Metabolismul colesterolului 12

transcript

Digestia, absorbţia şi transportul lipidelor

Curs 15

• Metabolismul colesterolului

• Metabolismul arahidonatului

Triacilgliceroli

Membrane lipidice

Sinteza acizilor grasi -oxidare

Acizi grasi

Acetil-CoAColesterol Corpi cetonici

NADHGTP FADH2

Fosforilare oxidativã

Colesterolul

• principalul steroid din organismele animale• constituent al membranelor celulare, reglează

fluiditatea acestora • constituent al lipoproteinelor plasmatice, forme de

transport al colesterolului

• Distribuţie Creier - colesterol stabil metabolic Ficat Cortexul adrenalelor Gonadele

Este precursorul:

-hormonilor steroizi (sexuali, corticosuprarenalieni)

-acizilor biliari

-calciferolului (vitamina D3).

• Organismul uman conţine ~140 g colesterol din care

cca. 8 g este prezent în plasmă în principal în formă

de LDL.

• sinteza endogenă (aproximativ 1 g/zi)

• Exogen 0,6 g/zi.

Biosinteza colesterolului

• În citosol în toate ţesuturile din organism

(predominant în celulele hepatice şi intestinale)

• din acetil-CoA

-glucoză

-acizi graşi

-catenele unor aminoacizi

• Care este forma de trecere a acetil-CoA

citosol -- mitocondrie ????

• Biosinteza în citosol cuprinde etapele:

Acetil-CoA Mevalonat Izopentenil-PP

ScualenColesterol

C2 C6 C5

C30C27

Geranil-PP C10

Farnezil-PPC15

1 Tiolaza(acetil-CoA acetil-transferaza)CoA-SH

Acetil-CoA Acetil-CoA

Acetoacetil-CoA

-hidroxi --metilglutaril-CoA sintaza

(HMG-CoA sintaza)CoA-SH

-hidroxi --metilglutaril-CoA

(HMG-CoA)

HMG-CoA reductaza2 NADPH + 2 H+

2 NADP+ + CoA-SH

Mevalonat

SCoA H3C C

CH2 C SCoA

HOOC CH2 C CH2 C SCoA

HOOC CH2 C CH2 CH2 OH

• HMG-CoA mevalonat

-proces reductiv

-dependent de NADPH

-prima etapă specifică colesterologenezei

-etapa reglatoare a procesului

Acetil-CoA+

Acetoacetil-CoA

3-hidroxi-3-metil glutaril-CoA

Clivare în

mitocondrie

Acetil-CoA+

Acetoacetat

Reducere în citosol

Mevalonat Colesterol

• Reglarea activităţii HMG-CoA reductazei,

enzimă localizată la nivelul reticulului endoplasmic

-feed back inhibiţie conc. > de colesterol

-controlul transcrierii genei

-controlul degradării enzimei

-covalenta fosfo-defosfo

• Reglarea covalentă (fosfo-defosfo)

-forma fosfo mai puţin activă

-forma defosfo mai activă.

☺Insulina scade concentraţia AMPc

-stimulează biosinteza colesterolului

☺Glucagonul creşte concencentraţia AMPc

-inhibă biosinteza colesterolului.

HMG-CoA

Mevalonat

Colesterol

ATP ADP

HMG-CoA HMG-CoAreductaza reductaza

(defosfo, activã) (fosfo, inactivã)

Fosfoprotein fosfataza-2

fosfataza-1Fosfoprotein

Inhibitorul fosfoprotein fosfatazei-1

(inactiv) (activ)

ATP ADP

Protein kinazaAMPc-dependentã

(inactivã)

Protein kinazaAMPc-dependentã

(activã)

Reductazkinaza

(defosfo, inactivã)

Reductazkinaza

(fosfo, activã)

ATP ADP

Reductaz kinaz kinazaAMPc-independentã

(activã)

Reductaz kinaz kinaza

AMPc-dependentã

Reductaz kinaz kinazaAMPc-dependentã

(inactivã)(activã)

• inhibiţie competitivă

compactin

lovastatin (mevacor)

pravastatin (pravachol)

simvastatin (zocor)

(cu structură asemănătoare mevalonatului)

Mevalonat

R=H X=H Compactin R=CH3 X=H Lovastatin (Mevacor)R=OH X=H Pravastatin (Pravachol)R=CH3 X=CH3 Simvastatin (Zocor)

HOCOOH

• Reglarea concentraţiei HMG-CoA reductazei prin

reglarea vitezei de sinteză şi degradare.

