Lipoprotein: Wirkung, Abbau und Klinik

Lipoproteine sind ein zentraler Teil des menschlichen Fettstoffwechsels. Da Lipide wie Triglyzeride und Cholesterin wasserunlöslich sind, benötigen sie spezielle Transportformen, um im Blut zirkulieren und ihre Zielgewebe erreichen zu können. Diese Aufgabe übernehmen Lipoproteine, die je nach Zusammensetzung unterschiedliche Funktionen erfüllen. Sie gewährleisten nicht nur den Transport von Nahrungsfetten und körpereigenem Cholesterin, sondern sind auch entscheidend für die Regulation des Lipidhaushalts.

Eine Störung ihres Gleichgewichts kann schwerwiegende Folgen haben, etwa die Entstehung von Atherosklerose und kardiovaskulären Erkrankungen. Im Folgenden werden Wirkung, Abbau und klinische Bedeutung der Lipoproteine dargestellt.

Lipoprotein – Definition

Lipoproteine sind wasserlösliche Partikel, die aus Lipiden und Apolipoproteinen bestehen. Ihre Hauptaufgabe ist der Transport von wasserunlöslichen Lipiden – insbesondere Triglyzeriden und Cholesterin – im Blut. Je nach Zusammensetzung unterscheiden sie sich in Größe, Dichte und Funktion. Man unterteilt sie in verschiedene Klassen.

Lipoprotein – Wirkung und Funktion

Lipoproteine lassen sich in fünf Hauptklassen einteilen, die sich in ihrer Lipid- und Apolipoprotein-Zusammensetzung und Dichte unterschieden. Die fünf Hauptklassen der Lipoproteine sind:

• Chylomikronen
• VLDL (Very Low-Density Lipoprotein)
• IDL (Intermediate-Density Lipoprotein)
• LDL (Low-Density Lipoprotein)
• HDL (High-Density Lipoprotein).

Die Lipoproteine gewährleisten, dass Triglyceride und Cholesterin an ihrem definierten Zielort ankommen und zudem, dass sie im Blut nicht als Fetttröpfchen ausfallen. Die Lipoproteine bestehen aus einem Kern von hydrophoben Lipiden, der von einer Hülle stärker hydrophiler Lipide und Proteine, den Apolipoproteinen, umgeben ist.

Die folgende Tabelle gibt eine Übersicht der Lipoprotein-Klassen und ihrer Zusammensetzung. Der Lipidanteil ist in Chylomikronen am höchsten, während HDL den höchsten Proteinanteil aufweist.

Chylomikronen transportieren die mit der Nahrung aufgenommenen Triglyceride aus den Mukosazellen des Duodenums zunächst über das lymphatische System und anschließend in den Blutkreislauf.

VLDL-Partikel (Very Low Density Lipoproteins) befördern in der Leber gebildete Triglyceride sowie Cholesterin in extrahepatische Gewebe.

Die cholesterinreichsten Lipoproteine sind die LDLs (Low Density Lipoproteins). Sie enthalten charakteristischerweise Apolipoprotein B-100 und transportieren vor allem Cholesterin und Cholesterinester von der Leber zu extrahepatischen Geweben. Dort dienen diese unter anderem als Membranbestandteile und als Ausgangsstoffe für verschiedene Biosynthesen.

HDL-Partikel (High Density Lipoproteins) wirken als Gegenspieler zu den LDLs: Sie nehmen Cholesterin und Cholesterinester aus extrahepatischen Geweben auf und bringen sie zurück zur Leber, wo sie weiterverarbeitet oder ausgeschieden werden. Damit übernehmen HDLs den Rücktransport von Cholesterin.

Lipoprotein – Abbau

Der Abbau der Lipoproteine erfolgt anhand spezifischer Enzyme und Rezeptoren und spielt eine Schlüsselrolle für die Regulation de Lipidhaushalts sowie für die Entstehung von Erkrankungen wie Atherosklerose. Im Folgenden wird auf den Abbau der verschiedenen Lipoproteine im Einzelnen eingegangen.

Chylomikronen

Der Abbau der Chylomikronen erfolgt zuerst durch den Austausch von Apolipoproteinen mit HDL im Blut. Dadurch erhalten Chylomikronen ApoC und ApoE. Die enthaltenen Triglyceride werden dann durch die Lipoproteinlipase auf den Kapillarendothelien von extrahepatischem Gewebe abgebaut. Dies geschieht insbesondere in der Herz-und Skelettmuskulatur sowie im Fettgewebe. Die freigesetzten Fettsäuren werden durch Gewebe aufgenommen und Überbleibsel, auch bezeichnet als Remnants, werden in der Leber abgebaut. Die Remnants enthalten nur noch 10 bis etwa 30 Prozent der zuvor in den Chylomikronen vorhandenen TAGs. Die Aufnahme in die Hepatozyten (Leberzellen) erfolgt mittels ApoE.

