Foszfolipidek a lipoproteinekben: kompozíciós különbségek a VLDL, az LDL és a HDL között terhes nőknél

Absztrakt

Célkitűzés

A vizsgálat célja a nagyon alacsony sűrűségű (VLDL), az alacsony sűrűségű (LDL) és a nagy sűrűségű lipoprotein (HDL) egyrétegű foszfolipid összetételének különbségeinek elemzése volt terhes sovány és elhízott nőknél.

Mód

10 sovány és 10 elhízott terhes nő plazmamintájából izoláltunk LDL-t, HDL-t és VLDL-t, és foszfatidilkolinok (PC) és szfingomielinek (SM) faji összetételét folyadékkromatográfiás tandem tömegspektrometriával elemeztük. Wilcoxon-Mann-Whitney U tesztet és a fő komponens elemzést (PCA) alkalmazták annak vizsgálatára, hogy a metabolit profilok különböznek-e a sovány/elhízott csoport és a lipoprotein fajok között.

Eredmények

Az elhízott és nem elhízott terhes nők között nem találtak jelentős különbséget a metabolit szintekben. A PCA 1. és 2. komponense elkülönült az LDL, a HDL és a VLDL között, de nem a normál testsúlyú és az elhízott nők között. Tizenkét SM és egy PCae volt nagyobb mennyiségben az LDL-ben, mint a VLDL-ben. Ezzel szemben négy acil-alkil-PC és két diacil-PC szignifikánsan magasabb volt HDL-ben az LDL-hez képest. A VLDL és a HDL különbözött három SM-ben, hét acil-alkil-PC-ben és egy diacil-PC-ben (HDL-ben magasabb értékek) és 13 SM-ben (magasabb VLDL-ben). Néhány foszfolipid faj asszociációját is találtuk a HDL és az LDL koleszterinnel.

Következtetés

Terhes nőknél a foszfolipid összetétele jelentősen eltér a HDL, az LDL és a VLDL szintjétől, hasonlóan a férfiaknál és a nem terhes nőknél tapasztaltakhoz. Az elhízott és sovány terhes nők nem mutattak szignifikáns különbséget a lipoproteinhez kapcsolódó metabolit profiljukban.

Bevezetés

Az elhízás és társbetegségei komoly közegészségügyi problémát jelentenek [1]. Bebizonyosodott, hogy a terhesség és a korai élet már meghatározhatja az utat a káros anyagcsere-állapot felé, mint az elhízás esetén. Ebben a tekintetben az anyai elhízás a terhesség alatt kockázati tényező az utódok elhízásának későbbi életében. Mechanikailag a lipoproteinek jelentik a magzati tápanyagellátás egyik fő forrását, mivel triacil-glicerint (TG) tartalmaznak. Az elhízás zavart lipoprotein profilhoz kapcsolódik [3]. Ezért a magasabb lipoprotein szint és a foszfolipid monoréteg megváltozott szerkezete fontos kutatási objektum, mivel a módosítások következményekkel járhatnak a magzati energiaellátásra és az energia túl- vagy alulkínálatból eredő későbbi káros egészségügyi problémák korai programozására.

Böjt állapotban a nagyon kis sűrűségű lipoproteinek (VLDL) feladata a zsírsavak TG formájában történő szállítása a májból az extrahepatikus szövetekbe, terhesség alatt pedig a magzatba az energia-anyagcsere és a szerkezeti fenntartás érdekében [4]. A VLDL részecskék alacsony sűrűségű lipoproteinekké (LDL) alakulnak át, amelyek kevesebb TG-t és több koleszterint tartalmaznak, mint a VLDL. Az LDL-koleszterin felvehető az LDL-receptor által közvetített szövet által, vagy magas szinten lerakódhat az erek intima-media-jában található megkötő sejtekben, ami hozzájárul a szív- és érrendszeri betegségek kockázatához [5]. Ezzel szemben a HDL visszaszerzi a koleszterint az extrahepatikus szövetekből, és az epével történő kiválasztás céljából visszahozza a májba, hozzájárulva a kardiovaszkuláris kockázat csökkentéséhez [6].

