas carentes del gen no llegaban a parir crías vivas, debiéndose a un problema en el útero, demostrado al realizar trasplantes de ovarios de hembras homocigotas carentes de CBS a receptoras normales que se cruzaron con machos homocigotos. Estas receptoras, en cambio, fueron capaces de parir animales vivos homocigotos carentes del gen72.

Al estudiar la expresión de los genes hepáticos de ratones deficientes en CBS, se observan cambios en genes implicados en la proliferación y en el crecimiento celular. También están alterados algunos genes del estrés oxidativo, por ejemplo, se sobreexpresa la HO-1 y disminuye la expresión de la paraoxonasa205. Recientemente se ha demostrado que la HHCY severa promueve en el hígado estrés oxidativo, que puede causar daño mitocondrial en asociación con la activación de células hepáticas esteladas206. Sin embargo, existen señales protectoras que contrarrestan las señales apoptóticas en el hígado de estos ratones, tales como el aumento de la actividad catalasa207 y de la activación de la degradación del inhibidor κB por la calpaína208. Otros estudios en el hígado demuestran que los ratones deficientes en CBS tienen alterada la homeostasis redox con niveles de glutatión y cisteína reducidos. Por el contrario, los heterocigotos solo presentan mínimos cambios en el estado redox y no muestran ninguna desventaja frente a los controles209.

En los cerebros de los ratones deficientes en CBS, algunos genes de la vía de las quinasas SAPK/JNK se encuentran alterados. Investigando la activación de proteínas involucradas en esta cascada, se ha demostrado que JNK y c-Jun están activadas en neuronas del hipocampo, sugiriendo que esta vía puede desempeñar un papel importante en el desarrollo de defectos neuronales asociados a la HHCY91.

En estos modelos de HHCY, la modificación dietética también permite manipular la intensidad de esta, tal como se recoge en la tabla 6 para los ratones heterocigotos carentes de CBS y MTHFR. Con excepción de la dieta en la que se redujo el folato, los niveles de HHCY fueron más elevados en los ratones carentes de la enzima CBS.

Tabla 6.

Modificación de la hiperhomocisteinemia en animales heterocigotos para cistationina betasintasa y metilentetrahidrofolato reductasa mediante el uso de diferentes dietas

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Sustrato  Genotipo  HCY plasmática (μmol/l)  Principales cambios en la dieta  Metionina (g/kg)  Folato (mg/kg)  Referencias 
C57BL/6J  CBS  140±51  Muy alta en metionina y baja en folato  20  230 
C57BL/6J  MTHFR  9±3        51 
C57BL/6J  CBS  63±27  Alta en metionina y restringida en folato  0,2  49,227,228 
BALB/c  MTHFR  18±3        50 
C57BL/6J  CBS  37±11  Estándar, con 5g/l de metionina en agua  7±1  47,51,213,227,236 
BALB/c  MTHFR  7±1        50 
C57BL/6J  MTHFR  39±2  Con folato restringido  0,3  217 
BALB/c  MTHFR  27±15  0,2    50,217 
C57BL/6J  CBS  9±1    207,208,213 
C57BL/6J  MTHFR  23±1  Baja en folato  217 
BALB/c  MTHFR  12±1        217 
C57BL/6J  CBS  10±3  Estándar  7±1  47,49,51,142,208,22 
BALB/c  MTHFR  5±1        50 

CBS: cistationina betasintasa; HCY: homocisteína; MTHFR: metilentetrahidrofolato reductasa.

Un modelo genético de hipohomocisteinemia se encontró al inactivar el gen de la fosfatidil etanolamina N-metiltransferasa ya que, al no metilarse este fosfolípido, no se emplea la S-adenosil metionina y no se genera en el hígado la suficiente S-adenosil HCY para producir HCY. Los animales carentes de la enzima presentan esteatosis hepática210. Esto puede deberse a que existe una disminución de la actividad lecitina: colesterol aciltransferasa, lo que puede causar una maduración defectuosa de las lipoproteínas de alta densidad (HDL), al igual que la disminución de la betaoxidación de ácidos grasos está disminuida por defecto de la tiolasa211.

La sobreexpresión de la proteína Dyrk-1a aumenta la actividad de la S-adenosil HCY hidrolasa y disminuye los niveles de HCY212. A su vez, la HCY regula los niveles de la proteína Dyrk-1a a través de la acción de la calpaína213. Otro modelo de hipohomocisteinemia se presenta en los ratones carentes del PGC-1α214. Todos estos mecanismos de control apuntan hacia nuevas vías de regulación de la HCY.

Modelos combinados de hiperhomocisteinemia y otros factores de riesgo

La disponibilidad de estos modelos modificados genéticamente abre un nuevo abanico de posibilidades para explorar la combinación de factores de riesgo al objeto de determinar la participación de la HHCY en otros entornos fenotípicos.

El grupo de Wang et al generó ratones dobles deficientes para los genes de CBS y de ApoE. Al analizar su fenotipo, encontraron una arteriosclerosis más pronunciada que la encontrada en los ratones únicamente deficientes para el gen de la ApoE215. También observaron que la existencia de HHCY inducía un aumento en la captación de las LDL acetiladas por los macrófagos y una disminución de las HDL, que podrían estar facilitando el mayor acúmulo de colesterol y triglicéridos en la pared del vaso216. En el caso del doble mutante heterocigoto para MTHFR y homocigoto para ApoE, la presencia de la deficiencia de MTHFR aumentó el acúmulo de lípidos y la hipertrigliceridemia se asoció con los niveles de HCY plasmática217.

Se han generado ratones carentes de CBS que sobreexpresan la proteína humana normal bajo el control de un promotor inducible por zinc. En presencia de zinc, aumenta la actividad de la enzima de dos a cuatro veces con el consiguiente descenso de la HCY en el plasma. De esta manera, consiguen un buen mecanismo para rescatar a los neonatos carentes de CBS que sufren una alta letalidad183. Este mismo grupo ha generado dos nuevos ratones transgénicos que expresan las variantes I278T y T424N de la CBS humana; en estos casos, se observó de nuevo un descenso notable en la mortalidad de los homocigotos pero sorprendentemente no se observa una disminución concomitante de los niveles de HCY. Como hipótesis, estos autores proponen que la enzima CBS puede tener otra función distinta a la que conocemos dentro del catabolismo de la HCY218. Más recientemente, otro grupo ha generado ratones carentes de CBS que sobreexpresan la proteína humana normal o la variante I278T, dos modelos animales con niveles séricos de HCY de 169 y de 296μmol/l, respectivamente. Solo el último grupo de ratones presentó alopecia, osteoporosis, estrés del retículo en el hígado y el riñón, reducción de la supervivencia, elevación de HCY oxidada plasmática y aumento de S-adenosil HCY hepática. Estos modelos sugieren la existencia de un umbral de HCY para producir el efecto patológico219. Con un desarrollo similar de nuevos modelos, en este caso con ratones carentes de CBS que sobreexpresan la variante de proteína humana S466L, se demostró in vivo que esta forma enzimática era inestable y su actividad enzimática era ineficiente, lo que originó homocistinuria220.

La sobreexpresión de la GPx-1 en animales heterocigotos carentes de una copia del gen CBS recuperaba la disfunción endotelial27. Este resultado apunta inequívocamente al papel de los peróxidos en el desarrollo de la disfunción endotelial ocasionada por la HHCY.

Nuestro grupo ha investigado la combinación de la HHCY junto con la hipoalfalipoproteinemia moderada mediante la generación del ratón carente de los genes CBS y ApoA-1. Nuestros resultados muestran que la presencia simultánea de HCY elevada y de niveles bajos de colesterol HDL es un factor temprano de desarrollo de hipertensión arterial al inducir hipertrofia ventricular izquierda y que en el proceso está implicada la menor producción de NO221. Igualmente, la presentación fenotípica es muy variable dependiendo de la raza de ratones empleada, ya que depende también de la expresión de los genes codificantes para proteínas contráctiles222. Utilizando este mismo modelo, hemos demostrado que la simvastatina puede controlar esta hipertensión al restaurar la producción de NO223,224.

Conclusión

La HCY es un aminoácido cuya elevación sanguínea aparece implicada en múltiples patologías. Sus niveles muestran una enorme variabilidad en función de la raza, el sexo, la edad y otros factores ambientales. En este sentido, el tipo de dieta puede ejercer un papel muy importante y es un factor poco abordado.

El empleo del ratón como modelo experimental en este campo está permitiendo que el progreso de las dietas que influyen en estas patologías haya sido notable. Esto, unido al desarrollo de animales modificados genéticamente con HHCY, está permitiendo caracterizar los mecanismos moleculares implicados en la acción in vivo de la HCY. Además, la combinación de estos modelos con otros modificados genéticamente permite definir la influencia de la combinación de factores de riesgo en el desarrollo de diversas patologías y contribuir así a explicar muchas de las evidencias epidemiológicas en humanos.

Financiación

El trabajo llevado a cabo por este equipo está financiado, en parte, por los proyectos CIBER Fisiopatologia de la Obesidad y Nutrición, una iniciativa del Instituto de Salud Carlos III, CICYT-FEDER (SAF2007-60173), Gobierno de Aragón (PI025/08) y Redes DGA (B-69). M.A.N. y R.C. han sido financiados por un contrato Miguel Servet y por una beca del Gobierno de Aragón, respectivamente.

