prepared by M.D., PhD Marta R. Gerasymchuk Department of Pathophysiology Ivano-Frankivsk National Medical University

1. IIvvaannoo--FFrraannkkiivvsskk
NNaattiioonnaall MMeeddiiccaall
UUnniivveerrssiittyy

2. 11.. RReegguullaattiioonn ooff lliippiidd
mmeettaabboolliissmm..
22.. CCllaasssseess ooff lliippoopprrootteeiinnss..
33.. HHyyppeerrlliippiiddeemmiiaass..
44.. AAtthheerroosscclleerroossiiss..
55.. CCoommpplliiccaattiioonnss ooff
aatthheerroosscclleerroossiiss..
66.. OObbeessiittyy
77.. GGeenneettiicc ddiissoorrddeerrss
88.. FFaatt--ssoolluubbllee
vviittaammiinnss

3. AAtthheerroosscclleerroossiiss –– eexxcceeppttiioonnaallllyy wwiiddeesspprreeaadd ddiisseeaassee.. OOnn ddaattaa WWHHOO,,
mmoorrttaalliittyy ooff tthhee ppaattiieennttss iinn tthhee aaggee 3355--4444 yyeeaarrss ffoorr ddaammaaggeess ooff hheeaarrtt aanndd
vveesssseellss ccoonnnneecctteedd wwiitthh aatthheerroosscclleerroossiiss,, iinnccrreeaasseedd llaatteellyy bbyy 6600%%..
TThhee kknnoowwlleeddggee ooff tthhee rreeaassoonnss
aanndd mmeecchhaanniissmmss ooff aatthheerroosscclleerroossiiss
ddeevveellooppmmeenntt iiss nneecceessssaarryy ffoorr tthhee
ddooccttoorrss ooff vvaarriioouuss pprrooffeessssiioonn ffoorr
pprroopphhyyllaaxxiiss aanndd ttrreeaattmmeenntt ooff tthhiiss
ddiisseeaassee..
AAccccoorrddiinngg ttoo mmooddeerrnn nnoottiioonnss,,
mmaaiinn eettiioollooggiiccaall ffaaccttoorrss ooff
aatthheerroosscclleerroossiiss iiss ddyysslliippoopprrootteeiinneemmiiaa
aanndd iinnccrreeaasseedd ppeerrmmeeaabbiilliittyy aarrtteerriiaall
wwaallll ffoorr lliippoopprrootteeiinnss..

4. MMeettaabboolliicc RRaattee -- tthe amount of energy liberated per unit of time.
The amount of energy liberated by the catabolism of food in the body is the
same as the amount liberated when food is burned outside the body.
The energy liberated by catabolic processes in the body is used for
maintaining body functions, digesting and metabolizing food,
thermoregulation, and physical activity. It appears as external work, heat,
and energy storage:
= + +
EENNEERRGGYY
OOUUTTPPUUTT
EEXXTTEERRNNAALL
WWOORRKK
EENNEERRGGYY
SSTTOORRAAGGEE
Isotonic muscle contractions perform work at a peak efficiency
approximating 50%:
= /
HHEEAATT
WWOORRKK DDOONNEE TTOOTTAALL EENNEERRGGYY
EEXXPPEENNDDEEDD
EEFFFFIICCIIEENNCCYY
CCaalloorriieess
TThhee ssttaannddaarrdd uunniitt ooff hheeaatt eenneerrggyy iiss tthhee ccaalloorriiee ((ccaall)),, ddeeffiinneedd aass tthhee aammoouunntt
ooff hheeaatt eenneerrggyy nneecceessssaarryy ttoo rraaiissee tthhee tteemmppeerraattuurree ooff 11 gg ooff wwaatteerr 11 ddeeggrreeee,,
ffrroomm 1155 °°CC ttoo 1166 °°CC.. TThhiiss uunniitt iiss aallssoo ccaalllleedd tthhee ggrraamm ccaalloorriiee,, ssmmaallll ccaalloorriiee,,
oorr ssttaannddaarrdd ccaalloorriiee.. TThhee uunniitt ccoommmmoonnllyy uusseedd iinn pphhyyssiioollooggyy aanndd mmeeddiicciinnee iiss
tthhee CCaalloorriiee ((kkiillooccaalloorriiee;; kkccaall)),, wwhhiicchh eeqquuaallss 11000000 ccaall..

5. MMeeaassuurriinngg tthhee MMeettaabboolliicc RRaattee
IInn ddeetteerrmmiinniinngg tthhee mmeettaabboolliicc rraattee,,
OO22 ccoonnssuummppttiioonn iiss uussuuaallllyy
mmeeaassuurreedd wwiitthh ssoommee ffoorrmm ooff
ooxxyyggeenn--ffiilllleedd ssppiirroommeetteerr aanndd aa
CCOO22--aabbssoorrbbiinngg ssyysstteemm..
TThhee ssppiirroommeetteerr bbeellll iiss ccoonnnneecctteedd
ttoo aa ppeenn tthhaatt wwrriitteess oonn aa rroottaattiinngg
ddrruumm aass tthhee bbeellll mmoovveess uupp aanndd
ddoowwnn.. TThhee ssllooppee ooff aa lliinnee jjooiinniinngg
tthhee eennddss ooff eeaacchh ooff tthhee ssppiirroommeetteerr
eexxccuurrssiioonnss iiss pprrooppoorrttiioonnaattee ttoo tthhee
OO22 ccoonnssuummppttiioonn..
TThhee aammoouunntt ooff OO22 ((iinn mmiilllliilliitteerrss))
ccoonnssuummeedd ppeerr uunniitt ooff ttiimmee iiss
ccoorrrreecctteedd ttoo ssttaannddaarrdd tteemmppeerraattuurree
aanndd pprreessssuurree aanndd tthheenn ccoonnvveerrtteedd
ttoo eenneerrggyy pprroodduuccttiioonn bbyy
mmuullttiippllyyiinngg bbyy 44..8822 kkccaall//LL ooff OO22
ccoonnssuummeedd..

6. • The metabolic rate determined at rreesstt iinn aa rroooomm aatt aa
ccoommffoorrttaabbllee tteemmppeerraattuurree iinn tthhee tthheerrmmoonneeuuttrraall zzoonnee 1122--1144 hhoouurrss
aafftteerr tthhee llaasstt mmeeaall iiss ccaalllleedd tthhee bbaassaall mmeettaabboolliicc rraattee ((BBMMRR))..
• TThhiiss vvaalluuee ffaallllss aabboouutt 1100%% dduurriinngg sslleeeepp aanndd uupp ttoo 4400%%
dduurriinngg pprroolloonnggeedd ssttaarrvvaattiioonn.. TThhee rraattee dduurriinngg nnoorrmmaall ddaayyttiimmee
aaccttiivviittiieess iiss,, ooff ccoouurrssee,, hhiigghheerr tthhaann tthhee BBMMRR bbeeccaauussee ooff
mmuussccuullaarr aaccttiivviittyy aanndd ffoooodd iinnttaakkee..
• TThhee mmaaxxiimmuumm mmeettaabboolliicc rraattee rreeaacchheedd dduurriinngg eexxeerrcciissee iiss oofftteenn
ssaaiidd ttoo bbee tteenn ttiimmeess tthhee BBMMRR,, bbuutt ttrraaiinneedd aatthhlleetteess ccaann iinnccrreeaassee
tthheeiirr mmeettaabboolliicc rraattee aass mmuucchh aass 2200--ffoolldd..
• TThhee BBMMRR ooff aa mmaann ooff aavveerraaggee ssiizzee iiss aabboouutt 22000000 kkccaall//dd..

7. SStteerroollss ((steroid
hormones & cholesterol)) PPhhoosspphhoolliippiiddss aanndd
LLiippiiddss
FFaattttyy aacciiddss aanndd
tthheeiirr ddeerriivvaattiivveess
SSaattuurraatteedd
((nnoo ddoouubbllee bboonnddss))
rreellaatteedd ccoommppoouunnddss
NNeeuuttrraall ffaattss
((ttrriiggllyycceerriiddeess))
UUnnssaattuurraatteedd ((ddeehhyyddrrooggeennaatteedd,,
wwiitthh vvaarriioouuss nnuummbbeerrss ooff ddoouubbllee bboonnddss))

8. Lipoprotein
Composition (%)
Size
(nm) Protein Free
Cholesterol
Cholesteryl
Esters Triglyceride Phospholipid Origin
CChhyylloommiiccrroonnss 75-
1000 2 2 3 90 3 Intestine
CChhyylloommiiccrroonn
rreemmnnaannttss 30-80 . . . . . . . . . . . . . . . Capillaries
VVeerryy llooww
ddeennssiittyy
lliippoopprrootteeiinnss
30-80 8 4 16 55 17 Liver and
intestine
((VVLLDDLL))
IInntteerrmmeeddiiaattee--
ddeennssiittyy
lliippoopprrootteeiinnss
((IIDDLL))
25-40 10 5 25 40 20 VLDL
LLooww--ddeennssiittyy
lliippoopprrootteeiinnss
((LLDDLL))
20 20 7 46 6 21 IDL
HHiigghh--ddeennssiittyy
lliippoopprrootteeiinnss
((HHDDLL))
7.5-10 50 4 16 5 25 Liver and
intestine

9.  Transports diet-derived triglyceride (TG) in the blood
 Composition:
(1) Protein (2%); (2) TG (87%); (3) Cholesterol (CH;3%); (4) Phospholipid (8%)
 Synthesized in intestinal epithelium
(1) Requires apolipoprotein (apo) B-48 for assembly and secretion
(2) Nascent chylomicrons in the circulation obtain apo C-Il and apo E from high
density lipoprotein (HDL)
 Absent during fasting
 If increased, it forms a creamy supranate.
• 1) Test tube must be left upright in a refrigerator overnight,
• 2) Chylomicron floats on top of plasma because it has very little protein (low
density).
 Source of fatty acids and glycerol
• Used to synthesize TG in the liver and adipose
 Hydrolysis by capillary lipoprotein lipase (CPL) leaves a chylomicron remnant,
• Chylomicron remnants arc removed by apo E receptors in the liver.

