Metabolismus lipidů - Lipid metabolism

Metabolismus lipidů je syntéza a degradace lipidy v buňkách, zahrnující rozklad nebo skladování tuků pro energii a syntézu strukturních a funkčních lipidů, jako jsou ty, které se podílejí na konstrukci buněčné membrány. U zvířat jsou tyto tuky získávány z potravy nebo jsou syntetizovány játra.[1] Lipogeneze je proces syntézy těchto tuků.[2][3] Většina lipidů nalezených v lidském těle při požití potravy je triglyceridy a cholesterol.[4] Jiné typy lipidů v těle jsou mastné kyseliny a membránové lipidy. Metabolismus lipidů je často považován za trávení a absorpční proces tuku v potravě; existují však dva zdroje tuků, které mohou organismy použít k získání energie: ze spotřebovaných tuků ze stravy a ze zásobních tuků.[5] Obratlovci (včetně lidí) používají k výrobě oba zdroje tuku energie pro orgány, jako je srdce fungovat.[6] Protože lipidy jsou hydrofobní molekuly, je třeba je před zahájením metabolismu solubilizovat. Metabolismus lipidů často začíná hydrolýza,[7] který nastává pomocí různých enzymů v zažívacím systému.[2] Metabolismus lipidů se vyskytuje také v rostlinách, i když se procesy v některých ohledech liší od zvířat.[8] Druhým krokem po hydrolýze je absorpce mastných kyselin do epitelové buňky z střevní stěna.[6] V epiteliálních buňkách jsou mastné kyseliny baleny a transportovány do zbytku těla.[9]

Trávení lipidů

Trávení je prvním krokem k metabolismu lipidů a je to proces štěpení triglyceridů na menší monoglycerid jednotky s pomocí lipáza enzymy. Trávení tuků začíná v ústech chemickým trávením jazyková lipáza. Požitý cholesterol se lipázami nerozkládá a zůstává nedotčen, dokud se nedostane do buněk epitelu tenkého střeva. Lipidy pak pokračují do žaludku, kde pokračuje chemické trávení žaludeční lipáza a začíná mechanické trávení (peristaltika ). Většina trávení a vstřebávání lipidů však nastává, jakmile se tuky dostanou do tenkého střeva. Chemické látky ze slinivky břišní (rodina pankreatických lipáz a lipáza závislá na žlučové soli ) se vylučují do tenkého střeva, aby pomohly rozložit triglyceridy,[10] spolu s dalším mechanickým trávením, dokud nejsou individuální mastné kyseliny jednotky schopné absorbovat se do tenkého střeva epitelové buňky.[11] Je to pankreatická lipáza, která je zodpovědná za signalizaci pro hydrolýza triglyceridů na oddělené volné mastné kyseliny a glycerolové jednotky.

Absorpce lipidů

Druhým krokem v metabolismu lipidů je absorpce tuků. Mastné kyseliny s krátkým řetězcem mohou být absorbovány v žaludek, zatímco většina absorpce tuků se vyskytuje pouze v tenké střevo. Jakmile se triglyceridy rozloží na jednotlivé mastné kyseliny a glyceroly spolu s cholesterolem se agregují do struktur nazývaných micely. Mastné kyseliny a monoglyceridy opouštějí micely a difundují přes membránu a vstupují do buněk střevního epitelu. V cytosol epiteliálních buněk, mastných kyselin a monoglyceridů se rekombinuje zpět na triglyceridy. V cytosolu epiteliálních buněk jsou triglyceridy a cholesterol baleny do větších zvaných částic chylomikrony což jsou amfipatický struktury, které transportují trávené lipidy.[9] Chylomikrony budou cestovat krevním řečištěm, aby vstoupily tukové a další tkáně v těle.[6][2][3]

Přeprava lipidů

Vzhledem k hydrofobní povaze membránové lipidy, triglyceridy a cholesterolu, vyžadují speciální transportní proteiny známé jako lipoproteiny.[1] Amfipatická struktura lipoproteinů umožňuje transport tryglycerolů a cholesterolu krev. Chylomikrony jsou jednou podskupinou lipoproteinů, které přenášejí natrávené lipidy z tenkého střeva do zbytku těla. Rozdílné hustoty mezi typy lipoproteinů jsou charakteristické pro to, jaký typ tuků transportují.[12] Například lipoproteiny s velmi nízkou hustotou (VLDL ) přenášejí syntetizované triglyceridy naším tělem a lipoproteiny s nízkou hustotou (LDL) transportují cholesterol do našich periferních tkání.[6][1] Řada těchto lipoproteinů je syntetizována v játrech, ale ne všechny pocházejí z tohoto orgánu.[1]