Conflicto de intereses

Los autores declaran no tener ningún conflicto de intereses.

Bibliografía
[1]
M.M. Rees, G.M. Rodgers.
Homocysteinemia: Association of a metabolic disorder with vascular disease and thrombosis.
Thromb Res, 71 (1993), pp. 337-359
[2]
T.J. Smilde, F.W. van den Berkmortel, G.H. Boers, H. Wollersheim, T. de Boo, H. van Langen, et al.
Carotid and femoral artery wall thickness and stiffness in patients at risk for cardiovascular disease, with special emphasis on hyperhomocysteinemia.
Arterioscler Thromb Vasc Biol, 18 (1998), pp. 1958-1963
[3]
M. Gupta, P. Sharma, G. Garg, K. Kaur, G.K. Bedi, A. Vij.
Plasma homocysteine: An independent or an interactive risk factor for coronary artery disease.
Clin Chim Acta, 352 (2005), pp. 121-125
[4]
J. Zhou, R.C. Austin.
Contributions of hyperhomocysteinemia to atherosclerosis: Causal relationship and potential mechanisms.
Biofactors, 35 (2009), pp. 120-129
[5]
V. Bertomeu, J. Castillo-Castillo.
Situación de la enfermedad cardiovascular en España.
Rev Esp Cardiol, 8 (2008), pp. 2E-9E
[6]
P.W. Wilson, R.B. D’Agostino, D. Levy, A.M. Belanger, H. Silbershatz, W.B. Kannel.
Prediction of coronary heart disease using risk factor categories.
Circulation, 97 (1998), pp. 1837-1847
[7]
K.S. McCully.
Vascular pathology of homocysteinemia: Implications for the pathogenesis of arteriosclerosis.
Am J Pathol, 56 (1969), pp. 111-128
[8]
S.H. Mudd, F. Skovby, H.L. Levy, K.D. Pettigrew, B. Wilcken, R.E. Pyeritz, et al.
The natural history of homocystinuria due to cystathionine beta-synthase deficiency.
Am J Hum Genet, 37 (1985), pp. 1-31
[9]
S. Yap, G.H. Boers, B. Wilcken, D.E. Wilcken, D.P. Brenton, P.J. Lee, et al.
Vascular outcome in patients with homocystinuria due to cystathionine beta-synthase deficiency treated chronically: A multicenter observational study.
Arterioscler Thromb Vasc Biol, 21 (2001), pp. 2080-2085
[10]
J. Selhub.
Homocysteine metabolism.
Annu Rev Nutr, 19 (1999), pp. 217-246
[11]
J.W. Eikelboom, E. Lonn, J. Genest Jr, G. Hankey, S. Yusuf.
Homocyst(e)ine and cardiovascular disease: A critical review of the epidemiologic evidence.
Ann Intern Med, 131 (1999), pp. 363-375
[12]
J.D. Finkelstein.
The metabolism of homocysteine: Pathways and regulation.
Eur J Pediatr, 157 (1998), pp. S40-S44
[13]
G.J. Hankey, J.W. Eikelboom.
Homocysteine and vascular disease.
[14]
S. Singh, D. Padovani, R.A. Leslie, T. Chiku, R. Banerjee.
Relative contributions of cystathionine beta-synthase and gamma-cystathionase to H2S biogenesis via alternative trans-sulfuration reactions.
J Biol Chem, 284 (2009), pp. 22457-22466
[15]
T. Shintani, T. Iwabuchi, T. Soga, Y. Kato, T. Yamamoto, N. Takano, et al.
Cystathionine beta-synthase as a carbon monoxide-sensitive regulator of bile excretion.
Hepatology, 49 (2009), pp. 141-150
[16]
T. Chiku, D. Padovani, W. Zhu, S. Singh, V. Vitvitsky, R. Banerjee.
H2S biogenesis by human cystathionine gamma-lyase leads to the novel sulfur metabolites lanthionine and homolanthionine and is responsive to the grade of hyperhomocysteinemia.
J Biol Chem, 284 (2009), pp. 11601-11612
[17]
J.F. Costello, C. Plass.
Methylation matters.
J Med Genet, 38 (2001), pp. 285-303
[18]
A. D’Angelo, J. Selhub.
Homocysteine and thrombotic disease.
Blood, 90 (1997), pp. 1-11
[19]
S.S. Kang, P.W. Wong, H.G. Bock, A. Horwitz, A. Grix.
Intermediate hyperhomocysteinemia resulting from compound heterozygosity of methylenetetrahydrofolate reductase mutations.
Am J Hum Genet, 48 (1991), pp. 546-551
[20]
S.S. Kang, P.W. Wong, A. Susmano, J. Sora, M. Norusis, N. Ruggie.
Thermolabile methylenetetrahydrofolate reductase: An inherited risk factor for coronary artery disease.
Am J Hum Genet, 48 (1991), pp. 536-545
[21]
S.S. Szegedi, C.C. Castro, M. Koutmos, T.A. Garrow.
Betaine-homocysteine S-methyltransferase-2 is an S-methylmethionine-homocysteine methyltransferase.
J Biol Chem, 283 (2008), pp. 8939-8945
[22]
H. Jakubowski.
Homocysteine is a protein amino acid in humans. Implications for homocysteine-linked disease.
J Biol Chem, 277 (2002), pp. 30425-30428
[23]
P.M. Ueland.
Homocysteine species as components of plasma redox thiol status.
Clin Chem, 41 (1995), pp. 340-342
[24]
H. Refsum, S. Helland, P.M. Ueland.
Radioenzymic determination of homocysteine in plasma and urine.
Clin Chem, 31 (1985), pp. 624-628
[25]
D.H. Chace, S.L. Hillman, D.S. Millington, S.G. Kahler, B.W. Adam, H.L. Levy.
Rapid diagnosis of homocystinuria and other hypermethioninemias from newborns’ blood spots by tandem mass spectrometry.
Clin Chem, 42 (1996), pp. 349-355
[26]
B. Chadefaux, M. Coude, M. Hamet, J. Aupetit, P. Kamoun.
Rapid determination of total homocysteine in plasma.
Clin Chem, 35 (1989), pp. 2002
[27]
N. Weiss, S. Heydrick, Y.Y. Zhang, C. Bierl, A. Cap, J. Loscalzo.
Cellular redox state and endothelial dysfunction in mildly hyperhomocysteinemic cystathionine beta-synthase-deficient mice.
Arterioscler Thromb Vasc Biol, 22 (2002), pp. 34-41
[28]
M.R. Malinow, M.K. Axthelm, M.J. Meredith, N.A. MacDonald, B.M. Upson.
Synthesis and transsulfuration of homocysteine in blood.
J Lab Clin Med, 123 (1994), pp. 421-429
[29]
A. Andersson, L. Brattstrom, B. Israelsson, A. Isaksson, A. Hamfelt, B. Hultberg.
Plasma homocysteine before and after methionine loading with regard to age, gender, and menopausal status.
Eur J Clin Invest, 22 (1992), pp. 79-87
[30]
H. Refsum, O. Nygard, G. Kvale, P.M. Ueland, S.E. Vollset.
The Hordaland homocysteine study: The opposite tails odds ratios reveal differential effects of gender and intake of vitamin supplements at high and low plasma total homocysteine concentrations.
J Nutr, 126 (1996), pp. 1244S-1248S
[31]
M.G. Wouters, M.T. Moorrees, M.J. Van der Mooren, H.J. Blom, G.H. Boers, L.A. Schellekens, et al.
Plasma homocysteine and menopausal status.
Eur J Clin Invest, 25 (1995), pp. 801-805
[32]
J. Selhub, P.F. Jacques, A.G. Bostom, R.B. D’Agostino, P.W. Wilson, A.J. Belanger, et al.
Association between plasma homocysteine concentrations and extracranial carotid-artery stenosis.
N Engl J Med, 332 (1995), pp. 286-291
[33]
S. Lussier-Cacan, M. Xhignesse, A. Piolot, J. Selhub, J. Davignon, J. Genest Jr.
Plasma total homocysteine in healthy subjects: Sex-specific relation with biological traits.
Am J Clin Nutr, 64 (1996), pp. 587-593
[34]
K. Robinson, A. Gupta, V. Dennis, K. Arheart, D. Chaudhary, R. Green, et al.
Hyperhomocysteinemia confers an independent increased risk of atherosclerosis in end-stage renal disease and is closely linked to plasma folate and pyridoxine concentrations.
Circulation, 94 (1996), pp. 2743-2748
[35]
J.B. Ubbink, W.J. Vermaak, R. Delport, A. Van der Merwe, P.J. Becker, H. Potgieter.
Effective homocysteine metabolism may protect South African blacks against coronary heart disease.
Am J Clin Nutr, 62 (1995), pp. 802-808
[36]
Y.I. Lolin, J.E. Sanderson, S.K. Cheng, C.F. Chan, C.P. Pang, K.S. Woo, et al.
Hyperhomocysteinaemia and premature coronary artery disease in the Chinese.
Heart, 76 (1996), pp. 117-122
[37]
H. Refsum, T. Fiskerstrand, A.B. Guttormsen, P.M. Ueland.
Assessment of homocysteine status.
J Inherit Metab Dis, 20 (1997), pp. 286-294
[38]
C.J. Boushey, S.A. Beresford, G.S. Omenn, A.G. Motulsky.
