Biochemia 2015/2016

Analityka medyczna II rok

Ćwiczenie: Lipoproteiny

osocza

mgr Agnieszka Wosiak

Funkcje lipidów w organizmie

ludzkim

• stanowią wydajne źródło energii
• izolacja termiczna
• izolacja elektryczna
• tworzą składniki komórkowe

występujące w błonach komórkowych,

mitochondriach

• Lipidy pod postacią lipoprotein są

transportowane w osoczu krwi do

większości tkanek celem ich

zużytkowania, bądź do tkanki

tłuszczowej, gdzie są

magazynowane.

Lipidy osocza w organizmie

ludzkim

Wyróżniamy 5 głównych klas lipidów osocza krwi:
• Triacyloglicerole – estry glicerolu i długołańcuchowych,

nasyconych i nienasyconych kwasów tłuszczowych

(zawierają 45% kwasów tłuszczowych osocza) – stanowią

największą grupę lipidowych składników pokarmowych

• Fosfolipidy – jedna z grup hydroksylowych glicerolu

zestryfikowana jest resztą fosforanową lub podstawiona

zasadą azotową (35% kwasów tłuszczowych)

• estry cholesterolu (15% kwasów tłuszczowych)
• wolny cholesterol (niezestryfikowany)
• wolne kwasy tłuszczowe (niezestryfikowane

długołańcuchowe kwasy tłuszczowe nasycone lub

nienasycone) – stanowią mniej niż 5% całkowitej ilości

kwasów tłuszczowych w osoczu, ale są najbardziej aktywną

frakcją lipidów osocza.

Nierozpuszczalne w wodzie lipidy, aby mogły być

transportowane w osoczu krwi do tkanek i narządów muszą

tworzyć kompleksy z amfipatycznymi lipidami i białkami,

tzw. lipoproteiny.

Lipoproteiny osocza

Wyróżniamy 5 klas lipoprotein o

znaczeniu diagnostycznym (poza WKT):

• Chylomikrony

• VLDL (lipoproteiny o bardzo małej

gęstości, lub pre β-lipoproteiny)

• IDL (lipoproteiny o pośredniej gęstości)

• LDL (lipoproteiny o małej gęstości, lub

β-lipoproteiny)

• HDL (lipoproteiny o dużej gęstości lub

α-lipoproteiny)

Klasa

lipop

rotei

n

Źródł

o

Średni

ca

cząste

czki

(nm)

Gęstość

(g/ml)

Skład

Głów

ne

lipidy

Apopr

oteiny

Białko

(%)

Lipidy

(%)

Chylo

mikro

ny

Jelito

90-1000

<0,95

1 – 2

98 – 99

TG

(86-

94%)

A, B-

48, C,

E

VLDL

Wątrob

a

30-90

<1,006

5 - 10

90 – 95

TG

(55-

65%)

B-100,

C, E

IDL

VLDL

25-35

1,006 –

1,019

15-20

85-80

TG,

CHOL

B-100,

C, E

LDL

VLDL

20-25

1,019 –

1,063

20-24

80-76

CHOL

B-100

HDL

Wątrob

ajelito,

VLDL,

chylo

mikron

y

5-25

1,063 –

1,210

45-50

55-50

FOSFO

LIPIDY,

CHOL

A, C,

D, E

Porównanie klas lipoprotein

Schemat budowy cząsteczki

lipoproteinowej

- hydrofobowy

rdzeń lipidowy

- pojedyncza

warstwa

powierzchniowa

- apolipoproteiny

(integralne, np.

apoB

obwodowe, np.

apo C)

http://www.phmd.pl/fulltxthtml.php?
ICID=451197

Apolipoproteiny lipoprotein

osocza

• apo AI – główna apolipoproteina HDL
• Apo B48 – główna apoproteina

chylomikronów, syntetyzowana w
jelicie

• Apo B100 – główna apoproteina LDL

i VLDL, syntetyzowana w wątrobie

• Apo CI, CII, CIII – przenoszone

pomiędzy różnymi lipoproteinami

• Apo E – bogata w argininę, obecna

na VLDL, HDL, chylomikronach.

