Regensburg, Univ., Diss., 2008

Die Doppelfiltrationsapherese stellt eine Therapieform zur extrakorporalen Entfernung von atherogenen Lipoproteinen bei Patienten mit schweren Lipidstoffwechselstörungen und konsekutiven kardiovaskulären Erkrankungen dar. Das Ziel der vorliegenden Studie bestand darin, optimale Behandlungsbedingungen für eine neuere synthetische Fraktionierungsmembran (FractioPESTM 200; 3M Deutschland GmbH, Neuss) für die Doppelfiltrations-Lipoproteinapherese im Rahmen eines In-vivo-Modells am Schaf zu definieren. In einer prospektiven und randomisierten "Crossover–Studie" an vier Schafen wurde hierzu die Permselektivität der Fraktionierungsmembran unter unterschiedlichen Plasmaflussraten (PF 30, 36 und 42 ml/min), umgekehrter Plasmaflussrichtung (Outside- In-Filtration) und erhöhter Plasmatemperatur untersucht. Nach definierten behandelten Plasmavolumina wurde dafür die In-vivo-Performance der Fraktionierungsmembran anhand von Reduktionsrationes und Siebkoeffizienten für die relevanten Moleküle LDL, HDL, Fibrinogen, Albumin und IgG gemessen. Entsprechend des Therapieziels war die Fraktionierungsmembran für LDL-Cholesterin während aller Behandlungseinstellungen nahezu undurchlässig, was sich an niedrigen SK und statistisch sich nicht unterscheidenden Reduktionsrationes (49,0 ± 8,9 (Outside-In) bis 60,6 ± 9,7 % (PF 36)) zeigte. Lediglich bei 600 ml behandeltem Plasmavolumen wurde unter PF 42 und Outside-In ein signifikant höherer LDL-SK (0,165 ± 0,022 bzw. 0,194 ± 0,068) im Vergleich zu PF 30 und 36 (p < 0,05) bestimmt. Eine gewünschte geringe Membrandurchlässigkeit fand sich ebenfalls für Fibrinogen, wobei signifikant höhere und damit ungünstigere SK für Outside-In nach 600 ml (0,229 ± 0,03 (p < 0,05)) gegenüber allen anderen Behandlungsmethoden und nach 900 ml (SK 0,369 ± 0,12 (p < 0,05)) im Vergleich zu PF 30 und PF 42 gemessen wurden. Bezüglich der unerwünscht entfernten Substanzen waren zwischen den Behandlungsmethoden keine Unterschiede bei HDL-Cholesterin und Albumin nachweisbar. Lediglich für IgG lag nach 900 ml ein höherer SK (1,047 ± 0,070 (p = 0,049)) bei PF 42 im Vergleich zu PF 30 (0,573 ± 0,321) vor.Grundsätzlich stiegen bei allen Behandlungsarten die SK für alle Substanzen mit zunehmendem Plasmavolumen teilweise signifikant an. Eine Ausnahme stellte der Outside-In-Modus dar, bei dem es nach 600 ml zu einem Abfall der SK kam. Bei PF 42 war die günstigste HDL/LDL-Ratio der Reduktionsrationes nachweisbar, d.h. die höchste Retention atherogenen LDL bei geringster Entfernung des vasoprotektiven HDL. Die Anwendung verschiedener Behandlungsbedingungen bei Verwendung der FractioPESTM 200-Membran führte nur zu geringen Unterschieden bei der Entfernung der Zielsubstanzen. Als günstigste Einstellung erwies sich die höchste Plasmaflussrate, PF 42 ml/min, in standardmäßiger Flussrichtung, während sich die Outside-In-Filtration nachteilig auswirkte. Der Grund dafür dürfte im asymmetrischen Wandaufbau der Fraktionierungsmembran mit den kleinsten Poren, d.h. der Separationsschicht, innen liegen, der zu Unterschieden beim Verstopfen („Clogging“) der Membranporen führt. Das Schafsmodell erwies sich erneut als zuverlässiges und auf die klinische Doppelfiltrations-Lipoproteinapherese übertragbares In-vivo-Experiment. / Double filtration apheresis is a form of therapy for the extracorporeal removal of atherogenic lipoproteins in patients with severe lipid metabolism disorders and consecutive cardiovascular diseases. The aim of this study was to define optimal treatment conditions for a newer synthetic fractionation membrane (FractioPESTM 200; 3M Germany GmbH, Neuss) for double filtration plasmapheresis within a setting of an in-vivo model on a sheep. In a prospective and randomized "crossover study" on four sheeps, the permselectivity of the fractionation membrane was investigated during different plasma flow rates (PF 30, 36 and 42 ml/min), reverse plasma flow direction (outside-in filtration) and increased plasma temperature. After defined treated plasma volumes, the in-vivo performance of the fractionation membrane was measured based on reduction rations and sieving coefficients for relevant molecules LDL, HDL, fibrinogen, albumin and IgG. Accordingly the therapy goal, the fractionation membrane was nearly impermeable to LDL-cholesterol during all treatment settings, evidenced by low SK and statistically indistinguishable reduction rations (49.0 ± 8.9 (outside-in) to 60.6 ± 9.7% (PF 36)). Only at 600 ml treated plasma a significantly higher LDL-SK (0.165 ± 0.022 and 0.194 ± 0.068) during PF 42 and outside-in compared to PF 30 and 36 (p < 0.05) was determined. A desired low membrane permeability was also found for fibrinogen, shown by the significantly higher and thus less favorable SK for outside-in after 600 ml (0.229 ± 0.03 (p < 0.05)) compared to all other treatment methods and after 900 ml (SK 0.369 ± 0.12 (p<0.05)) compared to PF 30 and PF 42. Regarding the undesirably removed substances, no differences in HDL-cholesterol and albumin could be detected between the treatment methods. Only for IgG there was a higher SK (1.047 ± 0.070 (p = 0.049)) at PF 42 compared to PF 30 (0.573 ± 0.321) after 900 ml. Basically, with all types of treatment, the SK for all substances increased, partially significant, with increasing plasma volume. The outside-in mode was an exception, in which there was a decrease in the SK after 600 ml. At PF 42, the most favorable HDL/LDL ratio of the reduction ration was detectable, i.e. the highest retention of atherogenic LDL with the lowest removal of the vasoprotective HDL. The application of different treatment conditions when using the FractioPESTM 200 membrane resulted in only minor differences in the removal of the target substances. The best setting proved to be the highest plasma flow rate, PF 42 mL/min, in the standard flow direction, while outside-in filtration had a disadvantageous effect. The reason for this may be the asymmetrical wall structure of the fractionation membrane and the small pores, i.e. a separation layer lying inside, which leads to differences in clogging of the membrane pores. The sheep model again proved to be a reliable in-vivo experiment transferable to clinical double filtration lipoprotein apheresis.

