Catabolismo degli acidi grassi

RISERVE DI TRIACILGLICEROLI

Quando gli ormoni segnalano una carenza di energia metabolica, triacilgliceroli

depositati nel tessuto adiposo vengono mobilizzati e trasferiti a quei tessuti

(muscolo scheletrico, cuore e corteccia renale) dove gli acidi grassi possono

essere ossidati per produrre energia. Gli ormoni adrenalina e glucagone, secreti

in risposta a una bassa concentrazione di glucosio nel sangue, si legano ad un

recettore sulla membrana dell’adipocita e stimola, tramite una proteina G,

l’adenilato ciclasi a produrre cAMP (un metabolita molto importante coinvolto

nei meccanismi di trasduzione del segnale) ; questo attiva la proteina chinasi

cAMP-dipendente (PKA) che fosforila la lipasi ormone-sensibile e le molecole di

perilipina A (una famiglia di proteine) sulla superficie della goccia lipidica. La

fosforilazione della perilipina A consente l’accesso della lipasi ormone-sensibile

alla superficie della goccia lipidica, dove essa idrolizza i triacilgliceroli in acidi

grassi liberi e glicerolo. Gli acidi grassi rilasciati dall’idrolisi del triacilglicerolo

ad opera della lipasi ormone-sensibile diffondono fuori dall’adipocita nel sangue

dove si legano alla sieralbumina. Una volta legati a questa proteina solubile,

gli acidi grassi sono trasportati ai tessuti. Qui gli acidi grassi si dissociano

dall’albumina e sono portati attraverso trasportatori posti sulla membrana

plasmatica nel citosol dove fungono da combustibile metabolico.

Circa il 95% dell’energia ricavabile dai triacilgliceroli risiede nelle lunghe catene

degli acidi grassi ; soltanto il 5% dell’energia deriva dal glicerolo. Il glicerolo

rilasciato dalla lipasi viene fosforilato dalla glicerolo chinasi e il glicerolo 3-

fosfato così prodotto viene ossidato a diidrossiacetone fosfato. L’enzima

glicolitico trioso fosfato isomerasi converte questo composto in gliceraldeide 3

fosfato , che entra nella via glicolitica.

GLI ACIDI GRASSI SONO ATTIVATI E TRASPORTATI NEI

MITOCONDRI

Gli enzimi coinvolti nell’ossidazione degli acidi grassi sono localizzati nella

matrice mitocondriale. Gli acidi grassi con catene non più lunghe di 12 atomi di

carbonio possono entrare nei mitocondri senza l’aiuto di trasportatori di

membrana. Quelli con 14 o più atomi di carbonio, che costituiscono la maggior

parte degli acidi grassi liberi ottenuti dalla dieta o rilasciati dal tessuto adiposo,

devono prima subire una serie di tre reazioni enzimatiche dette sistema shuttle

o shuttle della carnitina.

FASE DI ATTIVAZIONE : La prima reazione è catalizzata da una famiglia di

isozimi presenti nella membrana mitocondriale esterna, le acil-CoA sintetasi

che catalizzano la reazione seguente :

Acido grasso + CoA + ATP = acil-CoA + AMP + PPi

L’acil-CoA sintetasi catalizza la formazione di un legame tioestere tra il gruppo

carbossilico dell’acido grasso e il gruppo tiolico del coenzima A, formando un

acil-CoA; contemporaneamente, l’ATP subisce una scissione in AMP e PPi. La

reazione di attivazione degli acidi grassi avviene in due tappe :

- nella prima l’acido grasso reagisce con l’ATP per formare Acil-adenilato (un

intermedio) e PPi.

- Il pirofosfato viene idrolizzato da una pirofosfatasi inorganica che trascina la

reazione precedente nella direzione della formazione dell’acil-CoA. In questa

reazione viene utilizzata l'energia del legame anidridico che si forma tra il

carbossile e il fosfato per legare il gruppo tiolico del CoA-SH.

Gli acil-CoA formati sul lato citosolico della membrana mitocondriale esterna

possono essere trasportati nel mitocondrio per essere ossidati oppure utilizzati

nel citosol per sintetizzare lipidi della membrana. Tuttavia l’acil-CoA formatosi

non può attraversare la membrana mitocondriale interna ; pertanto il gruppo

acilico deve essere trasferito alla carnitina, formando acil-carnitina – la

seconda reazione dello shuttle. Questa transesterificazione è catalizzata

dall’enzima carnitina aciltrasferasi I. Il trasferimento intermembrana

avviene attraverso ampi pori (formati dalla proteina porina) nella membrana

esterna. L’acil-carnitina raggiunge la matrice mediante una diffusione facilitata

effettuata dal trasportatore acil-carnitina/carnitina presente nella membrana

mitocondriale interna.

Nella tappa finale dello shuttle della carnitina, il gruppo acilico viene trasferito

al coenzima A intramitocondriale ad opera della carnitina aciltrasferasi II.

Questo isozima rigenera l’acil-CoA, che viene rilasciato insieme alla carnitina