Familial Combined Hyperlipidemia (FCHL) är förknippat med en ökad risk för tidig kardiovaskulär sjukdom (CAD).1,2 FCHL beskrevs ursprungligen i familjer med överlevare av hjärtinfarkt genom förekomsten av hypertriglyceridemi, hyperkolesterolemi eller båda hos de drabbade familjemedlemmarna.3 FCHL kännetecknas också av en ökning av apolipoprotein (apo) B och ett ökat antal små, täta LDL-partiklar (sdLDL) jämfört med friska personer.4-6 Även om sdLDL vanligen tillskrivs förekomsten av hypertriglyceridemi har vi tidigare visat att den absoluta massan av sdLDL kvarstår efter behandling med gemfibrozil och korrigering av hypertriglyceridemin.5 Sekretionen av VLDL apo B har visat sig vara ökad hos patienter med FCHL, medan den förblir normal i andra genetiska former av hypertriglyceridemi jämfört med friska kontroller.7-9 FCHL beskrevs ursprungligen som ett monogent drag3 , men nedärvningen av de FCHL-associerade lipidfenotyperna har visat sig vara mer komplex.10 Segregationsanalyser har gett belägg för en gen för förhöjda apo B-nivåer11,12 och en annan gen för förekomsten av sdLDL.12-14 Även om ingen specifik huvudgen ännu har isolerats för FCHL, har arbetet av Purnell et al.15 gett fysiologiska belägg för minst två oberoende defekter, en för ökad apo B-produktion och en annan för insulinresistens med sdLDL och hypertriglyceridemi, som bidrar till patogenesen för FCHL. Med tanke på den varierande lipoproteinfenotypen vid FCHL kvarstår frågan om det finns några konsekventa avvikelser som delas av alla 3 FCHL-fenotyperna.

FCHL-fenotypens variabilitet på lipoproteinnivå har tidigare beskrivits i detalj.6 Det visades att en enskild individ under en sexårsperiod som inte genomgår någon läkemedelsbehandling kan uppvisa alla 3 fenotyperna vid varje given tidpunkt, vilket tyder på att miljöfaktorer starkt kan påverka variabiliteten i fenotypen, medan det finns en genetisk underliggande orsak till denna sjukdom. Den lipoproteinfenotypiska heterogeniteten hos FCHL har gjort diagnosen av FCHL svår att ställa. Påvisande av förhöjda apo B-nivåer i plasma16 och sdLDL har visat sig förbättra diagnosen av FCHL17 . Under en 20-årsuppföljning av FCHL-personer var förhöjt apo B mer bestående än förhöjt totalkolesterol (TC) eller förhöjda triglycerider (TG).16 Noterbart är att män med för tidig CAD och förhöjt apo B visade sig ha antingen FCHL, familjär hyperkolesterolemi (FH) eller förhöjda nivåer av lipoprotein a18 (även A. Zambon, opublicerade uppgifter). Innan man ställer diagnosen FCHL på grund av förhöjda apo B-nivåer19-21 måste man därför utesluta förekomsten av FH och förhöjda Lp(a)-nivåer. Det finns lite information om hur de olika men extrema fenotyperna av FCHL påverkar kolesterolfördelningen i plasma. Därför antog vi att alla lipoproteinfenotyper i FCHL, trots stor TC- och TG-variabilitet, delar grundläggande egenskaper i kolesterolfördelningen över alla densitetsgradientfraktioner. Detta kan hjälpa till att bestämma de bästa diagnostiska egenskaperna och terapeutiska tillvägagångssätten i framtiden.

Vi studerade 62 individer som diagnostiserats med FCHL från Seattle-familjerna som ursprungligen identifierades och rekryterades på 1970-talet2,3 och som följdes upp mellan 1994 och 1997.1 Vi jämförde resultaten från dessa individer med resultaten från en frisk, välkaraktäriserad normalkohort.

