Apolipoprotein E und B (ApoE und ApoB)

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Die Isoformen von Apolipoprotein E (ApoE)

ApoE ist ein Serumprotein und ist beteiligt am Transport, an der Ablagerung und dem Metabolismus von Cholesterin. Vom ApoE-Gen gibt es drei häufiger vorkommende Allele, ε2, ε3 und ε4, welche für die Protein-Isoformen ApoE2, -E3 und -E4 codieren. Die drei Isoformen unterscheiden sich an zwei Stellen ("site" A und "site" B) in ihrer Aminosäuresequenz. An den Stellen "sites" A/B enthalten E2, E3 und E4 die Aminosäuren Cystein/Cystein, Cystein/Arginin bzw. Arginin/Arginin (1). Das ε3 Allel ist am häufigsten verbreitet. In der Kaukasischen Bevölkerung tragen ungefähr 95% wenigstens ein ε3, 27% ein ε4 und 16% ein ε2 Allel (2).

Das Risikoallel ApoE-ε4 beim Morbus Alzheimer

Der Morbus Alzheimer ist die häufigste Ursache für Altersdemenz (3). Nach dem Zeitpunkt ihres Ausbrechens wird die Erkrankung eingeteilt in eine frühe und eine späte Form. Bei beiden Formen gibt es eine starke genetische Komponente. Bis dato wurden drei Gene beschrieben, welche in mutierter Form an der Entstehung des frühen Morbus Alzheimer beteiligt sind (4). Für die spät ausbrechende Form wurde bisher nur ein Gen beschrieben, welches in einer bestimmten Ausprägung die Wahrscheinlichkeit einer Erkrankung erhöht: das Gen für Apolipoprotein E.
1993 wurde zum ersten Mal eine Assoziation des Allels ApoE-ε4 mit der späten Form von Morbus Alzheimer publiziert (5), und seitdem in zahlreichen Studien bestätigt (6-8). So tragen 65% der pathologisch bestätigten Alzheimer Patienten wenigsten ein ε4 Allel (7) und 12-15% sind homozygot für ε4 im Vergleich zu etwa 1-3% homozygoten unter gesunden Kontrollpersonen (4). Auf welche Weise ApoE4 zur Pathogenese von Morbus Alzheimer beiträgt wird zurzeit intensiv erforscht. Das ApoE-ε4 Genprodukt soll an der Bildung und Ablagerung von senilen Plaques aus β-Amyloid und degenerierten Nervenzellen beteiligt sein (4).
Im Gegensatz zu den Genen der frühen Form, determiniert das Vorhandensein eines ApoE-ε4 Allels nicht die Erkrankung, sondern fungiert insbesondere in homozygot ε4 Individuen als ein Risikofaktor. Die ε4 Allele erhöhen das Risiko in einem bestimmten Alter an Morbus Alzheimer zu erkranken. Der ApoE-Genotyp sagt dabei in erster Linie aus, ob eine Prädisposition vorliegt (6). Nach Seshadri et al. 1995 (9) liegt das Risiko an Alzheimer zu erkranken ab dem Alter von 65 Jahren im Durchschnitt bei 15%. Dieses erhöht sich bei Trägern eines ε4 Allels auf 30% und beträgt bei Individuen ohne ε4 Allel nur noch bei 9%. Dabei ist auch ein Gendosiseffekt zu beobachten. Jedes vorhandene ε4 Allel senkt das statistisch wahrscheinliche Alter, bei dem die Erkrankung erstmalig auftritt, um 4 bis 5 Jahre (10).
Für sich alleine genommen ist ApoE-ε4 weder ausreichend noch notwendig für die’ Entwicklung eines Morbus Alzheimer. Aus diesem Grund wurde von verschiedenen Gremien davon abgeraten eine Typisierung nur zum Zwecke der Vorhersage einer Erkrankungs-Wahrscheinlichkeit durchzuführen (11). Eine ApoE Genotypisierung kann hingegen die Spezifität der klinischen Diagnose von Alzheimer erhöhen (7) und dazu beitragen die Rate an falsch positiven Diagnosen zu reduzieren. Die Genotypisierung sollte daher nur bei Patienten durchgeführt werden, welche die klinischen Kriterien für eine Alzheimer´sche Erkrankung erfüllen.

Hyperlipoproteinämien

Low-Density-Lipoproteine (LDL) sind die Haupttransportformen für Cholesterin; überschüssige LDL-Partikel werden in den Leberzellen abgebaut. Kommt es krankheitsbedingt zu erhöhten LDL-Konzentrationen im Blut so spricht man
von Hyperlipoproteinämien, welche in die Typen I – V eingeteilt werden.
Bei den Hyperlipoproteinämien Typ IIa und III können die LDL-Partikel aufgrund modifizierter Liganden nicht mehr an die Rezeptoren der Leberzellen binden und verursachen so erhöhte Cholesterinwerte.