• T1-2- HMG-CoA reductază - 2-4 ore

• Colesterolul celular = factor reglator;

-represează sinteza

-accelerează degradarea

☻Glucagonul, glucocorticoizii şi postul inhibă sinteza

☻Insulina şi hormonii tiroidieni stimulează sinteza HMG-CoA reductazei

Transformarea mevalonatului în “izopren biologic activ”

Mevalonat 3 ATP3 ADP

Mevalonat-3-fosfo-5-pirofosfat

Izopentenil-PP Dimetil-alil-PP

HOOC CH2 C CH2 CH2

OH HOOC CH2 C CH2 CH2

CH2 C CH2 CH2 O

P P CH3 C CH CH2 O

• Sinteza scualenului prin condensarea a

două unităţi izoprenice

Dimetilalil pirofosfat

Izopentenil pirofosfat1 Prenil transferaza

(cap-coadã)PPa

OGeranil pirofosfat

Prenil transferaza (cap-coadã)

Squalen sintaza (cap-cap)

NADPH + H+

NADP+ + 2 PPa

Scualen

Farnezil pirofosfat

P PO P PO

• Farnezil-pirofosfatul este precursorul

colesterolului

ubiqinonei şi

dolicolului

(CH2-CH=C-CH)10-H

Ubichinonã

CH2-C=CH-CH2 nH

CH2-CH-CH2-CH2-OH

Dolicol

(n=16-20 unitãti izopren)

• Ubiquinona (Coenzima Q)

• transportor de electroni şi H+ în respiraţia

mitocondrială

• în forma redusă (Ubiquinol), este

antioxidant, protejază celulele împotriva stressului

oxidativ.

• Farnezil-PP = substrat pentru izoprenilarea

proteinelor.

• proteine G

• proteine cu rol în transducţia unor semnale

extracelulare sau implicate în diviziunea

celulară

• oncopreoteine

Glucozãglicolizã

Acetil-CoA

HMG-CoA

Mevalonat

HMG-CoA reductaza

Statine

Izopentenil-PP

Geranil-PP

Farnezil-PPUbichinonãScualen sintazã

Scualen

Colesterol

Dolicol

Farnezilarea proteinelor

Lanosterolul este produs prin ciclizarea scualenului

• transformarea Lanosterol Colesterol s-a produs

după ce atmosfera a devenit aerobă.

scualen epoxidazã

NADPH + H+NADP+

Scualen Scualen-epoxid Lanosterol

Ciclazã CH3

H3C CH3

Colesterolul este sintetizat din lanosterol

Lanosterol

(O2, NADPH + H+)

H3C CH3HO Colesterol

Catabolismul colesterolului • Nucleul tetraciclic al colesterolului nu poate fi degradat

în organism;

Colesterol Acizi biliari primariFicat

Acid colic; acid chenodezoxicolic

Conjugare în ficat cu: taurina si glicocolul

Acid taurocolic Acid glicocolic

Acid taurochenodezoxicolic Acid glicochenodezoxicolic

7--dehidroxilare

Acid dezoxicolic Acid litocolic

intestin

Acizi biliari secundari

7--hidroxilaza

Colesterol Acizi biliari primariFicat

Acid colic; acid chenodezoxicolic

Conjugare în ficat cu: taurina si glicocolul

Acid taurocolic Acid glicocolic

Acid taurochenodezoxicolic Acid glicochenodezoxicolic

7--dehidroxilare

Acid dezoxicolic Acid litocolic

intestin

Acizi biliari secundari

7--hidroxilaza

7--Hidroxicolesterol

2CoA-SH+ATP

Propionil-CoA+AMP+PPa

Colil-CoA Chenodezoxicolil-CoA

Taurinã

CoA-SH

Taurocolat

Glicinã

CoA-SH

Taurinã

Taurochenodezoxicolat

Glicinã

CoA-SH

Glicochenodezoxicolat

Deconjugare si

Acid litocolic

Glicocolat

Deconjugare si

Acid dezoxicolic

HOOH3 7

NADPH+H+NADP+

Vitamina C

Colesterol

7-hidroxilazã

12-hidroxilazã

NADPH+H+

2CoA-SH+ATP

NADPH+H+

Propionil-CoA+AMP+PPa

CO-S-CoA

HO OH73

CoA-SH

Etape intermediare

7-dehidroxilare

CO-S-CoA

CO-NH-CH2-CH2-SO3H

CO-NH-CH2-COOH

7-dehidroxilare

Acizi biliariDeficit de Vit.C

Circuitul enterohepatic al acizilor biliari

Jejun (difuzie pasivã)

Absorbtia grãsimilor

Ileon (absorbtie activã)

Colon (difuzie pasivã)

• 95-98% din acizii biliari secretaţi zilnic se reîntorc în circulaţia portală şi ajung din nou în ficat

• includerea în dietă a colestiraminei

Coprostanol Coprostanonã

Transportul colesterolului

Colesterol sintetizat în ficat Acizi biliari esterificat de ACAT (acil-CoA-colesterol acil transferazã)

VLDL IDL LDLsânge

Tesuturi periferice

Colesterolul din dietã Chilomicroni

Tesuturi periferice

sânge

Controlul metabolismului colesterolului

• reglarea activităţii HMG-CoA reductazei

• reglarea vitezei de esterificare a

colesterolului de către ACAT

• reglarea activităţii receptorilor pentru

Capilar Lipoprotein lipaza

Acizi grasiliberi

Hipercolesterolemia familialăA.defect genetic care duce la deficienţe în funcţionarea receptorilor LDL

Acizi grasiliberi

B.Concentraţia crescută de colesterol în dietă.