Funkcje apolipoprotein

1. Regulują aktywność enzymów

uczestniczących w przemianach lipoprotein:

• Są kofaktorami dla enzymów:
Apo CII – kofaktor pozawątrobowej lipazy

lipoproteinowej

Apo AI – kofaktor acylotransferazy

lecytyna:cholesterol (LCAT)

Apo CI, E – aktywatory LCAT
• Są inhibitorami enzymów:
Apo AII – inhibitor LCAT
Apo CIII – inhibitor LPL,

-hamuje wiązanie apoE z receptorami hepatocytów

Funkcje apolipoprotein

2. Są ligandami dla receptorów

lipoprotein w tkankach:

Apo AI – ligand dla receptorów HDL
Apo B100, apo E – ligand dla receptora

LDL

Apo E – ligand dla receptora

remnantów

3. Uczestniczą w przenoszeniu

lipidów

Apo D – białko przenoszące estry

cholesterolu w HDL

Pierwotne lipoproteiny –

chylomikrony i VLDL

Chylomikrony
• Są wytwarzane przez komórki jelita,

powstają w układzie
odprowadzającym chłonkę z jelita

• Uczestniczą w transporcie lipidów

(głównie triacylogliceroli)
dostarczanych z pokarmem z jelita
do większości tkanek (głównie mięśni
szkieletowych), gdzie są utleniane,
lub do tkanki tłuszczowej gdzie są
magazynowane

Pierwotne lipoproteiny –

chylomikrony i VLDL

VLDL
• Są wytwarzane przez hepatocyty

wątroby z lipidów pochodzenia
endogennego.

• Rola w transporcie lipidów (głównie

triacylogliceroli) z wątroby do tkanek
pozawątrobowych.

VLDL

• Zwiększona synteza VLDL w wątrobie

zachodzi podczas:

1.Stanu sytości, a nie głodzenia!
2.Karmienia pokarmami o dużej zawartości

węglowodanów

3.Dużego stężenia WKT w osoczu podczas

głodzenia

4.Spożywania etanolu
5.Występowania dużego stężenia insuliny, a

małego stężenia glukagonu

Pierwotne lipoproteiny –

chylomikrony i VLDL

• Lipoproteiny pierwotne po dostaniu

się przez układ limfatyczny do
krążenia posiadają apolipoproteinę B
(chylomikrony – B48, VLDL – B100).
Chylomikrony zawierają dodatkowo
apoA.

• Dopiero w układzie krążenia dochodzi

do przyłączenia apo C i E,
dostarczonych przez HDL, oraz utraty
przez chylomikrony apo AI i AII, które
przechodzą do HDL.

Pierwotne lipoproteiny –

chylomikrony i VLDL

Ilustrowana Biochemia Harpera, R. K. Murray

Pierwotne lipoproteiny –

chylomikrony i VLDL

Ilustrowana Biochemia Harpera, R. K. Murray

Metabolizm chylomikronów i

VLDL

• Główną rolę w przemianach

chylomikronów i VLDL odgrywa
pozawątrobowa lipaza lipoproteinowa
(LPL)!!

Lipaza lipoproteinowa

osocza (LPL)

• Synteza:
W komórkach tłuszczowych, skąd jest

przekazywana do śródbłonka naczyń gł.
tkanki tłuszczowej, mięśnia sercowego i
mięśni szkieletowych.

• Występowanie:
Zakotwiczony jest w śródbłonku naczyń

włosowatych proteoglikanowym łańcuchem
siarczanu heparanu.

We krwi występuje w niewielkich ilościach.
• Aktywność:
Do aktywności wymaga obecności kofaktorów

(fosfolipidy, apo C-II)

Lipaza lipoproteinowa

osocza (LPL)

• Rola:
Katalizuje reakcję hydrolizy TG chylomikronów i VLDL

uczestnicząc w przemianach tych lipoprotein.

