Domande d'esame Biochimica degli alimenti, della nutrizione e delle malattie metaboliche

Una volta in circolo, le VLDL subiscono la trasformazione in IDL e poi in LDL, che trasportano il

colesterolo ai tessuti periferici. Le cellule lo assorbono tramite endocitosi mediata da recettore per

ApoB100.

Il colesterolo così acquisito inibisce la sintesi endogena in quei tessuti.

Il fegato è anche il principale tessuto di clearance delle LDL, e il colesterolo che riceve da esse

regola la propria sintesi interna, agendo da sensore della colesterolemia.

In ne, le HDL svolgono il trasporto inverso del colesterolo: prelevano il colesterolo in eccesso dai

tessuti (anche dall’endotelio vascolare), lo esteri cano grazie alla LCAT, e lo riportano al fegato per

l’eliminazione.

- regolazione della sintesi di colesterolo

La sintesi del colesterolo avviene in condizioni di disponibilità energetica (es. iperglicemia),

quando l’acetil-CoA citosolico deriva dal citrato esportato dal mitocondrio e scisso dalla citrato

liasi.

1. Regolazione ormonale (insulina-glucagone)

• L’insulina attiva una fosfatasi che mantiene la HMG-CoA reduttasi defosforilata e attiva.

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• Il glucagone, tramite PKA, la fosforila e inattiva l’enzima.

2. Regolazione tramite AMPK (stato energetico cellulare)

• Quando aumenta l’AMP (es. muscolo in attività), l’AMPK viene attivata e fosforila l’HMG-CoA

reduttasi, inibendola, indipendentemente dalla glicemia.

3. Regolazione genica (livelli di colesterolo)

• Se il colesterolo è basso, il complesso SCAP-SREBP migra al Golgi, dove SCAP taglia la

SREBP: la porzione attiva entra nel nucleo e stimola la trascrizione della HMG-CoA reduttasi e dei

recettori per LDL.

• Se il colesterolo è alto, si lega a SCAP, bloccando il taglio della SREBP e riducendo

l’espressione genica.

- com’è inibito l’enzima chiave della produzione di colesterolo?

L’HMG-CoA reduttasi è regolata da diversi meccanismi:

1. Regolazione ormonale (insulina/glucagone)

• In ipoglicemia, il glucagone attiva la PKA, che fosforila e inattiva l’enzima.

2. Regolazione tramite AMPK (stato energetico)

• In condizioni di bassa energia cellulare (alti livelli di AMP), l’AMPK viene attivata e inibisce

l’enzima fosforilandolo.

• Questo accade, ad esempio, nel muscolo in attività, anche in normoglicemia.

3. Regolazione legata ai livelli di colesterolo (regolazione genica e degradativa)

• Alti livelli di colesterolo non inibiscono direttamente l’enzima, ma ne riducono la quantità:

• Repressione genica: il colesterolo si lega a SCAP, impedendo il taglio della SREBP, che quindi

non può attivare nel nucleo la trascrizione dell’HMG-CoA reduttasi.

• Aumentata degradazione proteica: l’eccesso di colesterolo favorisce anche il turnover

dell’enzima.

- apoproteine

• ApoB100 è un’apoproteina sintetizzata dal fegato ed è essenziale per l’assemblaggio e la

secrezione delle VLDL. Viene mantenuta anche nelle IDL e nelle LDL. Sulle LDL, ApoB100

assume una conformazione tale da poter essere riconosciuta dai recettori speci ci per

ApoB100, presenti su molte cellule, in particolare sugli epatociti. Questo legame permette

l’endocitosi delle LDL e la regolazione dell’omeostasi del colesterolo intracellulare. Sulle VLDL,

invece, la stessa apoproteina non è riconosciuta dai recettori, almeno nella fase iniziale della

loro circolazione.

• ApoB48 deriva dallo stesso gene dell’ApoB100. È fondamentale per la formazione e la

secrezione dei chilomicroni, le lipoproteine deputate al trasporto dei lipidi di origine alimentare

dal tratto intestinale alla circolazione sistemica.

