Small Dense Low-Density Lipoprotein als Biomarker für atherosklerotische Erkrankungen

Abstract

Low-Density Lipoprotein (LDL) spielt eine Schlüsselrolle bei der Entwicklung und dem Fortschreiten von Atherosklerose und Herz-Kreislauf-Erkrankungen. LDL besteht aus mehreren Unterklassen von Partikeln mit unterschiedlichen Größen und Dichten, darunter große schwimmfähige (lb) und mittelgroße und kleine dichte (sd) LDLs. Es ist gut dokumentiert, dass sdLDL ein größeres atherogenes Potenzial hat als andere LDL-Unterfraktionen und dass der Anteil des sdLDL-Cholesterins (sdLDL-C) ein besserer Marker für die Vorhersage von Herz-Kreislauf-Erkrankungen ist als der des Gesamt-LDL-C. Zirkulierendes sdLDL wird im Blutplasma leicht mehrfach atherogen modifiziert, z. B. durch Desialylierung, Glykierung und Oxidation, was seine Atherogenität weiter erhöht. Modifiziertes sdLDL ist ein starker Auslöser von Entzündungsprozessen, die mit kardiovaskulären Erkrankungen einhergehen. Es wurden mehrere Labormethoden zur Trennung von LDL-Subklassen entwickelt, und die mit verschiedenen Methoden erzielten Ergebnisse lassen sich in den meisten Fällen nicht direkt miteinander vergleichen. In jüngster Zeit hat die Entwicklung homogener Assays die Analyse der LDL-Subfraktionen erleichtert, was große klinische Studien zur Bewertung der Bedeutung von sdLDL bei der Entstehung von Herz-Kreislauf-Erkrankungen ermöglicht. Weitere Studien sind erforderlich, um Leitlinien für die Bewertung und Korrektur von sdLDL in der klinischen Praxis aufzustellen.

1. Einleitung

Die hohe Inzidenz von Atherosklerose und damit zusammenhängenden Herz-Kreislauf-Erkrankungen drängt auf die Untersuchung der Ursachen und Risikofaktoren für ihre Entstehung. Das Wachstum atherosklerotischer Plaques hängt von der Aufnahme von zirkulierendem Cholesterin durch subendotheliale Zellen ab. Hypercholesterinämie ist einer der gut verstandenen Risikofaktoren für Atherosklerose, und eine cholesterinsenkende Therapie wird in der klinischen Praxis häufig zur Behandlung von CVD eingesetzt. Die in den meisten klinischen Studien erzielte Senkung des CVD-Risikos betrug jedoch nicht mehr als 30 %, was auf andere wichtige Risikofaktoren hinweist, die berücksichtigt werden müssen. Es gibt zahlreiche Belege dafür, dass die Entwicklung und das Fortschreiten der Atherosklerose nicht nur von der Menge, sondern auch von den spezifischen Eigenschaften der zirkulierenden Lipoproteine abhängen.

Die zirkulierenden Lipoproteinpartikel unterscheiden sich in Größe, Dichte sowie Lipid- und Apolipoproteinzusammensetzung und können auf der Grundlage physikalischer und chemischer Parameter in mehrere Klassen eingeteilt werden. Low-Density-Lipoprotein (LDL) ist die Hauptquelle der atherosklerotischen Lipidspeicherung, während High-Density-Lipoprotein (HDL) nicht atherogen ist und sein Gehalt umgekehrt mit dem atherosklerotischen CVD-Risiko korreliert. Kleines dichtes LDL (sdLDL) ist besonders häufig im Serum von Atherosklerosepatienten zu finden und unterliegt chemischen Veränderungen, die seine Atherogenität erhöhen. Die Analyse des LDL-Plasmaprofils kann durch Ultrazentrifugation oder Gradientengel-Elektrophorese erfolgen, mit der die LDL-Partikel entsprechend ihrer Dichte oder Größe getrennt werden können. Andere Methoden zur Bestimmung der LDL-Partikelgröße, -Ladung oder -chemischen Eigenschaften werden später in dieser Übersicht besprochen. Gegenwärtig bleibt die Entwicklung kostengünstiger und zuverlässiger LDL-Profilierungsmethoden für die klinische Routinepraxis ein anspruchsvolles Ziel.