CapilarLipoprotein lipaza

Acizi grasiliberi

Colesterol exogen

• Curs 15

• Transportul lipidelor

• Structura lipoproteinelor

-lipidele nepolare (colesterolul esterificat şi

triacilglicerolii)

-lipide amfipatice (fosfolipide, colesterol

liber)

-proteine

• Clasificare

–după densitate

–după sarcină

Tipul de LP Densitate(g/cm3)

Sursa Diametrul(nm)

Proteine (%)

Lipide totale

Componente lipidice

principale

Apoproteine

CM <0,95 Intestin 90-1000 1-2 98-99 Triacilgliceroli A-I, A-II,A-IV, B-48,

C-I, C-II, C-III, E.

CMremanenţi

<1,006 CM 45-150 6-8 92-94 Triacilglicerolifosfolipide

colesterol

B-48, E

VLDL 0,95-1,006 Ficat 30-90 7-10 90-93 Triacilgliceroli B-100, C-I, C-II,

IDL 1,006-1,019 VLDL 25-35 11 89 Triacilglicerolicolesterol

B-100, E

LDL 1,019-1,063 VLDL 20-25 21 79 Colesterol B-100

HDLHDL1

……HDL2

……HDL3

………PreHDL3

1,019-1,063……………1,063-1,125……………1,125-1,210……………

>1,210

Ficat şiintestinVLDL,CM

20-25……….10-20

……….5-10

……….<5

32………..33………..57……......

68……….67……….43……….

FosfolipideColesterol

A-I, A-II, A-IV,

C-I, C-II, C-III, D, E

……….A-I

AG- albumine >1,2810 Tesutadipos

99 1 Acizi graşi

• După densitate

–Lipoproteine cu densitate mare, HDL (high density lipoproteins)

–Lipoproteine cu densitate mică, LDL (low density lipoproteins),

–Lipoproteine cu densitate intermediară, IDL (intermediate density lipoproteins),

–Lipoproteine cu densitate foarte mică, VLDL (very low density lipoproteins),

–Chilomicroni.

După electroforeză

• -chilomicroni• -pre- lipoproteine;• --lipoproteine;• --lipoproteine.

Apoproteinele

• componente structurale

☻apo-A -lipoproteine

☻apo-B lipoproteinele (LDL)

pre- (VLDL)

chilomicroni

☺asigură interacţia lipoproteinelor cu

receptori celulari:

apo-B100 şi apo-E cu

receptorii pentru LDL

apo-AI cu

receptorii pentru HDL

Apoproteina Lipoproteina Masa moleculară

Roluri

A-I HDL, Chilomicroni 28 Activator al LCAT

A-II HDL, Chilomicroni 17 Inhibitor al LCAT

A-IV HDL Activator al LCAT

B-100 LDL, VLDL, IDL 550 Se sintetizează în ficat. Interacţionează cu receptorii

celulari.

B-48 Chilomicroni, Resturi

chilomicronice

260 Se sintetizează în intestinRol structural

C-I VLDL, HDL 7,6 Activator al LCAT

C-II VLDL, HDL 8,8 Activator al lipoproteinlipazei extrahepatice

C-III VLDL, HDL, Chilomicroni

8,75 Inhibitor al lipoproteinlipazei

D HDL 20 Transportor de colesaterol esterificat între diverse

lipoproteine.

E VLDL, HDL, Chilomicroni,

Resturi chilomicronice

34 Interacţionează cu receptorii hepatici specifici pentru resturi chilomicronice şi

• –cofactori pentru unele enzime:

apo-CII pentru lipoproteinlipază

apo-AI şi apo-AIV pentru LCAT

(lecitin colesterol acil transferază)

Metabolismul lipoproteinelor plasmatice

• Care sunt enzimele implicate ?

Acil-glicerol lipaza hepatică (HAL)

-Nu necesită apo CII pentru activare

-Continuă degradarea TAG (iniţiată de

lipoprotein lipază) din chilomicroni şi VLDL;

• lipoproteinlipaza (LPL) localizată pe suprafaţa

luminală a endoteliului vascular, în special în capilare,

ancorată (necovalent) prin glicozaminoglicani-heparan

sulfat

• Substratul enzimei:

-TAG din chilomicroni şi VLDL.

Se află în: ţesutul adipos, muşchii scheletici,

miocardul, glanda mamară, pulmonul.

Lipoprotein lipaza(tesut adipos)

alimentatie, glucozã, insulinã

catecolamine, ACTH, cortizol, foame, stress

Lipoprotein lipaza(muschi)

deficit caloric (foame)

• Lecitin-colesterol acil transferaza (LCAT)

• este sintetizată în ficat şi transportată în

plasmă, înglobată în HDL.

• Substratul LCAT -lipoproteinele

• Apo-A1 şi A-IV activează LCAT

• catalizează reacţia

Lecitină + Colesterol 2-lizolecitină + acil-

colesterol

CH2 CH2 N+(CH3)3

Fosfatidil-colinã (lecitinã)

• Acil-CoA-colesterol acil transferaza (ACAT),

enzimă intracelulară care catalizează

esterificarea colesterolului cu acizi graşi

• Formarea şi degradarea chilomicronilor

• Chilomicroni

– Formare în Enterocit

–98% lipide

–2% proteine (apo B48)

»86 % TG exogene

»6% colesterol

»8% fosfolipide

• au dimensiuni mari şi densitate mai mică decât

a serului

• cuprind apo-B48 şi apo-A

• în sânge primesc apo-C şi apo-E de la HDL.