VLDL (Very Low Density Lipoprotein)

Beim Abbau der VLDLs erfolgt zunächst eine Anreicherung mit ApoC und ApoE durch Apolipoproteinaustausch mit HDL im Blut. Daraufhin erfolgt der Abbau der enthaltenen Triglyceride durch die Lipoproteinlipase und die Umwandlung in IDL (Intermediate Density Lipoprotein) oder auch „VLDL-Remnants“. Danach erfolgt die Aufnahme in die Leberzellen und eine weitere Umsetzung zu LDL.

LDL (Low Density Lipoprotein)

Die LDLs binden an den LDL-Rezeptor der extrahepatischen Gewebe. Der Ligand für den LDL-Rezeptor ist ApoB-100. Der LDL/LDL-Rezeptor-Komplex wird durch Endozytose aufgenommen und fusioniert dann als Endosom mit Lysosomen. Saure Proteasen spalten die Apolipoproteine, die Cholesterinester werden durch saure Lipasen gespalten und der LDL-Rezeptor wird recycelt. Das freie Cholesterin verlässt das Lysosom und beeinflusst am glatten endoplasmatischen Retikulum zwei Enzyme. Zum einen aktiviert es die Acyl-CoA-Cholesterin-Acyltransferase (ACAT), wodurch es zur Veresterung und Speicherung des Cholesterins kommt und zum anderen hemmt es die Cholesterinbiosynthese durch Hemmung der HMG-CoA-Reduktase.

HDL (High Density Lipoprotein)

HDL wird über sogenannte Scavenger-Rezeptoren (SR-B1-Rezeptoren) auf Hepatozyten und Steroidhormon-produzierenden Zellen abgebaut. In der Leber wird das Cholesterin zu Gallensäuren oxidiert oder direkt über die Galle ausgeschieden.

Lipoprotein – Klinik

Störungen im Lipoproteinstoffwechsel, wie es durch genetische Defekte der Fall sein kann, können zu Hyperlipoproteinämien führen. Ein erhöhtes LDL fördert Ablagerungen in Gefäßwänden und kardiovaskuläre Erkrankungen, wodurch es letztendlich zur Atherosklerose führen kann. Ist zusätzlich die Schutzfunktion des HDL nicht gegeben, beispielsweise weil der HDL-Spiegel zu niedrig ist, so ist der Risikofaktor für eine koronare Herzkrankheit erhöht.

Dyslipidämien

Die Lipoproteine weisen im Normalfall im Blut ein bestimmtes Verhältnis zueinander auf. Kommt es zu einem Ungleichgewicht in der Zusammensetzung, können Fettstoffwechselstörungen (Dyslipidämien) auftreten. Bei einer Verminderung einer bestimmten Lipoproteinklasse spricht man von einer Hypolipoproteinämie. Sie tritt eher selten auf und liegt in den meisten Fällen einem genetischen Defekt zugrunde.

Die häufigere Fettstoffwechselstörung stellt die Hyperlipoproteinämie dar, bei der es zur Erhöhung der Konzentration bestimmter Lipoproteine, vor allem LDL und VLDL, kommt. Dem folgt eine relative Senkung der Konzentration anderer Lipoproteine, hauptsächlich der des HDL. Eine Hyperlipoproteinämie kann genetisch bedingt sein, beispielsweise durch einen Defekt des LDL-Rezeptors. Dies verursacht eine familiäre Hypercholesterinämie. Die viel häufiger auftretende, sekundäre Hyperlipoproteinämie stellt die Folge einer Grunderkrankung wie Diabetes mellitus, Alkoholismus oder Adipositas dar. Durch Hyperlipoproteinämien erhöht sich das Risiko für Gefäßerkrankungen wie Atherosklerose, koronare Herzkrankheit (KHK) sowie die periphere Verschlusskrankheit (pAVK).

Atherosklerose

Durch Schäden der Gefäßwand treten Plasmabestandteile in die Gefäßwand ein. Dadurch kann LDL durch eine Interaktion mit Gefäßzellen, glatten Muskelzellen und Makrophagen oxidiert werden. Dieses oxidierte LDL wird über Scavenger-Rezeptoren der Makrophagen aufgenommen.

Oxidiertes LDL gelangt so unkontrolliert in die Makrophagen und der Cholesteringehalt steigt. Es kommt zur Ablagerung von Cholesteroltröpfchen, welche im Mikroskop „schaumig“ dargestellt werden. Deshalb werden die Makrophagen als „Schaumzellen“ bezeichnet. Sie gehen bei weiter steigendem Cholesteringehalt apoptotisch zugrunde, wobei ihr Inhalt im subendothelialen Gewebe die Grundlage des atherosklerotischen Plaques bietet und somit die Atherosklerose bedingt.