Katabolismus lipidů

Jakmile chylomikrony (nebo jiné lipoproteiny) projdou tkáněmi, tyto částice se rozloží lipoprotein lipáza v luminálním povrchu endoteliální buňky v kapiláry uvolňovat triglyceridy.[13] Triglyceridy se před vstupem do buněk rozloží na mastné kyseliny a glycerol a zbývající cholesterol bude opět cestovat krví do jater.[14]

[14] Rozklad mastných kyselin beta oxidací

V cytosolu buňky (například svalové buňce) se glycerol bude převeden na glyceraldehyd-3-fosfát, což je meziprodukt v glykolýza, aby se dále oxidovaly a vyráběly energii. Nicméně, hlavní kroky mastných kyselin katabolismus vyskytují se v mitochondrie.[15] Je třeba převést mastné kyseliny s dlouhým řetězcem (více než 14 uhlíků) mastný acyl-CoA aby mohl projít mitochondrie membrána.[6] Katabolismus mastných kyselin začíná v cytoplazmě buňky tak jako acyl-CoA syntetáza využívá energii ze štěpení ATP ke katalyzování přidání koenzym A na mastnou kyselinu.[6] Výsledný acyl-CoA překročit mitochondriální membránu a vstoupit do procesu beta oxidace. Hlavními produkty dráhy oxidace beta jsou acetyl-CoA (který se používá v cyklus kyseliny citronové k výrobě energie), NADH a FADH.[15] Proces beta oxidace vyžaduje následující enzymy: acyl-CoA dehydrogenáza, enoyl-CoA hydratáza, 3-hydroxyacyl-CoA dehydrogenáza, a 3-ketoacyl-CoA thioláza.[14] Diagram vlevo ukazuje, jak se mastné kyseliny přeměňují na acetyl-CoA. Celková čistá reakce, použití palmitoyl-CoA (16: 0) jako modelový substrát je:

7 FAD + 7 NAD+ + 7 CoASH + 7 H2O + H (CH2CH2)7CH2CO-SCoA → 8 CH3CO-SCoA + 7 FADH2 + 7 NADH + 7 H+

Biosyntéza lipidů

Kromě tuků obsažených v potravě se lipidy ukládají v tukové tkáně jsou jedním z hlavních zdrojů energie pro živé organismy.[16] Triacylglyceroly, lipidovou membránu a cholesterol mohou organismy syntetizovat různými cestami.

Biosyntéza membránových lipidů

Existují dvě hlavní třídy membránových lipidů: glycerofosfolipidy a sfingolipidy. Ačkoli je v našem těle syntetizováno mnoho různých membránových lipidů, dráhy mají stejný vzorec. Prvním krokem je syntéza páteře (sfingosin nebo glycerol ), druhým krokem je přidání mastných kyselin k páteři za vzniku kyseliny fosfatidové. Kyselina fosfatidová je dále modifikován připojením různých hydrofilních skupin hlav k páteři. K biosyntéze membránových lipidů dochází v membrána endoplazmatického retikula.[17]

Biosyntéza triglyceridů

Kyselina fosfatidová je také prekurzorem pro biosyntézu triglyceridů. Fosfatáza kyseliny fosfatidové katalyzuje přeměnu kyseliny fosfatidové na diacylglycerid, který se převede na triacylglycerid acyltransferáza. V cytosolu dochází k biosyntéze tryglyceridů.[18]

Biosyntéza mastných kyselin

Prekurzor pro mastné kyseliny je acetyl-CoA a vyskytuje se v cytosol buňky.[18] Celková čistá reakce, použití palmitát (16: 0) jako modelový substrát je:

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

Biosyntéza cholesterolu

Cholesterol lze vyrobit z acetyl-CoA prostřednictvím vícestupňové cesty známé jako izoprenoidní dráha. Cholesteroly jsou nezbytné, protože je lze upravit tak, aby se vytvořily odlišně hormony v těle, jako je progesteron.[6] 70% biosyntézy cholesterolu se vyskytuje v cytosolu jaterních buněk.[Citace je zapotřebí ]