Zahlreiche klinische Studien wurden durchgeführt, um den Zusammenhang zwischen der Zusammensetzung der zirkulierenden LDL-Partikel und dem Risiko für Atherosklerose und die Entwicklung von CVD festzustellen. Nach dem derzeitigen Konsens werden auf der Grundlage des LDL-Plasmaprofils zwei Hauptphänotypen, A und B, definiert, wobei der intermediäre A/B-Phänotyp dazwischen liegt. Der Phänotyp A ist durch das Vorherrschen von großem schwimmfähigem LDL (lbLDL) und der Phänotyp B durch das Vorherrschen von sdLDL gekennzeichnet. Der Phänotyp B wurde bei einer Reihe von Krankheiten festgestellt, darunter Stoffwechselstörungen, Fettleibigkeit und Typ-2-Diabetes, und gilt als Risikofaktor für die koronare Herzkrankheit (KHK). Darüber hinaus wurde dieser Phänotyp mit einem erhöhten Plasmatriglyceridspiegel (TG), einem verringerten HDL-Cholesterinspiegel (HDL-C) und einer hohen Lipaseaktivität in der Leber in Verbindung gebracht. Das Vorherrschen von sdLDL wird derzeit vom National Cholesterol Education Program (NCEPIII) als Risikofaktor für CVD anerkannt. Abgesehen von Dichte und Größe können LDL-Partikel aufgrund einer Reihe von Modifikationen, die sie im menschlichen Blut erfahren können, in ihrer chemischen Zusammensetzung variieren. Zu diesen Modifikationen gehört das Lipoprotein(a) (Lp(a)), das ein zusätzliches, kovalent an Apolipoprotein B gebundenes Lipoproteinmolekül enthält und als zusätzlicher kardiovaskulärer Risikofaktor charakterisiert wurde. Der Nachweis und die Messung modifizierter LDL-Partikel ist von besonderem Interesse, da diese Art von LDL ein besserer Marker für eine erhöhte Atherosklerose sein kann, obwohl ihr Gehalt im Blut im Vergleich zu nativem LDL möglicherweise gering ist.

2. LDL-Unterklassen und Methoden zu ihrer Identifizierung

LDL wird allgemein als Lipoproteinfraktion mit einer Dichte von 1,006 bis 1,063 g/ml definiert, die mit verschiedenen Labormethoden isoliert werden kann. Zu diesem Bereich gehören auch das Intermediate Density Lipoprotein (IDL) und das Very Low Density Lipoprotein (VLDL). Genauer gesagt hat LDL bekanntlich eine Dichte von 1,019 bis 1,063 g/ml. Die Ultrazentrifugation und die Gradientengel-Elektrophorese (GGE) mit ihren Modifikationen werden häufig für die LDL-Analyse verwendet. In den meisten Studien, in denen diese Methoden angewandt werden, werden die LDL-Partikel in 3 oder 4 Unterklassen eingeteilt, darunter große (LDL I), mittelgroße (LDL II), kleine (LDL III) und – in einigen Studien – sehr kleine (LDL IV) LDLs. LDL III und LDL IV (wenn sie unterschieden werden) werden als sdLDL bezeichnet. Die Klassifizierung von LDL auf der Grundlage verschiedener Analysemethoden ist jedoch nicht einheitlich, und beim Vergleich der Ergebnisse klinischer Studien, bei denen verschiedene Methoden angewandt wurden, ist Vorsicht geboten.

Historisch gesehen war die erste Methode, die eine Trennung verschiedener LDL-Fraktionen ermöglichte, die analytische Ultrazentrifugation . Bei dieser Methode werden die LDL-Partikel auf der Grundlage ihrer Flotationsrate (Sf) getrennt. In Studien, in denen drei LDL-Unterklassen definiert wurden, haben LDL I, II und III Dichten von 1,025-1,034 g/ml, 1,034-1,044 g/ml bzw. 1,044-1,060 g/ml. In einigen Studien werden sehr kleine LDL-IV-Partikel abgetrennt. Das Phänotyp-Muster A ist durch das Überwiegen von LDL I und II und das atherogene Phänotyp-Muster B durch das Überwiegen (>50%) von LDL III und IV gekennzeichnet. Verschiedene Ultrazentrifugationsmethoden führen zu leichten Schwankungen in der Dichte der abgetrennten LDL. So ergibt der Jodixanol-Gradient eine geringere Dichte der LDL-Partikel als der traditionelle Salzgradient, da die Partikel ihre native Hydratation beibehalten.

