Apolipoproteina E – genotipare

Laborator Synevo

Informatii generale

Apolipoproteina E (ApoE) este o glicoproteina formata din 299 aminoacizi ce joaca un rol fundamental in metabolismul lipidelor. Este sintetizata in principal in ficat si creier, dar a fost de asemenea localizata in rinichi sau splina. In sistemul nervos astroglia si microglia sunt principalii producatorii de ApoE, in timp ce neuronii exprima preferential receptori pentru ApoE.

ApoE se ataseaza de diverse lipoproteine plasmatice cum ar fi chilomicronii, lipoproteinele cu densitate foarte joasa (VLDL) si lipoproteinele cu densitate inalta (HDL). Participa la clearance-ul resturilor de chilomicroni si de VLDL servind ca ligand pentru receptorii de lipoproteine (receptorul LDL si receptorul hepatic apoE-specific). Excesul de colesterol in sange este astfel eliminat prin transportul la receptorii de pe suprafata celulelor hepatice in vederea prelucrarii. Mentinerea nivelului normal de colesterol este esentiala pentru prevenirea bolii coronariene si a accidentelor vasculare cerebrale^1;3;4;5;6. ApoE este de asemenea importanta pentru absorbtia intestinala a colesterolului⁶.

Gena APOE, situata pe bratul lung al cromozomului 19 (formata din 4 exoni si 3 introni, avand 3597 perechi de baze), prezinta polimorfism fiind descrise trei alele (ε2, ε3 si ε4) care pot conduce la sase genotipuri diferite (ε2/ε2, ε2/ε3, ε2/ε4, ε3/ε3, ε3/ε4 si ε4/ε4). Cele trei alele codifica trei izoforme ApoE: E2, E3 si, respectiv, E4, ce difera intre ele prin aminoacizii prezenti in pozitiile 112 si 158. E3 – cea mai frecventa izoforma in populatia caucaziana prezinta cisteina (Cys) in pozitia 112 si arginina (Arg) in pozitia 158. E2 si E4 difera de E3 prin cate o substitutie unica de aminoacizi in una din cele doua  pozitii – E2: Arg158→Cys; E4: Cys112→Arg.

Frecventa alelelor ε2, ε3 si ε4 pentru majoritatea populatiei caucaziene variaza dupa cum urmeaza:

– ε2 = 8 – 12%

– ε3 = 74 – 78%

– ε4 = 14 – 15%

Genotipul APOE influenteaza captarea lipoproteinelor de catre celulele hepatice precum si catabolismul chilomicromilor, particulelor VLDL si HDL. Alela ε3 reprezinta varianta asociata cu un metabolism lipidic „normal”. Pe de alta parte, multe studii de evaluare a rolului polimorfismului ApoE asupra lipidelor plasmatice au aratat ca prezenta alelei ε4 este asociata cu cresteri ale LDL-colesterolului, in timp ce prezenta ε2 este asociata cu scaderea nivelului de LDL-colesterol. Mai mult decat atat, unele studii au raportat ca alela ε4 este asociata cu boli coronariane in special la persoanele de sex masculin. De asemenea prezenta alelelor ε2 si ε4 determina concentratii ridicate ale trigliceridelor plasmatice^3;4;5;6. Aceste modificari se datoreaza efectelor opuse pe care variantele E2 si E4 le exercita in general asupra lipidelor plasmatice:

Varianta E2

• este asociata cu o formare de chilomicroni si VLDL mai putin eficienta; transferul din sange catre ficat este mai scazut, ceea ce un conduce la un clearance incetinit al grasimilor alimentare;
• determina o conversie mai redusa a lipoproteinelor cu densitate intermediara (IDL ce reprezinta de fapt resturi de VLDL) in LDL-colesterol,  ceea ce conduce la scaderea colesterolului total si la cresterea trigliceridelor;
• se leaga preferential de HDL-colesterol;
• prezinta o afinitate semnificativ scazuta fata de receptorii de lipoproteine.

Varianta E4

• limiteaza legarea de HDL-colesterol;
• se leaga preferential de VLDL-colesterol; impiedica astfel procesul normal de clearance al colesterolului;
• asigura conversia rapida a IDL in LDL;
• efect global: cresterea colesterolului total, a LDL-colesterolului si a trigliceridelor.

Genotipul homozigot ε2/ε2 este asociat cu hiperlipoproteinemia de tip III (disbetalipoproteinemia familiala), o dislipidemie familiala caracterizata prin cresterea combinata a nivelului colesterolului si al  trigliceridelor serice si prin prezenta unei fractii beta largi la electroforeza de lipoproteine corespunzatoare IDL. Are o incidenta de 1/2000 la 1/10 000 si se asociaza cu un risc ridicat de boli coronariene si boala vasculara periferica. Debutul afectiunii este, in general, la maturitate, dar variaza de la adolescenti pana la persoane in varsta. Inainte de a dezvolta boli vasculare pacientii nu prezinta, de obicei, nici un simptom, majoritatea fiind diagnosticati cu hiperlipoproteinemie de tip III in urma controlului de rutina, unde se observa modificari ale nivelului plasmatic de colesterol si trigliceride. Manifestarile clinice includ angina pectorala, infarct miocardic sau claudicatie intermitenta. La persoanele netratate pot fi observate xantoame (plate in cutele palmare sau tuberoase in articulatii).