10. Lipoprotein Functions Apoproteins Functions
Chylomicrons
Transport dietary triglyceride and
cholesterol from intestine to
tissues
apoB-48
apoC-II
apoE
Secreted by intestine
Activates lipoprotein lipase
Uptake of remnants by the
liver
VLDL
Transports triglyceride from liver
to tissues
apoB-100
apoC-II
apoE
Secreted by liver
Activates lipoprotein lipase
Uptake of remnants (IDL) by
liver
IDL
(VLDL
remnants)
Picks up cholesterol from HDL to
become LDL
Picked up by liver
apoE
apoB-100
Uptake by liver
LDL
Delivers cholesterol into cells ApoB-100 Uptake by liver and other
tissues via LDL receptor
(apoB-100 receptor)
HDL
Picks up cholesterol accumulating
in blood vessels
Delivers cholesterol to liver and
steroidogenic tissues via
scavenger receptor (SR-B1)
Shuttles apoC-II and apoE in
blood
apoA-1 Activates lecithin cholesterol
acyltransferase (LCAT) to
produce cholesterol esters

11.  Transports liver-synthesized TG in the blood
- Requires apolipoprotein B-100 for assembly and secretion
 Composition:
• (1) Protein (9%); (2) TG (55%); (3) CH (17%); (4) Phospholipid (19%).
 Source of fatty acids and glycerol
• 1) Used to synthesize TG in the adipose tissue
• 2) Hydrolysis by CPL produces intermediate-density lipoprotein (IDL) and low density
lipoprotein (LDL).
• 3) Some of the IDL is removed from blood by apo E receptors in the liver.
 Cholesterol ester transport protein (CETP)
(1) Transfers CH from HDL to VLDL;
(2) Transfers TG from VLDL to HDL;
(3) An increase in VLDL always causes a decrease in HDL-CH.
 If increased, it forms a creamy infranate.
• Note that the protein is greater in VLDL than in chylomicrons, so it sinks rather than floats in
plasma.
 TG levels
• (1) Optimal level < 150 mg/dL
• (2) Borderline high level 150 to 199 mg/dL
• (3) High level 200 to 499 mg/dL,
• (4) Very high level > 500 mg/dL

12.  TTrraannssppoorrttss cchhoolleesstteerrooll iinn tthhee bblloooodd
 DDeerriivveess ffrroomm ccoonnttiinnuueedd hhyyddrroollyyssiiss ooff IIDDLL
bbyy CCPPLL
 RReemmoovveedd ffrroomm bblloooodd bbyy LLDDLL rreecceeppttoorrss iinn
ppeerriipphheerraall ttiissssuuee
 CCoommppoossiittiioonn:: 11)) PPrrootteeiinn ((2222%%));; 22)) TTGG
((1100%%));; CCHH ((4477%%));; ((44)) PPhhoosspphhoolliippiidd ((2211%%))
 CCaallccuullaatteedd LLDDLL == CCHH -- HHDDLL -- TTGG//55
11)) PPrreesseennccee ooff cchhyylloommiiccrroonnss ffaallsseellyy lloowweerrss
ccaallccuullaatteedd LLDDLL bbyy iinnccrreeaassiinngg ddiieett--ddeerriivveedd
ttrriiggllyycceerriiddee;; hheennccee,, ffaassttiinngg iiss rreeqquuiirreedd ffoorr
aann aaccccuurraattee ccaallccuullaatteedd LLDDLL..
22)) TToo rreedduuccee tthhee cchhaannccee ffoorr aa ffaallsseellyy llooww
ccaallccuullaatteedd LLDDLL,, LLDDLL iiss ddiirreeccttllyy mmeeaassuurreedd
iiff tthhee sseerruumm TTGG >> 440000 mmgg//ddLL..
 FFuunnccttiioonnss ooff cchhoolleesstteerrooll::
1) Component of the cell membrane.
2) Synthesis of vitamin D, adrenal cortex
hormones, bile salts and acids.
 RRaannggeess ooff LLDDLL::
11)) OOppttiimmaall lleevveell << 110000 mmgg//ddLL..
• RRiisskk ffoorr ccoorroonnaarryy hheeaarrtt
ddiisseeaassee ((CCHHDD)) mmaarrkkeeddllyy
rreedduucceedd
22)) NNeeaarr ooppttiimmaall lleevveell iiss 110000 ttoo 112299
mmgg//ddLL..
3)) BBoorrddeerrlliinnee hhiigghh lleevveell iiss 11300 ttoo
115599 mmgg//ddLL..
44)) HHiigghh lleevveell iiss 116600 ttoo 118899 mmgg//ddLL..
55)) VVeerryy hhiigghh lleevveell >> 119900 mmgg//ddLL..
• GGrreeaatteesstt rriisskk ffoorr CCHHDD
 FFaassttiinngg iiss nnoott rreeqquuiirreedd ffoorr aann
aaccccuurraattee sseerruumm CCHH..
•• NNoottee tthhaatt tthhee CCHH ccoonntteenntt iinn
cchhyylloommiiccrroonnss iiss <<3%%;; hheennccee,,
ffaassttiinngg ddooeess nnoott hhaavvee aa
mmeeddiiccaallllyy ssiiggnniiffiiccaanntt eeffffeecctt oonn
tthhee sseerruumm lleevveell..

13.  “Good cholesterol”
• Increased by exercise, wine, estrogen
 Composition: 1) Protein (50%); 2) TG (3%; unless VLDL is increased); 3) CH (20%);
4) Phospholipid (27%)
 Synthesized by the liver and small intestine
 Functions of HDL
1) Source of apolipoproteins for other lipoprotein fractions
2) Removes cholesterol from atherosclerotic plaques
a) Delivers CH from peripheral tissue to the liver
b) CH is either excreted into bile or converted into bile acids/salts.
 Measured in the laboratory as HDL-CH
1) Inverse association of levels of HDL-CH and incidence and prevalence of CHD
2) Decreased if VLDL is increased
3) Ranges of HDL-CH
 (a) High level (optimal) ≥ 60 g/dL
 (b) Low level (suboptimal) < 40 mg/dL
4) Fasting is not required for an accurate serum HDL-CH.
 Same reason as for serum CH.

14. • In the body, fatty acids aarree bbrrookkeenn ddoowwnn ttoo aacceettyyll--CCooAA,, wwhhiicchh eenntteerrss tthhee
cciittrriicc aacciidd ccyyccllee..
• TThhee mmaaiinn bbrreeaakkddoowwnn ooccccuurrss iinn tthhee mmiittoocchhoonnddrriiaa bbyy ββ--ooxxiiddaattiioonn..
• FFaattttyy aacciidd ooxxiiddaattiioonn bbeeggiinnss wwiitthh aaccttiivvaattiioonn ooff tthhee ffaattttyy aacciidd,, aa rreeaaccttiioonn tthhaatt
ooccccuurrss bbootthh iinnssiiddee aanndd oouuttssiiddee tthhee mmiittoocchhoonnddrriiaa..
• MMeeddiiuumm-- aanndd sshhoorrtt--cchhaaiinn ffaattttyy aacciiddss ccaann eenntteerr tthhee mmiittoocchhoonnddrriiaa wwiitthhoouutt
ddiiffffiiccuullttyy,, bbuutt lloonngg--cchhaaiinn ffaattttyy aacciiddss mmuusstt bbee bboouunndd ttoo ccaarrnniittiinnee iinn eesstteerr
lliinnkkaaggee bbeeffoorree tthheeyy ccaann ccrroossss tthhee iinnnneerr mmiittoocchhoonnddrriiaall mmeemmbbrraannee..
• CCaarrnniittiinnee iiss ββ--hhyyddrrooxxyy--γγ--ttrriimmeetthhyyllaammmmoonniiuumm bbuuttyyrraattee,, aanndd iitt iiss ssyynntthheessiizzeedd
iinn tthhee bbooddyy ffrroomm llyyssiinnee aanndd mmeetthhiioonniinnee..
• AA ttrraannssllooccaassee mmoovveess tthhee ffaattttyy aacciidd--ccaarrnniittiinnee eesstteerr iinnttoo tthhee mmaattrriixx ssppaaccee iinn
eexxcchhaannggee ffoorr ffrreeee ccaarrnniittiinnee..
• IInn tthhee mmaattrriixx ssppaaccee,, tthhee eesstteerr iiss hhyyddrroollyyzzeedd,, mmaakkiinngg tthhee aaccttiivvaatteedd ffaattttyy aacciidd
mmoolleeccuullee aavvaaiillaabbllee ffoorr ββ--ooxxiiddaattiioonn aanndd pprroovviiddiinngg ffrreeee ccaarrnniittiinnee ffoorr ffuurrtthheerr
eexxcchhaannggee..
• ββ--OOxxiiddaattiioonn pprroocceeeeddss bbyy sseerriiaall rreemmoovvaall ooff ttwwoo ccaarrbboonn ffrraaggmmeennttss ffrroomm tthhee
ffaattttyy aacciidd.. TThhee eenneerrggyy yyiieelldd ooff tthhiiss pprroocceessss iiss llaarrggee..

16. • Deficient β-oxidation of ffaattttyy aacciiddss ccaann bbee
pprroodduucceedd bbyy ccaarrnniittiinnee ddeeffiicciieennccyy oorr ggeenneettiicc
ddeeffeeccttss iinn tthhee ttrraannssllooccaassee oorr ootthheerr eennzzyymmeess
iinnvvoollvveedd iinn tthhee ttrraannssffeerr ooff lloonngg--cchhaaiinn ffaattttyy
aacciiddss iinnttoo tthhee mmiittoocchhoonnddrriiaa..
• TThhiiss ccaauusseess ccaarrddiioommyyooppaatthhyy..
• IInn aaddddiittiioonn,, iitt ccaauusseess hhyyppookkeettoonneemmiicc
hhyyppooggllyycceemmiiaa wwiitthh ccoommaa,, aa sseerriioouuss aanndd
oofftteenn ffaattaall ccoonnddiittiioonn ttrriiggggeerreedd bbyy ffaassttiinngg,, iinn
wwhhiicchh gglluuccoossee ssttoorreess aarree uusseedd uupp bbeeccaauussee ooff
tthhee llaacckk ooff ffaattttyy aacciidd ooxxiiddaattiioonn ttoo pprroovviiddee
eenneerrggyy,, aanndd kkeettoonnee bbooddiieess aarree nnoott ffoorrmmeedd iinn
nnoorrmmaall aammoouunnttss bbeeccaauussee ooff tthhee llaacckk ooff
aaddeeqquuaattee CCooAA iinn tthhee lliivveerr..

