M E T A B O L I Z M L I P I D Ó W
1.
Lipidy to chemicznie bardzo zróŜnicowana grupa związków o raczej niskiej masie
cząsteczkowej, których charakterystyczną wspólną cechą jest brak lub niewielka
rozpuszczalność w wodzie. Lipidy pełnią wiele róŜnorodnych funkcji biologicznych,
niektóre z nich są najektywniejszą formą magazynowania energii (triglicerydy), inne
działają np. jako przenośniki elektronów (koenzym Q), hormony (steriody) czy przekaźniki
wewnątrzkomórkowe (fosfoinozytol). [Sugerowane jest odświeŜenie wiadomości o
strukturach, ich własnościach fizykochemicznych oraz charakterystycznych reakcjach
poszczególnych grup związków zaliczanych do lipidów].
2.
TRAWIENIE I WCHŁANIANIE LIPIDÓW DOSTARCZANYCH Z DIETĄ
(egzogennych), których ~90% stanowią triglicerydy (tłuszcze obojętne):
a/ zapoczątkowanie procesu lipolizy z udziałem lipazy Ŝołądkowej oraz wstępne
rozdrobnienie materiału lipidowego do postaci tzw. ”kropli lipidowych” o śr. ~1
µ
m
(Ŝołądek)
b/ kontynuacja hydrolizy lipidów w górnym odcinku jelita cienkiego:
po podwyŜszeniu pH treści Ŝołądkowej w świetle dwunastnicy oraz stopniowej
emulgacji i zwiększeniu dostępności materiału lipidowego dzięki obecności kwasów
Ŝółciowych i ich soli pełniących rolę biodetergentów (1) lipaza trzustkowa (+
kolipaza), główny lipolityczny enzym przewodu pokarmowego, degraduje tłuszcze do
kwasów tłuszczowych i mono-(2)-acylogliceroli, a (2) róŜne fosfolipazy (głównie
trzustkowe) rozkładają złoŜone lipidy (fosfolipidy)
c/ powstawanie z “kropli lipidowych” tzw. “mieszanych micelli” (
φ
=20 nm) z
udziałem biodetergentów - kwasów Ŝółciowych i ich soli - odpowiedzialnych za
emulgację tłuszczów i utrwalenie stanu tak znacznej dyspersji materiału lipidowego (z
1 „kropli lipidowej” tworzy się około 10
6
„mieszanych micelli”)
d/ aktywny udział nabłonka dolnego odcinka jelita cienkiego w procesie absorpcji
związków pochodzenia lipidowego:
(1) synteza chylomikronów – lipoprotein - zawierających głównie triglicerydy z
długołańcuhcowymi kwasami tłuszczowymi i niewielką ilość cholesterolu oraz ich
wyeksportowanie przez układ naczyń limfatycznych, a takŜe (2) przetransportowanie
krótkołańcuchowych kwasów tłuszczowych do Ŝyły wrotnej i z nią przede wszystkim
do wątroby; [upośledzenie trawienia i/lub absorpcji tłuszczów - kał tłuszczowy
(steatorrhoea)]
e/ wchłanianie witamin rozpuszczalnych w tłuszczach - A, D, E, K i innych
karotenoidów bezpośrednio z “mieszanych micelli”
3.
TRANSPORT LIPIDÓW W ORGANIZMIE I POMIĘDZY TKANKAMI, które w
znamienny sposób uczestniczą w metabolizmie lipidów:
a/ WKT - „wolne kwasy tłuszczowe” – kwasy tłuszczowe związane do albuminy – tak
przenoszone są egzogenne KT absorbowane w jelicie i do wątroby, mięśni i
adipocytów oraz endogenne KT pochodzące głównie z tkanki tłuszczowej do wątroby
i mięśni a takŜe pozostałych wykorzystujących je tkanek
b/ lipoproteiny – białka złoŜone, kompleksy lipidowo-białkowe; skład i ogólna
budowa; apolipoproteiny oraz składniki lipidowe; podział; właściwości i znaczenie w
metabolizmie lipidów; lipazy lipoproteinowe i ich rola
Chylomikrony (powstają w nabłonku jelitowym – zawierają lipidy egzogenne)
VLDL (powstają w wątrobie – zawierają głównie lipidy pochodzenia endogennego)
LDL
(1)
, IDL i HDL (produkty przekształceń i metabolizmu głównie lipoptrotein typu
VLDL a takŜe częściowo syntezy wątrobowej – prekursory HDL krwi)
(1)
LDL - metabolizm a hypercholesterolemia rodzinna
c/ “ciała ketonowe” – dobrze rozpuszczalne w wodzie produkty częściowego
utleniania kwasów tłuszczowych (metabolizmu kwasów tłuszczowych) – acetooctan i
β
-hydroksymaślan
4.