Lipoproteiny dostarczają enzymowi kofaktorów i substratu

(TG).

Po przyłączeniu się lipoprotein do enzymu na powierzchni

śródbłonka naczyń dochodzi do hydrolizy triacylogliceroli
do monoacyloglicerolu i wolnych kwasów tłuszczowych.

Następnie większość uwolnionych monoacylogliceroli i WKT

z chylomikronów i VLDL jest pobierana przez tkanki
(głównie mięśnie szkieletowe i mięsień sercowy) i
wykorzystywana do wytworzenia energii, lub powtórnie
estryfikowana do TG i magazynowana (w przypadku
tkanki tłuszczowej).

Tylko niewielka ilość WKT wraca do krwioobiegu, gdzie jest

wiązana z albuminą i transportowana do innych tkanek
obwodowych.

Lipaza lipoproteinowa

osocza (LPL)

• W wyniku działania lipazy lipoproteinowej

lipoproteiny pierwotne zostają przekształcone
w remnanty, czyli resztkowe lipoproteiny.

Chylomikrony >>LPL>> utrata ok. 90 % TG i

apo C >> remnanty chylomikronów
(mniejsze, bogatsze w CH i estry CH) >>
transportowane z krwią do wątroby.

VLDL >>LPL>> remnanty VLDL (IDL –

lipoproteiny o pośredniej gęstości)>>
transportowane do wątroby, lub w wyniku
dalszych przemian przekształcane w LDL.

Udział wątroby w

metabolizmie lipoprotein

• Uczestniczy w wychwytywaniu remnantów

lipoprotein za pośrednictwem receptorów na
powierzchni hepatocytów swoistych dla
apoprotein obecnych na powierzchni
remnantów.

- Remnanty chylomikronów są wychwytywane

przy udziale receptora swoistego dla apo E

- IDL za pośrednictwem receptorów LDL

(wiążących apoB100 i apoE)

• Na drodze endocytozy remnanty dostają się

do wnętrza komórek wątroby, gdzie zachodzi
hydroliza i metabolizm estrów cholesterolu i
triacylogliceroli zawartych w remnantach.

Lipoproteiny wtórne – LDL

• Większość powstaje wtórnie z VLDL (w wyniku

przekształcenia VLDL w IDL i ostatecznie w LDL –
wewnątrznaczyniowa lipoliza VLDL)

• Niewielka ilość bezpośrednio jest wytwarzana przez

wątrobę

• Zawierają większość cholesterolu osoczowego.
• Uczestniczą w transporcie cholesterolu i jego estrów z

wątroby do innych narządów w celu ich regeneracji (gł.
nerek, mięśni, kory nadnerczy).

• Są metabolizowane za pośrednictwem receptora LDL

(receptor B/E).

• Wysokie stężenie LDL w osoczu dodatnio

koreluje z występowaniem miażdżycy naczyń
wieńcowych. („zły cholesterol”)

LDL

Nadmiar frakcji LDL usuwana jest z

osocza przez komórki fagocytarne.

Przeładowane cholesterolem

pochodzącym z LDL makrofagi i inne
komórki stają się przyczyną zmian
miażdżycowych w naczyniach
krwionośnych, poprzez zahamowanie
ich migracji i zatrzymanie w ścianie
naczyń tętniczych.

LDL

• Zbiór heterogennych cząstek:
- duże, lekkie LDL (fenotyp A LDL) – dominuje u

ludzi z niezaburzonym metabolizmem lipidowym

- małe, gęste LDL (fenotyp B LDL) – dominuje u

osób z zespołem metabolicznym, otyłością,
insulinoopornością i cukrzycą typu 2

- małe, gęste LDL zawierają mniej cholesterolu, a

więcej białka, dłużej przebywają w krążeniu i są
bardziej podatne na modyfikacje oksydacyjne

– fenotyp B wiąże się z podwyższonym stężeniem

lipoprotein bogatych w TG (VLDL i IDL) oraz
obniżonym stężeniem cholesterolu w HDL i
sprzyja rozwojowi miażdżycy.