17.  In many tissues, aacceettyyll--CCooAA uunniittss condense to ffoorrmm aacceettooaacceettyyll--CCooAA.
 In the lliivveerr, which (unlike other tissues) ccoonnttaaiinnss aa ddeeaaccyyllaassee, free aceto-acetate is formed.
 This ββ--kkeettoo aacciidd is converted to ββ--hhyyddrrooxxyybbuuttyyrraattee and aacceettoonnee, and because these
compounds are metabolized with difficulty in the liver, they diffuse into the circulation.
 AAcceettooaacceettaattee is also formed in the liver via the formation of 3-hydroxy-3-methylglutaryl-CoA,
and this pathway is quantitatively more important than deacylation.
 AAcceettooaacceettaattee, ββ--hhyyddrrooxxyybbuuttyyrraattee, and aacceettoonnee are called kkeettoonnee bbooddiieess ((KKBB)).
 Tissues other than liver transfer CoA from succinyl-CoA to acetoacetate and metabolize the
"active" acetoacetate to CO2 and H2O via the citric acid cycle. There are also other pathways
whereby ketone bodies are metabolized.
 AAcceettoonnee is discharged in the urine and expired air.
 The normal blood ketone level in humans is low (about 1 mg/dL) and less than 1 mg is
excreted per 24 hours, because the ketones are normally metabolized as rapidly as they are
formed. However, if the eennttrryy ooff aacceettyyll--CCooAA iinnttoo tthhee cciittrriicc aacciidd ccyyccllee iiss ddeepprreesssseedd because of a
ddeeccrreeaasseedd ssuuppppllyy ooff tthhee pprroodduuccttss ooff gglluuccoossee mmeettaabboolliissmm, or if the entry does not increase
when the supply of acetyl-CoA increases, acetyl-CoA accumulates, the rate of condensation to
acetoacetyl-CoA increases, and mmoorree aacceettooaacceettaattee iiss ffoorrmmeedd iinn tthhee lliivveerr.
 The ability of the tissues to ooxxiiddiizzee tthhee kkeettoonneess is soon exceeded, and they accumulate in the
bloodstream (ketosis).
  KKBB iinn uurriinnee  AAcceettoonnee bbrreeaatthh
KKEETTOONNUURRIIAA
 KKBB iinn tthhee bblloooodd
KKEETTOONNEEMMIIAA
 ppHH --
AAcciiddoossiiss
DDeehhyyddrraa--
ttaattiioonn
AArree
oossmmoottiicc!!

18. HHiigghh--ffaatt mmeeaall 8800 gg TTGGss
rreeccoommmmeennddeedd ddaaiillyy
TT mmaaxx
GG
BBiillee ((lliivveerr))
PPaannccrreeaattiicc lliippaassee
CCoolliippaassee ((pprrootteeccttss lliippaassee ffrroomm tthhee bbiillee))
MMOONNOOGGLLIICCEERRIIDDEE
22 –– MMGG
++
22 FFAA
IINNTTEESSTTIINNEE
TTGG
CCHHYYLLOOMMIICCRROO
NNSS
LLYYMMPP
HH
Via thoracic
duct
CCaann’’tt ppaassss mmeemmbbrraannee bbyy tthheeyy
oowwnn,, tthheeyy nneeeedd bbee ddiivviiddeedd bbyy
bbrreeaakkddoowwnn
BBlloooodd
ssttrreeaamm
SStteeaattoorrrrhheeaa ––
FFaattttyy ssttooooll ((66%% ooff ffaattss))

19.  AAtthheerroosscclleerroossiiss iiss aa ffoorrmm ooff aarrtteerriioosscclleerroossiiss iinn
wwhhiicchh tthhiicckkeenniinngg aanndd hhaarrddeenniinngg ooff tthhee vveesssseell aarree
ccaauusseedd bbyy tthhee aaccccuummuullaattiioonn ooff lliippiidd--llaaddeenn
mmaaccrroopphhaaggeess wwiitthhiinn tthhee aarrtteerriiaall wwaallll,, wwhhiicchh lleeaaddss ttoo
tthhee ffoorrmmaattiioonn ooff aa lleessiioonn ccaalllleedd aa ppllaaqquuee..
 AAtthheerroosscclleerroossiiss iiss not a single disease bbuutt rraatthheerr
aa ppaatthhoollooggiicc pprroocceessss tthhaatt ccaann aaffffeecctt vvaassccuullaarr
ssyysstteemmss tthhrroouugghhoouutt tthhee bbooddyy,, rreessuullttiinngg iinn iisscchheemmiicc
ssyynnddrroommeess tthhaatt ccaann vvaarryy wwiiddeellyy iinn tthheeiirr sseevveerriittyy
aanndd cclliinniiccaall mmaanniiffeessttaattiioonnss..
 IItt iiss tthhee lleeaaddiinngg ccoonnttrriibbuuttoorr ttoo ccoorroonnaarryy aarrtteerryy aanndd
cceerreebbrroovvaassccuullaarr ddiisseeaassee..

21. Hatiay, a male Egyptian scribe who lived during the
New Kingdom (1570-1293 BCE), enters the CT
scanner. [The Lancet ]
Evidence of
carotid artery
disease in
Hatiay
• AAnndd yyeett aanncciieenntt ppeeooppllee ooff
EEggyypptt,, PPeerruu,, ssoouutthhwweesstt
AAmmeerriiccaa,, aanndd AAllaasskkaa
ccoommmmoonnllyy ssuuffffeerreedd ffrroomm
hhaarrddeenneedd aarrtteerriieess,, ttoooo..
UUssiinngg CCTT ssccaannss,,
rreesseeaarrcchheerrss eexxaammiinneedd
tthhee rreemmaaiinniinngg aarrtteerriieess ooff
113377 mmuummmmiieess,, aanndd ffoouunndd
ssiiggnnss ooff pprroobbaabbllee oorr
ddeeffiinniittee aatthheerroosscclleerroossiiss iinn
3344 % ooff tthheemm..
TThhee mmuummmmiiffiieedd EEggyyppttiiaannss,, wweerree lliikkeellyy ttoo hhaavvee bbeeeenn wweeaalltthhyy,, aanndd tthheerreeffoorree pprroobbaabbllyy
ccoonnssuummeedd aa lloott ooff ssaattuurraatteedd ffaatt.. TThhiiss iiss iinn ffaacctt nnoott tthhee ffiirrsstt ttiimmee tthhaatt hhaarrddeenneedd aarrtteerriieess
wweerree iiddeennttiiffiieedd iinn EEggyyppttiiaann mmuummmmiieess.. AAnndd yyeett tthhee UUnnaannggaannss,, ooff tthhee AAlluueettiiaann IIssllaannddss iinn
AAllaasskkaa,, ssuubbssiisstteedd aallmmoosstt eennttiirreellyy oonn mmaarriinnee lliiffee.. TThheeyy,, aanndd tthhee ootthheerr mmuummmmiieess,, wweerree
pprreesseerrvveedd nnaattuurraallllyy tthhrroouugghh cclliimmaattee ffaaccttoorrss,, nnoott bbeeccaauussee tthheeyy hhaadd aattttaaiinneedd aannyy ssppeecciiaall
ssttaattuuss tthhaatt wwoouulldd hhaavvee pprriivviilleeggeedd tthheemm wwiitthh eexxttrraa--rriicchh ffooooddss..
BBuutt tthhaatt aanncciieenntt ppeeooppllee,, ttoooo,, hhaadd ccaallcciiffiieedd aarrtteerriieess,, ""ssuuggggeessttss tthhaatt tthhee ddiisseeaassee iiss aann
iinnhheerreenntt ccoommppoonneenntt ooff hhuummaann aaggiinngg aanndd nnoott nneecceessssaarriillyy aassssoocciiaatteedd wwiitthh aannyy ssppeecciiffiicc
ddiieett oorr lliiffeessttyyllee.."" IInnddeeeedd,, tthhee mmuummmmiieess wwiitthh ssiiggnnss ooff ccaallcciiffiiccaattiioonn tteennddeedd ttoo bbee oollddeerr,, oorr
wwhhaatt iinn tthhoossee ddaayyss ccoouunntteedd aass aaggee:: tthheeyy ddiieedd aatt aarroouunndd 4433 yyeeaarrss aass ooppppoosseedd ttoo 3322.. FFoorr
eeaacchh ddeeccaaddee ooff lliiffee tthhee mmuummmmiieess ssuurrvviivveedd bbeeffoorree bbeeiinngg mmuummmmiiffiieedd,, tthhee rriisskk ooff sseevveerree
aatthheerroosscclleerroossiiss iinnccrreeaasseedd bbyy 6699 ppeerrcceenntt..

24. •Role of blood monocytes. Though blood monocytes do
not possess receptors for normal LDL, LDL does appear in
the monocyte cytoplasm to form foam cell. Plasma LDL on
entry into the intima undergoes oxidation. The ‘oxidised
LDL’ formed in the intima performs the following all-important
functions on monocytes and endothelium:
•For monocytes: Oxidised LDL acts to attract, proliferate,
immobilise and activate them as well as is readily taken up
by scavenger receptor on the monocyte to transform it to a
lipid-laden foam cell.
•For endothelium: Oxidised LDL is cytotoxic.
•Death of foam cell by apoptosis releases lipid to form lipid
core of plaque.

