Funktionelle Charakterisierung neu identifizierter Defekte desLDL-Rezeptors und von Apolipoprotein B-100

Die Atherosklerose und ihre Folgeerkrankungen, insbesondere die koronare Herzkrankung (KHK) ist in den westlichen Industrienationen für die Mehrheit der Todesfälle verantwortlich. In großen epidemiologischen Studien konnte die Bedeutung der Hypercholesterinämie als kardiovaskulärer Risikofaktor aufg...

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Main Author: Soufi, Muhidien
Contributors: Schaefer, Juergen. R. (Prof. Dr) (Thesis advisor)
Format: Dissertation
Language:German
Published: Philipps-Universität Marburg 2008
Innere Medizin
Subjects:
Online Access:PDF Full Text
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Description
Summary:Die Atherosklerose und ihre Folgeerkrankungen, insbesondere die koronare Herzkrankung (KHK) ist in den westlichen Industrienationen für die Mehrheit der Todesfälle verantwortlich. In großen epidemiologischen Studien konnte die Bedeutung der Hypercholesterinämie als kardiovaskulärer Risikofaktor aufgezeigt werden. Die familiäre Hypercholesterinämie (FH) ist eine monogenetisch autosomal dominant vererbte Lipidstoffwechselstörung, die in homozygoter Ausprägung zu schwerstmanifesten Formen einer Atherosklerose führt. Bei betroffenen Patienten kommt es ohne medizinische Intervention bereits in der ersten Lebensdekade zu einem frühzeitigen Tod durch Myokardinfarkt oder Schlaganfall. Die Ursachen von FH sind Mutationen in den Genen des LDL-Rezeptors und dessen Ligand ApoB-100, die zu einem Plasmaanstieg von atherogenen LDL-Partikeln führen. In der vorliegenden Arbeit wurden in einer DGGE- basierten Mutationsstudie mit Patienten aus dem Kollektiv der Marburger Präventions-Allianz zwei neue Defekte des LDL-Rezeptors (W556R) und von ApoB-100 (H3543Y) identifiziert und detailliert funktionell charakterisiert. Diese Untersuchungen konnten zeigen, dass ApoB-H3543Y mit 1: 223 eine sehr hohe Prävalenz in der deutschen Population aufweist und häufiger vorkommt als alle bisher publizierten ApoB- Mutationen. Strukturell kommt es bei ApoB-H3543Y genau wie bei den anderen ApoB-Defekten mit reduzierter LDL-Rezeptorbindung zur Substitution einer positiv geladenen Aminosäure (H) durch eine neutrale Aminosäure (Y) im carboxyterminalen Modulatorelement der LDLR-Bindungsstelle von ApoB-100. Bindungs- und Aufnahmestudien mit fluoreszenzmarkiertem DiI- ApoB-H3543Y LDL in HeLa-Zellen zeigten eine reduzierte Bindung an und Aufnahme über den LDLR (-31% bzw. 35% der Norm). In vivo Kinetikuntersuchungen zum Turnover von ApoB-H3543Y LDL ermittelten , wie für die FDB-R3500Q-Mutation bereits vorbeschrieben, einen verlangsamten ApoB-H3543Y LDL Katabolismus. Diese Daten konnten klar zeigen, dass es sich bei ApoB-H3543Y um einen neuen Defekt mit funktioneller Relevanz handelt. Neben ApoB-H3543Y konnte im Rahmen dieser Arbeit weltweit erstmals die LDL-Rezeptor-Mutation (W556R) in homozygoter Form bei einer Familie mit 3-jährigen eineiigen männlichen Zwillingen identifiziert werden. Diese Mutation konnte dann ein zweites Mal in homozygoter Form bei einem 4-jährigen Mädchen aus einer nicht verwandten FH-Familie aus dem Libanon nachgewiesen werden. Phänotypisch zeigte sich eine geschlechtsspezifische heterogene Ausprägung der W556R-Mutation (weibliche Mutationsträger hatten deutlich niedrigere LDL- und höhere HDL-Spiegel). Die LDLR-W556R-Mutation betrifft das fünfte hochkonservierte YWVD- Repeat des six bladed ß-Propeller- Motif im LDLR und führt zu einer kompletten zellulären LDLR-Defizienz. Aufnahme und Bindungsstudien mit DiI-LDL in Fibroblasten von homozygoten Patienten zeigten keine nachweisbare DiI-LDL- Bindung/Aufnahme mehr (< 5%). Bei heterozygoten Patienten lagen LDL-Bindung und Aufnahme bei 45% bzw. 49% der Norm. Experimente mit konfokaler Mikroskopie und Western- Blotting identifizierten einen Transportdefekt Klasse 2a mit kompletter LDLR-Retention im Endoplasmatischen Retikulum als molekulare Ursache der W556R-Mutation. Real-Time PCR-Untersuchungen zur Auswirkung von W556R auf die Regulation der intrazellulären Cholesterinbiosynthese ermittelten eine stark erhöhte Expression zentraler Gene des Cholesterinstoffwechsels, die hauptsächlich über den SREBP-2 (Sterol regulatory element-binding protein 2) Transkriptionsfaktor vermittelt wurde. Zusätzlich fanden sich erhöhte mRNA-und Proteinspiegel von SCARB1 (Scavenger-receptor-type- B-I) in Fibroblasten von homozygoten und heterozygoten W556R- Patienten, was auf einen nicht endozytotischen kollateralen Pathway zur direkten Aufnahme von Cholesterin aus HDL und nativen LDL bei FH-W556R via SCARB1 hinweist. Im Gegensatz dazu zeigte sich eine stark reduzierte Genexpression des zellulären Cholesterintransporters ABCA1 in homozygoten, aber nicht in heterozygoten Fibroblasten, die abhängig von der Menge an intrazellulären ABCA1-LXR-Liganden zu sein scheint. Wie bei ApoB-H3543Y fand sich in der in vivo Kinetik-Untersuchung eines FH-W556R-Patienten eine deutlich erhöhte LDL- Plasmaverweildauer.Zusammenfassend lässt sich feststellen, dass ApoB-H3543Y und LDLR-W556R häufig vorkommende, funktionell relevante Mutationen sind und es geschlechtsspezifische Faktoren gibt, die trotz des Vorliegens einer identischen LDLR-Mutation zu einer unterschiedlich starken Expression des Phänotyps führen. Die Erforschung der zugrundeliegenden Mechanismen bietet ein hohes Potenzial für zukünftige Therapieansätze der homozygoten familiären Hypercholesterinämie, für die es bis zum heutigen Zeitpunkt trotz der enormen Fortschritte in der molekularen Medizin leider immer noch keine adäquate medikamentöse Therapie gibt.
DOI:https://doi.org/10.17192/z2008.0420