Poruchy metabolismu lipidů

Poruchy metabolismu lipidů (včetně vrozené poruchy metabolismu lipidů ) jsou nemoci, při nichž dochází k problémům s rozkládáním nebo syntézou tuků (nebo látek podobných tukům).[19] Poruchy metabolismu lipidů jsou spojeny se zvýšením koncentrací plazmatické lipidy v krvi, jako je LDL cholesterol, VLDL, a triglyceridy které nejčastěji vedou ke kardiovaskulárním chorobám.[20] Většinu času jsou tyto poruchy dědičné, což znamená, že jde o stav, který se přenáší z rodiče na dítě prostřednictvím jejich genů.[19] Gaucherova nemoc (typy I, II a III), Niemann – Pickova choroba, Tay – Sachsova choroba, a Fabryho choroba jsou všechna onemocnění, při nichž mohou mít postižení poruchu metabolismu lipidů v těle.[21] Vzácnější onemocnění týkající se poruchy metabolismu lipidů jsou sitosterolemie, Wolmanova nemoc, Refsumova choroba, a cerebrotendinózní xantomatóza.[21]

Druhy lipidů

Mezi typy lipidů zapojených do metabolismu lipidů patří:

  • Membránové lipidy:
    • Fosfolipidy: Fosfolipidy jsou hlavní složkou lipidové dvojvrstvy buněčné membrány a nacházejí se v mnoha částech těla.[22]
    • Sfingolipidy: Sfingolipidy se většinou nacházejí v buněčné membráně nervové tkáně.[17]
    • Glykolipidy: Hlavní úlohou glykolipidů je udržovat stabilitu lipidové dvojvrstvy a usnadňovat rozpoznávání buněk.[22]
    • Glycerofosfolipidy: Nervová tkáň (včetně mozku) obsahuje vysoké množství glycerofosfolipidů.[22]
  • Jiné typy lipidů:
    • Cholesteroly: Cholesteroly jsou hlavní prekurzory různých hormonů v našem těle, jako je progesteron a testosteron. Hlavní funkcí cholesterolu je řízení tekutosti buněčné membrány.[23]
    • Steroid - viz také steroidogeneze: Steroidy jsou jednou z důležitých buněčných signálních molekul.[23]
    • Triacylglyceroly (tuky) - viz také lipolýza a lipogeneze: Triacylglyceridy jsou hlavní formou ukládání energie v lidském těle.[1]
    • Mastné kyseliny - viz také metabolismus mastných kyselin: Mastné kyseliny jsou jedním z prekurzorů používaných pro biosyntézu lipidových membrán a cholesterolu. Používají se také pro energii.
    • Žlučové soli: Žlučové soli se vylučují z jater a usnadňují trávení lipidů v tenkém střevě.[24]
    • Eikosanoidy: Eikosanoidy se vyrábějí z mastných kyselin v těle a používají se k buněčné signalizaci.[25]
    • Ketonová těla: Ketonová tělíska jsou vyrobena z mastných kyselin v játrech. Jejich funkcí je vyrábět energii během období hladovění nebo nízkého příjmu potravy.[6]

