Biochemia - XVI - 14.03.2001

Wykład będzie się składał z kilku elementów. Pierwszy element na który zwrócę uwagę to jest powiązanie pomiędzy metabolizmem lipidów a węglowodanów, w dwóch bardzo ważnych okresach, biorąc pod uwagę żywienie człowieka, mianowicie okres międzyposiłkowy, czyli preresorbcyjny, a to innymi słowy jest okres głodu. Jak pokazałem na jednym ze slajdów jak to się mają okresy przyjmowania pokarmów do doby to circa mamy 12 godzin głodu i 12 godzin jedzenia, czyli wczesnych i późnych okresów poposiłkowych. Przypominam, że po okresie poresorbcyjnym metabolizm jest kontrolowany głównie przez glukagon, między posiłkami stężenie glukozy ulega obniżeniu i to jest stymulacja wydzielenia glukagonu. Główny efekt glukagonu w komórce to nasilenie glukoneogenezy i glikogenolizy. Dzięki temu między posiłkami wątroba jest ważnym źródłem dla zabezpieczenia OUN. Tu jest także pokazana nerka w której w ilościach śladowych glukoneogeneza zachodzi, ale nie ma to większego znaczenia. Równocześnie pod wpływem glukagonu i amin katecholowych dochodzi do pobudzenia lipolizy w tkance tłuszczowej - na mechanizm molekularny zaraz zwrócę uwagę bo to jest istotna sprawa w powstawaniu otyłości i oporności na działanie insuliny. Z tkanki tłuszczowej uwalniają się wolne kwasy tłuszczowe oraz glicerol, który jest substratem do glukoneogenezy, natomiast wolne kwasy tłuszczowe dochodzą do wątroby do tego aby je spalić, oraz docierają do mięśni gdzie również ulegają spaleniu. Równocześnie w okresie między posiłkami główną frakcją lipoprotein występującą w osoczu są VLDL wyprodukowane w wątrobie, chylomikronów nie ma - uległy wymieceniu z osocza krwi. Przy dłużej utrzymującym się okresie między posiłkami (głodówka protestacyjna, brak pieniędzy na jedzenie) następuje degradacja białek mięśniowych i również aminokwasy, (alanina) stają się źródłem glukozy w procesie glukoneogenezy, ale przy dłużej trwającym głodzie. Jest to bardzo niekorzystne degradować białka mięśniowe prowadzić do zaników mięśniowych, a przede wszystkim samo spalenie łańcucha węglowego aminokwasów jest energetycznie niekorzystne. Na fizjologii mówiono wam na temat swoiście dynamicznego działania białek, które sprawia, że spalanie białek jest niekorzystne i tak to się dzieje w warunkach głodu, gdzie priorytetem jest produkcja glukozy dla zabezpieczenia pracy OUN.

Jak rzecz odbywa się w trzech kluczowych miejscach? mianowicie w: mięśniach, tkance tłuszczowej, oraz w wątrobie (cały czas mówimy o okresie między posiłkami, czyli o głodzie). Glukoza dociera, ale z reguły kończy swój żywot na kwasie mlekowym w warunkach długu tlenowego i to przemieszczanie się glukozy, spalenie do mleczanu, następnie wychwyt przez wątrobę, znowu glukoza. Jest to jeden z elementów tego cyklu Corich. Przy dłużej trwającym okresie głodu białka mięśniowe są degradowane do aminokwasów i to wszystko to jest cykl alaninowy i cykl kwasu mlekowego, czyli cykl Corich, między mięśniami a kom. wątrobową. Do tego jeszcze, niezależnie od fazy głodu czy najedzenia dochodzi udział erytrocytów jako potężnego źródła kwasu mlekowego w cyklu Corich. Co się dzieje w komórce wątrobowej? Kom. wątrobowa podlega wpływom hormonów działających antagonistycznie do insuliny, ponieważ priorytetem ma być utrzymanie glikemi na odpowiednim poziomie. Głównie glukagon i epinefryna, a przy dłużej trwającym głodzie glikokortykoidy odpowiadają za nasilenie glukoneogenezy. Substraty płyną w formie aminokwasów z mięśni, w formie glicerolu - z tkanki tłuszczowej no i w formie pirogronianu jako droga glukoneogenezy. Równocześnie aktywacji ulega glikogenoliza - za to odpowiada głównie glukagon. Przyczyną jest zmiana stosunku insuliny do glukagonu, ten stosunek się obniża poprzez zablokowanie wydzielania insuliny a wzrost wydzielania glukagonu między posiłkami. Efektem tych działań jest uwolnienie glukozy i jej przemieszczenie do krwioobiegu i zapewnienie potrzeb energetycznych OUN. Przy dłużej trwającym głodzie następuje nie tylko degradacja tkanki tłuszczowej w celu uwalniania glicerolu i kwasów tłuszczowych, ale również degradacja białek mięśniowych. Uwalniana glukoza płynie do mózgu. Tu mamy dwa szlaki glikogenoliza i glukoneogeneza. Co się dzieje w tkance tłuszczowej? Zostaje uaktywniona lipoliza. Podczas głodu i intensywnej pracy, tłuszczu w organizmie ubywa w wyniku uruchomienia lipolizy enzymatycznej regulowanej hormonalnie. Kluczowym enzymem lipolizy wewnątrzkomórkowej jest HSL (hormon sensitive lipase). Z tkanki tłuszczowej zostaje uwolniony glicerol, dostaje się do krwioobiegu, płynie do wątroby i w procesie glukneogenezy powstaje z niego glukoza i płynie do mózgu. Natomiast wolne kwasy tłuszczowe dostają się również do krwioobiegu, wykorzystywane są również przez mięśnie jako materiał energetyczny, płyną do wątroby jako materiał energetyczny, oraz jako substrat do syntezy trójglicerydów endogennych, czyli do syntezy VLDL Enzym HSL podobnie jak enzymy biorące udział w glikogenogenezie i glikogenolizie jest zaangażowany w przekaźnictwo hormonalne realizowane za pomocą wtórnego przekaźnika - cAMP.

Jeśli działa jakiś hormon na kom. dochodzi do aktywacji cyklazy adenylowej, powstaje cAMP, aktywuje kinazę białkową A, ta fosforyluje rozmaite białka enzymatyczne (w procesie biosyntezy i degradacji glikogenu) i nieenzymatyczne.

Mamy również HSL w formie nieaktywnej jako enzym defosforylowany. Kinaza białkowa A wprowadza resztę fosforanową w centrum katalityczne (gdzie znajduje się seryna) i dochodzi do powstania HSL aktywnej, ufosforylowanej. Tak długo lipaza jest pobudzona jak długo ta reszta fosforanowa jest wprowadzana. Jest to regulowane przez fosfatazę HSL, która doprowadza do jej inaktywacji (odłączając resztę fosforanową). Substratem dla HSL jest triacyloglicerol. Pod wpływem działania tego enzymu uwalnia się diacyloglicerol oraz wolny kwas tłuszczowy. Znacznie mniejsza jest stała Michaelisa dla innego substratu jakim jest diacyloglicerol, dla którego swoista lipaza, mianowicie lipaza diacyloglicerolowa, która uwalnia kolejną cząsteczkę kwasu tłuszczowewgo z diacyloglicerolu, ale drugim enzymem który może tutaj działać jest HSL, lecz bardziej specyficznym substratem dla HSL jest triacyloglicerol i wreszcie powstaje monoacyliglicerol na który działa lipaza monoacyloglicerolowa, uwalnia się kolejna cząsteczka kwasu tłuszczowego i glicerol, glicerol przedostaje się z kom. tłuszczowej do krwioobiegu, płynie do wątroby, gdzie zachodzi glukoneogeneza, natomiast kwas tłuszczowy, który jest nie rozpuszczalny w wodzie w środowisku wodnym kom. ulega związaniu przez grupę białek, które w skrócie nazywamy FABP.

FABP występują w każdej kom. do której wchodzą kwasy tłuszczowe, lub w której są wyprodukowane kwasy tłuszczowe, lub z której są uwalniane. Tylko w takiej formie w której kwas tłuszczowy nie jest zdeponowany w postaci trójglicerydów może znajdować się w komórce.

Przechodzenie kwasu tłuszczowego poza lub do kom. odbywa się również za pośrednictwem specyficznych przenośników, tzw. białek przenoszących kwasy tłuszczowe FATP. Natomiast w obrębie osocza kwasy tłuszczowe są przede wszystkim transportowane w sposób nieswoisty w połączeniu z albuminami inne białka mogą również przenosić kwasy tłuszczowe, ale w mniejszym stopniu.

Jakie hormony warunkują lipolizę? Innymi słowy jeśli te hormony działają następuje uwalnianie dużej ilości kwasów tłuszczowych do osocza ze wszystkimi tego konsekwencjami:

1. Dostawa materiału energetycznego, czyli jest to działanie kataboliczne, którego celem jest dostarczanie kwasów tłuszczowych do wytworzenia energii.

Przedostanie się kwasów tłuszczowych do komórki wątrobowej - działanie wzmagające syntezę trójglicerydów wątrobowych i powstają VLDL. Przede wszystkim tak działają aminy katecholowe - wzmożoną lipolizę obserwujemy zarówno w fazowym wydzielaniu (prawidłowym) amin katecholowych, jak i w tych stanach, które przebiegają z hiperkatecholaminemią, jak np. guz chromochłonny nadnercza. W taki sposób również działa glukagon, to sprawia że w okresie między posiłkami zmiana stosunku insulina : glukagon na rzecz glukagonu warunkuje uwalnianie materiału energetycznego z tkanki tłuszczowej między posiłkami. W taki sposób działają glikokortykoidy, ale nie poprzez błonę, tylko poprzez aktywację cAMP w sposób nieswoisty w kom., tak działają też hormony tarczycy. Najważniejszym antagonistą tego procesu, czyli substancją, która hamuje lipolizę poprzez obniżenie cAMP w kom. jest insulina.

