LIPOPROTEIN PROFILING

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1 LIPOPROTEIN PROFILING in der KLINISCHEN DIAGNOSTIK und LIFE SCIENCE-FORSCHUNG Produktinformation, März , numares HEALTH

2 LIPOPROTEINE UND HERZ-KREISLAUF-ERKRANKUNGEN Ein hoher Cholesterinwert ist ein bekannter Risikofaktor für Herz-Kreislauf-Erkrankungen wie koronare Herzkrankheit (KHK), Herzinfarkt und andere Folgen der Atherosklerose. Für den Transport im Blut werden Cholesterin und andere Lipide in Lipoprotein-Partikel verpackt, die je nach Zusammensetzung, Größe, Dichte und physiologischer Funktion in verschiedene Klassen eingeteilt werden: VLDL (very low density lipoproteins), IDL (intermediate density lipoproteins), LDL (low density lipoproteins) und HDL (Lipoproteine hoher Dichte; high density lipoproteins). Aufgrund ihrer anerkannten prognostischen Bedeutung für Herz-Kreislauf-Erkrankungen sind LDL- und HDL-Cholesterin als Standard-Laborparameter etabliert. Allerdings hat etwa die Hälfte der Patienten, die mit KHK stationär aufgenommen werden, LDL-Cholesterin Werte im normalen Bereich [1]. Lipoproteine stellen sich nicht als klar abgegrenzte, einheitliche Klassen dar, sondern bilden ein Kontinuum von kleinen, dichten zu großen, weniger dichten Partikeln. Eine genauere Betrachtung erlaubt die Einteilung der Lipoproteine in Unterklassen, sogenannte Lipoprotein-Subklassen (auch als Subfraktionen bezeichnet). Diese Subklassen unterscheiden sich nicht nur in Größe, Dichte und Zusammensetzung, sondern auch in ihrer Atherogenität. WARUM SOLLTEN LIPOPROTEIN-SUBKLASSEN GEMESSEN WERDEN? Lipoprotein-Subklassen gewinnen immer mehr an Bedeutung als Risikofaktoren für Herz-Kreislauf-Erkrankungen (CVD, engl. für cardiovascular disease) [2-5]. Der Zusammenhang von Cholesterin in Lipoprotein-Subklassen, Partikelkonzentration und Partikelgröße mit CVD wurde durch eine Reihe von Studien nachgewiesen [6-27]. Innerhalb der LDL-Fraktion sind vor allem kleine LDL-Partikel positiv mit dem CVD-Risiko assoziiert [6, 10, 12-22]. Obwohl ein hoher Anteil an großen HDL-Partikeln eine schützende Wirkung zu haben scheint, muss dieser Punkt aufgrund unterschiedlicher Studienergebnisse weitergehend untersucht werden [19, 23-26]. In einer groß angelegten prospektiven Studie mit mehr als gesunden Frauen wurden Lipoprotein-Partikelkonzentrationen und -Partikelgrößen mittels Kernspinresonanz-(NMR, engl. für nuclear magnetic resonance) Spektroskopie bestimmt und damit CVD-Ereignisse unabhängig von klassischen Risikofaktoren vorhergesagt [20]. Es wurden bereinigte Hazard Ratios (HRs) von 2,51 (95% Konfidenzintervall (CI) 1,91 bis 3,30) für die LDL-Partikelkonzentration (LDL-P), 0,91 (95% CI 0,75 bis 1,12) für die HDL-Partikelkonzentration (HDL-P), 0,64 (95% CI 0,52-0,79) für die LDL-Größe und 0,65 (95% CI 0,51 bis 0,81) für die HDL-Größe beobachtet [20] und brachten diese damit in die Spitzengruppe der Risikofaktoren. Der Zusammenhang von mit NMR gemessenem LDL-P und zukünftigen CVD-Ereignissen wurde in der großen MESA-Studie ( Multi-Ethnic Study of Atherosclerosis ) mit einem HR von 1,32 (95% CI 1,19-1,47) bestätigt [11]. Ferner haben die beiden eingebetteten Fall-Kontroll-Studien von Blake et al. [6] und El Harchaoui et al. [10] festgestellt, dass LDL-P ein starker Prädiktor für das zukünftige kardiovaskuläre Risiko ist. Darüber hinaus zeigte eine Fall-Kontroll-Studie im Multiple Risik Factor Intervention Trial, dass eine erhöhte HDL-P-Konzentration bei Männern mit metabolischem Syndrom mit einem verringerten Risiko, an CVD zu versterben, einhergeht (HR 0,50; viertes Quartil im Vergleich zum ersten Quartil (95 % CI 0,26-0,96)) [26]. Eine andere eingebettete Fall-Kontroll-Analyse von Kuller et al. zeigte bei Frauen signifikante Unterschiede zwischen CVD-Fällen und der Kontrollgruppe in der LDL-Partikelkonzentration nach der bivariaten Analyse mit