ליפופרוטאין ליפאזה – Lipoprotein lipase

הדפס

מדריך בדיקות מעבדה
ליפופרוטאין ליפאזה
Lipoprotein lipase
שמות אחרים	LPL
מעבדה	כימיה בדם
תחום	משק הליפידים בגוף
טווח ערכים תקין	ממוצע של 66 ננוגרם/מ"ל בטווח שבין 46–92 ננוגרם/מ"ל.
יוצר הערך	פרופ' בן-עמי סלע

לערכים נוספים הקשורים לנושא זה, ראו את דף הפירושים – ליפופרוטאין

גילוי LPL

הקיום שלLPL התברר לראשונה בשנת 1943 כאשר Paul Hahn הבחין שעירוי תוך-ורידי של הפארין היה מסוגל לבטל ליפמיה (lipemia) הכרוכה עם אכילת מזון עתיר שומן, ממצא שפורסם על ידו ב-Science באותה שנה. ממצא זה הוביל לקיום המשוער למה שהוגדר בתחילה כ"פקטור פינוי שומן בעזרת הפארין", כאשר מחקרים עוקבים גילו שפקטור זה הוא אנזים ליפוליטי ואז הוא אף הוגדר לראשונה כליפאזה (Anfinsen וחב' ב-Science משנת 1952). הפעילות של ליפאזה זו התגלתה במספר רקמות מחוץ לכבד, כולל הלב ורקמת השומן, אך נמצאה כמוגבלת בפעילותה רק על סובסטרטים תחליביים (emulsified) בהיעדר ליפופרוטאינים בנסיוב (Korn ב-J Biol Chem משנת 1955). רק בשנת 1966 דווח Scanu ב-Science ש-apolipoprotein C2 (להלן apoC2), מרכיב ב-HDL וב-VLDL, מהווה קו-פקטור או משפעל חיוני של פעילות LPL. אז זכה האנזים לראשונה לשם lipoprotein lipase, ונמצא שהוא בעל תפקיד מרכזי במטבוליזם של ליפידים ובטרנספורט שלהם.

מחקרים מתחילת שנות ה-80 הדגימו ש-LPL הוא בעל יכולת להיקשר סימולטנית לליפופרוטאנים ולקולטנים פרוטאוגלינים על פני תאים, מה שמאפשר לו פעילות לא-קטליטית/מגשרת המובילה להצטברות ולקליטה תאית של ליפופרוטאינים (Merkel וחב' ב-J Biol Chem משנת 2002, ו-Mead וחב' ב-FEBS let משנת 1998). כמו כן נמצא ש-LPL הוא בעל תפקיד מפתח במספר מצבים פיזיולוגיים ופתולוגיים כגון טרשת עורקים, obesity, סוכרת, כילומיקרונמיה, מחלת אלצהיימר וכחשון (cachexia).

האנזים LPL הוא חבר במשפחת הגן lipase, הכוללת את pancreatic lipase, hepatic lipase ו-endothelial lipase. זהו אנזים מסיס במים המבקע טריגליצרידים בליפופרוטאינים, כגון אלה הנמצאים בכילומיקרונים ובחלקיקי VLDL, ליצירת 2 חומצות שומן ומולקולת monoacylglycerol. בנוסף, LPL כרוך גם בקליטה תאית של chylomicron remnants, של ליפופרוטאינים עתירי-כולסטרול ושל חומצות שומן חופשיות (Mead וחב' ב-J Mol Med משנת 2002, Rinninger וחב' ב-J Lipid Res משנת 1998 ו-Ma וחב' ב-J Lipid Res משנת 1994). לפעולתו, דורש LPL את ApoC-II כקו-פקטור (Kinnunen וחב' ב-Proc Natl Acad Sci USA משנת 1977, ו-Kim וחב' ב-Biochim Buophys Res Commun משנת 2006). LPL קשור לפני תאי אנדותל בצד הפונה לנהור (lumen) בקפילרות הדם על ידי החלבון glycosylphosphatidylinositol HDL-binding protein 1 (להלן GPIHBP1), וכן על ידי פפטידוגליקנים מהסוג של heparan sulfate (על פי Meneghetti וחב' ב-J Royal Soc משנת 2015). LPL מופיע בעיקר ברקמת השומן, בלב, בשריר השלד, ובבלוטות החלב (Wang וחב' ב-Bichim Biophts Acta משנת 1992, Wong ו-Schotz ב-J Lipid Res משנת 2002, ו-Braun ו-Severson ב-Biochem J משנת 1992).