Az összes plazma zsírsav szorosan kapcsolódik a lipoprotein anyagcseréhez, és a különféle lipoprotein tulajdonságok, például a koleszterin és a telített fajok tartalma összefügg a kardiovaszkuláris egészséggel [7,8,9]. Annak ellenére, hogy a lipoprotein zsírsavösszetétel fontossága ezen részecskék anyagcseréje és funkcionalitása szempontjából fontos [10], a különböző lipoproteinekben előforduló molekuláris fajok közötti különbségeket alig vizsgálták.

Az összes lipoprotein felületét foszfolipidek alkotják, főleg foszfatidilkolin (PC) és szfingomielin (SM) [11]. A foszfolipidek e két csoportja pozitívan társult a magasabb BMI-vel a klinikai célzott metabolomikai vizsgálatokban [12,13,14,15]. A jelenlegi metabolomikai vizsgálatok többsége teljes plazmát használ a vér zsírsav- és foszfolipid-analíziséhez [16], és az elemzés előtt általában nem különítik el a különböző lipoproteineket. Így a lipoprotein-összetétel különbségeit nem vesszük figyelembe.

A lipoproteinek foszfolipid összetételében korábban különbségeket mutattak ki férfiaknál és nem vemhes nőknél [17].

Célul tűztük ki az elhízott és sovány terhes nők LDL, HDL és VLDL foszfolipid összetételének jellemzését, amelyet a terhességben általában a lipoprotein fajokon kívül [18] eddig nem írtak le részletesen. A keringő lipidek a terhesség alatt jelentősen megváltoznak, és a lipidszintet összefüggésbe hozzák az utódok antropometriájával [19]. Az főleg a foszfolipideket hasító endoteliális lipáz (EL) magas placenta expressziója azt jelzi, hogy a foszfolipidek részt vesznek a zsírsavak placenta transzferjében [20]. Így a foszfolipidek összehasonlítása a terhes nők lipoproteinjei között javíthatja a terhesség alatti lipid-anyagcsere megértését, és támogatja a további metabolomikai vizsgálatok tervezését a lipoprotein-specifikus elemzések bevonása tekintetében.

Anyagok és metódusok

Tárgyak

Húsz terhes nőt vizsgáltak a szülés idején (37–41. Terhességi hét) a Murcia-i Virgen de la Arrixaca Klinikai Kórház Szülészeti és Nőgyógyászati Szolgálatában, köztük 10 elhízott nőt (terhesség előtti BMI> 30 kg/m 2) és 10 normál testsúlyú nő (terhesség előtti BMI 20-25 kg/m 2). Valamennyi nő teljesítette a következő felvételi kritériumokat: egyedülálló terhesség, szülés, 18–40 éves életkor, mindenevő étrend, DHA-kiegészítők nem fogyasztása az utolsó trimeszterben, nemdohányzó, normális magzati Doppler-vizsgálat és választható császármetszés. Az egészségügyi problémákat vagy terhességi szövődményeket jelentő alanyokat kizárták. Írásbeli tájékozott beleegyezést kaptunk minden alanytól. Ezt a tanulmányt a kórházi etikai bizottság hagyta jóvá.

Mintavétel

Az éhgyomri anyák vérmintáit EDTA-tartalmú csövekkel vettük fel a szállítás idején. A mintákat 3 percig 1200 g-vel centrifugáltuk, hogy plazmát kapjunk.

Biokémiai elemzések

Az inzulint kemilumineszcenciával (DIAsource INSIRMA, Nivelles, Belgium) elemeztük, és a glükózt, az összes koleszterint, a TG-t, az LDL-koleszterint és a HDL-koleszterint egy automatikus analizátorral (Roche-Hitachi Modular PyD Autoanalyzer, Mannheim, Németország) számszerűsítettük.