Reference

  1. ^ A b C d E "Přehled metabolismu lipidů". Příručka Merck Professional Edition. Citováno 2016-11-01.
  2. ^ A b C "Hydrolýza - chemická encyklopedie - struktura, reakce, voda, proteiny, příklady, sůl, molekula". chemistryexplained.com. Citováno 2016-11-01.
  3. ^ A b Freifelder D (1987). Molekulární biologie (2. vyd.). Boston: Jones a Bartlett. ISBN  978-0-86720-069-0.
  4. ^ Baynes D (2014). Lékařská biochemie. Saunders, Elsevier Limited. s. 121–122. ISBN  978-1-4557-4580-7.
  5. ^ Arrese EL, Soulages JL (2010). „Hmyzí tukové tělo: energie, metabolismus a regulace“. Každoroční přezkum entomologie. 55: 207–25. doi:10.1146 / annurev-ento-112408-085356. PMC  3075550. PMID  19725772.
  6. ^ A b C d E F G h Lehninger AL, Nelson DL, Cox MM (2000). Lehningerovy principy biochemie (3. vyd.). New York: Worth Publishers. ISBN  978-1-57259-931-4.
  7. ^ Ophardt CE (2013). "Shrnutí metabolismu lipidů". Virtuální chembook. Elmhurst College.
  8. ^ Wedding RT (květen 1972). „Recenzovaná práce: Biochemie lipidů rostlin“. Nový fytolog. 71 (3): 547–548. JSTOR  2430826?.
  9. ^ A b Jo Y, Okazaki H, Moon YA, Zhao T (2016). „Regulace metabolismu lipidů a dále“. International Journal of Endocrinology. 2016: 5415767. doi:10.1155/2016/5415767. PMC  4880713. PMID  27293434.
  10. ^ Pelley JW (2012). Elsevier's Integrated Review Biochemistry (2. vyd.). Philadelphia: Elsevier / Mosby. ISBN  978-0-323-07446-9.
  11. ^ Voet D, Voet JG, Pratt CW (2013). Základy biochemie: Život na molekulární úrovni (Čtvrté vydání). Hoboken, NJ: Wiley. ISBN  978-0-470-54784-7. OCLC  738349533.
  12. ^ Harris JR (2009). Vazba cholesterolu a transportní proteiny cholesterolu: struktura a funkce ve zdraví a nemoci. Dordrecht: Springer. ISBN  978-90-481-8621-1.
  13. ^ Feingold KR, Grunfeld C (2000). "Úvod do lipidů a lipoproteinů". In De Groot LJ, Chrousos G, Dungan K, Feingold KR, Grossman A, Hershman JM, Koch C, Korbonits M, McLachlan R (eds.). Endotext. South Dartmouth (MA): MDText.com, Inc. PMID  26247089.
  14. ^ A b C „Beta-oxidace mastných kyselin - knihovna lipidů AOCS“. lipidlibrary.aocs.org. Archivovány od originál dne 2019-01-21. Citováno 2017-11-28.
  15. ^ A b Scheffler IE (2008). Mitochondrie (2. vyd.). Hoboken, N.J .: Wiley-Liss. ISBN  978-0-470-04073-7.
  16. ^ Choe SS, Huh JY, Hwang IJ, Kim JI, Kim JB (2016-04-13). „Remodelace tukové tkáně: její role v energetickém metabolismu a metabolických poruchách“. Hranice v endokrinologii. 7: 30. doi:10.3389 / fendo.2016.00030. PMC  4829583. PMID  27148161.
  17. ^ A b Gault CR, Obeid LM, Hannun YA (2010). "Přehled metabolismu sfingolipidů: od syntézy po rozpad". Pokroky v experimentální medicíně a biologii. 688: 1–23. doi:10.1007/978-1-4419-6741-1_1. ISBN  978-1-4419-6740-4. PMC  3069696. PMID  20919643.
  18. ^ A b Lok CM, Ward JP, van Dorp DA (březen 1976). "Syntéza chirálních glyceridů vycházející z D- a L-serinu". Chemie a fyzika lipidů. 16 (2): 115–22. doi:10.1016/0009-3084(76)90003-7. PMID  1269065.
  19. ^ A b „Poruchy metabolismu lipidů“. MedlinePlus. Citováno 2016-11-20.
  20. ^ O'Malley K (1984). Klinická farmakologie a léčba u starších osob. Edinburgh; New York: Churchil Livingstone. ISBN  978-0-443-02297-5.
  21. ^ A b „Poruchy metabolismu lipidů“. Spotřebitelská verze příruček společnosti Merck. Citováno 2016-11-20.
  22. ^ A b C Alberts B, Johnson A, Lewis J, Raff M, Roberts K, Walter P (2002). „Lipidová dvojvrstva“. Molekulární biologie buňky (4. vydání). Věnec věnec. ISBN  978-0-8153-3218-3.
  23. ^ A b Incardona JP, Eaton S (duben 2000). "Cholesterol v signální transdukci". Současný názor na buněčnou biologii. 12 (2): 193–203. doi:10.1016 / s0955-0674 (99) 00076-9. PMID  10712926.
  24. ^ Russell DW (2003). "Enzymy, regulace a genetika syntézy žlučových kyselin". Roční přehled biochemie. 72: 137–74. doi:10,1146 / annurev.biochem.72.121801.161712. PMID  12543708.
  25. ^ Williams KI, Higgs GA (říjen 1988). „Eikosanoidy a záněty“. The Journal of Pathology. 156 (2): 101–110. doi:10,1002 / cesta.1711560204. PMID  3058912.

Metabolismus lipidů + v americké národní lékařské knihovně Lékařské předměty (Pletivo)