Lipidcsökkentők és a HDL funkció. A lipidcsökkentő kezelés hatékonyságát befolyásoló genetikai és egyéb tényezők
Dr. Harangi Mariann Debreceni Egyetem Orvos- és Egészségtudományi Centrum I. Belklinika, Anyagcsere Betegségek Tanszék
A HDL szerkezete
lipid:
foszfolipid koleszterin triglicerid
fehérje: apolipoprotein (A, C, E) enzimek lipid transzfer fehérjék denzitás: 1.063-1.21 g/cm3 HDL
máj
Pre-β HDL
makrofág
ABCA1 A triglicerid hidrolízise a HTGL segítségével
A-I
Nascens HDL
CE A-I
Nem észerifikált koleszterin felvétel, majd észterifikálás az LCAT által
LCAT CETP
HTGL
A-I PAFAH
HDL2b
Tg
A koleszterin-észter trigliceridre történő cseréje a CETP segítségével LCAT: lecitin: koleszterin aciltranszferáz CETP: koleszterinészter transzfer protein HTGL: humán hepatikus triglicerid lipáz
A-I
PON1
HDL2a
HDL3
PON1
LCAT Nem észerifikált koleszterin felvétel, majd észterifikálás az LCAT által
HDL
Sitori CR, Mombelli G: CETP antagonism versus agonism in cardiovacular prevention and plaque regression. Clin Lipidol 2009;1: 63-78.
A humán paraoxonáz 1 (PON1)
A PON1 egy kalcium dependens észter-hidroláz, melynek génje a 7. kromoszóma hosszú karján kódolt. A HDL azon szubpopulációjához kötődik, mely apolipoprotein A-I-et (apo A-I-et) és apolipoprotein J-t (apo J-t) tartalmaz. A lipid-peroxidációt gátló hatását, mely gátolja az LDL oxidatív módosulását, számos in vitro és in vivo tanulmányok igazolta. Csökkent PON1 aktivitást észleltek olyan kórképekben, amelyekben az érelmeszesedésre való hajlam fokozott.
Az intima-média vastagság és a PON1 aktivitás közötti összefüggés
1,3 Spearman R=-0.267 p=0.011
1,2 1,1 1,0 0,9
IMT (mm)
0,8 0,7 0,6 95% confidence
0,5 0
50
100
150
200
250
300
350
PON1 (U/L)
Harangi M, Seres I, Magyar MT, Csípő I, Sipka S, Valikovics A, Csiba L, Bereczki D, Paragh G: Association between human paraoxonase-1 activity and intima-media thickness in young subjects with carotid artery stenosis. Cerebrovasc Dis, 2008; 25:122-128.
A lipidoxidációs termékek hatása az artériákra
Károsodott endothel függő vazodilatáció (lisoPC)
Fokozott vazokonstrikció (izoprosztánok)
Szöveti faktor expresszió (oxLDL)
Fokozott thrombocyta aggregáció (lisoPC)
Adhéziós molekulák expressziója (koleszterin oxidok)
Cytotoxicitás necrosis
Protektív enzimek fokozott génexpressziója
Fokozott monocyta -> makrofág differenciálódás (oxLDL)
A PON aktivitás, a PON/HDL ill. a koleszterin koncentráció és a DNS károsodásközötti összefüggés Károsodott sejtek
Ép sejtek
Harangi M, Remenyik E, Seres I, Varga Z, Katona E, Paragh G: Determination of DNA damage induced by oxidative stress in hyperlipidemic patients. Mutat Res 2002; 513:17-25
DNS károsodás H2O2 hatására normo- és hyperlipidaemiás betegekben
VS 400 350 300 250
350,9 288,2
200
H2O2 kontroll
150 100 50 0
51,3 hyerlipidaemiás n=24
63 normál lipidszint n=8
Harangi M, Remenyik E, Seres I, Varga Z, Katona E, Paragh G: Determination of DNA damage induced by oxidative stress in hyperlipidemic patients. Mutat Res 2002; 513:17-25
A statinok hatásmechanizmusa
Jiang XS et al. Mol Cell Proteomics (Mar 2010) doi: 10.1074/mcp.M900548-MCP200
