Metabolismo de lípidos - Lipid metabolism

El metabolismo de los lípidos es la síntesis y degradación de los lípidos en las células, lo que implica la descomposición o almacenamiento de grasas para obtener energía y la síntesis de lípidos estructurales y funcionales, como los que participan en la construcción de las membranas celulares . En los animales, estas grasas se obtienen de los alimentos o son sintetizadas por el hígado . La lipogénesis es el proceso de síntesis de estas grasas. La mayoría de los lípidos que se encuentran en el cuerpo humano al ingerir alimentos son los triglicéridos y el colesterol . Otros tipos de lípidos que se encuentran en el cuerpo son los ácidos grasos y los lípidos de membrana . El metabolismo de los lípidos se considera a menudo como el proceso de digestión y absorción de las grasas de la dieta; sin embargo, hay dos fuentes de grasas que los organismos pueden utilizar para obtener energía: de las grasas alimenticias consumidas y de las grasas almacenadas. Los vertebrados (incluidos los humanos) utilizan ambas fuentes de grasa para producir energía para el funcionamiento de órganos como el corazón . Dado que los lípidos son moléculas hidrófobas , deben solubilizarse antes de que pueda comenzar su metabolismo. El metabolismo de los lípidos a menudo comienza con la hidrólisis , que se produce con la ayuda de varias enzimas del sistema digestivo. El metabolismo de los lípidos también ocurre en las plantas, aunque los procesos difieren en algunos aspectos en comparación con los animales. El segundo paso después de la hidrólisis es la absorción de los ácidos grasos en las células epiteliales de la pared intestinal . En las células epiteliales, los ácidos grasos se empaquetan y transportan al resto del cuerpo.

Digestión de lípidos

La digestión es el primer paso para el metabolismo de los lípidos y es el proceso de descomposición de los triglicéridos en unidades de monoglicéridos más pequeñas con la ayuda de las enzimas lipasa . La digestión de las grasas comienza en la boca a través de la digestión química mediante la lipasa lingual . El colesterol ingerido no es degradado por las lipasas y permanece intacto hasta que ingresa a las células del epitelio del intestino delgado. Los lípidos luego continúan hacia el estómago donde la digestión química continúa por la lipasa gástrica y comienza la digestión mecánica ( peristaltismo ). Sin embargo, la mayor parte de la digestión y absorción de lípidos ocurre una vez que las grasas llegan al intestino delgado. Las sustancias químicas del páncreas ( familia de la lipasa pancreática y lipasa dependiente de sales biliares ) se secretan en el intestino delgado para ayudar a descomponer los triglicéridos, junto con una digestión mecánica adicional, hasta que son unidades individuales de ácidos grasos capaces de ser absorbidas por las células epiteliales del intestino delgado. . Es la lipasa pancreática la responsable de señalar la hidrólisis de los triglicéridos en ácidos grasos libres separados y unidades de glicerol.

Absorción de lípidos

El segundo paso en el metabolismo de los lípidos es la absorción de grasas. Los ácidos grasos de cadena corta se pueden absorber en el estómago , mientras que la mayor parte de la absorción de grasas ocurre solo en el intestino delgado . Una vez que los triglicéridos se descomponen en ácidos grasos y gliceroles individuales , junto con el colesterol, se agregan en estructuras llamadas micelas . Los ácidos grasos y los monoglicéridos abandonan las micelas y se difunden a través de la membrana para ingresar a las células epiteliales intestinales. En el citosol de las células epiteliales, los ácidos grasos y los monoglicéridos se vuelven a combinar en triglicéridos. En el citosol de las células epiteliales, los triglicéridos y el colesterol se empaquetan en partículas más grandes llamadas quilomicrones, que son estructuras anfipáticas que transportan los lípidos digeridos. Los quilomicrones viajarán a través del torrente sanguíneo para ingresar al tejido adiposo y otros tejidos del cuerpo.