Demonstrarea genotipului ε2/2 este esentiala pentru diagnosticul de hiperlipoproteinemie de tip III. Peste 90% din persoanele cu hiperlipoproteinemie de tip III sunt homozigote pentru alela ε2. Cu toate acestea, sub 10% din persoanele homozigote pentru alela ε2 au manifestari clinice de hiperlipoproteinemie de tip III. Acest lucru sugereaza ca alti factori genetici, hormonali sau de mediu contribuie la exprimarea fenotipica a bolii. Pacientii cu un profil lipidic in concordanta cu hiperlipidemie tip III sunt candidati pentru analiza genotipului APOE^3;4.

Cunoasterea genotipului APOE poate aduce informatii suplimentare pentru instituirea unor interventii terapeutice personalizate. Masura in care restrictia de lipide din dieta imbunatateste un profil lipidic anormal depinde si de varianta ApoE. Astfel, reducerea nivelului de LDL-colesterol ca urmare unei diete restrictive este mai mare la pacientii care prezinta izoforma E4 comparativ cu cei care prezinta variantele E2 si E3. In schimb, pacientii cu ApoE2 tind sa raspunda bine la o restrictie relativa de carbohidrati. Fumatul este un factor major de risc cardiovascular; cu toate acestea bolilele cardiovasculare se dezvolta mai repede in cazul unor fumatori, in timp ce altii par sa nu fie afectati. Genotipul APOE poate induce un raspuns variabil la impactul negativ al fumatului; de exemplu, fumatorii ApoE4 asociaza un risc cardiovascular mai mare in comparatie cu purtatorii ApoE4 nefumatori, iar beneficul suplimentar stoparii fumatului este demonstrat de faptul ca fostii fumatori cu ApoE4 au un risc cardiovascular mai mic decat fumatorii activi. In comparatie cu varianta E3, izoforma E4 determina un risc cardiovascular mai mare la indivizii fumatori. In ceea ce priveste tratamentul cu statine, cateva studii au aratat ca reducerea medie a nivelului LDL-colesterolului este mai mare la pacientii avand ApoE2 decat la cei cu ApoE3 si ApoE4¹.

Apolipoproteina E joaca un rol important in metabolismul lipoproteinelor si homeostaziei colesterolului in creier si de aceea purtatorii  alelei ε4 a genei ApoE au un risc ridicat de a dezvolta boala Alzheimer (BA). Homozigotii pentru alela ε4 a genei ApoE dezvolta de obicei BA la o varsta mai mica fata de heterozigoti. Genotiparea ApoE nu este nici specifica, nici sensibila si poate avea doar un rol adjuvant in diagnosticul BA la persoanele simptomatice; la persoanelor asimptomatice rolul sau este minor. Astfel, prezenta alelei ε4 nu este nici necesara, nici suficienta pentru a dezvolta BA⁷.

Dupa descoperirea genei ApoE mai multe studii au demonstrat asocierea dintre polimorfismul genei ApoE si boli cronice, cum ar fi boala Alzheimer, declinul cognitiv asociat cu varsta, osteoporoza, cancerul de san, stadiul final al bolii renale, ateroscleroza, diabetul, boala coronariana si longevitatea⁶.

Recomandari pentru genotiparea ApoE – evaluarea riscului cardiovascular, personalizarea terapiei, diagnosticul hiperlipoproteinemiei de tip III si evaluarea bolii Alzheimer la pacientii cu dementa^1;3;4. 

Specimen recoltat – sange venos².

Recipient de recoltare – vacutainer ce contine EDTA ca anticoagulant².

Cantitate recoltata – cat permite vacuumul².

Cauze de respingere a probei – folosirea heparinei ca anticoagulant².

Stabilitate proba – 7 zile la 2-8ºC².

Metoda – reactie de polimerizare in lant (PCR) cu detectie prin electroforeza in gel de agaroza².

Interpretarea rezultatelor

Va fi comunicat genotipul APOE obtinut².

Limite si interferente   

Acest test nu va detecta toate mutatiile care cauzeaza hiperlipoproteinemie de tip III. Prin urmare, absenta unei mutatii detectabile nu exclude posibilitatea ca un individ sa fie purtator sau afectat de aceasta boala.

Rezultatele testului trebuie interpretate in functie de contextul clinic, istoricul familial si prezenta unor date suplimentare de laborator⁴. 

Bibliografie

1. Berkley HeartLab. Apolipoprotein E (apoE) Genotype for Cardiovascular Disease Management.
2. Laborator Synevo. Referintele specifice tehnologiei de lucru utilizate 2011. Ref Type: Catalog
3. Laboratory Corporation of America. Directory of Services and Interpretive Guide. Apo E Genotyping: Cardiovascular Risk. www.labcorp.com 2011. Ref Type: Internet Communication
4. Mayo Clinic. Mayo Medical Laboratories. Test Catalog: Apolipoprotein E Genotyping, Blood. www.mayomedicallaboratories.com. Ref Type: Internet Communication.
5. Nader Ghebranious, Lynn Ivacic, Jamie Mallum and Charles Dokken. Detection of ApoE E2, E3 and E4 alleles using MALDI-TOF mass spectrometry and the homogeneous mass-extend technology. In Nucleic Acids Research, 33:17, el 49, 2005
6. Rafael O Alvim, Silvia RS Freitas, Noely E Ferreira, Paulo CJL Santos, Roberto Sunha, José G Mill,José E Krieger, Alexandre C Pereira. APOE polymorphism is associated with lipid profile, but not with arterial stiffness in the general population. In Lipids in Health and Disease, 9:128, 2010.
7. Thomas D Bird, MD. Early Onset Familial Alzheimer Disease Overview, Gene Reviews, 2007. ww.ncbi.nlm.nih.gov. Reference Type: Internet Communication.