Metoder

Patienter

Inklusions-/exklusionskriterier

Sextiotvå män och kvinnor som diagnostiserats med FCHL baserat på kriterier som tidigare beskrivits16 valdes ut från 27 familjer som deltog i studien Genetic Epidemiology of Hypertriglyceridemia.1,22 Individer som var äldre än 70 år eller tog lipidsänkande läkemedel uteslöts från studien (uteslutningar från grupperna IIa, IIb och IV var n=8, n=1 respektive n=13). Patienterna stratifierades i lipidfenotyper med hjälp av ålders- och könsspecifika referensvärden från Lipid Research Clinic.23 Lipidfenotyp typ IIa definierades som totalkolesterol ≥95:e percentilen, IV som triglycerider ≥95:e percentilen och IIb som både totalkolesterol och triglycerider ≥90:e percentilen. Fyra personer tog hormonersättningsterapi vid tiden för studien (IIa n=2 och IV n=2). Analysen som exkluderade 4 kvinnor som genomgick hormonersättningsterapi förändrade inte några signifikanta resultat och gav liknande resultat. Fyrtiofyra ålders- och könsmatchade kontroller valdes ut från en kohort med 72 välkaraktäriserade friska individer24 som var matchade med avseende på ålder och kön.

Kroppsmasseindex

För FCHL-personer användes självrapporterad längd och vikt för att beräkna BMI (kg/m2). För kontrollpersoner bestämdes längd och vikt vid tidpunkten för insamling av plasmaprov.

Lipider/Lipoproteiner

Totalkolesterol, TG, HDL-kolesterol (HDL-C), HDL2-C, HDL3-C och apo B i plasma bestämdes med standardmetoder vid Northwest Lipid Research Laboratory.25 LDL-C beräknades med Friedewalds formel.26 HDL-C och HDL3-C bestämdes efter plasmautfällning med dextransulfat och magnesiumklorid.27

LDL Relative Flotation Rate Determination

En diskontinuerlig salttäthetsgradient skapades i ett ultracentrifugeringsrör med hjälp av en modifiering5 av en tidigare metod.28 Proverna centrifugerades vid 65 000 rpm i 70 minuter (total ωt=1,95×10) vid 10 °C i en Beckman VTi 65.1 vertikalrotor. Trettioåtta 0,45 ml fraktioner samlades sedan upp från botten av centrifugröret och kolesterol mättes i varje fraktion. Den relativa flotationshastigheten, som kännetecknar LDL-toppens flytförmåga, erhölls genom att dividera antalet fraktioner som innehöll LDL-C-toppen med det totala antalet uppsamlade fraktioner. Variationskoefficienten för det relativa flotationshastighetsvärdet som erhölls genom replikatanalys var 3,6 %.

Statistisk analys

Sammanjämförelser av kontinuerliga variabler mellan grupperna, med kontrollerna som referensgrupp, genomfördes med linjär regression, med användning av en robust variansskattning (sandwich-estimering) som slappnade av på antagandena om oberoende för individer från samma släkt.29 Fördelningen av triglyceridnivåerna i plasma var skev, så den naturliga logaritmen av triglyceriderna användes i den linjära regressionsanalysen. Fördelningen av män och kvinnor i olika grupper jämfördes med hjälp av χ2-testet. Medelfördelningen av plasmalipoproteinkolesterol för varje fenotyp jämfördes med de andra två fenotyperna eller den normala kohorten. Resultaten av dessa jämförelser presenteras i en differensdiagram, som innehåller medelvärdet och 95 % KI för skillnaderna i varje fraktion (felstaplar). Skillnaderna i kolesterolinnehållet i enskilda fraktioner ansågs vara signifikanta om CI inte passerade noll.

Resultat

FCHL-patienterna valdes ut baserat på fastande plasma TC- och TG-nivåer. Definitionsmässigt var LDL-C förhöjt hos patienter med hyperkolesterolemiska fenotyper (IIa och IIb). HDL-C observerades vara betydligt lägre i de hypertriglyceridemiska fenotyperna (IIb och IV). Plasma apo B-nivåerna var dock förhöjda i alla tre FCHL-fenotyperna, trots den variabilitet som observerades i plasma TC- och TG-nivåerna (tabell 1).

