05-metab_lipidu_bak_2022

Lipidy
alkohol
alkohol
Jednoduché Složené
(velmi nepolární) (polárně nepolární)
mastná mastná další kyselina kyselina složka
• triacylglyceroly (TG) • Fosfolipidy
• Vosky • Glykolipidy
Estery (amidy) vyšších mastných kyselin s alkoholy

Funkce lipidů
zdroj energie
tukové buňky
strukturní funkce
biologické membrány
ochranná funkce
tuková tkáň – tepelná izolace
neuron - myelinová pochva - „elektrická“ izolace
zdroj esenciálních mastných kyselin
některé polynenasycené MK
lipidy + O2 → CO2 + H2O + energie

Mastné kyseliny
jako složka lipidů
• alifatické monokarboxylové
• sudý počet uhlíků
• v přirozených tucích a olejích

Rozdělení mastných kyselin
• nasycené mastné kyseliny - SAFA
• mononenasycené mastné kyseliny - MUFA
• polynenasycené mastné kyseliny - PUFA

Mastné kyseliny

α−linolenová kyselina
18 : 3 (9,12,15)
n
n-3
Řada n-3, ω-3
linolová kys.
18 :2 (9,12)
Řada n-6, ω-6
Esenciální mastné kyseliny
n-3 podle pozice první C=C počítáno z CH3 konce:

Zdroj: n-6 některé rostlinné oleje – slunečnicový
semena (slunečnicová, dýňová, lněná)
n-3 rybí tuky + omezeně některé rostlinné oleje
Esenciální MK
Význam: biosyntéza fyziologicky účinných látek
(ikosanoidů)
biosyntéza PUFA jako složek fosfolipidů
Nedostatek: snížená obranyschopnost organismu, únava, zhoršená paměť, suchá pokožka, dermatitidy

cis trans
Přirozené MK Vznik při ztužování tuků
(pokrmový tuk, sušenky, zmrzliny…)
Nenasycené mastné kyseliny - konfigurace
• doporučeno omezit přísun trans-mastných (TFA) kyselin
Trans-mastné kyseliny zvyšují riziko:
vzniku diabetu 2. typu,
rozvoje metabolického syndromu
náhlých úmrtí na kardiovaskulární onemocnění

Triacylglyceroly
+ 3 H2O
glycerol
+
3 mastné kyseliny

Tenzidy
Polárně – nepolární charakter:
nepolární část: polární skupina:
alkylový řetězec, uhlovodíkový cyklický skelet aniontová, kationtová amfoterní, neiontová
Zjednodušeně:

+ 3 OH-
+
3 x anion (sůl) MK
Mýdlo
sodná sůl vyšší mastné kyseliny RCOONa

Chování tenzidu
Na fázovém rozhraní Ve vodě
micela
Vzduch
voda
Snižuje povrchové napětí na fázovém rozhraní

Tenzidy jako emulgátory a detergenty
Emulgační efekt: stabilizace emulze
Emulze typu olej ve vodě o/v (př. mléko)
Emulze typu voda v oleji v/o (př. máslo)
V organismu: emulgace tuků v tenkém střevě
tenzid - žlučové kyseliny
- fosfolipidy
- soli mastných kyselin
Detergenční účinek tenzidů:
tuk
micela

Glycerolfosfolipidy
mastná kyselina
mastná kyselina glycerol
kyselina fosforečná -
cholin
serin
inositol
Lecitin (fosfatidylcholin)
• buněčné membrány
esterová vazba
esterová vazba
Doplněk stravy

Hydrofobní chvost
Fosfolipidy mají vlastnosti tenzidů
Hydrofilní hlava
Cholin
Fosforečná kys.
glycerol
2 zbytky mastných
kyselin

Význam fosfolipidů
základní strukturní složka membrán
fosfolipidová dvojvrstva:
zdroj PUFA
součást lipoproteinů
obsaženy ve žluči - emulgátor

postranní řetězec
polární hydroxylová skupina
steroidní skelet

Příjem cholesterolu
Cholesterol: tuky živočišného původu

Doprovodné látky lipidů
lipofilní vitaminy
(retinol, kalciol, tokoferol, fylochinon)
terpeny (karoteny – β-karoten je provitamin A, lykopen)
steroidy (cholesterol, fytosteroly apod.)
Přísné beztukové diety mohou vést ke karenci (deficitu) lipofilních vitaminů a esenciálních mastných kyselin.
A D E K

Doporučený příjem lipidů
vzhledem k celkovému energetickému příjmu (pro dospělé)
≈ 60–90 g/den
+ min. 15–20 % kvůli dostatečnému příjmu PUFA

Obsah energie v živinách
Lipidy v tukové tkáni tvoří 85% energetických zásob !

