Lipoproteiny – klucz do zrozumienia lipidogramu

Spis treści

1. Lipidy – cholesterol, trójglicerydy
   • Cholesterol
   • Trójglicerydy
2. Lipoproteiny – uniwersalny nośnik lipidów
3. Lipoproteiny a rozwój miażdżycy
4. Profil lipidowy – spojrzenie na lipoproteiny przez dziurkę od klucza

Liczba pojęć pojawiająca się na wyniku naszego profilu lipidowego może przyprawić o zawroty głowy: cholesterol, trójglicerydy, lipoproteiny, frakcje cholesterolu, frakcje lipoprotein, gęstości lipoprotein. Zrozumienie dodatkowo utrudniają wartości poszczególnych parametrów lipidogramu oraz ich zakresy referencyjne. Biorąc pod uwagę, że zwykle profil lipidowy nie jest jedynym badaniem, które omawiamy z lekarzem w trakcie wizyty w gabinecie, często brakuje czasu na dokładne wytłumaczenie uzyskanych wyników oraz tego, co oznaczają poszczególne wartości. Z tego artykułu dowiesz się, jak działa gospodarka lipidowa w naszym organizmie i co oznaczają poszczególne parametry lipidogramu/profilu lipidowego.

Lipidy – cholesterol, trójglicerydy

Lipidy są szeroką grupą związków organicznych, które charakteryzuje nierozpuszczalność w wodzie. W kontekście profilu lipidowego mówimy o dwóch grupach lipidów – cholesterolu i trójglicerydach.

Cholesterol

Cholesterol jest złożoną cząsteczką o charakterystycznym szkielecie składającym się z połączenia czterech pierścieni zbudowanych z 17 atomów węgla. Ta specyficzna budowa jest wspólna dla steroidów, czyli grupy, do której należą również witamina D, kwasy żółciowe czy też hormony steroidowe: płciowe (np. testosteron, estrogeny czy progesteron), mineralokortykoidy (np. aldosteron odpowiadający za gospodarkę wodno-elektrolitową) czy glikokortykosteroidy (np. kortyzol popularnie nazywany hormonem stresu).

Cholesterol pełni wiele ważnych funkcji w naszym organizmie:

• Wspieranie integralności błony komórkowej: jest kluczowy dla utrzymania płynności i integralności strukturalnej błon komórkowych. Reguluje przepuszczalność błony i wspiera funkcję białek błonowych pełniących różnorodne funkcje (np. receptorową, transportową);
• Synteza hormonów steroidowych: cholesterol służy jako cząsteczka prekursorowa dla syntezy wspomnianych wcześniej hormonów steroidowych.
• Synteza witaminy D: cholesterol jest również prekursorem witaminy D, która jest syntetyzowana, gdy skóra jest narażona na działanie światła ultrafioletowego. Witamina D odgrywa kluczową rolę w metabolizmie wapnia i zdrowiu kości.
• Synteza kwasów żółciowych: cholesterol jest przekształcany w kwasy żółciowe w wątrobie, które następnie są magazynowane w pęcherzyku żółciowym jako składnik żółci, która jest niezbędna do emulgowania i trawienia tłuszczów przyjmowanych z pokarmem.
• Wsparcie funkcjonowania układu nerwowego: cholesterol jest istotny dla mielinizacji komórek nerwowych, co sprzyja efektywnemu przewodnictwu sygnałów między komórkami nerwowymi.

Należy zaznaczyć, że pomimo iż cholesterol jest niezbędny dla wyżej wskazanych funkcji, organizm potrzebuje bardzo małych jego ilości do utrzymania tych procesów w pełnej sprawności. Stąd, wbrew powszechnym obawom, obniżanie stężenia cholesterolu nie doprowadzi do upośledzenia tych szlaków metabolicznych i pogorszenia stanu zdrowia.

Człowiek pobiera około 70-80% cholesterolu z pożywienia, a 20-30% jest syntetyzowane przez człowieka w wątrobie oraz jelicie cienkim. Co ciekawe, cholesterol nie przekracza bariery krew-mózg, dlatego jest on lokalnie syntetyzowany na potrzeby ośrodkowego układu nerwowego.

