Липолиз и липогенез

Липолиз и липогенез представляют собой противоположные звенья цикла накопления жира в организме. Липогенез обеспечивает синтез и накопление триацилглицеролов в жировой ткани при избытке питательных веществ, тогда как липолиз гидролизует накопленный жир с высвобождением свободных жирных кислот и глицерина, когда организму требуется энергия. Инсулин, катехоламины и клеточный сенсор энергии — АМФ-активируемая протеинкиназа — регулируют баланс между этими процессами в зависимости от нутритивного статуса.

Definition

Липолиз — это последовательный гидролиз запасенных триацилглицеролов с помощью адипоцитарной триглицеридлипазы, гормон-чувствительной липазы и моноацилглицероллипазы для высвобождения свободных жирных кислот и глицерина; липогенез — это синтез жирных кислот и их этерификация в триацилглицеролы для хранения. Эти два процесса взаимно регулируются инсулином и контррегуляторными гормонами.

Scope

Данная статья посвящена циклу накопления жира в адипоцитах: гормонально регулируемому каскаду липаз, мобилизующих триацилглицеролы (липолиз), а также синтезу и этерификации жирных кислот в запасенные триацилглицеролы (липогенез), наряду с гормональным контролем, связывающим эти процессы. В статье печеночный de novo липогенез рассматривается как связанный процесс, но дается перекрестная ссылка на отдельную статью, посвященную синтезу. Это биохимический и физиологический справочник, а не рекомендации по управлению весом или лечению метаболических заболеваний.

Core questions

• Какие липазы гидролизуют запасенные триацилглицеролы и в каком порядке?
• Как инсулин и катехоламины включают и выключают накопление и мобилизацию жира?
• Как липогенез координируется с липолизом, чтобы они не протекали одновременно?
• Какие сигналы связывают энергетический статус всего организма с жировым обменом в адипоцитах?

Key concepts

• Адипоцитарная триглицеридлипаза (ATGL)
• Гормон-чувствительная липаза (HSL)
• Моноацилглицероллипаза
• Регуляция перилипина и липидных капель
• Инсулин-зависимый липогенез и антилиполиз
• Активация липолиза катехоламинами/цАМФ/PKA
• Высвобождение свободных жирных кислот и глицерина
• АМФ-активируемая протеинкиназа как сенсор энергии

Key theories

Последовательный липазный каскад липолиза

Расщепление триацилглицеролов происходит в определенных этапах: адипоцитарная триглицеридлипаза осуществляет лимитирующий первый гидролиз до диацилглицерола, затем действует гормон-чувствительная липаза, и моноацилглицероллипаза завершает реакцию, высвобождая три жирные кислоты и глицерин под гормональным контролем.

Взаимный гормональный контроль накопления и мобилизации

Инсулин способствует липогенезу и подавляет активность липаз в состоянии насыщения, тогда как катехоламины и глюкагон активируют липолиз через цАМФ и сигнальный путь протеинкиназы А в состоянии голодания, при этом АМФ-активируемая протеинкиназа интегрирует клеточный энергетический статус.

Mechanisms

В состоянии насыщения, богатом инсулином, адипоциты поглощают глюкозу и жирные кислоты, синтезируют и этерифицируют триацилглицеролы и накапливают их в липидных каплях, покрытых перилипином; инсулин одновременно подавляет активность липаз, способствуя чистому накоплению. Во время голодания или стресса катехоламины и глюкагон повышают уровень циклического АМФ и активируют протеинкиназу А, которая фосфорилирует перилипин и гормон-чувствительную липазу и запускает каскад липаз: адипоцитарная триглицеридлипаза удаляет первую жирную кислоту (лимитирующая стадия), гормон-чувствительная липаза — вторую, а моноацилглицероллипаза — третью, высвобождая свободные жирные кислоты в кровь для окисления в других тканях и глицерин для печеночного глюконеогенеза. Сторона синтеза регулируется транскрипционно инсулин-чувствительной программой SREBP-1c и остро — АМФ-активируемой протеинкиназой, которая ингибирует липогенный фермент ацетил-КоА-карбоксилазу при дефиците энергии, обеспечивая взаимную, а не одновременную активность накопления и мобилизации.

Clinical relevance

Баланс липолиза-липогенеза определяет, как организм накапливает и высвобождает энергию, и обеспечивает биохимическую основу для инсулинорезистентности, ожирения и повышенного уровня свободных жирных кислот, наблюдаемого при неконтролируемом диабете. Данная статья описывает нормальный регуляторный цикл для справки и обучения и не является основой для управления массой тела или метаболическими состояниями у какого-либо конкретного человека.

History

Долгое время считалось, что гормон-чувствительная липаза является единственным лимитирующим ферментом мобилизации жира, но открытие адипоцитарной триглицеридлипазы в 2004 году Цехнером и коллегами пересмотрело модель в сторону последовательного каскада и прояснило лимитирующую первую стадию. Параллельно транскрипционный контроль липогенной стороны был связан с инсулин-чувствительным путем SREBP-1c, а АМФ-активируемая протеинкиназа была установлена как клеточный сенсор энергии, координирующий оба звена.

Key figures

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

Seminal works

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

Frequently asked questions

В чем разница между липолизом и липогенезом?

Липогенез — это синтез и накопление жира в виде триацилглицеролов, что благоприятно в состоянии насыщения, тогда как липолиз — это гидролиз запасенных триацилглицеролов с высвобождением жирных кислот и глицерина, что благоприятно во время голодания; инсулин и контррегуляторные гормоны взаимно контролируют эти два процесса.

Какой фермент начинает расщепление запасенного жира?

Адипоцитарная триглицеридлипаза катализирует первый и лимитирующий этап, превращая триацилглицеролы в диацилглицеролы, прежде чем гормон-чувствительная липаза и моноацилглицероллипаза завершат гидролиз.