Metabolismus tuků nebo lipidů je proces syntézy a degradace lipidů v buňkách včetně jejich rozpadu a skladování z důvodu tvorby zásoby energie, jako stavební látky či jako rozpouštědlo pro nepolární látky.

Tuky jsou získávány konzumací potravin nebo jsou syntetizovány játry zvířat.^[1] Lipogeneze je proces syntézy tuků.^[2][3] Většina lipidů nalezených v lidském těle při požití potravy jsou triglyceridy a cholesterol.^[4] Mezi další typy lipidů nalezených v těle patří mastné kyseliny a membránové lipidy. Metabolismus lipidů je často spojován jen s procesem trávení a vstřebávání stráveného tuku; Existují však dva jiné způsoby, jak mohou organismy používat tuky k získání energie: spotřeba dietních tuků a skladovaní tuku.^[5] Obratlovci včetně lidí znají obě metody užívání tuku jako zdroje energie pro orgány, např. srdce.^[6] Vzhledem k tomu, že lipidy jsou hydrofobní molekuly, je třeba je rozpustit dříve, než začne jejich metabolismus. Metabolismus lipidů často začíná hydrolýzou, ke které dochází pomocí různých enzymů v zažívacím systému.^[7][2] Metabolismus lipidů existuje i v rostlinách, ale je odlišný od metabolismu u živočichů.^[8] Druhým krokem po hydrolýze je vstřebávání mastných kyselin do epiteliálních buněk střevní stěny.^[6] V epiteliálních buňkách jsou mastné kyseliny baleny a transportovány do zbytku těla.^[9]

Trávení tuků

Trávení je prvním krokem metabolismu lipidů a jde o proces štěpení triglyceridů do malých monoglyceridových jednotek pomocí lipázových enzymů. Trávení tuků začíná v ústech chemickým trávením linguální lipázou. Přijímaný cholesterol se nerozkládá lipázami a zůstává neporušený, dokud nevstoupí do epitelových buněk tenkého střeva. Lipidy pak pokračují do žaludku, kde chemické trávení pokračuje žaludeční lipázou a začíná mechanické trávení (peristaltika). Většina trávení a absorpce lipidů však nastane, jakmile se tuky dostanou do tenkého střeva. Chemické látky ze slinivky břišní (rodina pankreatických lipáz a lipázy závislé na žlučové soli) jsou vylučovány do tenkého střeva, aby pomohly rozpadu triglyceridů,^[10] což spolu s dalším mechanickým trávením vede k tomu, že jednotlivé mastné kyseliny jsou schopné se absorbovat do malých střevních epiteliálních buněk.^[11] Pankreatická lipáza je zodpovědná za signalizaci hydrolýzy triglyceridů do separovaných volných mastných kyselin a glycerolových jednotek.

Absorpce lipidů

Druhým krokem metabolismu lipidů je vstřebávání tuků. K absorpci tuků dochází pouze v tenkém střevě. Jakmile jsou triglyceridy rozděleny na jednotlivé mastné kyseliny a glyceroly společně s cholesterolem se nahromadí do struktur nazývaných micely. Mastné kyseliny a monoglyceridy opouštějí micely a difundují přes membránu a vstupují do střevních epiteliálních buněk. V cytosolu epiteliálních buněk se mastné kyseliny a monoglyceridy rekombinují zpět do triglyceridů. V cytosolu epiteliálních buněk jsou triglyceridy a cholesterol zabaleny do větších částic nazývaných chylomikrony, což jsou amfipatické struktury, které dopravují natrávené lipidy.^[9] Chylomikrony procházejí krevním řečištěm do tukových a jiných tkání v těle.^[6][2][3]

Transport lipidů

Vzhledem k hydrofobní povaze membránových lipidů, triglyceridů a cholesterolu vyžadují k transportu speciální transportní proteiny známé jako lipoproteiny. Amfipatická struktura lipoproteinů umožňuje, aby triglyceroly a cholesterol byly transportovány krví. Chilomikrony jsou jednou podskupinou lipoproteinů, které nesou vylučované tuky z tenkého střeva do zbytku těla. Různé hustoty lipoproteinů jsou charakteristické pro typ transportovaného tuku. Například velmi nízkodenzitní lipoproteiny (VLDL) nesou syntetizované triglyceridy a transportní cholesterolu probíhá s pomocí nízkodenzitních lipoproteinů (LDL) do periferních tkání. Některé z těchto lipoproteinů jsou syntetizovány v játrech.