A sztatinok pleiotróp hatásai a vaszkuláris működésre
Plakkstabilitás ↓ sejtes infiltráció ↑ kollagén, simaizomsejt
Endothel diszfunkció ↓ endothelin-1 ↑ eNOS, miokardiális perfúzió, a vasa vasorum védelme
Angiogenezis ↓ sejtes infiltráció ↑ PI-3 kináz/Akt Keringő EPC
Citoprotektív ↓ CRP, komplement károsodás ↑ eNOS, PI-3/Akt
Antithrombotikus ↓ szöveti faktor, PAI-1 ↑ EC fibrinolitikus aktivitás, tPA, eNOS, adenozin Antiinflammatorikus
SZTATIN
Antioxidáns ↓ NAD(P)H oxidáz, Szuperoxid anion, LDL oxidáció ↑ szabadgyökkötők
↓ NF-kB, IL-1, TNF, Leukocyta EC aktiváció, CRP
Immunmoduláns ↓ IFN indukálta MHC II, Makro/T-sejt aktiváció, LFA-1 aktivitás
DeGraba TJ: Srtoke 2004, 35:2712-2719
1. generáció
O
HO
O
O
O
O O
H3C
H
H3C
H
H3C CH3
CH3
H3C
Lovastatin
2. generáció
O H
CH3
CO2 Na OH
O H 3C H
O H
CH3
HO Simvastatin
3. generáció HO
HO
HO
O
HO
CO2 Na OH
OH
Pravastatin
CO2 Ca ++
HO
CO 2 Na OH
F
F
N
F
N N CH3 O Fluvastatin
Atorvastatin
Pitavavastatin
Cerivastatin
Rosuvastatin
Az atorvastatin lipid és nem lipid hatásai
Az atorvastatin az egyik leggyakrabban alkalmazott HMG-CoA reduktáz gátló.
Lipid hatások: Csökkenti az LDL-c szintet, ezáltal antiatherogén hatású, bizonyítottan csökkenti a kardiovaszkuláris mortalitást és morbiditást. A HDL-c szintre kis dózisban kb. 5%-os emelő, nagyobb dózisokban kevésbé kifejezett hatást észleltek. Nem lipid hatások: Aviram és mtsai azt találták, hogy az atorvastatin hidroxilált metabolitjai in vitro képesek gátolni a lipoproteinek oxidációját. Mason és mtai azt igazolták, hogy az atorvastatin o-hydroxy metabolitja dózisfüggő módon gátolta az LDL oxidációját. Munkacsoportunk korábbi vizsgálatai az atorvastatin PON1 aktivitást növelő hatását támasztották alá.
Az oxidatív DNS károsodás mértéke visual score-ban (VS), ill. a VS és a PON aktivitás közötti összefüggés atorvastatin kezelés előtt és után
410
VS
before treatment
390
*
after treatment
visual score
370 350
r=-0.599
330 310
r=-0.56
290 270 250 0
*p<0.01
50
100
150
PON (U/l)
200
250
p<0.05
Harangi M, Seres I, Varga Z, Emri G, Szilvássy Z, Paragh G, Remenyik E. Atorvastatin effect on high-density lipoprotein-associated paraoxonase activity and oxidative DNA damage. Eur J Clin Pharmacol. 2004 Dec;60(10):685-91.
Normál, egészséges HDL heterogenitása
ApoL-I PON1 PLTP ApoJ PON3 ApoF PAFAH
Davidson WS et al. ATVB 2009;29: 870-876.
A HDL szubpopulációk %-os aránya és az LDL partikulumok mérete az atorvastatin kezelés előtt és után 100%
nm
90% 80%
32,2
-6.55%*
26
29 28,5
70% 60%
24,9
-1.57%**
23,4
50% 40%
HDL2b HDL2a 27,5 HDL3
27
27
30% 20%
27,9
28
42,3
+8.13%*
50,8
+3,29%*
26,5 26
10%
kezelés előtt
kezelés után
0% kezelés előtt *p<0.001, **p<0.01
kezelés után
*p<0.001
Betegek: Vizsgálatunkba 33 IIa és IIb típusú hypercholesterinaemiás beteget vontunk be. Átlag életkoruk 62.8 5.8 év, a nők és férfiak aránya16/17 volt. Módszerek: A 3 hónapos 20 mg/nap atorvastatin kezelés előtt és után lipidszint meghatározások történtek standard laboratóriumi módszerekkel. A HDL szubfrakciók és az LDL méret meghatározását gradiens gél elektroforézissel végeztük.