Eine weitere weit verbreitete Methode zur Analyse von LDL-Subfraktionen ist die GGE unter nichtdenaturierenden Bedingungen. Bei dieser Methode werden die LDL-Unterklassen durch ihre elektrophoretische Mobilität getrennt, die durch die Größe und Form des Lipoproteins bestimmt wird. Studien, die die GGE-Trennung von LDL verwenden, definieren 4 Unterklassen: LDL I (großes LDL, Spitzendurchmesser 26,0-28,5 nm), LDL II (intermediäres LDL, 25,5-26,4 nm), LDL III A und B (kleines LDL, 24,2-25,5 nm) und LDL IV A und B (sehr kleines LDL, 22,0-24,1 nm). Zwei Phänotypen lassen sich anhand des maximalen LDL-Partikel-Durchmessers unterscheiden: >25,5 nm für Phänotyp A (große und intermediäre LDL) und ≤25,5 nm für Phänotyp B (kleine und sehr kleine LDL). Es besteht eine starke Korrelation zwischen der Größe und der Dichte von LDL-Partikeln, die durch Ultrazentrifugation bzw. GGE analysiert wurden; diese Parameter sind jedoch nicht identisch. Einige Autoren verwendeten die Röhrchen-Gelelektrophorese für die Analyse von LDL-Subfraktionen, um schnell quantitative Ergebnisse zu erhalten.

Die magnetische Kernresonanz (NMR) kann zur Untersuchung der Lipoproteinklassen im Blutplasma, einschließlich der Subklassen von LDL, eingesetzt werden. Die Ergebnisse der Partikelgrößenmessung mittels NMR unterscheiden sich jedoch erheblich von den GGE-Daten bei denselben Patienten und können nicht direkt verglichen werden. sdLDL wird mittels NMR als Partikel mit Größen von 18,0 bis 20,5 nm bestimmt.

Andere Methoden der LDL-Fraktionsanalyse umfassen Hochleistungsflüssigkeitschromatographie (HPLC) mit Gelfiltrationssäulen , dynamische Lichtstreuung , Ionenmobilitätsanalyse und homogene Assay-Analyse . Letztere ist aufgrund ihrer hohen Reproduzierbarkeit und ihrer Eignung für den Einsatz in groß angelegten klinischen Studien von besonderem Interesse. Der homogene Assay zum Nachweis von sdLDL-Cholesterin wurde erstmals von Hirano et al. beschrieben. Seitdem wurde der Assay modifiziert, um das Analyseverfahren zu vereinfachen. Bei der modifizierten Methode wird sdLDL (Partikelgröße 15,0-20,0 nm) mit Hilfe von Detergenz und Sphingomyelinase-Behandlung von lbLDL abgetrennt, und die sdLDL-Cholesterin-Konzentration wird gemessen. Die Methode trennt die sdLDL-Fraktion mit einer Dichte von 1,044 bis 1,063 g/ml unter Verwendung von klinischen Standardlaborgeräten. Der Vergleich einiger der am häufigsten verwendeten Methoden zur Analyse der LDL-Unterklassen ist in Tabelle 1 dargestellt.

Wenn die klinische und diagnostische Bedeutung der LDL-Subklassen deutlich wird, tritt das Problem der Standardisierung in den Vordergrund. Verschiedene Methoden der LDL-Subklassenanalyse liefern unterschiedliche Ergebnisse, und selbst innerhalb einer Methode sind erhebliche Abweichungen möglich. Es ist derzeit schwierig zu bestimmen, welcher der bestehenden Ansätze als der genaueste und gleichzeitig für den klinischen Einsatz geeignetste empfohlen werden kann. Darüber hinaus liegen derzeit keine Daten über die Vergleichbarkeit der Methoden zur Analyse der LDL-Unterfraktionen im Hinblick auf die Vorhersage von CVD-Erkrankungen vor. Daher sind weitere Studien erforderlich, um ein Standard-Analyseverfahren zu entwickeln.

