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Klinische Chemie und Laboratoriumsdiagnostik
Teil 4Lipidstoffwechsel
Atheroskleroserisiko
Prof. Dr. Ralf LichtinghagenMedizinische Hochschule Hannover
Klinische ChemieTel.: 0511-5323940
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AtheroskleroseFolgen
Myokardinfarkt
SchlaganfallAtherosklerose KHK
periphere arterielle Verschlusserkrankung
Aneurysmabildung
Jährlich ca.4 Millionen Todesfälle in Europa im Zusammenhang mitkoronaren Herzerkrankungen.Entstehung: komplexer Vorgang
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Pathophysiologie der Atheroskleroseentwicklung
Atherosklerose (Arteriosklerose): krankhafte Veränderung der Arterien mit Verhärtung, Verdickung, Elastizitätsverlust und Lichtungseinengung
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Lipide: AufbauEinteilung der Lipide (Heterogene Stoffklasse mit geringer oder keiner Löslichkeit in Wasser)
Einfache Lipide (Neutralfette) Komplexe Lipide
Triglyceride PhospolipideCholesterin GlykolipideCholesterinester Sphingolipide
Funktionen:
EnergiespeicherMembranbildungSignalübertragung (lipoph. Hormone)
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Lipide: Aufbau
meist 16 oder 18 C-Atome
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Lipide: Aufbau
Hyperlipidämie Erhöhte Konzentrationen von Lipiden im Blut
Lipide werden an Lipoproteine gebunden transportiert
Hyperlipoproteinämie gleichsinniger Begriff
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Lipidstoffwechsel
Exogene Zufuhr
EndogeneZufuhr
Endothel
LCAT:Lecithin-Cholesterin-Acyltransferase
Schaumzellbildung
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CholesterinWichtiger Bestandteil von Zellmembranen (Cholesterin und Cholesterin-ester stabilisieren Phospholipid-Doppelschichten in Plasmamembranen, Mikrosomen, Lysosomen, Mitochondrien, Mikrotubuli)Ausgangssubstanz für die Biosynthese von Steroidhormonen, Vitamin D, Gallensäuren
Cholesterin-Gehalt verschiedener Organe
g/100g GewebeNebenniere 8,5-11,5ZNS 2,6-4,4Lunge 1,9-2,5Leber 0,2-0,4Muskel 0,1-0,3
Da Cholesterin kaum wasserlöslich ist, kann es auskristallisieren und zu Gallensteinen führen
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Cholesterin im Serum/Plasma
Blutentnahme nach 12 Stunden Nahrungskarenz, Werte bei stehenden Patienten bis zu 10% höher als bei liegenden. Als Antikoagulanz Heparinat oder EDTA möglich.
Indikation:•Screening zur Abklärung eines Atheroskleroserisikos. Bei Blutsverwandten (auch Kindern) von Personen, die vor dem 55. Lebensjahr einen Myokardinfarkt erlitten haben.•Bei Patienten mit Xanthomen, Arcus lipoides corneae•Diabetes mellitus•Lebererkrankungen•Nierenerkrankungen
Cholesterinester + H2O ⇒ Cholesterin + FettsäureCholesterin + O2 ⇒ ∆4-Cholestenon + H2O2
2H2O2 + Phenol + p-Aminophenazon ⇒ Farbstoff + 4 H2O
Cholesterinoxidase
Peroxidase
Cholesterinesterase
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Cholesterin im Serum/Plasma
Die an klinisch gesunden Menschen ermittelten Werte decken sich nicht mit den präventiv-medizinisch wünschenswerten.Cholesterinwerte zeigen eine ausgeprägte Alters- und Geschlechtsabhängigkeit.
Cholesterin-Konzentration dient als eine Basisgröße, die Hinweise gibt, ob differenzierte Untersuchungen des Lipoproteinstoffwechselserforderlich sind.
Zur Beurteilung des Risikos dient eine Interventionsgrenze von 5,0 mmol/l bzw. 190 mg/dl.
Das Risiko für koronare Herzkrankheit steigt das Risiko des Patienten alters- und geschlechtsunabhängig zunächst mäßig und ab 6,5 mmol/l stark.
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Triglyceride im Serum/PlasmaGeringe Wasserlöslichkeit, deshalb befinden sich Triglyceride im Plasma nur in Lipoproteinen.
