Metabolismo de lípidos Lic. Sburlati, Laura Lic. Castiñeyras, Sofía

Estructura de los lípidos Repasemos Estructura de los lípidos COLESTEROL HO COLESTEROL ÉSTER O C (CH2)n H3C

Estructura de los Lípidos TRIGLICÉRIDOS FOSFOLÍPIDOS H H O O H C O C (CH2)n CH3 H C O C (CH2)n  CH3 O O H C O C (CH2)n CH3 H C O C (CH2)n CH3  O O H C O C (CH2)n H C CH3 O P O R  H H O C14-C22  C8-C12, <C8 PUFA en posición  R = colina, serina, etanolamina, inositol

Digestión y Absorción de los Lípidos Eventos Luminales Eventos Mucosos Emulsificación Lipólisis Solubilización Micelar Difusión Captación Resíntesis lipídica Formación de quilomicromes Secreción a linfa

Lipasa Pancreática Sales biliares BOCA : Lipasa lingual (hidroliza AG de cadena corta en posición 3) ESTÓMAGO: Lipasa Gástrica (hidroliza AG de cadena corta y media en posición 3) (importante en niños) Lipasa lingual INTESTINO DELGADO Secretina Secreción de electrolitos y líquidos pancreáticos Colecistoquinina Contracción Vesícula biliar BILIS Páncreas Secreción de Enzimas Lipasa Pancreática Sales biliares

Enzimas digestivas del ID a- lipasa : Ataca uniones éster de posición 1 y 3 de los AG dejando monoglicéridos esterificados en 2. Isomerasa : Convierte el 2-MAG en 1-MAG. Fosfolipasa A2: Actúa sobre el C2 del glicerofosfolípido. Colesterolesterasa: Actúa sobre ésteres de colesterol.

Función de las sales biliares Actúan como detergentes Disminuyen la tensión superficial emulsión de grasas  formación de partículas coloidales MICELAS Favorecen la acción de la lipasa Favorecen la absorción de vitaminas Acción colerética (estimulan la producción de bilis)

AG LIBRES MONOGLICÉRIDOS Síntesis de triglicéridos en el enterocito Glucosa LISO-FL AG LIBRES MONOGLICÉRIDOS Acil-CoA sintasa Glicerol-P Acil-CoA MG y DG aciltransferasas Ácido Fosfatífico TRIGLICÉRIDOS DG Mientras la vía AGL-MG ocurre post-ingesta en el RE liso, la vía del ácido fosfatídico pre- domina en ayuno en el RE rugoso

Síntesis de fosfolípidos y ésteres de colesterol en el enterocito LISO-FL AG LIBRES COLESTEROL Acil-CoA sintasa Acil-CoA CEasa ACAT LFAT FOSFOLÍPIDOS ÉSTERES DE COLESTEROL Estas son las vías predominantes post-ingesta de alimentos

Formación de quilomicrones y traspaso a la linfa Lipoproteínas de mayor tamaño y menor densidad compuestas de lípidos de absorción intestinal Composición: 98% lípidos, resto proteínas Triglicéridos 88%>>> FL, ColE, ColL Apolipoprot.: B48, A-I, A-IV, CII, E Síntesis en RE rugoso golgi ves. secretoras Secreción a intersticio y paso a linfáticos intestinales conducto torácico sangre

Captación de ácidos grasos libres y monoglicéridos por el epitelio intestinal Triglicéridos Lipasas LUMEN INTESTINAL AG Libres Diglicéridos DIFUSION PASIVA TRANSPORTE ACTIVO ENTEROCITO Triglicéridos QUILOMICRONES LINFA

Captación intestinal de colesterol DIETA Ésteres de colesterol BILIS ENTEROCITO Colesterol Colesterol QUILOMICRONES Colesterol LINFA ABCs HECES

DIGESTIÓN Y ABSORCIÓN DE LIPIDOS DE LA DIETA 1) Las sales biliares emulsionan las Grasas formando micelas. 4) Los TAG son incorporados con colesterol y Apolipoproteínas en los QUILOMICRONES. 5) Los QUILOMICRONES viajan por el Sistema Linfático y el Torrente sanguíneo hacia los Tejidos. 6) La Lipoproteínlipasa activada por apo-C en los capilares convierten los TAG en AG y Glicerol. 7) Los AG entran a la célula. 8) Los AG son Oxidados como combustible o re-esterificados para almacenamiento. 2) Lipasas intestinales degradan los Triglicéridos 3) Los Ácidos Grasos y otros productos de la digestión son tomados por la mucosa intestinal y convertidos en TAG. 13