Harangi M, Mirdamadi ZH, Seres I, Molnar M, Kassai A, Derdak Z, Derdak Z, Paragh G: Atorvastatin effect on the distribution of HDL subfractions and human paraoxonase activity. Transl Res 2009; 153:190-198
A betegek laboratóriumi eredményei
Kezelés előtt
Kezelés után
változás (%)
Cholesterin (mmol/l) Triglycerid (mmol/l) HDL-c (mmol/l) LDL-c (mmol/l) apoA1 (g/l) apoB (g/l) LDL/apoB Lp(a) oxLDL (U/l )
6.68 0.51 1.75 0.77 1.49 0.29 4.39 0.51 1.65 0.24 1.40 0.24 3.32 0.63 217 266 60.5 15.9
4.57 0.78* 1.21 0.31* 1.43 0.31 2.66 0.54* 1.65 0.21 0.88 0.16* 2.94 0.40* 190 241 32.7 9.4*
-31.6* -30.9* 4.0 -39.4* 0.0 -45.0* -11.4* -12.4 -46.0*
Paraoxonáz aktivitás (U/l) Arylesterase aktivitás (U/l) LCAT (nmol/ml/h) CETP (pmol/ml/h)
120 84 81 37 37 19 151 11
126 41* 93 18 47 18** 143 9*
5.0* 14.8 27.0** -5.3*
*p<0.001, **p<0.01, #p<0.05 Harangi M, Mirdamadi ZH, Seres I, Molnar M, Kassai A, Derdak Z, Derdak Z, Paragh G: Atorvastatin effect on the distribution of HDL subfractions and human paraoxonase activity. Transl Res 2009; 153:190-198
PON1 polimorfizmusok
~140 kb centromer
7q21-q22 PON2
-909 G/C
-162 G/A
-832 G/A
PON1
PON3
-108 T/C
-126 G/C
(CA)n L55M
Q192R
A/G C/T
13 promoter régió SNPs (5 karakterizált) -108C = ~2X PON1 mint -108T 2 kódoló régió SNPs Q192R = katalitikus hatékonyság 1 intron polymorphic CA repeat 9 3’ UTR SNPs ~200 “Új polymorphismus” (Dr. Debbie Nickerson, UW) SeattleSNPs
A humán paraoxonáz 1 (PON1)
A PON1 aktivitást részben genetikai tényezők határozzák meg. A két leggyakoribb PON1 polimorfizmus a Gln192->Arg (Q->R) és a Leu55>Met (L->M). Mindkét polimorfizmus a fokozott érelmeszesedési hajlam független rizikófaktorának számít. A PON1 aktivitásra kifejezettebb hatással a 192-es lókusz polimorfizmusa rendelkezik. Ez a hatás az enzimaktivitásra szubsztrátfüggő. Míg a Q alloenzim gyorsabban hidrolizálja a diazoxont, a sarint és más ideggázokat, addig az R alloenzim nagyobb affinitást mutat a paraoxon vagy feniroxon iránt. Más szubsztrátokat, mint például a fenilacetátot (ún. arileszteráz aktivitás) mindkét alloenzim hasonló sebességgel bontja.
A kettős szubsztrát módszer – fenotípus meghatározás PON1 Gln192->Arg (Q->R) polimorfizmus
B/B
A/B
A/A
A PON1 fenotípus befolyásolja a statinok paraoxonáz aktivitásra és lipidszintekre kifejtett hatását
200
AA phenotype
AB + BB phenotype
180
160
140
120
Paraoxonase activity (U
100
ATO SIM FLU ALL
80
ATO SIM FLU ALL
n.s. n.s. p<0.05 n.s.
p<0.001 p<0.001 p<0.001 p<0.001
60
Before
After
Before
After
Mirdamadi ZH, Sztanek F, Seres I, Derdak Z, Harangi M, Paragh G: The human paraoxonase-1 phenotype modifies the effect of statins on paraoxonase activity and lipid parameters. Br J Clin Pharmacol 2008; 66(3):366-374.
A PON1 fenotípus befolyásolja a statinok paraoxonáz aktivitásra és lipidszintekre kifejtett hatását
Mirdamadi ZH, Sztanek F, Seres I, Derdak Z, Harangi M, Paragh G: The human paraoxonase-1 phenotype modifies the effect of statins on paraoxonase activity and lipid parameters. Br J Clin Pharmacol 2008; 66(3):366-374.
A koleszterin felszívódás és szintézis gátlása
STOP
STOP
EZETIMIB
SZTATIN
Shepherd J. The role of the exogenous pathway in hypercholesterolaemia. Eur Heart J Suppl 2001;3(Suppl E):E2–E5.; Bays H. Ezetimibe. Expert Opin Investig Drugs 2002;11:1587–1604.
