Klinische Chemie und Laboratoriumsdiagnostik

Teil 4Lipidstoffwechsel

Atheroskleroserisiko

Prof. Dr. Ralf LichtinghagenMedizinische Hochschule Hannover

Klinische ChemieTel.: 0511-5323940

AtheroskleroseFolgen

Myokardinfarkt

SchlaganfallAtherosklerose KHK

periphere arterielle Verschlusserkrankung

Aneurysmabildung

Jährlich ca.4 Millionen Todesfälle in Europa im Zusammenhang mitkoronaren Herzerkrankungen.Entstehung: komplexer Vorgang

Pathophysiologie der Atheroskleroseentwicklung

Atherosklerose (Arteriosklerose): krankhafte Veränderung der Arterien mit Verhärtung, Verdickung, Elastizitätsverlust und Lichtungseinengung

Lipide: AufbauEinteilung der Lipide (Heterogene Stoffklasse mit geringer oder keiner Löslichkeit in Wasser)

Einfache Lipide (Neutralfette) Komplexe Lipide

Triglyceride PhospolipideCholesterin GlykolipideCholesterinester Sphingolipide

Funktionen:

EnergiespeicherMembranbildungSignalübertragung (lipoph. Hormone)

Lipide: Aufbau

meist 16 oder 18 C-Atome

Lipide: Aufbau

Hyperlipidämie Erhöhte Konzentrationen von Lipiden im Blut

Lipide werden an Lipoproteine gebunden transportiert

Hyperlipoproteinämie gleichsinniger Begriff

Lipidstoffwechsel

Exogene Zufuhr

EndogeneZufuhr

Endothel

LCAT:Lecithin-Cholesterin-Acyltransferase

Schaumzellbildung

CholesterinWichtiger Bestandteil von Zellmembranen (Cholesterin und Cholesterin-ester stabilisieren Phospholipid-Doppelschichten in Plasmamembranen, Mikrosomen, Lysosomen, Mitochondrien, Mikrotubuli)Ausgangssubstanz für die Biosynthese von Steroidhormonen, Vitamin D, Gallensäuren

Cholesterin-Gehalt verschiedener Organe

g/100g GewebeNebenniere 8,5-11,5ZNS 2,6-4,4Lunge 1,9-2,5Leber 0,2-0,4Muskel 0,1-0,3

Da Cholesterin kaum wasserlöslich ist, kann es auskristallisieren und zu Gallensteinen führen

Cholesterin im Serum/Plasma

Blutentnahme nach 12 Stunden Nahrungskarenz, Werte bei stehenden Patienten bis zu 10% höher als bei liegenden. Als Antikoagulanz Heparinat oder EDTA möglich.

Indikation:•Screening zur Abklärung eines Atheroskleroserisikos. Bei Blutsverwandten (auch Kindern) von Personen, die vor dem 55. Lebensjahr einen Myokardinfarkt erlitten haben.•Bei Patienten mit Xanthomen, Arcus lipoides corneae•Diabetes mellitus•Lebererkrankungen•Nierenerkrankungen

Cholesterinester + H2O ⇒ Cholesterin + FettsäureCholesterin + O2 ⇒ ∆4-Cholestenon + H2O2

2H2O2 + Phenol + p-Aminophenazon ⇒ Farbstoff + 4 H2O

Cholesterinoxidase

Peroxidase

Cholesterinesterase

Cholesterin im Serum/Plasma

Die an klinisch gesunden Menschen ermittelten Werte decken sich nicht mit den präventiv-medizinisch wünschenswerten.Cholesterinwerte zeigen eine ausgeprägte Alters- und Geschlechtsabhängigkeit.

Cholesterin-Konzentration dient als eine Basisgröße, die Hinweise gibt, ob differenzierte Untersuchungen des Lipoproteinstoffwechselserforderlich sind.

Zur Beurteilung des Risikos dient eine Interventionsgrenze von 5,0 mmol/l bzw. 190 mg/dl.

Das Risiko für koronare Herzkrankheit steigt das Risiko des Patienten alters- und geschlechtsunabhängig zunächst mäßig und ab 6,5 mmol/l stark.

Triglyceride im Serum/PlasmaGeringe Wasserlöslichkeit, deshalb befinden sich Triglyceride im Plasma nur in Lipoproteinen.