Trávení lipidů
V potravě:
triacylglyceroly, fosfolipidy,
estery cholesterolu, glykolipidy
žlučové kyseliny emulgují lipidy
pankreatické enzymy (lipasy) hydrolyzují TG a estery cholesterolu
tvoří se směsné micely
probíhá resorpce do buněk střevní sliznice
játra
slinivka
žluč
Pankreatická štˇáva

Lipidy jsou nepolární (hydrofobní) látky
aby mohlo probíhat jejich štěpení, musí být ve střevě emulgovány
hlavní podíl na emulgaci mají žlučové kyseliny
ŽK jsou produkovány játry z cholesterolu a transportovány žlučí do střeva
převážná část žlučových kyselin je v ileu resorbována zpět (podléhají enterohepatálnímu oběhu)

Triacylglycerol + 2 H2O → 2-monoacylglycerol + 2 MK
Pankreatická lipáza
H2O
H2O
2-monoacylglycerol
MK
MK

Resorpce natrávených lipidů buňkami střevní sliznice
Směsné micely
MAG
ŽK
soli MK
Kartáčový lem
Epitelové buňky
+ lipofilní vitaminy
CHOL
Lyso-PL

Transport lipidů z buněk střevní sliznice
chylomikron
AK → → → apoproteiny
fosfolipidy
TG (resyntetizované)
CHE
Lymfatické cévy
Ductus thoracicus
Krev
MK s krátkým řetězcem
glycerol
Portální žíla
patří mezi
lipoproteiny
Pozn:
Chylus – lymfa (míza) v ductus thoracicus
(hrudní mízovod)

Co se děje s lipidy v enterocytu?
monoacylglyceroly jsou znovu reesterifikovány na triacylglyceroly
cholesterol je reesterifikován na estery cholesterolu
probíhá syntéza speciálních proteinů – apoproteinů
tvoří se chylomikrony

Co jsou to lipoproteiny?
Jsou transportní formou lipidů v krvi
Jsou to komplexy lipidů a proteinů
Schéma lipoproteinové částice

Typy lipoproteinů
chylomikrony
VLDL
LDL
HDL
100-1000nm
30-90nm
20-35 nm
3,6 -6,3 nm
Význam:
chylomikrony - transport lipidů z potravy
VLDL (lipoproteiny o velmi nízké hustotě) - transport lipidů z jater
LDL (lipoproteiny o nízké hustotě) - transport cholesterolu do tkání
HDL (lipoproteiny o vysoké hustotě) - transport cholesterolu z tkání do jater

Metabolismus chylomikronů
LPL – lipoproteinová lipasa

na chylomikrony v krvi působí lipoproteinová lipasa
štěpí triacylglyceroly na MK a glycerol
MK přecházejí do tkání, kde jsou metabolizovány nebo vstupují do tukových buněk, kde jsou z nich syntetizovány TG
tuk se ukládá v tukových buňkách
při hladovění mohou být mastné kyseliny uvolněny zpět do krve
resyntéza triacylglycerolů jen tuková tkáň, játra, tenké střevo a mléčná žláza
z chylomikronů se stávají chylomikronové zbytky (nesou cholesterol z potravy), jsou vychytávány játry
Metabolismus chylomikronů

Katabolismus mastných kyselin (β -oxidace)
probíhá v mitochondriích buněk
je zahájeno aktivací MK v cytoplazmě navázáním na CoA
transport MK do mitochondrií ve vazbě na karnitin
R–COO– + CoA–SH R–CO–S-CoA
ATP
AMP + 2 Pi

Acyl-CoA nemůže projít mitochondriální membránou
Mastné kyselina je přenesena na karnitin, transportována přes membránu ve formě acylkarnitinu
Mastné kys. s krátkým řetězcem (4 – 10 uhlíkových atomů) nevyžadují karnitinový člunek, procházejí přes mitochondriální membránu
L-karnitin
Karnitin

