Аполипопротеин E (ApoE) - генотипирование

Общая информация

Аполипопротеин E (ApoE) представляет собой гликопротеин, состоящий из 299 аминокислот, которые играют фундаментальную роль в метаболизме липидов. Он синтезируется в основном в печени и головном мозге, но также локализуется в почках или селезенке. В нервной системе астроглия и микроглия являются основными продуцентами ApoE, в то время как нейроны преимущественно экспрессируют рецепторы для ApoE.

ApoE прикрепляется к различным липопротеинам плазмы, таким как хиломикроны, липопротеины очень низкой плотности (ЛПОНП) и липопротеины высокой плотности (ЛПВП). Он участвует в клиренсе остатков хиломикронов и ЛПОНП, служа лигандом для рецепторов липопротеинов (рецептор ЛПНП и апо-специфический рецептор печени). Таким образом, избыток холестерина в крови удаляется путем транспорта к рецепторам на поверхности клеток печени с целью обработки. Поддержание нормального уровня холестерина имеет важное значение для предотвращения ишемической болезни сердца и инсульта.(1;3;4;5;6). ApoE также важен для кишечного всасывания холестерина(6).

Ген APOE, расположенный на длинном плече хромосомы 19 (состоящий из 4 экзонов и 3 интронов, имеющих 3597 пар оснований), демонстрирует полиморфизм, описывая три аллеля (ε2, ε3 и ε4), которые могут приводить к шести различным генотипам (ε2/ε2, ε2/ε3, ε2/ε4, ε3/ε3, ε3/ε4 и ε4/ε4). Три аллеля кодируют три изоформы ApoE: E2, E3 и E4 соответственно, которые отличаются друг от друга аминокислотами, присутствующими в положениях 112 и 158. E3-наиболее распространенная изоформа в Кавказской популяции показывает цистеин (Cys) в положении 112 и аргинин (Arg) в положении 158. E2 и E4 отличаются от E3 уникальной аминокислотной заменой в одном из двух положений – E2: Arg158→Cys; E4: Cys112→Arg.

Частота аллелей ε2, ε3 и ε4 для большинства европеоидной расы варьируется следующим образом:

– ε2 = 8 – 12%
– ε3 = 74 – 78%
– ε4 = 14 – 15%

Генотип APOE влияет на захват липопротеинов клетками печени, а также катаболизм хиломикромов, частиц ЛПОНП и ЛПВП. Аллель ε3 представляет собой вариант, связанный с "нормальным" метаболизмом липидов. С другой стороны, многие исследования по оценке роли полиморфизма ApoE в липидах плазмы показали, что присутствие аллеля ε4 связано с повышением уровня холестерина ЛПНП, тогда как присутствие ε2 связано со снижением уровня холестерина ЛПНП. Кроме того, в некоторых исследованиях сообщалось, что аллель ε4 связан с ишемической болезнью сердца, особенно у людей мужского пола. Также наличие аллелей ε2 и ε4 вызывает высокие концентрации триглицеридов в плазме(3;4;5;6). Эти изменения обусловлены противоположными эффектами, которые варианты E2 и E4 обычно оказывают на липиды плазмы:

Вариант E2

это связано с менее эффективным образованием хиломикронов и ЛПОНП; перенос крови в печень ниже, что приводит к замедлению клиренса пищевых жиров;
он вызывает более низкое преобразование липопротеинов промежуточной плотности (IDL, который на самом деле представляет собой остатки ЛПОНП) в холестерин ЛПНП, что приводит к снижению общего холестерина и повышению уровня триглицеридов;

он преимущественно связывается с ЛПВП-холестерином;

он демонстрирует значительно низкое сродство к рецепторам липопротеинов.

Вариант E4

ограничивает связывание с ЛПВП-холестерином;

он преимущественно связывается с ЛПОНП-холестерином; таким образом, предотвращает нормальный процесс клиренса холестерина;

обеспечивает быстрое преобразование IDL в LDL;

глобальный эффект: повышение общего холестерина, холестерина ЛПНП и триглицеридов.

Гомозиготный генотип ε2 / ε2 связан с гиперлипопротеинемией III типа (семейная дисбеталипопротеинемия), семейной дислипидемией, характеризующейся комбинированным повышением уровня холестерина и триглицеридов в сыворотке и наличием широкой бета-фракции при электрофорезе липопротеинов, соответствующем IDL. Он имеет частоту от 1/2000 до 1/10 000 и связан с высоким риском ишемической болезни сердца и заболеваний периферических сосудов. Начало состояния, как правило, в зрелом возрасте, но варьируется от подростков до пожилых людей. До развития сосудистых заболеваний пациенты обычно не испытывают никаких симптомов, большинство из которых диагностируются с гиперлипопротеинемией III типа после рутинного контроля, где наблюдаются изменения уровня холестерина и триглицеридов в плазме. Клинические проявления включают стенокардию, инфаркт миокарда или перемежающуюся хромоту. У нелеченных людей могут наблюдаться ксантомы (плоские в ладонных складках или бугристые в суставах).