Blutentnahme nach 12 Stunden Nahrungskarenz bei zuvor konstanten Ernährungsbedingungen, Werte bei stehenden Patienten bis zu 12% höher als bei liegenden. Als Antikoagulanz Heparinat oder EDTA möglich.

Indikation:•Früherkennung und Klassifikation familiärer Hypertriglyceridämien•Zur Therapiekontrolle gemeinsam mit der Bestimmung des Cholesterins und der Lipoproteinfraktionen•Erkennung sekundärer Hyperlipoproteinämien (Diabetes mellitus, Alkoholabusus)

Triglycerid + 3 H2O ⇒ Glycerin + 3 FettsäurenGlycerin + ATP ⇒ Glycerinphosphat + ADPGlycerinphosphat + O2 ⇒ Dihydroxyaceton + H2O2

H2O2 + p-Aminophenazon ⇒ Farbstoff + 2 H2O

Lipase/Esterase

Glycerinkinase

Glycerinphosphatoxidase

Peroxidase

Triglyceride im Serum/Plasma

Auch für Triglyceride gilt: Referenzbereich nicht identisch mit hinsichtlich des koronaren Risikos wünschenswerten Idealbereichen.

Zur Beurteilung des Risikos dient eine Interventionsgrenze von 2,0 mmol/l bzw. 180 mg/dl (Europäische Atherosklerose Gesellschaft).

Kinder. Bei Neugeborenen sind Triglyceridwerte häufig sehr niedrig, Anstieg aber nach wenigen Tagen.

Umrechnung molare Konzentration in Massekonzentration : Da Fettsäuren unterschiedlichen Molekulargewichte haben können, Bezug auf ein bestimmtes Triglycerid (z.B. Triolein).

Lipoproteine im Serum/Plasma

Transportform der wasserunlöslichen Lipide sind Lipoproteine, enthalten in unterschiedlichen Anteilen Triglyceride und Cholesterinester, von Phospholipid-Monolayer überzogen. Phospholipide in enger Wechselwirkung mit spez. Apolipo-proteinen.Cholesterinmoleküle festigen die Monolayer, Lipoproteine mit wenig Cholesterin im Monolayer nehmen Cholesterin aus Membranen aus anderen Quellen auf.

Einteilung der Lipoproteine nach Dichteklassen, elektrophoretischer Mobilität, Gehalt an Apolipoproteinen.

Lipoproteine: Klassifizieung nach Dichteklassen

Lipoproteine lassen sich mittels Ultrazentrifugation auf Grund ihrerUnterschiedlichen chem. Zusammen-Setzung und damit aufgrund ihrer Dichte Trennen.

Lipide: <0,9 g/ml

Proteine >1,28 g/ml

0,95

0,95-1,006

1,006-1,019

1,019-1,063

1,063-1,21

Chylomikronen rahmen bereits beim Stehenlassen des Serums auf (Kühlschranktest).

Befundmuster: Lipidelektrophorese

Auftrennung auf Celluloseacetatfolie oder in Agarosegel, AnodischeWanderung:

Chylomikronen bleiben in Auftragsstelle liegen.

Prä-β-Lipoproteine (VLDL)β-Lipoproteine (LDL)α-Lipoproteine (HDL)

LipoproteineChylomikronen: gebildet im Dünndarm, transportieren exogene Triglyceride

vom Darm zum Fettgewebe und Leber.

VLDL: (Very Low Density Lipoproteine), gebildet in Leber, transportieren größten Teil der durch Lipogenese entstehenden Triglyceride.

IDL: (Intermediate Density Lipoproteine) bei Gesunden nur in geringer Konzentration, VLDL-Metabolisierungsprodukte, Nicht konstantes Protein-Lipidverhältnis.

LDL: (Low Density Lipoprotein) LDL-Metabolisierungsprodukte, transportieren Hauptteil (3/4) des Cholesterins im Blut zu peripheren Geweben, kontrollien dort die de-novo-Synthese.