The Drosophila Lipoprotein particles bear lipid-linked morphogens on their surface and are required for long-range signaling activity of Wingless and Hedgehog. They also bind a wide variety of gpi-linked proteins. Whether any of these proteins affect morphogen signaling is unknown. Here, I show that the gpi-linked heparan sulfate proteoglycan Dally is released from cell membranes and binds to lipoprotein particles both with and without its lipid anchor. Hedgehog signaling efficiency is reduced in Dally mutant discs, but can be rescued non-autonomously by expression of non-gpi-modified Dally. This Dally isoform colocalizes with Hedgehog, Patched and Lipophorin in endosomes and increases Hedgehog signaling efficiency without affecting Hedgehog distribution. These data show that Hedgehog signaling activity can be influenced by other Lipophorin-associated proteins, and suggest Lipoproteins provide a platform for regulation of morphogen signaling.

The Drosophila Lipoprotein particles bear lipid-linked morphogens on their surface and are required for long-range signaling activity of Wingless and Hedgehog. They also bind a wide variety of gpi-linked proteins. Whether any of these proteins affect morphogen signaling is unknown. Here, I show that the gpi-linked heparan sulfate proteoglycan Dally is released from cell membranes and binds to lipoprotein particles both with and without its lipid anchor. Hedgehog signaling efficiency is reduced in Dally mutant discs, but can be rescued non-autonomously by expression of non-gpi-modified Dally. This Dally isoform colocalizes with Hedgehog, Patched and Lipophorin in endosomes and increases Hedgehog signaling efficiency without affecting Hedgehog distribution. These data show that Hedgehog signaling activity can be influenced by other Lipophorin-associated proteins, and suggest Lipoproteins provide a platform for regulation of morphogen signaling.