A koleszterin felszívódás folyamata micella
Kefeszegély NPC1L1
enterocyta
UC, Sito DGAT2
ACAT2
UC
MTP UC, Sito
apoA4
ER apoA4
apoB48 TG, CE Preformált apoB48
ABCG5/ G8
NPC1L1
apoB48
5’ Golgi
nucleus
3’
apoA4 apoA4
Transzport vezikula
apoB RNS
apoA4 apoA4
SARB 1
NPC1L1
lefűződés
APOBE C1
ezetimib
riboszóma
UC, Sito
apoA4 apoA4 apoB48
fúzió szekréció
apoB48
apoB45
apoB-független abszorpció ABCA1
apoA1 apoA1
Harangi M, Balogh I, Harangi J, Paragh G.. Orv Hetil. 2010 Aug 22;151(34):1376-83.
CM
apoA1
apoA1
HDL3
HDL2
apoA1
Nascent HDL
Niemann-Pick C1 like 1
• A NPC1L1 egy bélhámsejteken expresszálódó membránfehérje, melyen keresztül a koleszterin a bél lumenéből a béhámsejtekbe jut. • A koleszterincsökkentő ezetimib a NPC1L1-hez kötődve kompetitív módon gátolja a koleszterin felszívódást. • A koleszterin felszívódás, és a lipidcsökkentő szerek hatékonyságában tapasztalt igen nagy egyéni különbségek hátterében felmerült néhány NPC1L1 polimorfizmus oki szerepe. Adapted from Altmann SW et al Science 2004;303:1201–1204; Davis JP et al Genomics 2000;65:137–145. Sparrow CP, Patel S, Baffic J et al. J Lipid Res 1999; 10:1747-1757.
NPC1L1 polimorfizmus meghatározás
• A NPC1L1 polimorfizmusok közül a legújabb irodalmak alapján kiválasztásra került a -133A>G polimorfizmus. Ez a polimorfizmus szignifikáns hatást fejt ki a NPC1L1 promóter aktivitásra, és pravastatin kezelés során szignifikánsan befolyásolta a statin lipidcsökkentő hatását. – Polisecki E, Peter I, Simon JS, et al. Genetic variation at the NPC1L1 gene locus, plasma lipoproteins, and Heart disease risk in the elderly. J Lipid Res. 2010 Feb 10. [Epub ahead of print] PubMed PMID: 19752398. – Martín B, Solanas-Barca M, García-Otín AL, et al. An NPC1L1 gene promoter variant is associated with autosomal dominant hypercholesterolemia. Nutr Metab Cardiovasc Dis. 2009 Sep 10. [Epub ahead of print] PubMed PMID: 19747803.
Az endogén és exogén koleszterin-anyagcsere vizsgálata – szterol meghatározás
20
20.807
17.5
21.454
15
10
19.081
18.453
12.5
23.127 - Lanosterol
22.5
A szérum szterol szintek mérése gázkromatográftömegspektrometriás (GC-MS) módszerrel történik
22.134
25
21.637 - 5-a-Cholest-7en-3-b-ol
27.5
21.092 - Cholesterol
18.768 - 5-a-cholestane
FID1 A, Front Signal (KOLEST0209\KOLEST0209 2009-02-09 11-13-29\054F0401.D) pA
7.5 5 17
cholestenol
18
19
20
21
22
23
Szintézis markerek
Felszívódási markerek
koleszterin
sitosterol
sqalene
campesterol
lanosterol
avenasterol
latosterol
brassicasterol
desmosterol
stigmasterol
cholestenol
cholestanol (5-alfacholestane)
min
DEBRECENI EGYETEM
TÁMOP-4.2.1/B-09/1/KONV-2010-0007
KUTATÓ-ELITEGYETEM Bevonás V1 V0
V2
V4
V3
Eddig lipidcsökkentő terápiában nem részesült beteg
EZETROL 10 mg 3 hónapig
Bevonás V-1
1 hónap washout
1 hónap washout Statin monoterápiában részesülő beteg
V5
V6
V7
V8
V9
simvastatin 40 mg 3 hónapig
simvastatin 40 mg +EZE 10 mg 3 hónapig
atorvastatin 20 mg 3 hónapig
atorvastatin 20 mg +EZE 10 mg 3 hónapig
rosuvastatin 10 mg 3 hónapig
rosuvastatin 10 mg +EZE 10 mg 3 hónapig
fluvastatin 40 mg 3 hónapig
fluvastatin 40 mg +EZE 10 mg 3 hónapig
11 hónap
Az EZETIMIB-STATIN vizsgálat algoritmusa A projekt az Európai Unió támogatásával, az Európai Szociális Alap társfinanszírozásával valósul meg.