Jeśli receptora insulinowego nie ma, lub nie działa, lub droga wewnątrzkom. od receptora insulinowego jest zaburzona wszystkie te procesy nazywamy insulinoopornością, lub nie ma insuliny, jak to jest w cukrzycy typu 1. Wtedy niczym nie hamowana zachodzi lipoliza w tkance tłuszczowej z uwolnieniem ogromniej ilości kwasów tłuszczowych do osocza. Wolne kwasy tłuszczowe płynące do mięśni wprowadzają pewien zamęt nazywany cyklem Randle'a. Jest on główną przyczyną zaburzeń utleniania glukozy u pacjentów z cukrzycą. Generalnie glikokortykoidy działają lipolitycznie. Osoby, które mają nadmiar glikokortykoidów, co nosi nazwę zespołu Cushinga, mają charakterystyczną budowę ciała, mianowicie szczupłe kończyny, bardzo otłuszczony kark i twarz. W jaki sposób mają otłuszczenia skoro glikokortykoidy działają lipolitycznie? Przyczyna jest następująca w wyniku wzrostu stężenia glukozy (pod wpływem glikokortykoidów) następuje wydzielenie insuliny. W tych tkankach w których jest dużo receptorów insulinowych, a tak jest w górnej części tułowia następuje zahamowanie poprzez insulinę lipolizy a wzrost lipogenezy. Stąd paradoksalnie jedne odcinki ciała są odtłuszczone, a te na które działa insulina są otłuszczone.

Część kwasu tłuszczowego, która zostanie związana z FABP nie dochodzi do błony i nie ulega wyrzuceniu poza komórkę, ale ulega utylizowaniu na miejscu w adipocycie, czyli zostaje wprowadzona po zaktywizowaniu do cyklu zwanego beta-oksydacją jako acylo-CoA i kończy swój żywot w formie acetylo-CoA, który z kolei idzie do cyklu Krebsa, kończy swój żywot jako CO₂ i woda. Taki jest bieg wypadków w tkance tłuszczowej między posiłkami, czyli w fazie poresorbcynej. FATP jest przenośnikiem dwukierunkowym i umożliwia przedostawanie się kwasu tłuszczowego do adipocytu w okresie po posiłkowym, gdy dużo jest chylomikronów w układzie krążenia. W okresie między posiłkami kwasy tłuszczowe opuszczają adipocyt i dostają się do krążenia. W ostatnich latach sklonowano geny dla FABP, typów FABP mamy kilka, one różnią się powinowactwem do kw. tłuszczowych oraz różnią się pełnioną funkcją:

1 wątrobowy 2 jelitowy 3 sercowy 4 tk. tłuszczowej 5 mielinowy 6 naskórkowy

FABP w tkance tłuszczowej np. zajmuje się przenoszeniem kwasu tłuszczowego w kierunku FATP - kwasy tłuszczowe idą na eksport. FABP znajdujące się w mięśniu np. sercowym doprowadza do wprowadzenie kwasu tłuszczowego w szlak beta-oksydacji i uzyskania energii. Mamy FABP występujący w OUN i osłonkach mielinowych, zajmuje się on głównie wprowadzaniem kwasu tłuszczowego do syntezy ceramidu, a z ceramidu poprzez obróbkę wytwarzana jest sfingomielina i inne lipidy złożone. Jak wspominałem część kwasów tłuszczowych w obrębie adipocytu a większość w obrębie mięśni oraz wątroby zostaje wprowadzona w najbardziej wydajny energetycznie szlak energetyczny jakim jest beta-oksydacja, która zachodzi w mitochondriach. Mamy tutaj substancję, która jest przenośnikiem przez błonę mitochondrialną zaktywowanego kwasu tłuszczowego, czyli acylo-CoA. Zwykły kwas tłuszczowy przy udziale CoA ulega aktywacji, powstaje acylo CoA.

Błona mitochondrialna

karnityna

2

Karnityna acylokarnityna acylokarnityna

1

Acylo - CoA HS - CoA HS - CoA Acylo CoA

AMP

ATP HS - CoA

FA (kwas tłuszczowy) 1 - acylotransferaza karnitynowa I

2 - acylotransferaza karnitynowa II

Kilka słów o karnitynie w latach 80-tych po raz pierwszy karnityna została zastosowana jako doping u piłkarzy włoskich startujących w mistrzostwach świata, ale jak się okazało nie jest to środek dopingujący, bo jest to substancja endogenna nie modyfikowana. Dzięki temu stali się bardziej wydajni, bo łatwiej było przetransportować kwasy tłuszczowe z cytozolu do mitochondrium, poddać je spaleniu, uzyskaniu energii. Karnityna dostępna jest w aptekach, osoba która chce mieć talię osy kupują karnitynę aby przyspieszyć procesy metaboliczne i spalić nadmiar tłuszczów. Karnityna nie jest białkiem, jest to związek niskocząsteczkowy : beta-hydroksy-gamma-trimetylo-amonio-maślan.

CH₃

CH₃ - N⁺- CH₂ - CH - CH₂ - COOH Karnityna

CH₃ OH

Zaktywowany kwas tłuszczowy przyłącza się w pozycji beta i tu tworzy się acylokarnityna. Po przedostaniu się przez błonę mitochondrialną, acylo-CoA i karnityna mówią sobie do widzenia, kwas tłuszczowy ulega spaleniu w beta-oksydacji. Karnityna tymczasem łączy się z innym kwasem tłuszczowym. Podczas obrotów w beta-oksydacji uwalnia się element dwuwęglowy jakim jest acetylo-CoA, zubożony o te dwa atomy węgla kwas tłuszczowy pokonuje tą samą drogę. W przypadku gdy kwas tłuszczowy jest nieparzysto węglowy końcowym produktem przy końcowym obrocie nie jest acetylo-CoA, tylko propionylo-CoA. Sposób jego przekształcenia i rola witaminy B₁₂ w tym procesie mają być znane. Acetylo-CoA wchodzi do cyklu Krebsa. Tylko wtedy cały ten szlak metaboliczny jest wysoko energetycznym, bo z każdej cząsteczki acetylo-CoA spalonej w cyklu Krebsa uzyskuje się 12 cząsteczek ATP. Ale żeby to wszystko działało to musi nastąpić synchronizacja między spalaniem tłuszczu i spalaniem cukru (przez pirogronian), to jest kluczowa reakcja, która sprawia, że tłuszcze spalają się w ogniu węglowodanów co również nieco humorystycznie może uzasadniać spożycie dobrego deseru po tłustym obiedzie.

Pirogronian bierze się z glikolizy, następnie częściowo ulega dekarboksylacji oksydacyjnej do acetylo-CoA, a częściowo ulega karboksylacji do szczawiooctanu. Reakcja karboksylacji pirogronianu do szczawiooctanu odgrywa tu kluczową rolę. Tłuszcze w ogniu węglowodanów się nie spalają wtedy, kiedy niczym nie zahamowane następuje spalanie tłuszczów, przy niezrównoważonym spalaniu cukrów. Teraz sytuacje kiedy tak się dzieje: w warunkach raczej mało patologicznych, przy niezrównoważonej diecie, która obfituje w tłuszcze, natomiast jest zubożona w cukry, wtedy spalają się tłuszcze, a nie spalają się cukry. Następna sytuacja - głodówka - najpierw zużywane są cukry, czyli co miało się spalić to się spaliło, reszta glukozy produkowana w okresie głodu to nie po to żeby ją spalać, ale po to żeby przesyłać do mózgu, by mieć jeszcze chwile zastanowienia nad sobą i przerwać tą głodówkę. Natomiast spalają się bez przeszkód tłuszcze - brzuch się zmniejsza i w ogóle jest fajnie, ale do czasu. Kolejna sytuacja to sytuacja patologiczna, kiedy nie ma insuliny, czyli dotyczy to niewyrównanej cukrzycy typ 1, bo jeśli wprowadzi się insulinę egzogenną to strata ulega wyrównaniu. Czasem taka sytuacja ma miejsce w zatruciu ciążowym, czyli w tzw. EPH - gestozie (E = oedema = obrzęki; P = proteinuria = białkomocz; H = hypertonia = nadciśnienie). W tych wszystkich sytuacjach nie mamy ognia węglowodanów, bo tu jest blok metaboliczny, cukry się nie spalają, a tłuszcze się spalają, czyli kończą swój żywot na acetylo-CoA, acetylo-CoA nie wchodzi do cyklu Krebsa, nie ma szczawiooctanu żeby go skondensować, żeby powstał cytrynian. Wtedy po pierwsze cykl Krebsa staje, czyli jest mało energii, dwa gromadzi się acetylo-CoA. Gromadzenie się acetylo-CoA prowadzi do powstawania ciał ketonowych - ketogeneza. Jest tu kilka reakcji, które trzeba mieć w małym paluszku.

Acetoacetylo-CoA HMG - CoA syntaza HS - CoA +

+ beta - hydroksy - beta - metylo glutarylo CoA

Acetylo-CoA

HMG - CoA liaza

Acetylo-CoA

+

acetooctan

NADH + H⁺

spontanicznie

NAD⁺

beta - hydroksymaślan aceton

W pierwszej reakcji z dwóch cząsteczek acetylo-CoA powstaje aceto-acetylo-CoA, on kondensuje z trzecią cząsteczką acetylo-CoA i powstaje beta-hydroksy-beta-metylo- glutarylo-CoA, związek już znany z biosyntezy cholesterolu, przy czym rzecz odbywa się w innym przedziale kom., następnie na HMG-CoA działa liaza, uwalnia się jedna cząsteczka acetylo-CoA i powstaje acetooctan. Acetooctan redukuje się do beta-hydroksy-maślanu (enzymatycznie przez dehydrogenazę) lub ulega spontanicznej dekarboksylacji i powstaje aceton.

