Apoproteine

După delipidarea lipoproteinelor şi electroforeză în gel de poliacrilamidă s-au separat mai multe apoproteine. Se sintetizează în ficat şi intestin şi reprezintă componenta cu rol biologic semnificativ în ceea ce priveşte clasele de lipoproteine.

Ele au roluri biologice importante, precum:

• asigură menţinerea în soluţie a lipidelor şi transportul lor;

• activează anumite enzime; apoCII – activează lipoproteinlipaza, apo AI – activează LCAT( lecitin colesterol acil transferaza);

• sunt liganzi pentru receptori celulari ce captează lipoproteinele pentru a le metaboliza;

• determină posibilitatea distribuirii lipidelor în ţesuturi sau metabolizării în ficat pentru a fi excretate.

Sunt cinci familii de apoproteine, denumite cu literele alfabetului latin A, B, C, D, E, acestea fiind împărţite în mai multe subgrupe, de exemplu apo B100; apo CII, apo CI, etc.

Ele se diferenţiază prin distribuţia în lipoproteine şi interacţiunile cu receptori specifici.

Chilomicronii

Sunt lipoproteinele cu cel mai mare conţinut lipidic 99% şi diametrul cel mai mare. Conţin apo B48, CII, CIII, E şi AIV.

Sunt sintetizate de celulele mucoasei intestinale după absorbţia lipidelor alimentare şi reprezintă forma de transport a trigliceridelor exogene în torentul circulator. Dau plasmei aspect lactescent (determinarea chilomicronilor se face a jeùne).

Sub acţiunea lipoproteinelipazei, activată de heparină, trigliceridele din chilomicroni sunt hidrolizate. Această enzimă acţionează în ţesutul adipos, muşchi scheletici, miocard, glande mamare, plămân care folosesc acizii graşi pentru oxidare (muşchi), depozitare (ţesutul adipos), secreţie de grăsimi (glanda mamară). Se găseşte în endoteliul vascular şi este eliberată sub acţiunea heparinei. Pe măsură ce se hidroliza trigliceridelor avansează, componenţii de suprafaţă devin supranumerari şi se transferă pe HDL, resturile chilomicronice fiind captate în ficat.

Hiperchilomicroniemia se întâlneşte la subiecţii cu deficit de lipoproteinlipază. In cazul în care există un deficit de apo B48, nu se formează chilomicroni, lipidele eliminându-se în fecale, subiecţii prezentând, de asemenea, şi o carenţă de vitamine liposolubile.

Very low density lipoprotein (VLDL)

Excesul de acizi graşi alimentari şi de glucide este folosit în ficat pentru sinteza VLDL. Principalul rol al acestor lipoproteine este de a transporta triacilglicerolii endogeni sintetizaţi în ficat spre ţesuturile extrahepatice. Mai conţin colesterol liber şi esterificat, apo B100.

În plasmă captează apo CI, CII, CIII şi apo E de la HDL. 

Sub acţiunea lipoproteinlipazei trigliceridele din VLDL sunt hidrolizate, acizii graşi fiind captaţi de ţesuturi. În ţesutul adipos se depozitează, miocitele folosindu-i pentru obţinere de energie.

Treptat VLDL pierd apoproteina C şi se îmbogăţesc în colesterol preluat de la HDL transformându-se în LDL. Diametrul particulelor scade de la 25-75 nm la 20-25 nm. VLDL remanente (IDL) sunt sau captate de ficat prin intermediul receptorilor pentru apo E sau transformate în LDL.

Low density lipoprotein (LDL)

Se formează în plasmă din VLDL după îndepărtarea trigliceridelor şi îmbogăţire în colesterol.

Rolul biologic al acestor lipoproteine este acela de a transporta colesterolul esterificat (48%) şi liber (10%) spre ţesuturi.

Apo B100 este lipoproteina majoritară cu rol în captarea particulelor LDL de către celule prin intermediul unor receptori specifici, în prezenţa ionilor de calciu. Numărul receptorilor este reglat de concentraţia LDL în spaţiul extracelular.

