Side 10

n ANALYTISK KEMI Foto: Unsplash. Måling af lipoproteiner i blod NMR-spektroskopiske målinger kan hurtigt kvantificere lipoprotein-profiler og giver dermed nye muligheder for ernærings- og sundhedsforskningen. Af Violetta Aru, Bekzod Khakimov og Søren B. Engelsen, Foodomics, Institut for Fødevarevidenskab, Københavns Universitet Det er velkendt for de fleste, at HDL- kolesterol er godt og at LDL-kolesterol er skidt, men hvad står egentligt LDL og HDL for, og findes der an - dre typer af lipoproteiner, og hvordan måles de egentlig? Vi vil her demon- strere, hvordan man hurtigt kan måle lipoprotein-profiler ved hjælp af 1 H NMR-spektroskopi. Det fede blod Personer, som lider af type 2-diabe- tes og fedme har en forøget risiko for alvorlige sygdomme. Risikoen for udvikling af hjerte-kar-sygdomme har vist sig at være relateret til fordelingen af kolesterol og triglycerider i forskel- lige typer af lipoprotein-partikler i blodet. Det er derfor vigtigt at være i stand til at måle og overvåge lipopro- tein-profiler, både med hensyn til at diagnosticere individuel risiko samt for ernæringsstudier og ved afprøvninger af ny medicin. Blod består hovedsageligt af plasma (55 procent) og røde og hvide blod- legemer (45 procent). Plasma er den flydende bestanddel af blod og består foruden vand (90 procent) af sukker, proteiner, lipider og salte (10 procent) [1]. Da hydrofobe ikke-polære lipider ikke er opløselige i vand, transporteres de gennem det vandige miljø i plasma indlejret i supramolekylære aggregater kaldet lipoproteiner (LP’er). Man kan betragte lipoproteinerne som små lipid- pakker med en polær overflade beståen - de af proteiner kaldet apolipoproteiner, phospholipider og cholesterylestere. Inde i pakkerne indeholder lipoprotei- nerne lipider (mono-, di- og triglyce- rider) og kolesterol, som transporteres med blodet rundt i kroppen [2]. Lipo- proteiner er micellulære triglycerid- og Figur 1. a) De forskellige lipoproteiner (LP) og deres størrelse og densitet. CM: chylomi- crons; VLDL: very low-density lipoproteins; IDL: intermediate density lipoproteins, LDL: low density lipoproteins; HDL: high density lipoproteins. b) Typisk lipoprotein micellar struktur. APO: apolipoproteiner; CE: esterificeret kolesterol; DG: diglycerider; FC: frit kolesterol; PL: phospholipider; TG: triglycerider. Modificeret fra Aru et al. [3]. 10 Dansk Kemi, 105, nr. 4, 2024 -