ESTRUCTURA DE UN QUILOMICRON Apolipoproteinas Fosfolípidos Triglicéridos y Esteres de colesterol Colesterol

TAG TAG TAG

Músculo cardiaco y esquelético, glándula mamaria lactante y tejido adiposo ; enzima lipoproteína lipasa Convierte los triacilgliceroles de los quilomicrones en ácidos grasos y glicerol La lipoproteína lipasa se activa cuando se une a la apoproteina de los quilomicrones El glicerol no puede ser utilizado por el adipocito no tienes la enzima glicerol quinasa El hígado ; convierte el glicerol en glicerol-3-fosfato por la enzima glicerol quinasa El adipocito obtiene el glicerol -3-fosfato de la DHAP (intermediario glucolítico)

Biosíntesis de triglicéridos Glicerol quinasa Acil transferasa Fosfatasa

Acil transferasa

Biosíntesis de ácidos grasos La biosíntesis de ácidos grasos (lipogénesis) tiene lugar en el CITOSOL. Es muy activa en hígado, glándula mamaria Es un proceso endergónico: Utiliza ATP Consume equivalentes de reducción : NADPH Interviene un complejo multienzimático: Ácido graso sintasa

H. de C y en menor proporción aminoácidos. Los ácidos grasos se sintetizan a partir de acetil-CoA proveniente principalmente de H. de C y en menor proporción aminoácidos. La Acetil-CoA que se produce en mitocondria debe estar disponible en citosol La membrana mitocondrial interna es impermeable a acetil-CoA. El citrato es el compuesto que permite disponer de Acetil-CoA en citosol

REACCION Y REGULACIÓN DE LA ACETIL-CoA CARBOXILASA ATP ADP + Pi + H+ HCO3- + Acetil-CoA carboxilasa Acetil-CoA biotina Malonil-CoA Ocurre una carboxilación que utiliza HCO3- como fuente de CO2. Interviene la enzima acetil-CoA carboxilasa que usa biotina como coenzima. Es el principal sitio de regulación de la síntesis de ac. Grasos. Citrato Forma filamentosa Dímero Acetil-CoA carboxilasa Inactiva Ac.G. de cadena larga Activa

ESQUEMA GENERAL DE LA BIOSÍNTESIS DE PALMITATO 22

MALONIL CoA PALMITOIL CoA SISTEMA DE LA ÁCIDO GRASO SINTETASA COMPLEJO: ADICIÓN SUCESIVA DE 2C AL EXTREMO CARBOXILO DEL ACILO EN CRECIMIENTO CADA ADICIÓN REQUIERE MALONIL-COA Y LA LIBERACIÓN DE CO2 ESTA DECARBOXILACION PROVEE LA ENERGÍA PARA LA UNION C-C. elongación MALONIL CoA PALMITOIL CoA Transferasa –Transferasa-Sintetasa- Reductasa- Deshidratasa-Reductasa- Esterasa NADPH2 NADPH2 VÍA DE LAS PENTOSAS 23

ESQUEMA DE LA REGULACION DE LA BIOSINTESIS Citrato + Insulina Citrato liasa + Acetil-CoA Acetil-CoA carboxilasa Glucagón, Adrenalina - Malonil-CoA Carnitina Aciltransferasa I - Palmitoil-CoA

BIOSINTESIS DE ACIDOS GRASOS MONOINSATURADOS AGM se sintetizan en el REL Intervienen desaturasas Se forma una doble ligadura entre el C9 y el C10 O2 2H2O NADPH NADP Palmitoil-CoA (16)C Palmitoleil-CoA (16:1 D9)C O2 2H2O NADPH NADP Estearil-CoA (18)C Oleil-CoA (18:1 D9)C

Hidrólisis de TAG en acidos grasos libres y glicerol. Lipólisis Hidrólisis de TAG en acidos grasos libres y glicerol. Tejido Adiposo Enzima LHS Los acidos grasos más abundantes en los TAG del tejido adiposo subcutaneo son: mirístico, oleico, esteárico, palmítico y linoleico. Los TAG deben ser hidrolozados a sus ac. Grasos constituyentes y glicerol por las lipasas antes de proseguir con su catabolismo La síntesis y degradación de TAG son procesos dinámicos, se estima que la reserva total de TAG se renueva cada 3 semanas. Ac. graso Glicerol Ac. Graso + Albúmina

LIPASA HORMONO-SENSIBLE: regulación En el ayuno, el glucagon promueve la actividad de la lipasa hormono sensible (LHS), al igual que la adrenalina hace lo propio en la contracción muscular. En la saciedad, la insulina induce la fosfodiesterasa disminuyendo los niveles de AMPc, de allí que su actividad sea antilipolítica.

