Lipidien aineenvaihdunta - Lipid metabolism

Lipidimetabolia on lipidien synteesi ja hajoaminen soluissa, mukaan lukien rasvojen hajoaminen tai varastointi energiaksi ja rakenteellisten ja toiminnallisten lipidien, kuten solukalvojen rakentamiseen osallistuvien, synteesi . Eläimillä nämä rasvat saadaan ruoasta tai syntetisoidaan maksassa . Lipogeneesi on prosessi näiden rasvojen syntetisoimiseksi. Suurin osa elintarvikkeiden nauttimisesta ihmiskehosta löydetyistä lipideistä on triglyseridejä ja kolesterolia . Muita kehossa esiintyviä lipidejä ovat rasvahapot ja kalvon lipidit . Lipidien aineenvaihduntaa pidetään usein ruokarasvan pilkkoutumis- ja imeytymisprosessina; On kuitenkin olemassa kaksi rasvanlähdettä, joita organismit voivat käyttää energian saamiseen: kulutetuista ravintorasvoista ja varastoiduista rasvoista. Selkärankaiset (mukaan lukien ihmiset) käyttävät molempia rasvalähteitä energian tuottamiseen elimille, kuten sydämelle . Koska lipidit ovat hydrofobisia molekyylejä, ne on liuotettava ennen aineenvaihduntansa alkamista. Lipidien aineenvaihdunta alkaa usein hydrolyysillä , joka tapahtuu ruoansulatuskanavan eri entsyymien avulla. Lipidien aineenvaihduntaa esiintyy myös kasveissa, vaikka prosessit eroavat tietyllä tavalla eläimiin verrattuna. Toisessa vaiheessa, kun hydrolyysi on imeytymistä rasvahappoja epiteelisolujen ja suolen seinämän . Epiteelisoluissa rasvahapot pakataan ja kuljetetaan muualle kehoon.

Lipidien pilkkoutuminen

Ruoansulatus on ensimmäinen askel rasva-aineenvaihduntaan, ja se on prosessi murtaa triglyseridien pienempiin monoglyseridin yksiköihin avulla lipaasin entsyymejä. Rasvojen hajoaminen alkaa suussa kemiallisella hajotuksella kielellisen lipaasin avulla . Lipaasit eivät hajota nautittua kolesterolia ja pysyvät ehjänä, kunnes se tulee ohutsuolen epiteelisoluihin. Lipidit jatkavat vatsaan, jossa kemiallinen pilkkoutuminen jatkuu mahalaukun lipaasilla ja mekaaninen hajoaminen alkaa ( peristaltiikka ). Suurin osa lipidien pilkkomisesta ja imeytymisestä tapahtuu kuitenkin, kun rasvat saavuttavat ohutsuolen. Haimasta peräisin olevia kemikaaleja ( haiman lipaasiperhe ja sappisuolasta riippuvainen lipaasi ) erittyy ohutsuoleen triglyseridien hajoamisen helpottamiseksi yhdessä mekaanisen hajoamisen kanssa, kunnes ne ovat yksittäisiä rasvahappoyksiköitä, jotka voivat imeytyä ohutsuolen epiteelisoluihin . Se on haiman lipaasi, joka vastaa triglyseridien hydrolyysin signaloinnista erillisiksi vapaiksi rasvahapoiksi ja glyseroliyksiköiksi.

Lipidien imeytyminen

Toinen vaihe rasva -aineenvaihdunnassa on rasvojen imeytyminen. Lyhytketjuiset rasvahapot voivat imeytyä vatsaan , kun taas suurin osa rasvojen imeytymisestä tapahtuu vain ohutsuolessa . Kun triglyseridit on hajotettu yksittäisiksi rasvahapoiksi ja glyseroleiksi yhdessä kolesterolin kanssa, ne aggregoituvat rakenteiksi, joita kutsutaan miselleiksi . Rasvahapot ja monoglyseridit poistuvat miselleistä ja diffundoituvat kalvon läpi päästäkseen suoliston epiteelisoluihin. Kun sytosolin epiteelisolujen, rasvahapot ja monoglyseridit rekombinoitu takaisin triglyseridejä. Epiteelisolujen sytosolissa triglyseridit ja kolesteroli pakataan suuremmiksi hiukkasiksi, joita kutsutaan kylomikroneiksi, jotka ovat amfipaattisia rakenteita, jotka kuljettavat pilkottuja lipidejä. Kylomikronit matkustaa läpi verenkiertoon syöttää rasva- ja muihin kudoksiin.