Blutentnahme nach 12 Stunden Nahrungskarenz bei zuvor konstanten Ernährungsbedingungen, Werte bei stehenden Patienten bis zu 12% höher als bei liegenden. Als Antikoagulanz Heparinat oder EDTA möglich.
Indikation:•Früherkennung und Klassifikation familiärer Hypertriglyceridämien•Zur Therapiekontrolle gemeinsam mit der Bestimmung des Cholesterins und der Lipoproteinfraktionen•Erkennung sekundärer Hyperlipoproteinämien (Diabetes mellitus, Alkoholabusus)
Triglycerid + 3 H2O ⇒ Glycerin + 3 FettsäurenGlycerin + ATP ⇒ Glycerinphosphat + ADPGlycerinphosphat + O2 ⇒ Dihydroxyaceton + H2O2
H2O2 + p-Aminophenazon ⇒ Farbstoff + 2 H2O
Lipase/Esterase
Glycerinkinase
Glycerinphosphatoxidase
Peroxidase
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Triglyceride im Serum/Plasma
Auch für Triglyceride gilt: Referenzbereich nicht identisch mit hinsichtlich des koronaren Risikos wünschenswerten Idealbereichen.
Zur Beurteilung des Risikos dient eine Interventionsgrenze von 2,0 mmol/l bzw. 180 mg/dl (Europäische Atherosklerose Gesellschaft).
Kinder. Bei Neugeborenen sind Triglyceridwerte häufig sehr niedrig, Anstieg aber nach wenigen Tagen.
Umrechnung molare Konzentration in Massekonzentration : Da Fettsäuren unterschiedlichen Molekulargewichte haben können, Bezug auf ein bestimmtes Triglycerid (z.B. Triolein).
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Lipoproteine im Serum/Plasma
Transportform der wasserunlöslichen Lipide sind Lipoproteine, enthalten in unterschiedlichen Anteilen Triglyceride und Cholesterinester, von Phospholipid-Monolayer überzogen. Phospholipide in enger Wechselwirkung mit spez. Apolipo-proteinen.Cholesterinmoleküle festigen die Monolayer, Lipoproteine mit wenig Cholesterin im Monolayer nehmen Cholesterin aus Membranen aus anderen Quellen auf.
Einteilung der Lipoproteine nach Dichteklassen, elektrophoretischer Mobilität, Gehalt an Apolipoproteinen.
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Lipoproteine: Klassifizieung nach Dichteklassen
Lipoproteine lassen sich mittels Ultrazentrifugation auf Grund ihrerUnterschiedlichen chem. Zusammen-Setzung und damit aufgrund ihrer Dichte Trennen.
Lipide: <0,9 g/ml
Proteine >1,28 g/ml
0,95
0,95-1,006
1,006-1,019
1,019-1,063
1,063-1,21
Chylomikronen rahmen bereits beim Stehenlassen des Serums auf (Kühlschranktest).
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Befundmuster: Lipidelektrophorese
Auftrennung auf Celluloseacetatfolie oder in Agarosegel, AnodischeWanderung:
Chylomikronen bleiben in Auftragsstelle liegen.
Prä-β-Lipoproteine (VLDL)β-Lipoproteine (LDL)α-Lipoproteine (HDL)
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LipoproteineChylomikronen: gebildet im Dünndarm, transportieren exogene Triglyceride
vom Darm zum Fettgewebe und Leber.
VLDL: (Very Low Density Lipoproteine), gebildet in Leber, transportieren größten Teil der durch Lipogenese entstehenden Triglyceride.
IDL: (Intermediate Density Lipoproteine) bei Gesunden nur in geringer Konzentration, VLDL-Metabolisierungsprodukte, Nicht konstantes Protein-Lipidverhältnis.
LDL: (Low Density Lipoprotein) LDL-Metabolisierungsprodukte, transportieren Hauptteil (3/4) des Cholesterins im Blut zu peripheren Geweben, kontrollien dort die de-novo-Synthese.
