Postprandial redistribution of apo E isoforms in triglyceride-rich lipoproteins

Abstract

Apolipoprotein (apo) E exists in three major isoforms (apo E2, 3 and 4) in the population and plays a key role in chylomicron metabolism as a ligand for their uptake via the apo B/E- and apo E receptors into the liver. Apo E is primarily not synthesized with chylomicrons but is postprandially transfered to chylomicrons during lipolysis in plasma from high density lipoproteins (HDL). Recent data suggest a faster postprandial fat clearance in carriers of the apo E4 isoform. We investigated possible reasons for the different postprandial fat clearance of various isoform carriers. Specifically we looked at postprandial mobility of apo E2, E3 and E4 from HDL to triglyceride-rich lipoproteins. To this end subjects with defined apo E phenotypes were either given an intravenous or an oral fat load. Lipoproteins from fasting and postprandial states were separated by gel filtration (FPLC) and the lipoprotein distribution of apo E as well as plasma levels were determined by ELISA, or isoforms were identified by immunoblotting.

In homozygous individuals apo E2 showed an almost identical distribution between triglyceride-rich lipoproteins and HDL and did not change significantly during infusion or postprandially. About 30% of apo E3 and 45% of apo E4 were in triglyceride-rich lipoproteins in the fasting state and increased to about 50 and 65%, respectively, during infusion or after the oral fat load. In heterozygous individuals we noticed differential mobilities of apo E isoforms in one individual and in addition in apo E2/3 subjects a faster decay of apo E3 over E2. The postprandial abundance of apo E4 in triglyceride-rich lipoproteins as a ligand for their uptake into the liver is one of the mechanisms responsible for the faster postprandial metabolism of triglyceride-rich lipoproteins in apo E4 carriers.

Zusammenfassung

Apolipoprotein E (Apo E) zeigt drei Hauptisoformen (Apo E2, 3, 4) in der Bevölkerung und spielt im Stoffwechsel der Chylomikronen als Ligand für deren Aufnahme in die Leber über den Apo B/E- und Apo E-Rezeptor eine zentrale Rolle. Apo E wird primär nicht mit den Chylomikronen synthetisiert, sondern im Plasma während der Hydrolyse postpranidal aus den High density lipoproteins (HDL) auf Chylomikronen transferiert. In neueren Arbeiten wurde über eine schnellere postprandiale Fettklärung bei Trägern der Apo E4-lsoform gegenüber Apo E2 und E3 berichtet. Wir untersuchten mögliche Gründe für die unterschiedliche Klärung der postprandialen Lipämie. Uns interessierten dabei mögliche Unterschiede in der postprandialen Mobilität von Apo E2, E3 und E4 aus HDL in triglyzeridreiche Lipoproteine. Dazu erhielten stoffwechselgesunde Probanden mit verschiedenen Apo E-Phänotypen sowohl intravenöse als auch orale Fettbelastungen. Lipoproteine wurden im Nüchternzustand und unter Belastung mittels Gelfiltration (FPLC) getrennt. Die Verteilung von Apo E innerhalb der Lipoproteine sowie die Spiegel in den Plasmen wurden durch den enzymgekoppelten Immunabsorptionstest (ELISA) gemessen oder die Isoformen durch Immunblott dargestellt. Bei homozygoten Probanden zeigte Apo E2 eine fast gleiche prozentuale Verteilung zwischen triglyzeridreichen Lipoproteinen und HDL und änderte diese unter Infusion oder postprandial nur unwesentlich. Apo E3 befand sich zu etwa 30%, Apo E4 zu etwa 45% im Nüchternzustand in der triglyzeridreichen Lipoproteinfraktion, unter Infusion oder postprandial zu etwa 50 bzw. 65%. Bei heterozygoten Individuen wurden unterschiedliche Mobilitäten der jeweiligen Isoformen beobachtet, beim Apo E2/ 3-Phänotyp sogar eine raschere Abnahme der Apo E3- gegenüber der Apo E2-Isoform. Das postpranidale Überwiegen von Apo E4 in der triglyzeridreichen Lipoproteinfraktion als Ligand für deren Aufnahme in die Leber ist einer der Mechanismen für die schnellere Metabolisierung triglyzeridreicher Lipoproteine bei Apo E4-Trägern.