הסינתזה של LPL

בקצרה, LPL מופרש מתאי פרנכימה כהומודימר מסוכר, ולאחר שהוא מועבר דרך המשתית החוץ-תאית (ECM) וחודר דרך תאי האנדותל לנהור הקפילרי. לאחר שלב התרגום, החלבון שזה עתה סונתז, עובר גליקוזילציה ברטיקולום האנדופלזמטי. אתרי הגליקוזילציה הם Asn-257, Asn-43 ו-Asn-359 (על פי Mead וחב' ב-J Mol Med משנת 2002). אנזימי glucosidase מסירים אז את שיירי גלוקוזה הטרמינליים, והייתה אף השערה שהסרת שיירי גלוקוזה אחראית לשינוי בקונפורמציה הנחוץ ליצירת ההומודימרים ולהפוך לאנזים פעיל קטליטית (Semb ו-Olivecrona ב-J Biol Chem משנת 1969, ו-Wong וחב' ב-J Biol Chem משנת 1994). ב-golgi עוברים האוליגוסכרידים שינוי נוסף המביא ליצירת שתי שרשרות מורכבות, או ליצירת שתי שרשרות מורכבות ושרשרת עתירת-mannose אחת. בצורתו הסופית של LPL, מהוות הפחמימות 12% מכלל מסת המולקולה שמשקלה המולקולרי הוא 55–58 קילו-דלטון (Vannier ו-Aulhaud ב- J Biol Chem משנת 1989). הומודימריזציה נדרשת לפני ש-LPL יכול להיות מופרש מהתאים (Ong ו-Kern ב-J Biol Chem משנת 1989). לאחר הפרשתו מהתאים, LPL נישא דרך תאי האנדותל ומגיע לנהור הקפילרי על ידי החלבון GPIHBP1 (על פי Beigneux וחב' ב-Cell Metabolism משנת 2007, ו-Davies וחב' ב-Cell Metabolism משנת 2010).

המבנה של LPL

המבנה הגבישי של LPL לא התגלה, אך עם זאת קיימות די ראיות ניסוייות ונתוני הומולוגיה מבנית בין חברים במשפחת הליפאזות, המאפשרים לנבא את המבנה הסביר של האנזים כמו גם את האזור הפונקציונלי שלו (McIlhargey וחב' ב-J Biol Chem משנת 2003). ה-LPL מורכב משני אזורים נפרדים: מקטע N-טרמינלי גדול יותר המכיל את האתר הליפוליטי הפעיל, ומקטע C-טרמינלי קטן יותר. שני אזורים אלה קשורים על ידי פפטיד מחבר. הקטע ה-N-טרמינלי ההידרוליטי הוא בעל "קיפול" α/β, שהוא מבנה גלובולרי המכיל β sheet מרכזי המוקף על ידי α helices. המקטע ה-C-טרמינלי הוא מעין β sandwich הנוצר על ידי 2 שכבות של β sheet, והוא דומה לצילינדר מאורך. לעומת LPL באדם בחזירי-ים ובתרנגולות המכיל 3 שרשרות סוכריות, LPL ממיני בעלי חיים אחרים מכילים רק שתי שרשרות סוכרות (Doolittle וחב' ב-J Biol Chem משנת 1990, ו-Masuno וחב' ב-Biochem J משנת 1991).

מנגנון הפעולה של LPL

הקשר בין שני המונומרים המרכיבים את ההומודימר של LPL הוא לא קו-ולנטי, אלא קשר של ראש-זנב. הטריאדה Ser-Asp-His מופיעה בחָרִיץ ההידרופובי של LPL. בהיקשר LPL ל- ApoC-II ולליפידים בליפופרטאינים, המקטע ה-C-טרמינלי מציג את הסובסטרט הליפידי לאתר הקטליטי של LPL. הליפיד המהווה את הסובסטרט מגיב עם החריץ ההידרופובי באתר הפעיל של LPL, ואז לולאת β5 מתקפלת לאחור לתוך ליבת החלבון של האנזים, ומביאה את אחד האלקטרופילים של גומחת ה-oxyanion למצב המאפשר ליפוליזה. השלד הגליצרולי של הסובסטרט הליפידי מסוגל אז לחדור לאתר הפעיל של האנזים ולעבור הידרוליזה. האתר הפעיל של LPL מורכב מהטריאדה המשומרת Ser-132, Asp-156 ו-His-241. אזורים חשובים נוספים החיוניים לקטליזה במקטע ה-N-טרמינלי כוללים גומחת oxyanion ‏(Trp-55 ו-Leu-133), אזור Lid המורכב משיירי חומצות אמינו 216–239, ולולאת β5 המורכבת משיירים 54–64.