HDL

• Stanowią heterogenną grupę cząstek

• powstają we krwi z produktów rozpadu innych

lipoprotein,

• są też syntetyzowane i wydzielane zarówno w wątrobie,

jak i w jelicie w postaci drobnych dyskoidalnych

prekursorów.

Rola:

• Uczestniczą w metabolizmie VLDL i chylomikronów,

poprzez dostarczanie im apolipoprotein C i E,

niezbędnych do ich katabolizmu.

• Uczestniczą w transporcie zwrotnym cholesterolu z

tkanek obwodowych bezpośrednio do wątroby lub

poprzez resztkowe chylomikrony i VLDL, albo przez

wychwytywanie LDL w wątrobie.

= Oczyszczanie tkanek i osocza z cholesterolu („dobry

cholesterol”)

HDL

• Stężenie HDL zmienia się odwrotnie

proporcjonalnie do stężenia
chylomikronów i VLDL oraz wprost
proporcjonalnie do aktywności LPL w
osoczu.

• Stężenie HDL w osoczu jest odwrotnie

proporcjonalne do częstości
występowania miażdżycy naczyń
wieńcowych.

• Miejscem końcowej degradacji głównej

apolipoproteiny HDL (apo A) jest wątroba,
oraz prawdopodobnie również jelito.

LCAT – acylotransferaza

lecytyna:cholesterol

• Syntetyzowana w wątrobie, skąd jest następnie uwalniana

do krążenia.

• Substratem dla tego enzymu jest cholesterol (zawarty w

HDL i pozostałych lipoproteinach oraz cholesterol błon
komórkowych).

• Katalizuje reakcję estryfikacji cholesterolu. Odpowiada za

powstawanie większości estrów cholesterolu osocza.

cholesterol + lecytyna >>LCAT>>

ester cholesterolu + lizolecytyna

• Aktywatorem LCAT jest apoAI obecna na HDL, apoCI i apoE,

zaś inhibitorem apoAII.

• Układ LCAT uczestniczy w usuwaniu nadmiaru

niezestryfikowanego cholesterolu z lipoprotein i tkanek.

• Poprzez estryfikację cholesterolu w HDL odpowiada za jego

transport zwrotny do wątroby.

WKT osocza

• Pochodzenie:
- Lipoliza TG w tkance tłuszczowej
- Działanie lipazy lipoproteinowej

osocza w czasie wychwytu TG osocza
przez tkanki

• Występowanie w osoczu:
- Połączenie z albuminami osocza,

które odpowiadają za transport WKT
w osoczu krwi.

Są to głównie wielonienasycone

długołańcuchowe kwasy tłuszczowe

WKT osocza

• W warunkach sytości WKT występują w

surowicy w małym stężeniu (ich stężenie
maleje tuż po jedzeniu).

• W stanie całkowitego głodu stężenie WKT

osocza jest największe.

• Są szybko usuwane z krwi, na skutek

pobierania WKT osocza przez tkanki, a
następnie część z nich jest utleniana celem
pokrycia zapotrzebowania energetycznego
organizmu (dominuje w stanie głodu),
pozostała część ulega estryfikacji i w tej
postaci jest magazynowana (dominuje w
stanie sytości).

Pokarmowa i endogenna

pula cholesterolu

• Cholesterol syntetyzowany jest we

wszystkich tkankach (zawierających komórki
jądrzaste) z acetylo-CoA. Jest prekursorem
wszystkich innych steroidów w organizmie
(kortykosteroidy, hormony płciowe, wit D,
kwasy żółciowe).

• Ponad połowa cholesterolu organizmu

człowieka pochodzi z syntezy (w 10% w
wątrobie, w 10% w jelicie), pozostała część
jest dostarczana do organizmu z pokarmem.

