APOE: der Weg im Körper · Biomarker & Laboranalyse

Diese Seite zeigt den biochemischen Weg hinter dem Laborwert APOE-Genotyp (Genetik): welche Stationen aufeinander folgen, welche Enzyme den Schritt machen und welche Cofaktoren sie dafür brauchen. Jede Aussage hat eine Quelle. Die Seite beschreibt allgemeines Lehrbuchwissen und sagt nichts über einen einzelnen Menschen.

Kurz erklärt

Apolipoprotein E (ApoE) ist ein Eiweiß auf der Oberfläche der Fett-Transportteilchen des Blutes. Es dient als Erkennungszeichen, über das die Leber fettreiche Restteilchen bindet und aufnimmt. Seine Varianten E2, E3 und E4 binden unterschiedlich fest an die Rezeptoren der Leber.

10 Stationen · 8 Quellen

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Der Weg Schritt für Schritt

An jeder Station steht, was der Stoff dort tut. Drei Zeichen: ↑ liefert — baut auf oder stellt bereit · ↓ zehrt — hemmt, verbraucht oder entzieht · ↕ beides, je nach Menge. Dahinter steht, worauf die Aussage beruht: gesicherte Physiologie, in Studien beobachtet oder umstritten. Die Zeichen bewerten nicht; sie benennen die Richtung.

Nahrungsfette → Chylomikronen · ApoB-48 Die Darmzelle verpackt die Fette in große Transportkugeln aus Fett und Eiweiß. Sie tragen zunächst ApoB-48 und nehmen im Blut von HDL-Teilchen ApoE und ApoC-II auf. Sie bringen Nahrungsfett zu Muskel und Fettgewebe. Quelle 5, 1↑ liefert Chylomikronen bringen Nahrungsfett zu Muskel und Fettgewebe. Erst mit ApoC-II aus HDL kann die Lipoproteinlipase sie anzapfen, erst mit ApoE kann die Leber ihre Reste später erkennen. gesicherte Physiologie Quelle 5, 3
⚖ Wenn das Gleichgewicht kippt

zu viel — Sind viele Chylomikronen unterwegs, teilen sie sich die Lipoproteinlipase mit den VLDL der Leber; beide werden dann langsamer abgebaut.

zu wenig — Sind wenige unterwegs, wird wenig Nahrungsfett über diesen Weg verteilt; Muskel und Fettgewebe beziehen Fettsäuren dann vor allem aus VLDL.

gesicherte Physiologie · Quelle 3, 5
Chylomikronen → Chylomikronen-Reste Lipoproteinlipase · ApoC-II Die Lipoproteinlipase an der Gefäßwand spaltet Triglyceride ab; Muskel und Fettgewebe nehmen die Fettsäuren auf. Zurück bleiben kleinere Reste, auf deren Oberfläche ApoE sitzt. Ohne ApoE erkennt die Leber sie kaum. Quelle 3, 4↑ liefert Die Reste bringen das Nahrungscholesterin zur Leber. Für ihre Aufnahme ist ApoE auf der Oberfläche das Erkennungszeichen; ApoB-48 allein bindet nicht an den LDL-Rezeptor. gesicherte Physiologie Quelle 4, 5
⚖ Wenn das Gleichgewicht kippt

zu viel — Entstehen viele Reste oder werden sie langsam aufgenommen, bleiben sie länger im Blut, und mit ihnen das Cholesterin, das sie tragen.

zu wenig — Entstehen wenige, gelangt wenig Nahrungscholesterin zur Leber; die Leberzelle bildet dann mehr eigenes Cholesterin.

gesicherte Physiologie · Quelle 4, 1
Reste mit ApoE → In der Leberzelle LDL-Rezeptor, LRP1 Die Leberzelle zieht das gebundene Teilchen nach innen. Im Lysosom werden Eiweiße und Fette zerlegt; Cholesterin steht der Zelle danach wieder zur Verfügung. Viel Cholesterin bremst die eigene Herstellung der Zelle. Quelle 4↑ liefert Das freigesetzte Cholesterin liefert der Leberzelle Baustoff für Gallensäuren, Membranen und neue VLDL. Zugleich meldet es, dass genug da ist: Die Zelle bildet dann weniger eigenes Cholesterin. gesicherte Physiologie Quelle 4, 1
⚖ Wenn das Gleichgewicht kippt

zu viel — Kommt viel Cholesterin in der Leberzelle an, bremst sie die eigene Herstellung und bildet weniger LDL-Rezeptoren; LDL bleibt dann länger im Blut.

zu wenig — Kommt wenig an, stellt die Zelle mehr Cholesterin selbst her und bildet mehr LDL-Rezeptoren, über die sie LDL aus dem Blut holt.