אתר הקישור של ApoC-II על פני LPL אינו ידוע כרגע, אך ההשערה היא שאינטראקציה זו מתרחשת תוך מעורבוּת של שיירים במקטעים ה-N וה-C-טרמינלים. המקטע ה-C-טרמינלי מקנה ל-LPL את הספציפיות לסובסטרט; יש לו זיקה גבוהה יותר לליפופרוטאינים גדולים עשירים ב-triacylglyceride, מאשר לליפופרוטאינים עשירים בכולסטרול (Lookene וחב' ב-Biochim Biophys Res Commun משנת 2000). המקטע ה-C-טרמינלי חיוני גם לקישור של LPL לקולטנים של LDL {{כ]}}(Medh וחב' ב-J Biol Chem משנת 1996). שני המקטעים, ה-N-טרמינלי וה-C-טרמינלי, מכילים אתרי קישור להפארין, המרוחקים מאתרי הקישור לליפידים, לפיכך, LPL משמש כגשר בין פני התא וליפופרוטאינים. הקישור של LPL לפני התא או לקולטנים אינו תלוי בפעילותו הקטליטית (Beisiegel וחב' ב-Proc Natl Acad Sci USA משנת 1991). שתי מולקולות של ApoC-II, יכולות להיקשר לכל דימר של LPL. יש הערכה שעד 40 דימרים של LPL יכולים לפעול סימולטנית על מולקולה בודדת של ליפופרוטאין. באשר לקינטיקה, נראה שהשחרור לצירקולציה של תוצר הריאקציה של LPL, הוא הצעד הקובע את קצב הקטליזה של LPL.

הצעד ההתחלתי הוא השעתוק של הגן LPL בגרעין של תאי פרנכימה ברקמות המבטאות את LPL. לאחר מכן ה-LPL mRNE מתורגם לפפטיד ב-rough endoplasmic reticulun, לפני שהוא עובר מספר מודיפיקציות post translational. הגליקוזילציה של LPL מורכבת ממספר שלבים, שהראשון בהם היא ההוספה של אוליגוסכריד בקשר N-גליקוזידי ברטיקולום האנדופלזמטי. מודיפיקציות נוספות במבנה LPL מתרחשות במעבר שלו ל-Golgi ומשם לבועיות (vesicles) המפרישות. משם LPL יכול להגיע לליזוזומים שם יתפרק, או שיגיע לשטח הפנים של תאי הפרנכימה שם ייקשר ל-HSPG בצד הלומנלי של האנדותליום הקפילרי, לצורך ההידרוליזה של ליפופרוטאינים עתירי-TAG. שלב אחרון זה של קישור LPL ל-HSPG, דורש גם שיתוף של הקולטנים של VLDL (על פי Obunike וחב' ב-J Biol Chem משנת 2001). נמצא שהגליקוזילציה של LPL חיונית לפעילות הקטליטית שלו (Ben-Zeev וחב' ב-J Biol Chem משנת 2002). אכן, מספר תסמונות של חסר LPL, כגון זה שמוצאים בעכברי cld/cld, או תסמונת הידועה כ-fatty liver dystrophy או FLD, וכן human type 1 hyperlipoproteinemia, נגרמים כתוצאה מפגם בגליקוזילציה (Davis וחב' ב-J Biol Chem משנת 1990,ו-Fager וחב' ב-J Lipid Res משנת 1990).

התפקוד של LPL

הגן LPL מקודד לאנזים lipoprotein lipase המבוטא על תאי אנדותל בלב, בשריר וברקמת השומן. LPL פועל כהומודימר והוא בעל תפקיד כפול של הידרוליזה של טריגליצרידים ועל גורם של ליגנד/גשר החיוני לקליטה של ליפופרוטאינים דרך הקולטן. הקטליזה המתבצעת על ידי LPL, מאפשרת להמרה של VLDL ל-IDL, כשלב ביניים לפני המרת תוצר ביניים זה ל-LDL. מוטציות חמורות הגורמות לחסר של LPL, גורמות ל- type I hyperlipoproteinemia, בעוד שמוטציות פחות חמורות של LPL, כרוכות במפגעים רבים של מטבוליזם של ליפופרוטאינים.

הסיכון של פנקראטיטיס חריפה גדל כאשר רמת טריגליצרידים בפלזמה היא מעל 870 מיליגרם/דציליטר (Gaudet וחב' ב-Atheroscler Suppl משנת 2010, Miller וחב' ב-Circulation משנת 2011, ו-Scherer וחב' ב-J Clin Gastroenterol משנת 2014). פנקראטיטיס הכרוכה ב-LPLD היא לרוב נשנית (recurrent) ובלתי צפויה ועלולה להיות חמורה ומכייבת (Pavlidis וחב' ב-Crit Care Res Pract משנת 2013, ו-Sandhu וחב' ב-Lipids Health Dis משנת 2011), עם התקפים המתרחשים בדרך כלל בגילים היותר צעירים, בהשוואה למקרים של היפר-טריגליצרדמיה לא-תורשתית (Bruno ב-Eur Gastroenterol Hepatol Rev משנת 2010, ו-Simon וחב' ב-Pancreatology משנת 2001). ללא קשר לסיבה, אפיזודות נשנות של פנקראטיטיס חריפה יכולות לעבור לשלב של פנקראטיטיס כרונית, מה שעלול להגביר את הסיכון של אי-ספיקה אנדוקרינית או אקסוקרינית הנובעות מהרס פרנכימת הלבלב ולגרום לסוכרת. מספר התקפי פנקראטיטיס חריפה עלולים להיות קטלניים עם תמותה מתועדת של 30-40% מהמקרים ביחידות טיפול נמרץ בבריטניה, כאשר תמותה במקרים של פנקראטיטיס קלה אינה עולה על 1% מהמקרים (Harrison וחב' ב-Crit Care משנת 2007).

