10/28/2010
1
LIPIDE - Definiţie
Dpdv structural
= grup heterogen de compuşi hidrofobi,
insolubili în H2O, solubili în solvenţi organici (cloroform, eter, etc)
Dpdv al rolului biologic:= compuşi care pot îndeplini variate roluri biologice
surse de energie
izolatori termici
substanţe tensioactive implicate în digestie
hormoni
provitamine, vitamine
constituenţi ai membranelor
componente ale surfactantului pulmonar
• Hidrolizabile (Saponificabile)
= esteri care în prezenţa H2O şi a catalizatorilor (NaOH, lipaze)
eliberează acizi graşi sau sărurile lor (săpunuri)
R-COOR’ + H2O = R-COOH + R’-OH
R-COOR’ + NaOH = R-COO-Na+ + R’-OH
• Nehidrolizabile = compuşi care au rezultat prin hidroliza lipidelor
saponificabile sau se găsesc ca atare în organismele vii
LIPIDE - Clasificare
10/28/2010
2
1. Lipide simple = esteri ai acizilor graşi cu alcooli
a) Trigliceride (TG) = esteri ai AG cu glicerol
b) Ceride = esteri ai AG cu alcooli graşi sau steroli
2. Lipide complexe (conţin pe lângă C, H, O şi P şi/sau N)
a) Fosfolipide (PL)
Glicerofosfolipide: fosfatide, plasmalogeni, cardiolipină
Sfingofosfolipide: sfingomielina
b) Glicolipide (GL)
Cerebrozide / sulfatide
Gangliozide
LIPIDE Saponificabile - Clasificare
TRIGLICERIDE
CH2
CH
CH2
O C
O
R
R
O
CO
R
O
CO O
O
O
CH2
CH
CH2 CO
CO
CO
= Triacil gliceroli = forma de depozitare a AG
AG
nesaturat
10/28/2010
3
Fosfatide = componente membranare
GLICEROFOSFOLIPIDE
Etanolamina
(Cefalina)
Colina
(Lecitina)
Serina
InozitolFosfatidil
Nesaturat
Saturat
ALTE GLICEROFOSFOLIPIDE
O
O-
P
CH2
CH
CH2
O
O
O
O
NH2CH2 CH2
R
O
C
CH CH RO
O-
P
CH2
CH
CH2
O C
O
RO
COO
O CH2
CH
CH2
O
O
O C
OR
O
C
O
CH2
CH
CH2 P
O-
O
R'
R'
OH
Alcool gras nesaturat
Plasmalogeni(creier, muşchi)
Cardiolipina = difosfatidil glicerol
(membrane mitocondriale)
1-Alchil, 2-acetil-glicerofosfocolina
“Platelet ativating factor” = PAF
10/28/2010
4
Sfingomielina = Ceramidă + Fosfocolină
SFINGOFOSFOLIPIDE (creier, ţesut nervos)
Ceramidă = N-Acetil sfingozina Fosfocolină
GLICOSFINGOLIPIDE (membrana celulară, ţesutul nervos)
HN
CHCH(CH2)12CH3 OHCH
CH
CH2
R
O
C
O O
OH
HO
OH
SO3HCH2OH
Galactocerebrozida /Sulfatida
Cerebrozide/sulfatide = Ceramidă + βGal sau βGlc (sulfatată)
Gangliozide = Ceramidă + oligozaharid ce conţine NANA
C
O
R
CH2
CH
CHCH3 (CH2)12 CH CH
HN
OH
O Glc Gal NAcGal Gal
NANA
Monosialoganglizida = GM1
(Receptor intestinal pentru toxina produsă de Vibrio cholerae)
Globozide = Ceramidă + oligozaharid fără NANA
Ex. Lactozil ceramida = Ceramida- βGal – βGlc (din membrana eritrocitară)
10/28/2010
5
• Acizi graşi = R-COOH cu C4-C30
• Aldehide & alcooli graşi = R-CHO & R-OH cu ≥C4
• Terpene vitaminele K şi E, CoQ, dolicol,
intermediari aciclici din sinteza colesterolului
• Carotenoizi provitaminele A (α,β,γ caroteni),
retinol, retinal, acid retinoic
• Steroizi colesterol, vitamina D, acizi biliari,
hormoni sexuali, hormoni corticosteroizi
LIPIDE Nesaponificabile - Clasificare
R-COOH cu 4→30 atomi de carbon
catenă liniară cu număr par de atomi de carbon
saturaţi & nesaturaţi:1-6 legături duble, izomeri cis
De obicei numerotarea atomilor de C începe de la gruparea COOH
Poziţia legăturilor duble este indicată prin:
exponentul literei Δ care indică atomul de C cel mai apropiat de gruparea COOH, implicat în legatura dublă, ex. Δ9,12
cifra alaturată literei ω care indică atomul de C cel mai apropiat de capătul opus grupării COOH, implicat în legatura dublă, ex. ω-6
ACIZI GRASI – Caracterizare structurală
18 16 14 8 6 4 2
COOH13 12 10 9 1
ω-6
1
2
3
4
5
6
Acidul linoleic = LA = 18:2:Δ9,12
10/28/2010
6
ACIZI GRAŞI - Clasificare
Nr.atomi C Denumire Abreviere Distributie
4-8(cu lanţ scurt)
Acid butiric 4:0Lapte & derivate
Grăsimi de origine animală
Acid caproic 6:0Grăsimi de origine animală
Acid caprilic 8:0
10-12(cu lanţ mediu)
Acid capric 10:0 Grăsimi de origine animală
Acid lauric 12:0 Grăsimi de origine vegetală
14-30(cu lanţ lung)
Acid miristic 14:0 Grăsimi de origine vegetală
Acid palmitic 16:0Grăsimi de origine
vegetală & animală
Pot fi sintetizaţi în organismul
uman
Acid palmitoleic 16:1:Δ9
Acid stearic 18:0
Acid oleic 18:1:Δ9
Acid linoleic 18:2:Δ9,12Grăsimi de origine
vegetală & ulei de peşte
Esenţiali & Semiesenţiali
Acid α-linolenic 18:3:Δ9,12,15
Acid arahidonic 20:4:Δ5,8,11,14
ACIZI GRASI – Esenţiali & Neesenţiali
Acid palmitic Acid hexadecanoic 16 : 0
Acid palmitoleic Acid 9-hexadecenoic 16 : 1: 9 ω 9
Acid stearic Acid octadecanoic 18 : 0
Acid oleic Acid 9-octadecenoic 18 : 1: 9 ω 9
Acid linoleic (LA) Acid 9,12-octadecadienoic 18 : 2 : ∆9,12 ω 6
Acid γ-linolenic (GLA) Acid 6, 9,12-octadecatrienoic 18 : 3 : ∆6,9,12 ω 6
Acid α –linolenic (ALA) Acid 9,12,15-octadecatrienoic 18 : 3 : ∆9,12,15 ω 3
Acid arahidonic (ARA) Acid 5,8,11,14-eicosatetraenoic 20 : 4 : ∆5,8,11,14 ω 6
EPA Acid 5,8,11,14,17-eicosapentaenoic 20 : 5 : ∆5,8,11,14,17 ω 3
DPA Acid 4,7,10,13,16-docosapentaenoic 22 : 5 : ∆4,7,10,13,16 ω 3
DHA Acid 4,7,10,13,16,19-docosahexaenoic 22 : 6 : ∆4,7,10,13,16,19 ω 3
Acid lignoceric Acid tetracosanoic 24 : 0
Acid nervonic Acid 15-tetracosaenoic 24 : 1 : ∆15 ω 9
AG
esenţiali
AG din
SNC
AG esenţiali = AG din seria ω-3 şi ω-6 = AG care nu pot fi sintetizaţi în org. uman
AG semiesenţiali = AG din seria ω-3 şi ω-6 care pot fi sintetizaţi din cei esenţiali
AG semi
esenţiali
10/28/2010
7
RAPORTUL AG ω-6 / AG ω-3
Valoarea ideală
AG ω-6 : AG ω-3 = 4:1
Valoarea reală la populaţia din ţările industrializate
AG ω-6 : AG ω-3 = 15:1
Intensificarea sintezei de eicosanoide (hormoni locali)
Creşterea riscului pentru bolile care implică procese
inflamatorii (cronice şi degenerative)
Necesitatea suplimentării alimentaţiei cu AG ω-3
(uleiurile de peşte, măsline, in)
MA
PA
SA
OA
LA
GLA
ARA
ALA
EPA
DHA
Gra
d d
e n
esa
tura
re
Gra
d d
e p
liere
EP
A
A
RA
A
LA
L
A
OA
ACIZI GRASI – Structuri & Denumiri
=> Plierea creşte cu nesaturarea
10/28/2010
8
Gradul de nesaturare a AG din fosfolipide
determină fluiditatea membranei
Acizii graşi saturati, ex. acidul stearic (18:0) din fosfolipide formează domenii
relativ solide în membrane. Acizii nesaturaţi cu 1→3 leg. duble, ex. oleic (18:1),
linoleic (18:2), linolenic (18:3), ocupă un spaţiu crescător ceea ce contribuie la
creşterea fluidităţii membranelor.