KWASY TŁUSZCZOWE JAKO ŹRÓDŁO ENERGII – UTLENIANIE:
a/ aktywacja kwasów tłuszczowych w cytoplazmie komórek przy pomocy syntetazy
acylo-KoA (ligaza); zapotrzebowanie na energię w postaci ATP – „faza
inwestowania”
[1] R-COOH + ATP ⇒ R-CO~AMP (acylo-AMP) + PP
i
(+ H
2
O
→
2P
i
)
[2] R-CO~AMP + KoA-SH ⇒ R-CO~S-KoA (acylo-KoA) + AMP
b/ utlenianie zaktywowanych kwasów tłuszczowych w komórce -
α
-,
β
- i
ω
-oksydacja
poza mitochondrium (zalecane przypomnienie zasad numeracji atomów węgli w
kwasach karboksylowych):
[1]
α
-oksydacja – retikulum endoplazmatyczne, mitochondria – słuŜy prawdopo-
dobnie utlenianiu nietypowych KT (np. z gr. –CH
3
); [utlenianie węgla w pozycji 2
poprzez jego hydroksylację i usunięcie węgla w poz. 1 jako CO
2
(dekarboksylacja)
z utlenieniem grupy hydroksylowej do karboksylowej – skrócenie KT o „jeden
węgiel”]
[2]
β
-oksydacja – mitochondria - otrzymywanie energii
(p.niŜej)
(*)
; peroksysomy -
skracenie długołańcuchowych (n
>
20C), rozgałęzionych, hydroksylowanych KT o
jednostki dwuwęglowe (2C) uwalniane w postaci acetylo-KoA (CH
3
-CO~S-
KoA)
(*)
; cechy charakterystyczne procesu
(*)
: podobieństwo zasad utleniania KT, ale
odmienność enzymów od tych, które katalizują proces
β
-oksydacji w
mitochondriach; peroksysomy - brak udziału karnityny
(*)
i zysku energii
(*)
[3]
ω
-oksydacja – retikulum endoplazmatyczne - metabolizm nietypowych KT (w
tym hydroksykwasów poprzez utlenianie ostatniego węgla (CH
3
-) do grupy –
COOH,
powstawanie krótkich kwasów dikarboksylowych
c/
(*)
β
-oksydacja w mitochondriach:
(1) transport acylu (kwasu tłuszczowego) z cytoplazmy do mitochondriów, miejsca
ich utleniania - rola karnityny i acylotransferaz karnitynowych I ([1] – zewnętrzna
błona mitochondrialna) i II ([2] – wewnętrzna błona mitochondrialna) oraz
translokazy wymieniającej acylokarnitynę na karnitynę ([3] - wewnetrzna błona
mitochondrialna)
[1] R-CO~S-KoA
(C)
+ Karnityna-OH
(MB)
⇒ Karnityna-O~CO-R
(MB)
+ KoA-SH
(C)
[3] KARNITYNA-O~CO-R
(MB)
→
↑↓
←
KARNITYNA-OH
(M)
[2] Karnityna-O~CO-R
(M)
+ KoA-SH
(M)
⇒ R-CO~S-KoA
(M)
+ Karnityna-OH
(M)
(2) etapy tzw.
