Phospholipid Transfer Protein in Kaninchen und Menschen

Hohes "gutes" (=HDL)-Cholesterin schützt vor Gefässverkalkung. Ein Phospholipidaustauschprotein, PLTP, beeinflusst die Wirksamkeit von HDL auf mehreren Ebenen. Weil das Kaninchen, wie der Mensch, stark zur Gefässverkalkung neigt, ist es besonders wichtig die Regulation von PLTP im Kaninchen zu verstehen. Erhöhtes Cholesterin und erhöhte Neutralfette im Blut (Hypertriglyzeridämie; z.B. bei Übergewicht oder Zuckerkrankheit) stellen in prospektiven Studien einen wichtigen Risikofaktor für Gefässverkalkung (Atherosklerose) z.B. am Herzen dar. Andererseits schützt hohes "gutes" (=HDL)-Cholesterin vor Atherosklerose. Dieses Projekt untersucht nun ein Bluteiweiss, das in den Stoffwechsel des Oberflächenfilms von Lipoproteinen eingreift, und zwar in erster Linie in den Transfer von Phospholipiden, weshalb es auch Phospholipid Transfer Protein (PLTP) genannt wurde. PLTP bewirkt im Plasma den notwendigen Abbau von Oberflächenresten aus der "Verdauung" zirkulierender Triglyzerid-reicher Blutfette und trägt zur Bildung normaler "guter" HDL-partikel bei. Beide Wirkungsweisen von PLTP im Plasma dürften vor Atherosklerose schützen; andererseits stimuliert PLTP in den Leberzellen die Ausschüttung von Blutfetten, was ungünstig ist. Vor einer sinnvollen (medikamentösen) Manipulation von PLTP beim Menschen, müssen wir deshalb die gewebsspezifische Rolle dieses Eiweisses und seine natürliche Regulation (z.B. durch Zuckerkrankheit) weit besser kennen lernen. Bisherige Daten hierzu stammen von Studien an Mäusen. Dies ist ein Problem, weil die Maus sehr wenig zu Atherosklerose neigt. Deshalb sind Studien am Kaninchen, einem Tier das durch Fütterung schon niedriger Mengen Cholesterin ausgeprägte Atherosklerose entwickelt, von sehr grossem Nutzen. Um nämlich die Regulation von PLTP z.B. bei Zuckerkrankheit in einzelnen Geweben erfassen zu können, müssen Gewebsproben entnommen werden, was natürlich am Menschen nicht möglich ist. Wir wollen folgende Fragen beantworten: 1) Wird PLTP von Darmzellen bzw. Zellen der Bauchspeicheldrüse gebildet? Welche Zellen im menschlichen Gehirn bilden PLTP? 2) Wie beeinflusst eine Zuckerkrankheit bzw. eine cholesterinreiche Kost die PLTP Ausschüttung? 3) Welchen Einfluss hat eine Infusion von PLTP auf das Lipidprofil? 4) Kann PLTP Zellen der Gefässwand vor der Toxizität von hyper-triglyzeridämischem Plasma schützen? 5) Ist PLTP im menschlichen Plasma bei Herzkranzgefässerkrankung erhöht? Die Antwort auf diese Fragen wird zu einem besseren Ver-ständnis der Schutzwirkung von PLTP vor Atherosklerose beitragen und wichtige therapeutische Konsequenzen für die, derzeit kontroversiell diskutierte, Entwicklung von PLTP-hemmern haben.

Hoch dichte Lipoproteine (HDL) bestehen aus einer Vielfalt von verschiedenen Protein-Lipid-Komplexen, deren Funktion in Atherogenese, Oxidations- und Entzündungs-prozessen durch strukturelle Variation sowohl ihrer Lipid- als auch Protein-komponenten bestimmt wird. Unsere Studien befassen sich mit dem Zusammenspiel einer Reihe von kritischen Faktoren welche die HDL-struktur und -funktion beim Menschen und bei Versuchstieren beeinflussen. Hier sind der intravaskuläre Neutralfettstoffwechsel (Triglyzerid (TG)-transport), die Aktivität endothelialer Lipasen, der zelluläre Cholesterinefflux, die Lipid-transfers welche durch Lipidaustauschproteine vermittelt werden (z.B. durch Phospholipid Transfer Protein (PLTP) und, schliesslich, die zelluläre Aufnahme von HDL Partikeln (z.B. durch Scavenger receptor class B, type I (SR-BI) zu nennen. Unser Projekt hat 3 wesentliche neue Erkenntnisse auf diesem Gebiet erbracht: 1) Nach Verabreichung einer Fettmahlzeit stimulierten wir den intravaskulären TG-stoffwechsel von Probanden durch Injektion von Heparin, eines Aktivators der Lipolyse im Plasma. Im Gegensatz zu Nüchtern-proben konnten wir erstmals zeigen, dass post-prandiales Plasma den programmierten Zelltod (Apoptose) einer Reihe von Zell- linien, die normale Bestandteile der Gefässwand sind (z.B. venöse und arterielle Endothelzellen und Makrophagen), auslöst und dass PLTP diesen Effekt beträchtlich vermehrt. Um dies zu beweisen, erzeugten wir Makrophagen mit stabiler Überexpression von PLTP, eines unserer Studienproteine, und beobachteten, dass die Apoptose dieser Zellen zunahm. Als plausiblen zugrunde liegenden Mechanismus zeigten wir, dass PLTP, in Analogie zu seiner primären Funktion im Plasma, auch in der Lage war den Phospholipid-Transfer zwischen TG-reichen Lipoproteinen und Zellen zu stimulieren. 2) In einer klinischen Studie belegten wir dass eine niedrige zirkulierende Aktivität von PLTP im menschlichen Plasma einen Risikofaktor für Atherosklerose der peripheren Gefässe darstellt, während die PLTP Masse nicht prädiktiv war. Dies belegt sowohl atheroprotektive Funktionen von PLTP als auch eine gestörte Verteilung zwischen molekularen Formen von PLTP mit hoher und niedriger spezifischer Aktivität bei humaner Atheroklerose. 3) Aspirin wird in der klinischen Praxis aufgrund seiner plättchen-hemmenden und entzündungs-hemmenden Eigenschaften breit zur Therapie der Atherosklerose eingesetzt. In Zellkultur-experimenten konnten wir zeigen, dass niedrige Konzentrationen von Aspirin die Protein-konzentration und die biologische Funktion von SR-BI, einem atheroprotektiven Molekül in menschlichen Makrophagen steigert. Dies lässt sich auch an Mäusen, die mit niedrig-dosiertem Aspirin behandelt wurden und an menschlichen Karotis-endarterektomie-präparaten belegen. Damit stellt die posttranskriptionelle Stimulation von SR-BI und, in der Folge, des Cholesterin-efflux aus Makrophagen einen neuartigen atheroprotektiven Mechanismus der Aspirinwirkung beim Menschen dar.