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Dissertation zugänglich unter
URN: urn:nbn:de:gbv:18-59735
URL: http://ediss.sub.uni-hamburg.de/volltexte/2012/5973/


Untersuchung der Interaktion von ApoA5 mit Lipoprotein-Rezeptoren

Brügelmann, Karoline

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SWD-Schlagwörter: Lipoprotein-Lipase , Lipidstoffwechsel
Freie Schlagwörter (Deutsch): Apolipoprotein A5, Rezeptor
Freie Schlagwörter (Englisch): lipid metabolism , receptor , apolipoprotein A5 , lrp1
Basisklassifikation: 35.71 , 42.15 , 44.77 , 42.13 , 35.78
Institut: Chemie
DDC-Sachgruppe: Chemie
Dokumentart: Dissertation
Hauptberichter: Weller, Horst (Prof. Dr.)
Sprache: Deutsch
Tag der mündlichen Prüfung: 28.09.2012
Erstellungsjahr: 2012
Publikationsdatum: 10.12.2012
Kurzfassung auf Deutsch: Das 2001 entdeckte Apolipoprotein A5 (ApoA5) gilt als einer der wichtigsten Regulatoren der Plasmatriglyzerid-Spiegel, welche als unabhängige Risikofaktoren von koronaren Herzkrankheiten (KHK) gelten.
Der Mechanismus dieser Triglyzerid-Beeinflussung ist bis jetzt noch nicht im Detail aufgeklärt. Neben einer beschleunigten Verstoffwechselung von triglyzeridreichen Lipoproteinen, den CM und den VLDL, mittels erhöhter Hydrolyse durch Stimulation der Lipoproteinlipase (LPL), wurde postuliert, dass auch die remnant-Aufnahme in die Leber mittels Mitgliedern der LDLR-Familie beeinflusst wird. In der vorliegenden Arbeit wurde die physiologische Bedeutung einer möglichen Interaktion zwischen ApoA5 und zwei wichtigen Vertretern der LDLR-Familie, nämlich LDLR und LRP1, mit Hilfe gentechnisch veränderter Mausmodelle analysiert. Es wurden drei unterschiedliche Mausmodelle untersucht: ein LDLR-defizientes, eines mit konditionalem Knockout von LRP1 in der Leber, sowie eines mit konditionalem Knockout von LRP1 in der Leber auf einem LDLR-defizienten Hintergrund. Diese Mausmodelle exprimierten zusätzlich zum murinen ApoA5 auch humanes ApoA5. Es wurden die Plasmalipide aller Mausmodelle mit Hilfe von Dichtegradienten-Ultrazentrifugationen und FPLC's untersucht. Die lipidsenkende Eigenschaft von ApoA5 ist durch eine Deletion vom LDLR nicht verändert, jedoch ist diese bei einer leberspezifischen LRP1-Defizienz aufgehoben.
Ferner konnte gezeigt werden, dass leberspezifisches LRP1 eine bedeutende Rolle für ApoA5 spielt. Bei gleichbleibender VLDL-Produktion führt eine Deletion von LRP1 in der Leber zu einem Verlust der lipidsenkenden Funktion von ApoA5 im Plasma, zu einem erhöhten postprandialen Tg-Anstieg, einer verringerten Abnahme von radioaktiv-markierten CM, sowie zu einer reduzierten remnant-Aufnahme in die Leber im Vergleich zu den entsprechenden ApoA5-Transgen Mäusen mit Expression von LRP1 in der Leber. Diese vermehrte Leberaufnahme von TRL durch das ApoA5-Transgen konnte in primären Hepatozyten bestätigt werden.
Mit dieser Arbeit wurden somit neue Erkenntnisse im Bereich des Lipidstoffwechsel gewonnen, u.a. wurde die Funktion von LRP1 als Rezeptor für postprandiale Lipoproteine verfestigt. Neben der bereits bekannten Beschleunigung der Hydrolyse, vermittelt ApoA5 durch Interaktion mit LRP1 aber nicht mit LDLR die Aufnahme von atherogenen triglyzeridreichen Partikeln. Diese neubeschriebene Funktion von ApoA5 ist von hoher klinischer Relevanz, da somit die vorhandene Assoziation von ApoA5 mit kardiovaskulären Erkrankungen erklärt werden kann.
Interessant bleibt die Frage, wie ApoA5 intrazellulär prozessiert wird und ob ApoA5 wie ApoE gegebenenfalls in Abhängigkeit von HDL zur Biogenese von antiatherogenen HDL-Precursors beiträgt.
Kurzfassung auf Englisch: Apolipoprotein AV (apoAV) was identified by comparative genome sequencing between human and mouse, and as a liver regeneration protein in the early phase. Presumably, the atheroprotective effect of apoAV in mice results in decreased plasma triglyceride (TG) levels. It is not yet known whether this effect reflects a faster plasmatic TG hydrolysis or an apoAV mediated faster hepatic lipoprotein uptake or both. In vitro studies suggested that apoAV may also mediate hepatic lipoprotein uptake by members of the LDL receptor family.
Therefore, this study investigated apoAV interactions with the two main lipoprotein receptor members, LDLR and LRP1, in different mouse models. The TG-lowering effect of apoAV was investigated in mice expressing the murine ApoA5 gene as well as the human ApoA5 transgene (hApoA5Tr). Therefore three different genetical modified mouse models were analysed. One with LDL receptor deficiency (LDLR-/-) and a second model with conditional knockout of hepatic LRP1 (alb-LRP1-/-) by site-specific recombination using the albumin-promoter-driven Cre-loxP system and respective littermate wild-type controls (hepatic LRP1+/+). If LRP1 is conditionally knocked out in the liver, the LDL receptor is compensatory upregulated. Therefore, the apoAV effect was further studied in a third mouse model with conditional knockout of LRP1 in the liver on a LDLR-deficient background.
Plasma lipid levels were analyzed of all three genotypes with at least 6 animals per genotype. ApoAV decreased plasma TG levels independently of the LDL receptor expression. Surprisingly, hApoA5 transgenic mice lacking hepatic LRP1 abrogate the TG lowering effect of apoAV. Furthermore, liver-specific LRP1 plays a very important role for apoAV. Although the VLDL production is not different in the absence of LRP1 in the liver, next to an abolished TG-lowering effect, the TG-response after an oral fat load was also delayed in alb-LRP1-/- mice.
Generally, chylomicron remnant uptake into the liver was decreased in hepatic LRP1-deficient mice as well as in double deficient animals compared to LRP1 wild-type. Accordingly, hApoA5 expression results in an increased Cr uptake compared to wild-type animals, in contrast to the animals lacking LRP1 in the liver. These findings were confirmed in experiments with primary hepatocytes of mice with indicated genotypes.
In summary, it can be said that this thesis creates new insights in lipid metabolism. The role of LRP1 as a lipoprotein receptor of postprandial remnants was confirmed. Interestingly, next to the known acceleration of the hydrolysis by apoAV, these findings clearly favor a role for apoAV in receptor mediated endocytosis of TG-rich remnant lipoproteins via interaction with hepatic LRP1. However, the LDLR is not important for decreases in triglyceride levels by apoAV.
ApoAV has been implicated in the development of cardiovascular diseases. Therefore, the newly discovered function of apoAV could be an explanation for this.
Still open questions remain in the intracellular process of apoAV and if it plays an essential role in the biogenesis of anitatherogenic HDL-precursors like apoE.

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