Lipidien kuljetus

Kalvon lipidien , triglyseridien ja kolesterolien hydrofobisen luonteen vuoksi ne tarvitsevat erityisiä kuljetusproteiineja, joita kutsutaan lipoproteiineiksi. Lipoproteiinien amfipaattinen rakenne mahdollistaa triglyserolien ja kolesterolin kuljettamisen veren kautta . Kylomikronit ovat yksi lipoproteiinien alaryhmä, joka kuljettaa pilkotut lipidit ohutsuolesta muualle kehoon. Lipoproteiinityyppien väliset tiheydet vaihtelevat sen mukaan, minkä tyyppisiä rasvoja ne kuljettavat. Esimerkiksi hyvin pienitiheyksiset lipoproteiinit ( VLDL ) kuljettavat kehomme syntetisoituja triglyseridejä ja pienitiheyksiset lipoproteiinit (LDL) kuljettavat kolesterolia perifeerisiin kudoksiin. Monet näistä lipoproteiineista syntetisoidaan maksassa, mutta kaikki eivät ole peräisin tästä elimestä.

Lipidien katabolia

Kun kylomikronit (tai muut lipoproteiinit) kulkevat kudosten, nämä partikkelit jaotellaan lipoproteiinin lipaasia luminaalipinnalla endoteelisolujen sisään kapillaareja vapauttamaan triglyseridejä. Triglyseridit hajoavat rasvahappoiksi ja glyseroliksi ennen soluihin pääsyä ja jäljellä oleva kolesteroli kulkee jälleen veren kautta maksaan.

Solun (esimerkiksi lihassolun) sytosolissa glyseroli muunnetaan glyseraldehydi-3-fosfaatiksi , joka on glykolyysin välituote, hapettumisen lisäämiseksi ja energian tuottamiseksi. Rasvahappojen katabolian tärkeimmät vaiheet tapahtuvat kuitenkin mitokondrioissa . Pitkäketjuiset rasvahapot (yli 14 hiiltä) on muutettava rasva-asyyli-CoA: ksi , jotta ne kulkevat mitokondrioiden läpi . Rasvahappojen kataboliaa alkaa sytoplasmassa soluissa , kuten asyyli-CoA-syntetaasi käyttää energiaa pilkkominen ATP katalysoimaan lisäämällä koentsyymi A rasvahappoa. Tuloksena oleva asyyli-CoA ylittää mitokondrioiden kalvon ja aloittaa beetahapetusprosessin . Beetan hapetusreitin päätuotteet ovat asetyyli-CoA (jota käytetään sitruunahappokierrossa energian tuottamiseen), NADH ja FADH. Beetahapetusprosessi vaatii seuraavat entsyymit: asyyli-CoA-dehydrogenaasi , enoyyli-CoA-hydrataasi , 3-hydroksiasyyli-CoA-dehydrogenaasi ja 3-ketoasyyli-CoA-tiolaasi . Vasemmalla oleva kaavio osoittaa, kuinka rasvahapot muutetaan asetyyli-CoA: ksi. Kokonaisnettoreaktio käyttämällä palmitoyyli-CoA : ta (16: 0) mallisubstraattina on:

7 FAD + 7 NAD ⁺ + 7 CoASH + 7 H ₂ O + H (CH ₂ CH ₂ ) ₇ CH ₂ CO-SCoA → 8 CH ₃ CO-SCoA + 7 FADH ₂ + 7 NADH + 7 H ⁺

Lipidien biosynteesi

Ravintorasvojen lisäksi rasvakudoksiin varastoituneet varastointilipidit ovat yksi tärkeimmistä energialähteistä eläville organismeille. Organismit voivat syntetisoida triasyyliglyseroleja , lipidikalvoa ja kolesterolia eri reittejä pitkin.

Kalvon lipidien biosynteesi

Kalvon lipidejä on kaksi pääluokkaa: glyserofosfolipidit ja sfingolipidit . Vaikka kehossamme syntetisoidaan monia erilaisia ​​membraanilipidejä, reiteillä on sama kuvio. Ensimmäinen vaihe on rungon ( sfingosiinin tai glyserolin ) syntetisointi , toinen vaihe on rasvahappojen lisääminen selkärankaan fosfatidihapon valmistamiseksi. Fosfatidihappoa modifioidaan edelleen kiinnittämällä rungon eri hydrofiilisiä pääryhmiä. Kalvon lipidien biosynteesi tapahtuu endoplasmisessa verkkokalvossa .