3. Ursprung der LDL-Unterklassen

Der genaue Ursprung der LDL-Unterklassen ist noch nicht geklärt. Berneis et al. schlugen vor, dass es zwei Wege gibt, die von der Verfügbarkeit von Triglyceriden (TG) in der Leber abhängen. Aus der Leber werden zwei Arten von Vorläuferlipoproteinen (Lp) ausgeschieden, die TG-reiches oder TG-armes Apolipoprotein B (apoB) enthalten. Ist die TG-Verfügbarkeit gering, werden VLDL1 (TG-reiches Lp) und IDL2 (TG-armes Lp) sezerniert. Ist die TG-Verfügbarkeit hoch, werden größere Partikel sezerniert, z. B. größeres VLDL1 (TG-reiches Lp) und VLDL2 (TG-armes Lp). TG-armes Lp ist ein Vorläufer für größere LDL-Unterklassen (LDL I und LDL II), während TG-reiches Lp nach Delipidierung durch Lipoproteinlipase (LPL) und hepatische Lipase (HL) in sdLDL-Unterklassen (LDL III und LDL IV) umgewandelt wird. Das Cholesterinester-Transferprotein (CETP) kann TG auf sdLDL-Partikel übertragen, die dann von HL weiter delipidiert werden, was zur Bildung kleinerer Partikel führt (Abbildung 1) . Diese Theorie spricht für einen eigenständigen Stoffwechselweg für sdLDL aus von der Leber sezernierten Vorstufen und wird durch die Ergebnisse einer Interventionsstudie am Menschen gestützt, die eine inverse Korrelation zwischen LDL I und LDL III sowie zwischen LDL II und LDL IV aufzeigte. Als Folge der schrittweisen Modifikation weisen sdLDL-Partikel veränderte chemische Gehalte auf, die geringere Mengen an Phospholipiden (gemessen anhand des Apolipoprotein-B-Gehalts) sowie freies Cholesterin und Cholesterinester enthalten, während die TG-Gehalte unverändert bleiben .

Abbildung 1

Hypothetisches Schema des metabolischen Ursprungs der LDL-Unterklassen. Es gibt zwei Stoffwechselwege für die Herstellung von LDL-Partikeln aus den von der Leber sezernierten Vorstufen. Bei geringer TG-Verfügbarkeit sekretiert die Leber hauptsächlich VLDL1 und IDL als TG-reiche und TG-arme Lipoproteinpartikel. Diese können durch LPL und HL modifiziert werden, um LDLI- und III-Partikel zu erzeugen. Bei hoher TG-Verfügbarkeit wird ein bestimmtes Muster von LDL-Vorläufern ausgeschieden, darunter größere VLDL1 und VLDL2. Nach diesen Modifikationen durch LPL und HL entstehen aus ihnen die Partikel LDLII und IV. Nach dem TG-Transfer auf die LDL-Partikel durch CETP können sie durch HL weiter delipidiert werden, was zur Bildung kleinerer LDL-Partikel führt. TG: Triglyceride; LPL: Lipoproteinlipase; HL: hepatische Lipase; CETP: Cholesterinester-Transferprotein.

Rezente Studien deuten darauf hin, dass sdLDL mehrere Ursprünge haben kann, zumindest bei Patienten mit Stoffwechselstörungen. Die Ergebnisse der Analyse der LDL-Subfraktion an den Tagen 0 bis 7 nach der Apherese bei Patienten mit familiärer Hypercholesterinämie zeigten, dass die Rebound-Dynamik von sdLDL am besten durch das Modell erklärt werden kann, das den direkten Weg und die Delipidierung von lbLDL kombiniert. Die Regulierung der sdLDL-Produktion ist wahrscheinlich von der aktuellen Stoffwechsellage abhängig. Die regulierende Rolle von ApoE- und ApoC-III-Lipoproteinen im ApoB-Stoffwechsel wurde in einer aktuellen Arbeit an gesunden Probanden und Patienten mit Hypertriglyceridämie untersucht. Bei normalen TG-Plasmaspiegeln sezernierte die Leber hauptsächlich apoE-haltiges TG-reiches VLDL, das schnell aus dem Kreislauf entfernt wurde. Bei Hypertriglyceridämie verschob sich das Gleichgewicht jedoch zugunsten von apoC-III-haltigen TG-reichen Lipoproteinen, die länger im Kreislauf zirkulierten und in sdLDL umgewandelt wurden. Die Clearance von apoE-haltigen Lipoproteinen war ebenfalls reduziert. Infolgedessen führten die hohe Rate der sdLDL-Bildung und die verminderte Clearance zur Entwicklung des Phänotyps B mit erhöhten sdLDL-Spiegeln. Diese Beobachtungen zeigen, wie wichtig die Kontrolle der Hypertriglyceridämie für die Senkung des CVD-Risikos ist. Zahlreiche Studien wurden durchgeführt, um die Auswirkungen von Änderungen des Lebensstils und der Ernährung auf die TG- und sdLDL-Produktion zu untersuchen, und werden an anderer Stelle beschrieben. Einige Nahrungsbestandteile, wie z. B. mehrfach ungesättigte Omega-3-Fettsäuren, haben nachweislich eine positive Wirkung.