β
-oksydacji nasyconych kwasów tłuszczowych w matrix
mitochondriów (enzymy, koenzymy, stereospecyficzność, stechiometria, zysk
energetyczny z utlenienia np. 16C kwasu palmitynowego –
C
15
H
31
COOH
{aktywacja+
β
-oksydacja}
→
→
→
→
129 ATP [zysk netto])
d/ utlenianie mono- i wielonienasyconych kwasów tłuszczowych – dodatkowe reakcje,
izomeraza i reduktaza z koenzymem NADPH jako dawcą wodorów
e/ Synteza “ciał ketonowych” (acetooctan,
β
-hydroksymaślan, aceton): miejsce
syntezy – mitochondria komórek wątroby – substrat (acetylo-KoA pochodzący z
intensywnej
β
-oksydacji KT w warunkach niedoboru glukozy i metabolitów jej
degradacji), intermediaty – 3-OH,3-CH
3
-glutarylo-KoA (HMG-KoA), enzymy (m.in.
liaza HMG-
KoA), pozawątrobowe wykorzystanie ciał ketonowych jako rozpuszczalnego i
doskonalego dla wielu tkanek źródła energii pochodzenia tłuszczowego; okoliczności
metaboliczne promujące nasilenie syntezy ciał ketonowych – głód (szczególnie spadek
podaŜy glukozy) oraz cukrzyca (zarówno insulinozaleŜna – szczególnie niebezpieczne,
jak i nieinsulinozaleŜna); znaczenie produkcji ciał ketonowych dla ogólnoustrojowego
metabolizmu energetycznego
5.
SYNTEZA KWASÓW TŁUSZCZOWYCH:
a/ substraty:
- acetylo-KoA (głównie pochodzenia węglowodanowego); transport z mitochondrium
(zasadnicze miejsce powstawania) do cytoplazmy (gdzie zlokalizowana jest
biosynteza kwasów tłuszczowych) w postaci cytrynianu i tam jego rozkład pod
wpływem liazy cytrynianowej (cytrynian
(C)
+ ATP ⇒ szczawiooctan
(C)
+ acetylo-
KoA
(C)
+ APD + P
i
); aktywacja do malonylo-KoA (karboksylacja, biotyna, ATP) z
udziałem karboksylazy acetylo-KoA, „kluczowego enzymu” biosyntezy KT
- NADPH - produkt szlaku pentozofosforanowego (patrz Metabolizm węglowodanów)
i działania „enzymu jabłczanowego” [utlenienie jabłczanu do pirogronianu w
cytoplazmie: jabłczan + NADP
+
⇒ pirogronian + NADPH + CO
2
- reakcja będąca
ogniwem w procesie transportu acetylo-KoA do cytoplazmy i dalszego przekształcenia
szczawiooctanu powstającego z rozkładu cytrynianu (p.wyŜej)]
c/ enzymy i przenośniki:
- karboksylaza acetylo-KoA – kluczowy enzym biosyntezy KT: forma monomeryczna
(nieaktywna) i polimeryczna (aktywna); hamowanie allosteryczne - palmitylo-KoA;
aktywacja allosteryczna - cytrynian; hamowanie poprzez fosforylację (modyfikację
kowalencyjną zaleŜną od uruchamianej przez glukagon kaskady z pośrednictwem
cAMP i kinazy białkowej A) i depolimeryzację; aktywacja poprzez defosforylację i w
konsekwencji polimeryzację enzymu, proces wywoływany działaniem insuliny
- ACP – białko przenoszące rozmaite rodniki acylowe - fosfopantoteina jako grupa
prostetyczna wiąŜąca i przenosząca reszty: acetylową (CH
3
-CO-), malonylową
(HOOC-CH
2
-CO-) i intermediaty procesu biosyntezy ( reszty: 3-ketoacylową, 3-D-
hydroxyacylową, enoilową i acylową)
- syntaza kwasów tłuszczowych ssaków – kompleks dwóch jednakowych,
wielofunkcyjnych podjednostek, które współpracują ze sobą w trakcie biosyntezy
palmitynianu, produktu końcowego cytoplazmatycznego procesu syntezy KT
(ogólne zasady funkcjonowania, rola grup tiolowych – peryferyjnej [-SH cysteiny] i
centralnej [-SH ACP])
6.
