Lipolyse und Lipogenese

Lipolyse und Lipogenese sind die entgegengesetzten Arme des Fettspeicherzyklus des Körpers. Die Lipogenese baut Triacylglycerin im Fettgewebe auf und speichert es, wenn Brennstoff reichlich vorhanden ist, während die Lipolyse dieses gespeicherte Fett hydrolysiert, um freie Fettsäuren und Glycerin freizusetzen, wenn Brennstoff benötigt wird. Insulin, Katecholamine und der zelluläre Energiesensor AMP-aktivierte Proteinkinase verschieben das Gleichgewicht zwischen den beiden je nach Ernährungszustand.

Definition

Lipolyse ist die sequentielle Hydrolyse von gespeichertem Triacylglycerin durch Adipozyten-Triglyceridlipase, hormonsensitive Lipase und Monoacylglycerinlipase, um freie Fettsäuren und Glycerin freizusetzen; Lipogenese ist die Synthese von Fettsäuren und deren Veresterung zu Triacylglycerin zur Speicherung. Die beiden werden reziprok durch Insulin und gegenregulatorische Hormone reguliert.

Scope

Der Eintrag konzentriert sich auf den Fettspeicherzyklus der Adipozyten: die hormonell regulierte Lipase-Kaskade, die Triacylglycerin mobilisiert (Lipolyse), und die Synthese und Veresterung von Fettsäuren zu gespeichertem Triacylglycerin (Lipogenese), zusammen mit der hormonellen Kontrolle, die sie verbindet. Er behandelt die hepatische De-novo-Lipogenese als verbundenen Prozess, verweist aber auf den dedizierten Synthese-Eintrag. Es handelt sich um eine biochemische und physiologische Referenz, nicht um Ratschläge zur Gewichts- oder Stoffwechselerkrankungsbehandlung.

Core questions

• Welche Lipasen hydrolysieren gespeichertes Triacylglycerin und in welcher Reihenfolge?
• Wie schalten Insulin und Katecholamine die Fettspeicherung und -mobilisierung ein und aus?
• Wie wird die Lipogenese mit der Lipolyse koordiniert, damit sie nicht gleichzeitig ablaufen?
• Welche Signale koppeln den Ganzkörper-Energiestatus an den Fettumsatz im Fettgewebe?

Key concepts

• Adipozyten-Triglyceridlipase (ATGL)
• Hormonsensitive Lipase (HSL)
• Monoacylglycerinlipase
• Perilipin und Regulation von Lipidtröpfchen
• Insulin-gesteuerte Lipogenese und Antilipolyse
• Katecholamin/cAMP/PKA-Aktivierung der Lipolyse
• Freisetzung von freien Fettsäuren und Glycerin
• AMP-aktivierte Proteinkinase als Energiesensor

Key theories

Sequenzielle Lipase-Kaskade der Lipolyse

Der Triacylglycerinabbau erfolgt in definierten Schritten: Die Adipozyten-Triglyceridlipase führt die geschwindigkeitsbestimmende erste Hydrolyse zu Diacylglycerin durch, die hormonsensitive Lipase wirkt als Nächstes, und die Monoacylglycerinlipase schließt die Reaktion ab, wobei drei Fettsäuren und Glycerin unter hormoneller Kontrolle freigesetzt werden.

Reziproke hormonelle Kontrolle von Speicherung und Mobilisierung

Insulin fördert die Lipogenese und unterdrückt die Lipaseaktivität im ernährten Zustand, während Katecholamine und Glukagon die Lipolyse über zyklisches AMP und die Proteinkinase-A-Signalgebung im Fastenzustand aktivieren, wobei die AMP-aktivierte Proteinkinase den zellulären Energiestatus integriert.

Mechanisms

Im ernährten, insulinreichen Zustand nehmen Adipozyten Glukose und Fettsäuren auf, synthetisieren und verestern Triacylglycerin und speichern es in Lipidtröpfchen, die von Perilipin umhüllt sind; Insulin unterdrückt gleichzeitig die Lipaseaktivität und begünstigt die Nettospeicherung. Während des Fastens oder Stresses erhöhen Katecholamine und Glukagon das zyklische AMP und aktivieren die Proteinkinase A, die Perilipin und die hormonsensitive Lipase phosphoryliert und die Lipase-Kaskade auslöst: Die Adipozyten-Triglyceridlipase entfernt die erste Fettsäure (der geschwindigkeitsbestimmende Schritt), die hormonsensitive Lipase die zweite und die Monoacylglycerinlipase die dritte, wodurch freie Fettsäuren für die Oxidation in anderen Geweben ins Blut freigesetzt werden und Glycerin für die hepatische Glukoneogenese. Die Synthese-Seite wird transkriptionell durch das insulinresponsive SREBP-1c-Programm und akut durch die AMP-aktivierte Proteinkinase gesteuert, die das lipogene Enzym Acetyl-CoA-Carboxylase hemmt, wenn Energie knapp ist, wodurch sichergestellt wird, dass Speicherung und Mobilisierung reziprok, nicht gleichzeitig, aktiv sind.

Clinical relevance

Das Lipolyse-Lipogenese-Gleichgewicht bestimmt, wie der Körper Energie speichert und freisetzt, und liefert den biochemischen Hintergrund für Insulinresistenz, Adipositas und die erhöhten freien Fettsäuren, die bei unkontrolliertem Diabetes beobachtet werden. Dieser Eintrag beschreibt den normalen Regulationszyklus zu Referenz- und Bildungszwecken und ist keine Grundlage für die Behandlung von Körpergewicht oder Stoffwechselerkrankungen bei Einzelpersonen.

History

Die hormonsensitive Lipase galt lange Zeit als das einzige geschwindigkeitsbestimmende Enzym der Fettmobilisierung, doch die Entdeckung der Adipozyten-Triglyceridlipase im Jahr 2004 durch Zechner und Kollegen revidierte das Modell zu einer sequenziellen Kaskade und klärte den geschwindigkeitsbestimmenden ersten Schritt. Parallel dazu wurde die transkriptionelle Kontrolle der lipogenen Seite mit dem insulinresponsiven SREBP-1c-Signalweg verknüpft, und die AMP-aktivierte Proteinkinase wurde als zellulärer Energiesensor etabliert, der die beiden Arme koordiniert.

Key figures

• Rudolf Zechner
• Salih Wakil
• Jay Horton
• D. Grahame Hardie

Seminal works

• zechner-2012
• zechner-2009
• horton-2002

Frequently asked questions

Was ist der Unterschied zwischen Lipolyse und Lipogenese?

Lipogenese ist die Synthese und Speicherung von Fett als Triacylglycerin, bevorzugt im ernährten Zustand, während Lipolyse die Hydrolyse von gespeichertem Triacylglycerin ist, um Fettsäuren und Glycerin freizusetzen, bevorzugt während des Fastens; Insulin und gegenregulatorische Hormone steuern die beiden reziprok.

Welches Enzym startet den Abbau von gespeichertem Fett?

Die Adipozyten-Triglyceridlipase katalysiert den ersten und geschwindigkeitsbestimmenden Schritt, indem sie Triacylglycerin zu Diacylglycerin umwandelt, bevor die hormonsensitive Lipase und die Monoacylglycerinlipase die Hydrolyse abschließen.