Te trzy związki nazywamy ciałami ketonowymi. Ciała ketonowe są związkami kwaśnymi i doprowadzają do powstania kwasicy nieoddechowej, czyli innymi słowy kwasicy metabolicznej, teraz się mówi nieoddechowa. Następnie w formie połączeń z jonami sodu i potasu ulegają wydaleniu z moczem, stąd mogą być wykryte w moczu, a poza tym wywołują zaburzenia gospodarki elektrolitowej. Zakwaszenie organizmu, oraz przesunięcia w gospodarce wodno - elektrolitowej prowadzą do powstania śpiączki ketonowej, która nie intensywnie leczona prowadzi do zgonu, dawniej w takim właśnie mechanizmie umierały osoby z cukrzycą typ 1, przed wprowadzeniem do terapii insuliny. Dzisiaj jak ktoś umiera na śpiączkę cukrzycową to tylko świadczy o tym u kogo się leczył. W warunkach prawidłowych u każdego z nas również powstają ciała ketonowe, ale w ilościach śladowych, one dostając się do układu krążenia ulegają intensywnemu wychwytowi przez tkanki. Tkanką, która najintensywniej wychwytuje ciała ketonowe jest ta, której najbardziej szkodzą - mózg. W tkankach obwodowych następuje spalenie ciał ketonowych do tego celu muszą doprowadzić dwie reakcje. Przede wszystkim acetooctan musi z powrotem stać się acetoacetylo-CoA, bo jest taka zasada, że tylko związki aktywne podlegają przemianom metabolicznym. Jest kilka reakcji, ale najważniejszą z punktu widzenia praktycznego i fizjologii jest przeniesienie tego CoA z bursztynylo-CoA, czyli powstaje acetoacetylo-CoA i bursztynian, który możemy spalić w cyklu Krebsa; aceto-acetylo-CoA ulega lizie i powstają dwie cząsteczki acetylo-CoA, które wchodzą w tkankach obwodowych do cyklu Krebsa i każda daje 12 cząsteczek ATP. To nie jest jakieś barachło, które należy zutylizować, tylko należy zutylizować ciała ketonowe. Główną więc przyczyną powstawania ciał ketonowych, czyli powstawania ketonemii jeśli rzecz się dzieje w osoczu i ketonurii jeśli są wydalane z moczem jest nadprodukcja ciał ketonowych, a dodatkowo nakłada się w cukrzycy na to upośledzone utlenianie, czyli upośledzona utylizacja, ale główną przyczyną jest nadprodukcja, czyli wzmożona ketogeneza w wątrobie.

W warunkach prawidłowych z kwasu tłuszczowego powstaje acetylo-CoA, on się spala w cyklu Krebsa, jak się nie spala w wystarczającej ilości to powstaje acetooctan, aceton z powietrzem jest wydychany stąd osoba w śpiączce w powietrzu wydychanym pachnie acetonem, mówi się, że jest to zapach jabłek, natomiast po przekształceniu w betahydroksy- maślan zarówno acetooctan jak i betahydroksymaślan są wykrywalne w osoczu, wyłapywane są są przez tkanki obwodowe, przekształcane są w acetylo-CoA i wchodzą do cyklu Krebsa. Nierównowaga, nadprodukcja i upośledzone wykorzystywanie prowadzi do zatrucia organizmu i kwasicy metabolicznej w mechanizmie gromadzenia ciał ketonowych.

Jesteśmy w mięśniach szkieletowych u pacjenta z cukrzycą. U pacjenta, u którego nie doszło do zahamowania procesu lipolizy w adipocycie przy udziale insuliny, bo ona nie działa, czyli tak jakby jej nie było, czyli HSL (hormone sensitive lipase) działa na pełnych obrotach, uwalniają się wolne kwasy tłuszczowe, płyną do mięśni, w nich są intensywnie utleniane, w wyniku tego utleniania wzrasta ilość równoważników redukcyjnych oraz wzrasta ilość acetylo-CoA. Obydwa te czynniki metaboliczne wykazują wpływ hamujący na dehydrogenazę pirogronianową, czyli następuje na etapie pirogronianu zahamowanie wykorzystywania glukozy, czyli innymi słowy jest to proces dekarboksylacji oksydacyjnej pirogronianu, pirogronian nie może się przekształcić w acetylo-CoA. Cytrynian obecny w mięśniach wykazuje działanie hamujące na fosfofruktokinazę 1, kluczowy enzym w procesie glikolizy. Skoro zablokowana jest fosfofruktoinaza 1, gromadzi się glukozo-6-fosforan (on jak wiadomo jest inhibitorem heksokinazy) zwrotnie hamuje heksokinazę, na glukokinazę działa insulina, natomiast glukozo-6-fosforan - hamowanie zwrotne heksokinazy. W tych trzech punktach fakt intensyfikacji spalania kwasów tłuszczowych w mięśniach zablokowuje glikolizę, skoro FFA zaczynają się tu tylko spalać i prowadzi to tylko do powstania acetylo-CoA, również gromadzą się ciała ketonowe, w mniejszym stopniu niż w wątrobie bo cały szlak syntezy ciał ketonowych jest charakterystyczny dla kom. wątrobowej i ustaje glikoliza - cykl Randle'a. Podsumowując to nie jest tylko kwestia defektu GLUT4, co jest głównie charakterystyczne dla cukrzycy typ 2, ale również zablokowanie enzymów glikolizy poprzez spalające się kwasy tłuszczowe. To jest rok mniej więcej 1963, 64.

Natomiast to jest cykl Randle'a z modyfikacjami (ryc.). Na bazie wiedzy o cyklu Randle'a w latach 90-tych, kiedy odkryto IRS-y (insulin receptor substrates), stwierdzono, że FFA mogą wykazywać jeszcze inne działanie, mianowicie jak wejdą do kom. aktywne kwasy tłuszczowe, czyli pochodne jako acylo-CoA, aktywują jeden z izoenzymów kinazy białkowej C, to jest tzw. kinaza białkowa C, izoenzym THETA. Po zaktywowaniu tego enzymu dochodzi do fosforylacji IRS-1, IRS-2, jako wynik aktywacji kinaz serynowo-treoninowych, następnie poprzez przemiany, które nie są tu istotne dochodzi do zmniejszenia ekspresji GLUT4, czyli nie tylko zablokowanie glikolizy, ale również defekt GLUT4 w następstwie spalania kwasów tłuszczowych. To wyjaśnia czemu w cukrzycy typ 1, gdzie nie ma insulinooporności z czasem dochodzi do defektu GLUT4 na poziomie mięśni. Podsumowując: zmniejszenie transportu dokomórkowego glukozy w wyniku defektu syntezy GLUT4. Najważniejsze aby zapamiętać, że kwasy tłuszczowe poprzez aktywację kinazy białkowej C i zaburzenie szlaku transmisji sygnału z receptora insulinowego, a wiadomo, że insulina zwiększa syntezę GLUT4, zaburza wytwarzanie GLUT4 i nie tylko zaburza glikolizę w tych mechanizmach, które już pokazałem, ale zahamowuje transport dokomórkowy, to jest wystarczająca wiedza na ten temat, a punktem uchwytu są IRS-y, czyli te miejsca w szlaku przekaźnictwa sygnału z insuliny, które odpowiadają za wytworzenie GLUT4. Każdy z państwa wie, że jak się objada słodyczami to rośnie mu brzuch, czyli wie, że jest możliwe przekształcanie glukozy w kwasy tłuszczowe, a następnie w triacyloglicerole. Proszę również sobie zapamiętać, że w drugą stronę nie jest możliwe przekształcanie tłuszczu w cukier, czyli tkanka tłuszczowa nie jest źródłem glukozy, źródłem glukozy wyłącznie jest glicerol, powstający z triacylogliceroli, a nie triacyloglicerole jako takie. Kwas tłuszczowy nie może być przekształcony w glukozę. Przyczyna tego faktu jest bardzo prosta, mianowicie acetylo-CoA, nie może być przekształcony w pirogronian, a tylko z pirgronianu w procesie glukoneogenezy, lub z mleczanów, lub gdzieś wyżej z glicerolu możliwe jest wytworzenie glukozy. Ten blok metaboliczny uniemożliwia wytworzenie glukozy z kwasów tłuszczowych. Taka reakcja możliwa jest wyłącznie u roślin i bakterii wykorzystujących do swojego wzrostu zwiazki dajace acetylo-CoA (cykl glioksalowy) i tak się dzieje. To wszystko działo się na czczo.

Teraz dochodzimy do przyjemnej chwili - POSIŁEK - tu rozpoczyna kontrolę nad organizmem insulina, tu jest jej pik wydzielenia, co przypada również na poposiłkowy pik glukozy, główny efekt insuliny w kom. wątrobowej to zahamowanie glukoneogenezy, która hulała niczym nie zaburzona pod wpływem glukagonu. W tej chwili glukoza, która sobie płynie do mózgu to głównie glukoza pochodząca z jelita, jeśli jest defekt w wydzieleniu insuliny to mamy i glukozę z jelita, która płynie po organizmie jak i tą z nie zahamowanej glukoneogenezy. Następny efekt działania insuliny to zahamowanie lipolizy w tkance tłuszczowej, czyli zahamowaniu ulega wydzielanie kwasów tłuszczowych i uwalnianie ich również do mięśni z tkanki tłuszczowej, natomiast w te miejsca jak widać dopływa glukoza. Insulina przestraja metabolizm w organizmie z wytwarzania glukozy na utylizację glukozy, a zahamowuje lipolizę. I znowu również mamy takie trzy punkty (......zmiana kasety.......).

