Metabolismo lipidi

Metabolismo lipidi

Assorbimento dei lipidi di provenienza esogena

Digestione dei trigliceridi

1. I trigliceridi ingeriti tramite la dieta raggiungono l’intestino tenue.

2. I sali biliari provenienti dalla cistifellea emulsionano i grassi formando micelle miste.

3. Le lipasi pancreatiche degradano i triacilgliceroli in glicerolo e acidi grassi.

4. Gli acidi grassi e gli altri prodotti di degradazione penetrano nella mucosa intestinale, dove vengono ri-convertiti in triacilgliceroli.

5. I triacilgliceroli vengono incorporati insieme a colesterolo e proteine nei chilomicroni.

6. I chilomicroni arrivano nei tessuti attraverso il sistema linfatico e sanguigno.

Lipasi pancreatiche

I trigliceridi introdotti con la dieta sono composti formati da glicerolo e acidi grassi, uniti tramite legame estere per eliminazione di una molecola d’acqua. Per spezzare tali legami sono necessari degli enzimi, le esterasi, che sono delle idrolasi che vengono nominate in base ai composti che scindono. In particolare, sono le lipasi che scindono i trigliceridi, prima in digliceridi e poi in glicerolo e acidi grassi. Le lipasi pancreatiche agiscono a livello dell’intestino tenue e sono molecole in parte polari e in parte non polari. Sono enzimi Ca²⁺ dipendenti.

L’attivazione delle lipasi pancreatiche avviene tramite le colipasi, piccole proteine composte da 4 amminoacidi che si legano alle lipasi. Le colipasi sono presenti nel succo pancreatico e si attivano tramite tripsina: essa effettua un taglio sulla molecola rimuovendo 5 amminoacidi N-terminali:

• I 4 amminoacidi restanti formano la colipasi, che si attacca alla lipasi.
• I 5 amminoacidi rimossi formano l’enterostatina, una proteina che ha funzione di segnalare la sazietà e ha quindi funzione regolativa.

Sali biliari

I sali biliari (a pH fisiologico sono dissociati in sali e non sono acidi biliari) sono acidi che derivano dal colesterolo e si dividono in:

• Primari: acido colico e chenodeossicolico, vengono prodotti nel fegato a partire dal colesterolo.
• Secondari: acido deossicolico e litocolico, si formano nell’intestino a partire dai sali primari tramite l’azione della flora batterica.

Gli acidi biliari vengono poi coniugati a composti quali glicina e taurina formando gli acidi glicocolico e taurocolico. Queste sostanze presentano:

• Un lato idrofobico, che prende contatto con i triacilgliceroli.
• Un lato idrofilo, che prende contatto con le lipasi.

E per questo possono fare da “ponte” tra i trigliceridi e le lipasi pancreatiche.

Digestione dei fosfolipidi

La degradazione dei fosfolipidi avviene tramite enzimi detti fosfolipasi. Questi enzimi presenti nel lume intestinale si dividono in:

• Fosfolipasi A1: agisce sull’acido grasso in posizione C1.
• Fosfolipasi A2: agisce sull’acido grasso in posizione C2.
• Fosfolipasi C: agisce a livello del gruppo fosfato in posizione C3.
• Fosfolipasi D: agisce a livello dell’alcol o amminoalcol legato al gruppo fosfato in posizione C3.

Digestione del colesterolo

Il colesterolo si può trovare:

• Libero: con un gruppo -OH sul C3 che rende la molecola polare.
• Esterificato (10-15%): in cui il gruppo -OH sul C3 forma un legame estere con il gruppo carbossilico di un acido grasso insaturo, rendendo la molecola totalmente idrofobica.

Il colesterolo viene emulsionato insieme ai trigliceridi tramite gli acidi biliari. Nel caso del colesterolo esterificato interviene l’enzima colesterolo esterasi che scinde l’acido grasso.

• Il 50% del colesterolo viene assorbito.
• Il 50% restante viene eliminato con le feci.