A quantitative assessment of plasma homocysteine as a risk factor for vascular disease. Probable benefits of increasing folic acid intakes.
JAMA, 274 (1995), pp. 1049-1057
[39]
K. Robinson, E.L. Mayer, D.P. Miller, R. Green, F. Van Lente, A. Gupta, et al.
Hyperhomocysteinemia and low pyridoxal phosphate. Common and independent reversible risk factors for coronary artery disease.
Circulation, 92 (1995), pp. 2825-2830
[40]
L. Chasan-Taber, J. Selhub, I.H. Rosenberg, M.R. Malinow, P. Terry, P.V. Tishler, et al.
A prospective study of folate and vitamin B6 and risk of myocardial infarction in US physicians.
J Am Coll Nutr, 15 (1996), pp. 136-143
[41]
H. Iso, Y. Moriyama, S. Sato, A. Kitamura, T. Tanigawa, K. Yamagishi, et al.
Serum total homocysteine concentrations and risk of stroke and its subtypes in Japanese.
Circulation, 109 (2004), pp. 2766-2772
[42]
M. van den Berg, C.D. Stehouwer, E. Bierdrager, J.A. Rauwerda.
Plasma homocysteine and severity of atherosclerosis in young patients with lower-limb atherosclerotic disease.
Arterioscler Thromb Vasc Biol, 16 (1996), pp. 165-171
[43]
G.H. Boers.
Hyperhomocysteinaemia: A newly recognized risk factor for vascular disease.
Neth J Med, 45 (1994), pp. 34-41
[44]
M. Den Heijer, M.B. Keijzer.
Hyperhomocysteinemia as a risk factor for venous thrombosis.
Clin Chem Lab Med, 39 (2001), pp. 710-713
[45]
M.L. Rasouli, K. Nasir, R.S. Blumenthal, R. Park, D.C. Aziz, M.J. Budoff.
Plasma homocysteine predicts progression of atherosclerosis.
Atherosclerosis, 181 (2005), pp. 159-165
[46]
J. Méndez-González, E. Rodríguez-Millán, J. Julve, F. Blanco-Vaca.
Tratamientos vitamínicos para disminuir la concentración de homocisteína: ¿reducen el riesgo de enfermedad cerebrovascular en prevención primaria?.
Rev Neurol., 50 (2010), pp. 235-244
[47]
S. Dayal, E. Arning, T. Bottiglieri, R.H. Boger, C.D. Sigmund, F.M. Faraci, et al.
Cerebral vascular dysfunction mediated by superoxide in hyperhomocysteinemic mice.
[48]
S. Dayal, A.M. Devlin, R.B. McCaw, M.L. Liu, E. Arning, T. Bottiglieri, et al.
Cerebral vascular dysfunction in methionine synthase-deficient mice.
Circulation, 112 (2005), pp. 737-744
[49]
S. Dayal, K.M. Wilson, L. Leo, E. Arning, T. Bottiglieri, S.R. Lentz.
Enhanced susceptibility to arterial thrombosis in a murine model of hyperhomocysteinemia.
Blood, 108 (2006), pp. 2237-2243
[50]
A.M. Devlin, E. Arning, T. Bottiglieri, F.M. Faraci, R. Rozen, S.R. Lentz.
Effect of Mthfr genotype on diet-induced hyperhomocysteinemia and vascular function in mice.
Blood, 103 (2004), pp. 2624-2629
[51]
S. Dayal, T. Bottiglieri, E. Arning, N. Maeda, M.R. Malinow, C.D. Sigmund, et al.
Endothelial dysfunction and elevation of S-adenosylhomocysteine in cystathionine beta-synthase-deficient mice.
Circ Res, 88 (2001), pp. 1203-1209
[52]
S.R. Lentz, R.A. Erger, S. Dayal, N. Maeda, M.R. Malinow, D.D. Heistad, et al.
Folate dependence of hyperhomocysteinemia and vascular dysfunction in cystathionine beta-synthase-deficient mice.
Am J Physiol Heart Circ Physiol, 279 (2000), pp. H970-H975
[53]
G.L. Baumbach, C.D. Sigmund, T. Bottiglieri, S.R. Lentz.
Structure of cerebral arterioles in cystathionine beta-synthase-deficient mice.
Circ Res, 91 (2002), pp. 931-937
[54]
A.E. Mullick, U.B. Zaid, C.N. Athanassious, S.R. Lentz, J.C. Rutledge, J.D. Symons.
Hyperhomocysteinemia increases arterial permeability and stiffness in mice.
Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol, 291 (2006), pp. R1349-R1354
[55]
A.V. Ovechkin, N. Tyagi, U. Sen, D. Lominadze, M.M. Steed, K.S. Moshal, et al.
3-Deazaadenosine mitigates arterial remodeling and hypertension in hyperhomocysteinemic mice.
Am J Physiol Lung Cell Mol Physiol, 291 (2006), pp. L905-L911
[56]
J.D. Symons, U.B. Zaid, C.N. Athanassious, A.E. Mullick, S.R. Lentz, J.C. Rutledge.
Influence of folate on arterial permeability and stiffness in the absence or presence of hyperhomocysteinemia.
Arterioscler Thromb Vasc Biol, 26 (2006), pp. 814-818
[57]
H. Tan, X. Jiang, F. Yang, Z. Li, D. Liao, J. Trial, et al.
Hyperhomocysteinemia inhibits post-injury reendothelialization in mice.
Cardiovasc Res, 69 (2006), pp. 253-262
[58]
R.J. Westrick, M.E. Winn, D.T. Eitzman.
Murine models of vascular thrombosis (Eitzman series).
Arterioscler Thromb Vasc Biol, 27 (2007), pp. 2079-2093
[59]
M.A. Hofmann, E. Lalla, Y. Lu, M.R. Gleason, B.M. Wolf, N. Tanji, et al.
Hyperhomocysteinemia enhances vascular inflammation and accelerates atherosclerosis in a murine model.
J Clin Invest, 107 (2001), pp. 675-683
[60]
A.M. Troen, E. Lutgens, D.E. Smith, I.H. Rosenberg, J. Selhub.
The atherogenic effect of excess methionine intake.
Proc Natl Acad Sci USA, 100 (2003), pp. 15089-15094
[61]
B. Hultberg, E. Agardh, A. Andersson, L. Brattstrom, A. Isaksson, B. Israelsson, et al.
Increased levels of plasma homocysteine are associated with nephropathy, but not severe retinopathy in type 1 diabetes mellitus.
Scand J Clin Lab Invest, 51 (1991), pp. 277-282
[62]
J.T. Brosnan, B. Hall, J. Selhub, M.R. Nadeau, A.G. Bostom.
Renal metabolism of homocysteine in vivo.
Biochem Soc Trans, 23 (1995), pp. 470S
[63]
U. Sen, P. Basu, O.A. Abe, S. Givvimani, N. Tyagi, N. Metreveli, et al.
Hydrogen sulfide ameliorates hyperhomocysteinemia-associated chronic renal failure.
Am J Physiol Renal Physiol, 297 (2009), pp. F410-F419
[64]
N. Tyagi, K.S. Moshal, U. Sen, T.P. Vacek, M. Kumar, W.M. Hughes Jr, et al.
H2S protects against methionine-induced oxidative stress in brain endothelial cells.
Antioxid Redox Signal, 11 (2009), pp. 25-33
[65]
P.M. Ueland, O. Nygard, S.E. Vollset, H. Refsum.
The Hordaland Homocysteine Studies.
Lipids, 36 (2001), pp. S33-S39
[66]
J.G. Ray, C.A. Laskin.
Folic acid and homocyst(e)ine metabolic defects and the risk of placental abruption, pre-eclampsia and spontaneous pregnancy loss: A systematic review.
Placenta, 20 (1999), pp. 519-529
[67]
J. Wang, B.J. Trudinger, N. Duarte, D.E. Wilcken, X.L. Wang.
Elevated circulating homocyst(e)ine levels in placental vascular disease and associated pre-eclampsia.
Bjog, 107 (2000), pp. 935-938
[68]
S. Daly, A. Cotter, A.E. Molloy, J. Scott.
Homocysteine and folic acid: Implications for pregnancy.
Semin Vasc Med, 5 (2005), pp. 190-200
[69]
L.A. VanAerts, C.M. Poirot, C.A. Herberts, H.J. Blom, R.A. De Abreu, J.M. Trijbels, et al.
Development of methionine synthase, cystathionine-beta-synthase and S-adenosyl-homocysteine hydrolase during gestation in rats.
J Reprod Fertil, 103 (1995), pp. 227-232
[70]
H.R. Thompson, G.M. Jones, M.R. Narkewicz.
Ontogeny of hepatic enzymes involved in serine- and folate-dependent one-carbon metabolism in rabbits.
Am J Physiol Gastrointest Liver Physiol, 280 (2001), pp. G873-G878
[71]
M. Watanabe, J. Osada, Y. Aratani, K. Kluckman, R. Reddick, M.R. Malinow, et al.
Mice deficient in cystathionine beta-synthase: Animal models for mild and severe homocyst(e)inemia.
Proc Natl Acad Sci USA, 92 (1995), pp. 1585-1589
[72]
M.A. Guzmán, M.A. Navarro, R. Carnicer, A.J. Sarría, S. Acín, C. Arnal, et al.
Cystathionine beta-synthase is essential for female reproductive function.
Hum Mol Genet, 15 (2006), pp. 3168-3176
[73]