Transporte de lípidos

Debido a la naturaleza hidrofóbica de los lípidos , triglicéridos y colesteroles de membrana , requieren proteínas de transporte especiales conocidas como lipoproteínas. La estructura anfipática de las lipoproteínas permite que los trigliceroles y el colesterol se transporten a través de la sangre . Los quilomicrones son un subgrupo de lipoproteínas que transportan los lípidos digeridos del intestino delgado al resto del cuerpo. Las densidades variables entre los tipos de lipoproteínas son características del tipo de grasas que transportan. Por ejemplo, las lipoproteínas de muy baja densidad ( VLDL ) transportan los triglicéridos sintetizados por nuestro cuerpo y las lipoproteínas de baja densidad (LDL) transportan el colesterol a nuestros tejidos periféricos. Algunas de estas lipoproteínas se sintetizan en el hígado, pero no todas se originan en este órgano.

Catabolismo de lípidos

Una vez que los quilomicrones (u otras lipoproteínas) viajan a través de los tejidos, estas partículas serán degradadas por la lipoproteína lipasa en la superficie luminal de las células endoteliales en los capilares para liberar triglicéridos. Los triglicéridos se descomponen en ácidos grasos y glicerol antes de ingresar a las células y el colesterol restante volverá a viajar a través de la sangre hasta el hígado.

[14] Desglose de ácidos grasos por beta oxidación.

En el citosol de la célula (por ejemplo, una célula muscular), el glicerol se convertirá en gliceraldehído 3-fosfato , que es un intermedio en la glucólisis , para oxidarse más y producir energía. Sin embargo, los pasos principales del catabolismo de los ácidos grasos ocurren en las mitocondrias . Los ácidos grasos de cadena larga (más de 14 carbonos) deben convertirse en acil-CoA graso para atravesar la membrana mitocondrial . El catabolismo de los ácidos grasos comienza en el citoplasma de las células cuando la acil-CoA sintetasa utiliza la energía de la escisión de un ATP para catalizar la adición de coenzima A al ácido graso. La acil-CoA resultante atraviesa la membrana mitocondrial y entra en el proceso de oxidación beta . Los principales productos de la vía de oxidación beta son acetil-CoA (que se utiliza en el ciclo del ácido cítrico para producir energía), NADH y FADH. El proceso de oxidación beta requiere las siguientes enzimas: acil-CoA deshidrogenasa , enoil-CoA hidratasa , 3-hidroxiacil-CoA deshidrogenasa y 3-cetoacil-CoA tiolasa . El diagrama de la izquierda muestra cómo los ácidos grasos se convierten en acetil-CoA. La reacción neta general, utilizando palmitoil-CoA (16: 0) como sustrato modelo es:

7 FAD + 7 NAD + + 7 COASH + 7 H 2 O + H (CH 2 CH 2 ) 7 CH 2 CO-SCoA → 8 CH 3 CO-SCoA + 7 FADH 2 + 7 NADH + 7 H +

Biosíntesis de lípidos

Además de las grasas alimentarias, los lípidos almacenados en los tejidos adiposos son una de las principales fuentes de energía para los organismos vivos. Los organismos pueden sintetizar triacilgliceroles , membrana lipídica y colesterol a través de diversas vías.

Biosíntesis de lípidos de membrana

Hay dos clases principales de lípidos de membrana: glicerofosfolípidos y esfingolípidos . Aunque en nuestro cuerpo se sintetizan muchos lípidos de membrana diferentes, las vías comparten el mismo patrón. El primer paso es sintetizar la columna vertebral ( esfingosina o glicerol ), el segundo paso es la adición de ácidos grasos a la columna vertebral para producir ácido fosfatídico. El ácido fosfatídico se modifica aún más con la unión de diferentes grupos de cabeza hidrófilos a la columna vertebral. La biosíntesis de lípidos de la membrana se produce en la membrana del retículo endoplásmico .

