Lipoproteine

Lipoproteine dienen der Aufnahme, dem Transport und der Verstoffwechselung von wasserunlöslichen Substanzen wie Fetten und Cholesterin. Es handelt sich dabei um kugelförmige Gebilde. Um den unpolaren Kern aus Cholesterinestern, Triglyzeriden und fettlöslichen Vitaminen hüllt sich eine Schicht aus freiem Cholesterin und Phospholipiden. In die Hüllschicht sind Eiweißstrukturen, die sogenannten Apolipoproteine, eingelagert, welche das Lipoprotein zusammenhalten und teilweise als Andockstelle für verschiedene Enzyme dienen.

In Abhängigkeit der Beladung mit Cholesterin und Triglyzeriden variiert die Größe der Lipoproteine. Je geringer der Triglyzeridanteil ist, desto kleiner ist das Lipoprotein. Mit Abnahme des Fettanteils steigt gleichzeitig dessen Dichte (da Eiweiß eine höhere Dichte besitzt, als Fett).

Stoffwechsel

Lipoproteine werden sowohl in den Darmzellen, wie auch von der Leber gebildet. Je nachdem, woher die am Aufbau beteiligten Lipide stammen, werden ein exogener und ein endogener Stoffwechselweg unterschieden.

Exogener Stoffwechselweg

Beim exogenen Stoffwechselweg stammen die Lipide der Lipoproteine ausschließlich aus der Nahrung. Nach einer fetthaltigen Mahlzeit bilden die Zellen der Dünndarmschleimhaut triglyzeridreiche Chylomikronen. In diese wird der Großteil an wasserunlöslichen Nahrungssubstanzen verpackt (Triglyzeride, ungebundene Fettsäuren, Cholesterin, Phospholipide, fettlösliche Vitamine). Vom Darm gelangen die Chylomikronen über die Lymphe direkt ins Blut, von wo aus diese im Körper verteilt werden. Besonders in den Kapillaren der Skelett- und Herzmuskulatur sowie des Fettgewebes werden große Mengen der gespeicherten Triglyzeride abgegeben. Chylomikronen binden zu diesem Zweck an das Enzym Lipoproteinlipase (LPL), welches an den Wänden der Blutgefäße sitzt. LPL spaltet die Triglyzeride zu freien Fettsäuren, die entweder vom Fettgewebe nach neuerlicher Veresterung zu Fetten gespeichert oder gebunden an das Transporteiweiß Albumin weiter über das Blut verteilt werden. Durch Abspaltung der Triglyzeride entstehen Chylomikronen-Remnants (Reste). Diese werden von der Leber aufgenommen, vollständig abgebaut .Die verbliebenen Lipide und Vitamine werden gespeichert.

Endogener Stoffwechselweg

Der endogene Stoffwechselweg beginnt mit der Bildung des VLDL in der Leber. Dieses enthält vorwiegend körpereigene Lipide, d.h. gespeicherte und neugebildete Triglyzeride sowie Cholesterin. Nach Abgabe in die Blutbahn versorgt das VLDL die Gewebe vorwiegend mit Triglyzeriden. Dabei spaltet ebenso wie bei den Chylomikronen die wandständige Lipoproteinlipase der Blutgefäße die Triglyzeride zu freien Fettsäuren. Auf diesem Weg schrumpft das VLDL weiter über die Zwischenstufe IDL, bis schließlich das cholesterinreiche LDL entsteht (hierbei ändert sich auch das Apolipoproteinmuster).

Rund ein Drittel des Cholesterins wird unabhängig von LDL-Rezeptoren über den Scavenger-Weg aufgenommen, welcher nicht gegenreguliert ist.

Die höchste Dichte an LDL-Rezeptoren weist die Leber auf. Diese nimmt einen Großteil des zirkulierenden LDL auf und baut es in dessen Bestandteile ab. Das hierbei freigesetzte Cholesterin wird gespeichert, zur Bildung von Gallensäuren, Vitamin D-Vorstufen und neuen Lipoproteinen genutzt oder mit der Galle ausgeschieden.

Der Rücktransport des Cholesterins aus der Peripherie erfolgt über HDL. Der Darm und die Leber produzieren hierfür scheibenförmige Vorläufer, welche durch Aufnahme von Cholesterin aus den Geweben allmählich zu kugeligen Gebilden reifen. HDL nimmt sowohl Cholesterin aus den peripheren Zellen wie auch aus arteriosklerotischen Plaques der Blutgefäße auf. Mit Cholesterin beladenes HDL wird entweder zur Leber transportiert, wo das Cholesterin aufgenommen, ausgeschieden, verstoffwechselt oder in neugebildete Lipoproteine verpackt wird. Oder HDL überträgt im Plasma Cholesterinester im Austausch gegen Triglyzeride auf VLDL. Diese wird daraufhin zu LDL umgewandelt, das ebenfalls in der Leber abgebaut wird oder die Zellen erneut mit Cholesterin beliefert.