Lipoprotein izolálás

Az anyai plazma lipoproteineket 1,5 ml friss plazmából izoláltuk ultracentrifugálással, szakaszos NaCl/KBr sűrűség-gradiens [21] alkalmazásával, egy 100Ti rotorral felszerelt Optima L-100 XP ultracentifugában (Beckman Coulter, CA, USA). A plazma többi részét folyékony nitrogénben lefagyasztották, és az elemzésig -80 ° C-on tárolták.

A foszfolipidek anyagcseréjének mérése

A metabolomanalízist a metabolikus és táplálkozási orvoslás osztályán végezték el dr. von Hauner Gyermekkórház Münchenben, Németországban, folyadékkromatográfiával, tandem tömegspektrometriával (LC-MS/MS) összekapcsolva, a korábban leírtak szerint [12].

A poláros lipidek elemzése diacil-foszfatidil-kolinokat (PCaa), acil-alkil-foszfatidil-kolinokat (PCae) és SM-t tartalmazott. Az analitikai technika nem képes meghatározni a kettős kötések helyzetét és a szénatomok eloszlását a zsírsav mellékláncok között. A lipidfajokat a CX: Y nómenklatúra segítségével írjuk le, ahol X a szénlánc hossza (C), Y a kettős kötések száma. Az „A” azt jelenti, hogy az acillánc észterkötésen keresztül kapcsolódik a gerinchez, az „e” pedig éterkötést jelent.

Az összes metabolomikai elemzéshez a tömegspektrométeren történő adatgyűjtést, az adatkezelést és a kvantifikálást az Analyst 1.6.2 szoftverrel végeztük (AB Sciex, Darmstadt, Németország).

Minőség ellenőrzés

Az eredmények minőségellenőrzését (QC) tételenként hat QC minta felhasználásával végeztük. Összességében két adagot mértünk tíz mintával lipoprotein fajonként és plazmánként.

A minőségbiztosítás az inter-és int-batch variancia együtthatón (CV) alapult. A belső kötegelt önéletrajznál 20% -ot, az inter-CV esetében pedig 30% -ot használtunk küszöbértékként. Kizártuk a metabolitokat, ha a QC minták több mint 1 értéke meghaladta az IQR 1,5-szeresét. Ez azért történt, mert 6 QC minta esetén az IQR 1,5-szeresét meghaladó 2 érték véletlenül történhet.

Statisztika

Az R (3.0.2) szoftvert (R projekt a statisztikai számítástechnikához, http://www.r-project.org/) a tanulmány összes statisztikai elemzéséhez használták.

Grafikusan megvizsgáltuk az adatokat a kiugró és normális eloszlás szempontjából. A kritikus értékeket olyan értékként határoztuk meg, amely az IQR 1,5-szerese volt a medián felett vagy alatt. A kritikus értékek közül azokat a méréseket jelentették be befolyásoló megfigyelésekként, amelyek a következő értéktől két szórástól számítottak.

A hiányzó értékeket k legközelebbi szomszéd (knn) imputációval számoltuk [22], mivel a százalékok kiszámításához teljes adatkészletre van szükség. Ha a knd imputáció után a fenti definíció szerint még maradtak befolyásos megfigyelések, a megfelelő mintát kizártuk. Kiszámoltuk az egyes egyedek és fajok metabolitszázalékát, hogy leírjuk a lipoproteinek relatív foszfolipid összetételét. A százalékokat az összes metabolit és a metabolitok csoportonként (PCaa, SM, PCae) is kiszámolták. Első lépésben a foszfolipid összetételbeli különbségeket vizsgáltuk a sovány és elhízott terhes nők között, lipoprotein fajok szerint rétegezve. Wilcoxon Mann Whitney U tesztet alkalmaztunk, mint egy kis mintaméretnél (\ (\ left (\ frac = \ kern0.5em 0.0007 \ right) \). Valahányszor o-értékeket közölnek, Bonferroni korrigáltak. Korrigálatlanul definiáljuk a tendenciákat o-értékei