HDL: (High Density Lipoprotein) transportiert ¼ des Cholesterins im Blut, Drei Unterfraktionen, Vorstufen von Darm und Leber gebildet, Lipid- und Apoliloproteinanteil etwa 50%

Herkunft und Zusammensetzungder Plasmalipoproteine

LDL-Cholesterin

Lipoproteine: BestimmungHDL-Cholesterin (Richtwerte: über 1,0 mmol/l)Spezifische Fällung Apo-B-haltiger Lipoproteine mit Polyanionen und divalenten Kationen. HDL bleibt im Überstand.Enzymatische Bestimmung des Cholesterins im Überstand.

Antikörper gegen β-Lipoproteine (LDL, VLDL). In diesem Antigen-Antikörperkomplexen ist das gebundene Cholesterin nicht für die enzymatischeCholesterin-Nachweismethode zugänglich. Es reagiert beim Cholesterin-Nachweis nur das HDL-Cholesterin.

LDL-Cholesterin (Richtwerte bis 3,0 mmol/l)Berechnung nach der Friedewald-Formel:LDL = Cholesterin - HDL – (Triglyceride/5) (mmol/l) (nicht für Trigl. > 4,5)

Fällung der LDL mit Dextransulfat, dann Messung des Cholesterins im ÜberstandLDL = Cholesterin – Überstand-Cholesterin

Blockierung der LDL mit Mg2+ und Dextranen, Abbau des Cholesterins, Demaskierung des LDL, enzymatische Bestimmung des Cholesterins.

Lipoprotein (a)

großes Lipoprotein (270000-100000)

Dimer aus Apo (a) mit LDL (über Disulfidbrücke mit ApoB100 verknüpft)

Strukturverwandt mit Plasminogen

Unabhängiger Risikofaktor für koronare Herzkrankheit

Referenzintervall: < 300 mg/lBestimmung erfolgt nephelometrisch/turbidimetrisch

Erhöht bei: nephrotisches Syndrom, schlecht eingestellter Diabetes, Hypothyreose, akuter HI.

Erniedrigt bei: Hyperthyreose, Therapie mit Östrogen, Neomycin, Niacin

Apolipoproteine

•Bilden Struktur eines amphiphatischen Milieus, wasserunlösliche Lipide werden gebunden im wässrigen Milieu transportiert.

•Lipoproteine enthalten Gemische aus meist mehreren Apolipoproteinen.

•Ligand für spez. Proteinrezeptoren (Apo-B100 – LDL-Rezeptor)

•Cofaktoren für lipolytische Enzyme, greifen in Lipoproteinstoffwechsel ein.

ApolipoproteineApolipoprotein Lipoprotein FunktionApo-A HDL Aktivierung von LCAT(I-IV) AI auch in Chylomikronen

Apo-B100 LDL, VLDL Ligand des LDL-RezeptorsApo-B 48 Chylom. Remnants

Apo-C VLDL, Chylom. Akt. der Lipoproteinlipase

Apo-D HDL Akt. von LCAT(Lecithin-Cholesterin-Acyltransferase)

Apo-E VLDL, Chylom. Ligand des LDL-Rezeptors

Bestimmung der Apolipoproteine i.d.R. nephelometrisch/turbidimetrisch

Cholesterinbilanz

Zufuhr und Verbrauch sollten sich im Gleichgewicht befinden

Zufuhr endogene SyntheseResorption aus Darm

Verbrauch Bildung von Lipoproteinen (i.d.Leber)Abbau zu Gallensäuren; Steroidhormonenund Vitamin D3Ausscheidung von Steroiden(über Haut und Darm)

Etwa 75-80 % des Serum-Cholesterins stammt aus körpereigener Synthese, der Rest wird mit der Nahrung zugeführt.

Lipoproteine: Pathologie

Atherogene Wirkung bei längerer Verweildauer in Gefäßwand:

Modifikation und Oxidation der Partikel

Bildung großer LDL-Aggregate (können Intima nicht mehr verlassen)

Oxidation und chem Modifikationsprozesse der Gefäßwände

Entzündungsreaktion des Endothels

Ziel:Frühzeitige Entdeckung des Leidens über Bestimmung von Risikofaktoren !

Was ist ein Risikofaktor?