HDL: (High Density Lipoprotein) transportiert ¼ des Cholesterins im Blut, Drei Unterfraktionen, Vorstufen von Darm und Leber gebildet, Lipid- und Apoliloproteinanteil etwa 50%
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Herkunft und Zusammensetzungder Plasmalipoproteine
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LDL-Cholesterin
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Lipoproteine: BestimmungHDL-Cholesterin (Richtwerte: über 1,0 mmol/l)Spezifische Fällung Apo-B-haltiger Lipoproteine mit Polyanionen und divalenten Kationen. HDL bleibt im Überstand.Enzymatische Bestimmung des Cholesterins im Überstand.
Antikörper gegen β-Lipoproteine (LDL, VLDL). In diesem Antigen-Antikörperkomplexen ist das gebundene Cholesterin nicht für die enzymatischeCholesterin-Nachweismethode zugänglich. Es reagiert beim Cholesterin-Nachweis nur das HDL-Cholesterin.
LDL-Cholesterin (Richtwerte bis 3,0 mmol/l)Berechnung nach der Friedewald-Formel:LDL = Cholesterin - HDL – (Triglyceride/5) (mmol/l) (nicht für Trigl. > 4,5)
Fällung der LDL mit Dextransulfat, dann Messung des Cholesterins im ÜberstandLDL = Cholesterin – Überstand-Cholesterin
Blockierung der LDL mit Mg2+ und Dextranen, Abbau des Cholesterins, Demaskierung des LDL, enzymatische Bestimmung des Cholesterins.
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Lipoprotein (a)
großes Lipoprotein (270000-100000)
Dimer aus Apo (a) mit LDL (über Disulfidbrücke mit ApoB100 verknüpft)
Strukturverwandt mit Plasminogen
Unabhängiger Risikofaktor für koronare Herzkrankheit
Referenzintervall: < 300 mg/lBestimmung erfolgt nephelometrisch/turbidimetrisch
Erhöht bei: nephrotisches Syndrom, schlecht eingestellter Diabetes, Hypothyreose, akuter HI.
Erniedrigt bei: Hyperthyreose, Therapie mit Östrogen, Neomycin, Niacin
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Apolipoproteine
•Bilden Struktur eines amphiphatischen Milieus, wasserunlösliche Lipide werden gebunden im wässrigen Milieu transportiert.
•Lipoproteine enthalten Gemische aus meist mehreren Apolipoproteinen.
•Ligand für spez. Proteinrezeptoren (Apo-B100 – LDL-Rezeptor)
•Cofaktoren für lipolytische Enzyme, greifen in Lipoproteinstoffwechsel ein.
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ApolipoproteineApolipoprotein Lipoprotein FunktionApo-A HDL Aktivierung von LCAT(I-IV) AI auch in Chylomikronen
Apo-B100 LDL, VLDL Ligand des LDL-RezeptorsApo-B 48 Chylom. Remnants
Apo-C VLDL, Chylom. Akt. der Lipoproteinlipase
Apo-D HDL Akt. von LCAT(Lecithin-Cholesterin-Acyltransferase)
Apo-E VLDL, Chylom. Ligand des LDL-Rezeptors
Bestimmung der Apolipoproteine i.d.R. nephelometrisch/turbidimetrisch
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Cholesterinbilanz
Zufuhr und Verbrauch sollten sich im Gleichgewicht befinden
Zufuhr endogene SyntheseResorption aus Darm
Verbrauch Bildung von Lipoproteinen (i.d.Leber)Abbau zu Gallensäuren; Steroidhormonenund Vitamin D3Ausscheidung von Steroiden(über Haut und Darm)
Etwa 75-80 % des Serum-Cholesterins stammt aus körpereigener Synthese, der Rest wird mit der Nahrung zugeführt.
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Lipoproteine: Pathologie
Atherogene Wirkung bei längerer Verweildauer in Gefäßwand:
Modifikation und Oxidation der Partikel
Bildung großer LDL-Aggregate (können Intima nicht mehr verlassen)
Oxidation und chem Modifikationsprozesse der Gefäßwände
Entzündungsreaktion des Endothels
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Ziel:Frühzeitige Entdeckung des Leidens über Bestimmung von Risikofaktoren !
Was ist ein Risikofaktor?