K.M. Riggs, A. Spiro 3rd, K. Tucker, D. Rush.
Relations of vitamin B-12, vitamin B-6, folate, and homocysteine to cognitive performance in the Normative Aging Study.
Am J Clin Nutr, 63 (1996), pp. 306-314
[74]
M. Budge, C. Johnston, E. Hogervorst, C. De Jager, E. Milwain, S.D. Iversen, et al.
Plasma total homocysteine and cognitive performance in a volunteer elderly population.
Ann N Y Acad Sci, 903 (2000), pp. 407-410
[75]
D.M. Kado, A.S. Karlamangla, M.H. Huang, A. Troen, J.W. Rowe, J. Selhub, et al.
Homocysteine versus the vitamins folate, B6, and B12 as predictors of cognitive function and decline in older high-functioning adults: MacArthur Studies of Successful Aging.
Am J Med, 118 (2005), pp. 161-167
[76]
L.E. Brattstrom, J.E. Hardebo, B.L. Hultberg.
Moderate homocysteinemia--a possible risk factor for arteriosclerotic cerebrovascular disease.
Stroke, 15 (1984), pp. 1012-1016
[77]
J.H. Yoo, C.S. Chung, S.S. Kang.
Relation of plasma homocyst(e)ine to cerebral infarction and cerebral atherosclerosis.
Stroke, 29 (1998), pp. 2478-2483
[78]
K. Fassbender, O. Mielke, T. Bertsch, B. Nafe, S. Froschen, M. Hennerici.
Homocysteine in cerebral macroangiography and microangiopathy.
Lancet, 353 (1999), pp. 1586-1587
[79]
E. Hogervorst, H.M. Ribeiro, A. Molyneux, M. Budge, A.D. Smith.
Plasma homocysteine levels, cerebrovascular risk factors, and cerebral white matter changes (leukoaraiosis) in patients with Alzheimer disease.
Arch Neurol, 59 (2002), pp. 787-793
[80]
E. Joosten, E. Lesaffre, R. Riezler, V. Ghekiere, L. Dereymaeker, W. Pelemans, et al.
Is metabolic evidence for vitamin B-12 and folate deficiency more frequent in elderly patients with Alzheimer's disease?.
J Gerontol A Biol Sci Med Sci, 52 (1997), pp. M76-M79
[81]
R. Clarke, A.D. Smith, K.A. Jobst, H. Refsum, L. Sutton, P.M. Ueland.
Folate, vitamin B12, and serum total homocysteine levels in confirmed Alzheimer disease.
Arch Neurol, 55 (1998), pp. 1449-1455
[82]
A. McCaddon, G. Davies, P. Hudson, S. Tandy, H. Cattell.
Total serum homocysteine in senile dementia of Alzheimer type.
Int J Geriatr Psychiatry, 13 (1998), pp. 235-239
[83]
S. Seshadri, A. Beiser, J. Selhub, P.F. Jacques, I.H. Rosenberg, R.B. D'Agostino, et al.
Plasma homocysteine as a risk factor for dementia and Alzheimer's disease.
N Engl J Med, 346 (2002), pp. 476-483
[84]
C. Dufouil, A. Alperovitch, V. Ducros, C. Tzourio.
Homocysteine, white matter hyperintensities, and cognition in healthy elderly people.
Ann Neurol, 53 (2003), pp. 214-221
[85]
I.R. Bell, J.S. Edman, J. Selhub, F.D. Morrow, D.W. Marby, H.L. Kayne, et al.
Plasma homocysteine in vascular disease and in nonvascular dementia of depressed elderly people.
Acta Psychiatr Scand, 86 (1992), pp. 386-390
[86]
J. Applebaum, H. Shimon, B.A. Sela, R.H. Belmaker, J. Levine.
Homocysteine levels in newly admitted schizophrenic patients.
J Psychiatr Res, 38 (2004), pp. 413-416
[87]
J. Levine, Z. Stahl, B.A. Sela, S. Gavendo, V. Ruderman, R.H. Belmaker.
Elevated homocysteine levels in young male patients with schizophrenia.
Am J Psychiatry, 159 (2002), pp. 1790-1792
[88]
A.M. Troen.
The central nervous system in animal models of hyperhomocysteinemia.
Prog Neuropsychopharmacol Biol Psychiatry, 29 (2005), pp. 1140-1151
[89]
S.A. Lipton, W.K. Kim, Y.B. Choi, S. Kumar, D.M. D'Emilia, P.V. Rayudu, et al.
Neurotoxicity associated with dual actions of homocysteine at the N-methyl-D-aspartate receptor.
Proc Natl Acad Sci USA, 94 (1997), pp. 5923-5928
[90]
S.A. Lipton, P.A. Rosenberg.
Excitatory amino acids as a final common pathway for neurologic disorders.
N Engl J Med, 330 (1994), pp. 613-622
[91]
K. Robert, D. Santiard-Baron, J.F. Chasse, E. Paly, J. Aupetit, P. Kamoun, et al.
The neuronal SAPK/JNK pathway is altered in a murine model of hyperhomocysteinemia.
[92]
N. Tyagi, W. Gillespie, J.C. Vacek, U. Sen, S.C. Tyagi, D. Lominadze.
Activation of GABA-A receptor ameliorates homocysteine-induced MMP-9 activation by ERK pathway.
J Cell Physiol, 220 (2009), pp. 257-266
[93]
A. Fuso, V. Nicolia, R.A. Cavallaro, L. Ricceri, F. D'Anselmi, P. Coluccia, et al.
B-vitamin deprivation induces hyperhomocysteinemia and brain S-adenosylhomocysteine, depletes brain S-adenosylmethionine, and enhances PS1 and BACE expression and amyloid-beta deposition in mice.
Mol Cell Neurosci, 37 (2008), pp. 731-746
[94]
C.G. Zou, Y.S. Zhao, S.Y. Gao, S.D. Li, X.Z. Cao, M. Zhang, et al.
Homocysteine promotes proliferation and activation of microglia.
Neurobiol Aging, (2009),
[95]
I.I. Kruman, C. Culmsee, S.L. Chan, Y. Kruman, Z. Guo, L. Penix, et al.
Homocysteine elicits a DNA damage response in neurons that promotes apoptosis and hypersensitivity to excitotoxicity.
J Neurosci, 20 (2000), pp. 6920-6926
[96]
P.I. Ho, D. Ortiz, E. Rogers, T.B. Shea.
Multiple aspects of homocysteine neurotoxicity: Glutamate excitotoxicity, kinase hyperactivation and DNA damage.
J Neurosci Res, 70 (2002), pp. 694-702
[97]
I.I. Kruman, T.S. Kumaravel, A. Lohani, W.A. Pedersen, R.G. Cutler, Y. Kruman, et al.
Folic acid deficiency and homocysteine impair DNA repair in hippocampal neurons and sensitize them to amyloid toxicity in experimental models of Alzheimer's disease.
J Neurosci, 22 (2002), pp. 1752-1762
[98]
W. Duan, B. Ladenheim, R.G. Cutler, I.I. Kruman, J.L. Cadet, M.P. Mattson.
Dietary folate deficiency and elevated homocysteine levels endanger dopaminergic neurons in models of Parkinson's disease.
J Neurochem, 80 (2002), pp. 101-110
[99]
J.B. van Meurs, R.A. Dhonukshe-Rutten, S.M. Pluijm, M. Van der Klift, R. De Jonge, J. Lindemans, et al.
Homocysteine levels and the risk of osteoporotic fracture.
N Engl J Med, 350 (2004), pp. 2033-2041
[100]
A.K. Elshorbagy, C.G. Gjesdal, E. Nurk, G.S. Tell, P.M. Ueland, O. Nygard, et al.
Cysteine, homocysteine and bone mineral density: A role for body composition?.
[101]
R. Levasseur.
Bone tissue and hyperhomocysteinemia.
Joint Bone Spine, 76 (2009), pp. 234-240
[102]
U. Lim, P.A. Cassano.
Homocysteine and blood pressure in the Third National Health and Nutrition Examination Survey, 1988–1994.
Am J Epidemiol, 156 (2002), pp. 1105-1113
[103]
P.S. Ganapathy, B. Moister, P. Roon, B.A. Mysona, J. Duplantier, Y. Dun, et al.
Endogenous elevation of homocysteine induces retinal neuron death in the cystathionine-beta-synthase mutant mouse.
Invest Ophthalmol Vis Sci, 50 (2009), pp. 4460-4470
[104]
V.A. Fonseca, L.M. Fink, P.A. Kern.
Insulin sensitivity and plasma homocysteine concentrations in non-diabetic obese and normal weight subjects.
Atherosclerosis, 167 (2003), pp. 105-109
[105]
Y. Li, C. Jiang, G. Xu, N. Wang, Y. Zhu, C. Tang, et al.
Homocysteine upregulates resistin production from adipocytes in vivo and in vitro.
Diabetes, 57 (2008), pp. 817-827
[106]
V. Kozich, E. Kraus, R. de Franchis, B. Fowler, G.H. Boers, I. Graham, et al.
Hyperhomocysteinemia in premature arterial disease: Examination of cystathionine beta-synthase alleles at the molecular level.
Hum Mol Genet, 4 (1995), pp. 623-629
[107]
J.P. Kraus, C.L. Williamson, F.A. Firgaira, T.L. Yang-Feng, M. Munke, U. Francke, et al.
Cloning and screening with nanogram amounts of immunopurified mRNAs: cDNA cloning and chromosomal mapping of cystathionine beta-synthase and the beta subunit of propionyl-CoA carboxylase.