Trójglicerydy

Triglicerydy lub inaczej trójglicerydy (potocznie zwane tłuszczami) – są to cząsteczki składające się z połączenia glicerolu oraz trzech łańcuchów kwasów tłuszczowych (o długości od 14 do 24 atomów węgla oraz różnej liczbie podwójnych wiązań między nimi). Łańcuchy te mogą być zarówno te same we wszystkich trzech pozycjach, jak i różne – co wpływa na ich biologiczne właściwości. W zależności od położenia łańcuchów w cząsteczce zmieniają się właściwości biologiczne cząsteczki.

Trójglicerydy pełnią następujące funkcje w organizmie:

• Źródło energii: trójglicerydy dostarczają dużo więcej energii w porównaniu do węglowodanów i białka. Glicerol i kwasy tłuszczowe uwalniane z rozkładu kwasów tłuszczowych mogą zostać wykorzystane przez komórkę do produkcji energii.
• Przechowywanie energii: trójglicerydy są magazynowane w tkance tłuszczowej i mogą stanowić dodatkowe źródło do wyprodukowania energii przez komórki.
• Transport kwasów tłuszczowych: kwasy tłuszczowe mogą zostać wykorzystane także do produkcji licznych istotnych biologicznie pochodnych. 99% wszystkich kwasów tłuszczowych we krwi jest transportowane w połączeniu z glicerolem.

Lipoproteiny – uniwersalny nośnik lipidów

Jako wspomniano wcześniej wspólną cechą zarówno trójglicerydów, jak i cholesterolu jest nierozpuszczalność w wodzie. Hipotetycznie, obie frakcje dostając się do osocza krwi w wolnej postaci, zachowałyby się jak olej wlany do wody. Dlatego, dla efektywnego transportu w osoczu krwi, lipidy posiadają swój przenośnik – lipoproteiny.

Lipoproteiny są dużymi strukturami, które, jak podpowiada nam nazwa, składają się lipidów i białek. Ich struktura jest jednak bardziej złożona, co wyjaśnia poniższa rycina. Cząsteczkę lipoproteiny można porównać do bańki. Ściany tej bańki składają się z fosfolipidów – trzeciej, innej grupy lipidów posiadającej szczególną właściwość posiadania hydrofilowej „głowy” oraz hydrofobowego „ogona”, co umożliwia stworzenie bariery między wodą, a nierozpuszczalnymi w niej tłuszczami. W ten sposób lipoproteina może mieszać się z osoczem krwi i jednocześnie efektywnie utrzymywać lipidy w swoim wnętrzu. Na powierzchni, w „ścianie bańki” znajdują się zatopione białka m.in. apolipoproteiny (apo z gr.  ἀπό od/z dala od – w tym kontekście oddzielające się od lipoprotein) kluczowe dla przenoszenia lipidów między lipoproteinami a komórkami organizmu.

Lipoproteiny nie są jednolitą grupą i poszczególne typy wykazują różne biologiczne funkcje w organizmie. Historycznie, na podstawie rozdziału za pomocą wirowania (ultracentryfugacji) i ruchomości w polu elektrycznym (elektroforezy), lipoproteiny podzielono na następujące frakcje:

• Chylomikrony – zawierają głównie trójglicerydy (~90%) i odpowiadają za transport lipidów z przewodu pokarmowego do wątroby drogami limfatycznymi. Przeważnie poza okresem po posiłku nie pojawiają się we krwi obwodowej.
• Lipoproteiny o bardzo małej gęstości (z ang. Very-Low-Density Lipoproteins – VLDL) – składające się w 45-50% z trójglicerydów i 30% z cholesterolu. Ich główną funkcją jest transport lipidów z wątroby do innych tkanek.
• Lipoproteiny o średniej gęstości (z ang. Intermediate-Density Lipoproteins – IDL) – powstają z oddawania przez VLDL trójglicerydów do tkanek obwodowych, swoiście „zagęszczając się” – zmniejsza się zawartość trójglicerydów, a zwiększa cholesterolu.
• Lipoproteiny o małej gęstości (z ang. Low-Density Lipoproteins – LDL) oraz lipoproteina(a) – LDL mogą powstawać w wyniku dalszego „zagęszczania” IDL lub mogą być bezpośrednio wydzielane przez wątrobę. Do LDL należy m.in. cholesterol, który stanowi ~70% wszystkich lipidów wewnątrz tej grupy. Lipoproteina(a) jest podobnie w budowie i składzie do LDL, jednak wyróżnia się dodatkową cząsteczką apolipoproteiny(a) na jej powierzchni.
• Lipoproteiny o dużej gęstości (z ang. High-Density Lipoproteins – HDL) – składają w znacznej mierze z białek. Cholesterol stanowi ~40%, a trójglicerydy ~5% lipidów wewnątrz HDL. Główną rolą HDL jest wsteczny transport cholesterolu z tkanek obwodowych do wątroby.