Merkmal, das früh auftritt und mit späterer Entwicklung der Krankheit assoziiert ist)

KlassifizierungVon

HyperlipoproteinämienNach

Fredrickson

Einteilung Cholest. Triglyc. Kühlschranktest Lipoprotein-Elektrophorese(Fredrickson) (Nüchternserum)

I: fettinduzierte

IIa: fam. Hypercholesterinämie(Hohe Infarktrate, LDL-Rez.-Defekte)

IIb Kombinierte Hyperlipidämie

IV fam. hypertriglyceridämie(häufigster Typ, VLDL stark vermehrt,induziert durch kohlenhydratreiche Kost)

III fam. DysbetalipoproteinämieHohe Konzentration an Remnants(VLDL, Chylom.) ApoE2-Phänotyp

Cholesterin: Regionale Differenzen

Hohe Infarktraten in Finnland und Schottland

Lipide: Referenzbereiche, EntscheidungsgrenzenMänner S-Cholesterin HDL LDL Triglyceridebis 19 3,1-5,1 0,8-1,5 1,6-3,6 0,45-1,6020-24 3,3-5,5 0,7-1,8 1,8-3,9 0,47-2,3525-29 3,6-6,2 0,7-1,7 1,9-4,5 0,52-3,1330-34 3,8-6,9 0,7-1,7 2,1-4,7 0,55-3,5335-39 3,8-7,1 0,7-1,7 2,2-5,0 0,63-3,6240-44 3,9-7,3 0,7-1,6 2,2-5,2 0,62-4,1545-49 4,0-7,5 0,7-1,7 2,3-5,2 0,63-4,1750-54 4,1-7,5 0,7-1,6 2,3-5,3 0,64-4,02>54 4,2-7,6 0,7-1,7 2,3-5,6 0,62-3,93Frauen bis 19 3,3-5,5 0,8-1,7 1,7-3,6 0,45-1,7120-24 3,3-5,9 0,9-1,8 1,7-3,8 0,46-1,7525-29 3,3-6,2 0,9-2,0 1,8-4,2 0,40-1,8230-34 3,5-6,2 0,8-1,9 1,9-4,2 0,47-2,1235-39 3,9-7,0 0,8-2,1 2,0-4,8 0,47-2,3240-44 4,0-7,2 0,8-2,0 2,1-4,9 0,47-2,3645-49 3,9-7,4 0,8-1,9 2,2-5,4 0,51-2,4350-54 4,5-8,0 1,0-2,1 2,7-6,1 0,58-2,29>54 4,6-7,9 0,9-2,2 2,6-5,6 0,49-2,92

EmpfohleneRichtwerte:

Cholesterin<5,0 mmol/l

HDL>1,0 mmol/l

LDL<3,0 mmol/l

Triglyceride<2,00 mmol/l

Herzinfarktrate und Risikofaktoren

HI-InzidenzBei 40-60jährigenMännern nach 5jährigerBeobachtungsdauer

Klassifikation der Risikofaktoren für koronare Herzkrankheit

Diagramm zur Risikobewertung einer koronaren Herzkrankheitfür die primäre Prävention bei koronarer Herzkrankheit

Für Personen, die keine Symptome einer KHK aufweisen, zur Abschätzung eines Risikos an einer KHK zu erkranken.

Diagramm zur Risikobewertung einer koronaren HerzkrankheitErläuterungen

Personen mit hohem Risiko: 10-Jahres-Risiko >20%

KHK-Risiko höher als angegeben bei:

Fam HyperlipidämieD. mellitus (ca. doppelt so hoch)Positive Familienanamnese bzgl. vorzeitiger KHKPersonen mit niedrigem HDL-CholesterinPersonen mit erhöhtem Triglycerid

KHK: kardiovaskuläre Erkrankung

Diagramm zur Risikobewertung einer koronaren Herzkrankheitfür die primäre Prävention bei Diabetes mellitus

Für Personen, die keine Symptome einer KHK aufweisen, zur Abschätzung eines Risikos an einer KHK zu erkranken.

Befundbeispiel Patient, 34 J, belastungsabhängiges retrosternales Druckgefühl im Dez.02. Anamnese: Vater im Alter von 45 Jahren an HI verstorben. Am 14.2.03 Kontrolluntersuchung nach Diätberatung

Patient, 49 J, Kontrolluntersuchung bei Zustand nach Vorderwandinfarkt

Befundbeispiel

Lipoprotein (a) als unabhängiger Risikofaktor