מטבוליזם של ליפופרוטאינים

Triacylglycerol (להלן TAG) עובר טרנספורט לצירקולציה בצורת חלקיקי ליפופרוטאין גדולים רב-מולקולתיים. TAG דיאטטי או ויטמינים מסיסי-שומן נארזים לתוך כילומיקרונים על ידי המעיים, ואילו TAG המסונתז אנדוגנית מופרש מהכבד בחלקיקי VLDL. שתי קבוצות הליפופרוטאינים נכנסות לצירקולציה כדי להנגיש TAG לרקמות. חלקיקי ליפופרוטאינים עתירי-TAG, גדולים מדי ואינם מסוגלים לעבור דרך האנדותליום הקפילרי של רוב הרקמות, ועל מנת לאפשר גישה של LPL ל-TAG בחלקיקים אלה האתר הפיזיולוגי של פעילות האנזים הוא בצד הלומינלי של תאי האנדותל הקפילריים, אליו LPL קשור דרך פרוטאוגליקנים מסוג heparin sulphate שהם בעלי מטען חשמלי גבוה (Cryer ב- Int J Biochem משנת 1981, Wang וחב' ב-Biochim Biophys Acta משנת 1992, Braun ו-Severson ב-Biochemical J משנת 1992, ו-Enerback ו-Gimble ב-Biochim Biophys Acta משנת 1993). אינטראקציה יכולה להיות מעוכבת על ידי הפארין.

LPL משחק תפקיד קריטי במטבוליזם ובטרנספורט של ליפידים, בכך שהוא מקטלז את השלב מגביל הקצב בהידרוליזה של מרכיב ה-TAG של כילומיקרונים ושל VLDL בצירקולציה. ריאקציה זו מספקת לרקמות חומצות שומן non-esterified (להלן NEFA) וכן 2-monoacyl glycerol. ה-NEFA המסופקות לרקמת השומן הלבנה, עוברות שם רה-אסטריפיקציה לצורך אחסונם כמקור אנרגיה כ-TAG. לאחר ההידרוליזה, חלקיקי ה-remnant chylomicrons שהם קטנים יותר מועברים לתוך הכבד שם קולטן ספציפי מזהה את מרכיב ה-apoE שלהם ומאפשר קליטתם לתוך הפאטוציטים (Mahmood וחב' ב-Biochim Biophys Acta משנת 1996). כל הכילומיקרונים בדרך כלל נעלמים מהצירקולציה תוך 12–14 שעות לאחר ארוחה עתירת שומן. במקרה של VLDL, חלקיקי הליפופרוטאין נעשים קטנים יותר לאחר הידרוליזה על ידי LPL, אך עדיין מכילים מולקולות של cholesteryl esters, והם מוגדרים כ-intermediate-density lipoproteins. לאחר הידרוליזה נוספת על ידי LPL ואיבוד מולקולות TAG הנותרות וכן איבוד apoE, נוצר LDL, המכיל מרכיב גדול של כולסטרול המשמש לסינתזה של סטרואידים, או לסינתזה של חומצות מרה. מחקרים הראו שהקישור ההתחלתי של VLDL ושל כילומיקרונים ל-LPL, מתווך על ידי אינטראקציה ספציפית בין apoC2 ו-LPL‏ (Miller ו-Smith ב-J Biol Chem משנת 1973). אינטראקציה זו כורכת זיקה בין השיירים השליליים בחלק ה-C טרמינלי של apoC2 לבין המטענים החיוביים של LPL ‏(Eisenberg ו- Rachmilewitz ב-J Lipid Res משנת 1975). בנוסף, הודגם ש-LPL עצמו יכול להתנתק מהאנדותליום, ויכול להישאר קשור לחלקיקי ה-remnant ‏ (Saxena וחב' ב-J Biol Chem משנת 1989, ו-Vilella וחב' ב-J Lipid Res משנת 1993). מולקולות חדשות מופרשות של LPL עשויות להחליף מולקולות LPL המנוטרלות, אך האפשרות לנטרול של מולקולות LPL, מונעת אספקת-יתר של חומצות שומן לתאי פרנכימה ברקמות, בתנאים של עודף ליפוליזה.