25. PPAATTHHOOPPHHYYSSIIOOLLOOGGYY
OOnnccee iinnjjuurryy hhaass ooccccuurrrreedd,, eennddootthheelliiaall ddyyssffuunnccttiioonn aanndd iinnffllaammmmaattiioonn lleeaadd ttoo tthhee
ffoolllloowwiinngg ppaatthhoopphhyyssiioollooggiicc eevveennttss::
• 11.. IInnjjuurreedd eennddootthheelliiaall cceellllss bbeeccoommee iinnffllaammeedd aanndd
ccaannnnoott mmaakkee nnoorrmmaall aammoouunnttss ooff aannttiitthhrroommbboottiicc
aanndd vvaassooddiillaattiinngg ccyyttookkiinneess..
• 22.. NNuummeerroouuss iinnffllaammmmaattoorryy ccyyttookkiinneess aarree rreelleeaasseedd,,
iinncclluuddiinngg ttuummoorr nneeccrroossiiss ffaaccttoorr--aallpphhaa ((TTNNFF--αα)),,
iinntteerrffeerroonnggaammmmaa ((IIFFNN--γγ)),, iinntteerrlleeuukkiinn--11 ((IILL--11)),, ttooxxiicc
ooxxyyggeenn rraaddiiccaallss,, aanndd hheeaatt sshhoocckk pprrootteeiinnss..
• 33.. MMaaccrroopphhaaggeess aaddhheerree ttoo iinnjjuurreedd eennddootthheelliiuumm bbyy
wwaayy ooff aaddhheessiioonn mmoolleeccuulleess,, ssuucchh aass vvaassccuullaarr cceellll
aaddhheessiioonn mmoolleeccuullee--11 ((VVCCAAMM--11))..
• 44.. TThheessee mmaaccrroopphhaaggeess tthheenn rreelleeaassee eennzzyymmeess aanndd
ttooxxiicc ooxxyyggeenn rraaddiiccaallss tthhaatt ccrreeaattee ooxxiiddaattiivvee ssttrreessss,,
ooxxiiddiizzee LLDDLL,, aanndd ffuurrtthheerr iinnjjuurree tthhee vveesssseell wwaallll..
• 55.. GGrroowwtthh ffaaccttoorrss aallssoo aarree rreelleeaasseedd,, iinncclluuddiinngg
aannggiiootteennssiinn IIII,, ffiibbrroobbllaasstt ggrroowwtthh ffaaccttoorr,, aanndd
ppllaatteelleett--ddeerriivveedd ggrroowwtthh ffaaccttoorr,, wwhhiicchh ssttiimmuullaattee
ssmmooootthh mmuussccllee cceellll pprroolliiffeerraattiioonn iinn tthhee aaffffeecctteedd
vveesssseell..

27. Endothelial Dysfunction in Atherosclerosis
Ross R. N Engl J Med 1999; 340:115–126.
Macrophages play main
role:
1. They have “scavenger”-
receptors so cholesterol
comes in macrophage
only due to concentration
difference.
2. They can accumulate a
lot of Chl inside (this
process is controlled by
HDLP only)
3. Changed LDLP
stimulate macrophages
activity

29. Fatty-Streak Formation in
Atherosclerosis
Ross R. N Engl J Med 1999; 340:115–126.

30. Formation of an Advanced,
Complicated Lesion in
Atherosclerosis
Ross R. N Engl J Med 1999; 340:115–126.

31. Cholesterol and
lisosomal enzymes
irritates intimae
(because they are the
alien bodies)
Excreation of
proliferation factors
by macrophages,
еndotheliocytes,
lymphocytes,
thrombocytes
SMC migration in intimae
and active
proliferation
collagen and elastin
(capsule for
Cholesterol and
injured vessel wall
isolation)

32. 44 ssttaaggee --
CCOOMMPPLLIICCAATTIIOONNSS
1. THROMBOSIS
(due to endothelium
damage)
2. Ulceration
(necrosis of and
releasing of
lisosomal enzymes
causes damage of
plaque wall)
3. Calcinations
(deposit of insoluble
calcium salts)

33. LDL Particles Promote Atherogenesis
Particle Uptake by
Macrophage
Cholesterol Deposition;
Increased Plaque Burden
Particle Movement into Intima
– – Gradient driven
“The rate of passive diffusion is
increased when the circulating
levels of LDL are elevated.” 1
Enhanced
Endothelial
Dysfunction
Adhesion
molecules MCP-1
Colony-stimulating
factors
PPaarrttiiccllee OOxxiiddaattiioonn
Tissue
PAI-1 factor
Endothelial cceellllss
MMoonnooccyyttee
Particle Retention
– – Lipoprotein particle
binding to proteoglycans
Mildly modified LDL
Extensively modified LDL
1
1 Weissberg PL, Rudd JH. Textbook of Cardiovascular Medicine. 2002. p. 6.
Lumen
Intima

34. CClliinniiccaall EEffffeeccttss
Major sites of atherosclerosis (serially
numbered) in descending order of frequency.
The clinical effects of atherosclerosis depend
upon the size and type of arteries affected. In
general, the clinical effects result from the
following:
1. Slow luminal narrowing causing ischaemia
and atrophy.
2. Sudden luminal occlusion causing
infarction necrosis.
3. Propagation of plaque by formation of
thrombi and emboli.
4. Formation of aneurysmal dilatation and
eventual rupture.
Accordingly, the symptomatic atherosclerotic
disease involves most often the heart, brain,
kidneys, small intestine and lower extremities
The effects pertaining to these organs are:
1) AAoorrttaa—Aneurysm formation, thrombosis and
embolisation to other organs.
2) HHeeaarrtt—Myocardial infarction, ischaemic heart
disease.
3) Brain—Chronic ischaemic brain damage,
cerebral infarction.
4) SSmmaallll iinntteessttiinnee—Ischaemic bowel disease,
infarction.
5) LLoowweerr eexxttrreemmiittiieess—Intermittent claudication,
gangrene.

36. oorr ddyysslliippoopprrootteeiinneemmiiaa rreeffeerrss ttoo aabbnnoorrmmaall
ccoonncceennttrraattiioonnss ooff sseerruumm lliippoopprrootteeiinnss
 It is estimated that nneeaarrllyy hhaallff ooff tthhee UU..SS.. ppooppuullaattiioonn hhaass ssoommee
ffoorrmm ooff ddyysslliippiiddeemmiiaa,, eessppeecciiaallllyy aammoonngg wwhhiittee aanndd AAssiiaann
ppooppuullaattiioonnss.. TThheessee aabbnnoorrmmaalliittiieess aarree tthhee rreessuulltt ooff aa ccoommbbiinnaattiioonn
ooff ggeenneettiicc aanndd ddiieettaarryy ffaaccttoorrss..
 PPrriimmaarryy oorr ffaammiilliiaall ddyysslliippoopprrootteeiinneemmiiaass rreessuulltt ffrroomm ggeenneettiicc
ddeeffeeccttss tthhaatt ccaauussee aabbnnoorrmmaalliittiieess iinn lliippiidd--mmeettaabboolliizziinngg eennzzyymmeess
aanndd aabbnnoorrmmaall cceelllluullaarr lliippiidd rreecceeppttoorrss..
 SSeeccoonnddaarryy ccaauusseess ooff ddyysslliippiiddeemmiiaa iinncclluuddee sseevveerraall ccoommmmoonn
ssyysstteemmiicc ddiissoorrddeerrss,, ssuucchh aass ddiiaabbeetteess,, hhyyppootthhyyrrooiiddiissmm,,
ppaannccrreeaattiittiiss,, aanndd rreennaall nneepphhrroossiiss,, aass wweellll aass tthhee uussee ooff cceerrttaaiinn
mmeeddiiccaattiioonnss ssuucchh aass cceerrttaaiinn ddiiuurreettiiccss,, bbeettaa--bblloocckkeerrss,,
gglluuccooccoorrttiiccooiiddss,, iinntteerrffeerroonnss,, aanndd aannttiirreettrroovviirraallss..
OOppttiimmaall NNeeaarr OOppttiimmaall DDeessiirraabbllee LLooww BBoorrddeerrlliinnee HHiigghh VVeerryy HHiigghh
TToottaall cchhoolleesstteerrooll
220000 220000--223399 ≥≥224400
LLDDLL 110000 110000--112299 113300--115599 116600--118899 ≥≥119900
TTrriiggllyycceerriiddeess 115500 115500--119999 220000--449999 ≥≥550000
HHDDLL 4400 ≥≥6600

37. NNaammee LLaabboorraattoorryy FFiinnddiinnggss CClliinniiccaall FFeeaattuurreess TThheerraappyy
Type I: exogenous
hyperlipidemia;
fat-induced
hypertriglyceridemia
Cholesterol normal
Triglycerides increased
three times
Chylomicrons increased
Abdominal pain
Hepatosplenomegaly
Skin and retinal lipid
deposits
Usual onset: childhood
Low-fat diet
Type IIa:
hypercholesterolemia
Triglycerides normal
LDL increased
Cholesterol increased
Premature vascular
disease
Xanthomas of tendons
and bony prominences
Common
Onset: all ages
Low-saturated-fat and low-cholesterol
diet
Cholestyramine (a); Colestipol (b);
Lovastatin (c); Nicotinic acid (d) ;
Neomycin (e).
Intestinal bypass
Type IIb: combined
hyperlipidemia;
carbohydrate-induced
hypertriglyceridemia
LDL, VLDL increased
Cholesterol increased
Triglycerides increased
Same as IIa
Same as IIa; plus carbohydrate
restriction
Clofibrate (f); Gemfibrozil (g)
Lovastatin
a) Cholestyramine (Questran), anion exchange resin; binds bile acids; enhances cholesterol excretion.
b) Colestipol (Colestid), same as cholestyramine.
c) Lovastatin, 3-hydroxy-3-methylglutaryl coenzyme A (HMG-CoA) reductase inhibitor; decreases cholesterol synthesis in
the liver.
d) Nicotinic acid (niacin), decreases release of free fatty acids from adipose tissue; increases lipogenesis in liver;
decreases glucagon release; most effective for type V disorder.
e) Neomycin, experimental medication; questionable mode of action; decreases LDLs.
f) Clofibrate (Atromid-S), decreases release of free fatty acids from adipose tissue; decreases hepatic secretion of VLDL
and increases catabolism of VLDL.
g) Gemfibrozil (Lopid), similar to clofibrate but increases HDLs more.

