Quantifizierung von oxidiertem Low-Density-Lipoprotein im Serum postmenopausaler Frauen

Abstract

Oxidiertes Low-Density-Lipoprotein (ox LDL) spielt bei mikro- und makrovasvulären Veränderungen der Atherosklerose eine zentrale Rolle und ist für die Diagnostik atherogener Gefäßveränderungen bei Diabetes mellitus, Fettstoffwechselstörungen und Nierenfunktionsstörungen relevant. In der vorliegenden Arbeit wurde ox LDL erstmals in einem großen Probandinnen- Kollektiv mittels 1H-Nuklearmagnetresonanz-Spektroskopie (1H-NMR- Spektroskopie) bestimmt. Methoden 549 postmenopausale Frauen wurden mit einem Fragebogen bezüglich Körpermaße, Vorerkrankungen, Medikamenteneinnahme, Essgewohnheiten und den Konsum von Genussmitteln interviewt. Zudem wurde die Intima-Media-Dicke (IMD) sonographisch vermessen, der Ruheblutdruck bestimmt und ein oraler Glukose-Toleranztest (OGTT) durchgeführt. Im Serum wurden Serumlipide (Gesamtcholesterin, Triglyzeride, LDL, HDL), Nüchternblutzucker (Glukose), Blutzuckerlangzeitwert (HbA1c), Nierenwerte (Kreatinin, Harnstoff) und Homozystein analysiert. Ein Teil des Probandinnen-Serums wurde der 1H-NMR- Spektroskopie zugeführt. Die Peak-Intensitäten bei 1,17 ppm der resultierenden 1H-NMR-Spektren wurden zur Berechung der Serumkonzentration von ox LDL herangezogen. Ergebnisse In 66 Seren (12,4%) konnte ox LDL mit einer Konzentration von 0,98 ± 2,77 mg/dl SD nachgewiesen werden. Die Korrelation der Serumkonzentrationen von ox LDL mit den klinischen Parametern ergab in der multifaktoriellen Varianzanalyse (ANOVA) (r2 = 0,402 bei p < 0,05) signifikante Zusammenhänge für ein Fragebogen-Item ('Applikation von Insulin länger als drei Monate') sowie für die Blutparameter Triglyceride (Regressionskoeffizient b = 0,009; p = 0,032), HDL (b = 0,073; p = 0,001), HbA1c (b = 0,599; p = 0,037), den Serum-Glukosespiegel nach 120 Minuten im OGTT (b = 0,004; p = 0,004) und Harnstoff (b = -0,204; p = 0,003). Diskussion Hohe ox LDL-Serumkonzentrationen lassen auf ein hochatherogenes Lipidprofil schließen, welches durch Hypertriglyceridämie, hochreaktive kleine LDL- Partikel und proinflam-matorische HDL-Partikel charakterisiert ist. Isoliert niedrige Harnstoffserumwerte deuten im Rahmen einer proinflammatorischen diabetischen Stoffwechsellage mit Dyslipoproteinämie auf initiale Sklerosierungsprozesse im Glomerulum und in den Nierengefäßen hin. Die ektope Lipidakkumulation in vaskulären Endothelzellen, pankreatischen Betazellen und renalen Mesangialzellen wird durch Insulinresistenz und hohe ox LDL- Serumkonzentrationen direkt induziert und konnte in diesem Zusammenhang als mögliches pathophysiologisches Bindeglied bei der Entstehung von Atherosklerose, Diabetes mellitus und einer initialen chronischen Niereninsuffizienz herausgestellt werden. Ox LDL ist somit für die klinische Diagnostik von Atherosklerose und Diabetes mellitus bereits in der Frühphase hoch relevant. Es könnte zudem als funktionelles Kriterium das Inflammations- Ausmaß einer proatherogenen und diabetischen Stoffwechsellage ergänzend bewerten sowie eine Einschätzung der Progressionsgeschwindigkeit sekundärer sklerosierender Prozesse ermöglichen. Die 1H-NMR-Spektroskopie stellt bei ausreichender Standardisierung der Proben-verarbeitung im Vergleich zu anderen Serum-Analysemethoden ein sicheres und schnelles Untersuchungsverfahren für ein großes Patientenkollektiv dar. Das geringe benötigte Probevolumen von 0,5 ml steht nach der Vermessung für weitere Parameterbestimmungen zur Verfügung. Mittlerweile existieren auf dem Markt kompakte 1H-NMR-Laborgeräte, welche die 1H-NMR-Spektroskopie als zukunftsfähige Methode für die Diagnostik stoffwechselaktiver Metabolite voranbringen.

