Risk Stratification by the “EPA+DHA Level” and the “EPA/AA Ratio”

Abstract.

The identification of risks associated with sudden cardiac death requires further investigations. The question was addressed whether parameters can be established which not only describe an increased risk for an enhanced electrical instability of the heart but also of inflammatory events underlying plaque rupture. Emphasis is placed on dose-dependent effects of the long-chain omega-(ω-)3 fatty acids eicosapentaenoic acid (EPA) and docosahexaenoic acid (DHA). Since free acids of EPA and DHA are required for most of their biological effects, it appears essential not only to build up stores in the body for release of these fatty acids, but also to provide a sustained uptake of EPA and DHA in the form of ethyl esters. In contrast to rapidly absorbed triacylglycerols from fish, ethyl esters are taken up more slowly within 24 h. For the administration of 1 g/day highly purified EPA+DHA ethyl esters (Omacor^®) to healthy volunteers, it is shown that EPA is increased from 0.6% to 1.4% within 10 days, while DHA is increased from 2.9% to 4.3%. After withdrawal, EPA and DHA approach baseline values within 10 days. A gas chromatographic procedure was established which requires only 10 µl of whole blood for the identification of more than 35 fatty acids. Evidence is summarized strengthening the concept that a low “EPA+DHA level” presents a risk for sudden cardiac death and that the administration of 840 mg/day of EPA+DHA ethyl esters raises the “EPA+DHA level” to approximately 6% that is associated with a marked protection from sudden cardiac death. For reducing pro-inflammatory eicosanoids and cytokines, a higher “EPA+DHA level” is required which can be achieved with an intake of 2–4 g/day of 84% EPA+DHA ethyl esters. For assessing influences from pro-inflammatory eicosanoids and cytokines, the EPA/arachidonic acid ratio (“EPA/AA ratio”) was identified as diagnostic parameter. To assess the dietary EPA+DHA intake, fatty acids were determined in fish dishes of the cafeteria of the Philipps University Hospital Marburg, Germany. The EPA+DHA content of the popular Alaska Pollock was 125 ± 70 mg/100 g. A once daily fish dish can thus not provide the 840 mg/day EPA+DHA administered in the GISSI Prevention Study in the form of ethyl ester which markedly reduced the risk of sudden cardiac death in postmyocardial infarction patients. Nonetheless, at least two preferably oily fish meals per week should be consumed as preventive measure by persons without coronary artery disease. With documented coronary heart disease, it was advised to consume approximately 1 g/day of EPA+DHA.

Zusammenfassung.

Die Identifizierung von Risikofaktoren für den plötzlichen Herztod bedarf weiterer Untersuchungen. Es wurde daher versucht, Parameter zu etablieren, die nicht nur eine erhöhte elektrische Instabilität des Herzens, sondern auch proinflammatorische Prozesse, die u. a. an einer Plaqueruptur beteiligt sind, beschreiben. Im Vordergrund stehen dosisabhängige Wirkungen von Eicosapentaensäure (EPA) und Docosahexaensäure (DHA). Da die freien Säuren von EPA und DHA für die meisten ihrer biologischen Wirkungen benötigt werden, ist es entscheidend, nicht nur Speicher dieser Fettsäuren im Körper für deren Freisetzung aufzubauen, sondern auch eine länger dauernde Aufnahme durch Ethylester zu gewährleisten. Im Gegensatz zu Triacylglycerolen aus Fisch werden Ethylester kontinuierlicher über 24 h aufgenommen. Nach Verabreichung von 1 g/Tag hochgereinigter Omega-(ω-)3-Fettsäuren (Omacor^®) wurde ein Anstieg bei EPA von 0,6% auf 1,4% und bei DHA von 2,9% auf 4,3% beobachtet. Nach dem Absetzen kehrten die EPA- und DHA-Spiegel innerhalb von 10 Tagen auf die Ausgangswerte zurück. Es wurde ein gaschromatographisches Verfahren etabliert, das es ermöglicht, in 10 µl Gesamtblut über 35 Fettsäuren zu bestimmen. Diese Daten unterstützen das Konzept, dass ein niedriger „EPA+DHA-Spiegel“ ein Risiko für den plötzlichen Herztod ist und dass die Verabreichung von 840 mg/Tag EPA+DHA-Ethylestern zu einem 6%igen EPA+DHA-Spiegel im Blut führt, der mit einem verminderten Risiko für den plötzlichen Herztod assoziiert ist. Um proinflammatorische Eicosanoide und Zytokine zu reduzieren, wird ein höherer „EPA+DHA-Spiegel“ benötigt, wie er durch Einnahme von 2–4 g/Tag 84%igen EPA+DHA-Ethylestern erreicht wird. Um Einflüsse von proinflammatorischen Eicosanoiden und Zytokinen zu verfolgen, wird der EPA/Arachidonsäure-Quotient („EPA/AA-Quotient“) als diagnostischer Parameter beschrieben. Zur Beurteilung der EPA+DHA-Aufnahme in der Nahrung wurden Fischgerichte der Cafeteria des Klinikums der Philipps-Universität Marburg untersucht. Der EPA+DHA-Gehalt von häufig angebotenem Alaska-Seelachs betrug 125 ± 70 mg/100 g. Daraus folgt, dass dieser Fischverzehr nicht die bei der GISSI-Präventionsstudie verabreichte Menge von 840 mg/Tag EPA+DHA-Ethylester ersetzen kann, bei der es zu einer Abnahme des Risikos von plötzlichem Herztod bei Postinfarktpatienten kam. Es bleibt dennoch eine wichtige Empfehlung für Personen ohne koronare Herzerkrankung, möglichst fettreichen Kaltwasserfisch mindestens zweimal in der Woche zu verzehren. Bei bekannter koronarer Herzerkrankung wurde eine tägliche Aufnahme von ca. 1 g EPA+DHA empfohlen.