Jeden z enzymów akurat tutaj zaznaczony, którego aktywność znacznie wzrasta i wzrasta znacznie więcej to jest dehydrogenaza pirogronianowa, czyli ten enzym, który jest hamowany przez kwasy tłuszczowe w cyklu Randle'a. Co się dzieje w obrębie kom. tkanki tłuszczowej? Pojawienie się insuliny zwiastuje obniżenie cAMP w adipocycie, w efekcie zablokowaniu ulega HSL, nie jest fosforylowana, czyli nie jest aktywna. Natomiast przestrojenie następuje w kierunku syntezy trójglicerydów, z glukozy w procesie glikolizy powstaje glicerol, natomiast kwasy tłuszczowe związane w triacyloglicerole, które płyną z jelita z chylomikronami zostają poddane działaniu lipazy lipoproteinowej i powstają wolne kwasy tłuszczowe. Z dwóch substartów: glicerolu powstałego z glukozy, oraz wolnych kwasów tłuszczowych zsyntetyzowane są trójglicerydy. W okresie po posiłku następuje powiększanie kom. tłuszczowej, następuje wzrost syntezy trójglicerydów. Równocześnie wysokie stężenie glukozy doprowadza do supresji wydzielenia hormonów, które podwyższają cAMP. Tu następuje supresja zarówno wydzielania glukagonu, amin katecholowych jak i glikokortykoidów. Po przedostaniu się glukozy powstaje glicerol, kwasy tłuszczowe przetransportowane do wnętrza kom. Kwasy te zostały uwolnione zarówno z VLDL jak i z chylomikronów. Droga transportu taka sama, związanie z FABP i przetransportowanie do szlaku syntezy kwasów tłuszczowych. Podstawowym punktem w tym szlaku jest acetylo-CoA, powstaje cytrynian, migruje do cytozolu, powstaje malonylo-CoA i z niego powstają kwasy tłuszczowe, a równocześnie acetylo-CoA może być wykorzystany do syntezy cholesterolu, którego ilość po posiłku znacznie wzrasta. W obrębie kom. wątrobowej następuje zmiana stosunków między insuliną a glukagonem na korzyść insuliny. W pierwszym rzędzie zostaje wzmożona synteza glikogenu, a poprzednio między posiłkami była wzmożona glikogenoliza, zahamowaniu ulega glukoneogeneza, nawet nie ma substratu do glukoneogenezy, bo w mięśniach jest utleniana glukoza, natomiast nie są uwalniane, ani alanina z aminokwasów, ani nie jest uwalniany mleczan. Następuje wzrost syntezy kwasów tłuszczowych . Szczególnie dramatyczna sytuacja ma miejsce, jeśli mamy do czynienia z pacjentem opornym na insulinę, który ma dużo tkanki tłuszczowej znajdującej się w dorzeczu krwi żyły wrotnej, tzn. tkanki, która zlokalizowana jest wewnątrz brzucha, na pewno widzieliście na anatomii preparaty, które miały dużo tkanki tłuszczowej zaotrzewnowej, tkanki tłuszczowej w sieci, w torebce nerkowej, są takie osoby, które mają szczególną predylekcje do gromadzenie się tłuszczu wewnątrzbrzusznego. Jeśli taka osoba jest oporna (jej kom. tłuszczowe) na insulinę to uwalniają się wolne kwasy tłuszczowe, płyną do wątroby, dorzeczem krwi żyły wrotnej, osiągają bardzo duże stężenie w krwi żyły wrotnej i to jest silny bodziec do wzmożenia syntezy lipoprotein, kwasów tłuszczowych i trójglicerydów w obrębie kom. wątrobowej, czyli inaczej działa kwas tłuszczowy który płynie np. z tkanki tłuszczowej zlokalizowanej na karku, kończynach dolnych, czy górnych - ten kwas tłuszczowy ulega rozcieńczeniu w obrębie osocza. Natomiast duże stężenie ma działanie silnie pobudzające syntezę trójglicerydów w kom. wątrobowej. Druga sprawa: insulina działa na kom. wątrobową, nawet u pacjentów insulinoopornych ponieważ wątroba jest insulino niezależna. Insulina wykazuje szereg efektów metabolicznych pozaglukozowych w wątrobie. Wpływa anabolicznie na syntezę białek, przede wszystkim apoB100, to łącznie z dużą syntezą kwasów tłuszczowych i trójglicerydów prowadzi do powstania VLDL bogatych w apoB100, z których następnie powstają małe gęste LDL i to jest przyczyna takiej konstelacji metabolicznej u pacjentów z cukrzycą typ 2, którzy mają szczególne nagromadzenie tłuszczu wewnątrzbrzusznego, czyli mają taką otyłość typu jabłko. Drugą konsekwencją działania insuliny w stanach insulinooporności i w konsekwencji hiperinsulinizmu jest nasilenie syntezy innych białek w wątrobie oprócz apoB100, szczególnie są to białka układu krzepnięcia: fibrynogen, układ protrombiny czynnik II, VII, IX, X, a w szczególności II i VII i stąd te osoby mają często skłonność do zakrzepicy. Tak więc ta sama ilość tłuszczu w organizmie w zależności od lokalizacji może wykazywać różne działanie metabolicznie. Jeśli się zlokalizuje nie wewnątrzbrzusznie to nie powstają małe gęste LDL jak jest zlokalizowany wewnątrzbrzusznie to następuje synteza VLDL w kom. wątrobowej, jest to bardzo istotne.

Oprócz takiego działanie typowego, w zakresie beta-oksydacji, pozyskiwania energii, oraz syntezy trójglicerydów, kwasy tłuszczowe wykazują działania pozaenergetyczne.

Przede wszystkim mają działanie dezintegrujące błony, szczególnie jeśli wcześniej ulegną oksydacji, czyli są nadtlenkami kwasów tłuszczowych.

• Zaburzają działanie enzymów błonowych, jednym z nich jest ATP-aza błonowa, czyli pompa Na-K, w konsekwencji prowadzi to do bardzo poważnych zjawisk, bo szereg transportów dokomórkowych zależy od transportów tzw. wtórnie aktywnego, czyli wypompowywania jonów sodowych na zewnątrz i tworzenia tzw. gradientu, który ulega w ten sposób zaburzeniu.

• Kolejnym enzymem, który jest zaburzony i przez to niektóre funkcje kom. ulegają zaburzeniu jest transport nukleotydów adeninowych, to też jest enzym błonowy.

• Modulują aktywność niektórych receptorów, przede wszystkim jest to receptor insulinowy, dla glikokortykoidu, dla trijodotyroniny (w różnych miejscach zlokalizowany), dla angiotensyny II, czyli receptory warunkujące rozmaite funkcje.

• Dalej aktywacja powstawania endogennych peptydów opioidowych z proopiomelanokortyny, czyli enkefalin, endorfin, dynorfin, kiotomorfin i innych.

• Modulowanie aktywności kanałów, zarówno kanałów Ca (VOC, ROC, SMOC), kanału potasowego i chlorkowego.

• Regulacja ekspresji genów kodujących enzymy związane z syntezą tłuszczów, ze spalaniem tłuszczów, jak i genów w ogóle nie związanych z metabolizmem lipidów.

Z tego wynika, że kwasów tłuszczowych ma być tyle w komórce ile potrzeba, wszystkie procesy prowadzące do wzmożonej lipolizy, prowadzą do szeregu zaburzeń funkcji komórki.

Na tym z grubsza kończymy podstawowy aspekt metabolizmu kwasów tłuszczowych w organizmie.

Lipidy w diecie

Poglądy na ten temat w ostatnich latach dość znacznie się zmieniły. Dawniej (30 lat temu) nikt nie przywiązywał wagi do zawartości tłuszczu w diecie. Później (20 lat temu), kwestia tłuszczów w diecie była wykorzystywana w celach politycznych, tzn. jak nie było masła to mówiono, że było szkodliwe, jak nie było oleju to on był szkodliwy, wszystko stawało się ad hoc szkodliwe lub niekorzystne. Jeszcze trochę później, ale już w innych rejonach świata zaczęto gloryfikować wielonienasycone kwasy tłuszczowe, przyjęto zasadę, że im więcej jest tych wielonienasyconych kwasów tłuszczowych w diecie tym lepiej, bo one obniżają stężenie cholesterolu frakcji LDL to nie przystawało do naszych nawyków dietetycznych, w których to kwasy tłuszczowe głównie są spożywane po obróbce termicznej i w wyniku obróbki termicznej kwasu wielonienasyconego, która nie była stosowana w krajach diety śródziemnomorskiej, a zwłaszcza z powodu braku tych tłuszczów w sklepach i konieczności wielokrotnego odgrzewania tego tłuszczu każdy, kto kupował frytki stał przed taką budką, to można by taką budkę na nos lokalizować, nie będąc psem myśliwskim, z dużej odległości, ponieważ tam śmierdział wielokrotnie podgrzewany, spalany, zjełczały, wolnorodnikowy i hydroperoksykwasowy tłuszcz. Okazało się, że zwiększanie kwasów wielonienasyconych w diecie, kiedy one są stosowane głównie po obróbce termicznej, zamiast zapobiegać chorobom serca to je przyspiesza powodując powstawanie wolnych rodników organicznych, czyli peroksykwasów.

Od wielu lat panuje zgoda, że kwasy wielonienasycone są ważne, ale ich ilość uległa znacznemu zmniejszeniu. Natomiast obecnie gloryfikowane są jednonienasycone kwasy tłuszczowe. Dlatego, że występują w tanich dostępnych olejach na rynku, czyli każdy może się tak odżywiać. Dwa - mogą podlegać obróbce termicznej, a tak w Polsce i w krajach środkowej Europy spożywa się posiłki: smaży się tłuszcze, albo się je podgrzewa, gotuje, dusi, najlepiej wiedzą to panie co się z nimi robi. Natomiast w krajach śródziemnomorskich głównie spożywa się oleje w sposób surowy, jako dodatek do surówek. Czyli jednonienasycone kwasy tłuszczowe mogą być podgrzewane bez powstawania reaktywnych form tlenu. Kolejna sprawa: na cholesterol działają równie korzystnie jak tłuszcze wielonienasycone, czyli obniżają. Realizują trzy cele przy praktycznie braku czynników szkodliwych poza jednym. Obecne zalecenia dla diety prawidłowo odżywiającego się Europejczyka są takie jak zalecenia przy hipercholesterolemii, z tego względu, że to jest dominujące zaburzenie gospodarki lipidowej, mianowicie cholesterol poniżej 300 mg dziennie (jajko 220 mg). Niektórzy potrafią wchłonąć miskę makaronu, ale z jajka na twardo ostentacyjnie wydłubują żółtko, które gdzieś tam odkładają i zjadają białko. Z tłuszczu powinniśmy czerpać poniżej 30% energii, głównym źródłem energii mają być węglowodany, przede wszystkim cukry złożone (50-60% energii). Nasycone kwasy tłuszczowe, czyli kwasy tłuszczowe pochodzenia zwierzęcego nie więcej niż 10 % energii i kwasy wielonienasycone nie więcej niż 10 % energii, ale tak około 7 % jest optymalnie. W tym powinno być z kwasów serii omega-3 około 1 % energii. Natomiast preferowne są jednonienasycone kwasy tłuszczowe. Trzeba dodać, że w Polsce w ostatnich latach ten trend się utrzymuje. Coraz mniej osób spożywa nasycone kwasy tłuszczowe, czyli małe jest zużycie smalcu, masła, a więcej margaryn miękkich.

Jeśli występuje hipertrójglicerynemia to przede wszystkim nie modyfikownie tłuszczu, ale modyfikowanie cukru, zgodnie z tym, że tłuszcze powstają z cukrów w organizmie. Przede wszystkim należy unikać cukrów prostych, mało dżemu, miodu, unikanie alkoholu, który przez generowanie równoważników redukcyjnych sprzyja tworzeniu trójglicerydów. Alkohol jest pożądany w hipercholesterolemii, ale nie pożądany w hipertrójglicerydemii, szczególnie tu jest nie pożądane piwo, które dostarcza dużo energii. To tyle o zespole hiperchylomikronemii, to muszą być tłuszcze krótkołańcuchowe aby nie wbudowywały się w chylomikrony.

