Metabolismo dei lipidi

Dal punto di vista quantitativo, il metabolismo degli zuccheri ha un'importanza modesta, difatti, solo l'1% del fabbisogno energetico di un individuo si ottiene dagli zuccheri. La maggior parte si ottiene dal metabolismo dei lipidi (o più comunemente grassi); d'altronde nell'organismo ci sono circa 10kg di riserve lipidiche (principalmente stoccate nel tessuto adiposo ma anche sottoforma di gocce in tutte le cellule).
I principali utilizzatori di acidi grassi sono: il muscolo cardiaco, il muscolo scheletrico (a riposo), il fegato e i reni.

 

Riserve energetiche di un uomo di circa 70 kg:


lipidi circa 10 kg (corrispondono a circa 100.000 kcal)
glicogeno circa 200 g (corrispondono a circa 600 kcal)
glucosio circa 10 g (corrispondono a circa 30 kcal)
proteine in turnover circa 5 kg (corrispondono a circa 25000 kcal)

 

Il metabolismo degli zuccheri è, comunque, fondamentale per due ragioni:

  • Il cervello utilizza quasi esclusivamente zuccheri;
  • Tale metabolismo può essere innescato o disinnescato in base al fabbisogno.

Gli acidi grassi possono rimanere in circolo per molto tempo, anche quando non si ha più richiesta energetica: ciò è causa di problemi cardiocircolatori (ictus o infarto).
Gli acidi grassi ottenuti da biosintesi (es. prodotti dagli epatociti), vengono esterificati da glicerolo (o colesterolo) e trasportati nell'organismo come particelle  lipoproteiche grazie a speciali proteine dette VLDL.
Le VLDL rappresentano il sistema di veicolazione dei lipidi dal fegato ai tessuti adiposi, di riserva, o ai tessuti periferici, dove vengono utilizzati a scopo energetico.
Le VLDL sono proteine a densità molto bassa (ci sono molti lipidi ad esse legati): dopo che hanno rilasciato gli acidi grassi esterificati, diventano LDL (proteine a bassa densità) e IDL (proteine a densità intermedia) e affrontano il percorso inverso.
Nei tessuti, vengono rilasciati gli acidi grassi e il glicerolo; quest'ultimo viene fosforilato, convertito a diidrossi acetone fosfato e inviato alla glicolisi.
Per essere metabolizzati, gli acidi grassi (RCOO-) devono essere attivati: l'attivazione avviene nel citoplasma (esiste anche una particolare attivazione non citoplasmatica).

Gli enzimi del metabolismo degli acidi grassi sono tutti mitocondriali, mentre la loro attivazione avviene nel citoplasma: è quindi necessario trasportare gli acidi grassi attivati nel mitocondrio. Nei mitocondri possono essere presenti degli acidi grassi ottenuti dal turnover  delle lipoproteine di membrana: per essi sarà necessaria una attivazione intramitocondriale (questa attivazione è stata utilizzata per confermare che i mitocondri sono l'evoluzione di batteri che, in principio, infettavano le cellule prove degli apparati deputati al metabolismo aerobico; i mitocondri, infatti, hanno un loro patrimonio genetico e sono quasi totalmente sufficienti, anche per la loro riproduzione).
L'attivazione citoplasmatica  richiede l'utilizzo di enzimi tiochinasi (o acil coenzima A sintetasi); tali enzimi sono raggruppati in diverse sottofamiglie perché specializzati ad attivare acidi grassi di lunghezza diversa. L'attivazione citoplasmatica richiede il consumo di due legami ad alto contenuto energetico (ATP) che porta alla formazione di acil coenzima A (detto acido grasso attivato): il carbossile dell'acido grasso, attacca il fosforile α dell'ATP e si ottengono (come intermedio di reazione) acil adenilato (o acil AMP) e pirofosfato; il pirofosfato viene trasformato in ortofosfato (così facendo, sposta l'equilibrio della reazione, verso destra).  L'acil adenilato, reagisce successivamente, con il coenzima A per dare l'acido grasso attivato cioè l'acil coenzima A, rilasciando AMP.
Il contenuto energetico dell'acile attivato è circa uguale a quello dell'ATP.
Nell'attivazione citoplasmatica, vengono, quindi, idrolizzati due legami ad alta energia mentre nei mitocondri la reazione evolve solo se si mantiene bassa la concentrazione di GDP (la reazione prevede l'uso di  GTP e non di ATP); il meccanismo prevede che l'acido grasso attacchi il fosforile γ del GTP e si formino acil fosfato e  GDP. L'acil fosfato, reagisce, poi, con il coenzima A e si ottiene l'acil coenzima A; con questo meccanismo si consuma il GTP proveniente dal ciclo di krebs.
Nei batteri, l'attivazione degli acidi grassi destinati al catabolismo, avviene con un meccanismo del tutto analogo all'attivazione intramitocondriale, ma si utilizza ATP e non GTP (nei batteri, l'enzima acil coenzima A sintetasi, è ATP dipendente).
L'acil coenzima A è compartimentato, cioè l'acil coenzima A citoplasmatico non si mescola con quello mitocondriale e non è in grado di attraversare la membrana mitocondriale interna. Per portare gli acidi grassi attivati nel mitocondrio, si sfrutta un sistema costituito da un enzima traslocasi situato sulla membrana mitocondrile interna e due enzimi transferasi (hanno azione acil transferasica), uno mitocondriale ed uno citoplasmatico che utilizzano la carnitina per svolgere la loro azione. L'enzima acil transferasi citoplasmatica (il nome completo dell'acil transferasi è acil coenzima A-carnitina transferasi) catalizza la reazione tra carnitina e acido grasso attivato: si forma acil carnitina.  L'acil carnitina, si lega all'enzima acil traslocasi che lo trasporta all'interno del mitocondrio dove l'enzima acil transferasi mitocondriale, libera la carnitina e rigenera l'acido grasso attivato. La carnitina, viene, poi ritrasportata nel citoplasma dall'acil traslocasi.
Osservazioni: più alta è la concentrazione di carnitina e maggiore è la quantità di acil carnitina che si forma, quindi, più veloce è l'azione della traslocasi. L'acil traslocasi, lavora in base al gradiente di concentrazione  perciò è un grado di far entrare nel mitocondrio l'acil carnitina e di far uscire la carnitina.
L'acil transferasi citoplasmatica è modulata positivamente dall'acil coenzima A citoplasmatico e negativamente dal malonil-coenzima A (è un metabolita dell'anabolismo degli acidi grassi). L'acil transferasi è importante per il controllo sia dell'anabolismo, sia del catabolismo degli acidi grassi.



Ultima modifica dell'articolo: 24/12/2015