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Apolipoprotein E und B (ApoE und ApoB)

RDB2050

Risikoallele für familiäre Hyperlipoproteinämien und Arteriosklerose

Bestimmung der Allele ε2, ε3 und ε4 im Gen für Apolipoprotein E und der Arg3500Gln-Mutation im Gen für Apolipoprotein B

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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).

 

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Hyperlipoproteinämien

Als Hyperlipoproteinämien werden Störungen des Fettstoffwechsels bezeichnet, die mit einer erhöhten Konzentration von bestimmten Lipoproteinen im Serum einhergehen. Solche Proteine sind zum Beispiel die Low-Density-Lipoproteine (LDL).

LDLs sind die Haupttransportformen für Cholesterin. Sie bestehen zu 75% aus Lipiden und 25% aus Apolipoproteinen (siehe ApoB), die die Aufnahme von LDL-Partikeln in die Zellen vermitteln. Kommt es krankheitsbedingt zu einer erhöhten LDL-Konzentrationen im Blut,  so spricht man von Hyperlipoproteinämien.

Hyperlipoproteinämien können genetisch bedingt sein, werden dann als primäre Hyperlipoproteinämien bezeichnet und nach Frederickson in die Typen I –V eingeteilt. So können bei den Hyperlipoproteinämien Typ IIa und III zum Beispiel die LDL-Partikel aufgrund modifizierter Liganden nicht mehr an die Rezeptoren der Leberzellen binden und verbleiben im Serum. Auf diese Weise kommt es zu einer Erhöhung der Cholesterinwerte. Sekundäre Hyperlipoproteinämien treten bei Überernährung oder in Folge von Stoffwechselerkrankungen wie Diabetes mellitus auf.

 

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Das Risikoallel ApoE-ε2 bei Hyperlipoproteinämie Typ III

Bei der Hyperlipoproteinämie Typ III kommt 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).

Apolipoproteine spielen hierbei eine besondere Rolle. ApoE ist Bestandteil verschiedener Lipoproteine und durch spezifische Interaktionen mit dem LDL-Rezeptor am Abbau der Remnants in der Leber beteiligt.

Hyperlipoproteinämie ist in den meisten Fällen assoziiert mit dem Risikoallel ApoE-ε2. 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 Phänotyp 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 (Aminosäureaustausch von Arginin
zu Cystein an Position 3531) und Arg3500Trp (Aminosäureaustausch 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). 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, Strassberg, beinhaltet reverse Hybridisierungsblots für den Nachweis der Allele ε2, ε3 und ε4 des humanen Apolipoprotein E (ApoE) -Gens. Mit aus Vollblut isolierter DNA werden zwei Polymerasekettenreaktionen (PCR) durchgeführt und die amplifizierten Fragmente des Apolipoprotein E Gens in einer Hybridisierungsreaktion mit sequenzspezifischen Oligonukleotiden (SSOP-PCR) charakterisiert. Die Risikoallele ε2 und ε4 können dabei wahlweise gemeinsam oder auch getrennt voneinander ermittelt werden.

 

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Literatur:

  1. Mahley RW, Huang Y (1999)Apolipoprotein E: from atherosclerosis to Alzheimer´s disease and beyondCurr Opin Lipidol 10: 207-217
  2. Houlston RS et al. (1989)Apolipoprotein (apo) E genotypes by polymerase chain reaction and allele-specific oligonucleotide probesHum Genet 83: 364-368
  3. Price DL, Sisodia SS, Borchelt DR (1998)Alzheimer disease - when and why?Nature Genetics 19: 314-316
  4. Blacker D, Tanzi RE (1998)The Genetics of Alzheimer DiseaseArch Neurol 55: 294-296
  5. Strittmatter WJ et al. (1993)Apolipoprotein E: high avidity binding to b-amyloid and increased frequency of type 4 allele in late-onset familial Alzheimer diseaseProc Natl Acad Sci USA 90: 1977-1981
  6. Meyer MR et al. (1998)APOE genotype pedicts when - not whether - one is predisposed to develop Alzheimer diseaseNature Genetics 19: 321-322
  7. Mayeux R, et al. (1998) Utility of the Apolipoprotein E Genotype in the Diagnosis of Alzheimer`s Disease New Eng J of Med 19: 506-511
  8. Lopez O et al. (1998)Apolipoprotein E Polymorphism in Alzheimer´s Disease: A Comparative Study of Two Research Populations from Spain and the United StatesEur Neurol 39: 229-233
  9. Seshadri S, Drachman DA, Lippa CF (1995)Apolipoprotein E ?4 allele and the lifetime risk of Alzheimer´s diseaseArch Neurol 52: 1074-1079
  10. Lovestone S (1999)Early diagnosis and the clinical genetics of Alzheimer`s diseaseJ Neurol 246: 69-72
  11. McConnell LM et al. (1998) Genetic testing and Alzheimer disease: Has the time come? Nature Medicine 7: 757-759
  12. Mahley RW, Huang Y, Rall SC Jr (1999)Pathogenesis of type III hyperlipoproteinemiaJ Lipid Res 40: 1933-1949
  13. Feussner G et al. (1998)Molecular basis of type III hyperlipoproteinemia in GermanyHum Mutat 11: 417-423
  14. Civeira F et al. (1996)ApoE variants in patients with type III hyperlipoproteinemiaAtherosclerosis 127: 273-28
  15. A. Tybjaerg-Hansen et al. (1998)Associations Of Mutations In The Apolipoprotein B Gene With Hypercholesterolemia And The Risk Of Ischemic Heart DiseaseNew England J Of Med vol 338, no 22: 1577-1584
  16. N. Loux, B. et al. (1993)Identification Of Haplotype Associated With ApoB-3500 Mutation In A French Hypercholesterolemic Subject: Further Support For A Unique European Ancestral Mutation. Hum. Mutat. 2: 145-147
  17. G. Rauh, C. Keller, H. Schuster, G. Wolfram, N. Zollner (1992)Familial Defective Apolipoprotein B-100: A Common Cause Of Primary Hypercholesterolemia. Clin. Ivest. 70: 77-84
  18. R. Miserez (2001)Familiäre Hypercholesterinämie: Zweite WHO-Konferenz und Inetrnationales MED-PED-ProgrammSchweiz Med Forum Nr. 29/30: 760-764

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Methode
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