Na potrzeby dietetyki, czyli z medycyny praktycznej ważny jest podział kwasów na kwasy nasycone, jednonienasycone i wielonienasycone.

• Kwasy nasycone - mają działanie niekorzystne, najbardziej niekorzystne działanie ma kwas laurynowy (12C) i kwas mirystynowy (14C), oraz palmitynowy (16C). Zarówno te najkrótsze kaprynowy i kaprylowy, oraz długi stearynowy nie wykazują szkodliwego działania na układ lipidowy osocza. One głównie występują w produktach pochodzenia zwierzęcego, czyli zarówno w tłustym mięsie, kiełbasie zwyczajnej, bekonach, ale również występuje w olejach roślinnych palmowym i kokosowym. Na szczęście w naszej strefie geograficznej te rośliny nie rosną w celach spożywczych.

• Kwasy wielonienasycone - należą one do dwóch szeregów, do szeregu , są to kwasy pochodzenia roślinnego, głównym przedstawicielem jest kwas linolowy występujący w tych olejach, które tu pokazałem (słonecznikowy, sojowy, kukurydziany), a z niego powstaje bardzo ważny w naszym organizmie kwas arachidonowy. Z tego wynika, że jak ktoś sobie kupuje takie oleje to wyłącznie jako dodatek do sałatek, a nie żeby smażyć schabowego na oleju sojowym. Natomiast kwasy z serii 3 występują zarówno w pokarmach pochodzenia roślinnego (olej lniany, olej rzepakowy), kwas -linolenowy (18:3 omega 6), ale przede wszystkim występują w rybach morskich, zwłaszcza z mórz północnych, pływających głęboko pod wodą. To jest kwas eikozapentaenowy (20:5, omega 3) i dokozaheksaenowy (22:5, omega 3). One wzbudzały wielkie emocje ponieważ ludy odżywiające się głównie mięsem ryb dostarczają ten kwas do organizmu a nie kwas arachidonowy i to absolutnie zmienia metabolizm prostanoidów powstających z tych kwasów co tamte ludy chroni przed chorobami układu krążenia. Ostatnia kategoria kwasów, które dla nas są szczególnie przydatne to są:

• Kwasy jednonienasycone - tu głównym przedstawicielem jest kwas oleinowy (18:1), dla osób które mają szczuplejszy portfel polecany jest olej rzepakowy , który nadaje się zarówno do spożycia na ciepło jak i na zimno, a dla osób z zasobnym portfelem - oliwa z oliwek. To jest podstawa teoretyczna diety śródziemnomorskiej, która jak wiadomo chroni przed chorobami układu krążenia, obfituje w warzywa owoce oleje dużo ryb i dużo wina. Jaki te kwasy mają wpływ na układ lipidowy osocza? Kwasy nasycone mają wpływ niekorzystny, podnoszą stężenie cholesterolu frakcji LDL wpływ kwasów wielonienasyconych jest bardzo korzystny, tylko nie mogą być poddawane obróbce termicznej, są podatne na oksydacje. Najważniejsze jest to, że kwasy wielonienasycone serii omega 3, czyli pochodzenia rybnego, można je kupić w aptekach w kapsułkach, bardzo silnie obniżają stężenie trójglicerydów czyli mogą je brać osoby, które mają hipertrójglicerydemię (proszę na egzaminie nie mówić, że obniżają cholesterol, bo to jest nieprawda). Natomiast kwasy serii omega 6, czyli pochodzenia roślinnego obniżają tworzenie cholesterolu LDL natomiast kwasy jednonienasycone mogą występować w dwóch formach izomerycznych, jako tzw. kwasy cis i trans. Kwasy trans powstają w wyniku obróbki przemysłowej olejów, z których te kwasy są pozyskiwane, z którego jest wytwarzany tłuszcz, który następnie konsumujemy. I chodzi o to, że ten tłuszcz jest lepszy, który zawiera mniej izomeru trans, bowiem te izomery trans kwasów nienasyconych działają jak kwasy nasycone, czyli podwyższają stężenie cholesterolu LDL. Kwasy jednonienasycone cis występują głównie w margarynach miękkich. Natomiast kwasy w formie trans występują głównie w margarynach twardych. Na tych wszystkich margarynach jest napisane jaki procent kwasów trans zawierają. Bardzo dużo kwasów trans (?cis) występuje w maśle, tym naturalnym, czyli krowim. Ich podatność na oksydacje jest niewielka, czyli one powinny być preferowane w diecie.

Kwas arachidonowy

Zalicza się go do witaminy F, czyli do niezbędnych nienasyconych kwasów tłuszczowych. Nie potrafimy go wytworzyć w organizmie jeśli nie mamy prekursora, jeśli mamy prekursor tego szeregu, czyli omega 6, mianowicie kwas linolowy to w toku wydłużania łańcucha poprzez kwas homogammalinolenowy uzyskujemy kwas arachidonowy, czyli wydłużyć można, zsyntetyzować de novo nie można. Kwas arachidonowy podlega torom metabolicznym, które w sumie wszystkie razem nazywamy kaskadą kwasu arachidonowego. Trzy tory metaboliczne są najistotniejsze: mianowicie tor 11, zwany w skrócie drogą „cyklooksygenazową”, tor 5, który prowadzi do wytworzenia leukotrienów, a nazywany jest drogą „lipooksygenazową”, tor 12, który prowadzi do wytworzenia lipoksyn. To są te trzy najważniejsze. Jeszcze jest tor 15, który prowadzi do wytworzenia 15-HETE jednego z najbardziej toksycznych nadtlenków. Dlaczego powiedziałem, żeby sobie napisać „cyklooksygenazowa” (w cudzysłowie), „lipooksygenazowa” (w cudzysłowie)? Wszystkie z tych dróg rozpoczynają się od lipooksygenazy, a to podkreślam z całą mocą bo trafiło do mnie kilka opracowań naukowych w których jest to przedstawiane inaczej, to jest nieprawdziwe i to państwu akcentuję, również studenci starszych lat prosili abym to podkreślił z całą mocą, bo w różnych miejscach mają to różnie przedstawiane.

A jest to tak przedstawiane, że najpierw z kwasu arachidonowego musi powstać 11-HPETE, czyli kwas hydroperoksyeikozatetraenowy. To jest w jednej z ostatnich publikacji dla podobno lekarzy, szlak cyklooksygenazowy, czyli droga 11 jest pokazana, mianowicie z fosfolipidów błonowych uwalnia się kwas arachidonowy, no i już cyklooksygenaza na niego czeka i działa na kwas arachidonowy - to jest nieprawda.

Fosfolipidy

5-HPETE leukotrieny

Kwas arachidonowy (AA) 12-HPETE 12 HETE

15-HPETE 15 HETE

11-HPETE

PGG₂ HHT + MDA

TXA₂ PGH₂ PGI₂

PGF_2 , PGE₂ , PGD₂

Prawdziwy szlak wygląda tak: najpierw mamy kwas arachidonowy, on oczywiście jest zdeponowany w błonie bo inaczej on by sobie tak fruwał po organizmie to by się utlenił i nici były by z kwasu arachidonowego. Jest czteronienasycony, zdeponowany, jak pieniądze w banku, z kartą kredytową podchodzimy do bankomatu, a tu podjeżdża fosfolipaza A₂, wycina kwas arachidonowy i zaraz po wycięciu działa na niego 11 lipooksygenaza, skrót lipooksygenazy to LOX i powstaje kwas 11-HPETE, czyli 11-hydroperoksyeikozatetraenowy. To jest związek bardzo nietrwały i jak w pobliżu nie znajdzie się cyklooksygenaza to 11-HPETE ulega redukcji do 11 HETE, czyli kwasu 11 hydroksyeikozatetraenowego (można mówić kwas 11 hydroperoksyarachidonowy, bo arachidonowy = eikozatetraenowy). Jeśli wszystko przebiega bez zarzutu to już tu czeka cyklooksygenaza, która przekształca 11-HPETE w cykliczne nadtlenki prostaglandynowe, czyli inaczej w cykliczne endonadtlenki, to jest produkt działania cyklooksygenazy. Substratem nie jest kwas arachidonowy tylko 11-HPETE.

Tu mamy inne drogi bo zamiast 11 to w różnych innych tkankach (bo to wszystko jest tkankowo specyficzne) ulegają ekspresji inne geny, które zaciągają kwas arachidonowy w inne pole metaboliczne do syntezy leukotrienów lipoksyn, czy 1,3,15-HPETE. Oczywiście między leukotrienami a lipoksynami również są przemieszczenia, ale to nas nie będzie specjalnie dzisiaj interesować. Powstały nam cykliczne wewnętrzne nadtlenki prostaglandynowe, one łącznie z dalszymi produktami należą do tzw. eikozanoidów, od nazwy eikozatetraenowy, czyli tzw. dwudziestaków, czyli związków 20 węglowych. Do tego miejsca tor metaboliczny zachodzi we wszystkich tkankach, które mają tą drogę 11-HPETE. Oczywiście PGH2 i PGG2, czyli te endonadtlenki są bardzo nietrwałe i ulegają rozpadowi do kwasu tłuszczowego i dialdehydu malonowego. Ale może się tak nie zdarzyć jeśli już w pogotowiu są enzymy, w śródbłonku na PGG2 i PGH2 czeka syntaza prostacyklinowa, w płytkach czeka syntaza tromboksanowa, a we wszystkich pozostałych tkankach czyhają enzymy, które przekształcają endonadtlenki w prostaglandyny.