LDL-C (Quotenverhältnis (OR, engl. für odds ratio) 1,11 pro 100 nm (95% CI 1,03-1,09)) [7]. Darüber hinaus waren in Kontrollen die Cholesterinkonzentrationen in großen HDL-Partikeln signifikant höher als bei Frauen mit Myokardinfarkt und Angina pectoris (OR 0,73; viertes Quartil im Vergleich zum ersten Quartil) [7]. Bei 2072 Männern aus der Québec Cardiovascular Study wurde eine starke und unabhängige Assoziation zwischen Cholesterin in kleinen, dichten LDL-Partikeln (sdldl) und dem Langzeitrisiko für ischämische Herzerkrankung in den ersten 7 Jahren der Nachsorge beobachtet [27]. Zusammenfassend lässt sich feststellen, dass eine wachsende Zahl von wissenschaftlichen Publikationen belegt, dass die Cholesterin- und Partikelkonzentration in Lipoprotein- Subklassen sowie die Partikelgröße wichtige und unabhängige Risikofaktoren für CVD darstellen. LIPOPROTEIN-SUBKLASSEN IN AKTUELLEN RICHTLINIEN & EXPERTENMEINUNGEN Obwohl der klinische Nutzen eines erweiterten Lipidprofils noch immer diskutiert wird, empfehlen einige aktuelle Richtlinien und Expertenausschüsse die Messung von Lipoprotein-Subklassen und LDL-P zur Risikoabschätzung für kardiovaskuläre Erkrankungen und Patientenmanagement [28-35] : 2008 Lipoprotein management in patients with cardiometabolic risk: Consensus statement from the American Diabetes Association and the American College of Cardiology Foundation The ADA/ACC states that in comparison to LDL-C, NMR-measured LDL-P may be a more accurate way to capture the risk posed by LDL and appears to be a more discriminating measure of the adequacy of LDL lowering therapy [28] Apolipoprotein B and Cardiovascular Disease Risk: Position Statement from the AACC Lipoproteins and Vascular Diseases Division Working Group on Best Practices , numares HEALTH Lipoprotein Profiling - Produktinformation, Version _v2.0 2/5

3 The American Association of Clinical Chemists (AACC) states that LDL-P is consistently more predictive of cardiovascular disease than is LDL-C and appears to provide a better assessment of on-treatment residual risk than LDL-C measurement. It suggested a treatment target for LDL-P of <1100 nmol/l, similar to LDL-C in terms of population percentiles [29] Clinical utility of inflammatory markers and advanced lipoprotein testing: advice from an expert panel of lipid specialists The National Lipid Association (NLA) recommends the evaluation of LDL-P at the time of initial clinical assessment and on-treatment management decisions for intermediate and high-risk patients [30] European Panel On Low Density Lipoprotein (LDL) Subclasses: A Statement on the Pathophysiology, Atherogenicity and Clinical Significance of LDL Subclasses This European expert panel states that there is a significant association of sdldl with increased CVD risk and that evidence from angiographic clinical trials indicates that treatment benefit is related to a decrease in sdldl particles [31] American Association of Clinical Endocrinologists Guidelines for Management of Dyslipidemia and Prevention of Atherosclerosis These AACE guidelines list LDL-P and sdldl as risk factors to be considered. They recommend advanced lipoprotein testing for patients that fail to reach optimal lipid targets or show disease progression while at optimal guideline targets [32] AACE comprehensive diabetes management algorithm 2013 The AACE incorporated LDL-P measures into a diabetes management algorithm. Treatment should be intensified to reach treatment targets for LDL-P of <1200 nmol/l for patients with moderate risk and <1000 nmol/l for patients with high risk [33] Association of apolipoprotein B and nuclear magnetic resonance spectroscopy-derived LDL particle number with outcomes in 25 clinical studies: assessment by the AACC Lipoprotein and Vascular Diseases Division Working Group on Best Practices The AACC concludes that Apo B and LDL-P