Kurzfassung
Die physikalischen Eigenschaften der wichtigsten Lipoproteine des menschlichen Plasmas, wie
Chylomikronen, VLDL, LDL und HDL, wurden vor und nach der Oxidation mit Cu2+-Ionen
untersucht. Die Oxidation beeinflußte verschiedene physikalische Eigenschaften der
Lipoproteine, und zwar die Lichtabsorption, Fluoreszenz, Fluidität der Lipidphase,
elektrophoretische Mobilität, Ladung und das \xi-Potential. Die Veränderungen der
physikalischen Eigenschaften wurden durch verschiedene Mechanismen verursacht. Der
Anstieg der Absorption bei einer Wellenlänge von 220-300 nm mit den Maxima bei 234 und
270 nm wurde mit der Akkumulation der konjugierten Diene und Triene in Form von
Lipidhydroperoxiden in den Lipoproteine hervorgerufen. Die Abnahme der Absorption bei
einer Wellenlänge von 400-500 nm mit dem Maximum bei 460-470 nm wurde durch den
Verbrauch der Karotinoide verursacht. Die Erhöhung der Lipoproteinfluoreszenz bei 360/430
nm wurde durch die oxidative Modifizierung der Lysinreste der Apoproteine ausgelöst. Die
Oxidation der Tryptophanreste der Apoproteine lag der Senkung der Lipoproteinfluoreszenz
bei 290/330 nm zugrunde. Die Verminderung der Fluidität an der Oberfläche, im Phospholipid-
Monolayer und in hydrophobem Kern der Lipoproteine im Laufe der Oxidation hing mit der
Akkumulation der oxidierten Lipide, die eine eingeschränkte Mobilität in der Lipidphase
hatten, zusammen. Die Erhöhung der elektrophoretischen Mobilität, der
Oberflächenladungsdichte und des \xi-Potentials der Lipoproteine nach der Oxidation wurde mit
der Oxidation der positiv geladenen Lysinreste der Apoproteine durch reaktive Aldehyde an
der Oberfläche der Lipoproteine in Verbindung gebracht. Diese Veränderungen der
physikalischen Eigenschaften der Lipoproteine wurden von der Akkumulation der
Oxidationsprodukte und von dem Verbrauch der lipophilen Antioxidantien Ubichinol-10, \alpha-
Tocopherol und Ubichinon-10 begleitet. Die Anreicherung der LDL mit Ubichinol-10 und \alpha-
Tocopherol hatte einen retardierenden Einfluß auf die Änderungen der physikalischen
Parameter der LDL im Laufe der Oxidation. Cu2+-Ionen, die die Oxidation katalysierten,
wurden an der Oberfläche der Lipoproteine adsorbiert.
Im Ganzen zeigt diese Arbeit, daß die Oxidation aller wichtigen Lipoproteine des menschlichen
Plasmas, und zwar der Chylomikronen, VLDL, LDL und HDL, zu der atherogenen Wirkungen
der Lipoproteinen beitragen kann. Demnach kann es von klinischer Bedeutung sein, die
Oxidation von Lipoproteinen zu verhindern.
Physical properties of major lipoproteins of human plasma (chylomicrons, VLDL, LDL and HDL) were studied before and after oxidation induced in vitro by Cu2+ ions. The oxidation influenced different physical properties of the lipoproteins, such as light absorption, fluorescence, fluidity of their lipid phase, electrophoretic mobility, charge and \xi-potential. The effects observed were caused by different reasons. Absorption increase between 220 and 300 nm with maxima at 234 and 270 nm was due to the accumulation of conjugated diene and triene lipid hydroperoxides in the lipoproteins. Absorption decrease between 400 and 500 nm with a maximum at 460-470 nm was related to the consumption of lipoprotein carotenoids. Fluorescence increase at 360/430 nm was associated with oxidative modification of lysine residues of apolipoproteins. Fluorescence decrease at 290/330 nm was due to the oxidation of trypthophan residues of apolipoproteins. Fluidity decrease at the surface, in the phospholipid monolayer and in the hydrophobic core of the lipoproteins was related to the accumulation of oxidized lipids, which have a limited mobility in the lipid phase. Increase in the electrophoretic mobility, surface charge density and \xi-potential of the lipoproteins after the oxidation was due to the neutralization of positively charged lysine residues at the lipoprotein surface. These changes of the lipoprotein physical properties were accompanied by an accumulation of oxidation products and consumption of lipophilic antioxidants \alpha-tocopherol, ubiquinol-10 and ubiquinone-10 in the lipoproteins. Enrichment of LDL with ubiquinol-10 and \alpha-tocopherol slowed changing its physical parameters in the course of the oxidation. Cu2+ ions used to catalyze the lipoprotein oxidation in this study, were adsorbed at the lipoprotein surface. Taken together, these data demonstrate that the oxidation of all major plasma lipoproteins, namely chylomicrons, VLDL, LDL and HDL, may contribute to their atherogenic activity. Prevention of the lipoprotein oxidation by antioxidants may therefore be of a clinical importance.