Ze zwiększającą się gęstością maleje wielkość lipoprotein (HDL może być nawet 15 razy mniejszy od dużej cząsteczki VLDL). Mniejsze cząsteczki są również dużo liczniejsze od tych większych: średnio u zdrowej osoby na jeden chylomikron przypadnie około 200 cząsteczek VLDL, 1500 cząsteczek IDL, 2000 cząsteczek LDL i kilkanaście tysięcy cząsteczek HDL. Z tego też względu większość cholesterolu (~70%) jest zamknięte w LDL i HDL, natomiast VLDL i IDL transportują około 80% wszystkich trójglicerydów. Dlatego LDL nazywamy lipoproteinami bogatymi w cholesterol, a IDL and VLDL lipoproteinami bogatymi w trójglicerydy.

Charakterystyczną cechą chylomikronów, VLDL, IDL i LDL jest występowanie na ich powierzchni apolipoproteiny B. Z kolei na powierzchni HDL występuje apolipoproteina A1.

Lipoproteiny a rozwój miażdżycy

Rozwój miażdżycy jest skomplikowanym, wieloetapowym procesem, w którym kluczową rolę odgrywają lipoproteiny bogate w cholesterol (głównie LDL). W sytuacji nadmiernego stężenia tych lipoprotein we krwi, zwiększa się ich przenikanie do ściany tętnicy. Po dostaniu się do ściany naczyniowej, te lipoproteiny oddają cholesterol makrofagom. Makrofagi te, akumulując cholesterol, przekształcają się w tzw. komórki piankowate, które są głównymi elementami tworzącymi blaszkę miażdżycową.

Ostatnie badania naukowe wskazują na to, że to niekoniecznie sama zawartość lipidów w tych lipoproteinach jest problemem, ale raczej ich liczba – nośnik, a nie zawartość. Okazuje się, że VLDL i IDL jako nośniki cholesterolu również mogą uczestniczyć w powstawaniu miażdżycy. Z tego względu kluczowe w ograniczaniu miażdżycy jest zmniejszanie liczby wszystkich lipoprotein zawierających apolipoproteinę B – a więc VLDL, IDL i LDL.

W odniesieniu do lipoprotein HDL, które tradycyjnie były uznawane za nośnik „dobrego cholesterolu” ze względu na ich zdolność do usuwania cholesterolu z krwi i tkanek, najnowsze badania wprowadzają pewne wątpliwości co do ich roli. Okazuje się, że niskie stężenie HDL może nie być przyczyną problemów, ale raczej skutkiem zwiększonej liczby lipoprotein VLDL, IDL i LDL. To odkrycie sugeruje, że obniżenie poziomu HDL może być efektem ubocznym zwiększonego stężenia innych, bardziej aterogennych lipoprotein, a nie wynikiem utraty niezależnego mechanizmu ochronnego.

Profil lipidowy – spojrzenie na lipoproteiny przez dziurkę od klucza

Pomimo, że to liczba cząsteczek lipoprotein VLDL, IDL, LDL, a nie stężenie poszczególnych lipidów jest bezpośrednio związane z rozwojem miażdżycy, oznaczenie stężeń może być prostym i użytecznym sposobem przybliżenia liczby cząsteczek lipoprotein.

