Lipidi - masti

Lipidi

90% se unose hranom kao trigliceridi-triacilgliceroli-Tg, fosfolipidi, holesterol, esteri holesterola, slobodne MK, apolipoproteini.

Kod varenja je problem slaba rastvorljivost, teško su dostupni digestivnim enzimima.

Razgradnja se odvija u ustima i želucu – lingvalna i gastrična lipaza, razlaže samo emulgirane masti.

Najveći dio lipida (L) se razgrađuje u tankom crijevu pod uticajem žuči, crevnog i pankreasnog soka..

Intestinalne stanice tankog crijeva luče hormon holecistokinon koji stimulira sekreciju pankreasnih enzima. - pankreasna lipaza .

pH 8,0, a obezbjeđuje ga HCO3 koji se luče sa lipazom i neutralizira kiseli sadržaj želuca). Lučenje HCO3 stimulira hormon sekretin.

Žučne kiseline snižavaju površinsku napetost i emulgiraju masti.

Tako se povećava površina lipida kao supstrata za dejstvo pankreasne lipaze.

Inhibicijom pankreasne lipaze smanjuje se varenje i resorpcija lipida (način da se smanji tjelesna masa).

Pored lipaze tu je i holesterolesteraza – razgrađuje estere holesterola do H i MK. MK i Tg se udružuju u sitne kapljice micele koje emulgiraju žučne soli . Micele putuju do intestinalnih stanica gdje se resorbiraju MK, Tg i drugi lipidi a ŽK ostaju u lumenu crijeva.

Enterohepatičkom cirkulacijom 95% žučnih soli se vraća u jetru, prelaze u u žuč gdje se deponuju.

Od svih lipida koji se hidroliziraju, ~ 22% se razgradi do glicerola koji se lako resorbira jer je rastvorljiv u vodi.

Iz enterocita slobodni H odlazi portalnim krvotokom u jetru. U enterocitima se vrši resinteza Tg, zato je potrebno da se MK prethodno aktiviraju uz Co-A i ATP.

Niže MK do 10-C atoma rastvorljive u vodi, lako putem enterocita odlaze u portalni krvotok, a više MK ≥ 10-C atoma, nerastvorljive u vodi vežu se za proteine transportuju do ER i tu služe za resintezu.

Apolipoprotein

Resintetizirani Tg formiraju globule – hilomikrone na čijoj se površini apsorbiraju fosfolipidi, H i specijalni proteini apolipoproteini (A i B).

Nastale globule – hilomikroni, migriraju kroz Golgiev aparat do membrane gdje će se osloboditi u unutrašnji prostor.

Apolipoprotein

β – oksidacija masnih kiselina

MK se razgrađuju β-oksidacijom koja se odvija u mitohondrijima. Konačni proizvod razgradnje je acetil-CoA.

MK se prvo mora aktivirati sa CoA uz ATP do acil-CoA.

Unutrašnje membrane mitohondrija ne propuštaju acil-CoA, pa se on nakon što prođe spoljašnju membranu veže za kornitin koji će ga „prenijeti „ u unutrašnjost do matriksa mitohondrija.

Tu se kornitin oslobađa i ostaje samo Acil-CoA.

Prva faza β-oksidacije jeste dehidrogenacija – uz FAD nastaje nezasićena MK

Druga faza – hidratacija na MK se adira 1mol vode i nastaje β- hidroksi acil-CoA.

Slijedeća faza je ponovna dehidrogenacija ali uz NAD.

Na kraju uz tiolazu i adiciju CoA , kida se veza i nastaje acil- CoA i acetil-CoA.

Lanac je skraćen za 2C atoma. Proces se ponavlja sve dok se mol. MK potpuno ne razgradi.

Proces β-oksidacije MK uslovljen je energetskim potrebama organizma. Reducirani koenzimi – FADH2 i NADH koji nastaju u procesu β-oksidacije, kao i u Krebs-ovom ciklusu oksidiraju se u respiratornom lancu pri čemu nastaje ATP.

Nastajanje ketonskih tijela

Acetil-CoA nastao u procesu β- oksidacije oksidira se u Krebs-ovom ciklusu do vode i CO2.

Dio acetil-CoA se prevodi u aceton, acetoctenu i β-hidroksimaslačnu kiselinu, što dovodi doporasta koncentracije ketonskih tijela u krvi – ketonemija a u urinu ketonurija.

U org. postoji značajan kapacitet razgradnje ketonskih tijela ali može doći do zasićenja .

Do porasta konc. ketonskih tijela dolazi pri nedovoljnom unosu UH, tokom gladovanja, ili unosom velikih količina masti.

Kod dijabetičara je u isto vrijeme poremećen metab. lipida i UH.

Manjak insulina – G ne ulazi u st. nego se nagomilava u krvi.