Biosíntesis de triglicéridos

El ácido fosfatídico también es un precursor de la biosíntesis de triglicéridos. La fosfotasa del ácido fosfatídico cataliza la conversión de ácido fosfatídico en diacilglicérido, que se convertirá en triacilglicérido por la aciltransferasa . La biosíntesis de triglicéridos ocurre en el citosol.

Biosíntesis de ácidos grasos

El precursor de los ácidos grasos es la acetil-CoA y se encuentra en el citosol de la célula. La reacción neta general, usando palmitato (16: 0) como sustrato modelo es:

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

Biosíntesis de colesterol

El colesterol se puede producir a partir de acetil-CoA a través de una vía de múltiples pasos conocida como vía isoprenoide . Los colesteroles son esenciales porque pueden modificarse para formar diferentes hormonas en el cuerpo, como la progesterona . El 70% de la biosíntesis de colesterol se produce en el citosol de las células hepáticas.

Trastornos del metabolismo de los lípidos

Los trastornos del metabolismo de los lípidos (incluidos los errores innatos del metabolismo de los lípidos ) son enfermedades en las que se producen problemas para descomponer o sintetizar grasas (o sustancias similares a las grasas). Los trastornos del metabolismo de los lípidos están asociados con un aumento de las concentraciones de lípidos plasmáticos en la sangre, como el colesterol LDL , VLDL y triglicéridos, que con mayor frecuencia conducen a enfermedades cardiovasculares. Gran parte del tiempo, estos trastornos son hereditarios, lo que significa que es una afección que se transmite de padres a hijos a través de sus genes. La enfermedad de Gaucher (tipos I, II y III), la enfermedad de Niemann-Pick , la enfermedad de Tay-Sachs y la enfermedad de Fabry son todas enfermedades en las que los afectados pueden tener un trastorno del metabolismo de los lípidos del cuerpo. Enfermedades más raras en relación con un trastorno del metabolismo de lípidos son sitosterolemia , enfermedad de Wolman , la enfermedad de Refsum , y xantomatosis cerebrotendinosa .

Tipos de lípidos

Los tipos de lípidos involucrados en el metabolismo de los lípidos incluyen:

  • Lípidos de membrana:
    • Fosfolípidos : Los fosfolípidos son un componente principal de la bicapa lipídica de la membrana celular y se encuentran en muchas partes del cuerpo.
    • Esfingolípidos : los esfingolípidos se encuentran principalmente en la membrana celular del tejido neural.
    • Glicolípidos : la función principal de los glicolípidos es mantener la estabilidad de la bicapa lipídica y facilitar el reconocimiento celular.
    • Glicerofosfolípidos : el tejido neural (incluido el cerebro) contiene grandes cantidades de glicerofosfolípidos.
  • Otros tipos de lípidos:
    • Colesteroles : Los colesteroles son los principales precursores de diferentes hormonas de nuestro organismo como la progesterona y la testosterona. La función principal del colesterol es controlar la fluidez de la membrana celular.
    • Esteroides : véase también esteroidogénesis : los esteroides son una de las moléculas de señalización celular importantes.
    • Triacilglicéridos (grasas) - ver también lipólisis y lipogénesis : Los triacilglicéridos son la forma principal de almacenamiento de energía en el cuerpo humano.
    • Ácidos grasos : véase también metabolismo de los ácidos grasos: los ácidos grasos son uno de los precursores utilizados para la biosíntesis de la membrana lipídica y del colesterol. También se utilizan para obtener energía.
    • Sales biliares : las sales biliares se secretan desde el hígado y facilitan la digestión de lípidos en el intestino delgado.
    • Eicosanoides : los eicosanoides están hechos de ácidos grasos en el cuerpo y se utilizan para la señalización celular.
    • Cuerpos cetónicos : los cuerpos cetónicos están hechos de ácidos grasos en el hígado. Su función es producir energía durante los períodos de inanición o baja ingesta de alimentos.

Referencias

Lípidos + metabolismo en los encabezados de temas médicos (MeSH) de la Biblioteca Nacional de Medicina de EE. UU .