Poruchy metabolizmu lipidov a aterosklerza Prednky z patologickej
Poruchy metabolizmu lipidov a ateroskleróza Prednášky z patologickej fyziológie školský rok 2013/2014 – 2016/2017 © Oliver Rácz Ústav patologickej fyziológie LF UPJŠ Košice 25. 2. 2017 atero 17 sk 1
Úvod n n n Ateroskleróza je medicínsky problém len od XIX. storočia – Krátky život ľudí pre iné choroby – Žiadna klinická biochémia, žiadny EKG Rokitansky (Viedeň, 1852) inkrustačná [trombogénna] teória Virchow (Berlin, 1855) infiltračná [lipidová] teória Framinghamská štúdia (1948) 2000 » 25 dielčich teórií a veľký počet epidemiologických štúdií Začiatok XXI. storočia – integrácia teórií 25. 2. 2017 atero 17 sk 2
Cholesterol, voľný a estery s MK* n 275** mmol v celom tele – 50 mmol LP, GIT, pečeň – 25 mmol tukové tkanivo – 90 mmol svaly a cievna stena – 110 mmol nervový systém n 3 mmol/d je denná výmena **len asi 100 g 25. 2. 2017 atero 17 sk *dvojitý lipid ! 3
Cholesterol, voľný a estery s MK* n 275** mmol v celom tele – 50 mmol LP, GIT, pečeň – 25 mmol tukové tkanivo – 90 mmol svaly a cievna stena – 110 mmol nervový systém n 3 mmol/d je denná výmena **len asi 100 g 25. 2. 2017 atero 17 sk 4
Catch 22 n Cholesterol – – n Potrava (mäso, tuk, vajíčka) syntéza z acetátu pomocou koenzýmu A* Odbúranie Odstránenie: žlč (enterohepatálny obeh!) a stolica LDL cholesterol – Normálna hladina (okolo 2, 5 – 3 mmol/l) nie je normálna pre endotel – Novorodenci & ziveratá rezistentné na aterosklerózu majú len » 0, 8 mmol/l a stačí im to *HMG-Co. A reduktáza 25. 2. 2017 atero 17 sk 5
Triacylglyceroly a mastné kyseliny TAG & VMK (FFA) n n n 15 kg aj u neobézneho človeka 500 000 k. J; na 3 mesiace Tepelná izolácia, fertilita, estetika Potrava a syntéza: 80 – 170 mmol/d Rôzne mastné kyseliny – nasýtené, nenasýtené, viacnásobne nenasýtené/kratšie a dlhšie, eikozanoidy Rýchly polčas, závislosť od stravy, alkoholu, pohybu (VMK – minúty. ) 25. 2. 2017 atero 17 sk 6
Triacylglyceroly a mastné kyseliny TAG & VMK (FFA) n n n 15 kg aj u neobézneho človeka 500 000 k. J; na 3 mesiace Tepelná izolácia, fertilita, estetika Potrava a syntéza: 80 – 170 mmol/d Rôzne mastné kyseliny – nasýtené, nenasýtené, viacnásobne nenasýtené/kratšie a dlhšie, eikozanoidy Rýchly polčas, závislosť od stravy, alkoholu, pohybu (VMK – minúty. ) 25. 2. 2017 atero 17 sk 7
Nasýtené mastné kyseliny n n n n n Kaprylová Kaprinová Laurová Myristová Palmitová Stearová Arachová Behenová Lignocerová 25. 2. 2017 8 10 12 14 16 18 20 22 24 kokosový olej, bobkový list muškátový orech, myrta mlieko, palmový olej mäso arašidy atero 17 sk 8
Nenasýtené mastné kyseliny MUFA n Palmitoolejová n Olejová/eladiová cis/trans n Eruková n Nervonová PUFA 2 n Linolová 16: 1; 9 18: 1; 9 w 7 w 9 22: 1; 13 24: 1; 15 w 9 18: 2; 9, 12 w 6 Omega = prvá dvojitá väzba odzadu 25. 2. 2017 atero 17 sk 9
