METABOLISMO DE LÍPIDOS Digestión y absorción de las grasas. Los triglicéridos provienen de tres orígenes principales: a) la alimentación, b) la biosíntesis de novo c) las reservas existentes en los adipositos. Las grasas son insolubles en medios acuosos por lo tanto la participación de las sales biliares es de crucial importancia ya que emulsifican a éstas que son absorbidas a través de la mucosa intestinal. El transporte de los lípidos ocurre mediante la participación de proteínas formando agregados solubles denominados lipoproteínas.
Los ácidos grasos, glicerol y monoacilgliceroles permanecen formando micelas, pueden pasar al interior del eritricito por difusión facilitada y ya dentro se unen a proteinas formando quilomicrones que son exocitados y recogidos por la linfa hasta llegar al hígado
La lecitina dona un ácido graso para que éste se esterifique con el colesterol formando el colesterol esterificado haciendo a éste más hidrófobo. Los esteres de colesterol forman parte de las LDL que proporcionan colesterol a otros tejidos. Colesterol HDL "Bueno" La lipoproteína de alta densidad o colesterol HDL, se ha ganado el nombre de "colesterol bueno" porque se considera que quita el colesterol de la sangre. Si usted tiene menos de 40 mg/dL de colesterol HDL "bueno" en su sangre, se considera que es un nivel demasiado bajo. Lo ideal es tener más de 60 mg/dL. Colesterol LDL "Malo" La lipoproteína de baja densidad o colesterol HDL se conoce como el "colesterol malo". El exceso de colesterol LDL se acumula en sus arterias. Recuerde que le conviene tener el colesterol LDL "malo" en un nivel bajo. El colesterol alto es uno de los principales factores de riesgo para enfermedades del corazón. 160 mg/dL o más es considerado muy alto De 130 a 159 mg/dL es considerado al límite De 100 a 129 mg/dL es casi normal Menos de 100 mg/dL es óptimo Le conviene que su colesterol HDL sea "Alto" y su LDL sea "Bajo".
Las lipasas responden a la presencia de adrenalina y glucagon activando una cascada de reacciones que llevan a la presencia de una lipasa activa que hidroliza los triglicéridos para darnos ácidos grasos libres que van a b-oxidación para proporcionar energía. Vías degradativas de los lípidos Oxidación de los ácidos grasos Lynen, Premio Nobel en 1964). Los componentes más universales y característicos de los lípidos son los ácidos grasos. Tanto los acilgliceroles como los fosfolípidos y otros lípidos complejos liberan ácidos grasos por hidrólisis. Los ácidos grasos que llegan a los tejidos,
transportados por la albúmina plasmática, pueden proceder de tres fuentes principales: •
Lípidos de la dieta absorbidos como micelas y transportados como quilomicrones.
•
Biosíntesis “de novo” a partir de azúcares, principalmente en hígado y tejido adiposo.
•
Degradación de lípidos de reserva por acción de una lipasa estimulada por hormonas (adrenalina, glucagón, ACTH).
En su mayoría, los ácidos grasos se encuentran formando acilgliceroles, fosfoacilgliceroles y esfingolípidos. Los ácidos grasos son desprendidos de estos lípidos por acción de enzimas llamadas lipasas durante el proceso conocido como liberación.
FIGURA 6.11
La oxidación de los ácidos grasos tiene lugar en la matriz mitocondrial. Para llegar a ella los ácidos grasos, en el exterior de la matriz, deben transformarse en acilScoA; es decir, son activados y después atraviesan la membrana mitocondrial interna con la ayuda de una translocasa: carnitina.
Activación Los ácidos grasos se convierten en tioésteres de la CoA (forma activa de alta energía del grupo acilo), ya sea para su degradación o reutilización. El proceso de activación más común requiere la participación de una tiocinasa de los ácidos grasos dependiente del ATP
FIGURA 6.12
Transporte del ácido graso a la mitocondria vía carnitina Como el acil-SCoA no puede atravesar la membrana interna mitocondrial, el radical acilo es transferido a una molécula (zwitteriónica) llamada carnitina. Una translocasa permite la entrada a la matriz mitondrial de acilcarnitina, al tiempo que sale carnitina libre. En el interior de la mitocondria el radical acilo se une nuevamente a la CoA.
ENZIMAS PARTICIPANTES Acil-SCoA sintetasa
3’Carnitinaciltransferasa II (cara matriz)
Pirofosfatasa
4 Translocasa
Carnitinaciltransferasa I (cara citosólica)
Beta-oxidación de los ácidos grasos saturados Después de ingresar en la matriz mitocondrial, el ácido graso activado es oxidado mediante cuatro reacciones secuenciales que se llevan a cabo en ciclos sucesivos. Este proceso de la β-oxidación también se denomina espiral de Lynen. Estas reacciones son: 1 Deshidrogenación. Esta deshidrogenación es catalizada por una acil-SCoA deshidrogenasa que utiliza como coenzima al FAD, dando como resultado la formación de acil-SCoA α,β insa-turado. 2 Hidratación. Esta reacción es catalizada por una enoil-SCoA hidratasa, que forma β-hidroxia-cil-SCoA. 3 Deshidrogenación. Esta deshidrogenación es catalizada por la enzima βhidroxiacil-SCoA deshidrogenasa que utiliza como coenzima al NAD+ con formación de un β-cetoacil-SCoA. 4 Rompimiento tiólico. Reacción catalizada por una β−cetotiolasa que libera acetil-SCoA y una segunda acil-SCoA que ahora tiene dos átomos de carbono menos.
