このプロトコルは、心血管疾患リスク評価のための重要な診断基礎を提供するポリアクリルアミドゲル電気泳動に基づくリポタンパク質サブフラクション分析法を精緻化することを目的としています。LDLを7つの部分画分に分割できます。LDL1 と LDL2 は大きな粒子として特徴付けられ、LDL3 から LDL7 は小さな粒子として特徴付けられます。
方法論記事
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このプロトコルは、心血管疾患リスク評価のための重要な診断基礎を提供するポリアクリルアミドゲル電気泳動に基づくリポタンパク質サブフラクション分析法を精緻化することを目的としています。LDLを7つの部分画分に分割できます。LDL1 と LDL2 は大きな粒子として特徴付けられ、LDL3 から LDL7 は小さな粒子として特徴付けられます。
低密度リポタンパク質コレステロール (LDL-C) は、アテローム性動脈硬化性心血管疾患 (ASCVD) の発症における重要な要因です。LDL-C レベルの上昇は、アテローム性動脈硬化プラークの形成および心血管イベントのリスクと密接に関連しています。ただし、LDL の不均一性は、アテローム性動脈硬化を促進する能力に大きく影響します。研究によると、低密度リポタンパク質 (LDL) 粒子は、さらに小さな高密度 LDL (sdLDL) と大きな浮力 LDL (lbLDL) に分類できます。このうち、sdLDLは血管内皮に浸透する可能性が高く、酸化修飾活性が強く、特にASCVDに関連しています。メタボリックシンドローム、糖尿病、高トリグリセリド血症の患者では、LDL-C レベルは正常ですが、sdLDL の割合が上昇し、心血管リスクが過小評価されます。したがって、LDL サブフラクションを正確に検出することは、ASCVD リスクを層別化し、介入戦略を最適化するために非常に重要です。
フリーデワルト式や直接測定などの従来のLDL-C検出方法は、総コレステロール値を反映するだけで、サブフラクションを区別することはできません。LDL-C サブフラクションを検出する方法には、超遠心分離 (UC)、高速液体クロマトグラフィー (HPLC)、核磁気共鳴 (NMR) 技術などがあります。ただし、これらの方法には高い技術要件、複雑な操作、または高価な機器があるため、広範な臨床使用には実用的ではありません。
ポリアクリルアミドゲル電気泳動(PAGE)技術は、モレキュラーシーブ効果と電荷差によってリポタンパク質粒子を分離します。この技術は、スーダンブラックなどの特定の染色と組み合わせた非変性勾配ゲルシステムを使用し、高解像度、強力な再現性、操作の容易さを提供します。PAGE テクノロジーを使用したリポタンパク質タイピングは、患者のリポタンパク質レベルのより包括的かつ正確な評価を提供し、臨床治療の決定に役立ちます。この記事では、5つの代表的な結果を紹介しました。サンプルA、B、C、D、Eの平均LDL粒子サイズは275.3 Å、266.6 Å、258.2 Å、257.4 Å、および252.9 Åであり、それぞれ脂質異常症による心血管疾患のリスクが低、限界、軽度、中等度、および重度であることを示しています。
2021 年の世界保健機関の報告書によると、心血管疾患 (CVD) は依然としてヒトの病気の中で主要な死因です。報告書によると、2019 年には世界中で 1,790 万人が CVD で死亡し、世界の死亡者のほぼ 3 分の 1 を占めています1。CVD の一種である ASCVD は、中国の都市部および農村部の住民の主な死因であり、全死亡の 40% 以上を占めています2。アテローム性動脈硬化症は、従来の危険因子と非伝統的な危険因子の両方によって引き起こされる慢性炎症性血管疾患です3。動脈壁4 への脂質沈着、線維組織の増殖および石灰化を特徴とし、最終的に血管壁の肥厚、弾力性の低下、および内腔の狭窄につながります。脂質異常症は ASCVD の最も重要な危険因子であり、LDL-C は ASCVD の病原性危険因子であり、ASCVD の発症に重要な役割を果たしています5。数多くの疫学研究、メンデルランダム化研究、およびランダム化比較試験により、血漿 LDL-C レベルが ASCVD のリスクと正の相関があることが一貫して示されています。LDL-C レベルを下げると、ASCVD6 のリスクを下げることができます。
LDLは、体内の内因性コレステロールの輸送に関与する主要なリポタンパク質です7。血漿LDLは不均一であり、サイズ、密度、化学組成の異なるさまざまな粒子で構成されています8。LbLDL 粒子は密度が低くサイズが大きく、sdLDL 粒子は密度が高くサイズが小さくなります。LDLの不均一性は、そのさまざまな生物学的影響の根底にあります9。LbLDL粒子は、直径が大きく(≥25.5 nm)、密度が低く(1.02 g / mL近く)、形態が緩く、LDL1とLDL2で構成されています。LbLDL粒子には、より多くのコレステロールエステルが含まれています。酸化したり、血管内皮に浸透したりする可能性が低いため、比較的安全です。対照的に、sdLDL粒子は、より小さな直径(<25.5 nm)10、より高い密度(1.06 g / mLに近い)、およびLDL3からLDL7からなる緻密な構造を持っています。SdLDL 粒子には、lbLDL と比較してコレステロール エステルの量は少ないですが、トリグリセリドとアポリポタンパク質 B (ApoB) のレベルは高くなります。