Ipercolesterolemia

L’ipercolesterolemia è una patologia particolarmente diffusa che può essere contrastata tramite:

• Riduzione del colesterolo con la dieta.
• Inibitori dell’assorbimento intestinale del colesterolo di origine alimentare (fitosteroli e fibra alimentare).
• Farmaci: Ezetimibe (inibitore del trasportatore NPC1L1) e Colestriramina (resina a scambio ionico che lega e sequestra gli acidi biliari prevenendone il riassorbimento).
• Statine: inibiscono la sintesi di colesterolo.

Resine leganti i sali biliari

• Colestriramina
• Colestipolo cloridrato

Sono resine che legano anioni. Somministrate per via orale non vengono assorbite e restano nell’intestino tenue. Qui legano gli acidi biliari e ne impediscono il riassorbimento, obbligando gli epatociti a utilizzare nuove molecole di colesterolo per la sintesi di acidi biliari.

Destino dei sali biliari

I sali biliari vengono riassorbiti a livello della mucosa intestinale per ritornare al fegato secondo il circolo entero-epatico dei sali biliari. Questo riassorbimento è bloccato dai farmaci descritti sopra.

Assorbimento intestinale

I prodotti finali della degradazione dei grassi vengono trasportati come micelle all’interno degli enterociti dove vengono ri-sintetizzati trigliceridi, colesterolo e fosfolipidi. Questa sintesi è a carico del reticolo endoplasmatico che ha il compito di ri-esterificare il monoacilglicerolo in diacilglicerolo e infine formare il trigliceride. Successivamente i vari lipidi vengono coniugati a una lipoproteina, la B-48, per andare a formare i chilomicroni, che vengono trasportati al sangue tramite il sistema linfatico. La secrezione dei chilomicroni è opera del complesso di Golgi. Un destino diverso hanno gli acidi grassi a catena corta (con 8-10 atomi di carbonio), che non vengono ri-esterificati a trigliceridi ma riversati direttamente in circolo coniugati all’albumina.

Lipoproteine

Particelle formate da:

• Componente proteica o apoproteina, che determina la densità della lipoproteina.
• Componente lipidica.

Si dividono in base alla densità in:

• Chilomicroni: con bassa densità proteica e maggiore quantità lipidica, di grandi dimensioni.
• VLDL: very low density lipoprotein.
• IDL: intermediate density lipoprotein.
• LDL: low density lipoprotein.
• HDL: high density lipoprotein, con bassa quantità lipidica e di piccole dimensioni.

Le apoproteine, ovvero la componente proteica delle lipoproteine, non servono solo ad aumentare l’idrofobicità della particella ma possiedono funzioni specifiche. Ogni apoproteina si può trovare associata a lipoproteine diverse così come ogni classe di lipoproteine può avere più tipi di apoproteine associate.

Chilomicroni

I chilomicroni sono strutture che si formano a livello degli enterociti, hanno forma sferica, grandi dimensioni e presentano:

• Un guscio esterno, costituito dai fosfolipidi e con proteine di membrana.
• Una porzione interna, con tutti i lipidi apolari.

Il colesterolo può sporgere con la sua porzione polare sulla superficie esterna, mentre si trova internamente con la sua porzione non polare. I chilomicroni messi in circolo hanno una vita di circa 5 minuti prima di essere riassorbiti, anche se il picco massimo di chilomicroni in circolo avviene dopo 4 ore dal pasto. Inizialmente sono detti “chilomicroni nascenti” in quanto non possiedono tutte le apolipoproteine. Una volta in circolo ricevono le apoproteine da altre lipoproteine diventando quindi “chilomicroni maturi”. Per esempio, ricevono dalle HDL le ApoC2 e ApoE.