• ApoC2 è sintetizzata nel fegato e inizialmente associata alle HDL. Durante la maturazione delle

VLDL e dei chilomicroni, ApoC2 viene trasferita su queste lipoproteine e svolge una funzione

cruciale: attiva l’enzima lipasi lipoproteica, che permette l’idrolisi dei trigliceridi presenti

all’interno delle VLDL e dei chilomicroni. Questo processo consente alle lipoproteine di

progredire nel loro metabolismo e diventare, rispettivamente, IDL e remnant dei chilomicroni.

• ApoA1 è l’apoproteina principale delle HDL e ha un ruolo fondamentale nell’attivazione

dell’enzima LCAT. LCAT esteri ca il colesterolo libero, permettendone il trasferimento nel core

idrofobico delle HDL, favorendo così il trasporto inverso del colesterolo, ovvero il suo ritorno dai

tessuti periferici al fegato.

• ApoE si trova inizialmente sulle HDL e viene ceduta alle VLDL e ai chilomicroni durante la loro

maturazione. La presenza di ApoE è essenziale per il riconoscimento da parte dei recettori

epatici speci ci per ApoE, permettendo così la rimozione dal circolo delle VLDL residue e dei

chilomicroni remnant. Questo contribuisce signi cativamente alla regolazione dei lipidi

circolanti.

• ApoD è coinvolta nel trasferimento del colesterolo esteri cato dalle HDL ad altre lipoproteine

come LDL; è anche chiamata CETP.

- quali apoproteine si trovane sulle VLDL mature e a cosa servono?

Sulle VLDL nascenti, sintetizzate nel fegato, c’è solo ApoB100; le VLDL poi acquisiscono dalle

HDL ApoC2 (attivazione lipasi lipoproteica) e ApoE (ricaptazione epatica con recettore per ApoE).

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- metabolismo delle VLDL

Il fegato sintetizza le VLDL nascenti, assemblando trigliceridi, colesterolo e ApoB100, essenziale

per la loro secrezione. Appena rilasciate nel circolo ematico, ricevono dalle HDL due apoproteine

fondamentali: ApoC-II, necessaria per attivare la lipasi lipoproteica (LPL), e ApoE, che permette la

ricaptazione epatica delle VLDL mature, visto che ApoB100 da sola non è riconosciuta dal fegato.

Le VLDL mature raggiungono i tessuti (muscolo, tessuto adiposo), dove, sotto stimolo dell’insulina

e con la presenza di ApoC-II, la LPL idrolizza i trigliceridi, liberando acidi grassi per uso o

deposito. Senza ApoC-II, le VLDL non vengono metabolizzate, causando ipertrigliceridemia e

ridotta formazione di LDL.

Contemporaneamente, le VLDL cedono colesterolo libero alle HDL. Questo colesterolo, essendo

an patico, si localizza sulla super cie delle lipoproteine e viene esteri cato grazie all’enzima LCAT,

attivato da ApoA-I. Gli esteri del colesterolo, essendo idrofobici, si spostano nel core delle HDL,

rendendo il colesterolo meno pericoloso e pronto per il trasporto.

Dopo aver perso gran parte dei trigliceridi, le VLDL si trasformano in IDL, perdendo ApoC-II, e

successivamente in LDL, perdendo anche ApoE. Durante questo processo, parte del colesterolo

esteri cato prodotto nelle HDL viene trasferito alle LDL attraverso ApoD. Le LDL, ormai ricche in

colesterolo (soprattutto esteri cato) e povere in trigliceridi, espongono solo ApoB100 e diventano

le uniche riconosciute dai recettori LDL presenti sulle cellule.

Le LDL possono quindi essere captate dai tessuti utilizzatori o dal fegato (LDL di ritorno)

attraverso endocitosi recettore-mediata. All’interno della cellula, il colesterolo viene rilasciato per

essere utilizzato (membrane, ormoni steroidei), oppure per inibire la sintesi endogena, agendo

negativamente sull’espressione della HMG-CoA reduttasi e del recettore LDL, come forma di

autoregolazione.