Демонстрация генотипа ε2 / 2 имеет решающее значение для диагностики гиперлипопротеинемии III типа. Более 90% людей с гиперлипопротеинемией III типа гомозиготны по аллелю ε2. Однако менее 10% людей, гомозиготных по аллелю ε2, имеют клинические проявления гиперлипопротеинемии III типа. Это говорит о том, что другие генетические, гормональные или экологические факторы способствуют фенотипической экспрессии заболевания. Пациенты с липидным профилем, соответствующим гиперлипидемии типа III, являются кандидатами для анализа генотипа APOE3;(4).

Знание генотипа APOE может предоставить дополнительную информацию для создания персонализированных терапевтических вмешательств. Степень, в которой ограничение липидов в рационе улучшает аномальный липидный профиль, также зависит от варианта ApoE. Таким образом, снижение уровня холестерина ЛПНП в результате ограничительной диеты выше у пациентов с изоформой E4 по сравнению с пациентами с вариантами E2 и E3. Напротив, пациенты с ApoE2, как правило, хорошо реагируют на относительное ограничение углеводов. Курение является основным фактором риска сердечно-сосудистых заболеваний; однако сердечно-сосудистые заболевания развиваются быстрее у некоторых курильщиков, в то время как другие, похоже, не страдают. Генотип APOE может вызывать переменную реакцию на негативное влияние курения; например, курильщики ApoE4 связывают более высокий риск сердечно-сосудистых заболеваний по сравнению с некурящими носителями ApoE4, а дополнительный положительный эффект прекращения курения демонстрируется тем фактом, что бывшие курильщики ApoE4 имеют более низкий риск сердечно-сосудистых заболеваний, чем активные курильщики. По сравнению с вариантом E3 изоформа E4 вызывает более высокий риск сердечно-сосудистых заболеваний у курильщиков. Что касается лечения статинами, несколько исследований показали, что среднее снижение уровня холестерина ЛПНП выше у пациентов с ApoE2, чем у пациентов с ApoE3 и ApoE41.

Аполипопротеин Е играет важную роль в метаболизме липопротеинов и гомеостазе холестерина в головном мозге, и поэтому носители аллеля ε4 гена ApoE имеют высокий риск развития болезни Альцгеймера (БА). Гомозиготы по аллелю ε4 гена ApoE обычно развивают БА в более молодом возрасте по сравнению с гетерозиготами. Генотипирование ApoE не является ни специфическим, ни чувствительным и может играть только вспомогательную роль в диагностике БА у симптоматических людей; у бессимптомных людей его роль незначительна. Таким образом, наличие аллеля ε4 не является ни необходимым, ни достаточным для развития БA(7).

После открытия гена ApoE несколько исследований продемонстрировали связь между полиморфизмом гена ApoE и хроническими заболеваниями, такими как болезнь Альцгеймера, возрастное снижение когнитивных функций, остеопороз, рак молочной железы, терминальная стадия заболевания почек, атеросклероз, диабет, ишемическая болезнь сердца и долголетия6.

Рекомендации по генотипированию ApoE-оценка сердечно-сосудистого риска, персонализация терапии, диагностика гиперлипопротеинемии III типа и оценка болезни Альцгеймера у пациентов с деменцией(1;3;4).

Собранный образец-венозная кровь(2).

Контейнер для сбора-vacutainer, содержащий ЭДТА в качестве антикоагулянта(2).

Собранное количество-сколько позволяет вакуум(2).

Причины отторжения образца-использование гепарина в качестве антикоагулянта(2).

Стабильность образца - 7 дней при 2-8ºC(2).

Метод-цепная полимеризационная реакция (ПЦР) с обнаружением электрофорезом в агарозном геле(2).

Интерпретация результатов

Генотип APOE будет сообщен(2).

Границы и помехи   

Этот тест не обнаружит всех мутаций, вызывающих гиперлипопротеинемию типа III. Следовательно, отсутствие обнаруживаемой мутации не исключает возможности того, что человек является носителем или затронут этим заболеванием.

Результаты теста следует интерпретировать в соответствии с клиническим контекстом, семейным анамнезом и наличием дополнительных данных лаборатории.