Nenasýtené mastné kyseliny PUFA 3 - 6 n g-linolenová 18: 3; 6, 9, 12 n a-linolenová 18: 3; 9, 12, 15 n Arachidonová 20: 4; 5, 8, 11, 14 n Timnodonová 20: 5; 5, 8, 11, 14, 17 EPA (eikosapentanic acid) n Klupanodonová 22: 5; 7, 10, 13, 16, 19 n Cervonová 22: 6; 4, 7, 10, 13, 16, 19 DHA (dokosahexaenic acid) w 6 w 3 w 3 18: 1 ricinolejová = olejová; 12 -OH 16 hydnokarpová 5 -členný kruh na konci 18 chaulmugrová 5 -členný kruh na konci 25. 2. 2017 atero 17 sk 10
Základné fyziologické funkcie lipidov TAG = energia CHOLESTEROL = membrány a hormóny 25. 2. 2017 atero 17 sk 11
3 rodiny lipoproteínov (LP) n Guľaté alebo diskoidné častice tvorené v črevách alebo v pečeni. – Povrch je hydrofilný (fosfolipidy, estery cholesterolu a bielkoviny - apoproteíny) – Vnútro je hydrofóbne (TAG, CH) – Výrazná dynamika – cievna stena, medzi sebou n n n Chylomikróny Þ zbytky chylomikrónov VLDL Þ IDL Þ LDL (heterogénna skupina*) HDL nascentné Þ HDL 3 Û HDL 2 *vrátane čiernej ovce Lp(a) LDL s nalepeným plazminogénom 25. 2. 2017 atero 17 sk 12
25. 2. 2017 atero 17 e 13
25. 2. 2017 atero 17 sk 14
A iné gény. . . Koľko génov má ateroskleróza? ? ? Viac ako sto – ani jeden 25. 2. 2017 atero 17 sk 15
Pekný starý obrázok, ale chybný 25. 2. 2017 atero 17 sk 16
Skutočnosť je iná – Apo. B je dlhá pružná molekula, udržuje tvar celej častice B = väzbové miesto pre LDL receptor 25. 2. 2017 atero 17 sk 17
Bez apo. B nie sú LDL a CHY 25. 2. 2017 atero 17 sk 18
Chylomikróny n n n Enterocyty apo. B 48, ďalšie si požičajú od HDL TAG do tukového a iných tkanív, LPL CH do pečene (zo žlče a zo stravy) Peak 3 – 6 hod po jedle, t 1/2 30 min, do 9 hod Ø Remnanty do pečene cez receptor – sú cytotoxické a aterogénne 25. 2. 2017 atero 17 sk 19
Apo. B 48 a 100 – v čom je rozdiel? n n n Enterocyty – pečeňové bunky Molekulová hmotnosť a počet aminokyselín Apo B 100 = 550 k. Da/5436 AA Apo B 48 = 243 k. Da/2153 AA Ten istý gén, len v enterocytoch je pri editovaní RNA je zavedený stop kodon UAA na 2154 mieste Nemá väzobné miesto pre LDL receptor 25. 2. 2017 atero 17 sk 20
25. 2. 2017 atero 17 sk 21
VLDL – LDL rodina n n n n Pečeň, endogenné TAG, CH B 100 a iné funkcie a metabolizmus podobné CHY VLDL t 1/2 2 – 4 hod, premena na IDL, LDL má pomalý polčas, môže byť modifikovaný – oxidačný stres, glykácia malé denzné LDL receptor a scavenger receptor 25. 2. 2017 atero 17 sk 22
VLDL – LDL rodina n n n n n Pečeň, endogénne TAG, CH B 100 a iné funkcie a metabolizmus podobné CHY VLDL t 1/2 2 – 4 hod, premena na IDL, LDL má pomalý polčas, môže byť modifikovaný – oxidačný stres, glykácia malé denzné LDL receptor a scavenger receptor Normálne cez LDL receptor, zastavia endogénnu tvorbu cholesterolu Poškodené cez scavenger, cholesterol sa tvorí ďalej 25. 2. 2017 atero 17 sk 23
25. 2. 2017 atero 17 sk 24
Triedy LDL - norma Trieda denzita, g/ml rozmer, nm % z LDL I 1, 025 27, 5 – 26, 0 3 II 1, 028 26, 0 – 25, 5 16 III 1, 034 25, 5 – 24, 2 50 IV 1, 048 24, 2 – 21, 8 22 V > 1, 048 < 21, 8 9 25. 2. 2017 atero 17 sk 25