• După 6-7 ore de la ingestia de grăsimi

chilomicronii dispar din sânge,

• Chilomicronii reprezintă forma de

transport a TAG exogene către ţesuturi

• Catabolismul chilomicronilor are loc în două etape:

-transformarea chilomicronilor în “resturi chilomicronice”

-captarea resturilor chilomicronice de către ficat, facilitată

de apo-E, prin endocitoză mediată receptorial

(receptorul este o 2-macroglobulină).

• Cum se catabolizează CM ?

• TG din CM sunt substraturi pentru LPL

TG din dietã

Intestin

Via sistem

C EP,C

CM remanenti

TESUT EXTRAHEPATIC

Lipoprotein lipaza

Glicerol

Acizi grasi

în stare nãscândã

limfatic

Receptori pentruApo B-100 si Apo E

Receptori LRP

Colesterol

Acizi grasi

• Corelaţii clinice

☻Potenţialul aterogenic al chilomicronilor

-când densitatea receptorilor pentru LDL la

ficat este scăzută

☻Hiperlipoproteinemie de tip (I)

-hiperchilomicronemia este determinată

de deficienţă înăscută de lipoproteinlipază

☻Deficienţa sintezei Apo B-48 la nivel

intestinal

-nu se sintetizează CM intestinal

-transportul lipidelor exogene este afectat.

Metabolizarea VLDL

• VLDL sunt sintetizate de ficat şi transportă

lipide către ţesuturile extrahepatice

• VLDL

– Ficat

• 10% proteine (apo B100 şi cantităţi mici de apo E şi C)

• 90% lipide

– 60% TAG endogene

– 20% colesterol

– 20% fosfolipide)

-TAG din VLDL sunt substraturi pentru LPL

ţesutul adipos şi

muscular

– dispar din sânge după un post de 8-10 ore

C EP,C

TESUT EXTRAHEPATIC

Lipoprotein lipaza

Glicerol

Acizi grasi

în stare nãscândã

Receptori pentruApo B-100 si Apo E

Colesterol

Acizi grasi

CE VLDL

IDL(VLDL remanenti)

LDLLDL

(Receptori Apo B-100, Apo E)

TESUTURI EXTRAHEPATICE

• VLDL sunt prezente în plasmă după ingerare de raţii bogate în glucide.

• după un post de 8-10 ore, sângele este practic lipsit de VLDL

• cresc in singe În: -foame prelungită-inaniţie-diabet, plasma cuprinde VLDL, ca urmare a sintezei crescute de trigliceride hepatice, pe seama acizilor graşi liberi, circulanţi.

• Perturbarea sintezei VLDL steatoza

hepatică

• Metabolismul LDL şi HDL

• Chilomicroni– Enterocit

– 2% proteine (apo B48)

– 98% lipide» 86 % TG exogene» 6% colesterol» 8% fosfolipide

• TG din CM sunt substraturi pentru LPL• dispar din sânge după 6-7 ore de la ingestia de

grăsimi

• VLDL

– Ficat

• 10% proteine (apo B100 şi cantităţi mici de apo E şi C)

• 90% lipide

– 60% TAG endogene

– 20% colesterol

– 20% fosfolipide)

-TAG din VLDL sunt substraturi pentru LPL ţesutul adipos şi

muscular

– dispar din sânge după un post de 8-10 ore

• LDL– Se formează în Sânge din VLDL

• 20% proteine apo B-100 (4536 aa ; poziţia 3200-3600)

apo E• 80% lipide

– 10% TAG– 60% colesterol– 30% fosfolipide)

• LDL stabile metabolic, în circulaţie – aproximativ 3

• LDL sunt endocitate receptorial prin intermediul apo B-

100 şi apo E eliberând colesterol în ţesuturi.

• Goldstein şi Brown (1976) premiul Nobel

• Ce ţesuturi endocitează LDL ?

• Receptori pentru LDL se află

-în ficat

-în ţesuturile extrahepatice

COO-Citosol

• Receptorii pentru LDL din ţesuturile extrahepatice funcţionează maximal la o concentraţie a LDL-colesterolului de numai

25 mg/100ml

• valoarea fiziologică (150-190 mg/100ml).

• Se explică astfel incidenţa crescută a aterosclerozei la om.

HDL circuitul invers al colesterolului

• produse de ficat şi intestin şi secretate în sânge– Conţin

• 50% proteine apo-A I

• 50% lipide – 10% TAG– 40% colesterol– 50%fosfolipide

• LCAT plasmatică are rol în maturarea HDL

• HDL = depozit de apo-C şi apo-E – necesare pentru metabolizarea CM şi a VLDL.