Katabolismus lipidů

Jakmile chylomikrony (nebo jiné lipoproteiny) projdou skrz tkáň, budou prošlé částice rozděleny lipoproteinovou lipázou v luminálním povrchu endoteliálních buněk v kapilárách za uvolnění triglyceridů.^[12] Triglyceridy se štěpí na mastné kyseliny a glycerol před vstupem do buněk a zbývající hladina cholesterolu bude opět cestovat přes krev do jater.^[13]

V cytosolu buňky (např. svalové buňky) bude glycerol převeden na glyceraldehyd 3-fosfát, který je meziproduktem glykolýzy, aby se dále oxidoval a produkoval energii. Hlavní kroky katabolismu mastných kyselin se však vyskytují v mitochondriích.^[14] Mastné kyseliny s dlouhým řetězcem (více než 14 uhlíků) je třeba převést na mastný acyl-CoA, aby se dostala přes membránu mitochondrií.^[6]

Katabolismus mastných kyselin začíná v cytoplazmě buněk, protože Acyl-CoA syntetáza využívá energii od štěpení ATP k katalyzování přidání koenzymu A na mastnou kyselinu.^[6] Výsledný Acyl-CoA prochází membránou mitochondrie a vstupuje do procesu beta oxidace. Hlavní produkty beta-oxidační dráhy jsou Acetyl-CoA (který se používá v cyklu kyseliny citronové k výrobě energie), NADH a FADH.^[14] Proces beta oxidace vyžaduje následující enzymy: Acyl CoA dehydrogenázu, Enoyl-CoA hydratázu, 3-hydroxyacyl-CoA dehydrogenázu a 3-ketoacyl-CoA thiolázu.^[13]

Diagram vlevo ukazuje, jak se mastné kyseliny převádějí na Acetyl-CoA. Celková čistá reakce za použití palmitoylového CoA (16: 0) jako modelového substrátu je:

7 FAD + 7 NAD ⁺ + 7 CoASH + 7 H _2O + H (CH ₂ CH _{2) 7} CH _2CO-SCoA → 8 _CH3 CO-SCoA + 7 FADH ₂ + 7 NADH + 7 H ⁺

Biosyntéza lipidů

Kromě dietních tuků skladovací lipidy uložené v tukových tkáních jsou jedním z hlavních zdrojů energie pro živé organismy.^[15] Triakylglyceroly, lipidová membrána a cholesterol mohou být syntetizovány organismy různými cestami.

Biosyntéza membránových lipidů

Existují dvě hlavní třídy membránových lipidů: glycerofosfolipidy a sfingolipidy. Ačkoli se v našem těle syntetizuje mnoho různých membránových lipidů, cesty sdílejí stejný vzorec. Prvním krokem je syntetizace páteře (sfingosinu nebo glycerolu), druhým krokem je přidání mastných kyselin k páteři, aby se vytvořila kyselina fosfatidová. Kyselina fosfatidová se dále modifikuje přidáním různých hydrofilních skupin hlavy k páteří. Biosyntéza membránových lipidů se vyskytuje v membráně endoplazmatického retikulu.^[16]

Triglyceridová biosyntéza

Kyselina fosfatidová je rovněž prekurzorem biosyntézy triglyceridů. Fosfátová kyselina fosfatáza katalyzuje konverzi kyseliny fosfatidové na diacylglycerid, který se převede na triacylglycerid acyltransferázou. V cytosolu dochází k biosyntéze triglyceridů.^[17]