LDL-Partikel können durch CETP modifiziert werden, das für den Austausch von TG und Cholesterinester zwischen LDL und VLDL und/oder HDL und HL verantwortlich ist. Dies führt zur Bildung von kleineren sdLDL-Partikeln. Dementsprechend könnte eine Hemmung von CETP die sdLDL-Fraktion bei Personen mit niedrigem HDL-C und bei gesunden prämenopausalen Frauen verringern.

Genetische Faktoren, die die sdLDL-Produktion beeinflussen, wurden in kürzlich durchgeführten genomweiten Assoziationsstudien (GWAS) untersucht. Es wurde festgestellt, dass ein Einzelnukleotid-Polymorphismus (SNP) in der Promotorregion von Sortilin, einem Sortierrezeptor, der an der hepatischen Freisetzung von VLDL beteiligt ist, zu Veränderungen der hepatischen Sortilin-Synthese führt und einen Einfluss auf das Lipoproteinprofil hat. Die Fraktion der sehr kleinen LDL war bei Homozygoten mit dem Major-Allel um 20 % erhöht im Vergleich zu Homozygoten mit dem Minor-Allel. Weitere SNPs, die mit einem veränderten Lipoprotein-Stoffwechsel in Verbindung gebracht werden, wurden in verschiedenen Loci gefunden, darunter CETP, LPL, LIPC, GALNT2, MLXIPL, APOA1/A5 und PCSK7. Daher ist der sdLDL-Stoffwechsel von genetischen Faktoren abhängig, die bei der Entwicklung neuer therapeutischer Strategien berücksichtigt werden könnten.

4. Atherogene Modifikationen von sdLDL

Die Umlaufzeit von sdLDL ist länger als die von großen LDL-Partikeln, die durch die Interaktion mit dem LDL-Rezeptor aus dem Blutkreislauf entfernt werden. Die Einlagerung von Lipiden und die Ansammlung von Schaumzellen in der Arterienwand sind die Schlüsselprozesse, die zur Entwicklung und zum Wachstum der atherosklerotischen Plaque führen. LDL-Partikel sind die Hauptquelle des in den Plaques gespeicherten Cholesterins, und ihre atherogenen Eigenschaften wurden eingehend untersucht. Es wurde nachgewiesen, dass natives LDL keine Lipidakkumulation in kultivierten Zellen verursacht, während modifizierte Partikel, wie oxidiertes, desialyliertes, glykiertes und elektronegatives LDL, stark atherogen sind. Modifizierte Formen von LDL besitzen auch proinflammatorische Eigenschaften und neigen zur Aggregation und Bildung von Komplexen, die ihre Atherogenität weiter erhöhen.

Oxidation im Blutplasma ist eine der ersten atherogenen Modifikationen von LDL-Partikeln, die vorgeschlagen wurden. Die Oxidation führt zur Bildung oxidationsspezifischer Epitope auf den LDL-Partikeln, die eine Immunreaktion und Entzündung auslösen. Oxidiertes LDL wird von einer Reihe von Rezeptoren erkannt, darunter CD36 und TLR-4. Die erhöhte Anfälligkeit von sdLDL für Oxidation lässt sich durch seine Lipidzusammensetzung erklären. Darüber hinaus enthalten sdLDL-Partikel weniger antioxidative Vitamine und sind daher anfälliger für Oxidation als größere Formen von Lipoproteinen.

Eine Anreicherung der lipoproteinassoziierten Phospholipase A2 (Lp-PLA2) in LDL-Partikeln wird bekanntermaßen mit Herz-Kreislauf-Erkrankungen in Verbindung gebracht. Hohe PLA2-Gehalte wurden in elektronegativem LDL und auch in fortgeschrittenen atherosklerotischen Plaques beschrieben. Im Inneren des Lipoproteinpartikels spaltet dieses Enzym oxidierte Phospholipide, wodurch proinflammatorische Produkte freigesetzt werden und die Atherogenität weiter zunimmt.