Triedy LDL – malé denzné sú zlé Trieda denzita, g/ml rozmer, nm % z LDL I 1, 025 27, 5 – 26, 0 3 II 1, 028 26, 0 – 25, 5 16 III 1, 034 25, 5 – 24, 2 50 IV 1, 048 24, 2 – 21, 8 22 V > 1, 048 < 21, 8 9 ELEKTROFORETICKÉ DELENIE NA ATEROGÉNNE A NEATEROGÉNNE ČASTICE - LIPOPRINT 25. 2. 2017 atero 17 sk 26
25. 2. 2017 atero 17 sk 27
Apo. B je markerom malých denzných LDL Cholesterol = 6000 Apo. B 100 = 4 Apo. B 100 = 8 1500 750 750 1500 Ten istý LDL cholesterol 1500 25. 2. 2017 Vyššia koncentrácia Apo. B pri prevahe malých denzných častíc atero 17 sk 28
Reverzný transport cholesterolu - HDL n n n Pečeň, enterocyty a čiastočne z CHY nascentný „disk“ Veľa apoproteínov LCAT a CEPT – lecitín-cholesterol acyltransferáza, esterifikuje CH – cholesterol ester transfer protein prenáša CH-E z HDL do iných lipoproteínov n n n Odoberajú cholesterol z tkanív, disk sa plní na HDL 3 Vymieňa CH-E na TAG s ostatnými LP a mení sa na HDL 2 Viaže sa pomocou apoproteínu AI na špecifický receptor v pečeni 25. 2. 2017 atero 17 sk 29
HDL častice sú iné ako LDL n n n Veľa apoproteinov A 1 je relatívne malá molekula V jednej častici je ich viac – 2 až 5 Má veľmi rozmanité funkcie, interakcie Veľmi citlivý na oxidačný stres 25. 2. 2017 atero 17 sk 30
Funkcie APO A 1 n Tvorí 70 % BIELKOVÍN HDL n PREBERÁ CHOLESTEROL OD ABCA 1 (transporter) n ÚČASŤ NA MODELÁCII HDL n AKTIVUJE LCAT, KTORÝ TVORÍ ESTERY CHOLESTEROLU 25. 2. 2017 atero 17 sk 31
25. 2. 2017 atero 17 sk 32
8. 6. 2015 lipidcumulus 15 33
Čo je podstata vzťahu medzi lipidmi a aterosklerózou ? ? ? n n „Zlé a dobré“ lipidy, lipoproteíny Epidemiologické štúdie – len štatistika: je to tak, ale nevieme odpoveď na „prečo? “ Ateroskleróza je následkom dysfunkcie endotelu – neadekvátna odpoveď na chronické poškodenie (response to injury) Nie len lipidy 25. 2. 2017 atero 17 sk 34
Zlý LDL a dobrý (alebo nie) dobrý HDL? – Je to geroj alebo terorist? – Ako ich rozlíšiť? – Veľa ľudí má infarkt pri dobrých hladinách lipidov – iní nemajú ani pri dyslipidémií atero 17 sk 35
Rôzne činitele poškodenia endotelu aterosklerózy LDL FFA LP(a) LDL ox malé LDL fajčenie tlak OX/AOX glykémia AGE inzulín homocysteín 25. 2. 2017 zápal atero 17 sk 36
Rôzne činitele poškodenia endotelu a následky Vazokonstrikcia Akumulácia lipidov Vstup monocytov Trombóza Rast, proliferácia, remodelácia 25. 2. 2017 atero 17 sk 37
Poškodenie endotelu a genetické pozadie ako komplexný patologický pochod LDL, glykémia, tlak, oxidačný stres, zápal, …. Vazokonstrikcia Akumulácia lipidov Vstup monocytov Trombóza 25. 2. 2017 Rast, proliferácia, remodelácia atero 17 sk 38
25. 2. 2017 atero 17 sk 39
Stabilný a labilný plát 25. 2. 2017 atero 17 sk 40
Rizikové faktory (CHD, IM) - 1 n Základné biologické – vek, pohlavie a rodinná anamnéza (= gény) n Biochemické, klasické a novšie – cholesterol (§ 22), LDL-CH, TAG, ¯ HDL-CH, apoproteíny, Apo B, Lp(a) n Biochemické iné ? – markery zápalu - CRP – fibrinogén, homocystein, feritín (Popeye) – malé denzné LDL, oxidované LDL 25. 2. 2017 atero 17 sk 41