IntestinLCAT

HDL(discoidal)

Strat dublu lipidic

Colesterol biliar,Acizi biliari

Lipaza hepaticã

C, CE, PL

Rinichi

A-IPL, CA-I

Pre-HDL

TESUTURI

ColesterolC

• după 8-10 ore de post, HDL este prezent în

sânge alături de LDL

• LDL-colesterolul – “colesterol malefic”, “bad cholesterol”– factor pro-aterogen

• transportă colesterolul de la ficat spre ţesuturile periferice, favorizând supraîncărcarea acestora cu colesterol

• HDL-colesterolul – “colesterol benefic”, “good cholesterol” – factor antiaterogen

• transportă colesterolul de la ţesuturile periferice la ficat pentru catabolizare şi excreţie

INTESTIN

Lipide din dietã

FICAT Colesterol endogen

Colesterol din dietã

Sãruei biliareColesterol

Chilomicroni

Capilare sanguine

Lipoproteinlipaza

Acizi grasi liberi

MUSCHI TESUT ADIPOSProducere de energie Depozitare

Chilomicroniremanenti

Lipoproteinlipaza

Capilare sanguine

Calea exogenã Calea endogenã

TESUTURIEXTRAHEPATICE

• Colesterolul adus de LDL în ţesuturi are

două efecte

-inhibă enzima reglatoare HMG-CoA reductaza

-influenţată sinteza de noi receptori LDL

• Macrofagele expun receptori alternativi cunoscuţi ca “scavenger receptor” captatori de ox-LDL care in vivo, intravascular, au suferit modificări biochimice

• Aceşti receptori nu sunt subiectul down-reglării ca receptorii LDL clasici

Concentraţia colesterolului seric poate fi

influenţată de dietă Colesterol mg/dl

Colesterol total110-200

LDL-Colesterol 100-130

HDL-Colesterol (bărbaţi)HDL-Colesterol (femei)

>35>40

• Hipercolesterolemia se asociază cu un risc aterogen crescut.

• fumatul, obezitatea, stressul, cafeaua în exces, mesele copioase în detrimentul alimentaţiei continue, raţionale, constituie factori care duc la afecţiuni cardiovasculare.

• Aceşi factori duc la – creşte concentraţA AG în sânge – creşte secreţia de VLDL de către ficat– creşte concentraţia de TG şi colesterol în circulaţie

Lipidograma normală

Chilomicroni (CM) 0 %

Pre-(VLDL) 10-19 %

LDL) 52-59 %

HDL) 25-35 %

Controlul metabolismului colesterolului

• reglarea activităţii HMG-CoA reductazei

• reglarea vitezei de esterificare a

colesterolului de către ACAT

• reglarea activităţii receptorilor pentru

Acizi grasiliberi

Hipercolesterolemia familialăA.defect genetic care duce la deficienţe în funcţionarea receptorilor LDL

Acizi grasiliberi

B.Concentraţia crescută de colesterol în dietă.

CapilarLipoprotein lipaza

Acizi grasiliberi

Colesterol exogen

Dislipoproteinemiile

• hiperlipoproteinemii şi hipolipoproteinemii

-pot fi primare (determinate de factori genetici) sau

-secundare (apar în contextul altor boli).

• Hipolipoproteinemiile pot fi consecinţa unei

sinteze deficitare de lipoproteine sau a unui

catabolism accelerat al acestora.

• Hiperlipoproteinemiile

• dezechilibru între formarea lipoproteinelor şi îndepărtarea acestora din circulaţie.

• Hiperlipoproteinemiile genetice se clasifică după Fredrickson în şase tipuri, în funcţie de tipul fracţiunii lipoproteice modificate

Tip Vîrsta la care se manifestă

Aspecte biochimice Cauze Manifestări clinice

I Copilărie HiperchilomicronemieHipertrigliceridemieHipercolesterolemie

Deficit de apo CII, cofactor pentru LPL

Xantoame eruptive,hepatomegalie

II a La orice vârstă LDL crescuteHipercolesterolemie

Deficitul receptorilor apo B100-apoE în ficat şi ţesuturile extrahepatice

Xantomatoză, risc crescut de ateroscleroză

IIb La orice vârstă LDL şi VLDL crescuteHipertrigliceridemieHipercolesterolemie

Accelerarea sintezei de VLDL, inclusiv a apo B100

Obezitate,Lipsesc xantoamele

III Adult VLDL cu conţinut ridicat în colesterol şi mobilitate anormală

HipertrigliceridemieHipercolesterolemie

Deficit de apo EApo E nefuncţionalăDeficit de lipază hepatică

Xantomatoză (de multe ori palmară)

IV Adult VLDL crescute Hipertrigliceridemie

Creşte sinteza de VLDL ObezitateXantoame eruptive

V Adoles-cenţă

ChilomicronemieVLDL crescute

HipertrigliceridemieHipercolesterolemie

Apo CIII anormalăApo E anormală

Xantoame eruptive, hepatomegalie

• Acizii graşi C20 Lipidele biologic active

“eicosanoizi”

• Familia eicosanoizilor cuprinde:

-prostaglandine

-tromboxani

-prostacicline

-leucotriene

-acizi hidroxieicosatetraenoici (HETE),

-acizi epoxieicosatrienici (EET),

-lipoxine (derivaţi eicosanoidici anti-inflamatori a căror sinteză este indusă de aspirină ca şi rezolvinele şi protectinele)

-izoprostanoizi

pot fi generaţi prin mecanisme neenzimatice

oxidative

pot servi ca markeri ai stresului oxidativ la specia

umană

• Precursori:

– Linoleat Acidul eicosatetraenoic

– Linolenat Acidul eicosapentaenoic

• Unde se sintetizează ?