Porównanie przebiegu utleniania KT w mitochondriach (udział KoA, NAD
+
, FAD, L-
stereoizomeru 3-hydroksyacylu) i ich biosyntezy w cytoplazmie (udział ACP, NADPH, D-
stereoizomeru 3-hydroksyacylu) oraz regulacji tych procesów gwarantującej wyłącznie
jednego z nich w przypadku realizacji drugiego ([1] malonylo-KoA hamuje allosterycznie
acylotransferazę karnitynową I [kluczowy enzym
β
-oksydacji], a dodatkowo podwyŜszone
stęŜenia acetylo-KoA i NADH hamują odpowiednio tiolazę i dehydrogenazę 3-L-
hydroksyacylo-KoA co zapewnia brak
β
-oksydacji KT w trakcie ich biosyntezy; natomiast
[2] palmitylo-KoA hamuje karboksylazę acetylo-KoA [kluczowy enzym biosyntezy])
7.
Zasadnicze relacje pomiędzy metabolizmem węglowodanów i tłuszczów (KT). Glukoza
jako główne źródło acetylo-KoA do syntezy kwasów tłuszczowych (wątroba, tkanka
tłuszczowa) oraz glicerofosforanu (tkanka tłuszczowa). Oszczędzanie glukozy w
przypadku utleniania kwasów tłuszczowych (mięśnie, acylokarnityna ma hamujący wpływ
na aktywność dehydrogenazy pirogronianowej)
8.
WydłuŜanie łańcuchów kwasów tłuszczowych – w mikrosomach (malonylo-KoA(*) jako
dawca fragmentu dwuwęglowego, o który następuje wydłuŜenie KT) i w mitochondriach
(acetylo-KoA jako dawca fragmentu dwuwęglowego)
C
15
H
31
CO-KoA + *HOOC-CH
2
-CO-KoA ⇒ . ⇒ . . ⇒ C
17
H
35
CO-KoA + KoA-SH
9.
Tworzenie nienasyconych kwasów tłuszczowych – udział mikrosomalnego transportu
elektronów z cytochromem b
5
[NADH, O
2
] i desaturazy (synteza kwasów tłuszczowych o
wiązaniach podwójnych (
∆
) przy węglu 9 , 6, 5 i 4:
∆
9
,
∆
6
,
∆
5
i
∆
4
nienasycone KT)
R..-CH
2
-CH
2
-..CO- + O
2
+ NADH + H
+
→
DESATURAZA
→
R..-CH=CH-..CO- + H
2
O
+NAD
+
10. Niezbędne (wielo)nienasycone kwasy tłuszczowe (NNKT) – (C18:
∆
9,12
) i linolenowy
(C18:
∆
9,12,15
); kwas linolowy jako substrat do endogennej biosyntezy kwasu
arachidonowego (C20:
∆
5,8,11,14
) prekursora grupy bardzo waŜnych mediatorów licznych
procesów fizjologicznych tzw. ikozanoidów: prostaglandyn, leukotrienów, tromboksanów
11. SYNTEZA TRIGLICERYDÓW (TAG)
Substraty: [1] glicerol (wątroba, kinaza glicerolowa) i fosfodihydroksyaceton lub
glicerofosforan (z utleniania glukozy, wykorzystywane w wątrobie i w tkance
tłuszczowej), [2] acylo-KoA; synteza kwasu fosfatydowego z glicerofosforanu i z acylo-
KoA, który moŜe być wykorzystywany do syntezy triglicerydów i lipidów złoŜonych:
3-fosfoglicerol + 2 acylo-KoA ⇒ kwas fosfatydowy(*) + 2 KoA-SH
(*)R
1
-CO-O-CH
2
-CH(O-OC-R
2
)-CH
2
-O-PO
3
2-
; (R
2
- na ogół nienasycony KT)
na drodze syntezy triglicerydów musi on ulec defosforylacji (fosfataza) do
diacyloglicerolu (DAG), a następnie reakcji z kolejną cząsteczką acylo-KoA, co
ostatecznie prowadzi do powstania triglicerydu (TAG, triacyloglicerolu):
12. SYNTEZA LIPIDÓW ZŁOśONYCH:
a/ glicerofosfolipidy:
[1] kwas fosfatydowy + CTP ⇒ CDP-diacyloglicerol + PP