Triglyseridien biosynteesi

Fosfatidihappo on myös triglyseridien biosynteesin edeltäjä. Fosfatidihappofosfotaasi katalysoi fosfatidihapon muuttumisen diasyyliglyseridiksi, joka asyylitransferaasin avulla muuttuu triasyyliglyseridiksi . Tryglyseridien biosynteesi tapahtuu sytosolissa.

Rasvahappojen biosynteesi

Rasvahappojen edeltäjä on asetyyli-CoA ja sitä esiintyy solun sytosolissa . Kokonaisnettoreaktio käyttämällä palmitaattia (16: 0) mallisubstraattina on:

8 Asetyyli-coA + 7 ATP + 14 NADPH + 6H + → palmitaatti + 14 NADP + + 6H2O + 7ADP + 7P¡

Kolesterolin biosynteesi

Kolesterolia voidaan valmistaa asetyyli-CoA: sta monivaiheisen reitin kautta, joka tunnetaan nimellä isoprenoidireitti . Kolesterolit ovat välttämättömiä, koska niitä voidaan muuttaa muodostamaan kehossa erilaisia hormoneja , kuten progesteronia . 70% kolesterolin biosynteesistä tapahtuu maksasolujen sytosolissa.

Lipidimetabolian häiriöt

Lipidien aineenvaihduntahäiriöt (mukaan lukien synnynnäiset lipidimetabolian virheet ) ovat sairauksia, joissa esiintyy ongelmia rasvojen (tai rasvan kaltaisten aineiden) hajottamisessa tai syntetisoinnissa. Lipidimetabolian häiriöt liittyvät plasman lipidipitoisuuksien , kuten LDL -kolesterolin , VLDL : n ja triglyseridien, pitoisuuksien nousuun , mikä johtaa useimmiten sydän- ja verisuonitauteihin. Usein nämä häiriöt ovat perinnöllisiä, mikä tarkoittaa, että se on tila, joka siirtyy vanhemmalta lapselle geeniensä kautta. Gaucherin tauti (tyypit I, II ja III), Niemann -Pickin tauti , Tay -Sachsin tauti ja Fabryn tauti ovat kaikki sairauksia, joissa sairastuneilla voi olla kehon lipidimetabolian häiriö. Harvinaisempia tauteja koskevat häiriö rasva-aineenvaihduntaan ovat sitosterolemiaa , Wolman tauti , Refsumin tauti , ja cerebrotendinous xanthomatosis .

Lipidityypit

Lipidimetaboliaan osallistuvat lipidityypit ovat:

• Kalvon lipidit:
  • Fosfolipidit : Fosfolipidit ovat tärkeä osa solukalvon lipidikaksoiskerrosta ja niitä esiintyy monissa kehon osissa.
  • Sfingolipidit : Sfingolipidejä esiintyy enimmäkseen hermokudoksen solukalvossa.
  • Glykolipidit : Glykolipidien päätehtävänä on ylläpitää lipidien kaksikerroksista vakautta ja helpottaa solujen tunnistamista.
  • Glyserofosfolipidit : Neurokudos (mukaan lukien aivot) sisältää suuria määriä glyserofosfolipidejä.
• Muut lipidityypit:
  • Kolesterolit : Kolesterolit ovat tärkeimpiä edeltäjiä kehomme eri hormoneille, kuten progesteronille ja testosteronille. Kolesterolin päätehtävänä on kontrolloida solukalvon juoksevuutta.
  • Steroidi - katso myös steroidogeneesi : Steroidit ovat yksi tärkeistä solun signalointimolekyyleistä.
  • Triasyyliglyserolit (rasvat) - katso myös lipolyysi ja lipogeneesi : Triassyyliglyseridit ovat tärkein energian varastointimuoto ihmiskehossa.
  • Rasvahapot - katso myös rasvahappojen aineenvaihdunta : Rasvahapot ovat yksi esiasteista, joita käytetään lipidikalvon ja kolesterolin biosynteesissä. Niitä käytetään myös energiaksi.
  • Sappasuolat : Sappisuoloja erittyy maksasta ja ne helpottavat lipidien pilkkomista ohutsuolessa.
  • Eikosanoidit : Eikosanoideja valmistetaan kehon rasvahapoista ja niitä käytetään solujen signalointiin.
  • Ketonikehot : Ketonirungot on valmistettu maksan rasvahapoista. Niiden tehtävänä on tuottaa energiaa nälän tai vähäisen ravinnon aikana.

Viitteet

Lipidit+aineenvaihdunta Yhdysvaltain kansallisen kirjaston lääketieteellisissä aihealueissa (MeSH)