38. NNaammee LLaabboorraattoorryy FFiinnddiinnggss CClliinniiccaall FFeeaattuurreess TThheerraappyy
TTyyppee IIIIII::
ddyyssbbeettaalliippoopprrootteeiinneemmiiaa
IIDDLL oorr cchhyylloommiiccrroonn
rreemmnnaannttss iinnccrreeaasseedd
CChhoolleesstteerrooll iinnccrreeaasseedd
TTrriiggllyycceerriiddeess iinnccrreeaasseedd
PPrreemmaattuurree vvaassccuullaarr
ddiisseeaassee
XXaanntthhoommaass ooff tteennddoonnss
aanndd bboonnyy pprroommiinneenncceess
UUnnccoommmmoonn
OOnnsseett:: aadduulltthhoooodd
WWeeiigghhtt ccoonnttrrooll
LLooww--ccaarrbboohhyyddrraattee,, llooww--
ssaattuurraatteedd--ffaatt,, aanndd
llooww--cchhoolleesstteerrooll ddiieett
AAllccoohhooll rreessttrriiccttiioonn
CCllooffiibbrraattee;; GGeemmffiibbrroozziill;;
LLoovvaassttaattiinn;; NNiiccoottiinniicc aacciidd;;
EEssttrrooggeennss ((hh))
IInntteessttiinnaall bbyyppaassss
TTyyppee IIVV:: eennddooggeennoouuss
hhyyppeerrlliippiiddeemmiiaa;;
ccaarrbboohhyyddrraattee--iinndduucceedd
hhyyppeerrttrriiggllyycceerriiddeemmiiaa
GGlluuccoossee iinnttoolleerraannccee
HHyyppeerruurriicceemmiiaa
CChhoolleesstteerrooll nnoorrmmaall oorr
iinnccrreeaasseedd
VVLLDDLL iinnccrreeaasseedd
TTrriiggllyycceerriiddeess iinnccrreeaasseedd
PPrreemmaattuurree vvaassccuullaarr
ddiisseeaassee
SSkkiinn lliippiidd ddeeppoossiittss
OObbeessiittyy
HHeeppaattoommeeggaallyy
CCoommmmoonn oonnsseett:: aadduulltthhoooodd
WWeeiigghhtt ccoonnttrrooll
LLooww--ccaarrbboohhyyddrraattee ddiieett
AAllccoohhooll rreessttrriiccttiioonn
CCllooffiibbrraattee;; NNiiccoottiinniicc aacciidd
IInntteessttiinnaall bbyyppaassss
TTyyppee VV:: mmiixxeedd
hhyyppeerrlliippiiddeemmiiaa;;
ccaarrbboohhyyddrraattee aanndd ffaatt--
iinndduucceedd
hhyyppeerrttrriiggllyycceerriiddeemmiiaa
GGlluuccoossee iinnttoolleerraannccee
HHyyppeerruurriicceemmiiaa
CChhyylloommiiccrroonnss iinnccrreeaasseedd
VVLLDDLL iinnccrreeaasseedd
LLDDLL iinnccrreeaasseedd
CChhoolleesstteerrooll iinnccrreeaasseedd
TTrriiggllyycceerriiddeess iinnccrreeaasseedd
tthhrreeee ttiimmeess
AAbbddoommiinnaall ppaaiinn
HHeeppaattoosspplleennoommeeggaallyy
SSkkiinn lliippiidd ddeeppoossiittss
RReettiinnaall lliippiidd ddeeppoossiittss
OOnnsseett:: cchhiillddhhoooodd
WWeeiigghhtt ccoonnttrrooll
LLooww--ccaarrbboohhyyddrraattee aanndd
llooww--ffaatt ddiieett
CCllooffiibbrraattee;; LLoovvaassttaattiinn;;
NNiiccoottiinniicc aacciidd;;
PPrrooggeesstteerroonnee ((ii))
IInntteessttiinnaall bbyyppaassss
(h) Estrogens, decrease IDL levels in type III disorders; experimental.
(i) Progesterone, decreases plasma triglycerides in type V disorders; experimental.

39. a. Epidemiology
1) Autosomal recessive
2) Rare childhood disease
b. Pathogenesis
1) Deficiency of CPL or
2) Deficiency of apo C-ll
c. Clinical findings
1) Chylomicrons are primarily increased in
early childhood.
2) VLDL increases later in life.
3) Presents with acute pancreatitis
• Pancreatic vessels filled with
chylomicrons rupture.
d. Laboratory findings
1) Increase in serum TG 1000 mg/dL
(primarily chylomicrons)
2) Turbid supranate (chylomicrons) and
clear infranate (early childhood)
3) Normal (usual case) to moderately
increased serum CH
A: Lateral borders of thickened
Achilles' tendons are shown with
arrows.
B: Tendinous xanthomas can also
occur in the extensor tendons of
the hands (shown), feet, elbows
and knees.
C: Xanthelasmas are cholesterol
deposits in the eyelids.
D: Arcus cornealis results from
cholesterol infiltration around the
corneal rim (arrow).

40. a. Laboratory findings
1) Serum LDL 190 mg/dL
2) Serum CH 260 mg/dL
a) Serum TG 300 mg/dL (called type IIa)
b) Serum TG 300 mg/dL (called type lIb)
b. Pathogenesis
• Decreased synthesis of LDL receptors.
c. Acquired causes of hypercholesterolemia
1) Primary hypothyroidism
• Decrease in LDL receptor synthesis or
function
2) Nephrotic syndrome
• Increase in LDL correlates with the degree of
hypoalbuminemia
3) Extrahepatic cholestasis (obstruction of bile)
• Bile contains CH for excretion
d. Familial hypercholesterolemia
1) Autosomal dominant (AD) disorder
2) Deficiency of LDL receptors
3) Clinical findings
a) Premature coronary- artery- disease and
stroke
b) Tendon xanthomas
• Cholesterol deposit located over tendons
(e.g. Achilles) and extensor surfaces of
joints
c) Xanthelasma
• Yellow, raised plaque on the eyelid
e. Polygenic hypercholesterolemia (type Ila)
1) Most common hereditary cause (85% of
cases)
2) Multifactorial (polygenic) inheritance
3) Alteration in regulation of LDL levels
4) Normal serum TG
f. Familial combined hypercholesterolemia
(type lIb)
1) AD inheritance.
2) Serum CH and TG begin to increase around
puberty.
3) Associated with metabolic syndrome.
4) Increase in CH and TG and decrease in
HDL.

41.  Familial dysbetalipoproteinemia (remnant disease)
1) AD inheritance
2) Deficiency of apo E
3) Decreased liver uptake of chylomicron remnants and IDL
 Clinical findings
1) Palmar xanthomas in flexor creases
2) Increased risk for coronary artery disease
3) Increased risk for peripheral vascular
disease (unlike type II disorders)
 Laboratorv findings
1) Serum CH and TG 300 mg/dL
2) Serum CH 250 to 500 mg/dL
3) LDL 190 mg/dL
4) Confirm diagnosis with ultracentrifugation to identify remnants
 • Lipoprotein electrophoresis and identification of apo E gene defect
are other studies that can be used.
 Treatment
 • Fibric acid derivatives

42. Laboratory findings
1) Serum TG 300 mg/dL; 2) Serum CH 250 to 500 mg/dL; 3) Serum LDL 190 mg/dL;
4) Turbid infranate after refrigeration
Increase in VLDL - due to increase in synthesis or decrease in catabolism
Acquired causes of hypertriglyceridemia
1) Excess alcohol intake
2) Oral contraceptives - estrogen increases synthesis of VLDL
3) Diabetes mellitus - decreased muscle and adipose CLP
4) Chronic renal failure - increased synthesis of VLDL
5) Thiazides, β-blockers - possible inhibition of CPL
Familial hypertriglyceridemia
1) Autosomal dominant disorder
2) Clinical findings
a) Eruptive xanthomas - yellow, papular lesions
(b) Increased risk for coronary artery- and peripheral
vascular disease
Tubero-eruptive xanthoma

43. a. Pathogenesis
1) Increase in chylomicrons and VLDL
2) Due to decreased activation and release of CPL
b. Familial hypercholesterolemia (type IV) + exacerbating disorder
• Exacerbating disorders — diabetic ketoacidosis (DKA: most common),
alcohol
c. Increased serum TG 1000 mg/dL; normal CH and LDL.
d. Turbid plasma
1) Supranate after refrigeration, due to increased chylomicrons
2) Infranate after refrigeration, due to increased VLDL.
e. Hyperchylomicronemia syndrome
1) Eruptive xanthomas
2) Increased incidence of acute pancreatitis
3) Lipemia retinalis - retinal vessels look like milk: blurry vision
4) Dyspnea and hypoxemia - impaired gas exchange in pulmonary
capillaries
5) Hepatosplenomegaly
6) Increase in serum TG (usually 1000 mg/dL)
7) Normal serum CH and LDL
8) Turbid supranate and infranate after refrigeration
f. Treatment
(1) Treat exacerbating disorder (e.g.. DKA)
(2) Nicotinic acid or fibric acid derivatives

44. Apolipoprotein B deficiency
(abetalipoproteinemia)
a. Autosomal recessive
b. Deficiency of apolipoprotein B-48 and B-100
• (1) Deficiency of chylomicrons, VLDL and LDL
• (2) Decrease in serum CH and TG
c. Clinical findings
1) Malabsorption
a) Chylomicrons accumulate in villi and prevent
reabsorption of micelles.
b) Marked decrease in vitamin E
2) Ataxia (spinocerebellar degeneration),
hemolytic anemia with thorny RBCs
(acanthocytes) related to vitamin E deficiency.
d. Treatment - vitamin E

46. OObbeessiittyy aann eexxcceessss ooff aaddiippoossee ttiissssuuee tthhaatt iimmppaarrttss hheeaalltthh
rriisskk;; aa bbooddyy wweeiigghhtt ooff 2200%% eexxcceessss oovveerr iiddeeaall wweeiigghhtt ffoorr aaggee,,
sseexx aanndd hheeiigghhtt iiss ccoonnssiiddeerreedd aa hheeaalltthh rriisskk..
BBooddyy mmaassss iinnddeexx ((BBMMII)) wwhhiicchh iiss eeqquuaall ttoo wweeiigghhtt iinn kkgg//hheeiigghhtt iinn mm22
• 1. Body mass index (BMI)
30kg/m2 (normal, 19.5-24.9kg/m2)
• 1) Excess fat in the waist and flanks is more
important than an excess in the thighs and
buttocks.
• 2) Excess visceral fat in the abdominal
cavity has greater significance than excess
subcutaneous fat.
• Magnetic resonance imaging is used to
access the amount of visceral fat.