Oxidized Low-Density-Lipoprotein (ox LDL) is of high importance for the mirco- and macrovascular modifications of atherosclerosis and is as well relevant for diagnosing atherogenic vascular modifications in diabetes mellitus, dyslipidemia and kidney disorder. This dissertation focused on testing a large proband group using for the first time the 1H-nuclear magnetic resonance spectroscopy (1H-NMR spectroscopy) to measure ox LDL. Methods 549 postmenopausal women completed a survey regarding their body dimensions, previous diseases, medication and nutrition habits as well as the consumption of alcohol and tobacco. In addition the intima-media-thickness (IMD) and the resting bloodpressure were determined and an oral glucose tolerance test (OGTT) was performed. The serum analysis contained lipid values (total cholesterol, triglycerides, LDL, HDL), fasting bloodglucose, haemoglobin A1c (HbA1c), kidney values (creatinine, urea) and homocysteine. A part of the serum was used for the 1H-NMR spectroscopy. Basis for the calculation of the ox LDL serum level were the peak-intensities at 1.17 ppm in the resulting 1H- NMR spectra. Results 66 out of the 549 samples (12.4 %) contained an ox LDL concentration of 0.98 ± 2.77 mg/dl SD. The multifactorial analysis of variance (ANOVA) (r2 = 0.402 bei p < 0.05) showed a significant correlation between ox LDL serum level and the following clinical parameters: one survey-item (‘application of insuline longer than three months’), the bloodparameters triglycerides (regression coefficient b = 0.009; p = 0.032), HDL (b = 0.073; p = 0.001), HbA1c (b = 0.599; p = 0.037), glucose serum level at 120 minutes in the OGTT (b = 0.004; p = 0.004) and urea (b = -0.204; p = 0.003). Conclusion High serum levels of ox LDL lead to a high atherogenic lipid profil, which is characterized by hypertriglyceridemia, high reactive small LDL particels as well as pro-inflammatory HDL particles. Given a pro-inflammatory diabetic metabolism including dyslipoproteinemia, isolated low urea serum levels indicate an initital status of sclerosis in the glomerulum as well as in the kidney vessels. In this context it was demonstrated, that ectopic lipid accumulation in vascular endothel cells, pancreatic beta cells and renal mesangial cells is a potential pathophysiological element for developing atherosclerosis, diabetes mellitus as well as initial chronical kidney failure. It is caused by the fact, that ectopic lipid accumulation is induced directly by insulin resistance and high serum levels of ox LDL. Therefore ox LDL is of high clinical relevance for diagnosing atherosclerosis and diabetes mellitus in the early stage. It could be a functional criteria, when analysing the inflammation level of proatherogenic as well as diabetic metabolism and could moreover enable to assess the progression rate of secondary sclerotic processes. In comparison to other serum assay methods the 1H-NMR spectoscopy allows a reliable and time-efficient analysis of a large patient group, if the sample processing is standardised adequately. Only 0.5 ml are needed to obtain the serum spectrum. Furthermore the sample can be reused to determine other parameters. Meanwhile compact 1H-NMR laboratory equipment is available, which supports the establishment of the 1H-NMR-spectoscopy as sustainable method for diagnosing active metabolites.