Beta Oxidación Utilizacion del Glicerol Ácido Graso Gluconeogénesis La glicerina procedente de la hidrólisis de las grasas se fosforila a expensas de una molécula de ATP para dar lugar a glicerol-fosfato, el cual se oxida a continuación, cediendo sus electrones al NAD+ para transformarse en dihidroxiacetona-fosfato Gluconeogénesis Vía glucolítica

LOCALIZACIÓN TISULAR: LOCALIZACIÓN CELULAR: BETA-OXIDACIÓN: DEFINICIÓN: Es la degradación de los ácidos grasos con la finalidad de obtener energía química… LOCALIZACIÓN TISULAR: Hígado, riñón, tejido adiposo, músculo esquelético; corazón; suprarrenales. LOCALIZACIÓN CELULAR: Matriz mitocondrial.

B- OXIDACIÓN CONSTA DE 3 PASOS: ACTIVACIÓN DEL ÁCIDO GRASO ENTRADA DEL ÁCIDO GRASO ACTIVADO A LA MITOCONDRIA BETA OXIDACIÓN

ACTIVACIÓN DEL ÁCIDO GRASO: Membrana externa mitocondrial BETA OXIDACIÓN: ACTIVACIÓN DEL ÁCIDO GRASO: Membrana externa mitocondrial CO.OH + ATP + CoA.SH CO.S.CoA + AMP + PPi 2 Pi Tíoquinasa H2O Acil CoA Pirofosfatasa IRREVERSIBLE

2. ENTRADA DEL ÁCIDO GRASO ACTIVADO A LA MITOCONDRIA: CITOSOL MEMBRANA INTERNA MATRIZ CARNITINA CARNITINA ACIL-S-CoA ACIL-S-CoA Carnitina acil transferasa I II CoA-SH CoA-SH - Malonil CoA ACIL-CARNITINA ACIL-CARNITINA

3. β-oxidación Los ácidos grasos son procesados por 5 etapas cíclicas. Se remueven 2 carbonos por ciclo Se produce una molécula de Acetil-CoA en cada ciclo. El acetil-CoA producido entra en el ciclo de Krebs para producir energía.

Los ácidos grasos, una vez liberados en el hialoplasma, penetran en la matriz mitocondrial y son allí degradados a acetil-CoA mediante una ruta catabólica llamada ß-oxidación de los ácidos grasos o hélice de Lynen. Para ello deben ser previamente activados por una molécula de coenzima A transformándose en acil(graso)-CoA. Esta activación tiene lugar cuando el ácido graso atraviesa la membrana mitocondrial externa y requiere el consumo de una molécula de ATP que se hidroliza para dar AMP y pirofosfato. El pirofosfato se hidroliza seguidamente para dar dos moléculas de fosfato inorgánico, con lo que, en realidad, se consumen dos enlaces fosfato de elevada energía. La ß-oxidación consiste en una secuencia de cuatro reacciones, dos de las cuales son oxidaciones que afectan al carbono de la posición ß del ácido graso (Figura 16.10). Los electrones liberados en estas dos oxidaciones son recuperados en forma de una molécula de NADH y otra de FADH2. La consecuencia última de estas oxidaciones es la rotura del enlace que une los carbonos α y ß del ácido graso, lo que conlleva la liberación de los dos átomos de carbono terminales en forma de acetil-CoA. Al mismo tiempo, el carbono ß, ahora oxidado a grupo carboxilo, se une a una nueva molécula de CoA, esta vez sin consumo de ATP, dando lugar a un nuevo ácido graso activado con 2 átomos de carbono menos que el original. Este ácido graso activado puede entrar ahora en un nuevo ciclo de oxidaciones en su carbono ß (otra "vuelta" de la hélice de Lynen), y así sucesivamente hasta la total degradación a acetil-CoA del ácido graso original.