Side 11

Måling af lipoproteiner med kernemagnetisk resonans (NMR) spektroskopi. NMR er baseret på, at nogle atom- kerner (for eksempel 1 H, 13 C, 31 P m.fl.) absorberer energi i form af elektromagnetisk stråling som en funktion af fre- kvensen. Frekvensen for absorption afhænger hovedsage- ligt af kernetypen (for eksempel 1 H eller 13 C) og dets kemi- ske miljø (for eksempel methyl- eller methylen-protoner). Mange kemikere kender NMR-spektroskopi i forbin- delse med molekylær strukturopklaring og måske endda kvantificering af kemiske blandinger, hvor spektrene be - står af et stort antal smalle og baseline-separerede signaler for eksempel i proton ( 1 H) NMR metabolomics af blod- prøver. Der er imidlertid visse fysiske effekter, som kan brede signalerne ud og ændre deres position (kemisk skift), herunder blandt andet translationel og rotationel diffusion, som igen er afhængig af størrelsen af makromolekyler og supramolekylære aggregater [12]. Nøjagtig denne egenskab gør 1 H NMR til en unik analytisk platform til måling af lipoprotein partikelfordelinger (LPD), da forskellige LP-fraktioner har forskellige størrelser og sam- mensætning og dermed forskellige magnetiske følsomheder [13]. Dette giver igen anledning til karakteristiske 1 H NMR- signaler, hvis kemiske skift hovedsageligt bestemmes af den lokale elektrontæthed og rotationsdiffusion af lipoproteinerne. Det er netop derfor, at et 1 H NMR-spektrum af blod/ plasma viser en stor mængde velseparerede signaler og to ”fede” signaler (se figur 2A). De to fede signaler kan tilskrives protoner i methylen (-CH 2 -) og methyl (-CH 3 ) grupper, der stammer fra fedtsyrerne i lipoproteinerne. De store og mindre tætte LP-partikler (for eksempel VLDL og LDL) resonerer ved lavere feltstyrke (højere frekvens) end lipidsignalerne fra de mindre LP (dvs. HDL). Figur 2B il- lustrerer, hvordan kompleksiteten af lipid-signalerne (-CH 3 ) øges, når kompleksiteten af prøvematrixen øges fra teoreti- ske linjer i en model fedtstof/alkan (sort), via et rent lipidsy- stem (triglycerid) (blå) til lipider inde i lipoproteiner (rød). Området mellem 0,60 og 1,40 ppm er det spektrale område, der anvendes til bestemmelse af lipoproteinprofiler. ANALYTISK KEMI n kolesterol-transportpartikler, der kan inddeles i fem grupper baseret på deres densitet (se figur 1). Lipoproteiner som biomarkør Kvantificering af kolesterol i blodet har stor interesse i diag - nostisk medicin og ernæring, da forhøjede koncentrationer af kolesterol og triglycerider i specifikke LP’er kan relateres til en signifikant forøget forekomst af hjerte-kar-sygdomme (CVD’er) [4]. Undersøgelser af LP-partikelfordelinger i blodet har blandt andet vist en konsistent og direkte sammenhæng mellem plasma LDL og udviklingen af åreforkalkning [4]. Imidlertid kan det totale LDL-kolesteroltal ikke forudsige risikoen for koronar hjertesygdom (tilstoppede arterier) [4]. LDL/HDL-kolesterolforholdet anses i dag for at have en større forudsigelsesværdi end de enkelte LP’er [5]. På grund af den såkaldte ”omvendte kolesteroltransport” kan HDL forhindre dannelsen af tilstoppede arterier, der skyldes LDL- metabolisme og dermed repræsenterer en ikke-kausal markør for CVD’er [6]. Det er desuden bevist, at personer med over- vejende små LDL-partikler har større CVD-risiko end dem med større LDL-partikler [7]. Derfor er en nøjagtig kvanti- ficering af LP-subfraktionerne et vigtigt screeningsværktøj til forebyggelse og diagnose af CVD. LP-distributionen kan også være en vigtig biomarkør for eksempel for overvægt og fejlernæring. Måling af lipoproteiner Ultracentrifugering (UC) er den etablerede referencemetode til separation og dermed kvantificering af lipoproteiner [8] . OTTO – DIGITAL SERVICE FRA BUSCH OTTO overvåger dine vakuumpumper, overalt, når som helst. Se tilstanden af din proces eller vakuumpumper med vores digitale service. OTTO sender automatisk beskeder til Busch i tilfælde af forstyrrelser i din proces. Oplev fordelen af tilstandsovervågning. LABDAYS Stand 41 Figur 2. Kompleksiteten af lipidsignaler i blod. Repræsentativt 1 H-NMR-spektrum af humant blod (A) med et zoom, der viser NMR-signalerne fra -CH 3 -gruppe som teoretiske alkanlinjer (sort streg), som rent fedt med konformationelle friheds- grader (blå streg) og som fedt inde i lipoproteinerne i en blodprøve (rød linje). Modificeret fra Aru et al. [3]. Busch Vakuumteknik A/S 87 88 07 77 info@busch.dk www.buschvacuum.com - Dansk Kemi, 105, nr. 4, 2024 11

    ...