תפקידים נוספים של LPL הם בין השאר יכולתו לסייע לשגשוג של תא שריר חלק בדופן הווסקולרית (Mamputu וחב' ב-Arterioscler Thromb Vasc Biol משנת 2000). הפעילות האנזימטית של LPL, השפעול של protein kinase C, והקישור של LPL ל-ע heparin sulphate proteoglycan על פני תאי השריר החלק הנדרשים להשפעת LPL על תאים אלה. בנוסף, LPL משרה את הביטוי של הגן המקודד ל-TNFα ‏(Renier וחב' ב-J Lipid Res משנת 1994), ובסינרגיה עם אינטרפרון-γ, גורמים לגירוי של האנזים nitric oxide synthetase במקרופאגים (Renier ו-Lambert ב-Arterioscler Thromb Vasc Biol משנת 1995), משפעל את האנזים האנדותליאלי NAD(P)H oxidase‏ (Esenabhalu ב-Br J Pharmacol משנת 2002), ומפחית את ההפרשה של apoE‏ (Lucas וחב' ב-J Biol Chem משנת 1997).

שימור וארגון של הגן של LPL

LPL יחד עם ליפאזה של הכבד וליפאזה של הלבלב, הם שלוש ליפאזות המקודדות על ידי גנים המשתפים ביניהם דמיון מבני, והם כנראה נובעים מגן קדמון משותף (Hide וחב' ב-J Lipid Res משנת 1992). שבטי cDNA ‏ (clones) של ,LPL בודדו ורוצפו ממספר סוגי בעלי חיים, כולל בני-אדם, חזירי-ים, עכברים וחולדות, תרנגולות, פרות, קופי בבון, כבשים חזירים ודגים (Raisonniere וחב' ב-Comp Biochem Physiol משנת 1995, ו-Oku חב' באותו כתב-עת משנת 2002). נמצאה הומולוגיה בין המבנים הראשוניים של ליפאזות אלו בכל היונקים שנחקרו של למעלה מ-90%, פרט לחזירי הים איתם ההומולוגיה הייתה של 80%. השוואת הרצפים בין עופות ובני-אדם הראתה הומולוגיה של כ-70%.

בנוסף לרצפי cDNA, בודדו מספר שבטים גנומיים של LPL, ממקור אדם, תרנגולת, חזירי-ים, עכברים וחולדות, ודגים (Deeb ו-Peng ב-Biochemistry משנת 1989, Enerback וחב' ב-Mol Cell Biol משנת 1992, Previato וחב' ב- J Biol Chem משנת 1991 ו-Bey וחב' ב-Gene משנת 1998). נמצא שהגן LPL מורכב מ-10 אקסונים, המופרדים על ידי 9 introns. אקסון 1 מקודד לאזור ה-'5 הבלתי מתורגם, ואילו אקסון 10הגדול מכולם, מקודד לכל אזור ה-'3 הבלתי מתורגם.

הסינתזה והעיבוד של LPL

למרות שהאתר הפיזיולוגי בו מבצע LPL את ההידרוליזה של ליפופרוטאינים, נמצא על פני התאים האנדותליאליים הקפילריים, מספר גישות כולל היברידיזציה in situ, לא הצליחו להדגים נוכחות של LPL mRNA בתאים אנדותליים ממגוון רקמות שנחקרו (Camps וחב' ב-Am J Physiol משנת 1990). לעומת זאת, mRNA זה נמצא נוכח בכל סוגי התאים האחרים שנמצאים ברקמות אלו. ממצאים אלה תואמים את התאוריה ש-LPL פונקציונאלי הנמצא בצד הלומנלי של תאי אנדותל קפילריים, מסונתז לראשונה על ידי תאי פרנכימה, ואז הוא מועבר לאתר הפעולה שלו.

וויסות פעילות LPL

הבקרה על LPL מתרחשת בעת השעתוק וכן לאחר השעתוק (Wang ו-Eckel ב- Am J Physiol Endocrinol Metab משנת 2009). השעון הצירקדיאני עשוי להיות בעל חשיבות בבקרה של רמות LPL mRNA ברקמות היקפיות (Delezie וחב' ב-FASEB J משנת 2012). האיזואנזימים של LPL נמצאים תחת בקרה המשתנה בהתאם לרקמה. לדוגמה, אינסולין ידוע כמשפעל של LPL באדיפוציטים וכממקם של LPL באנדותליום הקפילארי. לעומת זאת, הודגם שאינסולין מפחית את הביטוי של LPL בשריר (Kiens וחב' ב-J Clin Invest משנת 1989). במקום זאת, LPL של שרירי השלד והלב משופעל על ידי גלוקגון ועל ידי אדרנלין. עובדה זו עשויה להסביר מדוע במהלך צום, גדלה פעילות LPL ברקמת שריר, ונחלשת ברקמת השומן, בה בשעה שאחרי ארוחה, קטנה פעילות LPL בשריר, ומתחזקת ברקמת השומן.

באופן עִקְבִי ביחס לממצאים האחרונים, מרכיבים דיאטטיים משפיעים על פעילות LPL בשריר וברקמת השומן. כך לדוגמה, לאחר 16 יום על דיאטה עשירה בפחמימות או בשומנים, עולה פעילות LPL באופן משמעותי ברקמות השריר והשומן, 6 שעות לאחר ארוחה עשירה בפחמימות או בשומנים. עם זאת, העלייה בפעילות LPL ברקמת השומן בתגובה לדיאטה עתירת פחמימות, הייתה גדולה באופן משמעותי בהשוואה לדיאטה עתירת-שומן. לא היה כל הבדל בין שתי הדיאטות הללו על רגישות לאינסולין או על פעילות LPL בצום ברקמות השריר או השומן (Yost וחב' ב-Am J Clin Nuit משנת 1998).