Il destino dei chilomicroni maturi è quello di cedere acidi grassi ai tessuti: i trigliceridi che sono presenti all’interno delle particelle subiscono idrolisi da parte delle lipoprotein-lipasi contenute nei capillari dei tessuti extraepatici e che agiscono con il chilomicrone maturo tramite la ApoC2. Gli acidi grassi ottenuti dalla degradazione possono essere assorbiti da:

• Tessuto muscolare, dove gli acidi grassi vengono ossidati per formare energia.
• Tessuto adiposo, dove vengono immagazzinati sotto forma di trigliceridi per essere conservati.

La regolazione delle lipoprotein-lipasi avviene a due livelli:

• Per alte concentrazioni di acidi grassi liberi la sua funzione si arresta, così da adeguare la velocità di idrolisi alla capacità di utilizzazione degli acidi grassi da parte dei tessuti.
• Per differente Km tra lipasi muscolare e del tessuto adiposo:
• La lipoproteina lipasi del tessuto adiposo ha una Km 10 volte maggiore di quella del tessuto muscolare, quindi una minore affinità per le ApoC2.
• La lipoproteina lipasi del tessuto muscolare ha un Km minore, quindi una maggiore affinità per le ApoC2. Questo implica che a basse concentrazioni di trigliceridi (quindi di chilomicroni) gli isoenzimi del tessuto muscolare sono comunque efficienti, mentre gli isoenzimi del tessuto adiposo no: il tessuto adiposo è preferito come obiettivo dei chilomicroni sono il caso di eccesso di trigliceridi, altrimenti essi vanno al muscolo per rifornirlo di energia.

Una volta che il chilomicrone ha ceduto gli acidi grassi ai tessuti esso perde anche le ApoC2 e ApoA, che cede alle HDL, rimanendo con le ApoE sotto forma di “chilomicroni remnant”. Le ApoE permettono il riconoscimento dei chilomicroni da parte del fegato. Al fegato quindi tornano privi di trigliceridi ma con ancora tutto il colesterolo assorbito dalla dieta.

VLDL: very low density lipoprotein

Le VLDL sono prodotte dal fegato e contengono:

• Rimanenze dei chilomicroni, ovvero colesterolo.
• Lipidi di nuova sintesi.

Le VLDL trasportano attraverso il sangue tali lipidi al tessuto muscolare e al tessuto adiposo, dove per azione delle lipoprotein lipasi vengono rilasciati formando acidi grassi liberi. La perdita di trigliceridi converte le VLDL in IDL, ovvero lipoproteine a densità intermedia. Le IDL potranno:

• Tornare al fegato, dove vengono smantellate e riassemblate.
• Formare le LDL.

LDL: low density lipoprotein

Le LDL sono prodotte a partire dalle IDL e hanno il ruolo di trasportare colesterolo ai tessuti extraepatici. Sono caratterizzate da un'apoproteina specifica, la ApoB-100 che è riconosciuta da parte dei recettori nei tessuti periferici. Il colesterolo viene ceduto ai tessuti periferici che lo utilizzano per:

• Sintesi di lipidi di membrana.
• Sintesi di acidi biliari.
• Sintesi di ormoni.

Il colesterolo viene assunto dai tessuti tramite un meccanismo di endocitosi mediato da recettore, che riconosce la ApoB-100. Il processo prevede:

• Riconoscimento della ApoB-100 da parte del recettore.
• Invaginazione della membrana.
• Formazione di una vescicola ricoperta da clatrina.
• L’endosoma che si forma contiene sia la LDL che il recettore di membrana:
  • Gli endosomi vengono liberati in ulteriori vescicole e riportati sulla superficie cellulare.
  • Le vescicole con le LDL si fondono con un lisosoma che permette la degradazione della lipoproteina nelle sue varie componenti.

Ad alte concentrazioni endocellulari di colesterolo vengono bloccate la sintesi di colesterolo endogeno e la sintesi dei recettori per le ApoB-100.