i
(PP
i
+ H
2
O → 2P
i
)
CDP-diacyloglicerol + cholina ( etanoloamina, seryna, inozytol ) ⇒ lectyna
(fosfatydyloetanoloamina, fosfatydyloseryna, 4,5-difosfo-inozytyd) + CMP
alternatywnie
[2] DAG + CDP-cholina (CDP-etanoloamina, CDP-seryna, CDP-inozytol) ⇒
(fosfatydyloetanoloamina, fosfatydyloseryna, 4,5-difosfo-inozytyd) + CMP
[3] wzajemne przekształcenia fosfolipidów pomiędzy sobą – udział m.in. metylacji i SAM
(S-adenozylometioniny) jako dawcy grup –CH
3
: np.
fosfatydyloetanoloamina + 3 SAM (~CH
3
) ⇒ fosfatydylocholina ( lecytyna )
b/ sfingolipidy:
palmitylo-KoA + seryna ⇒ ⇒ ⇒ sfingozyna
sfingozyna + acylo-KoA ⇒ ceramid
ceramid→CDP-cholina ⇒ sfingomielina
ceramid + UDP-glukoza lub UDP-galaktoza→cerebrozydy
cerebrozydy + UDP-monosacharyd (+CMP-NANA(*)) ⇒ globozydy i gangliozydy
(*)NANA – kwas N-acetyloneuraminowy (kwas sjalowy)
13. SYNTEZA CHOLESTEROLU:
a/ substraty – acetylo-KoA i NADPH ( patrz punkt 5a )
b/ synteza HMG ( patrz punkt 4e ) w cytoplazmie i jego redukcja do mewalonianu, a
następnie fosforylacja (3 ATP) do 3-fosfo-5-difosfomewalonianu
c/ przekształcenie 3-fosfo-5-difosfomewalonianu do „aktywnych” izoprenów (5C) –
difosforanu izopentenylu i difosforanu dimetyloallilu
d/ polimeryzacja „aktywnych” izoprenów kolejno do difosforanu geranylu (10 C),
difosforanu farnezylu (15 C) i skwalenu (30 C)
e/ utlenianie skwalenu (monooksygenaza – NADPH, O
2
) do epoksyskwalenu, a
następnie
jego cyklizacja i przekształcenie (wiele etapów) do cholesterolu (C 27)
f/ kluczowy (regulacyjny) enzym – reduktaza HMG, która podlega: [1] hamowaniu
allosterycznemu przez metaboliczne pochodne mewalonianu i cholesterolu ( nie do końca
określone);[2] hamowaniu poprzez modyfikację kowalencyjną – zaleŜną od glukagonu
fosforylację ( kaskada z udziałem cAMP i kinazy białkowej A ) oraz [3] aktywacji przez
uzaleŜnioną od insuliny defosforylację ( fosfataza fosfobiałkowa )
14. Synteza kwasów Ŝółciowych i ich soli:
- hydroksylacje cholesterolu (NADPH, cytochrom P450)
- pierwotne kwasy Ŝółciowe: cholowy i chenodeoksycholowy (wątroba)
- sprzęganie z tauryną ( metabolit z przemian cysteiny ) lub glicyną – kwasy Ŝółciowe:
np. glikocholowy, taurochenodeoksycholowy ( wątroba )
- wiązanie jonów Na
+
i tworzenie soli kwasów Ŝółciowych
- wydzielanie do dwunastnicy i przekształcanie części kwasów Ŝółciowych w jelicie
(hydroliza i redukcja ) do wtórnych kwasów Ŝółciowych (deoksychoanu i litocholanu):
- krąŜenie jelitowo-wątrobowe
15. Synteza hormonów steroidowych – liczne hydroksylacje cholesterolu (NADPH, O
2
,
cytochrom P450):
- w pozycjach 20, 22 – umoŜliwia skrócenie łańcucha bocznego i powstawanie
pregnenolonu, a następnie progesteronu, prekursora wszystkich pozostałych hormonów
steroidowych:
- w poz. 17, 21, 11 – glukokortykoidy – C21 (kortyzol) – stymulują glukoneogenezę,
degradację białek, tłuszczów,