STEROIDE - Structuri
Colesterol = colest-5-en-3-β-ol = C27 Acid colic = acid biliar = C24
Cortizol = hormon glucocorticoid Aldosterona = hormon mineralocorticoid
C21
10/28/2010
9
Estradiol = C18 Testosterona = C19Progesterona = C21
Hormoni sexuali feminini Hormon sexual masculin
ALTE STEROIDE - Structuri
Hormoni sexuali
METABOLISM LIPIDIC
• Digestia şi absorbţia lipidelor exogene
• Metabolismul trigliceridelor (TG) endogene
• Metabolismul acizilor graşi (AG)
• Metabolismul corpilor cetonici
• Metabolismul lipidelor complexe
• Biosinteza eicosanoidelor
• Metabolismul colesterolului
• Biosinteza & rolul vitaminei D
• Biosinteza & rolul hormonilor steroizi
10/29/2010
1
Digestia şi absorbţia lipidelor
Metabolismul trigliceridelor
• Lipidele din alimente (raţia zilnică 60-150g):
– Trigliceride (TG) = 90%
– Fosfolipide (PL)
– Colesteril esteri (CE)
– Colesterol (C)
– Acizi graşi (AG)
Trebuie digerate înainte de a fi absorbite!
• DigestiaÎncepe în cavitatea bucală şi stomac, fiind catalizată de lipaze stabile la pH acid
(pHoptim = 4-6):
lipaza salivară
lipaza gastrică (secretată de mucoasa gastrică)
Ţinta majoră a acestor lipaze sunt TG care conţin AG cu lanţ scurt şi mediu (<12C)
din lapte => au rol important pentru noii născuţi, precum şi pentru indivizii cu
insufienţă pancreatică (ex. fibroza chistică)
Digestia lipidelor
10/29/2010
2
Digestia continuă în duoden, fiind catalizată de enzimele pancreatice, cu pH optim
alcalin:
lipaza pancreatică : eliberează AG de la C1 şi C3 a TG => 2-monoacilglicerol
colipaza: ancorează lipaza pancreatică la interfaţa lipide - apăDeficienţa lipazei pancreatice => malabsorbţia grăsimilor (ex. fibroza chistică).
Orlistat, medicament folosit în tratarea obezităţii, inhibă atât lipaza gastrică cât şi
pancreatică = > reducerea absorbţiei grăsimilor
colesterol esteraza: eliberează acidul gras din colesteril esteri
fosfolipaza A2: eliberează AG din pozitia C2 a fosfolipidelor
=> lizofosfolipide (tensioactive)
lizofosfolipaza: eliberează AG din pozitia C1 a lizofosfolipidelor => glicerolfosfat
Secreţia enzimelor hidrolitice de către pancreas este controlată de:colecistokinină (CCK, pancreozimină) secretată de celulele mucoasei jejunului & duodenului
Ea acţionează asupra
- vezicii biliare => contracţia vezicii şi eliberarea bilei,
- celulelor exocrine ale pancreasului => eliberarea enzimelor digestive
secretină, eliberată de celulele intestinale ca răspuns la pH-ul acid al chimului .
Ea acţionează asupra pancreasului => secreţia HCO3- necesar pentru alcalinizarea
conţinutului intestinal.
Digestia lipidelor (continuare)
Emulsionarea lipidelordin intestinul subţire
Pentru a creşte suprafaţa de contact dintre enzimele digestive şi lipide,
acestea din urmă trebuie să fie emulsionate şi transformate în micelii.
Sărurile biliare (ex. colat), sintetizate de ficat şi secretate de vezica biliară, sunt
amfipatice (au o parte hidrofilă şi una hidrofobă) şi acţionează ca detergenţi
(substanţe tensioactive).
Datorită acţiunii sărurilor biliare şi a peristaltismului intestinal lipidele sunt
emulsionate => micelii
Colat
Concentraţia optimă a sărurilor biliare pentru formarea miceliilor= 5-15μMoli/mL
10/29/2010
3
Absorbţia & Secreţia lipidelor
• Miceliile traversează stratul apos (neagitat) apropiindu-se de suprafaţa
microvililor celulelor epiteliale intestinale.
• AG, 2-monoacylglycerolii şi alte lipide absorbabile pătrund prin difuzie în
enterocite, sărurile biliare rămânând în lumenul intestinal.
• După absorbţie se reconstituie esterii: TG, PL, colesteril esteri.
• Împreună cu apoproteina B48 esterii vor intra în compoziţia chilomicronilor
care vor fi eliberaţi în sânge prin exocitoză.
• Cea mai mare parte (95%) din sărurile biliare sunt reabsorbite în ileum şi
parcurg circuitul enterohepatic către ficat; restul (5%) se elimină în fecale.
• Acizii graşi cu catenă scurtă şi medie nu necesită prezenţa sărurilor biliare
pentru a fi absorbiţi; ei sunt eliberaţi apoi în circulaţia sanguină şi sunt
transportaţi de albumină către ficat.
Resinteza TG în celulele epiteliale intestinale
Esterii resintetizaţi (TG şi CE) sunt foarte hidrofobi şi se agregă în mediul apos
=> trebuie să fie împachetaţi sub formă de chilomicroni care vor fi eliberaţi prin
exocitoză în vasele limfatice de unde (prin ductul toracic) ajung în sânge.
10/29/2010
4
Shema
generală a
digestiei şi
absorbţiei
lipidelor
sb = săruri biliare
AG = acizi graşi
2-MG = 2-monoacilglicerol
Soarta chilomicronilor
Deficienţa de Lipoprotein lipază (LPL) sau de apoCII (coenzima ei) =>
Hiperlipoproteinemia tip I
Înderpărtarea defectuoasă a chilomicronilor “rămăşiţe” (remanenţi) =>
Hiperlipoproteinemia tip III
10/29/2010
5
TG
METABOLISM LIPIDIC
Lipoliza Lipogeneza
AGsatAGnesat Eicosanoide
β-Oxidare Biosinteza
Acetil-CoACorpi
cetonici
Lipide complexe
Colesterol Acizi biliari
Hormoni steroizi
Vitamina D
Ciclul KrebsLant resp.Fosf. Ox.
H2O + CO2
ATP
Glc
Catabolismul TG
LPLGlicerol Ficat (sinteză TG sau gluconeogeneză)TG
Exogene (alimentare) existente în chilomicroni
H2O
AG Albumina -AG Muşchi (catabolism) Ţesut adipos (sinteza TG)
Endogene sintetizate în ficat şi exportate în sânge ca VLDL
LPL GlicerolTG
H2O
AG Albumina -AG
(forma de transport în sânge)
(forma de transport în sânge)
Muşchi (catabolism) Ţesut adipos (sinteza TG)
Ficat (sinteză TG sau gluconeogeneză)
10/29/2010
6
Endogene sintetizate (şi depozitate) în adipocite
(citosol)
Catabolismul TG
Lipaza hormon sensibila
DAG FicatTG
H2O
AG
Albumina -AG
Ficat(cetogeneză & β-oxidare)
(forma de transport în sânge)
H2O
AG
MAG
MAG lipaza
H2O
AG
Glicerol
Muşchi(β-oxidare)
Lipaza hormon sensibilă - Reglare
R
Adrenalină Adenilat ciclază
Gs+
ATP AMPC
+
PK cAMP-dependentă
Lipaza hormon sensibila
HO- Lipaza hormon sensibila
-O- P
activăinactivăMembrană ATP ADP
Adipocit
10/29/2010
7
Sinteza TG
• În hepatocite (citosol)
Glicerol + ATP Glicerol fosfat + ADP
Glicerol fosfat + R1-CO-CoA Monoacil glicerolfosfat + CoA
Monoacil glicerolfosfat +R2-CO-CoA Diacil glicerolfosfat + CoA
Diacil glicerolfosfat + H2O Diacilglicerol + H3PO4
Diacilglicerol + R3-CO-CoA Triacilglicerol (TG) + CoA
Glicerol kinaza
Acil
transferaza
Acil
transferaza
Fosfataza
Acil
transferaza
Provenienţa AG şi a glicerolului?
Sinteza TG
• În adipocite (citosol)
Dihidroxiacetonfosfat + NADH Glicerol fosfat + NAD+
Glicerol fosfat + R1-CO-CoA Monoacil glicerolfosfat + CoA
Monoacil glicerolfosfat + R2-CO-CoA Diacil glicerolfosfat + CoA
Diacil glicerolfosfat + H2O Diacilglicerol + H3PO4
Diacilglicerol + R3-CO-CoA Triacilglicerol (TG) + CoA
Dehidrogenaza
Acil
transferaza
Acil
transferaza
Fosfataza
Acil
transferaza
Glucoză
Provenienţa AG?