gesicherte Physiologie · Quelle 1
In der Leberzelle → VLDL Die Leber gibt eigene Transportteilchen ab: VLDL. Sie tragen ApoB-100 und dazu ApoE. Sie versorgen die Gewebe zwischen den Mahlzeiten. Quelle 5↑ liefert VLDL verteilt Fett, das die Leber selbst gebildet hat, an Muskel und Fettgewebe, vor allem zwischen den Mahlzeiten. ApoE auf ihrer Oberfläche erlaubt später die Aufnahme ihrer Reste. gesicherte Physiologie Quelle 5, 3
⚖ Wenn das Gleichgewicht kippt

zu viel — Gibt die Leber viel VLDL ab, entstehen daraus auch mehr IDL und LDL; zugleich teilt sich VLDL die Lipoproteinlipase mit den Chylomikronen.

zu wenig — Gibt sie wenig VLDL ab, entstehen daraus auch weniger IDL und LDL; Muskel und Fettgewebe beziehen Fettsäuren dann stärker aus Chylomikronen.

gesicherte Physiologie · Quelle 5, 3
VLDL → IDL Lipoproteinlipase · ApoC-II Auch aus VLDL spaltet die Lipoproteinlipase Triglyceride ab; es entstehen IDL-Teilchen. Ein Teil davon bindet über ApoE an Leberrezeptoren und wird aufgenommen. Hier entscheidet sich, ob ein Teilchen aufgenommen oder zu LDL wird. Quelle 3, 1↑ liefert IDL ist eine Weiche: Bindet ein Teilchen über ApoE an die Leber, wird es aufgenommen; wird es weiter umgebaut, entsteht LDL. Wie gut ApoE bindet, entscheidet mit, welcher Weg überwiegt. gesicherte Physiologie Quelle 1, 5
⚖ Wenn das Gleichgewicht kippt

zu viel — Staut sich IDL, weil ApoE schlecht bindet, bleibt es länger im Blut, und weniger davon wird zu LDL umgebaut.

zu wenig — Entsteht wenig IDL, weil wenig VLDL abgebaut wird, entsteht über diesen Weg auch wenig LDL.

gesicherte Physiologie · Quelle 1, 2
IDL → LDL Hepatische Lipase Aus dem übrigen Teil der IDL entsteht LDL. LDL trägt kaum noch ApoE; es bindet über ApoB-100 an den LDL-Rezeptor. Gewebe holen es über den LDL-Rezeptor. Quelle 5, 2↑ liefert LDL liefert Cholesterin an Gewebe, die es für Membranen und Hormone brauchen. Weil LDL kaum ApoE trägt, hängt seine Aufnahme an ApoB-100 und an der Zahl der LDL-Rezeptoren. gesicherte Physiologie Quelle 5, 2
⚖ Wenn das Gleichgewicht kippt

zu viel — Bildet die Leber wenige LDL-Rezeptoren, bleibt LDL länger im Blut, und sein Gehalt steigt; dasselbe geschieht, wenn mehr IDL zu LDL umgebaut wird.

zu wenig — Ist wenig LDL da, decken die Zellen ihren Bedarf an Cholesterin stärker aus eigener Herstellung.

gesicherte Physiologie · Quelle 1, 5

Weitere Stationen

Nahrungsfette — Triglyceride, Cholesterin Fette aus der Nahrung werden im Dünndarm aufgenommen und in der Darmzelle neu zusammengesetzt. Fette sind nicht wasserlöslich und brauchen deshalb Transportteilchen im Blut. Sie liefern Brennstoff und Baustoff für die Zellen. Quelle 5↑ liefert Nahrungsfette liefern Triglyceride als Brennstoff und Cholesterin als Baustein der Zellmembranen. Bevor sie ins Blut gelangen, muss die Darmzelle sie in Transportteilchen verpacken. gesicherte Physiologie Quelle 5, 6
⚖ Wenn das Gleichgewicht kippt

zu viel — Kommt viel Fett an, bildet die Darmzelle mehr und größere Chylomikronen; nach einer fettreichen Mahlzeit steigt ihr Gehalt im Blut für einige Stunden.

zu wenig — Kommt wenig Fett an, entstehen wenige Chylomikronen; die Gewebe beziehen Fett dann vor allem über die VLDL der Leber.

gesicherte Physiologie · Quelle 6, 5
ApoE — Apolipoprotein E ApoE ist ein Eiweiß, das auf vielen Lipoproteinen sitzt. Es wird vor allem in der Leber gebildet und wirkt als Erkennungszeichen: Rezeptoren der Leberzelle binden daran. Mehrere ApoE-Moleküle binden fester als eines. Quelle 1, 2↑ liefert ApoE liefert das Signal zur Aufnahme: Ein Restteilchen mit mehreren ApoE-Molekülen bindet fest an LDL-Rezeptor und LRP1 und wird von der Leber aus dem Blut geräumt. gesicherte Physiologie Quelle 1, 7
⚖ Wenn das Gleichgewicht kippt

zu viel — Tragen Restteilchen viel ApoE, binden sie an mehreren Stellen zugleich und werden rascher aufgenommen; die Leber gibt dafür eigenes ApoE in den Spalt zwischen Gefäß und Leberzelle ab.