הריכוז של LPL על פני שטח הפנים של תאי אנדותל, לא יכול להיות מבוקר על ידי תאי אנדותל עצמם, שכן תאים אלה אינם מסנתזים LPL או מפרקים אותו. לעומת זאת, בקרה זו מתרחשת על ידי הפיקוח על חדירת LPL באזור הליפוליטי. חלבון מפתח הקשור בבקרת פעילות LPL הוא ANGPTL4, המשמש כמעכב מקומי של LPL. השריית יצירת ANGPLT4 משמעותית בעיכוב פעילות LPL ברקמת שומן "לבנה" בשעת צום. מתגברות הראיות המייחסות ל-ANGPTL4 וויסות פיזיולוגי של פעילות LPL במגוון של רקמות (Dijk ו-Kersten ב- Trends Endocrinol Metab משנת 2014).

הוצע מודל של ANGPTL3-4-8 כדי להסביר את הוואריאציות בפעילות LPL במהלך מעגל אכילה-צום (Zhang ב-Open Biol משנת 2016). באופן ספציפי, אכילה משרה יצירת ANGPTL8, ומשפעלת את מסלול ANGPTL8–ANGPTL3, המעכב את פעילות LPL בשרירי השלד והלב. כך הטריגליצרידים בצירקולציה הופכים להיות זמינים לקליטה על יד רקמת השומן הלבנה, בה פעילות LPL גדלה כתוצאה מהפחתה של ANGPTL4. היפוכו של דבר מתרחש בעת צום, המדכא ANGPTL8 אך משרה יצירה ANGPTL4, ולכן הכוונה של טריגליצרידים לשריר. מודל זה מציע מסגרת כללית המסבירה כיצד התנועה של טריגליצרידים מווסתת.

הקשר בין רמת LPL ומחלת עורקים כליליים

אחד המחקרים האפידמיולוגיים המצוטטים, הוא מחקר רב-מוסדי שנערך בקיימברידג' ובאמסטרדם הידוע כ-EPIC-Norfolk Prospective Population Study, שבחן בין השאר את הקשר בין ריכוז LPL בנסיוב והסיכון למחלת עורקים כליליים בעתיד. במחקר פרוספקטיבי זה נמדדו רמות LPL בנסיוב של מדגם של 1,006 מטופלים, גברים ונשים, בהם התפתחה מחלת עורקים כליליים (להלן CAD) במהלך 7 שנות מעקב. בקבוצת הביקורת נכללו 1,980 גברים ונשים בריאים, תואמים בגיל ובמגדר. נמצא שרמות LPL בנסיוב של החולים היו נמוכות יותר מרמות אלו בנבדקים הבריאים, כך נקבעו בממוצע רמות LPL של 61 ננוגרם/מ"ל (עם טווח של 43–85 ננוגרם/מ"ל) בקרב החולים, לעומת רמה ממוצעת בנבדקים הבריאים של 66 ננוגרם/מ"ל (עם טווח של 46–92 ננוגרם/מ"ל).

הבדל זה היה מאוד משמעותי סטטיסטית (p<0.0001), והוא נותר משמעותי גם לאחר התאמה ללחץ-דם, סוכרת, עישון, מדד מסת הגוף-BMI, ורמת LDL-כולסטרול. כמצופה מהביולוגיה של LPL, התאמות נוספות ל-HDL-כולסטרול, או לרמת טריגיצרידים בדם, היו כרוכות באיבוד המשמעות הסטטיסטית של הקשר בין רמת LPL והסיכון לאירוע עתידי של CAD. נבדקים ברמה הגבוהה ביותר של LPL, היו בעלי סיכון הנמוך ב-34% לאירוע עורקים כליליים בעתיד (p<0.0001). אכן בחלוקה של רמות LPL לרביעונים (quartiles), נמצא שבדרגת סיכון 1 (הגבוהה ביותר) ל-CAD עתידי, רמת LPL הייתה נמוכה מ-46 ננוגרם/מ"ל, בדרגת סיכון 2 טווח הרמות של LPL היה 47–65 ממוגרם/מ"ל, בדרגת סיכון 3 טווח הרמות של LPL היה 66–91 מיליגרם/מ"ל, ובדרגת סיכון 4 (הנמוכה ביותר) טווח הרמות LPL נקבע כגבוה מ-92 ננוגרם/מ"ל (Rip וחב' ב-Arteriosclr Thromb Vasc Biol משנת 2006).

