La lipogenesi è la principale via metabolica attraverso la quale gli acidi grassi vengono sintetizzati a catena lunga dai carboidrati consumati in eccesso nella dieta. Questi acidi grassi possono essere incorporati nei trigliceridi attraverso la loro esterificazione a molecole di glicerolo.
In condizioni normali, la lipogenesi si verifica nel fegato e nel tessuto adiposo ed è considerata uno dei principali contributori al mantenimento dell'omeostasi dei trigliceridi nel siero del sangue.
Struttura della sintasi degli acidi grassi umani (FASN) (Fonte: Emw
tramite
Wikimedia Commons)
I trigliceridi sono il principale serbatoio energetico dell'organismo e l'energia in essi contenuta viene estratta grazie a un processo noto come lipolisi, che, contrariamente alla lipogenesi, consiste nella separazione e rilascio di molecole di glicerolo e acidi grassi nel flusso sanguigno.
Il glicerolo rilasciato funge da substrato per la via gluconeogenica e gli acidi grassi possono essere trasportati in altri compartimenti complessati con l'albumina sierica.
Questi acidi grassi vengono assorbiti da quasi tutti i tessuti tranne il cervello e gli eritrociti, quindi vengono nuovamente esterificati in triacilgliceroli per essere ossidati come combustibili o immagazzinati come riserva energetica.
Le diete ad alto contenuto di grassi sono la causa principale dell'obesità, poiché le calorie in eccesso devono essere immagazzinate e il tessuto adiposo deve espandersi per accogliere sia i lipidi in eccesso ingeriti che quelli che vengono sintetizzati endogenamente.
Caratteristiche e funzioni
Nel corpo umano, ad esempio, gli acidi grassi derivano da processi biosintetici dall'acetil-CoA o come prodotto del trattamento idrolitico di grassi e fosfolipidi di membrana.
Molti mammiferi non sono in grado di sintetizzare alcuni acidi grassi, il che rende questi componenti essenziali della loro dieta.
La funzione principale della lipogenesi ha a che fare con l'accumulo di energia sotto forma di grassi (lipidi) che si verifica quando si consumano una quantità di carboidrati maggiore di quella di cui l'organismo ha bisogno, superando anche le capacità di immagazzinamento epatico del glicogeno.
I lipidi sintetizzati tramite questa via sono immagazzinati nel tessuto adiposo bianco, il principale sito di stoccaggio dei lipidi nel corpo.
La lipogenesi si verifica in tutte le cellule del corpo, tuttavia, i tessuti adiposi e il fegato sono i principali siti di sintesi. Questa via si verifica nel citoplasma cellulare, mentre l'ossidazione degli acidi grassi si verifica nei compartimenti mitocondriali.
La lipogenesi e la successiva sintesi dei trigliceridi è seguita dalla sintesi e secrezione di particelle di lipoproteine a bassissima densità note come particelle di VLDL (Very Low Density Lipoprotein), che sono in grado di entrare nel flusso sanguigno.
Sia le particelle VLDL che i trigliceridi possono essere idrolizzati nei capillari dei tessuti extraepatici, principalmente nei tessuti muscolari e adiposi per il rilascio o l'accumulo di energia.
reazioni
Il flusso di atomi di carbonio dal glucosio presente nei carboidrati agli acidi grassi è modulato dalla lipogenesi e comprende una serie di reazioni enzimatiche perfettamente coordinate.
1-La via glicolitica nel citosol delle cellule è responsabile dell'elaborazione del glucosio che entra dal flusso sanguigno per produrre piruvato, che viene convertito in acetil-CoA, in grado di entrare nel ciclo di Krebs nei mitocondri, dove viene prodotto il citrato .
2-La prima fase della via lipogenica consiste nella conversione del citrato che lascia i mitocondri in acetil-CoA per azione di un enzima noto come ATP-citrato liasi (ACLY).
3-L'acetil-CoA risultante viene carbossilato per formare malonil-CoA, una reazione catalizzata da un'acetil-CoA carbossilasi (ACACA).
4-La terza reazione è la reazione che impone la fase limitante dell'intera via, cioè la reazione più lenta, e consiste nella conversione del malonil-CoA in palmitato da parte di un enzima sintasi degli acidi grassi (FAS).
5-Altre reazioni a valle aiutano a convertire il palmitato in altri acidi grassi più complessi, tuttavia, il palmitato è il prodotto principale della lipogenesi de novo.
Sintesi degli acidi grassi
La sintesi degli acidi grassi nei mammiferi inizia con il complesso di acido grasso sintasi (FAS), un complesso multifunzionale e multimerico nel citosol che sintetizza il palmitato (un acido grasso saturo a 16 carbonio). Per questa reazione utilizza, come già accennato, malonil-CoA come donatore di carbonio e NADPH come cofattore.
Le subunità dell'omodimero FAS catalizzano la sintesi e l'allungamento degli acidi grassi due atomi di carbonio alla volta. Queste subunità hanno sei diverse attività enzimatiche: acetil transferasi, B-chetoacil sintasi, malonil transferasi, B-chetoacil riduttasi, B-idrossiacil deidratasi ed enoil reduttasi.
Diversi membri di una famiglia di proteine di allungamento degli acidi grassi a catena molto lunga (Elovl) sono responsabili dell'allungamento degli acidi grassi prodotti da FAS. A valle ci sono altri enzimi responsabili dell'introduzione di doppi legami (desaturazione) nelle catene degli acidi grassi.
Regolamento
Numerose condizioni fisiopatologiche hanno a che fare con una regolazione difettosa della via lipogenica, poiché le sue irregolarità interrompono l'omeostasi lipidica del corpo.
Una dieta ricca di carboidrati attiva la lipogenesi epatica, ma è stato dimostrato che non è solo la quantità di carboidrati ingeriti, ma anche il tipo di carboidrati.
I dati sperimentali mostrano, ad esempio, che gli zuccheri semplici come il fruttosio hanno effetti molto più potenti sull'attivazione della lipogenesi epatica rispetto ad altri carboidrati più complessi.
Il metabolismo glucolitico del glucosio rappresenta un'ottima fonte di carbonio per la sintesi degli acidi grassi.
Il glucosio induce anche l'espressione degli enzimi coinvolti nella via lipogenica tramite proteine che legano gli elementi di risposta dei carboidrati.
I livelli di glucosio nel sangue stimolano anche l'espressione di questi enzimi stimolando il rilascio di insulina e inibendo il rilascio di glucagone nel pancreas. Questo effetto è controllato tramite la proteina legante l'elemento regolatorio dello sterolo 1 (SREBP-1) nelle cellule epatiche e negli adipociti.
Altri percorsi regolatori hanno molto a che fare con il sistema endocrino e diversi ormoni indirettamente correlati all'espressione di molti degli enzimi lipogenici.
Riferimenti
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