El ejemplo del ácido graso que se presenta a continuación no es común que se encuentre en las células; la finalidad es mostrar los pasos de una oxidación completa.
Energética de la β-oxidación La acetil-CoA, que se produce en la β-oxidación, ingresa al C.A.C. para su completa oxidación a CO2. El FADH2 y NADH·H+ producidos pasan a la cadena respiratoria para proporcionarnos 2 y 3 ATP, respectivamente. La producción total de ATP (energía) en el ejemplo anterior es: Rendimiento de ATP 3 Acetil-SCoA 3 x 12 = 36 2 FADH2
2 x
2 = 4
2 NADH·H+
2 x
3 = 6
Total
= 46
Después de sustraer el ATP usado para la activación inicial, la suma neta es 45 ATP, resultado del ca-tabolismo completo de una molécula de ácido caproico (C6H12O2). En comparación, la oxidación completa de una molécula de glucosa (C6H12O6) sólo rinde 38 ATP, esa mayor cantidad de ATP por carbono refleja la diferencia en el estado de oxidación de los carbonos de la glucosa respecto a los carbonos del ácido. Los carbonos de los ácidos grasos se encuentran más reducidos, por lo tanto, generan más energía al oxidarse. Oxidación de los ácidos grasos insaturados y de número impar de carbonos Los ácidos grasos insaturados, con uno o más dobles enlaces, se activan y metabolizan de igual forma que los saturados, pero requieren de dos enzimas adicionales. •
Los ácidos que tienen un doble enlace cis en posición impar precisan de la actuación de una CoA isomerasa que cambia el lugar y la isomería del doble enlace para que pueda actuar la enoil CoA hidratasa. (β - γ) cis → (α - β) trans El resto del proceso oxidativo es idéntico al de los saturados.
•
Otra enzima auxiliar es la 2,4-dienoilCoA reductasa que interviene en la oxidación de los ácidos grasos poliinsaturados, como el ácido linoleico (18 C, dobles enlaces cis entre los C 9-10 y entre los C 12 y 13)
•
Los ácidos grasos con un número impar de átomos de carbono siguen fielmente la β-oxidación con la única diferencia que el último fragmento carbonado será propionil-SCoA en lugar de acetil-SCoA. El destino metabólico del propionil es entrar al C.A.C. en forma de succinil, siguiendo la secuencia de reacciones que se ilustran en la figura 6.16 La oxidación del ácido que se presenta en el siguiente ejemplo tiene como
única finalidad mostrar los pasos que se llevan a cabo, ya que no se encuentra en las células.
Enzimas participantes 1 Carboxilasa de la propionil-SCoA (coenzima: biotina) 2 Racemasa de la metilmalonil-SCoA 3 Mutasa de la metilmalonil-SCoA (coenzima: B12)
Energética La producción de ATP en el ejemplo anterior es:
Rendimiento de ATP 2 acetil-SCoA 1 FADH2 2 NADH·H+ 1 propionil-SCoA
2 x 12 1 x 2 2 x 3 1 x 6 Total
= 24 = 2 = 6 = 6 = 38
Formación y utilización de los cuerpos cetónicos Cuando la oxidación de azúcares no transcurre a ritmo suficiente (ayuno), el C.A.C. no funciona de modo satisfactorio. En estas condiciones la β-oxidación de los ácidos grasos se activa para proporcionar acetil-SCoA, NADH·H+ y FADH2. Pero no podrá consumirse totalmente la acetil-SCoA que se va produciendo.
Únicamente en la mitocondria hepática, la acetil-SCoA también puede convertirse en cuerpos cetónicos. Los cuerpos cetónicos son lípidos combustibles que continuamente se liberan del hígado. Cuando en el tejido adiposo se hidrolizan grandes cantidades de triglicéridos como respuesta a un aumento de la demanda energética, aumenta la oxidación de los ácidos grasos en el hígado y otros tejidos. Esto incrementa la cetogénesis en hígado y, por tanto, la concentración de cuerpos cetónicos en circulación. Las reacciones correspondientes a la cetogénesis son:
Los cuerpos cetónicos sirven como sustituto de la glucosa, que es la fuente de energía normal del encéfalo. En las neuronas cerebrales el β-hidroxibutirato se convierte en acetil-SCoA para ingresar en el C.A.C. esquematiza en seguida
Esta ruta metabólica se