47. EETTIIOOLLOOGGYY
 OObbeessiittyy rreessuullttss wwhheenn ccaalloorriicc iinnttaakkee
eexxcceeeeddss uuttiilliissaattiioonn..
 TThhee iimmbbaallaannccee ooff tthheessee ttwwoo
ccoommppoonneennttss ccaann ooccccuurr iinn tthhee
ffoolllloowwiinngg ssiittuuaattiioonnss::
11.. IInnaaddeeqquuaattee ppuusshhiinngg ooff oonneesseellff aawwaayy ffrroomm tthhee ddiinniinngg ttaabbllee ccaauussiinngg
oovveerreeaattiinngg..
22.. IInnssuuffffiicciieenntt ppuusshhiinngg ooff oonneesseellff oouutt ooff tthhee cchhaaiirr lleeaaddiinngg ttoo iinnaaccttiivviittyy aanndd
sseeddeennttaarryy lliiffee ssttyyllee..
33.. GGeenneettiicc pprreeddiissppoossiittiioonn ttoo ddeevveelloopp oobbeessiittyy..
44.. DDiieettss llaarrggeellyy ddeerriivveedd ffrroomm ccaarrbboohhyyddrraatteess aanndd ffaattss tthhaann pprrootteeiinn--rriicchh ddiieett..
55.. SSeeccoonnddaarryy oobbeessiittyy mmaayy rreessuulltt ffoolllloowwiinngg aa nnuummbbeerr ooff uunnddeerrllyyiinngg ddiisseeaasseess
ssuucchh aass hhyyppootthhyyrrooiiddiissmm,, CCuusshhiinngg’’ss ddiisseeaassee,, iinnssuulliinnoommaa aanndd hhyyppootthhaallaammiicc
ddiissoorrddeerrss..

48. HHoorrmmoonneess ((AAddiippookkiinneess)
Leptin
Satiety (hunger/appetite
suppression) and regulation of eating
behavior by hypothalamus
Sympathoactivation
Insulin sensitizing
Modulating role in reproduction,
angiogenesis, immune response,
blood pressure control, and
osteogenesis
Adiponectin
Insulin sensitizing
Anti-inflammatory
Anti-atherogenic
Resistin
Promotes insulin resistance and
increased blood glucose levels
Inhibits adipocyte differentiation
and may function as a feedback
regulator of adipogenesis
Visfatin (from visceral fat)
Mimics insulin and binds to insulin
receptors in rats
Vaspin—may be insulin sensitizing
RReegguullaattoorrss ooff LLiippoopprrootteeiinn MMeettaabboolliissmm
Lipoprotein lipase
Apolipoprotein E
Cholesterol ester transfer protein
IInnffllaammmmaattoorryy CCyyttookkiinneess
Tumor necrosis factor-alpha
Interleukins (IL-6, IL-8, IL-10)
Plasminogen activator inhibitor-1
Monocyte chemoattractant protein-1
OOtthheerr HHoorrmmoonneess aanndd CCyyttookkiinneess
Estrogen
Angiotensinogen
Tissue factor
Transforming growth factor-beta
Insulin-like growth factor
Nitric oxide synthase
Acylation stimulating protein
Adipophilin
AdipoQ
Monobutyrin
Agouti protein

49. Regulation of appetite and satiety occurs tthhrroouugghh nneeuurrooeennddooccrriinnee
rreegguullaattiioonn ooff eeaattiinngg bbeehhaavviioorr,, eenneerrggyy mmeettaabboolliissmm,, aanndd bbooddyy ffaatt mmaassss..
TThhee ssyysstteemm iiss ccoommpplleexx aanndd ccoonnttrroolllleedd bbyy aa ddyynnaammiicc cciirrccuuiitt ooff ssiiggnnaalliinngg
mmoolleeccuulleess ffrroomm tthhee ppeerriipphheerryy aaccttiinngg oonn cceennttrraall ccoonnttrroollss iinncclluuddiinngg tthhee
bbrraaiinn sstteemm,, hhyyppootthhaallaammuuss,, aanndd aauuttoonnoommiicc nneerrvvoouuss ssyysstteemm.. AAnn
iimmbbaallaannccee iinn tthhiiss ssyysstteemm iiss uussuuaallllyy aassssoocciiaatteedd wwiitthh eexxcceessssiivvee ccaalloorriicc
iinnttaakkee iinn rreellaattiioonn ttoo eexxeerrcciissee wwiitthh tthhee ccoonnsseeqquueennccee ooff wweeiigghhtt ggaaiinn aanndd
oobbeessiittyy..
TThhee aarrccuuaattee nnuucclleeuuss ((AARRCC)) iinn tthhee hhyyppootthhaallaammuuss hhaass ttwwoo sseettss ooff
nneeuurroonnss wwiitthh ooppppoossiinngg eeffffeeccttss tthhaatt iinntteerraacctt ttoo rreegguullaattee aanndd bbaallaannccee
ffoooodd iinnttaakkee aanndd eenneerrggyy mmeettaabboolliissmm..
OOnnee sseett ooff nneeuurroonnss pprroodduucceess nneeuurrooppeeppttiiddee YY ((NNPPYY)) aanndd
aaggoouuttiirreellaatteedd pprrootteeiinn ((AAGGRRPP)),, wwhhiicchh ssttiimmuullaatteess eeaattiinngg aanndd
ddeeccrreeaasseess mmeettaabboolliissmm ((aannaabboolliicc))..
AAnnootthheerr sseett ooff nneeuurroonnss ssyynntthheessiizzeess pprroo--ooppiioommeellaannooccoorrttiinn ((PPOOMMCC))--
pprroodduucciinngg ppeeppttiiddee aanndd ccooccaaiinneeaanndd--aammpphheettaammiinnee--rreegguullaatteedd
ttrraannssccrriipptt ((CCAARRTT)),, ccoolllleeccttiivveellyy kknnoowwnn aass PPOOMMCC//CCAARRTT nneeuurroonnss.. TThheeyy
iinnhhiibbiitt eeaattiinngg aanndd iinnccrreeaassee mmeettaabboolliissmm ((ccaattaabboolliicc))..
BBootthh sseettss ooff nneeuurroonnss eexxpprreessss tthheeiirr eeffffeeccttss bbyy aaccttiivvaattiinngg sseeccoonndd--oorrddeerr
nneeuurroonnss iinn tthhee hhyyppootthhaallaammuuss,, wwhhiicchh iinnccrreeaasseess oorr ddeeccrreeaasseess aappppeettiittee
aanndd eenneerrggyy mmeettaabboolliissmm..

50.  Fat cell mass
 [Leptin/insulin] expression
[Leptin/insulin] action in hypothalamus
NPY/AGRP
neurons
POMC/CART
neurons
NPY/AGRP
expression
Food intake
Sympathetic activity
 α-MSH expression CART
and release
Arcuate nucleus
NPY release AGRP release
CCaattaabboolliissmm
 α-MSH binding and
activation of melanocortin
MC4R receptors
FFoooodd iinnttaakkee
EEnneerrggyy eexxppeennddiittuurree
Paraventricular
nucleus
Leptin and insulin normally decrease appetite, increase satiety, and increase energy expenditure (catabolism).
Leptin/insulin inhibits NPY/AGRP gene expression resulting in decreased appetite and food intake; and
stimulates POMC/CART gene expression with resulting α-MSH release and decrease in appetite and food
intake. With leptin resistance as occurs in obesity, these effects are depressed and food intake increases in
excess of energy expenditure. AGRP, agouti-related peptide; α-MSH, alpha-melanocyte stimulating hormone;
NPY, neuropeptide Y; POMC/CART, proopiomelanocortin/cocaine-and-amphetamine-related transcript

51.  Neuropeptide Y (NPY)
 Melanin-concentrating
hormone (MCH)
 Agouti-related protein
(AGRP)
 Ghrelin
 Galanin
 Orexins A and B
 Peptide YY (PYY)
 Cortisol
 Leptin
 Insulin
 Cholecystokinin (CCK)
 Corticotropin-releasing
hormone (CRF)
 Urocortin (a CRF satiety
signaling hormone)
 Cocaine- and amphetamine-regulated
transcript (CART)
 Alpha-melanocyte-stimulating
hormone (α-MSH)
 Bombesin
 Serotonin
 Calcitonin
mmoolleeccuulleess tthhaatt ssttiimmuullaattee eeaattiinngg
molecules that inhibit eating

52. GGhhrreelliinn iiss pprroodduucceedd bbyy tthhee ssttoommaacchh iinn rreessppoonnssee ttoo hhuunnggeerr aanndd ssttiimmuullaatteess
ffoooodd iinnttaakkee aanndd iinndduucceess mmeettaabboolliicc cchhaannggeess lleeaaddiinngg ttoo aann iinnccrreeaassee iinn bbooddyy
wweeiigghhtt aanndd bbooddyy ffaatt mmaassss.. GGhhrreelliinn aallssoo ssttiimmuullaatteess rreelleeaassee ooff ggrroowwtthh
hhoorrmmoonnee ((GGHH)) ffrroomm aanntteerriioorr ppiittuuiittaarryy cceellllss,, tthhee rreelleeaassee ooff ggaassttrriicc aacciidd aanndd
ggaassttrriicc mmoottiilliittyy,, aanndd aaffffeeccttss ppaannccrreeaattiicc ffuunnccttiioonnss.. IItt hhaass vvaassooddiillaattoorryy,,
ccaarrddiioopprrootteeccttiivvee,, aanndd aannttiipprroolliiffeerraattiivvee eeffffeeccttss..
AAddiippoonneeccttiinn hhaass iinnssuulliinn--sseennssiittiizziinngg pprrooppeerrttiieess aanndd ppllaassmmaa lleevveellss ddeeccrreeaassee
wwiitthh vviisscceerraall oobbeessiittyy,, ccoonnttrriibbuuttiinngg ttoo iinnssuulliinn rreessiissttaannccee,, ccaarrddiioovvaassccuullaarr
ddiisseeaassee,, aanndd mmeettaabboolliicc ssyynnddrroommee..
OObbeessee iinnddiivviidduuaallss,, ppaarrttiiccuullaarrllyy tthhoossee wwiitthh eexxppaannssiioonn ooff vviisscceerraall aaddiippoossee
ttiissssuuee,, aarree aatt iinnccrreeaasseedd rriisskk ffoorr ccoorroonnaarryy aarrtteerryy ddiisseeaassee rreessuullttiinngg ffrroomm
hhyyppeerrlliippiiddeemmiiaa,, hhyyppeerrtteennssiioonn,, aanndd ffaaccttoorrss tthhaatt pprroommoottee tthhrroommbboossiiss aanndd
iinnffllaammmmaattiioonn..
Decreased adiponectin levels are associated with increased levels of
inflammatory markers, such as IL-6 and TNF-α.
Adiponectin may serve as an anti-inflammatory and anti-atherogenic
plasma protein and may have an important role in vascular remodeling that is
limited with obesity.
Obesity is associated with insulin resistance, which predisposes an
individual to type 2 diabetes mellitus. The insulin resistance may be related
to an insulin receptor defect or to postreceptor effects with alteration in
glucose transporter functions. Excess insulin also may be a response to
excessive caloric intake.
Resistin is greatly increased in those with obesity and may be an antagonist
to insulin action and a mediator of inflammation.