- w poz. 21, 11 – mineralokortykoidy – C21 (aldosteron) – zwiększają resorpcję wody i
sodu w nerkach
- w poz. 17 - androgeny – C19 (testosteron) – warunkują prawidłowy rozwój
pierwotnych i wtórnych cech męskich
- w poz. 17 oraz specyficzne modyfikacje (aromataza) – estrogeny – C18 (estradiol) –
warunkują prawidłowy rozwój pierwotnych i wtórnych cech Ŝeńskich
- hormon D
3
( 1,25-dihydroksycholekalciferol [calcitriol]) – udział wątroby (utlenianie
cholesterolu), skóry (fotoliza do witaminy D
3
), ponownie wątroby (hydroksylacja
witaminy D
3
w poz. 25) i nerek (hydroksylacja w poz. 1) w skomplikowanym procesie
syntezy w pełni kompetentnego czynnika (hormon D3) wpływającego na gospodarkę
jonami wapniowymi i fosforanowymi (zwiększenie uwalniania jonów Ca
2+
z kości,
wzrost ich absorpcji z jelita oraz resorpcji w nerkach)
- defekty enzymów procesu biosyntezy hormonów steroidowych (dziedziczne hiperplazję
nadnerczy ) – np. [1] dehydrogenaza 3-β-hydroksysteroidów (uogólniony brak hormonów
steroidowych; wczesny zgon), [2] 17-α-hydroksylaza (brak hormonów płciowych,
zwiększona synteza mineralokortykoidów; nadciśnienie, fenotypowo wczesne cechy
kobiece)
16. SYNTEZA POCHODNYCH ARACHIDONIANIU – eikozanoidów – i ich rozliczne,
często wzajemnie przeciwstawne aktywności biologiczne ( procesy zapalne,
chemoatrakcja, proces reprodukcji )
a/ cyklooksygenaza (COX) – powstawanie prostaglandyn (procesy zapalne, regulacja
napięcia mięśni gładkich, regulacja ciśnienia tętniczego) i tromboksanów (zwiększanie
agregacja płytek krwi)
b/ lipooksygenaza (LPO) – leukotrieny (chemoatrakcja, reakcje alergiczne)
17. DEGRADACJA SFINGOLIPIDÓW (sfingomieliny i glikolipidy).
Sfingolipidozy (lipidozy) – grupa schorzeń powodowanych przez defekty lub brak
aktywności róŜnych enzymów lizosomalnych zaangaŜowanych w degradację
sfingolipidów. Schorzenia te charakteryzują się pewnymi wspólnymi właściwościami i
objawami klinicznymi jak:
a/ niska częstotliwość występowania – średnio kilka przypadków na 100.000 urodzeń (z
wyjątkiem niektórych subpopulacji, jak np. choroba Tay-Sachsa wśród śydów
Aszkenazyjskich)
b/ generalnie dziedziczone recesywnie autosomalnie
c/ większość źle rokuje i kończy się śmiercią we wczesnym okresie Ŝycia (1-3 lat)
d/ towarzyszą im opóźnienia rozwojowe, zarówno mentalne, jak i liczne fizyczne
(ślepota, deformacje szkieletowe, uszkodzenia nerek i wątroby, paraliŜ, akumulacja lub
brak odnośnej frakcji lipidowej)
e/ przykłady – choroba Tay-Sachsa (β-heksozoaminidaza A)
choroba Gauchera (glukocerebrozydaza)
choroba Niemanna-Picka (sfingomielinaza)
leukodystrofia metachromatyczna (arylosulfataza A)
18. DYSLIPOPROTEINEMIE (hiperlipoproteinemie, hiperlipidemie) – zespół objawów
klinicznych wyraŜający się obecnością w osoczu krwi podwyŜszonych ilości
lipoproteid(y) po 12-16 godz. po spoŜyciu ostatniego posiłku (zazwyczaj wieczornego).