10/31/2010
1
Metabolismul acizilor graşi
• Catabolismul AG saturaţiβ-Oxidare
- mitocondrială a AG cu nr. par & impar de atomi de C
- peroxizomală a AG cu >20 atomi de C
ω-Oxidare microzomală a AG cu 6-10 atomi ce C
α-Oxidare microzomală & mitocondrială a AG ramificaţi
• Catabolismul AG nesaturaţi
• Biosinteza AG saturaţi Calea de novo (citoplasmatică)
Calea de elongare (microzomală & mitocondrială)
• Soarta acidului palmitic Elongarea acidului palmitic
Desaturarea acizilor graşi
• Biosinteza AG polinesaturaţi din seriile ω9, ω6, ω3
Catabolismul (β-Oxidare) AG saturaţi
• Definiţie
• Localizare
• Etape
• Reacţii
• Reglare
• Bilanţ energetic
• Patologie
10/31/2010
2
Definiţie
Cale liniară de catabolism prin care AG sunt transformaţi in Acetil-CoA
cu scopul producerii energiei
R-CH2-CH2-CH2-CO-CoA R-CH2-CO-CoA + CH3-CO-CoA
β-Oxidare AG saturaţi
FAD
NAD+FADH2
NADH
Localizare
• Miocite (miocard, muşchi scheletici) & Hepatocite
• Matricea mitocondrială (β oxidarea propriu-zisă)
β-Oxidare AG saturaţi - Etape
1. Activarea AG (citosol)
R-COOH + CoA + ATP R-CO-CoA + AMP + PPiAcil-CoA sintetaza
10/31/2010
3
2. Transportul AG din citosol → matricea mitocondrială
β-Oxidare AG saturaţi - Etape
Surse de carnitină: sinteza hepatică & renală din Lys + Met precum şi din alimente
AG cu catena scurtă & medie pot traversa membrana internă şi sunt activaţi în matrice
CAT I
CAT II
3. β-Oxidarea propriu-zisă
(în matricea mictocondrială)
β-Oxidare AG saturaţi - Etape
= repetarea unei succesiuni de 4 reacţii:
1. Dehidrogenare (α-β) FAD-dependentă
2. Adiţie de H2O
3. Dehidrogenare (β) NAD+-dependentă
4. Desprinderea Acetil-CoA
10/31/2010
4
β-Oxidare AG saturaţi - Reglare
Malonil-CoA (intermediar în sinteza AG) = inhibitor
• Carnitin-Acil Transferaza I (transport = disponibilitate substrat)
β-Oxidare AG saturaţi – Bilanţ energetic
CH3 C SCoA
O
(CH2 CH2)7
Palmitoil-CoA
7 Cicluri
oxidare8-Acetil-CoA7FADH2
7NADH 8 CoASH
7FAD7NAD+
96 ATP21 ATP14 ATP
131 ATP
- 1 ATP pt. activare
130 ATP
10/31/2010
5
• Deficienţa de carnitină datorată
- bolilor hepatice (↓sinteza)
- regimului strict vegetarian & malnutriţiei
- necesităţilor crescute (sarcină, infecţii, traume)
- eliminării prin hemodializă
- deficienţei congenitale a reabsorbţiei tubulare
• Deficienţa genetică a componentelor sistemului de transport
=> Incapacitatea de a metaboliza AG cu catenă lungă
Deficienţa CAT I din ficat => hipoglicemie severă, comă → deces
Deficienţa CAT II din muşchiul scheletic & cardiac => slăbiciune musculară cu mioglobinurie după efort, respectiv cardiomiopatie
• Deficienţa genetică a Acil(C6-C12)-CoA Dehidrogenazei
=> Simptome clinice după post prelungit: vomă → letargie → comă, eliminare urinarăde acizi dicarboxilici cu lungime medie, liberi & esterificati cu Gly & carnitină
β-Oxidare AG saturaţi – Patologie
β-Oxidare AG cu nr. impar de atomi de C
CH3
CH2
CO SCoA
Carboxilaza(Biotina)
CO2
ATPADP Pi+
CO SCoA
CH3
HC COOH
Propionil CoA MetilmalonilCoAD L MetilmalonilCoA
CH3
CO SCoA
EpimerazaCHHOOC
Mutaza(5'-Deoxiadenoxil cobalamina)
CO SCoACH2
CH2 COOH
Succinil CoA
Transferaza
COOHOC
CH2 COOH
Acid acetilaceticCOOH
CH2
OC
CO SCoA
Acetoacetil CoA
COOHCH2
CH2 COOH
Acid succinic
Ciclul
Krebs
Pe lângă CH3-CO-CoA rezultă CH3-CH2-CO-CoA care este convertit în succinil-CoA
10/31/2010
6
β-Oxidare în peroxizomi
Scop: scurtarea catenei în vederea β-oxidării mitocondriale
Iniţierea oxidării:
R-CH2-CH2-CO-SCoA
Acil-CoA
OxidazaR-CH=CH-CO-SCoA
trans
FAD FADH2
O2H2O2
Patologie• Sindromul Zellweger = defect genetic în biogeneza peroxizomilor
• Adrenoleucodistrofia = defect al activării AG cu catena foarte lungă
=> Acumularea acestor AG în sânge şi ţesuturi
β-Oxidare în peroxizomi
10/31/2010
7
ω- Oxidare
Scop: oxidarea AG cu 6-10 atomi de C
Localizare: reticul endoplasmic & citosol
Reacţii:
CH3 (CH2)n COOH HO CH2 (CH2)n COOH
"Oxidaza cu functie mixta"
P450, O2, NADPH
Alcool DH(NAD+)
COOH(CH2)nCH2
AldehidDH
CH2 (CH2)n COOH(NAD+)
OHCHOOC
Acid dicarboxilic
-Oxidare peroxizomala
citosol
citosol
( )
reticul endoplasmic
În cazul deficitului de carnitină sau a deficienţelor
enzimatice din β-oxidare acizii dicarboxilici sunt produşi
în exces şi sunt eliminaţi în urină
α-Oxidare AG ramificaţi
Scop: oxidare AG ramificaţi (ex. fitanic) proveniţi din alimente
Localizare: reticul endoplasmic & mitocondrie
Reacţii:
=> Alternativ propionil-CoA şi acetil-CoA; restul catenei ramificate va fi transportat cu ajutorul
carnitinei în mitocondrie pentru a fi oxidat complet.
Acid fitanic
16
1COOH
-Hidroxilaza
COOH1
16
OH
CO2
15 COOH
Acid pristanic
-Oxidare
α-oxidare
β-oxidare
10/31/2010
8
Sindromul Refsum
Boală neurologică autosomal recesivă(Refsum S, Acta Psychiat Scand Suppl 1946, 38, 9)
Caracteristici: acumularea acidului fitanic în sânge şi ţesuturi
Cauze: lipsa fitanoil-CoA hidroxilazei (α-oxidare) din peroxizomii
hepatici
Semne clinice:
Apar după vârsta de 20 ani
• probleme vizuale, slăbiciune a mâinilor şi picioarelor
• retinită pigmentară (degenerare a retinei cu hemeralopie, orbire)
• polineuropatie periferică
• surditate
• ataxie cerebeloasă
• anosmie (pierderea simţului mirosului)
• anormalităţi ale pupilelor
• nistagmus (miscări involuntare, ritmice, rapide ale ochilor)
• ichtioză (descuamare a pielii)
• displazie epifizală (scurtare a membrelor)
H(CH2 CH CH2 CH2)3 CH2 CH CH2 COOH
CH3 CH3
Acid fitanic
3 cicluri
β-oxidare 3CH3-CO-CoA
Enoil-CoA
izomeraza
Conversie
3-cis → 2-trans
1 ciclu
β-oxidare
+ prima reacţie
din ciclul următor
CH3-CO-CoA
Enoil-CoA
reductaza
Enoil-CoA
izomeraza
4 cicluri
β-oxidare
5CH3-CO-CoA
Catabolismul AG nesaturaţi
10/31/2010
9
Biosinteza AG saturaţi
• Definiţie
• Localizare
• Etape
• Reacţii
• Reglare
• Bilanţ energetic
• Patologie
Definiţie
Cale de anabolism prin care
CH3-SCoA → CH3(CH2)14-COOH
cu scopul transformării excesului glucidic în TG
Reacţia generală
Biosinteza AG saturaţi
Palm itat sintetazaCH3 CO SCoA + 7 HOOC CH2 CO SCoA
14 NADPH
14 NADP+
8 HSCoA
7 CO2
6 H2O
CH3 (CH2)14 COOH
Malonil-CoA Acid palmiticAcetil-CoA
Localizare• tisulară: ficat, glanda mamară, ţesut adipos
• intracelulară : citosol
10/31/2010
10
Biosinteza AG saturaţi
GlcGlicoliza
Piruvat Ace ti l -C oAPiruvat C itrat
C itratAcetil-CoA
O xalace tat
MalatEnzim a m alica
CO2
NADP+
NADPH
Mitocondrie
PyDHCitrat
sintetaza
Citratliaza
H2O
Acid gras
Palm itat sintetaza
Provenienţa CH3- CO-CoA citoplasmatic
Provenienţa NADPH
• Calea pentozofosfat (etapa oxidativă)
• Reacţia catalizată de enzima malică (MDH NADP+-dependentă)
Etape