have consistently been shown to be stronger risk factors than LDL-C. They recommend that the measurement of particle number [ ] should be incorporated into the guidelines for the assessment of CVD risk [34]. Neuere Erkenntnisse [36] bestätigen die Empfehlung, dass Patienten so behandelt werden sollten, dass sie Zielwerte bei der LDL-P-Konzentration erreichen [11,28,29,37]. Behandlungsziele für LDL-P können durch therapeutische Lebensstilanpassungen oder durch mehrere Medikamentenklassen, z.b. Statine, Fibrate, Niacin, einige Glitazone und durch Kombinationstherapien mit einer positiven Wirkung auf die Lipoprotein-Subklassen- Verteilung erreicht werden [11,32,34,37,38]. METHODEN ZUR UNTERSUCHUNG VON LIPOPROTEIN-SUBKLASSEN Es stehen verschiedene Methoden zur Analyse von Lipoprotein-Subklassen zur Verfügung. Die NMR-Spektroskopie basiert auf der mathematischen Dekonvolution der NMR-Signale der Methylgruppen (-CH 3 ) von Lipiden. Methode Kernspinresonanz- Dichtegradienten- Polyacrylamid- Direkte Methode - Spektroskopie (NMR) 1 Ultrazentrifugation (UZ) Gelelektrophorese (GE) Enzymatische Reaktion * Hauptklassen -- VLDL Subklassen LDL Subklassen Nur sdldl HDL Subklassen -- Partikelgröße Partikelkonzentration Subklassen-Chol. Nur sdldl Reproduzierbarkeit (Sehr) hoch Niedrig Mäßig Sehr hoch Durchsatz Hoch Niedrig Mäßig Sehr hoch Hands-on time Sehr gering Mäßig Gering Sehr gering Automatisierung Hoch Mäßig Mäßig Sehr hoch 1 Lipoprotein Profiling-Testsystem von numares * HDL/LDL/VLDL/IDL , numares HEALTH Lipoprotein Profiling - Produktinformation, Version _v2.0 3/5

4 Jedes Lipoprotein-Partikel einer bestimmten Größe verursacht ein charakteristisches Signal. Die Fläche unter dem Signal ist direkt proportional zur Anzahl der Partikel in den verschiedenen Subklassen. Das Verfahren der Ultrazentrifugation fraktioniert Lipoproteine entsprechend ihrer Dichte. Während der Gelelektrophorese werden Lipoproteine nach ihrer Größe und Ladung getrennt. Die anschließende densitometrische Auswertung der einzelnen Banden liefert prozentuale Verteilungen der Lipide in den verschiedenen Subklassen. Ein enzymatisches Verfahren zur Quantifizierung von sdldl-cholesterin basiert auf selektiven Tensiden und Enzymen. Weitere Verfahren wie Chromatografie, Ionenmobilität, Präzipitations-Methoden und andere sind weniger verbreitet. DAS LIPOPROTEIN PROFILING-TESTSYSTEM VON NUMARES numares hat ein Testsystem zur umfassenden Analyse von Lipoprotein-Subklassen entwickelt. Das Testsystem basiert auf einem patentierten Verfahren mit NMR als Basistechnologie und ist für den weltweiten Einsatz in klinischen Laboren und Einrichtungen der Life Science-Forschung konzipiert. Durch eine minimale Probenvorbereitung und die vollautomatische Verarbeitung von mehreren hundert Proben am Tag liefert das Testsystem reproduzierbare Ergebnisse auf kosteneffiziente Weise. Das Testsystem liefert Ergebnisse zu folgenden Serumparametern: - Partikelkonzentrationen * in Lipoproteinklassen (LDL-P, HDL-P) und -subklassen - Durchschnittliche Partikelgrößen * in VLDL, LDL und HDL-Fraktionen - Cholesterinkonzentrationen * in Lipoproteinklassen und -subklassen - Standard-Lipidpanel (Gesamtcholesterin, Triglyceride, LDL-C, HDL-C) - Metabolische Parameter (Glukose, Laktat, Alanin, Valin, Leucin, Isoleucin) * Diese Parameter wurden gegen eine andere NMR-Methode und Gelelektrophorese kalibriert. Anwendungsgebiete Die Ergebnisse des Testsystems können in der klinischen Diagnostik herangezogen werden - um ein erhöhtes Risiko für kardiovaskuläre Erkrankungen aufzudecken und den Patienten so eine wirksame Prävention und rechtzeitige Behandlung zu ermöglichen - um den Krankheitsverlauf vorherzusagen bzw. zu beobachten und so eine individualisierte Therapieentscheidung zu unterstützen - um bei einer therapiebegleitenden Überwachung des Behandlungserfolgs dazu