Den lipogenese er den viktigste metabolske vei ved hvilken fettsyrene er lang kjede syntetisert fra karbohydratinntak i overskudd i dietten. Disse fettsyrene kan inkorporeres i triglyserider gjennom deres forestring til glyserolmolekyler.
Under normale forhold forekommer lipogenese i leveren og fettvevet og regnes som en av de viktigste bidragsyterne til å opprettholde triglyserid homeostase i blodserum.
Struktur av menneskelig fettsyresyntase (FASN) (Kilde: Emw
via
Wikimedia Commons)
Triglyserider er kroppens viktigste energireservoar, og energien som finnes i dem blir utvunnet takket være en prosess kjent som lipolyse, som i motsetning til lipogenese består av separasjon og frigjøring av glyserol og fettsyremolekyler i blodomløpet.
Slippet av glyserol tjener som et underlag for glukoneogen vei, og fettsyrer kan transporteres til andre avdelinger kompleks med serumalbumin.
Disse fettsyrene tas opp av nesten alle vev unntatt hjernen og erytrocytter, deretter forestres de til triacylglyseroler igjen for å bli oksidert som drivstoff eller lagret som energireserv.
Kosthold med høyt fett er den viktigste årsaken til overvekt, siden overflødige kalorier må lagres og fettvev må ekspandere for å imøtekomme både overflødig inntatt lipider og de som er endogent syntetisert.
Funksjoner og funksjoner
I menneskekroppen oppstår for eksempel fettsyrer enten fra biosyntetiske prosesser fra acetyl-CoA eller som et produkt av hydrolytisk prosessering av fett og membranfosfolipider.
Mange pattedyr klarer ikke å syntetisere noen fettsyrer, noe som gjør disse viktige komponentene i kostholdet.
Lipogeneses hovedfunksjon har å gjøre med lagring av energi i form av fett (lipider) som oppstår når man forbruker en større mengde karbohydrater enn kroppen trenger, til og med overskrider glykogens leverlagringskapasitet.
Lipidene syntetisert på denne måten blir lagret i hvitt fettvev, det viktigste lipidlagringsstedet i kroppen.
Lipogenese forekommer i alle celler i kroppen, men fettvev og leveren er de viktigste stedene for syntesen. Denne traseen forekommer i cytoplasmaet, mens fettsyreoksidasjon forekommer i mitokondrielle rom.
Lipogenese og påfølgende triglyseridsyntese blir fulgt av syntese og sekresjon av lipoproteinpartikler med svært lav tetthet kjent som VLDL-partikler (Very Low Density Lipoprotein), som er i stand til å komme inn i blodomløpet.
Både VLDL-partikler og triglyserider kan hydrolyseres i kapillærene i ekstra-levervev, hovedsakelig i muskel- og fettvev for frigjøring eller lagring av energi.
reaksjoner
Strømmen av karbonatomer fra glukose til stede i karbohydrater til fettsyrer moduleres ved lipogenese og inkluderer en serie perfekt koordinerte enzymatiske reaksjoner.
1-Den glykolytiske banen i cytosol av celler er ansvarlig for prosessering av glukosen som kommer inn fra blodomløpet for å produsere pyruvat, som blir omdannet til acetyl-CoA, og som er i stand til å komme inn i Krebs-syklusen i mitokondriene, der citrat produseres. .
2-Det første trinnet i den lipogene veien består av omdannelsen av sitratet som etterlater mitokondriene til acetyl-CoA ved virkning av et enzym kjent som ATP-citrat lyase (ACLY).
3-Det resulterende acetyl-CoA karboksyleres for å danne malonyl-CoA, en reaksjon katalysert av en acetyl-CoA-karboksylase (ACACA).
4-Den tredje reaksjonen er reaksjonen som pålegger det begrensende trinnet av hele ruten, det vil si den tregeste reaksjonen, og består av omdannelsen av malonyl-CoA til palmitering med et fettsyresyntase-enzym.
5-Andre reaksjoner nedstrøms hjelper til med å omdanne palmitat til andre mer komplekse fettsyrer, men palmitat er imidlertid hovedproduktet av de novo lipogenesis.