Skrótem cyklooksygenazy jest COX. W latach 90 stwierdzono, że COX występuje w dwóch izoformach, jako dwa izoenzymy, mianowicie COX1 i COX2. Ja teraz przedstawię coś co się nazywa w nauce state of the art, czyli to co jest uznane nie podlega wątpliwości, aczkolwiek już są głosy, że to nie jest tak jak ja będę mówił, ale w ciągu dalszych lat biochemii jak się to zmieni to nawiąże do tego. Uważa się obecnie, że COX1 jest enzymem o ekspresji konstytutywnej, natomiast COX2 jest enzymem o ekspresji indukowalnej. A mówi się, że jest wiele tkanek w których COX2 też ulega ekspresji konstytutywnej. Ekspresji indukowalnej COX2 ulega pod wpływem czynników zapaleniotwórczych, głównie interleukin, polisacharydów i w efekcie w tych tkankach gdzie ulegnie ekspresji COX2 dochodzi do powstawania prostaglandyn, które biorą udział w procesach zapalnych. W tych tkankach w których COX1 ulega w sposób konstytutywny ekspresji powstające tam eikozanoidy mają działanie ochronne, prostaglandyny głównie w układzie pokarmowym, regulacja nerek, a poza tym w ścianie naczyniowej i płytkach krwi synteza odpowiednio prostacykliny i tromboksanu, bo powstają one w tym samym szlaku, bo też są z grubsza prostaglandynami. Te enzymy różnią się od siebie lokalizacją na różnych chromosomach, różna jest wielkość transkryptu, praktycznie masą cząsteczkową różnią się niewiele, mają podobną budowę aminokwasową, różnią się jednym istotnym szczegółem, który pokażę za chwilę. Z tej budowy wynika występowanie tzw. bocznej kieszeni w COX2, co jest dla dalszych rozważań bardzo istotne. Indukcja enzymu COX1 nie jest hamowana przez glikokortykoidy, COX2 również, regulacja tak jak powiedziałem konstytutywna i indukowalna, lokalizacja tkankowa to przede wszystkim śluzówka przewodu pokarmowego, nerka, śródbłonek, płytka krwi. Natomiast indukowalna, w tych tkankach, w których odbywają się procesy zapalne.

W pozycji 523 między COX1 a COX2 jest różnica jednego aminokwasu, to nie jest istotne jakiego. Ta zmiana wpływa na konformacje, te inhibitory, które hamują COX1, równocześnie hamują COX2, ale wymyślono takie inhibitory, które lokalizują się w tej kieszonce i hamują COX2, a nie hamują COX1. Biorąc pod uwagę, że COX2 jest tym, który bierze udział w procesie zapalnym, to powstał potężny oręż walki z prostaglandynami, a nie z tymi prostaglandynami, które mają działanie obronne. Jeszcze jedna poprawka - pokaże ją na obrazie krystalograficznym - kieszonka, którą zajmuje jedna z domen inhibitora, bo głównie musi on zablokować miejsce, żeby kwas arachidonowy, a ściślej 11 hydroperoksyeikozatetraenowy nie mógł go okupować, natomiast dodatkowo blokuje to miejsce i sprawia, że trudno taki inhibitor wyrzucić z połączenia z COX-em. Inhibitorami COX zarówno 1 jak i 2 działającymi nieselektywnie jest cała grupa związków, które w skrócie nazywamy niesterydowe leki zapalne, zarówno aspiryna, ibuprom, indometacyna, wszystko to co reklamują w telewizji, że „jeszcze nie zdążysz połknąć, a już głowa przestaje boleć”.

Historia badań jest bardzo ciekawa bo stosowanie tych leków jako wyciągów ziołowych było znane od dawna, od kilku tysięcy lat głównie wyciąg z borówek suszonych, z wierzby, natomiast pastor anglikański Store w 1763 roku po raz pierwszy wyizolował wyciąg z kory wierzby do leczenia zapalenia stawów. Następnie 70 lat po tym zostało wyizolowane przez Lecroux (1839) właśnie z wierzby alkaloid o nazwie salicyna. Nieco później Kolbe zsyntetyzował, czyli metodą chemiczną uzyskał kwas salicylowy. Następnie okazało się, że potrzeba jest matką wynalazków, Hoffman (1897) miał ojca chorego na zapalenie stawów, a ponieważ objawy uboczne po stosowaniu salicylanu sodu były bardzo dotkliwe również ze strony układu pokarmowego - zsytentyzował kwas acetylosalicylowy, a w dwa lata po tym (1899) licencje na to przejęła forma Bayer AG, która do dziś produkuje aspirynę.

Teraz tych pochodnych jest bardzo dużo, wszystkie one nieselektywnie blokują COX1 i COX2, z tego że blokują COX2 wynika, że działają przeciwzapalnie, ale z tego że blokują COX1 wynikają działania uboczne stosowania, głównie objawy ze strony przewodu pokarmowego, jak ktoś leczy nie ostrożnie, albo łyka całymi opakowaniami bo go strasznie boli, to następnie udaje się do gastrologa, albo do chirurga. W latach 90-tych po wykryciu formy COX2, skonstruowano taki cykliczny związek, który ma skrót DUP 657. Następnie tą cząsteczkę zmodyfikowano i obecnie na rynku są dwie substancje, które selektywnie blokują COX2, do kupienia w aptece (nazw handlowych nie podaje bo ta firma nic dobrego nie zrobiła), mają jedną wadę - cenę. Jedna nazywa się Rofekoksyb, a druga Celokoksyb, one blokują wybiórczo COX2, czyli właśnie włażą w tą kieszonkę. W świetle tego to już mówię poza state of the art, że COX2 obecnie się upatruje, że może jednak ulegać konstytutywnej ekspresji, to się pokazują zupełnie nowe niecodzienne i super obiecujące zastosowania dla tych leków.

Nam już COX zadziałał, powstały cykliczne wewnętrzne nadtlenki prostaglandynowe, one są nietrwałe - silnie indukują agregacje płytek krwi, czyli działają proagregacyjnie z siłą zbliżoną do tromboksanu, na szczęście są bardzo nietrwałe. W wyniku cyklizacji one zapoczątkowują rodzinę prostanoidów dienowych, czyli posiadające dwa wiązania nienasycone. Kwas miał cztery, w wyniku cyklizacji powstaje związek dwunienasycony, prostanoid dienowy. Wszystkie dalsze są prostanoidami dienowymi.

W tkankach z cyklicznych nadtlenków, pod wpływem izomeraz powstają prostaglandyny. przede wszystkim są one mediatorami zapalenia, czyli tego opisu, który jest nam znany od Hipokratesa, Paracelsusa, czyli takiego starożytnego opisu, który mówi, że zapalenie to jest rubor, tumor, calor, dolor i functio laesa, czyli zaczerwienienie spowodowane działaniem prostaglandyn rozszerzającym naczynia, tumor = guz = obrzęk, przez to, że zwiększa się przepuszczalność naczyń krwionośnych i następuje przesięk, calor, czyli nadmierne ocieplenie, bo przez to, że się rozszerza naczynie, większy przepływ krwi, miejsce jest cieplejsze, dolor = ból, związany z uwalnianiem się mediatorów kwaśnych produktów, które działają na nocyceptory i wreszcie jak coś jest zaczerwienione, ocieplone i boli to ma upośledzoną funkcję, czyli jest functio laesa.

Bardzo istotne jest działanie prostaglandyn w żołądku i to jest zarówno działanie wewnątrz błony, jak i obecność prostaglandyn w śluzie, który wyściela śluzówkę żołądka. Jest to działanie cytoprotekcyjne. Zwiększenie wydzielania śluzu w którym też są prostaglandyny co jest bardzo ważne, zwiększenie przepływu krwi w śluzówce, czyli lepsza trofika śluzówki. Od razu można sobie interpretować co się dzieje jak zahamujemy działanie prostaglandyn śluzówkowych. Nie ma obrony żołądka, mniej jest śluzu, więcej kwasu, mniejszy przepływ krwi w śluzówce, czyli jest niedokrwienie, a jak coś jest niedokrwione to ulega uszkodzeniu, zmniejszy się wtedy wydzielanie wodorowęglanów, czyli kwaśna treść zeżre nam żołądek, zaburzenie będzie w odnowie kom. nabłonka żołądka, działają w żołądku przeciwzapalnie i immunomodulująco. Dlatego osoby, które przesadzają w niesterydowych lekach przeciwzapalnych chorują na nadżerki albo na chorobę wrzodową. Inne działania: wpływ na wydzielanie trzustkowe, na płytki krwi, napięcie ścian naczyń (nie mówię jaki jest to wpływ, ponieważ ten wpływ jest odmienny, chociażby pomiędzy PGE₂, a PGF_2alfa, wpływ na równowagę elektrolitową, regulacja cyklu menstruacyjnego, udział w neurotransmisji i regulacji zamykania przewodu Botalla, może odpowiadać za rozwieranie szyjki, czyli za poronienie i są próby podawania COX-ybów jako leków hamujących poronienie. Dochodzimy do głównych bohaterów naszych rozważań, mianowicie: prostacyklina i jej metabolizm, poprzez który w osoczu możemy ocenić ilość wytwarzanej prostacykliny. Prostacyklina działa w mgnieniu oka nie da się jej zmierzyć, oznacza się za to pochodną 6-keto-PGF₁alfa, to jest metabolizm prostacykliny. Przypominam, że zarówno jest wydzielana do światła jak i do ściany i w ścianie powoduje wzrost cAMP w kom. mięśni gładkich, NO - wzrost cGMP i jest tutaj synergizm o dwóch różnych punktach uchwytu, działanie wazorelaksacyjne.

Tromboksan - związek również bardzo nie trwały i z niego powstaje metabolit poprzez który oznaczamy ilość powstałego tromboksanu A₂, ten związek nazywa się tromboksan B₂. To lokalizujemy na dwóch przeciwstawnych działaniach śródbłonka, wazorelaksacja, wazokonstrykcja. Przypominam, że tromboksan w warunkach nie prawidłowych powstaje w śródbłonku. Od dawna, skoro była znana funkcja, to starano się ją zahamować.

Fosfolipidy

glikokortykosteroidy

Kwas arachidonowy (AA)

aspiryna

PGG₂ , PGH₂

Imidazol 15 - HPETE

TXA₂ PGI₂

Na cyklooksygenazę działają niesterydowe leki przeciwzapalne, znacznie wyżej na fosfolipaze A₂, działają glikokortykoidy. Z tego wynika, że glikokortykoidy hamują, nie tylko drogę cyklooksygenazy, ale wszystkie drogi przemian kwasu arachidonowego, bo działają w miejscu, gdzie kwas arachidonowy jest uwalniany z fosfolipidów błonowych i dlatego inne leki z założenia nazywa się niesterydowe leki przeciwzapalne, bo przez to działanie uwidacznia się działanie glikokortykoidów, jako leków przeciwzapanych, z tymi samymi konsekwencjami o których mówiłem przy omawianiu NLPZ, czyli hamowanie syntezy prostaglandyn w tych miejscach gdzie one działają korzystnie, czyli jak ktoś łyka encorton bez osłony żołądka to pewnie dohoduje się wrzodów. Dwa jeszcze inne ważne punkty uchwytu, hamowanie synatzy tromboksanowej - tak działają pochodne imidazolu, ale jakiejś wielkiej kariery w medycynie nie zrobiły. Bardzo silnie hamują syntazę prostacyklinową 15-hydroperoksyeikozatetraenowy kwas i inne nadtlenki kwasów tłuszczowych, dlatego jak spożywamy kwasy odgrzewane na patelni (fast food), to mamy szansę, że nam się prostacyklina blokuje. Dlaczego nie zrobiły kariery inhibitory synatazy tromboksanowej? - no bo wiadomo, że dobierając odpowiednio małą dawkę kwasu acetylosalicylowego tanio i skutecznie możemy zablokować cyklooksygenaze wyłącznie w płytkach, nie hamując w ścianie naczyniowej, jest to element prewencji wtórnej, czyli po zawale serca u wszystkich ludzi na całym świecie. Teraz mamy podpunkt do tego punktu trzeciego, czyli prostanoidów:

Prostanoidy niedienowe.