1. Carboxilarea Acetil-CoA => Malonil-CoA (donor de C2) ;
2. Sinteza propriu-zisă
Biosinteza AG saturaţi
10/31/2010
11
Acetil-CoA
SCoACOCH3
CO2
ATP
ADP + Pi
Acetil-CoA carboxilazabiotina, Mn+2
HOOC CH2 CO SCoA
Malonil-CoA
1. Carboxilarea Acetil-CoA
Biosinteza AG saturaţi - Etape
Acetil-CoA
SCoACOCH3
CO2
ATP
ADP + Pi
Acetil-CoA carboxilazabiotina, Mn+2
HOOC CH2 CO SCoA
Malonil-CoA
Biosinteza AG saturaţi - Etape
10/31/2010
12
2. Sinteza propriu-zisă catalizată de AG sintetaza
Biosinteza AG saturaţi - Etape
Acetil-CoA + 7Malonil-CoA + 14NADPH + 14H+ Acid palmitic + 14NADP+
7CO2 + 8CoA
Acid gras sintetaza (AGS) = Palmitat sintetaza
• 2 subunităţi structurale fiecare cu 7centrii enzimatici şi ACP
• 2 subunităţi funcţionale, fiecare sintetizează o moleculă de
acid palmitic
Acid gras sintetaza (AGS)
Subunităţi funcţionale
Domeniul I
SH
3 2 1 6 5 4 ACP 7
Domeniul IIDomeniul III
SH
SH
Domeniul IIIDomeniul II
SH
Domeniul I
7 ACP 4 5 6 1 2 3
Subunităţi
structurale
Cys
Cys
10/31/2010
13
Biosinteza acidului palmitic – Etapa 2
SH
SH
Acetil transacilaza
CH3 CO SCoA
HSCoASHPan
Cis
AGS
CO CH31
2
HSCoA
SCoACOHOOC CH2
CO
CH2CO
AGS
Cis
Pan
AGS
Cis
Pan
CH3
COOH
Acetil, malonil - Enzima
CH3Pan
Cis
AGS
CO CH2 CO
SH-Cetoacilsintetaza
3
CO2
Acetoacetil - Enzima
S
S CO
AGS
Cis
Pan
SH
CH3
Maloniltransacilaza
S
S
S
CH3Pan
Cis
AGS
CO CH2 CO
SH
Acetoacetil - Enzima
4
NADPH
NADP+
AGS
Cis
Pan
SH
CH2CO CH3CH
OH
D- -Hidroxiacil - Enzima
5Hidrataza
H2O CHCO
SH
Pan
Cis
AGS
CH CH3
-Enoil - Enzima
Enoilreductaza6
NADP+
NADPH
CH3
AGS
Cis
Pan
SH
CO CH2 CH2
Acil - Enzima
1*
Acil - Enzima
CH2CH2CO
SHPan
Cis
AGS
CH3
S
S S
S
S
7 cicluriTioesteraza7
H2OPan
Cis
AGS
SH
SH
Acid palmitic
-Cetoacilreductaza
Biosinteza acidului palmitic – Etapa 2 (continuare)
10/31/2010
14
Sinteza acidului palmitic (C16) Prezentare schematică
ECys-SH
Cys-SH
E
ACP-SH
E
E
Cys-SH
ACP-SH
E
Cys-SH
E
ACP-SH
E
Cys-SH
E
ACP-S-
ACP-S-
ACP-S-
CO- CH3
CH3CO-Cys-S-
Cys-S- Cys-S-CO- CH3
ACP-S-
-CH2-CH2CO- CH3
CO-CH2-COO-
CH3CO-CH2- -CO
CH3CO-CH2-CH2
-
CH3CO- (CH2)13
-ACP-S-
1
CH3-CO-CoA
2-OOC -CH2-CO-CoA
CO2
3
NADPHNADP
+
NADP+
NADPH
H2O
456
1
17
Repetarea de 6 ori a reactiilor 2-6
CoA
CoA
CH3-(CH2)14-COOH
Biosinteza AG saturaţi - Reglare
Enzima reglatoare: Acetil-CoA carboxilaza
A. Prin activare & inhibiţie allostrică
- activator: citrat
- inhibitor : palmitoil-CoA
I. Reglare rapidă (ore) prin modificarea activităţii
10/31/2010
15
activa
Acetil-CoA carboxilaza
inactiva
Acetil-CoA carboxilaza P
ATP ADP
Protein kinaza cAMPdep
H2OH3PO4
Protein fosfataza
GlucagonAdrenalina
Insulina
Biosinteza AG saturati - Reglare
B. prin fosforilare / defosforilare
I. Reglare rapidă (ore) prin modificarea activităţii
II. Reglare lentă (zile)
prin modificarea concentraţiei enzimelor:
– acetil-CoA carboxilaza
– AG sintetaza
• Dieta hipercalorică, bogată în glucide (mai ales zaharoza)
induce sinteza enzimelor
• Dieta hipocalorică (săracă în glucide) sau dieta bogată în
AG polinesaturaţi reprimă sinteza enzimelor
Biosinteza AG saturaţi - Reglare
10/31/2010
16
Soarta acidului palmitic
Palmitoil - CoAPalmitat
HSCoA
AMP PP+ATP
AcilCoA sintetaza
Esterificare
Elongare
DesaturarePalmitoleoil - CoA
Desaturare
Enoil CoA
( reticul endoplasmic)
(22 : 4)
Esterificare
Esterificare
Esteri (TG, PL, GL, CE)
Elongarea acizilor graşi
Calea microzomală Localizată în reticul endoplasmic (mai ales hepatocite dar şi creier)
Substrat = mai ales AG cu >C10
Donor de C2 = malonil-CoA
Donor de H = NADPH
Toţi intermediarii = tioesteri ai CoA
Catalizată de complexul AG elongaza format din:
• β-cetoacil-CoA sintaza,
• β-cetoacil-CoA reductaza,
• β-hidroxiacil-CoA dehidrataza,
• α-trans-enoilCoA reductaza
Nefuncţională interprandial
Calea mitocondrială (calea inversă β-oxidării cu unele excepţii) Localizată în mitocondrie
Substrat = AG cu < C10
Donor de C2 = acetil-CoA
Donor de H = NADH si NADPH
Toţi intermediarii = tioesteri ai CoA
10/31/2010
17
Desaturarea acizilor graşi
• Localizată în reticul endoplasmic
• Substrat = AG cu ≥ C16
• Catalizată de ∆9, ∆6, ∆5, ∆4 desaturaze (oxidaze cu funcţie mixtă)
Transformarea acidului linoleic
în acid arahidonic
10/31/2010
18
Sinteza AG polinesaturaţi
1
Metabolismul corpilor cetonici
• Structura & rolul corpilor cetonici
• Biosinteza corpilor cetonici (cetogeneza)
• Catabolismul corpilor cetonici
• Patologie
Corpi cetonici – Structura & rol biologic
Structura
β-Hidroxibutirat
β-Cetobutirat
Acetona
Rol biologicSursă alternativă de energie pentru ţesuturile extrahepatice:
• muşchi scheletic & cardiac,
• cortex renal,
• creier
Compuşi solubili în apă =>
nu au nevoie de transportor
2
Cetogeneza – Definiţie & Localizare. Etape
Definiţie
Cale de transformare a CH3-CO-CoA în corpi cetonici (acizi)
cu scopul utilizării lor (de către ţesuturile extrahepatice) ca
sursă alternativă de energie
Localizare hepatocite
mitocondrii
Etape
I. Sinteza hidroximetilglutaril-CoA (HMG CoA)
II. Transformarea HMG CoA în acetoacetat
III. Conversia acetoacetatului în 3-hidroxibutirat şi acetonă
Cetogeneza – Etapa I
β-Cetotiolaza
HMG CoA sintaza
3-Hidroxi, 3-metil glutaril-CoA (HMG-CoA)
3
Cetogeneza – Etapele II & III
DH
Raportul hidroxibutirat / acetoacetat este determinat de raportul NADH/NAD+
Relaţia dintre cetogeneză
şi sinteza AG & Colesterol
Acetoacetat
HMG-CoA
Acetoacetil CoA
Acetil CoA Ciclul ATP
Krebs
Acetil CoA
Acetoacetil CoA Malonil CoA
HMG-CoA
Colesterol Acizi grasi
Citosol
Mitocondrie
Glucoză
Acizi graşi
Aminoacizi
Beta-hidroxibutirat
4
Catabolismul corpilor cetonici
Localizare: exclusiv extrahepatică (mitocondrie)
2. Activarea acetoacetatului
1. Conversia hidroxibutiratului în acetoacetat
Hidroxibutirat + NAD+ Acetoacetat + NADH + H+DH
Acetoacetat + Succinil CoA Acetoacetil CoA + SuccinatTransferază
3. Scindarea acetoacetil CoA
Acetoacetil CoA + CoA 2 Acetil CoATiolază
Etape:
Corpi cetonici - Formare & Utilizare & Excreţie
Ficat Sânge Ţesuturi extrahepatice
AG
Acil-CoA
Acetil-CoA
CC
2CO2
Krebs
CC CC
Rinichi
Urină
Cetonemie
>70mg/dl
Plămâni
Acetonă
Expiraţie
Acetil-CoA
Krebs
2CO2
AG
Acil-CoA Glucoză
Formare Excreţie Utilizare
5
Cetogeneza – Reglare & Patologie
Ţesut adipos
Sânge
Ficat
TG
AG
Lipoliza
AG-Albumină
AG
Acil-CoA
TGAcetil-CoA
CC
2CO2
↓Oxalacetat
Krebs
<= Activarea lipazei hormon dependente
Activarea transferazei I => β-oxidare
Nivel energetic =>
Deficit relativ de Glc = DZ
Deficit absolut de Glc = Inaniţie
=> Cetonemia 1mM →20-30mM
=> Cetoacidoză
1
2
3
Metabolismul lipidelor complexe
• Sinteza & Rolul glicerofosfolipidelor
• Sinteza & Rolul sfingolipidelor