Nedostatak G u st. dovodi do nedostatka oksal acetata, acetil-CoA se nemože uključiti u Krebs-ov ciklus, nego se nakuplja u st.

U hepatocitima ketonska tijela se sintetiziraju u matriksu mitohondrija iz 2 mola acetil-CoA daje aceto-acetil-CoA, na kraju nastaje acetil-CoA i acetoctena kiselina.

ACETIL-CoA zajednički razgradni produkt proteina, lipida i UH

Fosfolipidi

To su složeni lipidi sa brojnim funkcijama.

Uglavnom su strukturne komponente i nemaju energetski značaj, ulaze u sastav površinski aktivnih supstanci.

Elementi su st. membrane . Sadrže alkohol, fosfornu kis. azotnu bazu i MK,

Obzirom na alkohol koji ulazi u sastav (glicerol, sfingozin) dijele se na:

- fosfolipide - sfingolipide

Biološka membrana

Biološka membrana se sastoji od raznih kombinacija lipida i proteina, ovisno o vrsti organizma, vrsti organele i vrsti stanice.

Sfingolipidi

Sfingolipidi ulaze u sastav nervnog tkiva., sadrže alkohol sfingozin.

Sfingomijelin je sfingofosfolipid sastavni dio mijelinske ovojnice nervnih st. i nije derivat masti.

Učestvuju u komunikaciji između stanica, posreduje u prenošenju nervnih impulsa.

Holesterol

Holesterol – sastavni dio tkiva i organa i ishodišna supstanca za sintezu steroidnih hormona i žučnih kiselina (ŽK).

Nakupljanje u zidovima krvnih sudova vodi aterosklerozi. Unosimo ga hranom ali se i sintetizira u jetri i nadbubregu.

Razgradnja se vrši u tankom crijevu. Djelovanjem holesterol-esteraze, esteri H hidroliziraju do H i MK.

Slobodni H se resorbira u sklopu micela. U sluznici crijeva se esterificira i ugrađuje u hilomikrone koji putem limfe dolaze do jetre.

Putem lipoproteina se doprema u jetru gdje se dio koristi za sintezu ŽK, dio se esterificira i deponuje u hepatocitima ili se ugrađuje u lipoproteine krvne plazme.

1/3 cirkulirajućeg H je slobodna a ostali dio je esterificiran.

U hemijskom smislu , to je ciklički nezasićeni alkohol koji ima ciklopentanoperhidrofenantrensku strukturu.

Referentna vrijednost za odrasle je 3,5-5,2 mmol/l a za djecu je nešto niža. Na nivo H u krvi utiče ishrana, pol i uzrast.

Sinteza holesterola

Holesterol se sintetizira u svim stanicama a ishodišna supstanca je acetil-CoA koji nastaje razgradnjom lipida, UH i proteina.

Odvija se u četiri faze:1. Sinteza mevalonata iz acetil-CoA, preko aceto-acetil-CoA nastaje

β-hidroksimetil-glutaril-CoA (HMG-CoA) uz HMG-CoA – sintetazu. HMG-CoA se reducira uz HMG-CoA reduktazu pri čemu nastaje mevalonat

2. Konverzija mevalonata u aktivirane izoprenske jedinice koje su osnovni „blok“ za sintezu H

3. Kondenzacija 6 aktiviranih izoprenskih jedinica u skvalen

4. Ciklizacija skvalena preko lanosterola do holesterola

Holesterol se javlja u slobodnom i esterificiranom obliku. U jetri se esteri H ugrađuju u jezgro lipoproteina. H se koristi za sintezu membrana, steroiadnih hormona, D vitamina i žučnih kis.

Struktura lipoproteinaLipidi su u cirkulaciji vezani za proteine u obliku lipoproteina (LP).

Kuglastog su ili elipsoidnog oblika, bolje su topivi i tako se transportuju u krvi.Heterogeni su po svojim fiz. i hem. osobinama pa se mogu razdvajati EF i ultracentrifugiranjem.

LP su makromolekularni kompleksi specifičnih proteina (apolipoproteini) i raznih frakcija lipida.

Vanjski omotač čine hidrofilne molekule apolipoproteina, fosfolipida i slobodnog H, a unutarnji-hidrofobni dio čine Tg i esteri holesterola.