Eine weitere atherogene Modifikation von LDL ist die Desialylierung, die im Blutplasma durch die trans-Sialidase erfolgt, die eine wichtige Rolle im Stoffwechsel von Glykokonjugaten spielt. Trans-Sialidase überträgt die Sialinsäureeinheit vom LDL-Partikel auf verschiedene Akzeptoren wie Plasmaproteine, neutrale Sphingolipide oder Ganglioside. Es konnte gezeigt werden, dass eine mehrstündige Inkubation von gereinigtem LDL mit Blutplasma zu einer allmählichen Desialylierung der Partikel führt. sdLDL haben im Vergleich zu lbLDL bei Probanden mit Phänotyp B einen geringeren Sialinsäuregehalt. Die Desialylierung erhöht offenbar die Affinität der sdLDL-Partikel zu Proteoglykanen in der Arterienwand. Infolgedessen hat desialyliertes sdLDL eine längere Verweildauer im subendothelialen Raum, wo es zur Lipidspeicherung und zur Entwicklung von Atherosklerose-Plaques beitragen kann.

ApoB-Lipoprotein wird in sdLDL-Partikeln im Vergleich zu lbLDL sowohl in vitro als auch in vivo bevorzugt glykiert, und der Gehalt an glykiertem ApoB korreliert umgekehrt mit der mittels NMR gemessenen Partikelgröße.

Die Ursachen für die erhöhten elektronegativen LDL-Spiegel (LDL(-)) im Plasma von Atherosklerosepatienten sind nicht vollständig geklärt. Es wurden mehrere Mechanismen vorgeschlagen, darunter Oxidation, Modifikation der Proteinkomponente und Bindung an Proteoglykane. Das Verhältnis von LDL(-) zu sdLDL war Gegenstand mehrerer Studien. Es wurde nachgewiesen, dass LDL(-) aus dem Plasma gesunder Personen überwiegend in der dichten Subfraktion vorkommt, während der größte Teil des LDL(-) von Patienten mit Hypercholesterinämie in den leichten LDL-Fraktionen zu finden ist. LDL(-) war im Plasma von Patienten mit einem hohen Risiko für koronare Herzkrankheiten erhöht. In einer anderen Studie wurde eine bimodale Verteilung beschrieben, bei der LDL(-) sowohl in den dichten als auch in den leichten LDL-Fraktionen vorhanden war. Es hat sich jedoch gezeigt, dass der Anstieg der LDL(-)-Produktion eng mit dem Anstieg der oxidierten LDL- und sdLDL-Spiegel zusammenhängt.

Es wurden Versuche unternommen, natürlich vorkommende modifizierte LDL-Formen im menschlichen Plasma nachzuweisen. Erhöhte Lp(a)-Konzentrationen konnten mit Hilfe von Immunoassays, die für diesen Zweck entwickelt und optimiert wurden, selektiv nachgewiesen werden. Obwohl oxidiertes LDL nicht ohne weiteres isoliert werden konnte, wurden andere Arten von modifiziertem LDL, wie desialyliertes LDL und LDL(-), gereinigt. Erstere konnten im Humanserum mit einem Lektin-Sorbens-Assay analysiert werden, letztere mit Methoden, die auf die elektrische Ladung der Partikel ansprechen, wie z. B. der Ionenaustauschchromatographie und der Kapillar-Isotachophorese. Der Sialinsäuregehalt der isolierten LDL(-)-Partikel war bei gesunden Probanden und Atherosklerosepatienten im Vergleich zu nativem LDL um das 1,7- bzw. 3-fache niedriger. Auf der anderen Seite war desialyliertes LDL in LDL(-) angereichert. Diese Beobachtungen legen nahe, dass desialylierte und elektronegative LDL-Subfraktionen ähnlich oder sogar identisch sein könnten (Tabelle 2). Außerdem sind sowohl desialylierte als auch LDL(-)-Partikel anfällig für Oxidation und enthalten weniger antioxidative Vitamine als natives LDL. Es ist daher plausibel, dass LDL in der Blutbahn mehrfach modifiziert wird, beginnend mit der Desialylierung und dem Erwerb der negativen Ladung, gefolgt von der Oxidation und der Bildung hochgradig atherogener und proinflammatorischer Komplexe.

5. sdLDL und atherosklerotisches CVD-Risiko

Die erhöhte Atherogenität von sdLDL ist mit den spezifischen biochemischen und biophysikalischen Eigenschaften dieser Partikel verbunden. Die geringe Größe der Partikel begünstigt ihr Eindringen in die Arterienwand, wo sie als Quelle für Cholesterin und Lipidspeicher dienen. Je länger sie im Blut zirkulieren, desto wahrscheinlicher ist es, dass sdLDL im Blutplasma atherogen verändert wird. Die spezifische Rolle von sdLDL, die Pathogenese der Atherosklerose und anderer Krankheiten war Gegenstand zahlreicher Studien.