De totala kolesterol-, LDL-C-, HDL-C-, HDL2-C- och HDL3-C-nivåerna var signifikant högre hos patienterna av typ IIa jämfört med dem som uppvisade hypertriglyceridemi (typ IIb och IV). Plasma TG-nivåerna var signifikant lägre hos typ IIa jämfört med fenotyperna typ IIb och IV (tabell 1). Peak LDL-tätheten var betydligt lägre och därmed mer flytande hos typ IIa jämfört med de hypertriglyceridemiska individerna. Plasma apo B-nivåerna var signifikant lägre hos patienter med lipoproteinfenotyp typ IV än hos dem med förhöjt kolesterol.

Den genomsnittliga fördelningsprofilen för lipoproteinkolesterol som erhölls från varje grupp jämfördes med de andra genom att plotta differenskurvan för 2 populationer (figur 1). Lipoproteinfenotyp IIa uppvisar en karakteristisk ökning av LDL-kolesterol som motsvarar de mer flytande partiklarna jämfört med typ IIb och IV (figurerna 1A och 1B). De hypertriglyceridemiska lipoproteinprofilerna av typ IIb och IV uppvisade betydligt högre kolesterolnivåer i VLDL-densitetsområdet jämfört med IIa-fenotypen. I själva verket verkar grupperna IIb och IV ha en liknande kolesterolfördelning i de 38 fraktionerna med undantag för 3 LDL-fraktioner, som var förhöjda i typ IIb-fenotypen (figur 1C).

För att fastställa de gemensamma lipoproteinfördelningsavvikelserna i FCHL jämfördes alla 3 grupperna med en ålders- och könsmatchad kontrollgrupp (figur 2). Jämförelse av IIa-fenotypen med denna grupp friska individer (normal) visade signifikant högre relativ kolesterolhalt i fraktioner som motsvarar de små och täta LDL-partiklarna. Det relativa kolesterolinnehållet i de stora flytkraftiga LDL- och HDL-fraktionerna var betydligt lägre än i kontrollgrupperna. Både typ IIb- och IV-fenotyper (hypertriglyceridemiska) uppvisade signifikant förhöjda kolesterolhalter i VLDL- och sdLDL-fraktionerna. Alla de stora, bojiga LDL-fraktionerna och den relativa HDL-kolesterolhalten var lägre än hos kontrollindividerna. De vanligaste dragen i lipoproteinkolesterolfördelningen var förhöjd relativ kolesterolhalt i de fraktioner som motsvarar sdLDL och en signifikant minskning av HDL-fraktionerna. De relativa HDL-fynden överensstämde med de absoluta HDL-C-nivåerna i typ IIb och IV, medan HDL-C-nivån i typ IIa var densamma som hos friska individer.

Ålders- och könsfördelningen mellan fenotyperna skiljde sig inte signifikant åt. Skillnaden i BMI var inte signifikant mellan de 3 grupperna, även om patienter med hypertriglyceridemi tenderade att ha ett högre BMI.

Diskussion

I den här studien undersöktes sambandet mellan olika FCHL lipidfenotyper och fördelningen av lipoproteinkolesterol i plasma. Oberoende av lipidfenotyp visade FCHL-personerna en ihållande förhöjning av apo B-nivåer i plasma och små täta LDL-partiklar jämfört med kontrollpersoner, trots variationen i lipoproteinnivåer och -fördelning i plasma.

Lipoproteinkolesterolfördelningsprofilerna och de biokemiska analyserna av FCHL-fenotyperna visade tydligt att de hypertriglyceridemiska (IIb och IV) fenotyperna företrädesvis distribuerar plasmakolesterolet till VLDL- och sdLDL-fraktionerna. Den relativa kolesterolfördelningen i den hyperkolesterolemiska fenotypen (typ IIa) liknade däremot den hos friska individer i de större och mer flytkraftiga apo B-innehållande lipoproteinerna, men med en betydande anrikning av sdLDL-fraktionerna. Även om både den relativa och absoluta HDL-C-nivån var minskad i typ IIb och IV, tillskrivs minskningen av det relativa HDL-innehållet i IIa lipoproteinfraktionerna, trots normala absoluta plasmanivåer, de onormalt förhöjda TC-nivåerna (figur 2 och tabell 1).