HDL: high density lipoprotein

Le HDL sono lipoproteine a densità maggiore, sono più piccole di diametro e hanno una maggiore percentuale proteica rispetto al contenuto lipidico. Le funzioni dell'HDL sono:

• Rimuovere il colesterolo libero in eccesso dai tessuti ed esterificarlo.
• Cedere il colesterolo esterificato al fegato, alle VLDL e alle LDL.

Questo operato dalle HDL può quindi essere considerato il trasporto inverso del colesterolo, dai tessuti al fegato. Le “HDL nascenti” sono prodotte dal fegato, hanno forma sferica e piatta e sono formate principalmente dai fosfolipidi portati al fegato nei remnant dei chilomicroni. Successivamente ricevono il colesterolo libero dai tessuti tramite un trasportatore ABCA1 e lo esterificano con le LCAT (lecitina colesterolo acetil transferasi). I fosfolipidi substrato della LCAT vengono forniti da una “proteina di trasferimento dei fosfolipidi” (PLTP). La PLTP rimuove i fosfolipidi in eccesso sulla superficie dei chilomicroni e delle VLDL dopo la loro interazione con la lipoprotein lipasi, e li trasferisce alle HDL. Assumono quindi forma sferica e vengono indicate come “HDL ³”. Dopo aver ottenuto colesterolo e dopo averlo esterificato lo scambiano in circolo con le IDL e le LDL circolanti tramite proteine dette CEPT, ovvero proteine di trasferimento degli esteri del colesterolo. In cambio prendono trigliceridi donandoli alle IDL e alle LDL e diventano “HDL ²” che tornano nel fegato.

Dunque, i diversi stadi di maturazione sono:

• HDL nascenti: prodotte nel fegato.
• HDL ³: ricevono colesterolo libero dai tessuti.
• HDL ²: scambiano colesterolo con IDL e LDL e prendono trigliceridi.

Colesterolo “buono” e “cattivo”

Le LDL sono considerate portatrici di colesterolo “cattivo”. Questo perché le LDL in eccesso che permangono in circolo a concentrazioni troppo elevate si ossidano, grazie all’azione di enzimi e metaboliti ossidanti prodotti dalle cellule delle pareti arteriose, e successivamente depositano il colesterolo sulle pareti, ostruendole. Questo è il primo passo per la formazione delle placche aterosclerotiche. LDL ossidate adese alle pareti delle arterie attirano monociti che, differenziati in macrofagi, le inglobano. I macrofagi, trasformati in cellule schiumose, muoiono e con altro materiale della matrice extracellulare formano placche che facilitano l’aggregazione di piastrine, si calcificano e restringendo l’arteria sono punti di innesco per la formazione di trombi. La quantità delle LDL depositata nei vasi dipende dal numero dei recettori funzionanti per le LDL: nella patologia dell’ipercolesterolemia familiare sono alterate le quantità o il funzionamento dei recettori.

Le HDL, invece, vengono chiamate colesterolo “buono” perché rimuovono il colesterolo libero in eccesso dai tessuti, lo esterificano e poi lo riportano al fegato. Sono essenziali per non far precipitare le LDL a livello dei vasi arteriosi. Oltre ad essere essenziale per la rimozione del colesterolo dai tessuti hanno anche un’azione antiossidante in quanto contengono la paraoxonasi. Questa proteina è in grado di intervenire sullo stato di ossidazione dell’LDL.

Dosaggi

Lipoproteine

Le lipoproteine possono essere esaminate attraverso corsa elettroforetica. Si utilizza un supporto di acetato di nitrocellulosa imbevuto di una soluzione tampone elettrolitica con le estremità connesse a due elettrodi. Si deposita il siero in vicinanza del polo negativo e si fa passare la corrente. Dopo che è avvenuta la migrazione si effettua colorazione con Sudan nero, colorante per i lipidi, e un dispositivo misurerà l’intensità di colore di ogni banda.

Lipidi

Per il dosaggio dei lipidi vengono utilizzati metodi enzimatico-colorimetrici.