Es ist gut dokumentiert, dass das Vorherrschen von sdLDL (Phänotyp B) und ein erhöhter sdLDL-C-Wert mit dem CVD-Risiko verbunden sind. In einer kürzlich durchgeführten Studie wurde nachgewiesen, dass die sdLDL-C-Konzentration ein besserer Marker für die Bewertung der koronaren Herzkrankheit (KHK) ist als das Gesamt-LDL-C. In einer anderen Studie wurde festgestellt, dass erhöhte sdLDL-C-Konzentrationen, nicht aber die Gesamtkonzentration von sdLDL-Partikeln, ein signifikanter Marker für das KHK-Risiko bei Nichtdiabetikern sind. In dieser Studie wurde die sdLDL-Partikelfraktion mittels NMR gemessen und sdLDL-C mit einem automatisierten Assay bei einer großen Anzahl von Patienten analysiert. Eine kleinere prospektive Studie, die an Typ-2-Diabetikern und Prädiabetikern durchgeführt wurde, zeigte, dass der sdLDL-Anteil (gemessen mit GGE) eine Vorhersage für die Zunahme der Intima-Media-Dicke (IMT) und der Insulinresistenz ist. Erhöhte sdLDL-Werte und CA-IMT werden mit traditionellen Risikofaktoren für CVD in Verbindung gebracht. Shen et al. weisen darauf hin, dass der sdLDL-C-Wert eine bessere Lipidvariable ist als andere Standardparameter bei der Bewertung des CVD-Risikos mit Hilfe der CA-IMT, selbst nach Anpassung für traditionelle CVD-Risikofaktoren wie höheres Alter, männliches Geschlecht, Rauchen und CVD in der Familiengeschichte. Schließlich wurde der Zusammenhang zwischen sdLDL-C und KHK in einer großen prospektiven Studie an 11.419 Personen unter Verwendung des homogenen Assays für die sdLDL-Bestimmung eindeutig nachgewiesen. sdLDL-C sagte das KHK-Risiko selbst bei Patienten voraus, die aufgrund ihrer LDL-C-Werte als Patienten mit geringem kardiovaskulärem Risiko galten, und stellt somit einen zusätzlichen Wert für die Bewertung des KHK-Risikos dar.

Der Zusammenhang zwischen sdLDL und peripherer Arterienerkrankung wurde kürzlich ebenfalls untersucht. Erhöhte sdLDL-Gehalte wurden bei Patienten mit schlechteren frühen Ergebnissen (verbesserte Gehstrecke und ohne Restenose) nach Ballonangioplastie registriert.

Erhöhte sdLDL-Werte wurden bei vielen mit Atherosklerose verbundenen Erkrankungen wie Dyslipidämie, Diabetes und metabolischem Syndrom (MetS) sowie bei einer Reihe anderer Erkrankungen festgestellt. Bei MetS hatten die erhöhten sdLDL-Spiegel einen unabhängigen Vorhersagewert für zukünftige kardiovaskuläre Ereignisse. Bemerkenswerterweise korrelierte das sdLDL-C/LDL-C-Verhältnis besser mit verschiedenen mit MetS assoziierten Parametern und wurde als nützlicherer klinischer Indikator angesehen als die absoluten sdLDL-C- und LDL-C-Werte. Interessanterweise war der sdLDL-Anteil bei chronischer Nierenerkrankung (CKD) signifikant erhöht, und seine Messung könnte zur Bewertung des CVD-Risikos bei Patienten mit CKD herangezogen werden.