LP se dijele prema gustoći i obzirom na pokretljivost u električnom polju. Na osnovu gustoće, ultracentrifugiranjem se mogu podijeliti:

- Hilomikrone- LP vrlo male gustoće (VLDL) – very low density- LP srednje gustoće (IDL) – intermediate density- LP niske gustoće (LDL) – low density- LP visoke gustoće (HDL) – high density

Razdvajanje LP putem EF i ultracentrifugiranjem

Pošto sadrže proteine, LP se elektroforetski mogu razdvojiti ( na osnovu lokalizacije u odnosu na serumske proteine) :

- α – lipoproteine - pre β – lipoproteine - β – lipoproteine - hilomikrone (ostaju na startu)

Najnovija podjela je na osnovu sastava proteinskog dijela molekule lipoproteina - APOLIPOPROTEINA

Elektroforeza lipoproteina

Hilomikroni velike kuglaste čestice građene od 80% TG, malo slobodnog i esterificiranog H i tragova proteina, pri EF ostaju na startu

VLDL lipoproteini - niske gustoće sadrže 50% TG, 10% proteina, H i fosfolipide, elektroforetski je to pre-β lipoprotein, između α i β globulina

IDL lipoproteini - srednje gustoće, sadrže 30% TG i ostale frakcije, a % proteina raste 15%, na EF je široka frakcija između β i pre-β lipoproteina

LDL lipoproteini - niske gustoće, visok sadržaj H 49%, 11% TG, elektroforetski su u zoni β globulina

HDL lipoproteini – velike gustoće, 9% TG, 38% esterificiranog H, 41% proteina, od lipida su najzastupljeniji fosfolipidi, na EF su u području α-globulina.

HDL se sintetizira u jetri i otpušta kao diskoidna čestica koja veže H u obliku H-estera, pa se na taj način „štetni“ H iz perifernih tkiva (LDL-H) uklanja. U jetri se taj H metabolizira i izlučuje putem žuči u formi soli ŽK.

Ovo je jedini put kojim se suvišni Huklanja iz organizma.

Od ukupnog H, HDL ima 20%, javlja se kao HDL2 (ima zaštitno djelovanje) i HDL3.

Šematski prikaz apolipoproteina

Apolipoproteini koji se vežu slipidima u čestice lipoproteina su:

- apo-LP-A ili apo-A koji se sastoji (apo-A-1, apo-A-2, apo-A-4)

- apo-LP-B ili apo-B ima dva oblika (veliki B, B-100 i mali B, B-48)

- Apo-LP-C ili apo-C sadrži (apo-C-1, apo-C-2, apo-C-3)

- apo-LP-E ili apo-E koga čine (apo-E-1,apo-E-2,apo-E-3,apo-E-4)

- apo-LP-D ili apo-D

Metabolizam lipoproteina

Lipoproteini se sintetiziraju u jetri i intestinalnom traktu. Hilomikroni - pankreasna lipaza hidrolizira lipide do MK, glicerola . TG se resintetiziraju iz monoglicerida i MK i zajedno sa H, fosfolipidima i apoproteinima A i B daju hilomikrone. Hilomikrone razgrađuje lipoprotein lipaza.

VLDL se uglavnom sintetiziraju u jetri dijelom u crijevima. U sastav VLDL ulaze apoproteini B, C i E. Razgrađuje ih lipoprotein-lipaza i lecitin-holesterol acil-transferaza.

Slika 1. VLDL čestica →

Metabolizam LDL LDL se izvodi iz VLDL preko IDL. Metabolizira se ekstrahepatičkim tkivima.

Ovi LP su bogati esterificiranim i slobodnim H a glavni apolipoprotein je apoB-100

Slika. Struktura LDL čestice

LDL se pojavljuje u više subfrakcija.

Prikaz subfrakcija LDL

Razne st. posjeduju receptore za LDL koji su ključni za njegovo uklanjanje iz krvotoka.Smanjenje br. receptora vodi porastu konc. LDL u cirkulaciji.

Razgradnja počinje vezanjema LDL pomoću apo-B za spec. receptore koji se nalaze u ulegnućima stanične membrane .

Nastaje vezikula koja se spaja sa lizozomom – slijedi enzimska razgradnja, apo-B se razgrađuje do AK , esterificirani H prelazi u slobodni koji ulazi u citoplazmu.

Monociti i makrofagi RES-a endocitozom mogu preuzeti velike količine cirkulirajućeg LDL.

Fagocitni makrofagi su „skupljači“- vezuju razne mol. uključujući i oksidirani LDL.

Nakupljanjem lipida u makrofagima nastaju tzv. „pjenaste stanice“ koje se gomilaju i stvaraju masne trake na krvnim sudovima. Na taj način podstiču nastanak ateroskleroznog plaka.

Metabolizam HDL

HDL se formira u jetri i gastrointestinalnom traktu.

Sastavljen je od neesterificiranog H, fosfolipida i apoproteina C i E.

Najvažnija funkcija jeste uklanjanje holesterola iz tkiva (klirens H).

Lecitin-holesterol acil-transferaza esterificira slobodni H unutar HDL čestice.