53. PPaatthhooggeenneessiiss
aa.. GGeenneettiicc ffaaccttoorrss aaccccoouunntt ffoorr 5500%% ttoo 8800%% ooff eeaasseess..
•• EExxaammpplleess——ddeeffeeccttss iinn tthhee lleeppttiinn ggeennee,, ssyynnddrroommee XX ((oobbeessiittyy,,
hhyyppeerrtteennssiioonn,, ddiiaabbeetteess))
bb.. AAccqquuiirreedd ccaauusseess
((11)) EEnnddooccrriinnee ddiissoorrddeerrss——hhyyppootthhyyrrooiiddiissmm,, CCuusshhiinngg ssyynnddrroommee
((22)) HHyyppootthhaallaammiicc lleessiioonnss,, mmeennooppaauussee
cc.. LLeeppttiinn
11)) LLeeppttiinn iiss aa hhoorrmmoonnee..
aa)) SSeeccrreetteedd bbyy aaddiippoossee ttiissssuuee
bb)) MMaaiinnttaaiinnss eenneerrggyy bbaallaannccee ((iinnttaakkee aanndd oouuttppuutt))
22)) LLeeppttiinn iinnccrreeaasseess wwhheenn aaddiippoossee ssttoorreess aarree aaddeeqquuaattee..
aa)) DDeeccrreeaasseess ffoooodd iinnttaakkee ((iinnhhiibbiittss ssaattiieettyy cceenntteerr))
bb)) IInnccrreeaasseess eenneerrggyy eexxppeennddiittuurree ((ssttiimmuullaatteess ((ββ--ooxxiiddaattiioonn ooff ffaattttyy--
aacciiddss))
33)) LLeeppttiinn ddeeccrreeaasseess wwhheenn aaddiippoossee ssttoorreess aarree iinnaaddeeqquuaattee..
aa)) IInnccrreeaasseess ffoooodd iinnttaakkee ((ssttiimmuullaatteess tthhee ssaattiieettyy cceenntteerr))
bb)) DDeeccrreeaasseess eenneerrggyy eexxppeennddiittuurree ((iinnhhiibbiittss ββ--ooxxiiddaattiioonn ooff ffaattttyy aacciiddss))
44)) OObbeessiittyy rreellaatteedd ttoo lleeppttiinn ddyyssffuunnccttiioonn mmaayy bbee ccaauusseedd bbyy tthhee ffoolllloowwiinngg;;
aa)) RReessiissttaannccee ttoo lleeppttiinn eeffffeeccttss
bb)) MMuuttaattiioonnss rreessuullttiinngg iinn iinnhhiibbiittiioonn ooff lleeppttiinn rreelleeaassee

54. • 1. Hyperinsulinaemia. Increased
insulin secretion is a feature of
obesity. Many obese individuals exhibit
hyperglycaemia or frank diabetes
despite hyperinsulinaemia. This is due
to a state of insulin-resistance
consequent to tissue insensitivity.
• 2. Type 2 diabetes mellitus. There
is a strong association of type 2
diabetes mellitus with obesity. Obesity
often exacerbates the diabetic state and
in many cases weight reduction often
leads to amelioration of diabetes.
• 3. Hypertension. A strong
association between hypertension
and obesity is observed which is perhaps
due to increased blood volume. Weight
reduction leads to significant reduction
in systolic blood pressure.

55.  4. Hyperlipoproteinaemia. The plasma
cholesterol circulates in the blood as low-density
lipoprotein (LDL) containing most of
the circulating triglycerides. Obesity is strongly
associated with VLDL and mildly with LDL.
Total blood cholesterol levels are also
elevated in obesity.
 5. Atherosclerosis. Obesity predisposes to
development of atherosclerosis. As a result
of atherosclerosis and hypertension, there is
increased risk of myocardial infarction and
stroke in obese individuals.
 6. Nonalcoholic fatty liver disease
(NAFLD). Obesity contributes to
development of NAFLD which may progress
further to cirrhosis of the liver.
 7. Cholelithiasis. There is six times higher
incidence of gallstones in obese persons,
mainly due to increased total body
cholesterol.

56.  88.. HHyyppoovveennttiillaattiioonn ssyynnddrroommee ((PPiicckkwwiicckkiiaann
ssyynnddrroommee)).. TThhiiss iiss cchhaarraacctteerriisseedd bbyy
hhyyppeerrssoommnnoolleennccee,, bbootthh aatt nniigghhtt aanndd dduurriinngg ddaayy
iinn oobbeessee iinnddiivviidduuaallss aalloonngg wwiitthh ccaarrbboonn ddiiooxxiiddee
rreetteennttiioonn,, hhyyppooxxiiaa,, ppoollyyccyytthhaaeemmiiaa aanndd
eevveennttuuaallllyy rriigghhtt--ssiiddeedd hheeaarrtt ffaaiilluurree.. ((MMrr PPiicckkwwiicckk
wwaass aa cchhaarraacctteerr,, tthhee ffaatt bbooyy,, iinn CChhaarrlleess DDiicckkeennss’’
PPiicckkwwiicckk PPaappeerrss.. TThhee tteerrmm ppiicckkwwiicckkiiaann
ssyynnddrroommee wwaass ffiirrsstt uusseedd bbyy SSiirr WWiilllliiaamm OOsslleerr ffoorr
tthhee sslleeeeppaappnnooeeaa ssyynnddrroommee))..
 99.. OOsstteeooaarrtthhrriittiiss.. TThheessee iinnddiivviidduuaallss aarree mmoorree
pprroonnee ttoo ddeevveelloopp ddeeggeenneerraattiivvee jjooiinntt ddiisseeaassee
dduuee ttoo wweeaarr aanndd tteeaarr ffoolllloowwiinngg ttrraauummaa ttoo jjooiinnttss
aass aa rreessuulltt ooff llaarrggee bbooddyy wweeiigghhtt..
 1100.. CCaanncceerr.. DDiieett rriicchh iinn ffaattss,, ppaarrttiiccuullaarrllyy
ddeerriivveedd ffrroomm aanniimmaall ffaattss aanndd mmeeaattss,, iiss
aassssoocciiaatteedd wwiitthh hhiigghheerr iinncciiddeennccee ooff ccaanncceerrss ooff
ccoolloonn,, bbrreeaasstt,, eennddoommeettrriiuumm aanndd pprroossttaattee..

58. CCLLIINNIICCAALL FFIINNDDIINNGG CCOOMMMMEENNTTSS
CCaanncceerr Increased incidence of estrogen-related cancers (e.g., endometrial, breast)
because of increased aromatization of androgens to estrogens in adipose tissue
CChhoolleelliitthhiiaassiiss Increased incidence of cholecystitis and cholesterol stones: bile is
supersaturated with cholesterol
DDiiaabbeetteess mmeelllliittuuss,,
ttyyppee 22
Increased adipose downregulates insulin receptor synthesis
Hyperinsulinemia increases adipose stores
Weight reduction upregulates insulin receptor synthesis
HHeeppaattoommeeggaallyy Fatty change accompanied by liver cell injury and repair by fibrosis
HHyyppeerrtteennssiioonn
Hyperinsulinemia increases sodium retention, leading lo increase in plasma
volume
Left venlricular hypertrophy and stroke complicate hypertension
HHyyppeerrttrriiggllyycceerriiddeemmiiaa Hypertriglyceridemia decreases serum high-density lipoprotein levels,
increasing risk of coronary artery disease
IInnccrreeaasseedd llooww--ddeennssiittyy
lliippoopprrootteeiinn lleevveellss Hypercholesterolemia predisposes lo coronary artery disease
OObbssttrruuccttiivvee sslleeeepp
aappnneeaa
Weight of adipose tissue compresses upper airways causing respiratory
acidosis and hypoxemia
Potential for developing cor pulmonale (pulmonary hypertension and right
ventricular hypertrophy)
OOsstteeooaarrtthhrriittiiss Degenerative arthritis in weight-bearing joints (e.g., femoral heads)

61.  PPrraaddeerr--WWiillllii ssyynnddrroommee (PWS) is a single gene imprinting disorder
(Psora/ Syphilis) caused by defects in chromosome 15. These defects
may be of two types:
 1. Paternally inherited deletion or disruption of genes in the proximal arm
of chromosome 15. (Syphilis)
 2. Maternal disomy in the proximal arm of chromosome 15. (Psora)
 RReellaatteedd wwoorrddss
 Cryptorchidism-dwarfism-subnormal mentality; hypogenital dystrophy
with diabetic tendency; hypotonia-hypomentia-hypogonadism-obesity
syndrome; Labhart-Willi syndrome; Prader-Labhart-Willi Fancone
syndrome; Willi-Prader syndrome.
 HHiissttoorriiccaall BBaacckkggrroouunndd
 The first patient with Prader-Willi syndrome was described by Langdon-Down In
1887 as an adolescent girl with mental impairment (Psora), short stature (Psora),
hypogonadism (Psora), obesity (Psora). He called these symptoms to polysarcia.
 In 1956, Prader et al reported some patients with similar phenotypes.
 In 1981, Ledbetter et al identified microdeletions (Syphilis) within chromosome 15
and determined it to be the site for Prader-Willi syndrome.