Proc Natl Acad Sci USA, 83 (1986), pp. 2047-2051
[108]
S.H. Mudd, R. Cerone, M.C. Schiaffino, A.R. Fantasia, G. Minniti, U. Caruso, et al.
Glycine N-methyltransferase deficiency: A novel inborn error causing persistent isolated hypermethioninaemia.
J Inherit Metab Dis, 24 (2001), pp. 448-464
[109]
F. Skovby, M. Gaustadnes, S.H. Mudd.
A revisit to the natural history of homocystinuria due to cystathionine beta-synthase deficiency.
Mol Genet Metab, 99 (2010), pp. 1-3
[110]
S.H. Mudd, H.L. Levy.
Plasma homocyst(e)ine or homocysteine?.
N Engl J Med, 333 (1995), pp. 325
[111]
S.H. Mudd, H.L. Levy, A. Tangerman, C. Boujet, N. Buist, A. Davidson-Mundt, et al.
Isolated persistent hypermethioninemia.
Am J Hum Genet, 57 (1995), pp. 882-892
[112]
R.C. Chu, C.A. Hall.
The total serum homocysteine as an indicator of vitamin B12 and folate status.
Am J Clin Pathol, 90 (1988), pp. 446-449
[113]
J. Selhub, P.F. Jacques, P.W. Wilson, D. Rush, I.H. Rosenberg.
Vitamin status and intake as primary determinants of homocysteinemia in an elderly population.
JAMA, 270 (1993), pp. 2693-2698
[114]
J. Selhub, L.C. Bagley, J. Miller, I.H. Rosenberg.
B vitamins, homocysteine, and neurocognitive function in the elderly.
Am J Clin Nutr, 71 (2000), pp. 614S-620S
[115]
J. Selhub, P.F. Jacques, A.G. Bostom, P.W. Wilson, I.H. Rosenberg.
Relationship between plasma homocysteine and vitamin status in the Framingham study population. Impact of folic acid fortification.
Public Health Rev, 28 (2000), pp. 117-145
[116]
W.G. Haynes.
Hyperhomocysteinemia, vascular function and atherosclerosis: Effects of vitamins.
Cardiovasc Drugs Ther, 16 (2002), pp. 391-399
[117]
P.M. Ueland, H. Refsum.
Plasma homocysteine, a risk factor for vascular disease: Plasma levels in health, disease, and drug therapy.
J Lab Clin Med, 114 (1989), pp. 473-501
[118]
A.V. Lakshmi, C. Maniprabha, T.P. Krishna.
Plasma homocysteine level in relation to folate and vitamin B6 status in apparently normal men.
Asia Pac J Clin Nutr, 10 (2001), pp. 194-196
[119]
H. Refsum, P.M. Ueland, S. Kvinnsland.
Acute and long-term effects of high-dose methotrexate treatment on homocysteine in plasma and urine.
Cancer Res, 46 (1986), pp. 5385-5391
[120]
A.A. Ermens, H. Refsum, J. Rupreht, L.J. Spijkers, A.B. Guttormsen, J. Lindemans, et al.
Monitoring cobalamin inactivation during nitrous oxide anesthesia by determination of homocysteine and folate in plasma and urine.
Clin Pharmacol Ther, 49 (1991), pp. 385-393
[121]
J.B. Ubbink, A. van der Merwe, R. Delport, R.H. Allen, S.P. Stabler, R. Riezler, et al.
The effect of a subnormal vitamin B-6 status on homocysteine metabolism.
J Clin Invest, 98 (1996), pp. 177-184
[122]
O. Nygard, J.E. Nordrehaug, H. Refsum, P.M. Ueland, M. Farstad, S.E. Vollset.
Plasma homocysteine levels and mortality in patients with coronary artery disease.
N Engl J Med, 337 (1997), pp. 230-236
[123]
O. Nygard, H. Refsum, P.M. Ueland, I. Stensvold, J.E. Nordrehaug, G. Kvale, et al.
Coffee consumption and plasma total homocysteine: The Hordaland Homocysteine Study.
Am J Clin Nutr, 65 (1997), pp. 136-143
[124]
O. Nygard, S.E. Vollset, H. Refsum, L. Brattstrom, P.M. Ueland.
Total homocysteine and cardiovascular disease.
J Intern Med, 246 (1999), pp. 425-454
[125]
O. Nygard, S.E. Vollset, H. Refsum, I. Stensvold, A. Tverdal, J.E. Nordrehaug, The Hordaland Homocysteine Study, et al.
Total plasma homocysteine and cardiovascular risk profile.
JAMA, 274 (1995), pp. 1526-1533
[126]
L.A. Kluijtmans, I.S. Young, C.A. Boreham, L. Murray, D. McMaster, H. McNulty, et al.
Genetic and nutritional factors contributing to hyperhomocysteinemia in young adults.
Blood, 101 (2003), pp. 2483-2488
[127]
J.C. Chambers, A. McGregor, J. Jean-Marie, O.A. Obeid, J.S. Kooner.
Demonstration of rapid onset vascular endothelial dysfunction after hyperhomocysteinemia: An effect reversible with vitamin C therapy.
Circulation, 99 (1999), pp. 1156-1160
[128]
R.T. Eberhardt, M.A. Forgione, A. Cap, J.A. Leopold, M.A. Rudd, M. Trolliet, et al.
Endothelial dysfunction in a murine model of mild hyperhomocyst(e)inemia.
J Clin Invest, 106 (2000), pp. 483-491
[129]
M.C. Stuhlinger, R.K. Oka, E.E. Graf, I. Schmolzer, B.M. Upson, O. Kapoor, et al.
Endothelial dysfunction induced by hyperhomocyst(e)inemia: Role of asymmetric dimethylarginine.
Circulation, 108 (2003), pp. 933-938
[130]
S.R. Lentz, D.J. Piegors, M.R. Malinow, D.D. Heistad.
Supplementation of atherogenic diet with B vitamins does not prevent atherosclerosis or vascular dysfunction in monkeys.
Circulation, 103 (2001), pp. 1006-1011
[131]
J.S. Stamler, J.A. Osborne, O. Jaraki, L.E. Rabbani, M. Mullins, D. Singel, et al.
Adverse vascular effects of homocysteine are modulated by endothelium-derived relaxing factor and related oxides of nitrogen.
J Clin Invest, 91 (1993), pp. 308-318
[132]
R.C. Looft-Wilson, B.S. Ashley, J.E. Billig, M.R. Wolfert, L.A. Ambrecht, S.E. Bearden.
Chronic diet-induced hyperhomocysteinemia impairs eNOS regulation in mouse mesenteric arteries.
Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol, 295 (2008), pp. R59-R66
[133]
F.M. Faraci.
Hyperhomocysteinemia: A million ways to lose control.
Arterioscler Thromb Vasc Biol, 23 (2003), pp. 371-373
[134]
R.H. Boger, S.M. Bode-Boger, K. Sydow, D.D. Heistad, S.R. Lentz.
Plasma concentration of asymmetric dimethylarginine, an endogenous inhibitor of nitric oxide synthase, is elevated in monkeys with hyperhomocyst(e)inemia or hypercholesterolemia.
Arterioscler Thromb Vasc Biol, 20 (2000), pp. 1557-1564
[135]
R.H. Böger, L.M. Sullivan, E. Schwedhelm, T.J. Wang, R. Maas, E.J. Benjamin, et al.
Plasma asymmetric dimethylarginine and incidence of cardiovascular disease and death in the community.
Circulation, 119 (2009), pp. 1592-1600
[136]
R.H. Böger, S.R. Lentz, S.M. Bode-Böger, H.R. Knapp, W.G. Haynes.
Elevation of asymmetrical dimethylarginine may mediate endothelial dysfunction during experimental hyperhomocyst(e)inaemia in humans.
Clin Sci (Lond), 100 (2001), pp. 161-167
[137]
F. Abbasi, T. Asagmi, J.P. Cooke, C. Lamendola, T. McLaughlin, G.M. Reaven, et al.
Plasma concentrations of asymmetric dimethylarginine are increased in patients with type 2 diabetes mellitus.
Am J Cardiol, 88 (2001), pp. 1201-1203
[138]
K.S. Moshal, S.M. Tipparaju, T.P. Vacek, M. Kumar, M. Singh, I.E. Frank, et al.
Mitochondrial matrix metalloproteinase activation decreases myocyte contractility in hyperhomocysteinemia.
Am J Physiol Heart Circ Physiol, 295 (2008), pp. H890-H897
[139]
K.S. Moshal, M. Kumar, N. Tyagi, P.K. Mishra, N. Metreveli, W.E. Rodríguez, et al.
Restoration of contractility in hyperhomocysteinemia by cardiac-specific deletion of NMDA-R1.
Am J Physiol Heart Circ Physiol, 296 (2009), pp. H887-H892
[140]
K.S. Moshal, D.C. Zeldin, S.D. Sithu, U. Sen, N. Tyagi, M. Kumar, et al.
Cytochrome P450 (CYP) 2J2 gene transfection attenuates MMP-9 via inhibition of NF-kappabeta in hyperhomocysteinemia.
J Cell Physiol, 215 (2008), pp. 771-781
[141]
T.P. Vacek, U. Sen, N. Tyagi, J.C. Vacek, M. Kumar, W.M. Hughes, et al.
Differential expression of Gs in a murine model of homocysteinemic heart failure.