Klassifizierung

Die Einteilung der verschiedenen Lipoproteine erfolgt nach verschiedenen Kriterien. Hauptunterscheidungsmerkmal ist die Dichte.

Chylomikronen

Chylomikronen werden bei Bedarf in den Zellen der Darmschleimhaut gebildet. Die Hülle (Transportanteil) wird aus Lipiden (Cholesterin, Phospholipide) und Proteinen (Apolipoproteine A, B) synthetisiert.

Funktionen und Aufgaben 

  • Aufnahme fettlöslicher Bestandteile (Fettsäuren, fettlösliche Vitamine, Cholesterin) aus der Nahrung
  • Transport über die Lymphbahnen ins Blut
  • Neusynthese verschiedener Stoffe

HDL (high density lipoprotein)

HDL wird überwiegend im Darm synthetisiert. Es enthält zirka 4% Triglyzeride und 20% Cholesterin.

Funktionen und Aufgaben

  • Aufnahme von Cholesterin aus den Zellen und Abtransport zur Leber

LDL (low density lipoprotein)

LDL enthält größtenteils Cholesterin (6% Triglyzeride, 50% Cholesterin). Die wichtigste Funktion ist die Versorgung der Gewebe mit Cholesterin.

Small dense LDL

Die Klasse der LDL ist durch verschiedene Partikelgrößen geprägt. So treten sowohl große, weniger dichte Partikel (“large, buoyant LDL”), wie auch kleine, dichtere Partikel – das sogenannte “small dense LDL” – auf.

Small dense LDL weisen ein höheres atherogenes Potential auf als größere Partikel. Es bindet schlechter an den LDL-Rezeptor und zirkuliert so länger im Kreislauf. Hierbei ist es anfälliger für oxidative Veränderungen, was durch den geringeren Anteil an transportierten Antioxidantien noch verstärkt wird. Zudem ist ein gehäuftes Auftreten von small dense LDL meist mit hohen Triglyzeridgehalten und geringen HDL-Konzentrationen vergesellschaftet.

VLDL (very low density lipoprotein)

Das Lipoprotein VLDL wird in der Leber gebildet. Dieses enthält neben Lipiden aus den abgebauten Chylomikronen auch neugebildete Triglyzeride und Cholesterin.

Funktionen und Aufgaben

  • Versorgung der Gewebe mit neugebildeten und gespeicherten Triglyzeriden

Lipoprotein (a)

Das Lipoprotein (a), kurz LP(a), weist strukturelle Ähnlichkeit mit dem LDL auf. Sowohl die Lipidzusammensetzung als auch der Bestandteil Apolipoprotein B-100 ist mit LDL identisch. Allerdings enthält LP(a) zusätzlich das spezifische Apolipoprotein Apo (a), welches für dessen atherogene Wirkung verantwortlich ist.

LP(a) wird ausschließlich in der Leber synthetisiert. Hohe Plasmakonzentrationen stehen in engem Zusammenhang mit der Entwicklung von Arteriosklerose, da LP(a) Blutgerinnsel fördert. Es ist daher ein wichtiger Risikofaktor für das Auftreten von Herz-Kreislauferkrankungen, sowie daraus resultierenden Herzinfarkten und Schlaganfällen.

In prospektiven Studien zeigte sich ein eindeutiger Zusammenhang zwischen der Höhe des LP(a)-Plasmaspiegels und der Häufung von ischämischen sowie koronaren Herzerkrankungen [Cra 1998]; [Dan 2000].

Die Plasmaspiegel von LP(a) schwanken in der Bevölkerung erheblich und sind genetisch festgelegt. Bei gesunden Menschen ist der Gehalt im Blut relativ konstant. Nierenerkrankungen können den Plasmaspiegel erhöhen, Schilddrüsenüberfunktionen, Lebererkrankungen und Alkoholkonsum senken diesen hingegen. Nahrungsbestandteile haben nur einen geringen Einfluss.

Der Schwellenwert, ab dem ein eindeutig erhöhtes Risiko für die Entstehung von Arteriosklerose besteht, liegt bei 25 bis 30 mg/ dl.

Apolipoproteine

Apolipoproteine sind Eiweiße, die den Lipoproteinen aufgelagert sind. Einigen von diesen dienen lediglich dem Zusammenhalt und der Strukturgebung der kugeligen Transportvesikel sowie deren Löslichkeit im Blut. Andere ermöglichen die spezifische Bindung der Lipoproteine an Rezeptoren bzw. vermitteln die Wirkung von Enzymen. Jede Lipoproteinklasse besitzt ein charakteristisches Muster an Apolipoproteinen.

Man unterscheidet:

  • Apolipoprotein A (Apo A-I, Apo A-II, Apo A-IV)
  • Apolipoprotein B (Apo B-48, Apo B-100)
  • Apolipoprotein C (Apo C-I, Apo C-II, Apo C-III)
  • Apolipoprotein D (Apo D)
  • Apolipoprotein E (Apo E2, Apo E3, Apo E4)
  • Apolipoprotein H (Apo H)