• In majoritatea celulelor

• Cu excepţia eritrocitelor

Cum acţionează ???

• Eicosanoizii acţionează ca

– mediatori locali

• autocrin sau paracrin

prin intermediul receptorilor cuplaţi cu proteine G

• Sunt implicaţi în procese ca: -reglarea presiunii sanguine prin vasodilatare sau constricţie; -inhibarea sau activarea agregării plachetelor; -inhibarea secreţiei gastrice-reproducerea (inclusiv inducerea travaliului); -funcţia renală; -transmisia nervoasă; -intensitatea şi durata durerii şi febrei; -proceselor inflamatorii (la nivelul articulaţiilor, pielii şi ochilor); - inducerea somnului.

• Ce rezultă la interacţia acizilor graşi

nesaturaţi cu O2 ?

• Oxidare acizii graşi nesaturaţi C20

– neenzimatic, contribuind la stresul oxidativ prostanoizi

-enzimatic (3 tipuri de oxigenaze):

☺ciclooxigenaza (COX)-(3 izoforme)

COX-1 constitutivă

COX-2 inductibilă şi

COX-3 răspândită cu precădere în creier, inhibată de paracetamol

☻lipooxigenaza (LOX) şi

☼citocromul P450.

• Calea ciclică- catalizată de ciclooxigenază (prostaglandin hidroperoxid sintază)

prostanoizi

(compuşi care conţin în structură un ciclu pentanic)

prostaglandine prostacicline (PGI) tromboxani

• Calea aciclică catalizată de lipooxigenază

acizi hidroperoxieicosatetraenoici

leucotriene (LT)

Arahidonat

Leucotriene si Lipoxine

Lipooxigenazã

Prostaglandin H2

(PGH2)

Prostaglandin sintaza

Prostaciclinã

Prostaciclin sintaza

Prostaglandine

Tromboxani

Tromboxan sintaza

Medicamente nesteroidiene antiinflamatoare

Izomeraze Reductaze

acizi hidroperoxieicosatetraenoici

Ciclooxigenazã

Cum începe sinteza

eicosanoizilor ???

• Eliberarea acidului arahidonic din

glicerofosfolipidele membranare

Arahidonat

Leucotriene si Lipoxine

Lipooxigenazã

Fosfolipaza A2Fosfolipide Diacilglicerollipaza

Diacilgliceroli

Medicamente steroidiene antiinflamatoare

Prostaglandin H2

(PGH2)

Prostaglandin sintaza

Prostaciclinã

Prostaglandine

Tromboxani

Tromboxan sintaza

Medicamente nesteroidiene antiinflamatoare

membranare

Diferiti stimuli

Izomeraze Reductaze

Ciclooxigenazabradikininã, angiotensinã II,

trombinã, adrenalinã

COH31C19

Fosfolipaza A2 Fosfolipaza C

EtanolaminaColinaInozitol

Fosfolipid(Fosfatidilinozitol)

Fosfolipaza A2

Lizofosfolipid + Acid arahidonic

Fosfolipaza C

1,2-Diacilglicerol + Inozitolfosfat

Diacilglicerollipaza

Monoacilglicerol+

Acid arahidonic

Diacilglicerolkinaza

Acid fosfatidic

Fosfolipaza A2

Acid lizofosfatidic+

Acid arahidonic

Prostaglandinele (PG)• Termenul de prostaglandine introdus în

– 1935 de fiziologul suedez U.S. von Euler

• extras din lichidul seminal– scade presiunea sanguină şi – stimulează contracţia anumitor muşchi netezi

• Lichidul seminal – conţine PG– obţinute pe calea ciclooxigenazei

• In 1957 primele prostaglandine obţinute în stare pură,

-PGE solubilă în eter

-PGF solubilă în tampon fosfat

• Structura prostaglandinelor

Prostaglandinele sunt formal, derivaţii unui acid gras C20,

ipotetic, numit acid prostanoic

PG, se deosebesc prin

-natura substituenţilor,

-numărul şi poziţia dublelor legături din ciclul pentanic

• Prostaglandinele se diferenţiază şi prin numărul de duble

legături din radicalii R

• La specia umană, cele mai abundente

prostaglandine sunt cele din seria 2

derivate din acidul arahidonic

Dietã

Linoleat

linolenat+2C

8,11,14-eicosatrienoat

(dihomo linolenat)

Seria 1

Prostanoizi

Leucotriene

Seria 2

Prostanoizi

Leucotriene

Dietã

Linolenat

5,8,11,14-Eicosatetraenoat

Arahidonat

Octadecatetraenoat

Dietã

Lipoxine

Eicosatetraenoat-2H

5,8,11,14,17-Eicosapentaenoat

Seria 3

ProstanoiziPGD3

2Leucotriene

Sinteza prostaglandinelor

1.Formarea endoperoxizilor ciclici PGG2 şi PGH2 din acidul arahidonic

-catalizată de ciclooxigenază (COX) (hemoproteină cu activitate dublă):

dioxigenază (incorporează două molecule de O2 în substrat)

hidroperoxidază (descompune peroxidul format)