Vasc Health Risk Manag, 5 (2009), pp. 79-84
[142]
S. Kundu, M. Kumar, U. Sen, P.K. Mishra, N. Tyagi, N. Metreveli, et al.
Nitrotyrosinylation, remodeling and endothelial-myocyte uncoupling in iNOS, cystathionine beta synthase (CBS) knockouts and iNOS/CBS double knockout mice.
J Cell Biochem, 106 (2009), pp. 119-126
[143]
G. Starkebaum, J.M. Harlan.
Endothelial cell injury due to copper-catalyzed hydrogen peroxide generation from homocysteine.
J Clin Invest, 77 (1986), pp. 1370-1376
[144]
Z. Ungvari, A. Csiszar, Z. Bagi, A. Koller.
Impaired nitric oxide-mediated flow-induced coronary dilation in hyperhomocysteinemia: Morphological and functional evidence for increased peroxynitrite formation.
Am J Pathol, 161 (2002), pp. 145-153
[145]
J. Loscalzo.
The oxidant stress of hyperhomocyst(e)inemia.
J Clin Invest, 98 (1996), pp. 5-7
[146]
D. Lang, M.B. Kredan, S.J. Moat, S.A. Hussain, C.A. Powell, M.F. Bellamy, et al.
Homocysteine-induced inhibition of endothelium-dependent relaxation in rabbit aorta: Role for superoxide anions.
Arterioscler Thromb Vasc Biol, 20 (2000), pp. 422-427
[147]
P.B. Young, S. Kennedy, A.M. Molloy, J.M. Scott, D.G. Weir, D.G. Kennedy.
Lipid peroxidation induced in vivo by hyperhomocysteinaemia in pigs.
Atherosclerosis, 129 (1997), pp. 67-71
[148]
F.G. Soriano, L. Virag, C. Szabo.
Diabetic endothelial dysfunction: Role of reactive oxygen and nitrogen species production and poly(ADP-ribose) polymerase activation.
J Mol Med, 79 (2001), pp. 437-448
[149]
J.J. Xie, X. Yu, Y.H. Liao, J. Chen, R. Yao, Y. Chen, et al.
Poly (ADP-Ribose) polymerase inhibition attenuates atherosclerotic plaque development in ApoE-/- mice with hyperhomocysteinemia.
J Atheroscler Thromb, 16 (2009), pp. 641-653
[150]
J.B. Laursen, M. Somers, S. Kurz, L. McCann, A. Warnholtz, B.A. Freeman, et al.
Endothelial regulation of vasomotion in apoE-deficient mice: Implications for interactions between peroxynitrite and tetrahydrobiopterin.
Circulation, 103 (2001), pp. 1282-1288
[151]
S. Dayal, K.L. Brown, C.J. Weydert, L.W. Oberley, E. Arning, T. Bottiglieri, et al.
Deficiency of glutathione peroxidase-1 sensitizes hyperhomocysteinemic mice to endothelial dysfunction.
Arterioscler Thromb Vasc Biol, 22 (2002), pp. 1996-2002
[152]
K. Hirano, T. Ogihara, M. Miki, H. Yasuda, H. Tamai, N. Kawamura, et al.
Homocysteine induces iron-catalyzed lipid peroxidation of low-density lipoprotein that is prevented by alpha-tocopherol.
Free Radic Res, 21 (1994), pp. 267-276
[153]
E. Nakano, F.A. Taiwo, D. Nugent, H.R. Griffiths, S. Aldred, M. Paisi, et al.
Downstream effects on human low density lipoprotein of homocysteine exported from endothelial cells in an in vitro system.
J Lipid Res, 46 (2005), pp. 484-493
[154]
G. Wang, C.W. Woo, F.L. Sung, Y.L. Siow, OK.
Increased monocyte adhesion to aortic endothelium in rats with hyperhomocysteinemia: Role of chemokine and adhesion molecules.
Arterioscler Thromb Vasc Biol, 22 (2002), pp. 1777-1783
[155]
O. Postea, R.R. Koenen, M. Hristov, C. Weber, A. Ludwig.
Homocysteine up-regulates vascular transmembrane chemokine CXCL16 and induces CXCR6+ lymphocyte recruitment in vitro and in vivo.
J Cell Mol Med, 12 (2008), pp. 1700-1709
[156]
R. Ross.
Atherosclerosis is an inflammatory disease.
Am Heart J, 138 (1999), pp. S419-S420
[157]
Z. Ungvari, A. Csiszar, J.G. Edwards, P.M. Kaminski, M.S. Wolin, G. Kaley, et al.
Increased superoxide production in coronary arteries in hyperhomocysteinemia: Role of tumor necrosis factor-alpha, NAD(P)H oxidase, and inducible nitric oxide synthase.
Arterioscler Thromb Vasc Biol, 23 (2003), pp. 418-424
[158]
D. Zhang, X. Jiang, P. Fang, Y. Yan, J. Song, S. Gupta, et al.
Hyperhomocysteinemia promotes inflammatory monocyte generation and accelerates atherosclerosis in transgenic cystathionine beta-synthase-deficient mice.
Circulation, 120 (2009), pp. 1893-1902
[159]
F. Bea, F.N. Hudson, H. Neff-Laford, C.C. White, T.J. Kavanagh, J. Kreuzer, et al.
Homocysteine stimulates antioxidant response element-mediated expression of glutamate-cysteine ligase in mouse macrophages.
Atherosclerosis, 203 (2009), pp. 105-111
[160]
J. Dai, X. Wang, J. Feng, W. Kong, Q. Xu, X. Shen, et al.
Regulatory role of thioredoxin in homocysteine-induced monocyte chemoattractant protein-1 secretion in monocytes/macrophages.
FEBS Lett, 582 (2008), pp. 3893-3898
[161]
G.M. Rodgers, W.H. Kane.
Activation of endogenous factor V by a homocysteine-induced vascular endothelial cell activator.
J Clin Invest, 77 (1986), pp. 1909-1916
[162]
G.M. Rodgers, M.T. Conn.
Homocysteine, an atherogenic stimulus, reduces protein C activation by arterial and venous endothelial cells.
Blood, 75 (1990), pp. 895-901
[163]
T. Hayashi, G. Honda, K. Suzuki.
An atherogenic stimulus homocysteine inhibits cofactor activity of thrombomodulin and enhances thrombomodulin expression in human umbilical vein endothelial cells.
Blood, 79 (1992), pp. 2930-2936
[164]
M. Nishinaga, T. Ozawa, K. Shimada.
Homocysteine, a thrombogenic agent, suppresses anticoagulant heparan sulfate expression in cultured porcine aortic endothelial cells.
J Clin Invest, 92 (1993), pp. 1381-1386
[165]
K.A. Hajjar.
Homocysteine-induced modulation of tissue plasminogen activator binding to its endothelial cell membrane receptor.
J Clin Invest, 91 (1993), pp. 2873-2879
[166]
C.V. Denis, V. Terraube, K. Robert, N. Janel.
Elevated plasma von Willebrand factor in a murine model of severe hyperhomocysteinemia.
Thromb Haemost, 90 (2003), pp. 362-364
[167]
R.H. Fryer, B.D. Wilson, D.B. Gubler, L.A. Fitzgerald, G.M. Rodgers.
Homocysteine, a risk factor for premature vascular disease and thrombosis, induces tissue factor activity in endothelial cells.
Arterioscler Thromb, 13 (1993), pp. 1327-1333
[168]
D.L. Sauls, A.S. Wolberg, M. Hoffman.
Elevated plasma homocysteine leads to alterations in fibrin clot structure and stability: Implications for the mechanism of thrombosis in hyperhomocysteinemia.
J Thromb Haemost, 1 (2003), pp. 300-306
[169]
A.T. Jacovina, A.B. Deora, Q. Ling, M.J. Broekman, D. Almeida, C.B. Greenberg, et al.
Homocysteine inhibits neoangiogenesis in mice through blockade of annexin A2-dependent fibrinolysis.
[170]
R. Castro, I. Rivera, E.A. Struys, E.E. Jansen, P. Ravasco, M.E. Camilo, et al.
Increased homocysteine and S-adenosylhomocysteine concentrations and DNA hypomethylation in vascular disease.
Clin Chem, 49 (2003), pp. 1292-1296
[171]
H. Wang, M. Yoshizumi, K. Lai, J.C. Tsai, M.A. Perrella, E. Haber, et al.
Inhibition of growth and p21ras methylation in vascular endothelial cells by homocysteine but not cysteine.
J Biol Chem, 272 (1997), pp. 25380-25385
[172]
P.A. Outinen, S.K. Sood, S.I. Pfeifer, S. Pamidi, T.J. Podor, J. Li, et al.
Homocysteine-induced endoplasmic reticulum stress and growth arrest leads to specific changes in gene expression in human vascular endothelial cells.
Blood, 94 (1999), pp. 959-967
[173]
K. Kokame, K.L. Agarwala, H. Kato, T. Miyata.
Herp, a new ubiquitin-like membrane protein induced by endoplasmic reticulum stress.
J Biol Chem, 275 (2000), pp. 32846-32853
[174]
G.H. Werstuck, S.R. Lentz, S. Dayal, G.S. Hossain, S.K. Sood, Y.Y. Shi, et al.