Karnitin
Zdroje: L-karnitinu (před. maso, mléko) a syntéza (AK: lysin a methionin)
Zvýšená potřeba karnitin (těhotenství, popáleniny, trauma)
ztráty karnitinu u hemodialyzovaných pacientů
Symptomy nedostatku:
Využití MK je nižší, deficit je prohlouben lačněním
nonketotická hypoglykemie během lačnění
Svalová slabost, kardiomyopatie

β-Oxidace mastných kyselin
Hlavní cesta katabolismu MK
MK jsou katabolisovány na úrovni acyl-CoA
β-uhlík je oxidován (C-3)
Opakování 4 reakcí v matrix mitochondrii:
opakující se sekvence reakcí
- dehydrogenace (vznik FADH2)
- hydratace
- dehydrogenace (vznik NADH)
- odštěpení acetyl-CoA

aktivace
2
produkty
+ HS-CoA

β-oxidace MK je významným zdrojem energie
Kdy jsou MK odbourávány?
Když buňky potřebují energii (ATP) a je nízká dostupnost glukosy
β-oxidace je stimulována v post-resorpční fázi, hladovění, při akutním stresu :

Lipidy v postresorpční fázy (glukagon)
játra
Acetyl-CoA
Svaly, myokard
MK
Tuková tkáň
MK + glycerol
TAG
MK-albumin
Acetyl-CoA
Efekt glukagonu
MK
Hormon senzitivní lipasa
Lipolýza v tukové tkáni
MK jsou transportovány krví ve vazbě na albumin
MK jsou zdrojem energie pro myokard, svaly a játra

Ketolátky
Význam: ve vodě rozpustné „palivo“ původem značně z MK
Místo vzniku: v játrech
Místo využití: extrahepatální tkáně (myokard, svaly, mozek.. )
Nadprodukce: hladovění, nekompenzovaný diabetes melitus
vede ke ketoacidóze
- CO2
+ 2 H

Vznik a využití ketolátek
játra
Acetyl-CoA
ketolátky
Ketolátky v krvi
mozek
CO2
sval
MK
Tuková tkáň
MK + glycerol-P
TAG
MK-albumin
Acetyl-CoA
Nedostatek oxaloacetatu
Syntéza thioforasy je indukována v mozku až po několikadenním hladověním

Ketolátky
vylučují se močí, potem a dechem
stanovují se v moči testem s nitroprusidem sodným

Katabolismus lipidů
triacylglyceroly
mastné kyseliny + glycerol
acetyl-CoA
ketolátky
CO2 + H2O + energie
lipolýza
β-oxidace
CO2 + H2O + energie
utilizace ketolátek
v extrahepatálních tkáních
citrátový cyklus + dýchací řetězec
chylomikrony + VLDL (lipoproteinová lipasa, insulin)
zásobní tuky (hormon sensitivní lipasa, glukagon)

Syntéza mastných kyselin
probíhá v cytoplasmě buněk, je-li dostatek acetyl CoA
syntéza vychází z acetyl CoA → postupné prodlužování řetězce o 2 C, je potřebný NADPH jako kofaktor,
stimulace inzulinem
acetyl-CoA
Mastné kyseliny
pyruvát
glukosa
někt. AK (alanin, …)
někt. AK (leucin, …)

Elongace - prodlužování řetězce MK
Desaturace – (tvorba dvojných vazeb)
Δ9,Δ6, Δ5 desaturasy - endoplasmatické retikulum jaterních buněk (monooxygenázový systém)
Syntéza nenasycených MK (PUFA)

esenciální
Syntéza nenasycených MK (PUFA)

glukosa z potravy
glukosa z potravy
acetyl-CoA
pyruvát
dihydroxyacetone-P mastná kys.
TG z potravy
glycerol-3-P + acyl-CoA
fosfatidát
glycerofosfolipidy
(buněčné membrány)
triacylglyceroly
glykolýza
oxidativní dekarboxylace
Syntéza MK
glykolýza
hydrogenace
aktivace
Anabolické přeměny: biosyntéza lipidů
střevo→ chylomikrony
adipocyty → tukové zásoby
játra → VLDL