Vi har tidigare beskrivit ett omvänt linjärt samband mellan VLDL TG-innehållet och LDL-kolesterolet hos FCHL-patienter.6 Denna iakttagelse kan bidra till att förklara de underliggande processer som påverkar lipoproteinkolesterolfördelningen hos FCHL. Man kan anta att omfördelningen av apo B och plasmakolesterol är en nyckelprocess i utvecklingen av olika fenotyper, med tanke på de förhöjda plasma-TC- och apo B-nivåerna i alla FCHL-fenotyper. Plasma apo B och kolesterol i VLDL-partiklarna, när de finns i överflöd, är förknippade med betydligt lägre kolesterolnivåer i de större och mer bärande LDL-partiklarna. Denna effekt är dock reversibel genom att minska plasma TG-nivåerna, vilket i sin tur kan leda till en omfördelning av apo B och TC från VLDL-partiklarna till LDL-partiklarna. Vi har faktiskt tidigare visat att betydande minskningar av TG med gemfibrozil hos patienter med FCHL resulterade i en omfördelning av apo B och kolesterol från VLDL-partiklarna till de stora, flytande LDL-partiklarna.5 Även om detta kan tyckas öka den relativa peak LDL-storleken och minska den relativa peak LDL-tätheten förblev den absoluta massan av sdLDL-komponenten i lipoproteinprofilen förhöjd.5 FCHL-fenotypen kan alltså påverkas av olika miljöfaktorer, t.ex. kost och motion, som också kan förändra plasma TG-nivåerna. Följaktligen var BMI hos hypertriglyceridemiska patienter betydligt högre än hos friska individer. Även om BMI är ett mindre exakt mått på adipositet är det tänkbart att ökningen av BMI och kanske central adipositet starkt påverkar FCHL-fenotypen. Förhöjda TG-nivåer i FCHL kan också moduleras av genetiska faktorer som den finska 1q21-q23 FCHL-genen30 eller halvnormal aktivitet av lipoproteinlipas (LPL).18 Detta stämmer överens med tidigare resultat som ger fysiologiska bevis för att det finns separata, men additiva, genetiska faktorer som är ansvariga för utvecklingen av lipidfenotypen i FCHL.12,15 Det finns allt fler bevis som tyder på en stark koppling mellan ökande intraabdominellt fett, insulinresistens och lipidavvikelser såsom ökat apo B, förhöjt TG, en dominans av sdLDL och minskning av HDL. Alla ovan nämnda avvikelser observeras också hos FCHL. På grundval av dessa bevis är det tänkbart att kombinationen av de underliggande genetiska eller miljömässiga faktorer som är ansvariga för det ”metabola syndromet” tillsammans med ärftlig känslighet för förhöjt apo B12,15 ligger till grund för utvecklingen av FCHL (figur 3).

Den mycket varierande karaktären hos FCHL, som också är förknippad med en ökad risk för CAD,1,2 har gjort det svårt att identifiera och behandla denna sjukdom på lämpligt sätt. Därför studerade vi också de vanligaste dragen hos FCHL i jämförelse med en ålders- och könsmatchad kohort av friska kontrollpersoner. Alla tre fenotyperna uppvisade en tydlig ökning av sdLDL i plasma samt en konsekvent minskning av den relativa kolesterolfördelningen i HDL-fraktionerna, oberoende av individuell lipidavvikelse. Vidare fanns det en ökning av apo B-nivåerna i plasma, även om storleken på ökningen för typ IV var mindre än för typerna IIa och IIb. Den uppenbara diskrepansen i apo B-nivåerna kan tillskrivas två tidigare beskrivna mekanismer. Även om det är högst spekulativt kan en potentiell mekanism inbegripa snabb omsättning av VLDL-partiklar, som innehåller en större pool av plasmaapo B hos patienter med typ IV-lipidprofil jämfört med LDL-partiklar. Mer troligt är dock att individer i FCHL-familjer som hade defekten som orsakade hypertriglyceridemi men inte ärvde defekten som orsakade förhöjda apo B-nivåer i plasma inkluderades i typ IV-fenotypen. Detta stöds av tidigare arbete av Hokanson et al5 som visar att plasma apo B-nivåerna förblir förhöjda oberoende av läkemedelsinducerade förändringar i plasma TG-nivåerna.