Podział ze względu na rodzaj podwyŜszonej lipoproteiny i lipidów oraz przyczyny takich
objawów (jeśli znane):
a/ typ I (rzadko występujący) – hiperchylomikronemia – chylomicrony, towarzyszą im
głównie triglicerydy; w niektórych przypadkach wywołana przez defekt lipazy
lipoproteinowej (z śródbłonka naczyń) lub apo-CII (aktywator lipazy lipoproteinowej)
b/ typ IIa (częsty, najpowszechniejsza dyslipoproteinemia) – hipercholesterolemia –
LDL i cholesterol; powodem są m.in. genetycznie uwarunkowane zmiany apo-B lub
(częściej) receptora LDL (~150 znanych mutacji), ale teŜ pojawia się wtórnie jako rezultat
złych nawyków Ŝywieniowych, otyłości; zwiększone ryzyko zachorowań na choroby
układu krąŜenia, a zwłaszcza chorobę niedokrwienną serca; obserwowane Ŝółto-brunatne
podskórne złogi (ksantoma) oraz zwęŜenie naczyń krwionośnych poprzez „płytki
miaŜdŜycowe” (wewnątrznaczyniowe depozyty złoŜone m.in. z makrofagów wysycanych
cholesterolem [komórek piankowatych], płytek krwi, fibryny i innych składników
zakrzepów, kryształów cholesterolu i innych lipidów ), co prowadzi do zmniejszenia
szybkości przepływu krwi przez naczynia i niedotlenienia mięśnia sercowego
c/ typ IV (powszechny) – VLDL i triglicerydy; zwiększona synteza kwasów
tłuszczowych i triglicerydów w wątrobie z węglowodanów – cukrzyca typu II
(nieinsulinozaleŜna), otyłość (złe nawyki Ŝywieniowe – dieta bogata w węglowodany,
alkoholizm)
19. POWIĄZANIA METABOLIZMU LIPIDÓW I WĘGLOWODANÓW w róŜnych stanach
metabolicznych (po posiłku, w głodzie, w cukrzycy). Tkanki aktywnie uczestniczące w
metabolizmie energetycznym ustroju i regulujące jego przebieg w zaleŜności od
okoliczności (podaŜ glukozy i triglicerydów) oraz towarzyszących im zmian stęŜeń
insuliny i glukagonu (patrz równieŜ Metabolizm Węglowodanów, punkt 9d.1-3):
A/ po posiłku – podaŜ glukozy i KT ⇒ ↑ (INSULINA/GLUKAGON)
a/ wątroba: aktywacja syntazy glikogenowej (wbudowywanie glukozy w glikogen),
aktywacja FFK I i dehydrogenazy pirogronianowej (glikoliza do cateylo-KoA),
aktywacja karboksylazy acetylo-KoA (synteza kwasów tłuszczowych z glukozy
oraz VLDL zarówno z triglicerydów pochodzących z glukozy jak i syntetyzowanych z
kwasów tłuszczowych i glicerolu dostarczanych z krwiobiegu ), aktywacja reduktazy
HMG-KoA (synteza cholesterolu); dodatkowo malonylo-KoA hamuje
acylotransferazę karnitynową I (zatrzymanie b-oksydacji KT), a wysokie stęŜenie G6P
napędza szlak pentozofosforanowy (produkcja NADPH) – celem jest
zmagazynowanie w tych warunkach jak największej ilości energii w postaci
triglicerydów i glikogenu
b/ tkanka tłuszczowa: aktywacja transportu glukozy (nasilenie glikolizy i szlaku
pentozofosforanowego), aktywacja lipazy lipoproteinowej śródbłonka
otaczających naczyń włosowatych (zwiększenie podaŜy KT) oraz hamowanie