62. • PPaatthhoopphhyyssiioollooggyy
• PPrraaddeerr--WWiillllii ssyynnddrroommee iiss tthhee ffiirrsstt
hhuummaann ddiissoorrddeerr rreeccooggnniizzeedd ttoo
ggeennoommiicc iimmpprriinnttiinngg.. IInn ssuucchh
ddiissoorrddeerrss,, ggeenneess aarree eexxpprreesssseedd
ddiiffffeerreennttiiaallllyy bbaasseedd oonn tthhee ppaarreenntt ooff
oorriiggiinn.. IItt rreessuullttss ffrroomm tthhee lloossss ooff
iimmpprriinntteedd ggeennoommiicc mmaatteerriiaall wwiitthhiinn
tthhee ppaatteerrnnaall 1155qq1111..22--1133 llooccuuss..
• TThhee lloossss ooff mmaatteerrnnaall ggeennoommiicc
mmaatteerriiaall ((SSyypphhiilliiss)) aatt tthhee 1155qq1111..22--1133
llooccuuss rreessuullttss iinn AAnnggeellmmaann
ssyynnddrroommee..
• MMoosstt ccaasseess ooff PPrraaddeerr--WWiillllii
ssyynnddrroommee tthhaatt iinnvvoollvvee ddeelleettiioonnss
((SSyypphhiilliiss)),, uunnbbaallaanncceedd
ttrraannssllooccaattiioonnss ((PPssoorraa)),, aanndd
uunniippaarreennttaall ((mmaatteerrnnaall)) ddiissoommyy
((PPssoorraa)) aarree ssppoorraaddiicc..

63. CChhiillddrreenn
• HHyyppeerrpphhaaggiiaa ((PPssoorraa)) wwiitthh pprrooggrreessssiivvee
ddeevveellooppmmeenntt ooff oobbeessiittyy ((PPssoorraa))..
• SShhoorrtt ssttaattuurree ((PPssoorraa)) wwiitthh llaacckk ooff
ppuubbeerrttaall ggrroowwtthh sshhoott ((SSyypphhiilliiss))..
• SSlleeeepp ddiissttuurrbbaanncceess ((PPssoorraa)),, oobbssttrruuccttiivvee
sslleeeepp aappnneeaa aanndd nnaarrccoolleeppssyy ((PPssoorraa))..
• GGrroowwtthh hhoorrmmoonnee ddeeffiicciieennccyy ((PPssoorraa))..
• PPrreemmaattuurree ggrroowwtthh ooff ppuubbiicc aanndd aaxxiillllaarryy
hhaaiirr ((PPssoorraa)) bbuutt ootthheerr ffeeaattuurreess ooff PPrraaddeerr--
WWiillllii ssyynnddrroommee aarree uussuuaallllyy ddeellaayyeedd oorr
iinnccoommpplleettee..
• TTeessttiiccuullaarr ddeesscceenntt llaattee ((PPssoorraa)) ;; mmeennaarrcchhee mmaayy ooccccuurr aass llaattee aass aaggee 3300 ((PPssoorraa))..
• FFeeaattuurreess ooff ppssyycchhoossiiss aanndd bbeehhaavviioouurraall pprroobblleemmss-- tteemmppeerr oouuttbbuurrssttss ((PPssoorraa)),, ssttuubbbboorrnn
((PPssoorraa)),, aanndd oobbsseessssiivvee--ccoommppuullssiivvee bbeehhaavviioouurr ((PPssoorraa)),, eeaattiinngg ggaarrbbaaggee ((PPssoorraa)) aanndd
ffrroozzeenn ffoooodd ((PPssoorraa)),, aanndd sstteeaalliinngg rreessoouurrcceess ttoo oobbttaaiinn ffoooodd ((PPssoorraa)) lleeaaddiinngg ttoo ggaassttrriicc
ccoommpplliiccaattiioonnss,, ggaassttrriicc nneeccrroossiiss ((PPssoorraa//SSyypphhiilliiss)) aanndd eevveenn ddeeaatthh..
• MMiilldd mmeennttaall rreettaarrddaattiioonn ((PPssoorraa))..
• OObbeessiittyy ccoommpplliiccaattiioonnss-- sslleeeepp aappnnooeeaa ((PPssoorraa)),, ccoorr ppuullmmoonnaallee ((PPssoorraa//SSyyccoossiiss)),, ddiiaabbeetteess
mmeelllliittuuss ((PPsseeuuddooppssoorraa)),, aatthheerroosscclleerroossiiss ((SSyyccoossiiss))..

65. SPINGOLIPIDS. DISORDERS
Classes of sphingolipids and their hydrophilic groups include:
 Sphingomyelin: phosphorylcholine
 Cerebrosides: galactose or glucose
 Gangliosides: branched oligosaccharide chains terminating
in the 9-carbon sugar, sialic acid (N-acetylneuraminic acid,
NANA)
 Sphingolipids released when membrane is degraded are
digested in endosomes after fusion with lysosomes.
Lysosomes contain many enzymes, each of which removes
specific groups from individual sphingolipids. Genetic
deficiencies of many of these enzymes are known, and the
diseases share some of the characteristics of I-cell disease.

66. Disease Lysosomal
Enzyme Missing
Substrate
Accumulating in
Inclusion Body
Symptoms
Tay-Sachs Hexosaminidase A Ganglioside GM2 Cherry red spots in
macula; blindness
Gaucher Glucocerebrosidase Glucocerebroside
Type 1: Adult
Hepatosplenomegaly
Erosion of bones,
fractures; Pancytopenia or
thrombocytopenia;
Characteristic
macrophages (crumpled
paper inclusions)
Niemann-
Pick Sphingomyelinase Sphingomyelin
Cherry red spot in macula
Hepatosplenomegaly,
Microcephaly, severe
mental retardation; Zebra
bodies in inclusions;
Characteristic foamy
macrophages; Early death

67. The bright light at right enters through the pupil of the eye; at left,
the “red spot” in diagnosis of Tay-Sachs disease
Adult onset Niemann-Pick disease type C presenting with psychosis

69. VViittaammiinn EEFFFFEECCTTSS OOFF DDEEFFIICCIIEENNCCYY EEFFFFEECCTTSS OOFF TTOOXXIICCIITTYY
AA
RReettiinnooll
Ocular lesions: night blindness, xerophthalmia - dry and
scaly scleral conjunctiva; keratomalacia - corneal ulcers
may occur which may get infected; Bitot’s spots - focal
triangular areas of opacities due to accumulation of
keratinised epithelium; blindness - squamous metaplasia
of corneal epithelium)
Cutaneous lesions: xeroderma - the skin develops
papular lesions giving toad-like appearance, due to
follicular hyperkeratosis and keratin plugging in the
sebaceous glands;
Other lesions: squamous metaplasia of respiratory
epithelium, pneumonia; urothelium and pancreatic ductal
epithelium, subsequent anaplasia; retarded bone growth;
renal calculi
Papilledema and seizures (due to
an increase In intracranial
pressure), hepatitis, bone pain (due
to periosteal proliferation)
DD
CCaallcciittrriiooll
Pathologic fractures, excess osteoid, bow legs
Children: rickets; craniotabes (soft skull bones); rachitic
rosary (defective mineralization and overgrowth of
epiphyseal cartilage in ribs)
Adults: called osteomalacia
Continuous muscle contraction (hypocalcaemic tetany)
Hypercalcemia with metastatic
calcification, renal calculi

70. VViittaammiinn EEFFFFEECCTTSS OOFF DDEEFFIICCIIEENNCCYY EEFFFFEECCTTSS OOFF TTOOXXIICCIITTYY
EEα
α--
TTooccoopphhee--
rrooll
Hemolytic anemia (damage to RBC membrane), reduced red cell
lifespan;
Peripheral neuropathy, degeneration of posterior column (poor joint
sensation) and spinocerebellar tract (ataxia), retinal pigments,
degeneration axons of peripheral nerves; denervation of muscles
Sterility in male and female animals
Decreased synthesis of
vitamin K-dependent
procoagulant factors;
synergistic effect with
warfarin anticoagulation
KK
Newborns: Hypoprothrombinaemia in hemorrhagic disease of newborn
(CNS bleeding, ecchymoses);
Adults: gastrointestinal bleeding, ecchymoses; prolonged prothrombin
time and partial thromboplastin time
 biliary obstruction - bile is prevented from entering the bowel due to
biliary obstruction which prevents the absorption of this fat-soluble
vitamin. Surgery in patients of obstructive jaundice, therefore, leads to
marked tendency to bleeding.
 malabsorption of fat develop vitamin K deficiency e.g. coeliac
disease, sprue, pancreatic disease, hypermotility of bowel etc.
 anticoagulant therapy - patients on warfarin group of anticoagulants
have impaired biosynthesis of vitamin K-dependent coagulation factors.
antibiotic therapy - the use of broad-spectrum antibiotics and sulfa
drugs reduces the normal intestinal flora.
 diffuse liver disease - (e.g. cirrhosis, amyloidosis of liver,
hepatocellular carcinoma, hepatoblastoma) have
hypoprothrombinaemia due to impaired synthesis of prothrombin.
Administration of vitamin K to such patients is of no avail since liver,
where prothrombin synthesis utilising vitamin K takes place, is
diseased.
Hemolytic anemia and
jaundice in newborns if
mother receives excess
vitamin K

71. 1. Copstead Lee-Ellen C. Pathophysiology / Lee-Ellen C. Copstead,
Jacquelyn L. Banasic // Elsevier Inc. – 2010.
2. ROBBINS BASIC PATHOLOGY / [edited by] Vinay Kumar, Abul K.
Abbas, Jon C. Aster. – 9th ed. – 2013.
3. Kathryn L. McCance . Pathophysiology: the biologic basis for disease in
adults and children / [edited by] Kathryn L. McCance, Sue E. Huether;
section editors, Valentina L. Brashers, Neal S. Rote - 6th ed. – 2010.
4. Pathophysiology, Concepts of Altered Health States, Carol Mattson
Porth, Glenn Matfin.– New York, Milwaukee. – 2009.
5. Essentials of Pathophysiology: Concepts of Altered Health States
(Lippincott Williams Wilkins), Trade paperback (2003) / Carol Mattson
Porth, Kathryn J. Gaspard. Chapters 15, 29.
6. General and clinical pathophysiology. Edited by prof. A.V. Kubyskin.
Simferopol. – 2011.
7. Silbernagl S. Color Atlas of Pathophysiology / S. Silbernagl, F. Lang //
Thieme. Stuttgart. New York. – 2000.