Komplexiteten i de nuvarande standarderna för diagnos av FCHL har nyligen fått mycket uppmärksamhet. Mätning av apo B-nivåer16 i närvaro av sdLDL verkar vara ett bättre diagnostiskt verktyg än de klassiska lipidanalyserna.17 I en färsk rapport från den tredje workshopen om FCHL föreslogs dessutom en omdefiniering av tillståndet som en hypertriglyceridemisk hyper-apo B-sjukdom.20 Även om detta resultat stämmer överens med våra resultat hos patienterna med hypertriglyceridemi (typ IIb och IV) skulle ett betydande antal individer med lipidfenotyp typ IIa i denna studie (7 av 14 eller 50 % av individerna med typ IIa) uteslutas med denna nya definition eftersom de endast uppvisade hyperkolesterolemi (typ IIa) och förhöjda apo B-nivåer. Vi har tidigare visat att en enskild patient med FCHL kan uppvisa hela spektrumet av FCHL-fenotyper under en uppföljningsperiod på 6 år.6 Vi har också rapporterat att korrigering av hypertriglyceridemi hos FCHL-patienter har liten eller ingen effekt på massan av sdLDL-partiklar,5 vilket dessutom antyder att närvaron av hypertriglyceridemi hos FCHL kan representera en känslighet för miljöpåverkan på lipidfenotypen hos den enskilda patienten. En nyligen genomförd uppföljningsstudie av 32 FCHL-familjer har också visat ett signifikant samband mellan BMI och svårighetsgraden av hypertriglyceridemi.17 Dessutom har patienter med halvnormala LPL-aktivitetsnivåer och FCHL visat sig ha högre TG-nivåer jämfört med patienter med FCHL men normala LPL-nivåer.18I tabell 2 sammanfattas de viktigaste lipid-/lipoproteinavvikelserna som är förknippade med förhöjda apo B- eller sdLDL.6,31-35 En översiktlig genomgång av det tidigare arbetet i ljuset av de resultat som presenteras här tyder på att sdLDL tillsammans med förhöjda apo B-nivåer utgör en fenotyp som är karakteristisk för FCHL och som är oberoende av makrokompositionen av plasmalipoproteiner.

Det primära målet med denna studie var begränsat till att undersöka potentiella fysiologiska vägar som är ansvariga för FCHL snarare än att fastställa/validera diagnostiska parametrar för FCHL. Därför föreslås inte förhöjt apo B och sdLDL som diagnostiska kännetecken för FHCL. Denna begränsning har gjorts på grund av den lilla kohortstorleken och det begränsade spektrumet av dyslipidemi. Dessutom exkluderades ungefär en tredjedel av de berättigade IIa- och IV-patienterna på grund av att de tog lipidsänkande läkemedel, vilket kan snedvrida patienturvalet, eftersom patienterna med de svåraste fallen sannolikt tog lipidsänkande läkemedel.

Sammanfattningsvis studerade vi olika FCHL-fenotyper hos 62 patienter med FCHL i ett försök att ge en bättre förståelse för de underliggande biokemiska och biofysikaliska förändringarna som är ansvariga för FCHL. Variabiliteten i fenotypen verkar regleras av differentiell fördelning av apo B i antingen VLDL- eller flytande LDL-fraktioner. Apo B-nivåerna var förhöjda hos FCHL-patienter. Även om en del av plasmaapo B finns som sdLDL, återfinns resten i VLDL, som verkar vara i jämvikt med stora, flytande LDL i plasma. Daglig kalorivariation kan bestämma TG-nivåerna och fördelningen av apo mellan VLDL och big, buoyant LDL. sdLDL finns alltid, oberoende av FCHL:s lipidfenotyp. Därför är sdLDL den mest framträdande egenskapen som delas mellan de tre FCHL-fenotyperna och är oberoende av de klassiska plasmalipoproteinnivåerna. En andra gemensam relaterad egenskap hos FCHL verkar vara betydande minskningar av det relativa kolesterolinnehållet i HDL-partiklar.

Fotnoter