Hepatisches a-Tocopherol-Transferprotein und Regulierung des Serumspiegels

a-TTP wurde erstmals 1977 identifiziert (11) und es wurde gezeigt, dass es a-Tocopherol zwischen Liposomen und Mikrosomen transferiert (12). Heute geht man davon aus, dass a-TTP das hepatische Protein ist, das RRR-a-Tocopherol aus den eintreffenden Chylo-Mikronen erkennt und vorzugsweise dessen Resekretion in die aus der Leber stammenden VLDLs reguliert (13). Hepatisches a-TTP wurde isoliert, und seine komplementären DNA-Sequenzen wurden von verschiedenen Spezies wie Mensch, Maus, Ratte, Hund und Rind berichtet. Das menschliche Protein, das für 238 Aminosäuren kodiert, weist eine 94%ige Homologie mit dem Rattenprotein und eine gewisse Homologie mit dem Retinaldehyd-bindenden Protein in der Netzhaut und mit sec14, einem Phospholipid-Transferprotein, auf (14). Das menschliche Gen wurde sequenziert und auf 8q13. 1-13.3 von Chromosom 8 lokalisiert (14,15). a-TTP wurde von zwei verschiedenen Gruppen kristallisiert (16,17). Die Struktur umfasst eine a-Tocopherol-bindende Tasche, die ein Scharnier und eine Abdeckung hat, die das einschließende a-Tocopherol verschließt.

Obwohl die Expression von a-TTP zunächst auf Hepatozyten beschränkt war (18), wurde a-TTP-Messenger-RNA (mRNA) auch in Rattenhirn, Milz, Lunge und Niere nachgewiesen (19), und a-TTP-Protein wurde im menschlichen Gehirn nachgewiesen (20). Darüber hinaus ist a-TTP in der Gebärmutter schwangerer Mäuse und in der menschlichen Plazenta vorhanden (21,22), was darauf hindeutet, dass es für einen angemessenen a-Tocopherol-Transfer zum Fötus während der Schwangerschaft sorgt. Tatsächlich war die mRNA-Expression von a-TTP in der Plazenta die zweithäufigste nach der in der Leber (23). Es wurde auch berichtet, dass a-TTP nicht nur im Zytosol, sondern vor allem in den Kernen des Trophoblasten und im Endothel der fetalen Kapillaren lokalisiert ist.

Der zelluläre Mechanismus, durch den a-TTP die bevorzugte Sekretion von a-Tocopherol in das Plasma durch die Leber erleichtert, ist nicht geklärt. Triglyceridreiche Chylomikronen sowie VLDLs und LDLs, die Vitamin E tragen, werden von der Leber über rezeptorvermittelte Endozytose aufgenommen. Horiguchi und Kollegen (24) vermuten, dass a-TTP aus dem Zytosol in die Endosomen transloziert, um a-Tocopherol zu akquirieren, und dass sich der a-TTP/a-Tocopherol-Komplex dann zur Plasmamembran bewegt, wo a-Tocopherol an die Membran abgegeben wird, um von zirkulierenden Lipoproteinen, insbesondere VLDL, aufgenommen zu werden. Zha und Kollegen (25) haben berichtet, dass das Adenosintriphosphat (ATP)-bindende Kassettenprotein A1 (ABCA1) in Endosomen ebenfalls eine Rolle bei der Endozytose spielt, indem es als Flippase fungiert, um Phosphatidylserin an die äußere Membran zu verlagern und das Knospen der Membran zu fördern. Da ABCA1 auch a-Tocopherol übertragen kann (26), könnte ABCA1 die äußere Membran der endozytischen Vesikel mit a-Tocopherol anreichern; dann könnte a-TTP bevorzugt RRR-a-Tocopherol vom äußeren Blatt der endosomalen Membran entfernen, um es zur Plasmamembran zu übertragen. Es bleibt zu klären, ob ABCA1 am a-Tocopherol-Transfer direkt zu und von a-TTP beteiligt ist, wie von Horiguchi und Kollegen (24) vorgeschlagen wurde, oder ob auch andere Proteine am a-Tocopherol-Transport beteiligt sind.

Es scheint nun, dass die Affinität von a-TTP für Vitamin-E-Analoga eine der entscheidenden Determinanten für die Plasmakonzentrationen der verschiedenen Formen von Vitamin E ist (27). a-TTP hat die höchste Affinität für RRR-a-Tocopherol (100%), gefolgt von -Tocopherol (38%), γ-Tocopherol (9%), d-Tocopherol (2%), a-Tocopherolacetat (2%), a-Tocopherolchinon (2%), SRR-a-Tocopherol (11%), a-Tocotrienol (12%) und Trolox (9%) (27). Die Bedeutung dieses Proteins für die Regulierung des Plasmaspiegels wird durch Knockout-Mäuse und Menschen mit einem genetischen Mangel an diesem Protein belegt. Bei a-TTP-Knockout-Mäusen liegen die a-Tocopherol-Konzentrationen im Plasma und im Gewebe bei 2 % bis 20 % der Werte von Kontrollmäusen (28,29), und den Mäusen fehlt die Fähigkeit, zwischen dem natürlich vorkommenden RRR-a-Tocopherol und dem synthetischen all-rac-a-Tocopherol zu unterscheiden (28). Seit Mitte der 1980er Jahre wurden bei mehreren Dutzend Patienten mit neurologischen Befunden, die auf einen Vitamin-E-Mangel hindeuten, niedrige Plasmaspiegel, aber keine Anzeichen einer Fettmalabsorption festgestellt (30,31). Diese Patienten mit „Ataxie mit Vitamin-E-Mangel“ (AVED) waren nicht in der Lage, normale a-Tocopherol-Konzentrationen im Plasma aufrechtzuerhalten, ohne eine Supplementierung mit hohen oralen Dosen von Vitamin E zu erhalten. Obwohl sie eine normale intestinale Absorption von Vitamin E aufwiesen, waren sie nicht in der Lage, a-Tocopherol aus der Leber in VLDLs auszuscheiden (9) und waren nicht in der Lage, zwischen Formen von Vitamin E zu unterscheiden (32). Später wurde nachgewiesen, dass AVED durch homozygote Mutationen im Gen für a-TTP entsteht (31,33). Genetische Mutationen von a-TTP beim Menschen und Genmanipulationen bei Mäusen belegen somit eindeutig die Bedeutung von a-TTP für die Regulierung normaler Serumkonzentrationen von Vitamin E.

Ein weiteres zytosolisches Protein, das die a-Tocopherol-Konzentrationen im Gewebe reguliert, wurde in der Rinderleber als 46-kDa-Tocopherol-assoziiertes Protein (TAP) identifiziert (34). Anschließend wurde das menschliche Homolog, hTAP, kloniert (35). hTAP wird vor allem in der Leber, dem Gehirn und der Prostata exprimiert (35). Es wurde festgestellt, dass TAP mit dem Supernatant Protein Factor (SPF) identisch ist (35,36), der die Cholesterinsynthese durch Stimulierung der Umwandlung von Squalen in Lanosterin steigert (36). Interessant war die Feststellung, dass menschlicher TAP/SPF Komplexe mit RRR-a-Tocopherylchinon, dem Oxidationsprodukt von a-Tocopherol, bildet (37), was auf eine mögliche Rolle bei der Regulierung des Tocopherol-Katabolismus hindeutet. Die physiologische Funktion von TAP/SPF wird noch untersucht.