3. BETA OXIDACIÓN: BALANCE ENERGÉTICO DEL PALMITATO 1*v 16 C acetil CoA 2*v 14 C acetil CoA 3*v 12 C acetil CoA 4*v 10 C acetil CoA 5*v 8 C acetil CoA 6*v 4 C acetil CoA 7*v acetil CoA acetil CoA

¿Cuántos ATP se ganan por oxidación del palmitato (16 C)?: Son necesarias 7 vueltas para oxidar completamente al ácido graso; Por cada vuelta al ciclo se ganan 5 ATPs por reoxidación, en cadena respiratoria, del NADH y del FADH2 ; Como se dan 7 vueltas para la degradación, en total se ganan 35 ATPs; Se obtienen 8 moléculas de acetil CoA; Por cada molécula de acetil CoA que entra al CTC, se ganan 12 ATPs (8 x 12= 96);

BALANCE ENERGÉTICO DE LA BETA-OXIDACIÓN: 35 ATP (7 ciclos) + 8 Acetil-CoA 8 x 12 = 96 ATP (CTC) Total: 131 ATP; 131 – 2 ATP (gastado en la activación del ácido graso) = 129 ATPs; La oxidación del palmitato, generará 129 moléculas de ATP por la beta oxidación La oxidación del palmitato, generará 129 moléculas de ATP por la beta oxidación…

Diferencias de sintesis y degradacion de acidos grasos Degradación Síntesis Se produce en matriz mitocondrial. Enzimas degradativas no asociadas El acil Coa, se acorta en unidades de 2 carbonos que se liberan con acetil CoA Se produce en el citosol Enzimas de sintesis agrupadas en el complejo Acido graso sintetasa. Se sintetiza a partir de AcetilCoA, provenientes del malonil CoA.

Cetogénesis Después de la degradación de los ac. Grasos, el Acetil-CoA es oxidado en el Ciclo de Krebs. Para esto es necesaria la presencia de oxalacetato (1er intermediario del ciclo de Krebs). Si la cantidad de este es insuficiente, las unidades de acetil-CoA son utilizadas mediante una vía alternativa en la que se producen “Cuerpos Cetónicos” Estos compuestos se forman principalmente en el hígado, a partir de acetil-CoA mediante una serie de etapas.

ACETIL COA GLUCOSA CUERPOS CETÓNICOS OXALACETATO NADH2 MALATO CITRATO FUMARATO CICLO DE KREBS ISOCITRATO SUCCINATO SUCCINIL COA ALFA-CETO GLUTARATO

Cuerpos Cetónicos 1 Formación del acetoacetil-CoA: Se unen 2 moléculas de Acetil-CoA Enzima: Tiolasa Producto: Acetoacetil-CoA Formación del 3-OH-3-metilglutaril-CoA Reacciona el acetoacetil-CoA con otro Acetil-CoA. Enzima:3-OH-3-metilglutaril-CoA sintasa Producto: 3-OH-3-metilglutaril-CoA

Cuerpos Cetónicos B-hidroxibutirato, Acetoacetato,Acetona. 2 acetil CoA Acetoacetil CoA + Acetil CoA 3-hidroxi-3-metilglutarilCoA (HMGCoA) Acetil Coa Acetoacetato Acetona Acetoacetato B-hidroxibutirato

Utilización de los cuerpos cetónicos El Hígado es el principal productor ya que posee todas las enzimas necesarias. Es incapaz de usarlos como combustible. Los órganos que los usan son: cerebro, músculo esquelético, corazón y otros. Solo se usan como fuente de energía en situaciones metabólicas especiales. Ej: Diabetes, ayuno prolongado. El aumento de estos provoca Acidosis Metabólica

Formación y exportación de cuerpos cetónicos (hígado) Los cuerpos cetónicos se forman y exportan desde el Hígado. En condiciones de baja energía, el oxalacetato se deriva hacia la Gluconeogénesis, para liberar glucosa a la sangre. El ciclo de Krebs trabaja muy lentamente en el Hígado. Glucosa exportada como combustible para cerebro y otros tejidos. Acetoacetato y b-hidroxibutirato exportados como energía para: corazón, músculo, riñón y cerebro. 45

CETÓLISIS: DEFINICIÓN: Es la degradación de cuerpos cetónicos, con fines energéticos… LOCALIZACIÓN TISULAR: Músculo esquelético, cardíaco y riñón SNC adaptación en inanición LOCALIZACIÓN CELULAR; MATRIZ MITOCONDRIAL

METABOLISMO DEL AYUNO: Durante las dos primeras semanas de ayuno, el músculo utiliza los ácidos grasos del adiposo y los cuerpos cetónicos del hígado como combustibles.

METABOLISMO DEL AYUNO: Después de tres semanas, el músculo reduce el consumo de cuerpos cetónicos y oxida ácidos grasos en forma exclusiva. De esta manera, aumenta la concentración de cuerpos cetónicos en sangre que son aprovechados por el cerebro...