Eredmények

Az alany jellemzőit az 1. táblázat mutatja. Összesen 71 PC és SM teljesítette a minőségbiztosítási kritériumokat, amelyek 20 PCaa-t (11 többszörösen telítetlen faj), 27 SM-t (16 telített és egyszeresen telítetlen) és 24 PCae-t (15 többszörösen telítetlen) tartalmaznak. A Wilcoxon Mann Whitney U teszt a normál testsúlyú és elhízott alanyok metabolitkoncentrációjának különbségei tekintetében a Bonferroni-korrekció után egyik lipoprotein-alcsoportban sem mutatott szignifikáns különbséget, míg a trend (nem korrigált) o-érték 1. táblázat A terhes nők jellemzői

Manhattani cselekmény a | –log10 (p) | a Wilcoxon Mann Whitney U teszt értékei (y tengelye), a normál testsúlyú és az elhízott terhes nők metabolitkülönbségének vizsgálata a plazmában, lipoprotein fajok szerint rétegezve. Szórt vonal: korrigálatlan α-szint ± log10 (0,05) = ± 1,3

A PCA-analízis megkülönböztető tendenciát mutatott a lipoprotein fajok között az 1. és 2. fő komponens (PrC) alapján. A PrC 1-ben a legmagasabb pontszámot mutató metabolitok főként SM-fajokból, és a PC-fajok PrC2-ből származnak (2. ábra, táblázat 2). A pontszámdiagramból kiderült, hogy a PrC1 elsősorban az LDL-t választja el a másik kettőtől, a HDL-től és a VLDL-től, míg a PrC2 a VLDL-t mind az LDL-től, mind a HDL-től. A PCA megerősíti, hogy az elhízott és sovány terhes nők foszfolipid-összetétele hasonló.

A normál testsúlyú és elhízott terhes nők lipoprotein metabolit-összetételének fő összetevőjének elemzése

Az LDL és a HDL közötti különbségek vizsgálata során egyetlen metabolitfajban az LDL főleg telített és egyszeresen telítetlen SM-t tartalmazott. SM C36: 1, SM C34: 1, SM C32: 1, SM C42: 3, SM C41: 1, SM C42: 2, SM C35: 1, SM C33: 1, SM C39: 1, SM C34: 2, Az SM C33: 3, az SM C42: 1 és a PCae C32: 1 szignifikánsan magasabbnak bizonyult az LDL-ben. A PC-t, PCaa C38: 5, PCae C38: 5, PCae C36: 3, PCae C40: 6, PCae C44: 5 és PCaa C36: 4 tartalmú többszörösen telítetlen zsírsavak (PUFA) százalékos aránya szignifikánsan magasabb volt HDL-ben, mint LDL-ben (ábra 3).

A VLDL és HDL fajok metabolitjainak összehasonlításában SM C42: 2, PCae C38: 5, SM C42: 1, PCae C42: 6, PCae C44: 5, PCae C38: 4, PCae C40: 6, PCae C36: 3, PCaa C32: 0, PCae C44: 6 és SM C41: 1 szignifikánsan magasabb volt HDL-ben a VLDL-hez képest. Egyetlen metabolit sem volt szignifikánsan magasabb a VLDL-ben, mint a HDL-ben (3. ábra).

Az LDL szignifikánsan magasabb százalékban mutatta az SM C42: 2, SM C36: 1, SM C41: 1, SM C34: 1, SM C42: 1, SM C34: 2, SM C41: 2, SM C36: 2, SM C33: 3, SM C42: 3, SM C32: 1, SM C33: 1 és SM C35: 1 a VLDL-hez képest (3. ábra). Összességében az összes mért foszfolipid 25 (35%) szignifikáns különbséget mutatott a lipoprotein fajok között.