Trigliceridi plasmatici: valori di riferimento tra 150-200 mg/dL, a digiuno per 12 ore. Solitamente si dosa il glicerolo liberato dopo idrolisi dei legami esterici con gli acidi grassi. Viene poi dosata l’acqua ossigenata che si forma tramite una perossidasi.

Colesterolo HDL: Valori di riferimento:

• Uomini > 40 mg/dL
• Donne > 45 mg/dL

A digiuno per 12 ore. Il dosaggio avviene per la precipitazione tramite polianioni e cationi bivalenti delle lipoproteine contenenti ApoB (VLDL-LDL), mentre nel sopranatante rimangono le HDL. Elevati livelli di HDL sono considerati protettivi contro il rischio di aterosclerosi.

Colesterolo totale/colesterolo HDL

Valori di riferimento:

• Uomini > 5
• Donne > 4.5

Questo rapporto viene considerato utile dal punto di vista clinico. Il rischio di malattie coronariche è tanto più elevato quanto lo è questo rapporto (>7).

Colesterolo plasmatico totale

Valori di riferimento:

• Adulti < 200 mg/dL
• Bambini < 180 mg/dL

A digiuno per 12 ore. Gli esteri del colesterolo vengono scissi in colesterolo libero da enzimi colesterolo-esterasi. Il colesterolo libero è poi ossidato dalla colesterolo-ossidasi.

Colesterolo LDL

Valori di riferimento compresi tra 100 e 160, a digiuno per 12 ore. Avendo a disposizione i valori di colesterolo totale, di HDL e di trigliceridi, il valore delle LDL è calcolato tramite la formula di Friedewald: colesterolo LDL = colesterolo totale – colesterolo HDL – (trigliceridi/5).

Lipolisi

La lipolisi consiste nella degradazione dei trigliceridi nelle sue componenti, quindi in glicerolo e acidi grassi, che hanno diversi destini:

• Il glicerolo viene indirizzato verso la via glicolitica, tramite la quale ottengo il 5% dell’energia.
• Gli acidi grassi entrano nel ciclo di Krebs e tramite questi ottengo il 95% dell’energia.

Il processo della lipolisi (mobilizzazione dei trigliceridi) è regolato a livello ormonale, contrariamente al loro immagazzinamento, e avviene tramite enzimi detti lipasi, ovvero esterasi che scindono i legami estere tra il glicerolo e gli acidi grassi. I principali tipi di lipasi ad azione serina-esterasica sono:

• Lipasi ormone sensibile (HSL)
• Lipasi adiposa del trigliceride (ATGL)
• Monoacilglicerolo lipasi (MGL)

Gli elementi soggetti al controllo ormonale sono:

• La lipasi ormone sensibile o triacilglicerolo lipasi
• La proteina perilipina, una proteina che si trova a rivestire la goccia lipidica e che è associata ad un altro fattore proteico detto CGI. Questo aggregato proteico impedisce che avvenga una degradazione non soggetta a controllo ormonale.

Procedimento di mobilizzazione dei trigliceridi:

• Legame tra ormone e recettore, attivazione della adenilil ciclasi, produzione di cAMP e attivazione della PKA, proteinchinasi A.
• La PKA fosforila la HSL (lipasi ormone-sensibile) e la perilipina.
• La perilipina libera il fattore proteico CGI che si va a legare alla ATGL (lipasi adiposa del trigliceride), attivandola. La ATGL attivata è in grado di scindere un trigliceride in un digliceride e un acido grasso.
• La HSL si lega ad una perilipina fosforilata e va ad agire sul digliceride precedentemente formato. Si forma così un monogliceride e un altro acido grasso.
• Sul monogliceride agisce l’ultimo enzima, il MGL o monoacilglicerolo lipasi, per cui si forma l’ultimo acido grasso e un glicerolo.

Gli acidi grassi che si formano sono detti acidi grassi liberi (FFA) e sono trasportati in circolo dall’albumina, che lega con legami non covalenti fino a 10 molecole.