6. Auswirkungen von Statinen und anderen Therapien auf sdLDL

Da sich die Hinweise auf die wichtige Rolle von sdLDL bei der Entwicklung von Atherosklerose und CVD häufen, konzentrieren sich viele Studien auf die Verbesserung des Lipidprofils. Das Vorherrschen von sdLDL wird mit erhöhten TG- und verminderten HDL-Werten in Verbindung gebracht. Zu den Zielen einer korrigierenden Therapie gehören daher die Senkung des Anteils von sdLDL-C und/oder die Erhöhung des HDL-C-Gehalts. Statine werden in der klinischen Praxis in großem Umfang als Lipidsenker zur Behandlung von Dyslipidämie bei Atherosklerose und verwandten Erkrankungen eingesetzt. Trotz der zahlreichen bisher vorliegenden Informationen ist noch nicht klar, ob Statine eine spezifische Senkung des sdLDL-C bewirken. Die Ergebnisse der klinischen Studien sind in dieser Hinsicht manchmal widersprüchlich. In einigen Studien gelang es den Statinen nicht, den sdLDL-Anteil zu senken, weil auch größere LDL-Fraktionen verringert wurden und das Verhältnis von sdLDL-C zu lbLDL-C unverändert blieb. Daher sollte das Ergebnis der Statinbehandlung anhand der absoluten Veränderungen der sdLDL-Konzentrationen und nicht anhand ihres relativen Gehalts oder ihrer Größenverteilung bewertet werden. Mangelnde Standardisierung der LDL-Fraktionierungsmethoden und unterschiedliche klinische Merkmale erschweren den objektiven Vergleich der Ergebnisse klinischer Studien. Es sind weitere Interventionsstudien erforderlich, um Schlussfolgerungen über die Wirkung der Statintherapie auf den sdLDL-C-Anteil und ihre Beziehung zur Verringerung des CVD-Risikos zu ziehen.

Neben Statinen hatten auch andere hypolipidämische Wirkstoffe wie Ezetimib und Fibrate eine positive Wirkung auf die LDL-Unterfraktionen. Ezetimib verringerte die großen und mittleren LDL und, in geringerem Maße, die sdLDL-Partikel. Fibrate und Niacin verringerten die sdLDL-Spiegel und verschoben die Verteilung der LDL-Partikelgröße in Richtung lbLDL. Gemfibrozil senkte die sdLDL-Fraktion insbesondere bei Probanden mit dem Phänotyp B. Fenofibrat verbesserte die TG- und HDL-C-Werte effizienter als Statine, und eine Kombinationstherapie aus Fenofibrat und Statinen verbesserte das Lipidprofil stärker als eines der beiden Medikamente in Monotherapie. Obwohl die Pilotstudien bei Patienten mit Typ-2-Diabetes die Wirksamkeit von Fenofibrat zur Verringerung des KHK-Risikos nicht belegen konnten, zeigten sie seine positiven Auswirkungen auf eine Reihe von vaskulären Ergebnissen, wie z. B. Retinopathie. Bei Patienten mit Fettleibigkeit kann der sdLDL-Spiegel durch Medikamente gegen Fettleibigkeit, wie Orlistat, sowie durch Kalorienrestriktion und Änderungen des Lebensstils korrigiert werden.

7. Schlussfolgerung

Die Ergebnisse neuerer Studien zeigen, dass LDL-Fraktionen eine unterschiedliche Atherogenität aufweisen, wobei sdLDL atherogener ist als größere LDL-Unterfraktionen. sdLDL zeichnet sich durch eine verbesserte Fähigkeit aus, die Arterienwand zu durchdringen, was es zu einer wirksamen Cholesterinquelle für die Entwicklung atherosklerotischer Plaques macht. Wichtig ist, dass längere Umlaufzeiten von sdLDL zu mehrfachen atherogenen Modifikationen von sdLDL-Partikeln im Plasma führen, was seine Atherogenität weiter erhöht. Die Untersuchung der Rolle von sdLDL bei der Entstehung von Atherosklerose und CVD wird durch erhebliche Unterschiede bei den Ergebnissen der LDL-Fraktionierung behindert, die mit verschiedenen Methoden erzielt werden. Die Entwicklung einer kostengünstigen, schnellen und zuverlässigen Methode zur quantitativen Analyse von LDL-Subfraktionen ist dringend erforderlich, und nach der Entwicklung homogener Assays wurden erhebliche Fortschritte in dieser Richtung erzielt. Es wurde berichtet, dass Statine und andere Lipidsenker positive Auswirkungen auf die Korrektur des LDL-Profils haben, doch sind weitere Studien erforderlich, um klare Leitlinien für die Senkung des sdLDL-Anteils in der CVD-Prävention und -Behandlung aufzustellen. Obwohl viele Fragen bezüglich der Wirksamkeit der sdLDL-Senkung bei der Behandlung des CVD-Risikos offen bleiben, häufen sich die Hinweise darauf, dass der sdLDL-C-Anteil bei vielen mit Dyslipidämie assoziierten Erkrankungen ein wichtiger Marker für die CVD-Vorhersage ist.

Interessenkonflikte

Die Autoren erklären, dass keine Interessenkonflikte bestehen.

Danksagungen

Diese Arbeit wurde von der Russischen Stiftung für Grundlagenforschung (Grant # 15-04-09279) unterstützt.