Zauważono, że jak ktoś jest Eskimosem to oprócz tego, że jest mu zimno to jeszcze rzadziej zapada na chorobę wieńcową, to oczywiście może być czysto statystyczna manipulacja, bo choroba wieńcowa ujawnia się w późnym okresie życia, te osoby nie dożywają tak długiego okresu, bo wcześniej niedźwiedź ich rozerwie, albo coś innego im się przytrafi. Stwierdzono, że u nich w diecie dominuje kwas eikozapentaenowy, bo w rybach występuje. Zaczęto się zastanawiać co z tego kwasu powstaje w organizmie. Okazało się, że szlak jest bardzo podobny do szlaku kwasu arachidonowego, ale powstają prostanoidy, skoro mamy pięć wiązań podwójnych, zarówno dienowe jak i trienowe. Co robią dienowe to mówiłem przed chwilą, a co robią trienowe: okazuje się, że taki tromboksan A₃ to jest taki potulny baranek, w ogóle nie wpływa na agregację płytek krwi, jest niewinny zupełnie, to ktoś wpadł na pomysł, że można produkować kapsułki, które zawierają ten kwas eikozapentaenowy. Jak by kogoś takiego w europie środkowej odżywiającego się masłem, schabowym, palącego papierosy, karmić tym kwasem eikozapentenowym to pewnie w mniejszym stopniu miał by szansę na miażdżycę. Niestety nie wszystko co się dzieje w epidemiologii, czyli w badaniach obserwacyjnych można przenieść na badania interwencyjne i to jest absolutnie interwencja nieskuteczna. Te osoby, które są eskimosami mniej piją wódki, mniej jedzą schabowych, generalnie się inaczej odżywiają i dlatego nie chorują na chorobę wieńcową, a nie dlatego, że odżywiają się kwasem eikozapentaenowym.

Teraz przenosimy się na szlak nr 5, drogę, którą w cudzysłowiu nazwaliśmy drogą „lipooksygenazową”, (bo wszystkie w początkowym etapie mają lipooksygenazę).

Fosfolipidy błony komórkowej

PLA₂ (fosfolipaza A₂)

Kwas arachidonowy (AA)

Cyklooksygenaza

5 - lipooksygenaza + FLAP + Ca²⁺

prostaglandyny i

tromboksany 5-HPETE

LTA₄

syntaza LTC₄ hydrolaza LTA₄

LTC₄ LTB₄

Gamma GTP

LTD₄

dipeptydaza

LTE₄

Na tej drodze powstają leukotrieny, uwolnił nam się kwas arachidonowy i następnie działa kompleks, który przeprowadza dwie reakcje, pierwsza przemiana to jest przemiana kwasu arachidonowego w 5-hydroperoksyeikozatetraenowy, a następnie przemiana w bardzo nietrwały leukotrien A₄. Ten kompleks składa się z dwóch białek enzymatycznych i jonów Ca. Pierwsze białko to dihydrooksygenaza, a drugi to jest FLAP ([brat Flipa] five lipooksygenase activating protein = białko aktywujące lipooksygenazę piątą). Powstaje leukotrien A₄ (nietrwały). Na niego działa enzym - hydrolaza, powstaje leukotrien B₄. Jeśli na leukotrien A₄ zadziała syntaza leukotrienu C₄, powstaje leukotrien C₄, na niego następnie działa gamma-glutamylo transpeptydaza, powstaje leukotrien D₄ i na niego działa dipeptydaza, powstaje leukotrien E₄, ten ostatni jest leukotrienem trwałym i jego wydalanie z moczem może być miarą tworzenia leukotrienów w organizmie (wzory leukotrienów strukturalne nie obowiązują!!). Leukotrieny działają na trzy receptory, leukotrien B₄ działa na tzw. receptor BLT, natomiast leukotrieny C, D, E, nazywane są leukotrienami cysteinowymi i działają na receptor na receptor typu 1 i 2 tzw. dla leukotrienów cysteinowych, w skrócie Cys LT 2 i Cys LT 1.

Leukotrieny biorą się z kom., które mają rodowód ze szpiku kostnego. To są kom. które nazywamy pierwotnym źródłem leukotrienów, muszą być wyposażone w dwie rzeczy: najważniejszą rzeczą jest obecność genu dla 5 LOX i dla FLAP. Poza tym w zależności od menu, które tutaj mają oczywiście dalsze enzymy powodujące wytworzenie konkretnego leukotrienu. Oprócz pierwotnego źródła leukotrienów cały szereg kom. w naszym organizmie ma zdolność wychwytywania już wytworzonego leukotrienu A₄ wciągania go do wnętrza kom. i następnie poddawania go obróbce pod wpływem enzymów, które są na miejscu. Ale te kom. nie wykazują ekspresji genu dla 5-LOX i dla FLAP. Prostaglandyny kojarzymy z zapaleniem, prostacykliny z działaniem przeciwmiażdżycowym, tromboksan z działaniem prozakrzepowym, leukotrieny kojarzymy z powstawaniem astmy oskrzelowej.

Co się dzieje jak się pobudzi receptor BLT? Jest on zlokalizowany głównie w leukocytach i śródbłonku naczyń, leukotrien B₄ jest najsilniejszą ze znanych substancji chemotaktycznych, czyli na miejscu pierwszym to chemotaksja, dalej wzrost syntezy immunoglobuliny E, czyli działanie proalergiczne, uwalnianie enzymów lizosomalnych, głównie kwaśnych proteaz, czyli działanie prozapalne, wzrost syntezy wolnych rodników, czyli reaktywnych form tlenu, aktywacji PPAR-u alfa.

Natomiast przy omawianiu funkcji immunoglobuliny E, w roku 39 ubiegłego stulecia, czyli w roku 1939, nazwano to coś co się uwalnia z bazofili z mastocytów jako SRSA, czyli (slow reacting substances of anaphylaxis = wolno reagująca substancja anafilaksji). Po poznaniu struktury i funkcji leukotrienów, okazało się, że SRSA to jest koktajl złożony z trzech składników: leukotrienów C₄, D₄ i E₄. Receptory zlokalizowane są w obrębie mięśni gładkich oskrzeli (Cys LT1), oraz w obrębie naczyń płucnych (Cys LT2). Ich pobudzenie odpowiada za to wszystko, że jak ktoś widział kiedyś osobę z napadem astmy oskrzelowej to tej osobie leukotrieny pobudziły receptory Cys LT1 i Cys LT2, a te takie trzy osiowe objawy to jest po prostu skurcz oskrzeli, zwiększenie wydzielania śluzu, obturacja dróg oddechowych i powstanie silnej duszności oddechowej. To jest skutkiem skurczu centralnych i obwodowych dróg oddechowych w wyniku zadziałania tych leukotrienów, następnie jak się zwiększy przepuszczalność naczyń płucnych to więcej następuje przesięku w drzewie oskrzelowym i w efekcie osoba zalewa się wydzieliną. Chemotaksja, czyli dodatkowo odczyn zapalny, tj. bardzo niebezpieczne bo może doprowadzić do zgonu - skurcz naczyń wieńcowych, pod wpływem leukotrienów. Zmniejszenie filtracji kłębkowej wskutek skurczu naczyń kłębków i skurcz naczyń w skórze, wskutek czego taka osoba dusząca się w astmie zamiast się zaczerwienić co się zdarza, tak jak to pisali, że dla zabawy ktoś w sklepie dla zabawy połknął trzy płaty śledziowe i się zadławił na śmierć, taka osoba czerwienieje jak się dusi, a osoba z astmą blednie w skutek skurczu naczyń krwionośnych w skórze. Skoro poznano jak to wszystko działa to zaczęto szukać substancji, które potrafią tę drogę prowadzącą do leukotrienów zahamować. Jest cały szereg inhibitorów LT₁, czyli odpowiedzialnego za objawy astmy, bo tu działają te leukotrieny zwane SRSA, leukotrieny cysteinowe. Tu są nazwy (projektor) one się kończą na -lukast (montelukast, zafirlukast). Jedynie proszę sobie to kojarzyć w jakimś stopniu, że to właśnie są inhibitory receptora Cys LT1, można to też w aptece kupić, ale to jest drogie. Natomiast inhibitorami tego początkowego etapu, czyli 5 LOX i FLAP-u, są związki, które mają końcówkę -ełton. Jak jest taki skrót tzn., że lek jest w badaniu i jeszcze nie można go kupić w aptece.

Astma aspirynowa mamy tu kwas arachidonowy i wszystkie odgałęzienia, jeżeli zamkniemy jedno odgałęzienie, konkretnie cyklooksygenazę 11, kwasu arachidonowego dużo nam się uwolniło z jakiś tam przyczyn to sobie szuka innych dróg i może znaleźć tą „właściwą”.

PPAR-y

Czytać proszę [pipary](peroxysome proliferetor activated receptor) - skrót pochodzi od tego, że w latach 80-tych, 90-tych jak badano funkcje kom. to stosowano syntetyczne związki indukujące proliferacje peroksysomów, one są agonistami tychże właśnie receptorów i stąd powstała ta historyczna nazwa, że są to receptory aktywowane proliferatorami peroksysomów (to nazwa Polska, ale nikt tej nie używa, bo na całym świecie używa się skrótu PPAR). Gdzie te PPAR-y zlokalizować? Należą one do nadrodziny receptorów jądrowych. Już po drodze w repertuarze poznawania receptorów dla kwasu retinowego, one są bardzo bliskimi kuzynami receptora dla kwasu retinowego, a konkretnie dla 9-cis-retinowego, co dalej powiem, w tej samej gromadzie mamy receptory tyroksyny, wit. D, prostanoidów.