• Degradarea glicerofosfolipidelor
• Degradarea sfingolipidelor
• Patologie - Sfingolipidoze
6
Biosinteza glicerofosfolipidelor
(Reticul endoplasmic & Aparat Golgi)
CDP-X
Sinteza fosfatidilcolinei & Fosfatidilserinei
7
Sinteza PIP2 & Cardiolipinei
Sinteza sfingolipidelor(Reticul endoplasmic & Aparat Golgi)
A. Sinteza ceramidei
8
Sinteza sfingolipidelor
(Reticul endoplasmic & Aparat Golgi)
B. Transformarea ceramidei în sfingolipide
Degradarea glicerofosfolipidelor
Distribuţie largă în ţesuturile animale
Localizată în - ţesuturi
- sucul pancreatic,
- veninul de şarpe & albină
Inhibată de hormonii glucocorticoizi
Distribuită în lizozomii hepatici
Activată de PIP2
Distribuită în ţesuturile vegetale
9
• Degradarea oligozaharidului din glicosfingolipide începe de la extremitatea distală,
pentru fiecare legatură hidrolizată este necesară o glicozidazăspecifică
• Degradarea sulfatidelor începe prin acţiunea arilsulfatazei
continuă cu acţiunea glicozidazelor (galactozidaza /glucozidaza)
• Degradarea sfingomielinei Începe prin acţiunea sfingomielinazei
Continuă cu acţiunea ceraminidazei
Degradarea sfingolipidelor
Vezi schema din slid-ul 20 (sfingolipidoze)
• Definiţie
Sfingolipidozele = boli determinate de acumularea în lizozomi a
sfingolipidelor, sau a metaboliţilor lor, în:
- substanţa albă (leucodistrofii), sau
- substanţa cenuşie (gangliozidoze)
din SNC => afectarea neurologică, secundară acumulării substratului
nemetabolizat.
• Tipuri– Boala Guacher (deficit de α-glucozidază)
– Boala Fabry (deficit de α-galactozidază)
– Boala Tay-Sachs = Gangliozidoza GM2 (deficit de β-hexozaminidază)
– Boala Niemann-Pick (deficit de sfingomielinază)
– Gangliozidoza GM1 (deficit de β-galactozidază)
– Leucodistrofia metacromatică (deficit de arilsulfatază A)
Sfingolipidoze
10
Degradarea sfingomielinei(lizozomi)
Fosforilcolina
Ceramida
AG
Boala Niemann-Pick• Deficienţa sfingomielinazei
• Hepato&Splenomegalie (acumulare lipide)
• Retard mental sever & Neurodegenerare
• Deces în primii ani de viaţă
Sfingolipidoze
Gal-GalNAc
Gal-Glc-Cer
NANA
GM1
ββ β
α
β
GalNAc
Gal-Glc-Cer
NANA
GM2
Gal
GalNAc
NANA-Gal-Glc-Cer GM3
NANA Gal-Glc-Cer
β-Galactozidaza
Gangliozidoza GM1
Boala Tay-Sachs
βHexozaminidaza A
Neuraminidaza
Glc-Cer
Ceramida
Gal
Glc
β-Galactozidaza
β-Glucozidaza
-O3S-Gal-Cer
H2SO4
Gal-Cer
Gal
β-GalactozidazaArilsulfataza A
Leucodistrofia
metacromatica
Boala
Krabbe
SfingomielinaSfingomielinaza
Fosforil-colinaBoala Niemann- Pick
Boala Gaucher
1
• Structura colesterolului
• Provenienţa şi soarta colesterolului hepatic
• Metabolismul colesterolului – schema generală
• Sinteza “de novo” a colesterolului
– Definiţie & Localizare
– Etape & Reacţii
– Reglare
– Medicamente hipocolesterolemiante
– Soarta colesterolului (sintetizat)
– Transportul colesterolului în plasmă
Sinteza colesterolului
STRUCTURA COLESTEROLULUI
Nucleul perhidrociclopentanofenantrenic
Ciclurile sunt notate A,B,C, or D.
Atentie la modul cum sunt numerotaţi atomii de C inciclurile A-B si C si D!
Are la bază nucleul perhidrociclo-pentanofenantrenic
Conţine:
• 27 atomi de carbon
• o grupare hidroxil la C3
• o dublă legatură între C5 şi C6
• un radical cu 8C ataşat la C17
• 2 radicali metil ( C19 şi C18) ataşaţi la C10, respectiv C13
2
SURSELE MAJORE DE COLESTEROL
CĂILE MAJORE PRIN CARE COLESTEROLUL
PĂRĂSEŞTE FICATUL
COLESTEROL HEPATIC
Colesterol exogen
Chilomicroni “rămăşiţe”
Colesterol endogen
sintetizat în
ţesuturile extrahepatice
Sinteza de novo
în ficat
Conversie în
acizi & săruri biliare Secreţie VLDL
Colesterol liber
secretat în bilă
METABOLISMUL COLESTEROLULUI – Schemă
COLESTEROL
Sinteza
Acetil- CoA
Colesteril esteri
Acizi biliari(Ficat)
Hormonei Steroizi• Glucocorticoizi (corticosuprarenala)
• Mineralocorticoizi (corticosuprarenala)
• Hormoni sexuali (tesuturi reproductive)
Vitamina D3(Piele & Ficat & Rinichi)
Degradare
Steroli neutri (eliminaţi în fecale)
• Coprostanol
• Colestanol
Conversie
Membrane
(Intestin)
3
Definiţie
Cale de anabolism (consumatoare de ATP) prin care Acetil-CoA (provenit din piruvat,
AG, aminoacizi cetoformatori) este transformat în colesterol folosind ca sursă de
hidrogen NADPH
Localizare (sinteza de novo)
Ficat (10%), intestin (15%), corticosuprarenale, ovare, testicule, placentă
Citosol & Reticul endoplasmic (microzomi)
Etape
I. Transformarea Acetil-Coa în mevalonat, via HMG-CoA
II. Transformarea mevalonatului în izopentenil pirofosfat (IPP) şi dimetilalil pirofosfat
(DPP)
III. Transformarea IPP în scualen (C30)
IV. Transformarea scualenului în colesterol
BIOSINTEZA COLESTEROLULUI
BIOSINTEZA - Etapa I
CH3 CO SCoA CH3 CO CH2 CO SCoA
CH3 CO SCoA
HMG-CoA sintetaza
HSCoA
2
--OOC CH2 C CH2 CO SCoA
OH
CH3
Hidroximetilglutaril-CoA
citosol
CH3
OH
--OOC CH2 C CH2 CO SCoA
HMG-CoA Reductaza
2NADPH2NADP
+
HSCoA
OH
CH3
-OOC CH2 C CH2 CH2 OH
Mevalonat
4
-OOC CH2 C CH2 CH2 OH
CH3
OH
2ATP2ADP
2 trepte
Kinaze Decarboxilaza
CO2
ATP ADP Pi+
CH2 C CH2 CH2 O
CH3
P P
PPCH2 C CH2 CH2 O
CH3
PPCH3
CH3
C CH CH2 O
Izopentenil pirofosfat (IPP) Dimetilalil pirofosfat (DPP)
Izomeraza
Izoprenoizi cu 5C
“activaţi”
BIOSINTEZA - Etapa II
DPP
IPP
OCH2CHC
CH3
CH3P P
CH3
CH2 C CH2 CH2 O P P
PPi
PPCH3 C CH CH2 O
CH3
CH2
CH3
CH2CHC
Geranil pirofosfat (C10)
PPi
PPCH2 C CH2 CH2 O
CH3
IPP
C CH CH2
CH3
CH2CH2CHCCH3 P P
CH3CH3
CH2 CHC CH2 O
Farnezil pirofosfat (C15)
Prenil transferaza
Prenil transferaza
Condensare cap-coada
Condensare cap-coada
BIOSINTEZA - Etapa III
5
Farnezil pirofosfat (C 15)
OCH2C CHCH2
CH3CH3
PPCH3 C CH CH2 CH2
CH3
CH2CHC
NADPH
NADP+
PPi
Scualen sintaza
2
(condensare cap-cap)
O2 H2O
NADPHNADP
+
Epoxidaza
O
H+
Scualen 2,3-Oxidoscualen
HO
Ciclaza
Lanosterol
(C 30)
(C 30)
BIOSINTEZA - Etapa III (continuare)
(C 30)
Lanosterol
19 reactiireticul endoplasmic
HOHO
Colesterol(C 27)
Multe reactii catalizate de monooxigenaze
(Cit P450, NADPH, O2)
BIOSINTEZA - Etapa IV
6
Alţi derivati izoprenoidici
Proteine prenilate
CH2C CHCH2
CH3CH3
CH3 C CH CH2 CH2
CH3
CH2CHC S Proteina
Gruparea farnezil sau geranileranil ancoreaza proteina de membrane
(multe proteine implicate in semnalizarea celulara poseda ancore lipidice)
Dolicol PP
Coenzima Q
Hemul Cit a
OCH2
CH3
PPC CH CH2 CH2
CH3
CH2CH2H16-19
CH
O
O
CH2 CH2)nCH C
CH3
H(
CH3O
CH3O
CH3
membrane
lipid
anchor
protein
BIOSINTEZA – Schemă
Acetil CoA
Glucoză
Acizi graşi
Amino acizi
HMG CoA
Mevalonat
Unităi izoprenoide
Scualen
Colesterol
HMG CoA Reductaza Etapa limitantă de viteză
7
Controlul nivelului colesterolului
Un adult normal
• sintetizează ~1g colesterol /zi
• consumă ~ 0.3g colesterol /zi.