Homocysteine-induced endoplasmic reticulum stress causes dysregulation of the cholesterol and triglyceride biosynthetic pathways.
J Clin Invest, 107 (2001), pp. 1263-1273
[175]
A.S. Henkel, M.S. Elias, R.M. Green.
Homocysteine supplementation attenuates the unfolded protein response in a murine nutritional model of steatohepatitis.
[176]
H. Jakubowski.
Translational incorporation of S-nitrosohomocysteine into protein.
J Biol Chem, 275 (2000), pp. 21813-21816
[177]
H. Jakubowski, L. Zhang, A. Bardeguez, A. Aviv.
Homocysteine thiolactone and protein homocysteinylation in human endothelial cells: Implications for atherosclerosis.
Circ Res, 87 (2000), pp. 45-51
[178]
H. Jakubowski.
The pathophysiological hypothesis of homocysteine thiolactone-mediated vascular disease.
J Physiol Pharmacol, 59 (2008), pp. 155-167
[179]
H. Jakubowski, J. Perla-Kaján, R.H. Finnell, R.M. Cabrera, H. Wang, S. Gupta, et al.
Genetic or nutritional disorders in homocysteine or folate metabolism increase protein N-homocysteinylation in mice.
FASEB J, 23 (2009), pp. 1721-1727
[180]
J.C. Tsai, M.A. Perrella, M. Yoshizumi, C.M. Hsieh, E. Haber, R. Schlegel, et al.
Promotion of vascular smooth muscle cell growth by homocysteine: A link to atherosclerosis.
Proc Natl Acad Sci USA, 91 (1994), pp. 6369-6373
[181]
J.C. Tsai, H. Wang, M.A. Perrella, M. Yoshizumi, N.E. Sibinga, L.C. Tan, et al.
Induction of cyclin A gene expression by homocysteine in vascular smooth muscle cells.
J Clin Invest, 97 (1996), pp. 146-153
[182]
S.J. Lee, K.M. Kim, S. Namkoong, C.K. Kim, Y.C. Kang, H. Lee, et al.
Nitric oxide inhibition of homocysteine-induced human endothelial cell apoptosis by down-regulation of p53-dependent Noxa expression through the formation of S-nitrosohomocysteine.
J Biol Chem, 280 (2005), pp. 5781-5788
[183]
L. Wang, K.H. Jhee, X. Hua, P.M. DiBello, D.W. Jacobsen, W.D. Kruger.
Modulation of cystathionine beta-synthase level regulates total serum homocysteine in mice.
[184]
C.W. Woo, Y.L. Siow, G.N. Pierce, P.C. Choy, G.Y. Minuk, D. Mymin, et al.
Hyperhomocysteinemia induces hepatic cholesterol biosynthesis and lipid accumulation via activation of transcription factors.
Am J Physiol Endocrinol Metab, 288 (2005), pp. E1002-E1010
[185]
Y. Song, M. Cho, C. Cho, M.E. Rosenfeld.
Methionine-induced hyperhomocysteinemia modulates lipoprotein profile and oxidative stress but not progression of atherosclerosis in aged apolipoprotein E knockout mice.
J Med Food, 12 (2009), pp. 137-144
[186]
J. Zhou, G.H. Werstuck, S. Lhotak, Y.Y. Shi, V. Tedesco, B. Trigatti, et al.
Hyperhomocysteinemia induced by methionine supplementation does not independently cause atherosclerosis in C57BL/6J mice.
FASEB J, 22 (2008), pp. 2569-2578
[187]
W. Vélez-Carrasco, M. Merkel, C.O. Twiss, J.D. Smith.
Dietary methionine effects on plasma homocysteine and HDL metabolism in mice.
J Nutr Biochem, 19 (2008), pp. 362-370
[188]
B.C. Schwahn, U. Wendel, S. Lussier-Cacan, M.H. Mar, S.H. Zeisel, D. Leclerc, et al.
Effects of betaine in a murine model of mild cystathionine-beta-synthase deficiency.
Metabolism, 53 (2004), pp. 594-599
[189]
C. Chen, S.M. Surowiec, A.H. Morsy, M. Ma.
Intraperitoneal infusion of homocysteine increases intimal hyperplasia in balloon-injured rat carotid arteries.
Atherosclerosis, 160 (2002), pp. 103-114
[190]
D.A. Swanson, M.L. Liu, P.J. Baker, L. Garrett, M. Stitzel, J. Wu, et al.
Targeted disruption of the methionine synthase gene in mice.
Mol Cell Biol, 21 (2001), pp. 1058-1065
[191]
C.L. Elmore, X. Wu, D. Leclerc, E.D. Watson, T. Bottiglieri, N.I. Krupenko, et al.
Metabolic derangement of methionine and folate metabolism in mice deficient in methionine synthase reductase.
Mol Genet Metab, 91 (2007), pp. 85-97
[192]
Z. Chen, A.C. Karaplis, S.L. Ackerman, I.P. Pogribny, S. Melnyk, S. Lussier-Cacan, et al.
Mice deficient in methylenetetrahydrofolate reductase exhibit hyperhomocysteinemia and decreased methylation capacity, with neuropathology and aortic lipid deposition.
Hum Mol Genet, 10 (2001), pp. 433-443
[193]
B.C. Schwahn, Z. Chen, M.D. Laryea, U. Wendel, S. Lussier-Cacan, J. Genest Jr, et al.
Homocysteine-betaine interactions in a murine model of 5,10-methylenetetrahydrofolate reductase deficiency.
FASEB J, 17 (2003), pp. 512-514
[194]
Z. Chen, B.C. Schwahn, Q. Wu, X. He, R. Rozen.
Postnatal cerebellar defects in mice deficient in methylenetetrahydrofolate reductase.
Int J Dev Neurosci, 23 (2005), pp. 465-474
[195]
T.L. Kelly, O.R. Neaga, B.C. Schwahn, R. Rozen, J.M. Trasler.
Infertility in 5,10-methylenetetrahydrofolate reductase (MTHFR)-deficient male mice is partially alleviated by lifetime dietary betaine supplementation.
Biol Reprod, 72 (2005), pp. 667-677
[196]
B.C. Schwahn, X.L. Wang, L.G. Mikael, Q. Wu, J. Cohn, H. Jiang, et al.
Betaine supplementation improves the atherogenic risk factor profile in a transgenic mouse model of hyperhomocysteinemia.
Atherosclerosis, 195 (2007), pp. e100-e107
[197]
R. Tabrizchi, S. Bedi.
Pharmacology of adenosine receptors in the vasculature.
Pharmacol Ther, 91 (2001), pp. 133-147
[198]
G. Cristalli, R. Volpini, S. Vittori, E. Camaioni, A. Monopoli, A. Conti, et al.
2-Alkynyl derivatives of adenosine-5’-N-ethyluronamide: Selective A2 adenosine receptor agonists with potent inhibitory activity on platelet aggregation.
J Med Chem, 37 (1994), pp. 1720-1726
[199]
N.P. Riksen, G.A. Rongen, H.J. Blom, F.G. Russel, G.H. Boers, P. Smits.
Potential role for adenosine in the pathogenesis of the vascular complications of hyperhomocysteinemia.
Cardiovasc Res, 59 (2003), pp. 271-276
[200]
A. Virdis, M. Iglarz, M.F. Neves, F. Amiri, R.M. Touyz, R. Rozen, et al.
Effect of hyperhomocystinemia and hypertension on endothelial function in methylenetetrahydrofolate reductase-deficient mice.
Arterioscler Thromb Vasc Biol, 23 (2003), pp. 1352-1357
[201]
K. Robert, N. Maurin, C. Vayssettes, N. Siauve, N. Janel.
Cystathionine beta synthase deficiency affects mouse endochondral ossification.
Anat Rec A Discov Mol Cell Evol Biol, 282 (2005), pp. 1-7
[202]
N. Akahoshi, C. Kobayashi, Y. Ishizaki, T. Izumi, T. Himi, M. Suematsu, et al.
Genetic background conversion ameliorates semi-lethality and permits behavioral analyses in cystathionine beta-synthase-deficient mice, an animal model for hyperhomocysteinemia.
Hum Mol Genet, 17 (2008), pp. 1994-2005
[203]
C. Noll, J. Hamelet, E. Matulewicz, J.L. Paul, J.M. Delabar, N. Janel.
Effects of red wine polyphenolic compounds on paraoxonase-1 and lectin-like oxidized low-density lipoprotein receptor-1 in hyperhomocysteinemic mice.
J Nutr Biochem, 20 (2009), pp. 586-596
[204]
S.F. Choumenkovitch, J. Selhub, P.J. Bagley, N. Maeda, M.R. Nadeau, D.E. Smith, et al.
In the cystathionine beta-synthase knockout mouse, elevations in total plasma homocysteine increase tissue S-adenosylhomocysteine, but responses of S-adenosylmethionine and DNA methylation are tissue specific.
J Nutr, 132 (2002), pp. 2157-2160
[205]
K. Robert, F. Vialard, E. Thiery, K. Toyama, P.M. Sinet, N. Janel, et al.
Expression of the cystathionine beta synthase (CBS) gene during mouse development and immunolocalization in adult brain.
J Histochem Cytochem, 51 (2003), pp. 363-371
