La lipogènesi és la principal ruta metabòlica per la qual es sintetitzen àcids grassos de cadena llarga a partir dels carbohidrats consumits en excés en la dieta. Aquests àcids grassos poden ser incorporats als triglicèrids mitjançant la seva esterificació a molècules de glicerol.
En condicions normals la lipogènesi ocorre en el fetge i en el teixit adipós i es considera un dels principals contribuents de l'manteniment de l'homeòstasi de triglicèrids en el sèrum sanguini.
Estructura de la àcid gras sintasa d'humans (FASN) (Font: EMW
via
Wikimedia Commons)
Els triglicèrids són el principal reservori energètic de el cos i l'energia continguda en aquests és extreta gràcies a un procés conegut com lipòlisi que, contrari a la lipogènesi, consisteix en la separació i alliberament de molècules de glicerol i àcids grassos cap al torrent sanguini.
El glicerol alliberat serveix de substrat per a la ruta gluconeogénica i els àcids grassos poden ser transportats cap a altres compartiments acomplexats amb l'albúmina sèrica.
Aquests àcids grassos són captats per gairebé tots els teixits a excepció de el cervell i els eritròcits, després són esterificats a triacilglicerols novament per ser oxidats com a combustibles o emmagatzemats com a reserva energètica.
Les dietes riques en greixos són les principals causants de l'obesitat, ja que l'excés calòric ha de ser emmagatzemat i el teixit adipós ha expandir-se per acomodar tant els lípids ingerits en excés com els que són sintetitzats endògenament.
Característiques i funcions
En el cos humà, per exemple, els àcids grassos sorgeixen bé sigui de processos biosintètics a partir de l'acetil-CoA o com a producte de l'processament hidrolític de greixos i fosfolípids de membrana.
Molts mamífers són incapaços de sintetitzar alguns àcids grassos, el que fa que aquests siguin components essencials de la seva dieta.
La funció principal de la lipogènesi té a veure amb l'emmagatzematge d'energia en forma de greixos (lípids) que es dóna a l'consumir una major quantitat de carbohidrats que els que el cos necessita, superant fins i tot les capacitats d'emmagatzematge hepàtic de glucogen.
Els lípids sintetitzats per aquesta ruta són emmagatzemats en el teixit adipós blanc, el principal lloc d'emmagatzematge de lípids en el cos.
En totes les cèl·lules de el cos passa lipogènesi, però, són els teixits adiposos i el fetge els principals llocs de síntesi. Aquesta ruta es dóna en el citoplasma cel·lular, mentre que l'oxidació dels àcids grassos passa en els compartiments mitocondrials.
La lipogènesi i la síntesi posterior de triglicèrids està seguida de la síntesi i secreció d'unes partícules lipoproteicas de molt baixa densitat conegudes com partícules VLDL (de l'anglès Very Low Density Lipoprotein), que són capaços d'entrar en el torrent sanguini.
Tant les partícules VLDL com els triglicèrids poden ser hidrolitzats en els capil·lars dels teixits extra-hepàtics, principalment en els teixits musculars i adiposos per a l'alliberament o l'emmagatzematge d'energia.
reaccions
El flux d'àtoms de carboni des de la glucosa present en els hidrats de carboni cap als àcids grassos està modulat per la lipogènesi i inclou una sèrie de reaccions enzimàtiques perfectament coordinades.
1-La ruta glucolítica en el citosol de les cèl·lules és responsable de processar la glucosa que ingressa des del torrent sanguini per produir piruvat, que és convertit en acetil-CoA, capaç d'ingressar a l'cicle de Krebs en la mitocòndria, on es produeix citrat.
2-El primer pas de la ruta lipogènica consisteix en la conversió de l'citrat que abandona la mitocòndria en acetil-CoA per l'acció d'un enzim coneguda com ATP-citrat liasa (ACLY).
3-El acetil-CoA resultant és carboxilado per formar malonil-CoA, reacció catalitzada per una acetil-CoA carboxilasa (ACACA).
4-La tercera reacció és la reacció que imposa el pas limitant de tota la ruta, és a dir, la reacció més lenta, i consisteix en la conversió de l'malonil-CoA a palmitat per un enzim àcid gras sintasa (FAS).
5-Altres reaccions aigües avall ajuden a convertir el palmitat en altres àcids grassos més complexos, no obstant això, el palmitat és el producte principal de la lipogènesi de novo.