Merkmal, das früh auftritt und mit späterer Entwicklung der Krankheit assoziiert ist)
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KlassifizierungVon
HyperlipoproteinämienNach
Fredrickson
Einteilung Cholest. Triglyc. Kühlschranktest Lipoprotein-Elektrophorese(Fredrickson) (Nüchternserum)
I: fettinduzierte
IIa: fam. Hypercholesterinämie(Hohe Infarktrate, LDL-Rez.-Defekte)
IIb Kombinierte Hyperlipidämie
IV fam. hypertriglyceridämie(häufigster Typ, VLDL stark vermehrt,induziert durch kohlenhydratreiche Kost)
III fam. DysbetalipoproteinämieHohe Konzentration an Remnants(VLDL, Chylom.) ApoE2-Phänotyp
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Cholesterin: Regionale Differenzen
Hohe Infarktraten in Finnland und Schottland
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Lipide: Referenzbereiche, EntscheidungsgrenzenMänner S-Cholesterin HDL LDL Triglyceridebis 19 3,1-5,1 0,8-1,5 1,6-3,6 0,45-1,6020-24 3,3-5,5 0,7-1,8 1,8-3,9 0,47-2,3525-29 3,6-6,2 0,7-1,7 1,9-4,5 0,52-3,1330-34 3,8-6,9 0,7-1,7 2,1-4,7 0,55-3,5335-39 3,8-7,1 0,7-1,7 2,2-5,0 0,63-3,6240-44 3,9-7,3 0,7-1,6 2,2-5,2 0,62-4,1545-49 4,0-7,5 0,7-1,7 2,3-5,2 0,63-4,1750-54 4,1-7,5 0,7-1,6 2,3-5,3 0,64-4,02>54 4,2-7,6 0,7-1,7 2,3-5,6 0,62-3,93Frauen bis 19 3,3-5,5 0,8-1,7 1,7-3,6 0,45-1,7120-24 3,3-5,9 0,9-1,8 1,7-3,8 0,46-1,7525-29 3,3-6,2 0,9-2,0 1,8-4,2 0,40-1,8230-34 3,5-6,2 0,8-1,9 1,9-4,2 0,47-2,1235-39 3,9-7,0 0,8-2,1 2,0-4,8 0,47-2,3240-44 4,0-7,2 0,8-2,0 2,1-4,9 0,47-2,3645-49 3,9-7,4 0,8-1,9 2,2-5,4 0,51-2,4350-54 4,5-8,0 1,0-2,1 2,7-6,1 0,58-2,29>54 4,6-7,9 0,9-2,2 2,6-5,6 0,49-2,92
EmpfohleneRichtwerte:
Cholesterin<5,0 mmol/l
HDL>1,0 mmol/l
LDL<3,0 mmol/l
Triglyceride<2,00 mmol/l
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Herzinfarktrate und Risikofaktoren
HI-InzidenzBei 40-60jährigenMännern nach 5jährigerBeobachtungsdauer
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Klassifikation der Risikofaktoren für koronare Herzkrankheit
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Diagramm zur Risikobewertung einer koronaren Herzkrankheitfür die primäre Prävention bei koronarer Herzkrankheit
Für Personen, die keine Symptome einer KHK aufweisen, zur Abschätzung eines Risikos an einer KHK zu erkranken.
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Diagramm zur Risikobewertung einer koronaren HerzkrankheitErläuterungen
Personen mit hohem Risiko: 10-Jahres-Risiko >20%
KHK-Risiko höher als angegeben bei:
Fam HyperlipidämieD. mellitus (ca. doppelt so hoch)Positive Familienanamnese bzgl. vorzeitiger KHKPersonen mit niedrigem HDL-CholesterinPersonen mit erhöhtem Triglycerid
KHK: kardiovaskuläre Erkrankung
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Diagramm zur Risikobewertung einer koronaren Herzkrankheitfür die primäre Prävention bei Diabetes mellitus
Für Personen, die keine Symptome einer KHK aufweisen, zur Abschätzung eines Risikos an einer KHK zu erkranken.
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Befundbeispiel Patient, 34 J, belastungsabhängiges retrosternales Druckgefühl im Dez.02. Anamnese: Vater im Alter von 45 Jahren an HI verstorben. Am 14.2.03 Kontrolluntersuchung nach Diätberatung
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Patient, 49 J, Kontrolluntersuchung bei Zustand nach Vorderwandinfarkt
Befundbeispiel
Lipoprotein (a) als unabhängiger Risikofaktor