[206]
K. Robert, J. Nehme, E. Bourdon, G. Pivert, B. Friguet, C. Delcayre, et al.
Cystathionine beta synthase deficiency promotes oxidative stress, fibrosis, and steatosis in mice liver.
Gastroenterology, 128 (2005), pp. 1405-1415
[207]
J. Hamelet, V. Seltzer, E. Petit, C. Noll, K. Andreau, J.M. Delabar, et al.
Cystathionine beta synthase deficiency induces catalase-mediated hydrogen peroxide detoxification in mice liver.
Biochim Biophys Acta, 1782 (2008), pp. 482-488
[208]
J. Hamelet, J.P. Couty, A.M. Crain, C. Noll, C. Postic, J.L. Paul, et al.
Calpain activation is required for homocysteine-mediated hepatic degradation of inhibitor I kappa B alpha.
Mol Genet Metab, 97 (2009), pp. 114-120
[209]
V. Vitvitsky, S. Dayal, S. Stabler, Y. Zhou, H. Wang, S.R. Lentz, et al.
Perturbations in homocysteine-linked redox homeostasis in a murine model for hyperhomocysteinemia.
Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol, 287 (2004), pp. R39-R46
[210]
A.A. Noga, D.E. Vance.
A gender-specific role for phosphatidylethanolamine N-methyltransferase-derived phosphatidylcholine in the regulation of plasma high density and very low density lipoproteins in mice.
J Biol Chem, 278 (2003), pp. 21851-21859
[211]
K. Namekata, Y. Enokido, I. Ishii, Y. Nagai, T. Harada, H. Kimura.
Abnormal lipid metabolism in cystathionine beta-synthase-deficient mice, an animal model for hyperhomocysteinemia.
J Biol Chem, 279 (2004), pp. 52961-52969
[212]
C. Noll, C. Planque, C. Ripoll, F. Guedj, A. Diez, V. Ducros, et al.
DYRK1A, a novel determinant of the methionine-homocysteine cycle in different mouse models overexpressing this Down-syndrome-associated kinase.
[213]
J. Hamelet, C. Noll, C. Ripoll, J.L. Paul, N. Janel, J.M. Delabar.
Effect of hyperhomocysteinemia on the protein kinase DYRK1A in liver of mice.
Biochem Biophys Res Commun, 378 (2009), pp. 673-677
[214]
S. Li, E. Arning, C. Liu, V. Vitvitsky, C. Hernández, R. Banerjee, et al.
Regulation of homocysteine homeostasis through the transcriptional coactivator PGC-1alpha.
Am J Physiol Endocrinol Metab, 296 (2009), pp. E543-E548
[215]
H. Wang, X. Jiang, F. Yang, J.W. Gaubatz, L. Ma, M.J. Magera, et al.
Hyperhomocysteinemia accelerates atherosclerosis in cystathionine beta-synthase and apolipoprotein E double knock-out mice with and without dietary perturbation.
Blood, 101 (2003), pp. 3901-3907
[216]
S. Ikeyama, X.T. Wang, J. Li, A. Podlutsky, J.L. Martindale, G. Kokkonen, et al.
Expression of the pro-apoptotic gene gadd153/chop is elevated in liver with aging and sensitizes cells to oxidant injury.
J Biol Chem, 278 (2003), pp. 16726-16731
[217]
L.G. Mikael, X.L. Wang, Q. Wu, H. Jiang, K.N. Maclean, R. Rozen.
Hyperhomocysteinemia is associated with hypertriglyceridemia in mice with methylenetetrahydrofolate reductase deficiency.
Mol Genet Metab, 98 (2009), pp. 187-194
[218]
L. Wang, X. Chen, B. Tang, X. Hua, A. Klein-Szanto, W.D. Kruger.
Expression of mutant human cystathionine beta-synthase rescues neonatal lethality but not homocystinuria in a mouse model.
Hum Mol Genet, 14 (2005), pp. 2201-2208
[219]
S. Gupta, J. Kuhnisch, A. Mustafa, S. Lhotak, A. Schlachterman, M.J. Slifker, et al.
Mouse models of cystathionine beta-synthase deficiency reveal significant threshold effects of hyperhomocysteinemia.
FASEB J, 23 (2009), pp. 883-893
[220]
S. Gupta, L. Wang, X. Hua, J. Krijt, V. Kozich, W.D. Kruger.
Cystathionine beta-synthase p.S466L mutation causes hyperhomocysteinemia in mice.
Hum Mutat, 29 (2008), pp. 1048-1054
[221]
R. Carnicer, M.A. Navarro, J.M. Arbonés-Mainar, C. Arnal, J.C. Surra, S. Acín, et al.
Genetically based hypertension generated through interaction of mild hypoalphalipoproteinemia and mild hyperhomocysteinemia.
J Hypertens, 25 (2007), pp. 1597-1607
[222]
R. Carnicer, M.A. Guzmán, S. Acín, J.C. Surra, M.A. Navarro, J.M. Arbonés-Mainar, et al.
Genetic background in apolipoprotein A-I and cystathionine beta-synthase deficiency.
Front Biosci, 13 (2008), pp. 5155-5162
[223]
R. Carnicer, M.A. Navarro, N. Guillén, J.M. Arbonés-Mainar, J.C. Surra, S. Acín, et al.
Simvastatin reverses the hypertension of heterozygous mice lacking cystathionine beta-synthase and apolipoprotein A-I.
Naunyn Schmiedebergs Arch Pharmacol, 377 (2008), pp. 35-43
[224]
S. Dayal, S.R. Lentz.
Murine models of hyperhomocysteinemia and their vascular phenotypes.
Arterioscler Thromb Vasc Biol, 28 (2008), pp. 1596-1605
[225]
C.M. Park, C.W. Cho, M.E. Rosenfeld, Y.S. Song.
Methionine supplementation accelerates oxidative stress and nuclear factor kappaB activation in livers of C57BL/6 mice.
J Med Food, 11 (2008), pp. 667-674
[226]
A.M. Troen, M. Shea-Budgell, B. Shukitt-Hale, D.E. Smith, J. Selhub, I.H. Rosenberg.
B-vitamin deficiency causes hyperhomocysteinemia and vascular cognitive impairment in mice.
Proc Natl Acad Sci USA, 105 (2008), pp. 12474-12479
[227]
S.R. Lentz, D.J. Piegors, J.A. Fernández, R.A. Erger, E. Arning, M.R. Malinow, et al.
Effect of hyperhomocysteinemia on protein C activation and activity.
Blood, 100 (2002), pp. 2108-2112
[228]
S. Dayal, R.N. Rodionov, E. Arning, T. Bottiglieri, M. Kimoto, D.J. Murry, et al.
Tissue-specific downregulation of dimethylarginine dimethylaminohydrolase in hyperhomocysteinemia.
Am J Physiol Heart Circ Physiol, 295 (2008), pp. H816-H825
[229]
B.C. Schwahn, M.D. Laryea, Z. Chen, S. Melnyk, I. Pogribny, T. Garrow, et al.
Betaine rescue of an animal model with methylenetetrahydrofolate reductase deficiency.
Biochem J, 382 (2004), pp. 831-840
[230]
K.A. Da Costa, C.E. Gaffney, L.M. Fischer, S.H. Zeisel.
Choline deficiency in mice and humans is associated with increased plasma homocysteine concentration after a methionine load.
Am J Clin Nutr, 81 (2005), pp. 440-444
[231]
L. Claes, J. Schmalenbach, M. Herrmann, I. Olkü, P. Garcia, T. Histing, et al.
Hyperhomocysteinemia is associated with impaired fracture healing in mice.
Calcif Tissue Int, 85 (2009), pp. 17-21
[232]
J. Zhou, J. Moller, M. Ritskes-Hoitinga, M.L. Larsen, R.C. Austin, E. Falk.
Effects of vitamin supplementation and hyperhomocysteinemia on atherosclerosis in apoE-deficient mice.
Atherosclerosis, 168 (2003), pp. 255-262
[233]
P. Thampi, B.W. Stewart, L. Joseph, S.B. Melnyk, L.J. Hennings, S. Nagarajan.
Dietary homocysteine promotes atherosclerosis in apoE-deficient mice by inducing scavenger receptors expression.
Atherosclerosis, 197 (2008), pp. 620-629
[234]
J. Perla-Kajan, O. Stanger, M. Luczak, A. Ziolkowska, L.K. Malendowicz, T. Twardowski, et al.
Immunohistochemical detection of N-homocysteinylated proteins in humans and mice.
Biomed Pharmacother, 62 (2008), pp. 473-479
[235]
K.M. Wilson, R.B. McCaw, L. Leo, E. Arning, S. Lhotak, T. Bottiglieri, et al.
Prothrombotic effects of hyperhomocysteinemia and hypercholesterolemia in ApoE-deficient mice.
Arterioscler Thromb Vasc Biol, 27 (2007), pp. 233-240
[236]
C. Noll, J. Hamelet, V. Ducros, N. Belin, J.L. Paul, J.M. Delabar, et al.
Resveratrol supplementation worsen the dysregulation of genes involved in hepatic lipid homeostasis observed in hyperhomocysteinemic mice.
Food Chem Toxicol, 47 (2009), pp. 230-236
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