Nivelul plasmatic (150 - 200 mg/dL) este menţinut prin:
• controlul sintezei de novo, respectiv prin reglarea activităţii şi
concentraţiei HMGCoA reductazei
• preluare celulară, mediată de LDL-receptori, şi prin revers-
transport, mediat de HDL.
Nivelul intracelular de colesterol ne-esterificat este menţinut prin
reglarea acil-CoA:colesterol aciltransferazei (ACAT)
Reglarea HMG-CoA Reductazei
Reglare rapidă = reglarea activităţiiInhibiţie prin fosforilare
Reglare lentă = reglarea concentraţiei
Reglarea proteolizei HMG-CoA Reductazei:
Colesterolul stimulează degradarea HMG-CoA Reductazei HMG-CoA Reductaza prezintă un domeniu transmembranar sensibil la
steroli (“sterol-sensing domain” sau SSD) care are rolul de a activa degradarea enzimei de către proteazom (complex de proteaze)
Reglarea transcrierii genei care codifică enzima:
Nivelul scăzut de colesterol → eliberarea SREBP-2 (“sterol regulatory element binding proteins”) din proteina precursoare transmembranară
SREBP-2 (factor de transcriere) activează transcrierea genelor HMG-CoA Reductazei şi a altor enzime implicate în sinteza colesterolului.
8
Reglarea activităţii HMG-CoA reductazei
HMG-CoA Reductaza este inhibată prin fosforilare, catalizată de reductaz kinază care, la rândul ei, este activată prin fosforilare catalizatăde reductaz kinaz kinază
Defosforilarea este catalizată de fosfoprotein fosfatază care este inhibată de inhibitorul specific PPI (activ în forma fosforilată). Fosforilarea inhibitorului este catalizată de protein kinaza cAMP dependenta (PKA).
De observat că inhibitorul PPI fosforilat inhibăconcomitent atât propria defosforilare cât şi defosforilarea HMG-CoA reductazei şi a reductaz kinazei!
Glucagonul şi adrenalina stimulează
fosforilarea PPI => inhibă sinteza
colesterolului
Insulina stimulează defosforilarea =>
activează sinteza colesterolului
Reglarea concentraţiei HMG-CoA reductazei
Proteoliză
Sinteză
HMG-CoA reductaza Aminoacizi
Prin interacţiunea colesterolului cu domeniul sensibil la
steroli al HMG-CoA reductazei se activează degradarea
enzimei via proteazom
Nivelul scăzut de colesterol determină desprinderea SREBP-2 din
precursorul lui situat în membrana RE. Acest factor de transcriere
traversează nucleul şi activează transcrierea genelor HMG-CoA
reductazei precum şi ale altor gene implicate în sinteza colesterolului
9
Medicamente hipocolesterolemiante
HO
H3C
HMG
COO-
COO-
O
COO-
HO
OH
C
O
Simvastatin
Analogii structurali ai HMG- CoA = Statine (simvastatin, lovastatin, mevastatin)
=> Sunt inhibitori competitivi ai HMG-CoA reductazei
Sunt folosiţi pentru a reduce hipercolesterolemia
Soarta colesterolului hepatic
Colesterol
Acizi biliari
Vezica biliară
Depozitat &
Concentrat
în
Intestin
1g zilnic
0.2 - 0.6g zilnic
Eliberat in
10
Transportul plasmatic al colesterolului
• Rolul chilomicronilor în transportul colesterolului exogen
• Rolul LDL şi HDL în transportul colesterolului endogen
Formarea
& Rolul
LDL
11
Formarea & Rolul HDL
Esterificarea colesterolului
intracelular
ACAT = Acil-CoA Colesterol Acil Transferaza
12
Esterificarea colesterolului din HDL
Lecitin Colesterol Acil Transferaza
Lipoproteina (a)
Lipoproteina (a) sau lp(a) este LDL care are în plus apo(a)
legată covalent de apo B-100.
Dacă este prezentă în cantitate mare în plasmă determină
creşterea riscului pentru boala coronariană.
Izomerii trans ai acizilor graşi nesaturaţi (din margarină, “fast
food”) determină creşterea, iar homonii estrogeni determină
reducerea nivelului ei plasmatic.
Apo(a) este homoloaga plasminogenului (precursorul plasminei
care actionează asupra fibrinei, principala proteină din cheagul
de sânge). Se presupune că un nivel ridicat de lp(a) încetineşte
liza cheagului de sânge concurând cu plasminogenul pentru
legarea activatorilor acestuia.
Hormoni steroizi
• Hormoni steroizi– Definiţie
– Clasificare
• Hormoni corticosteroizi– Clasificare
– Sinteza & Rol
– Patologie
• Hormoni sexuali– Clasificare
– Sinteza & Rol
– Patologie
Hormoni steroizi – Definiţie
Sunt compuşi sintetizaţi din colesterol în glandele
cu secreţie internă:
Corticosuprarenale (CSR) glucocorticoizi,
mineralocorticoizi
sexocorticoizi
Ovare & Placentă: hormoni sexuali feminini
Testicule: hormoni sexuali masculini
Hormoni corticosteroizi
Hormoni sexuali
Colesterolul = precursor al hormonilor steroizi
Colesterol
Pregnenolonă
Progesteronă
Cortisol(Glucocorticoid)
Corticosteronă
(Mineralocorticoid)
Testosteronă
Estradiol(Hormoni sexuali)
Aldosteronă(Mineralocorticoid)
Hormoni corticosteroizi - Provenienţa
Hormoni steroizi – Clasificare & Localizare & Rol
Clasa HormonOrgan
producător
Celulaproducătoare
ControlŢesut
ţintăEfecte
GlucocorticoiziCortizol
Cortizon
Corticosterona
CSRZona
fasciculatăACTH
Muşchi
Ficat
Ţesut
adipos
Metabolice:
proteoliza
lipoliza
gluconeogeneza
Antiinflamatoare
Mineralocorticoizi Aldosterona CSRZona
glomerulară
Angiotensina
[Na+]/[K+]Rinichi
Favorizează
-reabsorbţia Na+, Cl-,
-eliminarea K+
Reglează volemia
Androgeni
Testosterona Testicole Celule Leydig LH Muşchi
Stimulează
- biosinteza proteinelor
- spermatogeneza
Androstendiona CSR Zona reticulată ACTH
Organe
reprod.
masculine
Imprimă caracterele
secundare masculine
Virilizare
Estrogeni Estradiol OvareFoliculi de
GraafLH, FSH
Organe
reprod.