Rola reduktazy HMG-CoA w

syntezie cholesterolu

• Biosynteza cholesterolu odbywa się w 5

etapach, a jej szybkość jest regulowana już
na początku szlaku przemian.

• Pierwszym etapem jest synteza

mewalonianu.

- Z acetylo-CoA w reakcji katalizowanej przez

syntazę HMG-CoA powstaje HMG-CoA.

- HMG-CoA jest następnie redukowany do

mewalonianu w reakcji katalizowanej przez
reduktazę HMG-CoA.

• Etap reduktazy HMG-CoA jest głównym

momentem ograniczającym szybkość
biosyntezy cholesterolu.

Rola reduktazy HMG-CoA w

biosyntezie cholesterolu

•

Reduktaza HMG-CoA jest hamowana w

mechanizmie sprzężenia zwrotnego pod wpływem
działania mewalonianu (będącego bezpośrednim
produktem jej aktywności) i cholesterolu (będącego
głównym końcowym produktem szlaku).

• Insulina i hormony tarczycy pobudzają aktywność

reduktazy HMG-CoA, natomiast glukagon i
glikokortykoidy hamują.

• Wzrost ilości cholesterolu w komórce na skutek

pobierania lipoprotein bogatych w cholesterol (LDL)
za pośrednictwem receptorów również hamuje akt.
reduktazy.

• Zwiększenie podaży cholesterolu w pokarmach

hamuje wątrobową biosyntezę cholesterolu.

Cholesterol – występowanie

• Występuje w tkankach i lipoproteinach

osocza jako wolny cholesterol i w połączeniu
z długołańcuchowymi kwasami
tłuszczowymi jako estry cholesterolu.

• Wolny cholesterol jest amfipatycznym

lipidem, będącym strukturalnym
składnikiem błon i zewnętrznej warstwy
lipoprotein.

• Cholesterol zestryfikowany tworzy postać

zapasową cholesterolu, jest transportowany
do tkanek w rdzeniu lipoprotein osocza (gł.
LDL).

Cholesterol – wydalanie

• Z tkanek wolny cholesterol jest usuwany

przy udziale HDL w transporcie zwrotnym do
wątroby.

• W wątrobie jest eliminowany z organizmu z

żółcią w formie niezmienionej albo po
przekształceniu w sole kwasów żółciowych,
skąd trafia do jelita.

• Niewielka ilość cholesterolu i soli kwasów

żółciowych jest wydalana z kałem, gdyż
znaczna część jest wchłaniana w jelitach do
krążenia wrotnego, wychwytywana przez
wątrobę i ponownie wydalana z żółcią
uczestnicząc w tzw. krążeniu jelitowo-
wątrobowym.

Miażdżyca tętnic

• Etiopatogeneza:

Charakteryzuje się odkładaniem w ścianie
naczyń tętniczych złogów cholesterolu i
jego estrów z lipoprotein tworzących tzw.
blaszki miażdżycowe prowadzące do
zwężenia światła tętnic i niedokrwienia
tkanek.

• Czynniki ryzyka:
- podwyższony poziom cholesterolu w VLDL,

IDL lub LDL i obniżony poziom cholesterolu
HDL

- podwyższony poziom triacylogliceroli

osocza

Miażdżyca tętnic

• Jak obniżyć ryzyko tej patologii?

- stosowanie diety bogatej w jedno- i

wielonienasycone kwasy tłuszczowe (nasilają
katabolizm LDL poprzez silne pobudzanie rec
LDL)

- zdrowy styl życia (niepalenie, ruch i

zapobieganie otyłości)
regularny wysiłek fizyczny przyczynia się do
obniżenia LDL i stężenia TG osocza oraz
podwyższenia HDL.

Miażdżyca tętnic

Powikłania:
- Zawał serca (główna przyczyna zgonów w

większości krajów!!!)