Rizikové faktory (CHD, IM) - 2 n Výživa a životospráva – veľa tukov, cukor, deficit antioxidantov a vlákniny – FAJČENIE – NEDOSTATOK POHYBU – pokles telesnej aktivity od priemyselnej revolúcie do dnešnej doby z 10 – 12 h na 1 – 2 h n Choroby – obezita, diabetes (Inzulínová rezistencia!), hypertenzia, zlyhanie obličiek n Genetické RF – LDL receptor (FH), apo E varianty, PCSK 9 a veľa iných 25. 2. 2017 atero 17 sk 42
Jeden z výsledkov Framinghamskej štúdie Riziko CHD u mužov vo veku 50 - 70 rokov. Fajčenie zvyšuje riziko na dvojnásobok. 25. 2. 2017 atero 17 sk 43
Diagnostika dyslipoproteinémií n n n Počet meraní CH a TAG skoro ako počet obyvateľov SR Cholesterol u zdravých dospelých raz za 5 rokov Základný panel TCH, HDL-CH, TAG Predtým: Výpočet LDL = TCH – (HDL-CH + TAG/2, 2) – obrovská neistota z 3 neistých výsledkov n Dnes: Priame meranie LDL (tiež má svoju neistotu) 25. 2. 2017 atero 17 sk 44
Klinickobiochemické poznámky n n n Celkový cholesterol – nemusí byť na lačno TAG – rýchle výkyvy, po 12 h hladovaní HDL cholesterol – základný parameter LDL cholesterol podľa možnosti priamo Apoproteín B, A 1 Lp(a) a iné špeciálne merania 25. 2. 2017 atero 17 sk 45
Normálne (žiadúce) hodnoty n n n n n T-CH < 5, 0 mmol/l 4, 55 – 5, 45 HDL-CH > 1, 0 mmol/l 0, 87 – 1, 13 LDL-CH < 2, 5 mmol/l 2, 65 – 3, 35 TAG < 2, 0 mmol/l 1, 70 – 2, 30 INDEXY T-CH/HDL-CH < 5, 0 NONHDL-CH < 3, 8 LDL-CH/HDL-CH < 3, 0 Klimov (T-CH – HDL-CH)/HDL-CH < 4, 2 APO A 1/APO B > 1, 3 25. 2. 2017 atero 17 sk 46
Iné laboratórne metódy n Špecializované – homocystein, koagulačné a fibrinolytické f. n Vysoko špecializované – LDL receptory – Apo C, E, LPL, CETP, LCAT – delenie LDL, HDL - LIPOPRINT n Včera, dnes nie! – celkové lipidy, fosfolipidy, estery MK – elektroforéza n Zajtra - genomika, metabolomika, epigenetika 25. 2. 2017 atero 17 sk 47
Klasifikácie dyslipidémií n Fredrickson 1967, WHO 1970 – I, IIa, IIb, III, IV, V, VI - pomaly história n Terapeutická 1992, European task force – CH, TAG, obidva n Etiologická – budúcnosť – primárne a sekundárne DLP nestačí! – väčšina primárnych DLP nie je (zatiaľ) exaktne charakterizovaná 25. 2. 2017 atero 17 sk 48
“Sekundárne DLP” sú skoro totožné s RF n Výživa a životospráva – fajčenie, alkohol, deficit mikronutrientov a sedavý spôsob života n n Obezita Diabetes mellitus – 2. typ skoro vždy – už pred manifestáciou DM – Dobre liečený 1. typ nemusí mať zlé lipidy, ale pri dekompenzácii, TAG idú prudko hore paralelne s hyperglykémiou n n n Zlyhanie obličiek, choroby pečene Endokrinné choroby – ß činnosť štítnej žľazy Lieky, hormóny – Gravidita, antikoncepcia, po menopauze, anaboliká. . . 25. 2. 2017 atero 17 sk 49
“Sekundárne a primárne DLP” ü ü ü MONOGÉNOVÉ Familiárna hypercholesterolémia (LDL receptor) Familiárny defekt Apo. B 100 (FDB) A iné – menej časté KOMPLEXNÉ Pri každej „sekundárnej“ je potrebné brať do úvahy aj zložité genetické pozadie. Nie mutácie, ale polymorfizmy a epigenetické činitele 25. 2. 2017 atero 17 sk 50
Familiárna hypercholsterolémia a familiárny defekt Apo B sa na seba podobajú 25. 2. 2017 atero 17 sk 51