feminine
Imprimă caracterele
sexuale feminine
Controlează faza
foliculară a ciclului
ovarian
Progestageni ProgesteronaOvare &
PlacentaCorpul galben LH, FSH Uter
Determină nidarea şi
dezv. ovulului fertilizat
Controlează faza
luteală a ciclului
ovarian
Sinteza hormonilor steroizi - Schema
• Etape1. Colesterol → Pregnenolonă = Etapa limitantă de viteză
2. Pregnenolonă → Progesteronă
3. Progesteronă → Aldosteronă
→ Cortizol
• EnzimeEtapa 1: Oxidaza cu funcţie mixtă + desmolaza (mitocondrie)
Etapa 2: 3-β-ol-Dehidrogenaza + Δ4,5-Izomeraza (reticul endoplasmic)
Etapa 3:
21-Hidroxilaza sau 17-α-Hidroxilaza (reticul endoplasmic)
11-β-Hidroxilaza (mitocondrie)
18-β-Hidroxilaza + 18-β-Dehidrogenaza = Aldosteron sintaza (mitocondrie)
C17-C20- Liaza (reticul endoplasmic)
Hormoni corticosteroizi - Sinteza
Hormoni corticosteroizi – Sinteza
Zona reticulată
Zona fasciculatăZona glomerulară
Transformarea Colesterol → Pregnenolona
Colesterol↑
Lipoproteine
Sinteză in situ
Colesterol
esterificat(citoplasmă)
ACTH
Colesterol
liber(citoplasmă)
StARColesterol
liber(mitocondrie)
Pregnenolonă
“Steroidogenic acute
regulatory protein”
+
Adenilat ciclază
cAMP
Colesterol
esteraza
+
Transformarea Colesterol → Pregnenolona
Enzima de clivare a catenei laterale (SCC)
(Mitocondrie)
Soarta Hormonilor sexocorticoizi
Sinteza aldosteronei - ControlSinteza aldosteronei este controlată de sistemul renină-angiotensină
Spironolactona = antagonist!
antihipertensiv
Sinteza cortizolului - Control
• Sinteza cortizolului este controlata de ACTH
Stres
Cortizol - Rol
• Efecte metabolice:
↑ proteoliza musculară
↑ dezaminarea hepatică a aminoacizilor
↑ gluconeogeneza & glicogenosinteza
↑ acţiunea catecolaminelor (efect permisiv)
↓ captarea glucozei de către ţesuturile insulino-dependente
• Efect antiinflamator: – Inhiba fosfolipaza A2 => ↓sinteza PG <
• Efect imunosupresiv
• Contribuie la menţinerea presiunii arteriale– Promoveaza eliberarea angiotensinogenului
– Impiedică eliberarea vasopresinei
Soarta gluco & mineralocorticoizilor
• Sunt transportaţi în plasmă de către transcortină şi albumină
• Au timpul de înjumătăţire: 1,5-2 ore
• Sunt inactivaţi (prin hidrogenare + clivare) la nivel hepatic
• După inactivare sunt conjugaţi cu acidul glucuronic sau H2SO4
=> compuşi hidrosolubili → bilă → intestin → urină (70%)
→ fecale (30%)
• Nivelul 17-ceto steroizilor din urină reflectă funcţia CSR
Inactivare cortisol
Hidrogenare
Hidrogenare
Inactivare cortisol- continuare
Clivare C17
Conjugare
Patologie - Sindromul CushingTulburare endocrină cauzată de expunerea prelungită a organismului la
nivele crescute de glucocorticoizi, de origine endogenă sau exogenă.
Cauze
• Terapia cu glucocorticoizi
indicată după transplantul de organ sau în afecţiunile cronice, inflamatorii
=> Sindromul Cushing iatrogen
• Tumorile benigne ale hipofizei => secreţie crescută de ACTH => Boala Cushing
• Tumorile benigne & maligne ale glandelor suprarenale
=> secreţie crescută de cortizol => Sindromul Cushing ACTH-independent
• Tumorile benigne & maligne ale plămânilor
=> secreţie ectopică de ACTH
=> Sindromul Cushing ectopic sau paraneoplazic
Sindromul Cushing - Manifestări clinice
Atrofia glandei suprarenale => ↓ Cortizol
↑ACTH
Manifestări clinice
• Oboseală fizica & psihică
• Pigmentare maronie a pielii & mucoaselor
• Hipotensiune arterială
• Hipoglicemie & Anorexie
• Preferinţă deosebită pentru sarea de bucătărie.
Patologie - Boala AddisonTulburare endocrină cauzată de expunerea prelungită a organismului la nivele
scăzute de cortizol (uneori şi de aldosteron) datorită insuficienţei suprarenale
Etiologie
Atrofia glandelor suprarenale ca urmare a unui proces distructiv
de natură tuberculoasă sau de autoimunizare
Hormoni sexuali - Sinteza
Testosterona - Soarta
2% Ficat
1-5% Creier
90% Ficat
4% Prostată
Vezicule seminale
Organe genitale externe
Piele din zona genitală
TESTOSTERONA
DHT
mai activă!
17-Cetosteroizi(Nivelul urinar reflectă activitatea
testiculară & corticală)
Estradiol(Determină comportamentul
sexual al individului)
Androstandiol
În celulele ţintă DHT stimulează transcrierea genelor care codifică proteinele implicate în
producerea efectelor hormonului:Diferenţierea sexuală
Apariţia caracterelor sexuale secundare
Stimularea sintezei proteice (dezvoltarea muşchilor scheletici & oaselor)
Determinarea comportamentului masculin
Reglarea funcţiei testiculare
Hormoni estrogeni - Biosinteza & Soarta
Aromataza este prezentă în:
Ţesutul adipos
Ficat
Piele etc.
Activităţii => « estrogenizare »
observata în
• ciroza hepatică
• hipertiroidism
• obezitate
• îmbătrânire.
Hormoni sexuali feminini – Rol
Ovare
Ruperea folicului
Expulzarea ovulului
Transformarea foliculului în corp
galben care produce progesterona =
hormonul gestatiei (care pregăteşte
uterul în vederea nidării & dezvoltării
ovulului şi determină dezv. gl. mamare)
Ovare
Ruperea unui folicul de Graaf care produce
estradiol (E2) şi inhibină (FSH)
Apariţia caracterelor sexuale feminine
Osificarea
Intărirea pereţilor vasculari
Eliberarea angiotensinogenului
La 8 zile după ovulaţie corpul galben involuează => scade secreţia de hormoni => menstra.
Dacă are loc fertilizarea ovulului => rolul LH este preluat de gonadotropina corionică (hCG) = hormon placentar care
stimulează producerea progesteronei de către corpul galben şi apoi de către placentă (hCG apare în urină la câteva zile după
implantarea ovulului => evidenţierea ei în urină = test de sarcină). La menopauză dispar toţi foliculii => ↓ sinteza ovariană a
hormonilor
11/25/2010
1
Catabolismul Colesterolului
–Definiţie
–Localizare
–Sinteza acizilor biliari “primari”
–Sinteza sărurilor biliare
–Soarta sărurilor biliare & Circuitul enterohepatic
–Patologie
• Deficienţa de săruri biliare (colelitiaza)
• Xantomatoza cerebro-tendinoasă
• Definiţie
Cale prin care
Colesterol → Acizi biliari
- utili pentru digestia lipidelor
- forma de eliminare a colesterolului
• Localizare
- ficat (reticul endoplasmic): colesterol → acizi biliari primari
- colon: acizi biliari primari → secundari
Catabolismul Colesterolului
11/25/2010
2
• Formarea acizilor biliari primari
Catabolismul Colesterolului – Etapa I
Sistemul microzomal de hidroxilare
11/25/2010
3
Catabolismul Colesterolului – Etapa II• Conjugarea acizilor biliari primari
• Formarea acizilor biliari secundari (sub acţiunea florei microbiene)
Acizii biliari primari conjugaţi → acizi biliari primari deconjugaţi (colon)
Acizii biliari primari (deconjugaţi) → acizi biliari secundari (colon)
Catabolismul Colesterolului – Etapa III
Lipseşte OH din poziţia 7!
11/25/2010
4
Reciclarea acizilor biliari
Sinteza (0,2-0,6 g/zi) → Ficat
Depozitare → Vezica biliară
Secreţie → Intestin
Reabsorbţie (95%) → Ileum
Reciclare de 6-8 ori/zi
Excreţie 0,2-0,6g/zi
Litiaza biliară
Deficienţa ereditară de colesterol-7α-hidroxilază =>
↑colesterol liber (insolubil) din vezica biliară
=> formarea cristalelor de colesterol
11/25/2010
5
Xantomatoza cerebro-tendinoasă
• Deficitul de colesterol-26-hidroxilază
=> blocarea etapei finale de formare a acizilor biliari
=> acumularea colesterolului în diferite ţesuturi
=> apariţia xantoamelor tendinoase şi a neuropatiei periferice
Piele
Ficat
Rinichi
Calcitriol = forma cea mai activa a vitaminei D
Radiaţiile UV clivează legatura C9-C10 deschizând ciclul B al 7-dehidrocolesterolului
=> colecalciferol, precursor inactiv al calcitriolului.
Intermediar in sinteza colesterolului
Colecalciferol 25-hidroxilaza
(O2, Cit P450,, NADPH)
Sinteza & Rolul vitaminei D3
UV
25-Hidroxicolecalciferol
1-hidroxilaza
(O2, Cit P450,, NADPH)
11/25/2010
6
Rolul Vitaminei D3
Vitamina D3 menţine nivelul plasmatic al calciului prin:
1) creşterea absorbţiei calciului (Ca2+) din intestin
2) reducerea pierderii calciului la nivel renal
3) stimularea resorbţiei osoase.
1. Efectul asupra intestinului
Stimulează absorbţia intestinală a Ca2+ şi a fosfatului (PO43-)
Pătrunde în celula intestinală unde se leagă de receptorul specific din citoplasmă.