それらの物理的特性により、動脈内皮関門を貫通する可能性が高くなります。内皮下では、sdLDL粒子は活性酸素種(ROS)によって酸化され、酸化LDL(ox-LDL)11を形成します。Ox-LDLは、内皮一酸化窒素シンターゼ(eNOS)活性を阻害し、NO産生を減少させ、内皮細胞にVCAM-1 / MCP-1の発現を誘導し、単球の接着と遊走を促進します12。遊走する内皮単核細胞はマクロファージに分化し、スカベンジャー受容体を介して無制限にox-LDLを取り込みます。細胞内コレステロールエステルの蓄積は、アテローム性動脈硬化性脂質縞の中核成分である泡細胞に変化します。泡細胞はIL-1βやTNF-αなどの炎症因子を分泌し、酸化ストレスと内皮損傷をさらに拡大し、正のフィードバックループを形成します13。内皮細胞の炎症を活性化し、泡細胞の形成を促進し、プラークの進行を促進します。2 つの大規模なコホート研究では、ASCVD14-15 の潜在的なリスクの予測と評価において、sdLDL-C が LDL-C よりも臨床基準値が高いことが示されています。しかし、従来のLDL-C検出方法では、方法の制限により、リポタンパク質サブフラクションを検査できません。
LDL 粒子 (LDL-P) は、血液の単位体積あたりの LDL 粒子の数を反映し、それぞれが 1 つの ApoB 分子と複数のコレステロール分子を含む LDL 分子の担体として機能します。LDL-Cは、これらの粒子によって運ばれるコレステロールの総質量を表します。LDL-Cレベルは、LDL粒子の数とコレステロール密度の影響を受けますが、実際のリスクを完全には反映していない可能性があります16。たとえば、メタボリックシンドローム、糖尿病、または高トリグリセリド血症の患者は、LDL-C レベルは正常ですが、LDL-P が異常に上昇している場合があります (粒子が小さく、コレステロール含有量が低いため)。LDL-C レベルが目標を満たしていても、LDL-P が高いと、残留心血管リスクが増加する可能性があります。研究によると、LDL-P は LDL17 に関連する他のどのパラメーターよりも予測的であることが示されています。リポタンパク質サブフラクションの分析は、ASCVD の病因を理解し、残存リスクを評価し、精密な治療を導くために重要です。近年、国内のガイドラインでも、ASCVD リスク評価または治療モニタリングの指標として LDL サブフラクションが推奨されています18。
ASCVD は、世界的な主要な死因です。その予防と制御戦略は脂質管理に大きく依存しています。現在、臨床現場における脂質異常症患者のスクリーニングは、主にトリグリセリド (TG)、総コレステロール (TC)、高密度リポタンパク質コレステロール (HDL-C)、LDL-C を含む従来の 4 つの脂質検査に依存しています。さらに、リポタンパク質 (a)、アポリポタンパク質 A1 (ApoA1)、ApoB などの他の脂質マーカーは、主に糖尿病患者、高血圧患者、喫煙者、または LDL-C レベルが制御されているが依然として高いリスクをもたらす人々など、ASCVD19 の高リスク集団に使用されます。
研究が進むにつれて、特に早期警告の有効性と残存リスクの説明において、従来の脂質検査の限界がますます明らかになってきています。かなりの数の ASCVD 患者は、最初に正常な脂質レベルと診断され、LDL-C は一次警告には効果がありません。疫学データによると、急性冠症候群患者の約20%が入院時にLDL-Cレベルが正常範囲(<3.4mmol/L)内であり、従来の脂質検査では高リスクの人を見逃す可能性があることが示唆されています。さらに、LDL-C 目標を達成した後でも、ASCVD 患者は依然として高い残存心血管リスクに直面する可能性があります。これらの患者では、残存冠動脈イベントのほとんどは、LDL-C レベルの低下では説明できません。したがって、定期的な脂質検査では lbLDL-C と sdLDL-C を区別できないため、単純な LDL-C 検査では ASCVD の診断と治療の臨床ニーズを完全に満たさない可能性があります。
複数の研究により、リポタンパク質サブフラクションと ASCVD の間に明確な相関関係があることが確認されています。リポタンパク質亜画分検査の異常な結果は、脂質レベルが正常な個人における ASCVD の一次予防に対する警告として機能し、隠れた高リスク グループの特定に役立ちます。LDL-C レベルがすでに目標範囲内にある ASCVD の二次予防では、リポタンパク質サブフラクション検査が残存リスクを評価し、さらなる治療の指針となります20。したがって、新規LDLサブフラクションの検出は、従来の脂質検査と比較して、脂質異常症およびASCVDの予防と治療のための新しい標的を提供することが期待されます。