Acid arahidonic

Ciclooxigenazã

CH3OO O2

Hidroperoxidaza2 G-SH

G-S-S-G

AspirinãIndometacinFenilbutazonã

• In celule sunt 3 COX

– COX-1, enzimă constitutivă• mucoasa gastrică• Plachete• endoteliu vascular• rinichi

• COX-2, enzimă inductibilă sintetizată în

– macrofage şi monocite ca răspuns la stimuli inflamatori • PAF• IL-1• TNF

– în celulele muşchilor netezi, în celulele epiteliale şi endoteliale şi în neuroni

• COX-3 se găseşte în creier şi mai puţin în ţesuturile periferice – este inhibată de paracetamol

• Efectul analgezic şi antipiretic al paracetamolului, este determinat de inhibarea activităţii COX-3.

• paracetamolul nu inhibă activitatea COX-1 şi COX-2 fapt ce explică efectul antiinflamator foarte slab al acestuia

• Substraturile preferate de COX

– conţin cel puţin trei duble legături

– în poziţii bine definite

• Cum influenţează medicamentele

antiinflamatoare activitatea COX ????

• aspirina (acid acetil-salicilic), inhibă activitatea

ciclooxigenazei prin acetilarea ireversibilă a

enzimei.

• Aspirina este:

-analgezic (alină durerea)

-antipiretic (reduce febra)

-antiinflamator

In 1971 John Vane a stabilit mecanismul de acţiune al aspirinei:

acetilarea ireversibilă a COX-1 şi COX-2 cu inhibiţia subsecventă a sintezei de PG

• Transformarea PGH2 în prostanoizi

• Cine decide soarta PGH2 ????

»enzime specifice

Acid arahidonic

Prostaglandinã I2

(Prostaciclinã, PGI2)

Tromboxan sintaza

OHTXB2

Izomerazã

Reductazã

Izomerazã

• Plachetele sanguine (trombocite)

– conţin tromboxan sintază

• mediază formarea tromboxanului A2 (TXA2)

vasoconstrictor (produce contracţia arterelor) şi

stimulator al agregării plachetare (etapa iniţială în coagulare).

Celulele endoteliale ale sistemului vascular

• conţin prostaciclin sintază

– catalizează sinteza prostaciclinei I2 (PGI2)

vasodilatator şi

inhibitor al agregării plachetare

☺Prostaciclina şi tromboxanul controlează homeostazia

-tonusului vaselor sanguine şi al

-agregării plachetare

• La Eschimoşi, riscul afecţiunilor cardiace este mic

• dieta bogată în acid eicosapentaenoic, generator al

care inhibă eliberarea acidului arahidonic din fosfolipidele membranare.

se diminuează agregarea plachetară şi se prelungeşte timpul de coagulare.

• În plus, la Eschimoşii concentraţia

-colesterolului

-trigliceridelor şi

-LDL este mică iar

-concentraţia HDL este mare

ceea ce scade riscul pentru arteroscleroză şi infarct miocardic.

Metabolizarea prostanoizilor

• Prostaglandinele şi intermediarii lor endoperoxidici

– se sintetizează foarte rapid şi

– sunt degradaţi tot aşa de rapid la locul de formare

• Degradarea presupune procese de oxidare şi reducere:

-C15-oxidare, -13,14-reducere,

-oxidare şi -oxidare

Clivare - oxidativã

-oxidareReducere la C13-C14

Oxidare la C15

15-hidroxi-PGdehidrogenaza

15-ceto-PGE2

Prostaglandinã I2

(Prostaciclinã, PGI2)

6-oxo-PGF1a

Mecanismele de acţiune ale prostanoizilor

-Modificarea concentraţiei nucleotidelor ciclice AMPc şi GMPc

PGE adenilatciclazei

PGF2 guanilatciclazei

ESENŢIALĂ la nivel celular

-cantitatea globală de prostaglandine

-şi echilibrul dintre grupele de prostaglandine

Ruperea echilibrului dintre diversele grupe de

prostaglandine este implicată în astmul bronşic

Modificarea concentraţiei intracelulare a Ca2+

In organism,

-calmodulina (structură proteică) şi

-prostaglandinele (lipide) pot chela Ca2+

influenţând contracţia musculară

Complexul prostaglandină-Ca2+ intervine în

funcţionarea receptorilor celulari

preluarea şi transmitere a informaţiei la nivel celular.

• Influenţează stabilitatea membranelor lipoproteice celulare şi intracelulare.

Prostaglandinele = componentele de legătură

funcţională şi structurală între:

-lipidele membranare,

-proteine (receptorii membranari)

influenţând transportul ionic activ prin membrane.

Influenţează transportul ionic activ

transmembranar

(Na+, K+, Cl-)

-prin stimularea ATP-azei Na+ K+

-modificarea configuraţiei canalelor de transport al Na+ prin membrana

celulară

-prin stimularea adenilat ciclazei

-chelarea calciului.