Referentni raspon za HDL i LDL

Referentni raspon za H i TG

Holesterol:normalno do 5,2 mmol/L,granični rizik-5,2-6,2 mmol/Lvisok rizik - ≥ 6,2mmol/L

Trigliceridi:normalno do 1,7 mmol/L,granični rizik-1,7-2,3 mmol/Lvisok rizik - ≥ 2,3mmol/L

Hiperlipoproteinemije

Hiperlipoproteinemije su poremećaji metabolizma lipoproteina (LP-a). Mogu biti primarne (genetski uslovljene) i sekundarne (nastaju kao posljedica loše ishrane, upotrebe lijekova, alkohola ili neke bolesti).

Dislipidemije su poremećaji odnosa pojedinih lipidnih frakcija.

Dijagnostički testovi za poremećaj LP-a obuhvataju:- izgled seruma- koncentracija H i TG- određivanje HDL i LDL holesterola- EF lipoproteina- ultracentrifugiranje- određivanje subjedinica HDL

Metode određivanja

Trigliceridi se djelovanjem lipaze razgrađuju do glicerola i slobodnih masnih kiselina. Glicerol učestvuje u nizu reakcija koje na kraju daju kompleks-kinonimin crvene boje.

Holesterol - fotometrijska metoda (Lieberman-Burchard-ova reakcija), u bezvodnoj sredini sa anhidridom octene kis. i koncentriranom H2SO4, H daje nezasićene visokomomolekularne ugljikovodike plavo zelene boje.

Enzimska reakcija:

HDL precipitirajući reagensi daju nerastvorljive komplekse sa HDL, VLDL i hilomikronima, a u supernatantu se određuje enzimskom metodom za određivanje H.

LDL – se određuje metodom sa predreakcijom, LDL se precipitira kod pH 5,0 i računa:

LDL = ukupni H – H iz supernatanta

Računanje prema Friedwaldovoj formuli, uz napomenu da se ne smije primjenjivati kad je TG ≥ 4,5mmol/L

LDL = ukupni H – TG/2,2 - HDL

Podjela hiperlipoproteinemija

Tip 1 - hilomikroni ↑, nedostaje enzim lipoprotein lipaza koja ih razgrađuje, serum mutan na tašte, stajanjem se izdvaja čep

Tip 2a - H↑odlaže se u stjenke krvnih sudova, čini ih manje elastičnim-začepljenje kapilara, odumiranje tkiva, uzrok ili pojačana sinteza H ili smanjena razgradnja LP

Tip 2b - porast H i TG ali ne endogenih

Tip 3 - posljedica smanjene razgradnje endogenih β-LP (široka β zona), serum mutan na tašte i stajanjem

Tip 4 - najviše rastu TG endogeni

Tip 5 - prisutna jaka pre-β frakcija ali i puno hilomikrona

Karakteristike pojedinih vrsta hiperlipiproteinemija

Glikolipidoze

Glikolipidoze su oboljenja karakterizirana poremećajem metabolizma pojedinih vrsta lipida, ima ih nekoliko vrsta.

Tay-Sacks-ova bolest uzrokovana nakupljanjem gangliozida u ganglijama , javlja se kod djece između 4-6mj. Djeca zaostaju u razvoju i na kraju umiru od sljepila u 3-4 g Gouche-ova bolest je pojava nakupljanja cerebrozida u RES-u

Niman-Pick-ova bolest dovodi do nakupljanja fosfatida, naročito sfingomijelina, djeca nazaduju u razvoju i umiru kroz 3god.

Složeni lipidi

Složeni lipidi su heterogena grupa jedinjenja sa raznolikom funkcijom u organizmu.

Prvenstveno su strukturne komponente i nemaju energetski značaj.

U zavisnosti od toga koja molekula sa lipidnom komponentom gradi složenu strukturu dijele se na:

- fosfolipide (sadrže H3PO4 kiselinu)- glikolipidi (prisustvo šećera tj. derivata monosaharida)- lipoproteidi (nalaze se u tkivu obliku složenih kompleksa sa proteinima)

Fosfolipidi izgrađuju st. membrane i unutarnje strukture st. Sadrže alkohol, MK, azotnu bazu i H3PO4 kiselinu. Prema vrsti alkohola koji ulazi u sastav (glicerol ili sfingozin) fosfolipidi se dijele na glicerofosfolipide (fosfogliceride) i sfingofosfolipide.

Slika. Sfingolipidi

Glikolipidi u sastavu molekule je neki monosaharid ili njegov derivat. Dijele se na - cerebrozide

- gangliozide - sulfolipide

Struktura glikolipida

Gangliozidi su najsloženiji glikosfingolipidi, u najvećoj mjeri su nađeni u CNS-u predstavljaju receptore za neke viruse i toksine i pogoduju u njihovom prodiranju u stanicu.