PPAR-y dzielą się na trzy kategorie:

• PPAR alfa - wiadomo o nim dużo

• PPAR beta - o którym nie wiadomo praktycznie nic, jego alternatywne nazwy to PPAR delta, albo NUK 1(nuclear receptor)

• PPAR gamma - ma on ą trzy podrodzaje:

• PPAR gamma1

• PPAR gamma2

• PPAR gamma3

Organizacja genu PPAR-u gamma pokazuje, że poszczególne izoformy (gamma1, gamma2 i gama3) powstają w wyniku alternatywnego splicingu, podobnie jak w powstawaniu immunoglobulin, ale tamto było bardziej skomplikowane bo dotyczyło DNA z kom. macierzystej, ale tak powstaje CGRP i kalcytonina, alternatywny splicing - złożenie egzonów z różnych segmentów. Każdy PPAR zbudowany jest z 7 modułów, od A do F (od A do F jest 6?), które tworzą cztery (4) funkcjonalne domeny.

Pierwsze dwa segmenty, czyli A, B budują tzw. domenę aktywowaną niezależnie od ligandu.

Domena C - skoro są to NUC, to musi mieć miejsce wiązania z DNA.

Domena D - niewiele znacząca.

Domeny E, F - wiążą się z ligandem.

PPAR-y to taki current topic w medycynie, jak ktoś chce dostać Nobla to niech się tylko PPAR-ami zajmuje. PPAR-y są bardzo szeroko dystrybuowane, PPAR alfa dominuje w hepatocycie, ale również w innych komórkach. Co on tam robi? Co się stanie po pobudzeniu PPAR alfa. Skoro jest to receptor jądrowy to musi się połączyć z ligandem, powędrować do jądra kom. i pobudzać, lub blokować ekspresje pewnych genów. To są głównie geny nastawione na metabolizm lipidów, przede wszystkim na utylizaję lipidów i na spalanie kwasów tłuszczowych, na ketogenezę, na syntezę kwasów tłuszczowych, itd. Mają działanie przeciwzapalne, pobudzenie PPAR alfa hamuje COX2. W niektórych kom. przypuszcza się, że mogą mieć działanie prozapalne tak np. jest w kom. wątrobowej. Również mają działanie przeciwapoptyczne, w niektórych kom. wzmagają apoptozę a w innych hamują. Pobudzenie PPAR alfa powoduje w kom. wątrobowej wzrost syntezy białka apo A - I i apo A - II, a one są białkami wchodzącymi w skład HDL. Ligandy - naturalnym ligandem PPAR-u alfa jest leukotrien B₄. Pobudzenie receptora LTB₄ implikuje aktywacje PPAR alfa. 8 hydroksyeikozatetraenowy kwas, czyli taka pochodna kwasu arachidonowego, rozmaite nienasycone kwasy tłuszczowe, czyli mamy kolejny przykład pozaenergetycznego działania kwasu tłuszczowych - aktywacja PPAR alfa. Rozmaite herbicydy, to oczywiście nie są naturalne aktywatory, to jest przypadek bo herbicydów z reguły nie konsumujemy, jak jakiś rolnik używa herbicydów i przypadkiem zapali papierosa, lub żona mu zrobi kanapkę, to mogą mu herbicydy trafić do organizmu. Natomiast z punktu widzenia praktycznego - lekarskiego, fibraty są agonistami PPAR alfa, oraz niesterydowe leki przeciwzapalne (NLPZ). Te powszechnie używane (ibuprofen) aktywują PPAR alfa i przez to hamują COX2, a same z siebie hamują COX1.

PPAR beta jest wszędzie i dla tego mało o nim wiemy. Takim ciekawym miejscem w którym PPAR beta ulega ekspresji jest jelito grube. Dlatego ciekawym ponieważ w ostatnim okresie taka poważna publikacja się ukazała w połowie zeszłego roku, w której wiąże się powstawanie raka jelita grubego. U osób, które mają mutacje genu APC, są geny mutatorowe, czyli hamujące tory mutacyjne, min. gen APC. Jego mutacja do rodzinnej polipowatości jelita grubego i na tym tle może powstać nowotwór. Okazało się, że takim który strasznie grzebie przy tej onkogenezie w jelicie grubym u osób które mają polipowatość jest właśnie PPAR beta i zaczęto ostro szukać substancji, która ten PPAR beta hamuje. Jakie są właściwości: Indukcja syntezy HDL; wpływa na OUN; powstawanie błon i na raka jelita grubego, jako rzecz niekorzystna, ale to nie u wszystkich, ale u osób z rodzinną polipowatością jelita grubego, czyli tych co mają rodzinną mutacje genu APC. Pierwszy z tych leków - sulindac, nie jest agonistą, ale antagonistą, to jest lek przeciwzapalny, który hamując PPAR beta hamuje powstawanie raka jelita grubego. Agonistami (pobudzaczami) tego PPAR-u beta są estry etylowe kwasów nienasyconych i nasyconych. To może wyjaśniać między dużym spożyciem tłuszczu a zapadalnością na raka jelita grubego. Bezafibrat (wszystkie fibraty) jest również agonistą PPAR-u beta.

Mamy PPAR-y gamma 1, 2, 3, czyli izoformy spowodowane alternatywnym splicingiem. Gamma 1 szeroko rozpowszechnione, gamma 2 w tkance tłuszczowej żółtej i PPAR gamma 3 w makrofagach, czyli jak łatwo się domyślić jego synteza jest indukowalna. Prawidłowe funkcjonowanie PPAR gamma zapewnia prawidłową odpowiedź kom. tłuszczowej na insulinę i defekt PPAR gamma może być przyczyną insulinooporności. Działanie przeciwzapalne, różnicowanie kom., hamowanie proliferacji kom. mięśni gładkich, czyli działanie przeciwmiażdżycowe, pobudzanie apoptozy różnych kom, w tym kom. mięśni gładkich, czyli działanie przeciwmiażdżycowe i udział w syntezie ECM (pozakomórkowa macierz tkanki łącznej).

Pod koniec lat 90 wprowadzono do medycyny substancje, które są bardzo silnymi agonistami PPAR-u gamma. Te leki potrafią przełamać insulinooporność i są lekami z wyboru w leczeniu insulinooporności zwłaszcza w leczeniu insulinooporności zwłaszcza w cukrzycy typ II. Ta grupa to tiazolizenodiony. A to są nazwy międzynarodowe poszczególnych substancji: troglitazon, pioglitazon, darglitazon, ciglitazon, rosiglitazon (w Polsce). Jak wygląda aktywacja takiego receptora? Receptor, czyli PPAR alfa, beta, gamma, tworzy heterodimer z innym receptorem jądrowym. Tym receptorem najczęściej jest receptor dla kwasu retinowego w postaci 9-cis. Żeby receptor działał musi się utworzyć heterodimer, czyli muszą być dwa ligandy, dla PPAR-u alfa i dla kwasu retinowego, czyli 19-cis-retinonu. Taki dimer wiąże się z tzw. elementem odpowiedzi, to się nazywa PPAR RE, czyli PPAR Response Element. Dalej dzieje się dokładnie tak samo jak z receptorem kwasu retinowego, w każdym razie taki kompleks po przyłączeniu się do odpowiedniego elementu odpowiedzi uruchamia acetylację histonów, one po acetylacji żegnają się z DNA, następuje odblokowanie transkrypcji. Wspólny sposób odpowiedzi tak jak omawialiśmy przy kwasie retinowym. Najważniejsze jest zrozumienie PPAR-u gama i PPAR-u alfa w tych dwóch stanach o których mówiliśmy, czyli w okresie poresorbcyjnym, międzyposiłkowym, czyli w okresie głodu i w okresie bezpośrednio po posiłku i w okresie sytości.

W kom. wątrobowej po dłuższym czasie po posiłku, tzn. w okresie głodzenia, następuje wzrost PPAR alfa, w tym czasie następuje glikogenoliza, czyli uwalnia się glukoza, ona płynie do mózgu i go karmi, w tkance tłuszczowej następuje obniżenie aktywności PPAR gamma, czyli mamy taki sam stan jak przy niedoborze insuliny, a wiadomo, że PPAR gamma warunkuje insulinowrażliwość, bo nie trzeba wpychać glukozy do kom. tylko trzeba wyciągać, dlatego w okresie głodu mamy pobudzenie hydrolizy trójglicerydów, a glicerol wpłynie do kom. wątrobowej, w glukoneogenezie, powstaje glukoza, następnie płynie ona do mózgu. Kwasy tłuszczowe z albuminą dostają się do wątroby, acetylo-CoA, PPAR alfa aktywuje betaoksydacje, aktywuje ketogenezę, to są efekty w okresie między posiłkami, czyli głodu. Wzrost PPAR alfa w wątrobie, czyli nasilenie beta-oksydacji i osłabienie aktywności PPAR gamma w tkance tłuszczowej po to żeby następowała lipoliza. W okresie po posiłku sytuacja się odwraca, aktywność PPAR alfa w wątrobie ulega obniżeniu, natomiast aktywność PPAR gamma w tkance tłuszczowej rośnie. Płyną sobie chylomikrony do tkanki tłuszczowej, lipaza je hydrolizuje, uwalniają się wolne kwasy tłuszczowe i dzięki zwiększonej aktywności PPAR-u gamma następuje lipogeneza, czyli przyrasta ilość trójglicerydów. Jak adipocyt się powiększa, następuje wytwarzanie leptyny, ona jedzie sobie do mózgu i tam mówi koniec z jedzeniem, natomiast obniżenie aktywności PPAR-u alfa w kom. wątrobowej, powoduje, że następuje zahamowanie spalania acetylo-CoA w tym czasie. W okresie po posiłku PPAR gamma w tkankach obwodowych rośnie, a PPAR alfa ulega obniżeniu.

Ponadto na kolokwium obowiązują następujące zagadnienia nie omówione na wykładzie:

1. Metabolizm lipidów złożonych: fosfolipidy, sulfatydy, gangliozydy.

2. Fosfolipidy jako depot wtórnych przekaźników.

3. Peroksydacja.

4. Biosynteza kwasów tłuszczowych.

2

---