În celulă degradarea LDL se face în lizozomi, iar componentele rezultate sunt folosite specific în fiecare celulă.

Afinitatea receptorilor pentru LDL este maximă la o concentraţie a LDL-colesterolului de 25 mg/100 ml. la om valoarea este de 120mg/ 100ml şi din acest motiv ateroscleroza are incidenţă crescută.

LDL-colesterolul şi apo B100 au valoare diagnostică pentru ateroscleroză. Valorile crescute ale acestora indică un risc crescut pentru ateroscleroză.

High density lipoprotein (HDL)

Transportă prioritar fosfolipide şi colesterol esterificat de la ţesuturi la ficat. Apoproteina majoritară este apo AI. Nu conţine apo B.

Se sintetizează în ficat, în stare născândă din fosfolipide, colestrol, apo AI, apo C, apo E.

Se maturizează prin schimburi între HDL-născânde şi alte lipoproteine în sânge.

HDL-colesterolul şi apo AI sunt factori antiaterogeni.

Se metabolizează în ficat, dependent de receptori, dar eliberează colesterolul şi în alte ţesuturi (ţesuturi steroidogenice – corticosuprarenala) prin mecanism de transport selectiv. HDL rămase preiau colesterolul din ţesuturi şi-l transportă la ficat - transport reves al colesterolului.

Digestia, absorbţia şi transportul lipidelor 

Digestia şi absorbţia lipidelor alimentare se realizează în mai multe etape.

1. Emulsionarea lipidelor alimentare. În prezenţa sărurilor biliare, particulele mari de grăsime sunt transformate în micele de dimensiuni reduse. Sărurile biliare provin din acizii biliari primari, acidul colic şi chenodezoxicolic, sintetizaţi în ficat din colesterol. Aceştia sunt secretaţi în bilă unde se transformă parţial în acizi biliari conjugaţi prin conjugare cu glicocol şi taurină, acidul glicocolic şi acidul taurocolic, ce formează apoi sărurile biliare, glicocolatul de sodiu (65 %) şi taurocolatul de sodiu (35 %) care au rolul de a emulsiona lipidele alimentare şi de a activa lipaza pancreatică. Acestea acţionează ca detergenţi, scăzând tensiunea superficială a lichidelor şi contribuie la formarea micelelor, asocieri de formă globulară în care grupele polare sunt dispuse la exterior iar cele hidrofobe la interior. După ce-şi exercită acţiunea, în prezenţa florei intestinale, se formează acizii biliari secundari, care se reabsorb în proporţie de 95 % (închid un circuit enterohepatic) şi doar o mică parte (5 %) se elimină prin materiile fecale.

2. Hidroliza lipidelor ingerate în intestin în prezenţa unor hidrolaze specifice. Triacilglicerolii sunt hidrolizaţi de lipaze (lipaza gastrică activă mai ales la sugari, ce hidrolizează lipidele din lapte, lipaza pancreatică), fosfolipidele de fosfolipază, iar esterii de colesterol de colesterol esterază, cu formarea compuşilor simpli (acizi graşi, monoacilgliceroli, lizolecitine, colesterol).  Aceste enzime acţionează asupra grăsimilor din micelele formate în prezenţa sărurilor biliare.

3. Absorbţia produşilor de digestie în enterocite. La acest nivel, acizii graşi sunt activaţi şi pot reacţiona cu glicerolul pentru a reforma triacilglicerolii. 

4. Transportul lipidelor absorbite din intestin în torentul circulator sub formă de chilomicroni, particule lipoproteice de dimensiuni mari, bogate în lipide (99%) care dau plasmei un aspect lactescent. În ţesuturi, grăsimile din chilomicroni sunt hidrolizate de lipoprotein lipază, produşii de hidroliză captaţi în ţesuturi, chilomicronii devenind resturi chilomicronice care sunt metabolizate. 

 Corelaţii clinice. Deficitul genetic de lipoproteinlipază se caracterizează prin menţinerea aspectului lactescent al plasmei datorită persistenţei chilomicronilor.