Biosyntéza mastných kyselin

Prekursorem mastných kyselin je acetylCoA, který se nachází v cytosolu buňky.^[17] Celková čistá reakce s použitím palmitátu (16: 0) jako modelového substrátu je:

8 Acetyl-coA + 7 ATP + 14 NADPH + 6H + → palmitát + 14 NADP + + 6H2O + 7ADP + 7P

Biosyntéza cholesterolu

Cholesterol může být vyroben z acetyl-CoA cestou několika kroků známou jako Isoprenoidová cesta. Cholesterolové látky jsou nezbytné, protože mohou být modifikovány tak, aby vytvářely různé hormony v těle, jako je progesteron.^[6] 70% biosyntézy cholesterolu se vyskytuje v cytosolu jaterních buněk.

Poruchy metabolismu lipidů

Poruchy metabolismu lipidů jsou onemocnění, při kterých dochází k potížím při rozpadu nebo syntéze tuků (nebo tukových látek).^[18] Poruchy metabolismu lipidů jsou spojeny se zvýšením koncentrací plazmatických lipidů v krvi, jako jsou LDL cholesterol, VLDL a triglyceridy, které nejčastěji vedou ke kardiovaskulárním chorobám.^[19] Většinou jsou tyto poruchy dědičné.^[18] Osoby trpící nemocemi jako je Gaucherova choroba (typ I, typ II a typ III), nemoci Neimann-Pick, Tay-Sachsova choroba nebo Fabryho choroba mohou mít poruchu metabolismu lipidů ve svém těle.^[20] Vzácnější onemocnění spojená s poruchami metabolismu lipidů jsou sitosterolemie, Wolmanova choroba, Refsumova choroba a cerebrotendinózní xantomatóza.^[20]

Druhy lipidů

Typy lipidů podílejících se na metabolismu lipidů zahrnují:

Membránové lipidy:

• Fosfolipidy: Fosfolipidy jsou hlavní složkou lipidové dvojvrstvy buněčné membrány a nacházejí se v mnoha částech těla.^[21]
• Sfingolipidy: Sfingolipidy se většinou vyskytují v buněčné membráně nervové tkáně.^[16]
• Glykolipidy: Hlavním úkolem glykolipidů je udržovat stabilitu lipidové dvojvrstvy a usnadňovat rozpoznávání buněk.^[21]
• Glycerofosfolipidy: Neurální tkáň (včetně mozku) obsahuje velké množství glycerofosfolipidů.^[21]

Jiné typy lipidů jsou:

• Cholesterol: Cholesterol jsou hlavní prekurzory různých hormonů v našem těle, jako jsou progesteron a testosteron. Hlavní funkcí samotného cholesterolu je řízení plynulosti buněčné membrány.^[22]
• Steroid – viz také steroidogenesis : Steroidy jsou jednou z důležitých buněčných signalizačních molekul.^[22]
• Triacylglyceroly (tuky) – viz též lipolýza a lipogeneze: Triacylglyceridy jsou hlavní formou skladování energie v lidském těle.^[1]
• Mastné kyseliny – viz též metabolismus mastných kyselin: Mastné kyseliny jsou jedním z prekurzorů používaných pro biosyntézu lipidových membrán a cholesterolu. Používají se také pro energii.
• Žlučové soli: Žlučové soli jsou sekretovány z jater a usnadňují trávení lipidů v tenkém střevě.^[23]
• Eicosanoidy: Eicosanoidy jsou vyrobeny z mastných kyselin v těle a používají se pro buněčnou signalizaci.^[24]
• Ketolátky: Ketolátky jsou vyrobeny z mastných kyselin v játrech. Jejich funkcí je produkovat energii během období hladovění nebo nízkého příjmu potravy.^[6]

Reference

V tomto článku byl použit překlad textu z článku Lipid metabolism na anglické Wikipedii.

Externí odkazyeditovat | editovat zdroj

• Obrázky, zvuky či videa k tématu metabolismus tuků na Wikimedia Commons