W profilu lipidowym znajdujemy następujące parametry:

• stężenie trójglicerydów – biorąc pod uwagę, że większość trójglicerydów jest przenoszona przez VLDL i IDL, ich stężenie będzie przybliżać liczbę cząsteczek lipoprotein VLDL i IDL – bogatych w trójglicerydy. Względna zawartość (zagęszczenie) trójglicerydów w tych cząsteczkach jest zmienna, stąd też przybliżenie to nie jest idealne.
• stężenie cholesterolu HDL – z racji, że cholesterol jest głównym lipidem w HDL, jego stężenie może przybliżać liczbę cząsteczek HDL. Nie jest to, podobnie jak w przypadku trójglicerydów, przybliżenie doskonałe, ale wystarczające w praktyce klinicznej.
• stężenie cholesterolu LDL – względna zawartość cholesterolu w cząsteczkach LDL jest prawie stała, dlatego też stężenie cholesterolu w LDL będzie bezpośrednim wskaźnikiem liczby cząsteczek LDL, w ten sposób określając rzeczywiste ryzyko sercowo-naczyniowe związane z LDL.
• stężenie cholesterolu nie-HDL – różnica całkowitego cholesterolu i cholesterolu HDL jest równa całkowitej zawartości cholesterolu w lipoproteinach aterogennych (VLDL, IDL, LDL). Okazuje się, że cholesterol w IDL i LDL może być dobrym wskaźnikiem liczby tych cząsteczek. Stąd jego suma z cholesterolem LDL może odpowiadać całkowitemu potencjałowi promiażdzycowemu związanego z lipidami.
• stężenie cholesterolu całkowitego – będzie to wypadkowa suma cholesterolu we wszystkich frakcjach lipoprotein. Przy braku zwiększonej liczby VLDL i IDL (na przykład w otyłości, cukrzycy, zespole metabolicznym) wzrost całkowitego stężenia cholesterolu będzie wynikał głównie ze wzrostu cholesterolu LDL i spadku cholesterolu HDL. Jednak biorąc pod uwagę złożoność tego parametru (zmienność HDL) cholesterol LDL i nie-HDL są lepszymi wskaźnikami ryzyka sercowo-naczyniowego.

Dodatkowymi parametrami profilu lipidowego może być:

• Apolipoproteina B – biorąc pod uwagę, że każda cząsteczka VLDL, IDL i LDL ma na swojej powierzchni jedną cząsteczkę apolipoproteiny B, jej stężenie będzie odzwierciedlało całkowite stężenie VLDL, IDL i LDL – a więc całkowity potencjał promiażdzycowy związanego z lipidami.
• Apolipoproteina A1 – podobnie do sposobu, w jaki apolipoproteina B przybliża liczbę wszystkich VLDL, IDL i LDL, apolipoproteina A1 może przybliżać bezpośrednio liczbę lipoprotein HDL.
• Lipoprotein(a) – jej poziom jest determinowany w dużej mierze genetycznie. Z racji podobieństwa do LDL, w przypadku dużego stężenia lipoproteina(a) podwyższone stężenia cholesterolu całkowitego, cholesterolu nie-HDL mogą być zafałszowane cholesterolem przenoszonym w lipoproteinie(a), a nie bezpośrednio w zwykłym LDL. Ma to znaczenie terapeutyczne, ponieważ klasyczne leki obniżające stężenie lipidów nie wpływają istotnie na stężenie lipoproteiny(a), dlatego może to prowadzić do sytuacji, że terapia nie będzie prowadzić do obniżenia stężenia cholesterolu nie-HDL, czyli: liczby cząsteczek VLDL, IDL i LDL, gdyż rzeczywista przyczyna będzie leżała w lipoproteinie(a).

Piśmiennictwo

1. Visseren FLJ, Mach F, Smulders YM, et al. 2021 ESC Guidelines on cardiovascular disease prevention in clinical practice: Developed by the Task Force for cardiovascular disease prevention in clinical practice with representatives of the European Society of Cardiology and 12 medical societies With the special contribution of the European Association of Preventive Cardiology (EAPC). European Heart Journal. 2021;42(34):3227-3337.
2. Banach M, Burchardt P, Chlebus K, et al. Wytyczne PTL/KLRWP/PTK/PTDL/PTD/PTNT diagnostyki i leczenia zaburzeń lipidowych w Polsce 2021. Nadciśnienie Tętnicze w Praktyce. 2021;7(3):113-122.