Familiárna hypercholsterolémia a familiárny defekt Apo B sa na seba podobajú FH: Mutácia v géne pre LDL receptor. U heterozygotov je približne polovica receptorov v pečeni, LDL je od detstva cca dvojnásobný oproti norme. Riziko rýchleho rozvoja aterosklerózy a CHD Často MI vo veku 50 rokov a menej napriek prísnej životospráve. Intenzívna farmakoterapia 25. 2. 2017 atero 17 sk 52
Familiárna hypercholsterolémia a familiárny defekt Apo B sa na seba podobajú FH: Počet heterozygotov podľa starých údajov 1: 500 Podľa nových až dvakrát toľko (SR = viac ako 1000) Úspešný projekt screeningu (rodičia, súrodenci a deti) Nie každý heterozygot má rovnaké ťažkosti Homozygotov je málo – CHD a MI vo veľmi mladom veku DEFEKT APOB To isté, ale z druhej strany, Receptor je OK, ale LDL sa nevie spojiť s receptorom 25. 2. 2017 atero 17 sk 53
E apoprotein polymorfizmus E 3 = 112 Cys, 158 Arg E 2 = 112 Arg, 158 Arg E 4 = 112 Cys, 158 Cys Všetky varianty fungujú, ale E 4 znamená vyššie riziko CHD a Alzheimerovej choroby 25. 2. 2017 atero 17 sk 54
PCSK 9 ? ? ? n n n PROPROTEIN CONVERTASE SUBTILISIN/KEXIN TYPE 9 ? ? ? ENZÝM REGULUJÚCI OBRAT (TURNOVER) LDL RECEPTOROV Viaže sa na receptor, ten je internalizovaný a degradovaný. Nie je recyklovaný do membrány Následok: Zvýšená koncentrácia LDL častíc (a LDLCH) OBJAV: 2003, Abifadel a spol. , 2 rodiny s FH a nie mutácie v génoch pre LDL-R a Apo B – mali gain of function génu PCSK 9 (ch. 1) 25. 2. 2017 atero 17 sk 55
PCSK 9 !!! n 2003, Abifadel a spol. , 2 rodiny s FH a nie mutácie v génoch pre LDLR a Apo B – mali gain of function génu PCSK 9 (ch. 1) n Loss of function – nízka aktivita enzýmu a skoro o 15 - 30% nižšia koncentrácia LDL-CH Pomerne častý výskyt heterozygotov: 1/30 – 40 n – (Homozygoti ? ? ? ) n n n Terapeuticky: Protilátky už v štádiu klinického skúšania, s. c. injekcie každý 2. – 4. týždeň Adnektíny – malé bielkoviny, viažu sa na PCSK 9 si. RNA blokáda tvorby, fáza 1, stačí raz za polrok 25. 2. 2017 atero 17 sk 56
a: normálna cesta (LDL a receptor), b: tvorba PCSK 9, c: degradácia receptor-PCSK 9, zvyšuje LDL, d: protilátky alebo adnektíny proti PCSK 9, e: si. RNA 25. 2. 2017 atero 17 sk 57
Ask for more? n Key advances in medicine 2016 n Tang a Hazen, Advances in new therapeutic targets for atherosclerosis Najlepší marker pre prax je Non. HDL cholesterol V skutočnosti nebezpečné sú „Triacylglycerol rich particles“ (nakoniec prídeme na to, že cholesterol je len bystander a nie vinník) n n 25. 2. 2017 atero 17 sk 58
Ask for more? n n n n ASGR 1 – je to receptor dôležitý pre metabolizmus sérových glykoproteínov. Nosiči delécie v géne majú nízky non. HDL cholesterol, až o 34% nižšie riziko IM. Potvrdené na veľkom počte probandov. Logika? ? ? Vysvetlenie? ? ? MIKROBIÓM Tvorba trimetylaminoxidu (TMAO) podporuje labilitu plátu a trombózu Vyššia u „Western diet“ ? Čo to je – mäso, tuk? Ale aspoň nádej na zmenu životosprávou 25. 2. 2017 atero 17 sk 59
- Slides: 59