Procese metabolice în faza de absorbţie

În faza de absorbţie, alimentele ingerate îi asigură organismului necesarul de substraturi energogene, dar şi de precursori pentru sinteza unor compuşi specifici. Excesul alimentar este convertit nu numai în glicogen, aşa cum am prezentat anterior, ci şi în triacilgliceroli, rezerve de energie, pe care organismul îi depozitează în ţesutul adipos. Procesul care se desfăşoară în faza de absorbţie este lipogeneza,  proces de biosinteză a lipidelor de depozit pornind de la precursori simpli ( acetil CoA şi glicerol-3-fosfatul), care presupune: 

a) biosinteza acizilor graşi;

b) biosinteza triacilglicerolilor (triglideridelor).

Biosinteza acizilor graşi

Atomii de carbon din acizii graşi provin din acetilCoA, formându-se prin unirea cap-coadă a mai multor unităţi C2 şi de aceea au număr par.

Biosinteza acizilor graşi implică mai multe procese:

 biosinteza de novo a acidului palmitic;

 elongarea acidului palmitic;

 introducerea dublelor legături pentru sinteza acizilor graşi nesaturaţi.

Biosinteza de novo a acidului palmitic

Sinteza de novo acizilor graşi are drept scop obţinerea acidului palmitic din care prin elongare şi desaturare se obţin ceilalţi acizi importanţi din punct de vedere biologic.

Caracterizarea procesului de biosinteză:

1. pentru sinteza acidului palmitic este necesară prezenţa acidului citric şi a dioxidului de carbon fără ca ei să fie incluşi în acidul gras;

2. sinteza are loc sub acţiunea a două sisteme enzimatice:

 acetilCoA carboxilaza;

 acid gras sintaza – sistem multienzimatic format din 7 enzime

3. biosinteza se desfăşoară în marea majoritate a ţesuturilor, cu precădere în ficat, ţesut adipos, glandă mamară, măduvă osoasă, creier, intestin;

4. la biosinteză participă o proteină transportoare de grupări acil (PTA, ACP) care conţine restul coenzimei A. PTA poate forma complexe cu toate cele 7 enzime fiind activă în procesul de biosinteză prin intermediul grupării SH a fosfopanteteinei din structura sa.

4’-fosfopanteteina este formată din cisteamină, β-alanină, acid 3,3’-dimetil-2,4-dihidoxibutiric, rest de acid fosforic legat de serina din proteină

 Biosinteza de novo a acidului palmitic are două faze: faza mitocondrială şi faza citosolică.

A. Faza mitocondrială

Precursorul este acetilCoA provenită din decarboxilarea oxidativă a acidului piruvic,

β-oxidarea acizilor graşi, degradarea oxidativă a unor aminoacizi care formează într-o primă etapă a ciclului Krebs acid citric. În cazul unui exces alimentar glucidic sau lipidic se va forma o cantitate mai mare de acetilCoA şi deci şi de acid citric care nu va mai putea fi oxidat prin ciclul Krebs şi va difuza în citosol unde se va transforma în componentele iniţiale. Acidul citric este deci transportorul acetilCoA din mitocondrie în citoplasmă

Acidul oxalilacetic nu poate difuza în mitocondrie şi este transferat prin intermediul acidului malic.

Apoproteine

Chilomicronii

Very low density lipoprotein (VLDL)

Low density lipoprotein (LDL)

High density lipoprotein (HDL)

Digestia, absorbţia şi transportul lipidelor 

Procese metabolice în faza de absorbţie

Reprezentarea schematică a complexului acid gras sintazei

Procese metabolice în faza de repaus alimentar

Catabolismul propionil coenzimei A

Cetogeneza şi utilizarea corpilor cetonici

Metabolismul lipidelor complexe

Metabolismul glicerofosfolipidelor

Biosinteza glicerofosfolipidelor

Metabolismul sfingolipidelor 

Metabolismul colesterolului

Căi de catabolism al colesterolului