- Choroba niedokrwienna serca
- Udar mózgu
- Zmiany otępienne
- Chromanie przestankowe
Jak im zapobiegać??
- farmakoterapia??

Diagnostyka laboratoryjna

zaburzeń gospodarki

lipidowej

• LIPIDOGRAM (stężenie - wartości pożądane)
- Cholesterol całkowity

(150-200 mg/dl; 3,88-5,18 mmol/l)

- Cholesterol frakcji LDL

(<135 mg/dl, <3,5 mmol/l)

- Cholesterol frakcji HDL

(M: 37-70 mg/dl; 0,9-1,8 mmol/l
K: 40-80mg/dl; 1,1-2,1mmol/l)

- Triglicerydy (< 200 mg/dl, <2,3 mmol/l)

CHOL - LDL

• Wyliczany ze wzoru Friedewalda:
CHOL–LDL(mmol/l) = TCH – TG/2,2 – CHOL-HDL
CHOL–LDL(mg/dl) = TCH – TG/5 – CHOL-HDL

Wzoru nie można stosować u osób z

hipertriglicerydemią

(TG>400mg/dl, >4,6 mmol/l)

oraz u osób, które nie były na czczo podczas

pobierania krwi do badania lipidogramu

Czynniki ryzyka ChNS

• Wysokie ryzyko:

CHOL całk. / HDL – CHOL > 5
LDL – CHOL / HDL – CHOL > 4
HDL – CHOL < 35 mg/dl u M
HDL – CHOL < 42 mg/dl u K
↑ TG przy ↓ CHOL – HDL

Materiał badany

• Osocze (krew pobrana na EDTA)
• Surowica (krew pobrana na skrzep)

Przechowywanie próbek:
3 dni w temp. +4°C
4 miesiące w temp. -20°C (optymalnie:

-70°C)

Metody wykorzystywane do

frakcjonowania lipoprotein

• Ultrawirowanie (metoda referencyjna –

wysokie koszty)

• Elektroforeza lipoprotein (metoda

półilościowa – różnicowanie fenotypów
hiperlipoproteinemii według klasyfikacji
Fredricksona)

• Metoda strąceniowa (najpopularniejsza)
• Test zimnej flotacji (do oceny zaburzeń

związanych z podwyższonym stężeniem TG)

Przygotowanie pacjenta do

badań

• Zachować w okresie poprzedzającym badanie

(1-2 tyg) normalną dietę i stałą masę ciała
(unikanie głodówek) oraz zwyczajowy tryb
życia.

• Nie pić alkoholu 2-3 dni przed badaniem
• Ostatni posiłek – dozwolona jest sucha bułka

+ herbata

• Pobierać krew na czczo – po 14-16 h głodzeniu
• Nie przyjmować leków wpływających na

gospodarkę lipidową (beta blokery, diuretyki)

Przygotowanie pacjenta do

badań

• Unikać stazy podczas pobierania krwi

(zwiększa stężenie)

• Szybko oddzielić surowicę od skrzepu

lub osocze od elementów morfotycznych

• Badanie należy przeprowadzić przy

braku choroby , urazu i jakiejkolwiek
przyczyny wtórnej dyslipoproteinemii

• Pacjent 30 min przed badaniem

powinien pozostawać w spoczynku

Rozpoznanie hiperlipidemii

• Wyniki oznaczeń lipidowych są podwyższone

przynajmniej w 2 badaniach wykonanych
w odstępie 2-3 tyg.

• Oznaczenia cholesterolu powinny być

wykonywane nie wcześniej niż:

3 tyg po przebyciu łagodnych chorób
6 tyg-3 miesiące po przebyciu ostrych chorób,

zawału serca, zabiegów chirurgicznych

Kliniczne źródła zmienności

stężenia lipidów

• Zawał serca
• Udar mózgu
• Nadciśnienie
• Niewydolność nerek
• Cukrzyca
• Ciąża
• Zakażenia
• Leki