Az egyes foszfolipid fajok, valamint az összes HDL-koleszterin és az összes LDL-koleszterin közötti Spearman-összefüggés a lipoproteintől függően különböző fajokkal mutatott összefüggést, de a szóródási sávok nem mutattak egyértelmű tendenciát (1. kiegészítő fájl: S1-S5. Ábra). A HDL-ben a legfontosabb metabolitok és koleszterin asszociációk> 0,3> korrelációs együtthatóval PCae C32: 1, PCae C36: 3, PCae C38: 5, PCaa C36: 4, SM C33: 3, SM C34: 2, SM C34: 1 és SM C32: 1. Az LDL-ben a koleszterin és a foszfolipidek közötti legfőbb asszociáció a PCae C44: 5, PCaa C38: 5, SM C42: 3, SM C42: 1 és SM C32: 1 volt (1. kiegészítő fájl: S1-S5. Ábra).

Vita

A 10 sovány és 10 elhízott, terhes nő lipoproteinjeinek foszfolipid-összetétele nem volt szignifikáns különbség a két csoport között.

Érdekes módon a foszfolipid fajok összetétele a fő lipoprotein fajokban, az LDL, HDL és VLDL hasonló a férfiak és nem terhes nők esetében korábban közölt adatokhoz [17] (3. táblázat).

Ugyancsak magasabb SM-t találtunk az LDL-ben, mint a VLDL vagy a HDL, míg a HDL nagyobb százalékban mutatta a PC-t, elsősorban a PCae-ket, mint a másik két lipoprotein. Az LDL-hez kapcsolódó metabolitok több telített és egyszeresen telítetlen fajt tartalmaznak, míg a HDL-ben nagyobb arányban található foszfolipidek többszörösen telítetlen fajokat tartalmaznak. Az SM általában főleg telített és egyszeresen telítetlen fajokból áll [24]. Az LDL telítettebb fajokkal társul, és a megállapított magasabb SM/PC arány ezt jelzi [25]. Ez a tanulmány azt mutatja, hogy nemcsak a telítettség vagy az SM kapcsolódik szorosabban az LDL-hez, mint a HDL-hez, hanem ez is az SM-fajokra jellemző.

A lipoproteinek foszfolipid-összetétele a terhesség utolsó trimeszterében különös jelentőséggel bír, mivel a placenta lipidátadása főként az EL aktivitására támaszkodik, amely foszfolipázt mutat, nem pedig TG lipáz aktivitást [26]. Ezért különösen a hosszú láncú többszörösen telítetlen és esszenciális zsírsavak tartalma fontos a magzat számára. Ezek főleg a HDL-ben találhatók meg [27], amit ez a tanulmány is megerősített. Kimutatták, hogy az SM gátló hatást fejt ki az EL-re, ami különösen fontos az LDL-foszfolipid felvétel szempontjából, bár az EL a HDL-t részesíti előnyben [28].

Hasonló vizsgálatokat mutattunk ki terhes nőknél, mint a férfiak és a nem terhes nők, más tanulmányokban, amelyek például több SM C34: 1-t tartalmazó LDL-t találtak VLDL vagy HDL helyett [17, 29]. Teljesen lehetségesnek tűnik, hogy a lipoprotein minták társulása a szív- és érrendszeri és más betegségekkel valójában a különböző lipoproteinek foszfolipidjeinek összetételén alapulhat.

Következtetések

Először mutattuk ki a foszfolipidek különböző eloszlását a terhes nők plazma lipoproteinjeiben, hasonlítva a férfiak és a nem terhes nőkét. Ez azt jelzi, hogy a lipoproteinek funkcionalitását a molekuláris fajok összetétele befolyásolhatja a terhesség állapotától függetlenül. További vizsgálatokra van szükség a különböző lipoproteinek egyedi zsírsav- és foszfolipid-összetételének jobb megértéséhez, hogy megértsük a lipoprotein-anyagcserére, az egészségre és a betegségekre gyakorolt hatásukat.