Complexul intră în nucleu şi interactionează specific cu ADN-ul => intensificarea
sintezei proteinei care leagă calciu
2. Efectul asupra osului
Stimulează mobilizarea Ca2+ şi a PO43- din os printr-un proces care necesită
prezenţa hormonului paratiroidian (PTH) => Creşterea nivelului Ca2+ şi a fosfatului
plasmatic
3. Efectul asupra rinichiului
Împreună cu hormonul paratiroidian stimulează reabsorbţia si inhibă excreţia Ca2+
Osteomalacia & Rahitismul
Osul se formează prin mineralizarea osteoidului (amestec proteic, predominant
colagen tip I) secretat de osteoblaste.
O insuficientă mineralizare sau disfuncţia osteoblatelor conduce la osteomalacie
Osteomalacia, prezentă la copii este denumită rahitism
Cauzele osteomalaciei
Dieta deficitară în vitamina D sau calciu
Acidoza renală tubulară => excreţie excesivă a fosfatului în urină
Paratiroidectomia (excizia paratiroidei).
Pseudofractură
11/9/2010
1
EICOSANOIDE
• Definiţie & Caracteristici
• Clasificare
• Sinteză & Rol
• Mecanism de acţiune
• Rol în inflamaţie
• Definiţie= compuşi derivati din acidul polinesaturat cu 20 atomi de C (eicosatetraenoic)
• Caracteristici Sunt sintetizaţi în cantitate foarte mică în aproape toate tipurile de celule
Nu se depozitează
Au durată scurtă de viaţă (t1/2= sec →min)
Sunt consideraţi “hormoni locali” => acţionează asupra celulelor învecinate(acţiune paracrină) sau asupra celulelor producătoare (acţiune autocrină)
Rolul lor biologic este mediat de receptori membranari sau nucleari
Sunt implicaţi în:
- răspunsul inflamator (după infecţie & injurie),
- reglarea
contracţiei celulelor musculare netede (intestin, uter)
excreţiei renale a H2O şi Na+
presiunii sângelui
- modularea
constricţiei & dilatării vaselor
constricţiei & dilatării brohiilor
EICOSANOIDE – Definiţie & Caracteristici
11/9/2010
2
• Prostaglandine & Prostacicline
• Tromboxani
• Leucotriene & Lipoxine
EICOSANOIDE –Clasificare dpdv structural
Prostaglandine - Caracteristici structurale
• acizi cu 20 atomi de C (COOH la C1)
• legătura C8 – C12 închide un ciclu cu 5C
• la C9 şi C11 există –OH sau =O
• la C15 există –OH
• PG din seria 1 au o legătura dublă C13 - C14(trans)
• PG din seria 2 au 2 legături duble C13 - C14, C5 - C6 (cis)
• PG din seria 3 au 3 legături duble C13 -C14, C5 - C6, C17 - C18 (cis)
11/9/2010
3
Prostaciclina
Prostaglandine & Prostaciclina - Structuri
R4 conţine 4C inclusiv COOH
R7 conţine 7C (inclusiv COOH)
R8 conţine 8C
(endoperoxizi ciclici)
PG din seriile 1,2,3 şi precursorii lor
11/9/2010
4
Tromboxani – Caracteristici structurale
• conţine un heterociclu format din 5 atomi de C şi un atom de O
• substiuenţii sunt ataşati de C9 şi C11
• în cazul TXA2 un atom de O face legătura între C9 şi C11
Leucotriene & Lipoxine – Caracteristici structurale
LTA4
sunt acizi cu 20 atomi de C
au 4 legături duble dintre care 3 sunt conjugate = triene (de obicei Δ7,9,11)
LTA4 = precursor al celorlalte LT = acidul 5-6 epoxi eicosa 7,9,11,14 tetraenoic
LTC4, LTD4, LTE4 au C6 legat de atomul de S al GSH, Cys-Gly, respectiv al Cys
LTB4→LTE4 au la C5 gruparea OH
LTB4 si LXA4 au grupări OH suplimentare la C12, respectiv C6 şi C15
11/9/2010
5
EICOSANOIDELE derivate din acidul arahidonic
Prostacicline
Tromboxani
Biosinteza eicosanoidelor
11/9/2010
6
Biosinteza PG & TX din acidul arahidonic
Activitati ale PG
endoperoxid sintazei
Distribuţie
largă
Prostaglandin endoperoxid sintaza
• Localizare microzomală
• Are 2 forme:COX1 = constitutivă, sintetizată de majoritatea celulelor.
Este necesară pentru homeostazia tractului gastro-intestinal,
homeostazia renală,
agregarea plachetară
diferenţierea macrofagelor
Este inhibată de aspirină,
indometacin,
fenilbutazonă
COX2 = inductibilă, sintetizată de anumite celule ca răspuns la secreţiilecelulelor imune şi antiinflamatorii. PG rezultate mediază durerea, eritemul, edemul, febra!
Este inhibată de hormonii glucocorticoizi (ex.cortizol), IL4
antiinflamatoare nesteroidice (AINS)
Inhibiţia specifică (ex. celecoxib) a COX2 reduce procesul inflamator darmenţine funcţiile fiziologice ale COX1!
11/9/2010
7
Efectul antiinflamatoarelor nesteroidice asupra COX
Inhibitori reversibili ai COX(Tylenol)
(Advil)
Rolurile PGE2, PGF2a, PGI2 şi TXA2
PGE2 (produsă în special de rinichi)
Relaxează musculatura circulară
a tubului digestiv
Inhibă secreţia sucului gastric şi
absorbţia intestinală
Vasodilatator
Bronhodilatator
Tranchilizant
Anticonvulsionant
PGF2α (produsă de maoritatea ţesuturilor)
Contractă musculatura circulară şi
longitudinală a tubului digestiv
Stimulează contracţiile uterului
Vasodilatator
Antitranchilizant
Determină convulsii
TXA2 (produs de plachetele sanguine)
Contractă musculatura netedă a
vaselor => ↑ presiunea arterială
Induce agregarea plachetară
Bronhoconstrictor
Mobilizează Ca2+ intracelular
PGI2 (produsă de endoteliul vascular)
Relaxează musculatura netedă a
vaselor => ↓ presiunea arterială
Inhibă agregarea plachetară
Stimulează formarea cAMP
11/9/2010
8
Sinteza LT – Calea lipoxigenazei
SRSA
SRSA = “slow reacting substances of anaphylaxis”
• Leucocite
• Mastocite
• Trombocite
• Plămâni
• Piele
Localizare
Sinteza lipoxinei A4
• Determină chemotaxie
• Stimulează producerea anionului superoxid în leucocite
Rol
biologic
11/9/2010
9
Funcţiile leucotrieneloreliberate din mastocite ca urmare a interacţiunii lor cu alergenul
LT = Mediatori ai reacţiilor alergice şi inflamatorii
Permeabilizează capilarele => edem
Atrag (chemotaxie) şi activează leucocitele
=> implicarea în hipersensibilitatea imediată şi socul anafilactic
Determină bronhoconstricţie şi secreţie de mucus
=> implicarea în producerea astmului bronsic
Mecanismul de acţiune a eicosanoidelor
• PGE2, PGD2, PGI2 → receptori membranari => ↑[cAMP]
• PGF2α, TXA2, Endoperoxizii, LT → receptori membranari
=> ↑[Ca2+ intracelular]
A. Stimulează formarea mesagerilor de ordinul 2
B. Modulează activitatea Adenilat ciclazei prin intermediul
proteinei Gs sau Gi
=> În funcţie de tipul şi localizarea receptorului determină efecte diferite!
Exemplu
• Acţiunea paracrină a TXA2 din trombocite determină contracţia celulelor musculare netede
din vecinatate
• Acţiunea autocrină a TXA2 determină agregarea trombocitelor
11/9/2010
10
ANALOGII eicosanoidelor endogeneutilizaţi ca medicamente
Analogii
• PGE1 & PGE2 suprimă ulcerul gastric prin inhibiţia secreţiei de
HCl de către celulele mucoasei stomacului
• PGE1 sunt utilizaţi în tratarea impotenţei sexuale
• PGI2 sunt utilizaţi în tratarea hipertensiunii pulmonare primare
INFLAMAŢIA
Definiţie= proces complex prin care ţesutul viu răspunde la agresiunile fizice, chimice,
biologice (infectii cu microorganisme)
Etapele procesului inflamator1. Eliberarea mediatorilor chimici din celulele traumatizate sau din celulele care
migrează la locul traumatismului:
factori ai coagulării, chinine;
componente ale complementului;
histamină;
metaboliţi ai acidului arahidonic (LT, PG).
2. Vasodilataţie (datorită PGE2) => eritem;
3. Contracţia musculaturii netede & Permeabilizare vasculară
(datorită histaminei secretată de mastocite) => edem;
4. Chemotaxie (datorită LTB4) => acumulare leucocite, PMN, macrofage;
5. Hipertermie (datorită acţiunii IL-1, secretată de PMN, asupra SNC);
6. Hiperalgie.