beizutragen, Therapieentscheidungen zu Gunsten einer möglichst hohen Lebensqualität der Patienten zu treffen Die Ergebnisse des Testsystems können in der Life Science-Forschung verwendet werden - zur Untersuchung von Lipoproteinsubklassen als kardiovaskulärer Risikofaktor in verschiedenen Populationen, ihrer Reaktion auf Ernährung und Anpassungen des Lebensstils oder Bedeutung bei anderen Erkrankungen - in der pharmazeutischen Entwicklung zur Charakterisierung des therapeutischen Profils neuer Lipidsenker, sowie - in der personalisierten Medizin, z.b. im Bereich der Biomarker Discovery mit nachgeschalteter Entwicklung neuer Routinetests Erfolgreicher Einsatz in der Routinediagnostik Seit 2013 sind mehrere Lipoprotein Profiling-Testsysteme von numares auf dem US-amerikanischen Markt im diagnostischen Routineeinsatz. Tausende Blutproben werden hier wöchentlich analysiert. Produkte in der Pipeline numares entwickelt kontinuierlich neue Tests, die sich mit bisher unbeantworteten diagnostischen Fragestellungen befassen. Zurzeit konzentriert sich das Unternehmen auf die Bereiche kardiovaskuläre Erkrankungen, Stoffwechselkrankheiten, sowie Onkologie, Transplantationsmedizin und Nephrologie. Alle Lösungen aus einer Hand numares stellt seinen Kunden versierte Experten für die Installation und Validierung der Testsysteme an die Seite und bietet technischen Support für Software bzw. Hardware sowie Bedienerschulungen und Vor-Ort-Service. LITERATUR 1. Sachdeva, A., et al., Lipid levels in patients hospitalized with coronary artery disease: an analysis of 136,905 hospitalizations in Get With The Guidelines. Am Heart J, : p e2. 2. National Cholesterol Education Program Expert Panel on Detection, E. and A. Treatment of High Blood Cholesterol in, Third Report of the National Cholesterol Education Program (NCEP) Expert Panel on Detection, Evaluation, and Treatment of High Blood Cholesterol in Adults (Adult Treatment Panel III) final report. Circulation, : p Myers, G., et al., National Academy of Clinical Biochemistry Laboratory Medicine Practice guidelines: emerging biomarkers for primary prevention of cardiovascular disease. Clin Chem, : p , numares HEALTH Lipoprotein Profiling - Produktinformation, Version _v2.0 4/5

5 4. Greenland, P., et al., 2010 ACCF/AHA guideline for assessment of cardiovascular risk in asymptomatic adults: a report of the American College of Cardiology Foundation/American Heart Association Task Force on Practice Guidelines. Circulation, : p. e Catapano, A., et al., ESC/EAS Guidelines for the management of dyslipidaemias: the Task Force for the management of dyslipidaemias of the European Society of Cardiology (ESC) and the European Atherosclerosis Society (EAS). Atherosclerosis, Suppl 1: p. S Blake, G., et al., Low-density lipoprotein particle concentration and size as determined by nuclear magnetic resonance spectroscopy as predictors of cardiovascular disease in women. Circulation, : p Kuller, L., et al., Nuclear magnetic resonance spectroscopy of lipoproteins and risk of coronary heart disease in the cardiovascular health study. 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Expert Opin Biol Ther, : p KONTAKTDATEN numares AG tel: Josef-Engert-Strasse 9 fax: Regensburg info@numares.com Germany numares GROUP Corporation tel: Ext N. Fifth Street fax: Richmond, VA mail@numares.com USA Alle Informationen in dieser Broschüre (Lipoprotein Profiling) sind ausschließlich für ein Nicht-US-Publikum bestimmt. Sie dienen nur zu Informationszwecken, sollten nicht als medizinische oder diagnostische Beratung gesehen werden und ersetzen in keinem Fall die Beratung oder Behandlung durch einen Arzt oder anderes medizinisches Fachpersonal. numares bemüht sich um korrekte Informationen, übernimmt jedoch diesbezüglich keinerlei Garantie , numares HEALTH Lipoprotein Profiling - Produktinformation, Version _v2.0 5/5