V10
Apolipoprotein E
•
A májon lévő chylomicron és VLDL remnant receptorok ligandja, melynek segítségével ezek a lipoproteinek kiürülnek a keringésből, valamint az LDL receptor ligandja
•
Emberben 3 különböző apo E allél ismert: – E2: a 112-es és a 158-as pozícióban ciszteinnel – E3: az európai népesség 60-80%-ban van jelen, a 112-es pozícióban cisztein, a 158asban arginin van. – E4: a 112- és 158-as pozícióban argininnel
•
• •
Az allélek kombinációi apoE izoformákat hoznak létre, öröklődésük kodomináns. Az Apo E3-hoz képest az Apo E2 affinitása csökkent, az apoE 4-é fokozott az LDL (ApoB/E) receptorhoz. Az E2 a famíliáris dysbetalipoproteinaemiához társul (a VLDL és CM clearance csökkent) Az apo E4 növeli a hyperlipidaemia és a kardiovaszkuláris megbetegedések kockázatát.
Az apolipoprotein E genotípus hatása az ezetimib monoterápia hatékonyságára
Összkoleszterin
LDL-koleszterin
triglicerid
A statin okozta myopathiák csoportosítása
myopathia
Általános elnevezés minden statin szedéssel összefüggő izomproblémára
Tünetekkel járó myopathia
A vázizomra vonatkozó minden tünet és jel, beleértve a myalgiát (izomfájdalom), az izomgyengeséget (szubjektív és objektív) és izomgörcsöt
Tünetmentes myopathia
CK emelkedés objektív izomgyengeség vagy szujektív panaszok nélkül
A CK emelkedés mértéke szerinti beosztás (tünetektől függetlenül)
Enyhe CK emelkedés
CK a normál érték felső határa (ULN) feletti, de <10x ULN
Közepes CK emelkedés
CK > 10x ULN, de < 50x ULN
Jelentős CK emelkedés
CK > 50x ULN
Thompson PD et al. Assessment of statin safety by muscle experts. Am J Cardiol 2006; 97: 69C
Az apolipoprotein E genotípus hatása statin okozta myopathia kockázatára
Enzim és protein változások a HDL molekulában akut fázis reakció hatására
Ansell et al. JACC 2005:1792–8
Proinflammatorikus HDL meghatározása
Vérvétel • akut gyulladásos betegektől
• RA betegektől • egészséges kontrol személyektől
LDL szeparálás ultracentrifugálással (poolozott LDL)
Lipid gélelektroforézis HDL kicsapás egészséges és beteg egyének szérumából
HDL LDL
Proinflammatorikus HDL meghatározása
H2O2
LDL
haem
oxidált LDL
degradált haem
•
hem-specifikus antioxidáns aktivitás a HDL milyen mértékben képes gátolni az LDL oxidációját? az LDL hem-katalizálta lipidperoxidációjának milyen a kinetikája? hogyan változik a betegből származó HDL hozzáadására?
•
LDL oxidatív rezisztenciájának mértékét a delta T at vmax értékkel jellemezzük (lag time), mely a hem degradáció sebességmaximumáig eltelt időt jelenti.
Proinflammatorikus és normál HDL hatása az LDL oxidatív rezisztenciájára
42
64
72
A DALI rendszer működése LDL hemoperfúzió
•
LDL hemoperfúzió: DALI (direct adsorption of lipoproteins) A pozitív töltésű LDL kötődik a negatív töltésű, oszlophoz kötött polianionos poliakrilát-poliamidhoz – teljes vérből eltérő méretű oszlopok, ezért gyermekeknél is jól alkalmazható spo.escardio.org
Az LDL aferezis hatása kéthetes kezelési periódusok esetén
Egyéb kedvező hatások
A kezelések javítják • az NO dependens vazodilatációt • Az agyi perfúziót • az alsó végtagok vérátáramlását • a myocardiális perfúziót • az endothel funkciót • a koronáriák tónusát Fokozzák • az EDRF termelést Csökkentik • az LDL-oxidációt
•
• •
A kezelések során az alvadási rendszer V, VIII, XI és XII faktorai csökkennek akutan, (leginkább a DSA és DALI kezelések során) a HELP okozza a fibrinogén legkifejezettebb csökkenését A kezelés alatti minimális protrombin idő megnyúlás minden kezelés esetében átmeneti