Acţiunile biologice ale prostanoizilor

-natura compusului PG, TX sau LT

-tipul celulei şi al speciei

• La nivelul tractului gastrointestinal

-PGE2 relaxează musculatura circulară

-PGF2 contractă musculatura netedă longitudinală

şi circulară.

-PGE2 inhibă secreţia de suc gastric şi absorbţia

intestinală.

• Prostaglandinele din seria E au fost introduse în

terapie ca agenţi antiulcerogeni.

• Prostanoizii acţionează în mod diferit

asupra musculaturii netede traheobronşice.

-PGE1 şi mai slab PGE2 relaxează muşchiul

neted de la nivelul bronhiilor

-PGF2 realizează contracţia acestuia

Prostaglandinele au roluri asupra sistemului reproducător

• La bărbaţi, influenţează spermatogeneza şi

fertilitatea

• La femei controlează ciclul ovarian,

contractibilitatea miometrului.

• PGF2 şi analogi chimici ai acestuia sunt utilizate la

declanşarea travaliului, în avortul terapeutic.

• Eicosanoizii sunt implicaţi în apariţia şi

dezvoltarea inflamaţiei (acută cât şi cronică), care

implică

– articulaţiile (ex. artrita reumatoidă creşte TXB2),

– pielea (ex. psoriazisul),

– ochii (inflamaţiile sunt cel mai frecvent tratate cu

corticosteroizi care inhibă sinteza prostaglandinelor)

Controlează tonusul vaselor de sânge şi presiunea arterială sanguină.

Prostaglandinele vasodilatatoare:

PGA şi

PGI2, micşorează presiunea arterială sistemică

TXA2 determină contracţia musculaturii netede vasculare

PGI2 inhibă agregarea plachetară, pe când

PGE2 şi TXA2 favorizează procesul de coagulare

Sinteza leucotrienelor şi lipoxinelor

-Leucotrienele = familie de triene conjugate cu configuraţia

Se formează, pe calea lipoxigenazei în:

-leucocite

-mastocite

-plachete şi macrofage,

ca răspuns la diferiţi stimuli

Nu conţin nucleul ciclopentanic

Lipoxigenazele (dioxigenaze) 5, 12 sau 15

formează acizii hidroperoxieicosatetraenoici

(HPETE)

Leucotrienele se formează numai pe calea 5-

lipooxigenazei.

Acid arahidonic

12-LipooxigenazaO2

Acid 12-hidroperoxieicosatetraenoic

(12-HPETE)

Peroxidaza

15-Lipooxigenaza

Acid 12-hidroxieicosatetraenoic

(12-HETE)

Acid 15-hidroperoxieicosatetraenoic(15-HPETE)

Peroxidaza

OHAcid 15-hidroxieicosatetraenoic

(15-HETE)

5-LipooxigenazaO2

COOHOH

Acid 5-hidroxieicosatetraenoic(5-HETE)

Peroxidaza

COOHOOH

Acid arahidonic5-Lipoxigenazã

Leucotriena A4

15-Lipoxigenaza

5-Lipoxigenaza

Lipoxine, ex. LXA4

G-SHGlutation-S-transferaza

11 OCOOH

CH3 CH3

Leucotriena B4

C NHCHNH

H2C CH2

CH2 COOH

Leucotriena C4

Glutamat

C NHCHNH2

CH2 COOH

Leucotriena D4

Glicinã

COOHCHNH2

Leucotriena E4

(LTE4)

(LTD4)

(LTC4)

(LTB4)

(LTA4)

• Lipoxinele reprezintă o familie de tetraene

conjugate care se sintetizează în leucocite.

• Amestecul de peptidoleucotriene C4, D4, şi E4

– substanţa lent reactivă a anafilaxiei

“slow-reacting substance of anaphylaxis“

(anafilaxia este o reacţie alergică violentă potenţial fatală).

Acest amestec este

vasoconstrictor al musculaturii traheobronşice de

100-1000 de ori mai puternic decât histamina

(un stimulator al reacţiilor alergice) sau prostaglandinele

fiind implicat în patogenia astmului bronşic la om

Peptidilleucotrienele, (10-10M):

• stimulează contracţia musculaturii netede vasculare,

respiratorii şi intestinale

• influenţează permeabilitatea vasculară

• sunt mediatori ai reacţiilor alergice

• sunt implicate în procesele inflamatorii

• acţionează ca agenţi chemotactici şi chemocinetici

determinând atragerea leucocitelor la locul infecţiei

Derivaţi ai acidului arahidonic sintetizaţi fără intervenţia fosfolipazei A2

• Prostanoizii – nu sunt produşi pe cale enzimatică ci prin

peroxidarea acidului arahidonic nedesprins încă din structura fosfolipidelor membranare, de către radicalii liberi ai oxigenului

– sunt responsabili de anumite componente din patogenia inflamaţiei, care nu răspunde la tratamentul antiinflamator actual disponibil, cortizonic sau necortizonic

Metabolismul colesterolului 12

Documents