Fettsyresyntese
Syntese av fettsyrer hos pattedyr begynner med fettsyresyntasekomplekset (FAS), et multifunksjonelt og multimerisk kompleks i cytosol som syntetiserer palmitat (en mettet 16-karbon fettsyre). For denne reaksjonen bruker den, som allerede nevnt, malonyl-CoA som karbondonor og NADPH som kofaktor.
FAS-homodimer-underenhetene katalyserer syntesen og forlengelsen av fettsyrer to karbonatomer om gangen. Disse underenhetene har seks forskjellige enzymatiske aktiviteter: acetyltransferase, B-ketoacylsyntase, malonyltransferase, B-ketoacylreduktase, B-hydroksyacyldehydratase og enoylreduktase.
Ulike medlemmer av en familie med langkjedede fettsyrelongasjonsproteiner (Elovl) er ansvarlige for forlengelsen av fettsyrer produsert av FAS. Nedstrøms er andre enzymer som er ansvarlige for innføring av dobbeltbindinger (desaturering) i kjedene til fettsyrer.
Regulering
Tallrike patofysiologiske forhold har å gjøre med mangelfull regulering av den lipogene veien, siden uregelmessigheter i den avbryter kroppens lipidhomeostase.
Et kosthold rikt på karbohydrater aktiverer lever lipogenese, men det har vist seg at det ikke bare er mengden karbohydrater som er inntatt, men også typen karbohydrater.
Eksperimentelle data viser for eksempel at enkle sukkerarter som fruktose har mye kraftigere effekter på å aktivere lever lipogenese enn andre mer komplekse karbohydrater.
Glukolytisk metabolisme av glukose representerer en stor kilde til karbon for syntese av fettsyrer.
Glukose induserer også uttrykk for enzymene som er involvert i den lipogene banen ved hjelp av proteiner som binder karbohydratresponselementer.
Glukosenivåer i blodet stimulerer også uttrykk for disse enzymene ved å stimulere frigjøring av insulin og hemme glukagonfrigjøring i bukspyttkjertelen. Denne effekten kontrolleres via det sterolregulerende elementet som binder protein 1 (SREBP-1) i leverceller og adipocytter.
Andre reguleringsveier har mye å gjøre med det endokrine systemet og forskjellige hormoner indirekte relatert til uttrykk for mange av de lipogene enzymer.
referanser
- Ameer, F., Scandiuzzi, L., Hasnain, S., Kalbacher, H., & Zaidi, N. (2014). De novo lipogenesis i helse og sykdom. Metabolisme, 0–7.
- Lodhi, IJ, Wei, X., & Semenkovich, CF (2011). Lipoexpediency: de novo lipogenesis som metabolsk signalgiver. Trends in Endocrinology & Metabolism, 22 (1), 1–8.
- Mathews, C., van Holde, K., & Ahern, K. (2000). Biokjemi (3. utg.). San Francisco, California: Pearson.
- Nelson, DL, & Cox, MM (2009). Lehninger prinsipper for biokjemi. Omega Editions (5. utg.).
- Samuel, VT (2011). Fruktose indusert lipogenese: fra sukker til fett til insulinresistens. Trends in Endocrinology & Metabolism, 22 (2), 60–65.
- Scherer, T., Hare, JO, Diggs-andrews, K., Schweiger, M., Cheng, B., Lindtner, C., … Buettner, C. (2011). Kontroll av hjerneinsuliner Fettvev Lipolyse og lipogenese. Cell Metabolism, 13 (2), 183–194.
- Schutz, Y. (2004). Kostholdsfett, lipogenese og energibalanse. Fysiologi og atferd, 83, 557–564.
- Strable, MS, & Ntambi, JM (2010). Genetisk kontroll av de novo lipogenesis: rolle i kostholdsindusert fedme. Kritiske anmeldelser i biokjemi og molekylærbiologi, 45 (3), 199–214.
- Zaidi, N., Lupien, L., Kuemmerle, NB, Kinlaw, WB, Swinnen, J. V, & Smans, K. (2013). Lipogenese og lipolyse: Banene som kreftcellene utnytter for å tilegne seg fettsyrer fettsyrer. Fremgang i Lipid Research, 52 (4), 585–589.