aktywności „lipazy hormonozaleŜnej” (zahamowanie lipolizy triglicerydów)
sprzyjają syntezie i magazynowaniu triglicerydów
c/ mięśnie szkieletowe: aktywacja transportu glukozy, aktywacja syntazy
glikogenowej i hamowanie FFK I (wbudowywanie glukozy w glikogen) oraz
aktywacja lipazy lipoproteinowej śródbłonka otaczających naczyń włosowatych
(zwiększenie podaŜy KT) stwarzają warunki do preferencyjnego korzystanie z
kwasów tłuszczowych jako źródła energii z równoczesnym hamowaniem utleniania
glukozy ( magazynowana w formie glikogenu ); dodatkowo acylo-karnityna i acetylo-
KoA hamują dehydrogenazę pirogronianową, a jednocześnie acetylo-KoA stymuluje
karboksylazę pirogronianową, co prowadzi do oszczędzania glukozy i zabezpiecza
podaŜ szczawiooctanu
B/ w głodzie, brak podaŜy glukozy i KT ⇒ ↓ (INSULINA/GLUKAGON)
a/ wątroba: aktywacja fosforylazy glikogenowej (uwalnianie glukozy z glikogenu),
inaktywacja FFK I i dehydrogenazy pirogronianowej (zahamowanie glikolizy z
jednoczesną aktywacją glukoneogenezy z aminokwasów, glicerolu i mleczanu),
inaktywacja karboksylazy acetylo-KoA (brak syntezy kwasów tłuszczowych przy
braku egzogennej glukozy oraz VLDL przy niedoborze egzogennych KT); trafiające
do wątroby kwasy tłuszczowe pochodzą z triglicerydów rozkładanych w tych
warunkach w tkance tłuszczowej (patrz niŜej) i są wykorzystywane do syntezy ciał
ketonowych (patrz punkt 4e): acylo-KoA hamuje karboksylazę acetylo-KoA
(zahamowanie syntezy KT) – celem jest synteza glukozy i ciał ketonowych
(oszczędzanie glukozy i aminokwasów potrzebnych do syntezy glukozy)
b/ tkanka tłuszczowa: aktywacja „lipazy hormonozaleŜnej” (zwiększenie lipolizy
triglicerydów i uwalnianie KT) w odpowiedzi na brak glukozy i zapotrzebowanie na
energię
c/ mięśnie szkieletowe: aktywacja polimerazy glikogenowej i FFK I (uwalnianie
glukozy z glikogenu na własne potrzeby mięśnia [glikoliza, ATP, skurcz]) oraz
wykorzystywanie kwasów tłuszczowych uwalnianych z tkanki tłuszczowej, a
następnie w miarę upływu czasu „ciał ketonowych” jako źródła energii w związku ze
zmniejszającą się podaŜą glukozy
C/ w cukrzycy typu I (insulinozaleŜnej) ⇒ BRAK INSULINY lub BARDZO NISKA
wartość stosunku (INSULINA/GLUKAGON)
konsekwencje pomimo podaŜy glukozy z dietą podobne jak w przypadku głodu (brak
dostępu glukozy do tkanek zaleŜnych w jej transporcie od insuliny, tj. tkanki
tłuszczowej i mięśni); jednym z największych zagroŜeń dla organizmu jest
niekompensowana synteza ciał ketonowych (brak hamującego wpływu insuliny na
lipazę hormonozaleŜną tkanki tłuszczowej prowadzi do niehamowanej lipolizy
triglicerydów i znacznego wzrostu stęŜenia KT we krwi, a co za tym idzie w wątrobie)
– prowadzi to do znacznego odchudzenia organizmu czemu równieŜ sprzyja
wydalanie wraz z glukozą (znajdującą się we krwi w duŜym stęŜeniu) duŜych ilości
wody (mocz – diabetes mellitus).