متابولیسم لیپید و اکسیداسیون اسید چرب
متابولیسم لیپید مجموعه یکپارچهای از مسیرهایی است که بدن از طریق آنها اسیدهای چرب، تریاسیلگلیسرولها، کلسترول و اجسام کتونی را سنتز، ذخیره، بسیج و اکسید میکند. این متابولیسم عرضه مواد مغذی را به تولید انرژی سلولی و زیستشناسی غشا پیوند میدهد و تنظیم هورمونی آن بدن را بین ذخیره چربی در حالت سیری و اکسیداسیون چربی در طول ناشتایی و ورزش تغییر میدهد.
Definition
متابولیسم لیپید شامل مسیرهای آنابولیک است که اسیدهای چرب، تریاسیلگلیسرولها و استرولها را میسازند و مسیرهای کاتابولیک که آنها را هیدرولیز و اکسید میکنند، به همراه کنترلهای هورمونی و رونویسی که جریان را از طریق این مسیرها بر اساس وضعیت تغذیهای و انرژی هماهنگ میکنند.
Scope
این حوزه یادگیرنده را با مسیرهای اصلی لیپیدی آشنا میکند: بتا-اکسیداسیون میتوکندریایی اسیدهای چرب برای تولید ATP، سنتز سیتوزولی اسید چرب و تریاسیلگلیسرول (لیپوژنز)، سنتز و هموستاز تنظیمشده با بازخورد کلسترول، تولید اجسام کتونی کبدی و استفاده محیطی، و چرخه لیپولیز-لیپوژنز که ذخیره انرژی چربی را کنترل میکند. این موارد را به عنوان یک سیستم بیوشیمیایی و فیزیولوژیکی مرتبط در نظر میگیرد، نه به عنوان راهنمایی برای مدیریت اختلالات لیپیدی.
Sub-topics
Core questions
- سلولها چگونه بین ذخیره لیپید و اکسیداسیون آن برای انرژی تصمیم میگیرند؟
- سنتز اسید چرب چگونه به طور متقابل با اکسیداسیون اسید چرب هماهنگ میشود؟
- تعادل کلسترول چگونه از طریق کنترل بازخوردی سنتز و جذب حفظ میشود؟
- کبد چه زمانی و چرا اجسام کتونی تولید میکند و چگونه توسط بافتهای محیطی استفاده میشوند؟
Key concepts
- بتا-اکسیداسیون
- سنتز اسید چرب و تریاسیلگلیسرول
- هموستاز کلسترول
- اجسام کتونی
- لیپولیز و لیپوژنز
- شاتل کارنیتین
- مالونیل-کوآ
- تغییر هورمونی بین حالت سیری و ناشتایی
Key theories
- کنترل مالونیل-کوآ بر اکسیداسیون اسید چرب
- مالونیل-کوآ، اولین واسطه متعهد سنتز اسید چرب، کارنیتین پالمیتوئیلترانسفراز ۱ را مهار میکند و بدین ترتیب ورود اسید چرب به میتوکندری را مسدود میکند، که یک سوئیچ متقابل فراهم میکند که از سنتز و اکسیداسیون همزمان اسیدهای چرب جلوگیری میکند.
- تنظیم بازخوردی SREBP در سنتز لیپید
- پروتئینهای متصل شونده به عنصر تنظیمکننده استرول (SREBP) فاکتورهای رونویسی متصل به غشا هستند که وقتی استرولهای سلولی پایین هستند، پردازش میشوند تا ژنهای سنتز کلسترول و اسید چرب را فعال کنند و عرضه لیپید را به یک حلقه بازخوردی رونویسی پیوند دهند.
Mechanisms
در حالت سیری، انسولین جذب گلوکز و لیپوژنز را ترویج میکند: استیل-کوآ کربوکسیله شده و به مالونیل-کوآ تبدیل میشود، اسیدهای چرب سنتز و به تریاسیلگلیسرولها استریفیه میشوند، و افزایش مالونیل-کوآ جذب اسید چرب میتوکندریایی را سرکوب میکند. در ناشتایی یا ورزش، انسولین پایین و گلوکاگون یا کاتکولآمینهای بالا لیپولیز چربی را فعال میکنند و اسیدهای چرب آزاد را آزاد میکنند که به کبد و ماهیچه میروند؛ در آنجا، کاهش مالونیل-کوآ، شاتل کارنیتین را از سرکوب خارج میکند تا اسیدهای چرب وارد میتوکندری شوند و تحت بتا-اکسیداسیون به استیل-کوآ قرار گیرند و NADH، FADH2 و ATP تولید کنند. هنگامی که استیل-کوآ کبدی از ظرفیت چرخه اسید سیتریک فراتر میرود، به اجسام کتونی تبدیل میشود که به عنوان سوخت برای مغز و سایر بافتها عمل میکنند. تعادل کلسترول به موازات از طریق کنترل بازخوردی سنتز آن و جذب لیپوپروتئین با واسطه گیرنده حفظ میشود.
Clinical relevance
مسیرهای خلاصه شده در اینجا زیربنای نحوه مدیریت چربی رژیمی و ذخیره شده توسط بدن هستند و زمینه بیوشیمیایی را برای درک شرایطی مانند اختلالات اکسیداسیون اسید چرب، دیسلیپیدمی، کبد چرب و کتواسیدوز دیابتی فراهم میکنند. این مدخل فیزیولوژی و تنظیم طبیعی را برای اهداف مرجع و آموزشی توصیف میکند و مبنایی برای تشخیص یا درمان هیچ فردی نیست.
History
شیمی اکسیداسیون اسید چرب برای اولین بار توسط آزمایشهای برچسبگذاری فرانتس کنوپ در آغاز قرن بیستم ترسیم شد، و مکانیسم دو کربنی «بتا-اکسیداسیون» از طریق کار میانه قرن بر روی کوآنزیم A و چرخه اسید سیتریک بسط داده شد. تنظیم متقابل سنتز و اکسیداسیون توسط مالونیل-کوآ توسط مکگاری و فاستر بیان شد، در حالی که کار گلدشتاین و براون بر روی گیرنده LDL و شناسایی بعدی سیستم SREBP منطق بازخوردی سنتز کلسترول و لیپید را تثبیت کرد.
Key figures
- J. Denis McGarry
- Salih Wakil
- Joseph Goldstein
- Michael Brown
- Daniel Steinberg
Related topics
Seminal works
- mcgarry-foster-1980
- horton-2002
- wakil-2009
Frequently asked questions
- تفاوت بین اکسیداسیون اسید چرب و سنتز اسید چرب چیست؟
- اکسیداسیون مسیر کاتابولیک میتوکندریایی است که اسیدهای چرب را به استیل-کوآ تجزیه میکند تا انرژی آزاد کند، در حالی که سنتز مسیر آنابولیک سیتوزولی است که اسیدهای چرب را از استیل-کوآ میسازد. این دو به طور متقابل تنظیم میشوند تا به طور همزمان با سرعت کامل عمل نکنند.
- چرا بدن اجسام کتونی تولید میکند؟
- در طول ناشتایی طولانیمدت یا کمبود کربوهیدرات، کبد استیل-کوآ اضافی حاصل از اکسیداسیون اسید چرب را به اجسام کتونی تبدیل میکند و یک سوخت محلول در آب و قابل انتقال فراهم میکند که مغز و سایر بافتها میتوانند در صورت محدودیت گلوکز از آن استفاده کنند.