אינטראקציות של LPL

LPL נמצא מגיב עם LRP1 או low density lipoprotein receptor-related protein 1 (Williams וחב' ב-J Biol Chem משנת 1994, Nykjaer וחב' באותו כתב-עת משנת 1994 ו-Chappell וחב' באותו כתב-עת משנת 1992). LPL משמש גם ליגנד הנקשר לקולטנים של α-2-macroglobulin, של GP330 ושל VLDL. בעוד שLPL משופעל על ידי האינטראקציה שלו עםApoC-II, הוא מעוכב על ידי האינטראקציה שלו עם ApoC-III.

חסר של LPL

הגן ל-LPL מבוסס על הזרוע הקצרה (p) של כרומוזום 8 בעמדה 22. נמצאו למעלה מ-220 מוטציות בגן זה, שעלולות להיות קשורות ל-LPLD. חסר משפחתי של LPL הידוע כ- familial lipoprotein lipase deficiebncy (ולהלן LPLD), הידוע לפעמים כתסמונת chilomicronemia או כ-hyperlipoproteinemia type Ia, נגרם על ידי מוטציות loss-of-function בגנים הכרוכים במסלול של LPL, והוא מועבר בהורשה אוטוזומלית-נסיגנית. המאפיינים הקליניים כוללים היפר-טריגליצרידמיה חמורה, chilomicronemia וסיכון מוגבר לפנקראטיטיס נשנית (Gaudet וחב' ב-Gene Ther משנת 2008, ו-Brunzell ב-GeneReviews משנת 1999). השכיחות המוערכת של LPLD היא מקרה אחד למיליון באוכלוסייה (Santamarina-Fojo ב- Endocrinol Metab Clin North Am משנת 1998). רוב אלה עם תסמונת זו, מפתחים תסמינים לפני גיל 10 שנים, ו-25% מהלוקים בה מראים תסמינים כבר מתחת גיל שנה, כאשר תסמונת זו מופיעה בשני המגדרים באופן שווה. המפגע לרוב מופיע בתינוקות וילדים ככאבי בטן עויתיים, פיגור בשגשוג (FTT) ותסמינים אחרים של תסמונת chylomicronemia . בנשים, שימוש באסטרוגנים או הריון ראשון גם כן גריינים מוכרים של ביטוי ראשוני של LPLD.

כיוון שהאנזים LPL אחראי להרס של ליפופרוטאינים עתירי-טריגליצרידים הידועים ככילומיקרונים (Goldberg ב-L Lipid Res משנת 1996), חסר שלו פוגע בפינוי כילומיקרונים מהפלזמה, מה שמתבטא ברמת טריגילצרידים מוגברת בעיקר ברקמת השומן וברקמת השלד (Gaudet וחב' ב-Curr Opin Lipidol משנת 2012). אכן, אלה הלוקים ב-LPLD יכולים להגיע לרמות טריגליצרידים הגבוהות פי-10 עד פי-100 מהרמות נורמליות של טריגליצרידים. התסמינים של LPLD הם לרוב כאבי בטן עוויתיים הנגרמים בדרך כלל מפנקראטיטיס חריפה, כבד וטחול מוגדלים, נוירופתיה היקפית, eruptive xanthomata (פפולות בגוון צהבהב המופיעות על פני העור), ליפמיה רטינליס (כאשר רמות טריגליצרידים הן מעל 2000 מיליגרם לדציליטר, יש שקיעת שומנים מוגברת בכלי דם ברשתית העין), וכן תסמינים קרדיו-פולמונריים (Johnson וחב' ב-Value Health משנת 2015).

משמעות קלינית של חסר LPL

חסר של LPL מוביל להיפר-טריגליצרידמיה (Okubo וחב' ב- Mol Genet Metab משנת 2007). בעכברים, ביטוי-יתר של LPL נמצא גורם לעמידות לאינסולין (Ferreira וחב' ב-Diabetes משנת 2001 ו-Kim וחב' ב-Proc Natl Acad Sci USA משנת 2001), ולעידוד השמנה. תגובה חזקה של LPL ברקמת שומן כתגובה לדיאטה עתירת-פחמימות היא תנאי לצבירת שומן. מחקר אחד דיווח שאנשים צברו יותר שומן בגופם במהלך 4 שנים לאחר דיאטה עשירה בפחמימות, והם הגיבו עם פעילות LPL מוגברת באדיפוציטים של רקמת השומן, או כתוצאה מהפחתה בפעילות LPL בשריר השלד לכל גרם של רקמה (Ferland וחב' ב-Obesity משנת 2012). הביטוי של LPL נמצא כמנבא פרוגנוסטי ב- Prieto) chronic lymphocytic leukemia ו-Oppezzo ב-Molecules משנת 2017). במפגע המטולוגי זה, נראה ש-LPL מספק חומצות שומן חופשיות כמקור אנרגיה לתאים הסרטניים (Rozovski וחב' ב-Leukemia Lymphoma משנת 2015). לכן, רמות מוגברות של LPL mRNA או של LPL עצמו נחשבים באינדיקטורים של פרוגנוזה גרועה (Oppezzo וחב' ב-Blood משנת 2005, Heintel וחב' ב-Leukemia משנת 2005, van't Veer ו-חב' ב-Hematologica משנת 2006, Nückel וחב' ב-Leukemia Lymphoma משנת 2006, Mansouri וחב' ב-Res Leukemia משנת 2010, Kaderi וחב' ב-Hematologica משנת 2011, Porpaczy וחב' ב-Leukemia Res משנת 2013, Mátrai וחב' ב- Pathol Oncol Res משנת 2017, Prieto וחב' ב- Br J Haematol משנת 2018, ו-Rombout וחב' ב-Hematol Eur משנת 2016).