Hormonální regulace
Insulin (po jídle)-
↑ syntézy MK (před. játra)
↑ syntézu a ukládání TG (játra, adipocyty, střevo)
Glukagon (post-resorpční fáze, hladovění)
adrenalin (akutní stres)
↑ aktivity hormon senzitivní lipázy v adipoc.
tzn. ↑ lipolýzy v tukové tkáni

Metabolismus VLDL a LDL
volné MK putují do tkání (sval, myokard, adipocyty …)
JÁTRA: syntéza VLDL
VLDL: TG + CHE + CHOL + apoproteiny (apo B100) + fosfolipidy
LPL – lipoproteinová lipasa
uvolňuje MK z TG (ve VLDL)
jaterní lipasa
IDL jsou přeměněny na LDL jaterní lipasou
LDL obsahují zejména CHOL, jsou vychytávány periferními tkáněmi (1/3) a játry (2/3)
v krevních kapilárách působí na VLDL lipoproteinová lipasa

Cholesterol
Nejvýznamnější sterol u živočichů
Zdroje: 80-500 mg/ den - živ. tuky, žloutek, maso, játra
800 - 1000 mg/ den - biosyntéza
Funkce: komponenta membrán – fluidita membrán
prekursor - žlučových kyselin
- steroidních hormonů
- vitaminu D
Je přijímán potravou (transport v chylomikronech do jater a odtud ve VLDL) i syntetizován tkáněmi
V krvi je transportován hlavně v lipoproteinech LDL a HDL

Eliminace cholesterolu ze tkání - význam HDL
JÁTRA: tvorba HDL
fosfolipidy, proteiny
diskovitý tvar
CHOL ze tkání, esterifikace na povrchu HDL
CHE
Přeměna na sferické HDL
Vychytávání játry
V krvi se tvar mění na sférický

LDL - transportuje cholesterol do tkání
HDL - transportuje cholesterol zpět do jater
Doporučená konc. celkového cholesterolu v plazmě:
Celk. CHOL < 5 mmol/l
LDL - jsou vychytávány játry nebo periferními tkáněmi, které mají LDL receptory, poločas 2-3 dny
LDL-chol – „zlý“ je aterogenní, nízké riziko < 3 mmol/l
HDL-chol – „hodný“ snižuje riziko aterosklerosy > 1 mmol/l
Role lipoproteinů při transportu cholesterolu

3-hydroxy-3-methylglutarylCoA (HMG-CoA)
acetylCoA
acetoacetylCoA
Z acetylCoA vzniká meziprodukt 3-HMG-CoA
Syntéza cholesterolu

3-HMG-CoA
Kyselina mevalonová
vznik mevalonátu – regulace syntézy cholesterolu
3-HMG-CoA reduktasa
+
3-HMG-CoA reduktasa
kompetitivní inhibice 3-HMG-CoA reduktasy léky – statiny
Statiny snižují koncentraci CHOL v krvi
Syntéza cholesterolu

Eliminace zvýšené hladiny cholesterolu
snížení příjmu CHOL potravou (dieta)
potlačení syntézy CHOL (inhibitory 3-HMG-CoA reduktasy – statiny)
snížení resorpce CHOL a žlučových kyselin
- vláknina v potravě
léky – ezetimib – snižuje resorpci CHOL
pryskyřice (anexy – váží žlučové kyseliny)
a zabraňují tak resorpci žlučových kyselin

Žlučové kyseliny
chenodeoxycholová kys.
cholová kys.
Vznik: primární ŽK v játrech z cholesterolu,
konjugace s glycinem nebo taurinem (zvýšení účiku)
vylučovány do žluče, enterohepatální oběh
Význam: emulgace lipidů v trávicím traktu
Střevní bakterie: primární ŽK → sekundární ŽK

Konjugované žlučové kyseliny
taurocholát
glykocholát
Konjugace v játrech vede k zápornému náboji (-SO3-, -COO-), zvyšuje rozpustnost a detergenční účinnost
Ve střevě: konjugované ŽK podléhají bakteriální dekonjugaci

lithocholová kys.
deoxycholová kys.
Sekundární žlučové kyseliny
Méně rozpustná, více vylučována stolicí
chenodeoxycholová kys.
cholová kys.
primární ŽK
bakteriální redukce ve střevě
sekundární ŽK
Zpětná resorpce ŽK ve střevě > 95%

Enterohepatální oběh žlučových kyselin
Žlučové kyseliny emulgují TAG v lumen tenkého střeva