- cosa sono le LDL ossidate?

Le LDL ossidate sono lipoproteine modi cate a causa di stress ossidativo, dovuto a un eccesso di

specie proossidanti o a una carenza di antiossidanti. L’ossidazione altera la loro struttura,

rendendole irriconoscibili dai recettori LDL cellulari. Di conseguenza, non vengono rimosse dal

circolo, accumulandosi nel sangue. Questo è particolarmente frequente nei fumatori, che

presentano livelli elevati di LDL ossidate. L’accumulo induce i tessuti a percepire un falso de cit di

colesterolo, stimolando ulteriormente la sintesi endogena, con un aggravio del carico lipidico

circolante.

- cosa succede alle LDL dopo che entrano nel fegato tramite il recettore delle LDL?

Le LDL, ricche di colesterolo esteri cato (circa due terzi del totale) grazie al trasferimento dalle

HDL, espongono sulla loro super cie ApoB-100, fondamentale per il riconoscimento da parte del

recettore per le LDL espresso soprattutto sugli epatociti, ma anche nelle gonadi e nel surrene,

dove il colesterolo è usato per la sintesi di ormoni steroidei.

Il colesterolo entra nelle cellule tramite un meccanismo di endocitosi recettore-mediata:

• Il recettore per LDL, concentrato nelle fossette rivestite di clatrina, riconosce l’ApoB-100.

• Si ha l’invaginazione della membrana, che ingloba il complesso LDL-recettore formando un

endosoma.

• L’endosoma si acidi ca fondendosi con il lisosoma, dove il recettore si distacca e viene riciclato,

mentre la LDL viene degradata, liberando colesterolo libero.

Il colesterolo libero viene trasportato nel citoplasma tramite le proteine NPC2, che lo libera dal

lisosoma, e NPC1, che lo trasferisce nel citosol. Una volta nel citoplasma, può inserirsi nelle

membrane, essere utilizzato per la sintesi di sali biliari o ormoni steroidei (soprattutto nel surrene o

nelle gonadi), oppure essere esteri cato da ACAT e accumulato in goccioline lipidiche.

Questo colesterolo intracellulare, che è tornato all’epatocita grazie alle LDL, attiva un

meccanismo di feedback negativo, che porta alla repressione della sintesi della HMG-CoA

reduttasi e del recettore per LDL, per evitare un eccessivo accumulo intracellulare.

- caratteristiche delle HDL

Le HDL (lipoproteine ad alta densità) sono le più dense tra le lipoproteine, grazie all’elevato

contenuto proteico, che arriva no al 50%, mentre il restante 50% è costituito da lipidi, in

particolare fosfolipidi. Sono anche le più piccole per dimensioni.

Vengono sintetizzate nel fegato, nell’intestino e in circolo. Sulla loro super cie espongono ApoA-I,

che è fondamentale perché attiva l’LCAT, enzima responsabile dell’esteri cazione del colesterolo

libero all’interno della lipoproteina, rendendolo idrofobico e quindi meno pericoloso.

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Contengono anche ApoC-II e ApoE, che vengono cedute alle VLDL e ai chilomicroni durante la

loro maturazione, motivo per cui si de niscono lipoproteine di servizio, coinvolte in continui

scambi di componenti lipidici e proteici con le altre lipoproteine.

Oltre a raccogliere colesterolo dai tessuti, le HDL ricevono anche colesterolo libero dalle VLDL, lo

esteri cano tramite LCAT e poi lo trasferiscono alle LDL grazie ad ApoD, consentendo così alle

LDL di recapitarlo ai tessuti utilizzatori.

Sono considerate lipoproteine “buone” perché svolgono un ruolo centrale nel trasporto inverso

del colesterolo: rimuovono il colesterolo in eccesso dai tessuti periferici e dalle membrane

endoteliali, trasferendolo all’interno delle HDL tram