Das Risikoallel ApoE-ε2 bei Hyperlipoproteinämie Typ III

Hyperlipoproteinämie Typ III ist eine genetische Erkrankung, bei der es infolge einer beeinträchtigten Reinigung des Blutes von Lipoprotein-Restpartikeln (Remnants) zu erhöhten Plasmawerten für Triglyceride und Cholesterin kommt. Die Folge sind schon früh auftretende Herz- und Kreislauferkrankungen (12).
ApoE ist Bestandteil verschiedener Lipoproteine. Durch spezifische Interaktionen mit dem LDL-Rezeptor ist das Protein am Abbau der Remnants in der Leber beteiligt. Die Proteinisoform ApoE2 hat dabei eine erniedrigte Affinität für den LDL-Rezeptor (1). Hyperlipoproteinämie ist in den meisten Fällen assoziiert mit dem Risikoallel ApoE-e2. Einer neueren Studie zufolge sind 94,4% der Patienten homozygot für ε2 (13). Umgekehrt entwickeln hingegen nur etwa 2% der ApoE-ε2 homozygoten Personen den klinischen Phenotyp einer Hyperlipoproteinämie Typ III (14). Es wird daher angenommen, dass weitere genetische Faktoren oder Umweltfaktoren an der Entstehung der Erkrankung beteiligt sind.

Apolipoprotein B-100 Punktmutation als genetische Prädisposition für Hyperlipoproteinämie Typ II a und Arteriosklerose

Das Apolipoprotein B-100 (ApoB-100) ist neben Apolipoprotein E einer der Liganden auf den LDL-Partikeln für die LDL-Rezeptoren der Leberzellen. Bei intaktem LDL-Ligand bindet das LDL-Partikel an die LDL-Rezeptoren der Leberzellen und das Cholesterin wird dem Stoffwechsel zugeführt. Bei Vorliegen der ApoB-100 Mutation werden die überschüssigen vom Körper nicht zu verwertenden LDL-Partikel jedoch anderweitig, vor allem den Makrophagen abgebaut, was zu einem erhöhten Cholesterinspiegel führt. Diese Fettstoffwechselstörung ist als besonders gefährlich bezüglich der Entwicklung einer Arteriosklerose einzustufen.
Es sind drei Mutationen bekannt, die in Verbindung mit einem veränderten ApoB-100-Liganden stehen: Arg3500Gln (Aminosäureaustausch von Arginin zu Glutamin an Position 3500), Arg3531Cys (Aminosäureaustasch von Arginin zu Cystein an Position 3531) und Arg3500Trp (Aminosäureaustasch von Arginin zu Tryptophan an Position 3500).
Jedoch resultieren nur bei der Arg3500Gln-Mutation signifikant veränderte Blutwerte. Daher wird diese Mutation als wichtigster prädisponierender Faktor angesehen (15). Ursache der Arg3500Gln-Mutation ist ein Nukleotidaustausch von Guanin zu Adenin an Position 10708 im ApoB-Gen, was den oben genannten Aminosäureaustausch zur Folge hat. Mit Hilfe der genetischen Analyse ist der Nachweis der zugrunde liegenden Mutation vor Eintreten von Symptomen möglich. Die klinische Diagnose verlangt bereits vorhandene Krankheitszeichen für die Erkennung dieser Stoffwechselstörung (18). Bei den Betroffenen sind aufgrund der Mutation die Cholesterin-, LDL-Cholesterin- und ApoB-Werte des Blutes stark erhöht.

Die Häufigkeit der Mutation wird international mit 1:100 bei Patienten mit schweren Fettstoffwechselstörungen angegeben (16). Der Anteil an der kaukasischen Gesamtbevölkerung beträgt 1:500 – 1:700. Die Häufigkeit ist für heterozygote Merkmalsträger angegeben, da homozygotes Vorkommen extrem selten ist (17).
Zur Behandlung der Erkrankung wird an erster Stelle empfohlen, die Ernährungsgewohnheiten umzustellen, unter Umständen sogar eine strenge Diät einzuhalten, wenn nötig kombiniert mit einer Gewichtsabnahme.
Sollte eine Umstellung nicht zu einer Senkung des Cholesterin-Wertes führen, so sind zusätzliche medikamentöse Maßnahmen angezeigt

Methodik

Der vorliegende Kit der Firma AID GmbH, Stra�berg, beinhaltet reverse Hybridisierungsblots f�r den Nachweis der Allele ε2, ε3 und ε4 des humanen Apolipoprotein E (ApoE) -Gens. Mit aus Vollblut isolierter DNA werden zwei Polymerasekettenreaktionen (PCR) durchgef�hrt und die amplifizierten Fragmente des Apolipoprotein E Gens in einer Hybridisierungsreaktion mit sequenzspezifischen Oligonukleotiden (SSOP-PCR) charakterisiert. Die Risikoallele ε2 und ε4 k�nnen dabei wahlweise gemeinsam oder auch getrennt voneinander ermittelt werden.