האבחון של LPLD

בדיקות מעבדה מראות הצטברות ניכרת של כילוציקרונים בפלזמה ובהתאם hypertriglyceridemia מסיבית. באופן אופייני הפלזמה בצום נראית חלבית וצמיגה (מה שמוגדר כ- .(plasma lactescence היעדר של סיבות שנוניות ל- hypertriglyceridemia חמורה (כמו סוכרת, אלכוהול, צריכת אסטרוגנים, גלוקו-קורטיקואידים, נוגדי-דיכאון כ-isotretinoin, אחדים מהתכשירים להפחת לחץ-דם, או מצב של פארא-פרואינמיה), מגביר את האפשרות של LPLD. במצב זה, פרט ל-LPL, מספר מוטציות loss-of-function אחרות בגנים המווסתים קטבוליזם של ליפופרוטאינים עתירים בטריגליצרידים (כגון ApoC2, ApoA5, LMF-1,GPIHBP-1 ו-GPD1) יכולות להילקח בחשבון.

הטיפול במקרי LPLD

הטיפול המקובל -LPLD היא דיאטה דלה מאוד בשומן. של כ-20 גרם שומנים ביום המהווה פחות מ-15% מכלל האנרגיה הנצרכת במזון. (Wierzbicki ו-Viljoen ב-Expert Opin Biol Ther משנת 2013). אף על פי כן, בערך 30% מאלה עם LPLD מפתחים פנקראטיטיס, למרות הקפדתם על דיאטה דלת שומן זו. במקרים חמורים של פנקראטיטיס, ייתכן שינקטו בפלזמפרזיס או אף בדיאליזה לפינוי כילומיקרונים מהפלזמה. הטיפול ב-LPLD הוא בעל 2 מטרות: מניעה מיידית של התקפי פנקראטיטיס והפחתה ארוכת טווח של הסיכון למחלה קרדיו-וסקולרית. הטיפול מבוסס בעיקר על שמירת ריכוז טריגליצרידים שמתחת ל-1,000 מיליגרם/דציליטר. יש להימנע גם מצריכת סוכרים פשוטים. ניתן לצרוך במזון טריגליצרידים בעל שרשרת ממוצעת באורכה, כיוון שאלה נספגים לתוך הווריד הפּורטלי ללא אינקופורציה לתוך כילומיקרונים. ויטמינים מסיסי-שומן (A, D, E ו-K) וכן מינרלים אמורים להיכלל במטופלים עם פנקראטיטיס נשנית, שכן קיים חסר בוויטמינים אלה בגלל בעיות ספיגה.

תכשירים המפחיתים רמת שומנים כגון fibrates וחומצות שומן אומגה-3, יכולים להפחית רמת טריגליצרידים ב-LPLD, אך לעיתים קרובות הם אינם יעילים בהשגת מטרות הטיפול ב-LPLD. אמצעים נוספים הם הימנעות מצריכת פריטים המגבירים רמות אנדוגניות של טריגליצרידים, כגון אלכוהול, אסטרוגנים, תכשירים משתנים (diuretics), isotretinoin, נוגדי דיכאון כגון sertraline וחוסמי β-adrenergic.

Gene therapy בחסר LPLD

בשנת 2012 התקבל אישור מה- European Commission לשימוש בתכשיר alipogene tiparvovec (שם מותג Glybera), כתרפיה גנית במבוגרים מאובחנים עם LPLD משפחתית, הסובלים מהתקפי כאבים בלבלב למרות מגבלות דיאטטיות של צריכת שומנים. תכשיר זה עדיין לא נוסה בהיקף נרחב שיאפשר הערכת יעילותו.

ראו גם

• חזרה לדף מדריך בדיקות מעבדה
• בדיקות מעבדה - תחלואת לב וכלי-דם
• בדיקות מעבדה - אבחון מחלות ומפגעים מטבוליים-גנטיים

המידע שבדף זה נכתב על ידי פרופ' בן-עמי סלע, המכון לכימיה פתולוגית, מרכז רפואי שיבא, תל-שומר;
החוג לגנטיקה מולקולארית וביוכימיה, פקולטה לרפואה, אוניברסיטת תל-אביב (יוצר הערך)