私たちの研究室の検出および分析システムは、主にPAGEを使用して、リポタンパク質サブフラクションのサイズと電荷に基づいて分離します。リポタンパク質粒子は、PAGEによるポリアクリルアミドマトリックス中の分子ふるいにより、主にサイズによって分離されます。小分子は高速に移動し、大分子は立体閉塞によって妨げられ、ゆっくりと移動します。そして、分子が運ぶ電荷が多ければ多いほど、移動は速くなります。この方法により、リポタンパク質を12のサブフラクションにすばやく分割できます。LDLは7つのサブフラクションに分けられ、LDL1からLDL7としてラベル付けされます。それらはすべて、異なるサイズ、密度、物理化学的特性、代謝挙動、およびアテローム性動脈硬化の可能性を持っています。LDL1 と LDL2 は lbLDL に分類され、LDL3 から LDL7 は sdLDL に分類されます。リポタンパク質サブフラクション検出技術には、UC、HPLC、NMRなどがあります。ただし、高い機器要件、複雑な操作、および時間の消費により、臨床応用は比較的限られています21。PAGE 法は LDL のさまざまな部分画分を効率的に分離するため、他の技術と比較してよりユーザーフレンドリーになります。使用される機器は費用対効果が高く、持ち運びに便利なため、臨床ルーチン検査室での広範な使用により適しています。この研究は、臨床上の意思決定をサポートするために、血清サンプル中の LDL サブフラクション分析のための迅速で費用対効果の高い方法として PAGE を検証することを目的としています。
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この研究のすべてのサンプルは、広東省人民病院の倫理審査委員会によって評価および承認されています (承認番号: KY2025-435-01)。すべての参加者は、実験前に書面によるインフォームドコンセントに署名しました。
1. キットの準備
2. キット構成
3. サンプル調製
4. 操作手順
5. 品質管理
6. 技術的な改善
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この研究は、PAGE を使用して参加者の血清中のリポタンパク質サブフラクションを検出する方法を発明することを目的としています。目標は、LDL-Cサブフラクションが主に大きな粒子(LDL1およびLDL2)であるか、小さな粒子(LDL3からLDL7)であるかを判断することです。スーダンブラックで染色した後、ポリアクリルアミドゲル中の電気泳動装置によってサンプルを分離します。次に、リポタンパク質をゲルチューブ内の個別のバンドに分離し、走査分析システムを使用してサブフラクション分析を実行します。
この分析装置は、電気泳動スキャングレースケール画像からピーク形状とピーク面積を計算します。ピーク移動距離と加重ピーク面積を使用して、各サンプルの平均LDL粒子サイズを推定します。当社のシステムは、各リポタンパク質サブフラクションの相対的な割合を提供します。実験室では、総コレステロール濃度を手動で入力して、リポタンパク質サブフラクションの絶対含有量を取得できます。私たちのシステムでは、LDLサブフラクションは、保持係数(Rf)で表される移動距離に基づいて分類されます。LDLサブフラクションは、超低密...
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アテローム性動脈硬化症の発症における心血管危険因子としての sdLDL の役割は研究によって確認されていますが、現在、LDL サブフラクションを特定する確立された方法はありません。過去数十年にわたり、LDL サブフラクションの検出方法の開発において大きな進歩が見られました。UC はゴールド スタンダードと見なされています。密度の違いに基づいてLDLサブフラクションを分離し、sdLDLとlbLDLを高分解能で区別できます。ただし、この方法では高価な超遠心分離機と長い遠心分離時間が必要であり、不安定な粒子成分を損傷する可能性があります。LDL-Pを定量化できないことに加えて、UCの精度は、オペレーターのスキルに応じて、実験室ごとに異なります22。HPLCは、リポタンパク質分離後にHPLCデバイスを使用してLDLサブフラクションを同定および検出することができます23。HPLC技術は再現性と精度が高いため、大量のサンプルを分析するのに理想的な選択肢です。ただし、機器のコストが高く、化...
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著者らは、競合する利益はないと宣言する。
この研究は、広東省医学科学技術研究基金プロジェクト (A2024108) からの助成金によって支援されています。
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| 名前 | 会社 | カタログ番号 | コメント |
|---|---|---|---|
| 電気泳動緩衝液粉末 | 広西チワン族自治区カンボライテクノロジーカンパニー | 25030401 | 緩衝液の調製、電気泳動条件の提供 |
| 価値の高い品質管理製品 | 広西チワン族自治区カンボライテクノロジーカンパニー | 25030301 | 監視の精度と精度のために |
| リポタンパク質サンプル密度分離溶液(グラジエントゲル電気泳動) | 広西チワン族自治区カンボライテクノロジーカンパニー | LSS60-SB1-A1 25030301 | 血清サンプルからリポタンパク質サブタイプ成分を分離するため |
| 低価値の品質管理製品 | 広西チワン族自治区カンボライテクノロジーカンパニー | 25030301 | 監視の精度と精度のために |
| スーダンブラック染色液 | 広西チワン族自治区カンボライテクノロジーカンパニー | LSS60-SB1-A1 25030301 | サンプル染色用 |
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