Síntesi d'àcids grassos
La síntesi d'àcids grassos en els mamífers comença amb el complex àcid gras sintasa (FAS), un complex multifuncional i multimèric en el citosol que sintetitza el palmitat (un àcid gras saturat de 16 carbonis). Per a aquesta reacció empra, com es va esmentar ja, malonil-CoA com a donador de carboni i NADPH com a cofactor.
Les subunitats de l'homodímer de la FAS catalitzen la síntesi i l'elongació dels àcids grassos dos àtoms de carboni alhora. Aquestes subunitats tenen sis activitats enzimàtiques diferents: acetil transferasa, B-cetoacil sintasa, malonil transferasa, B-cetoacil reductasa, B-hidroxiacil deshidratasa i enoïl reductasa.
Diferents membres d'una família de proteïnes d'elongació d'àcids grassos de molt llarga cadena (Elovl) són els responsables de l'allargament dels àcids grassos produïts per la FAS. Aigües avall es troben altres enzims responsables de la introducció de dobles enllaços (desaturació) en les cadenes dels àcids grassos.
Regulació
Nombroses condicions fisiopatològiques tenen a veure amb la regulació defectuosa de la ruta lipogènica, ja que irregularitats en la mateixa interrompen l'homeòstasi lipídica corporal.
Una dieta rica en carbohidrats activa la lipogènesi hepàtica, però s'ha demostrat que no és només la quantitat de carbohidrats ingerits, sinó també el tipus de carbohidrats.
Dades experimentals demostren, per exemple, que sucres simples com la fructosa tenen efectes molt més potents en l'activació de la lipogènesi hepàtica que altres carbohidrats més complexos.
El metabolisme de la glucosa per via glucolítica representa una gran font de carboni per a la síntesi d'àcids grassos.
La glucosa, a més, indueix l'expressió dels enzims involucrats en la ruta lipogènica per mitjà de les proteïnes d'unió als elements de resposta a carbohidrats.
Els nivells de glucosa a la sang també estimulen l'expressió d'aquests enzims per estimulació de l'alliberament d'insulina i inhibició de l'alliberament de glucagó en el pàncrees. Aquest efecte està controlat via la proteïna d'unió a l'element regulador de esterol 1 (SREBP-1) en cèl·lules hepàtiques i adipòcits.
Altres vies de regulació tenen molt a veure amb el sistema endocrí i diferents hormones relacionades indirectament amb l'expressió de moltes de les enzims lipogénicas.
referències
- Ameer, F., Scandiuzzi, L., Hasnain, S., Kalbacher, H., & Zaidi, N. (2014). De novo lipogènesi in health and disease. Metabolism, 0-7.
- Lodhi, IJ, Wei, X., & Semenkovich, CF (2011). Lipoexpediency: de novo lipogènesi es a Metabolic signal transmitter. Trends in Endocrinology & Metabolism, 22 (1), 1-8.
- Mathews, C., van Holde, K., & Ahern, K. (2000). Bioquímica (3th ed.). San Francisco, Califòrnia: Pearson.
- Nelson, DL, & Cox, MM (2009). Lehninger Principis de Bioquímica. Edicions Omega (5th ed.).
- Samuel, VT (2011). Fructose induced lipogènesi: from sugar to fat to insulin resistance. Trends in Endocrinology & Metabolism, 22 (2), 60-65.
- Scherer, T., Hare, JO, Diggs-andrews, K., Schweiger, M., Cheng, B., Lindtner, C.,… Buettner, C. (2011). Brain Insulin Controls Adipose Tissue Lipolysis and lipogènesi. Cell Metabolism, 13 (2), 183-194.
- Schutz, I. (2004). Dietary fat, lipogènesi and energy balanç. Physiology & Behavior, 83, 557-564.
- Strable, MS, & Ntambi, JM (2010). Genetic control of de novo lipogènesi: role in diet-induced Obesity. Critical Reviews in Bioquímica and Molecular Biology, 45 (3), 199-214.
- Zaidi, N., Lupien, L., Kuemmerle, NB, Kinlaw, WB, Swinnen, J. V, & Smans, K. (2013). Lipogènesi and lipolysis: The pathways Exploited by the cancer cells to Acquire fatty àcids Fatty Acids. Progress in Lipid Research, 52 (4), 585-589.