zu wenig — Ist wenig ApoE vorhanden, finden die Rezeptoren der Leber die Restteilchen schlechter; Chylomikronen- und VLDL-Reste bleiben länger im Blut und sammeln sich an.

gesicherte Physiologie · Quelle 7, 1
Varianten E2, E3, E4 — Formen desselben Eiweißes Das Eiweiß kommt in drei häufigen Varianten vor: E2, E3 und E4. Sie unterscheiden sich an zwei Stellen der Aminosäurekette. Diese Stellen liegen in den Bereichen, mit denen ApoE an Rezeptoren und an Fette bindet. E2 bindet am schwächsten. Quelle 2, 1↑ liefert Die Variante legt fest, wie fest ApoE bindet: E3 und E4 binden gut an den LDL-Rezeptor, E2 deutlich schwächer. E4 sitzt zudem bevorzugt auf VLDL, E3 und E2 eher auf HDL. gesicherte Physiologie Quelle 2
⚖ Wenn das Gleichgewicht kippt

zu viel — Bindet die Variante stark und bevorzugt VLDL wie E4, werden Restteilchen rasch aufgenommen; die Leberzelle erhält mehr Cholesterin und bildet weniger LDL-Rezeptoren.

zu wenig — Bindet sie schwach wie E2, bleiben Restteilchen länger im Blut; die Leberzelle erhält weniger Cholesterin und bildet mehr LDL-Rezeptoren.

in Studien beobachtet · Quelle 2, 1
Reste mit ApoE — am Leberrezeptor Über ApoE binden die Restteilchen an Rezeptoren auf der Leberzelle: an den LDL-Rezeptor und an das verwandte LRP1. Heparansulfat hält sie dabei zuerst fest. Quelle 4, 1↑ liefert Die Bindung holt die Teilchen aus dem Blut: Heparansulfat-Proteoglykane halten sie zuerst fest, dann übernehmen LDL-Rezeptor und LRP1. Calcium hält die Bindestellen der Rezeptoren in Form. gesicherte Physiologie Quelle 7, 4, 8
⚖ Wenn das Gleichgewicht kippt

zu viel — Kommen viele Restteilchen zugleich an, teilen sie sich dieselben Rezeptoren; LRP1 trägt dann mehr bei, weil es nicht über den Cholesteringehalt der Zelle gedrosselt wird.

zu wenig — Kommen wenige Restteilchen an, gelangt über diesen Weg wenig Nahrungscholesterin in die Leber.

gesicherte Physiologie · Quelle 7, 4

Cofaktoren dieses Weges

ApoC-II — Aktivator der Lipoproteinlipase, die Triglyceride aus Chylomikronen und VLDL abspaltet; ohne es stockt der Fettabbau Quelle 3
Triglyceride — Fracht der Chylomikronen und VLDL; die Lipoproteinlipase spaltet sie an der Gefäßwand ab; danach bleiben Reste Quelle 3, 5Im ORY-Katalog als Laborwert: Triglyzeride
Cholesterin — Fracht der Restteilchen, die über ApoE an den Leberrezeptor gelangt; bremst in der Leber die eigene Herstellung Quelle 1, 4Im ORY-Katalog als Laborwert: Cholesterin / Fettstoffwechsel
Heparansulfat-Proteoglykane — Bindestellen an der Leberzelle, an denen ApoE-reiche Restteilchen zunächst festgehalten werden; dann folgt LRP1 Quelle 7
Calcium — Hält die Bindungsstellen des LDL-Rezeptors in Form; im Endosom gibt der Rezeptor es ab und lässt los Quelle 8
MTP (Transferprotein) — Belädt in der Darmzelle das ApoB-48 mit Fett; ohne diesen Schritt entstehen keine Chylomikronen Quelle 6
GPIHBP1 — Trägt die Lipoproteinlipase an die Innenseite der Gefäßwand; ohne es gelangt sie kaum an ihren Arbeitsort Quelle 3

Quellen

Mahley RW. Apolipoprotein E: cholesterol transport protein with expanding role in cell biology. Science 1988 · PubMed 3283935
Weisgraber KH. Apolipoprotein E: structure-function relationships. Adv Protein Chem 1994 · PubMed 8154371
Kersten S. Physiological regulation of lipoprotein lipase. Biochim Biophys Acta 2014 · PubMed 24721265
Cooper AD. Hepatic clearance of plasma chylomicron remnants. Semin Liver Dis 1992 · PubMed 1334575
Mahley RW, Innerarity TL, Rall SC Jr et al. Plasma lipoproteins: apolipoprotein structure and function. J Lipid Res 1984 · PubMed 6099394
Hussain MM. Intestinal lipid absorption and lipoprotein formation. Curr Opin Lipidol 2014 · PubMed 24751933
Mahley RW, Ji ZS. Remnant lipoprotein metabolism: key pathways involving cell-surface heparan sulfate proteoglycans and apolipoprotein E. J Lipid Res 1999 · PubMed 9869645
Andersen CB, Moestrup SK. How calcium makes endocytic receptors attractive. Trends Biochem Sci 2014 · PubMed 24393667