การออกซิเดชันไขมันและการเก็บสะสมไขมัน

การออกซิเดชันไขมันคือการสลายกรดไขมันเพื่อปลดปล่อยพลังงาน ในขณะที่การเก็บสะสมไขมันคือการเปลี่ยนกรดไขมันเป็นไตรกลีเซอไรด์ซึ่งส่วนใหญ่เก็บไว้ในเนื้อเยื่อไขมัน ความสมดุลระหว่างการออกซิไดซ์ไขมันเพื่อเป็นเชื้อเพลิงและการเก็บสะสมไขมันเป็นองค์ประกอบสำคัญของการแบ่งส่วนสารอาหารหลัก และเป็นตัวกำหนดว่าไขมันจากอาหารและไขมันภายในร่างกายถูกจัดการอย่างไรตลอดทั้งวัน

Definition

การออกซิเดชันไขมันคือการสลายกรดไขมัน ซึ่งส่วนใหญ่ผ่านกระบวนการเบต้า-ออกซิเดชันในไมโทคอนเดรีย เพื่อสร้างอะซิติล-โคเอ (acetyl-CoA) และเอทีพี (ATP) ในขณะที่การเก็บสะสมไขมันคือการสังเคราะห์และการสะสมไตรกลีเซอไรด์ ซึ่งส่วนใหญ่เกิดขึ้นในเนื้อเยื่อไขมัน ความสมดุลของทั้งสองกระบวนการนี้สะท้อนถึงภาวะโภชนาการ สัญญาณฮอร์โมน และความสามารถของเนื้อเยื่อ

Scope

หัวข้อนี้ครอบคลุมถึงเส้นทางการลำเลียงกรดไขมันระหว่างการออกซิเดชันและการเก็บสะสม เนื้อเยื่อและสัญญาณที่ควบคุมความสมดุลนี้ และวิธีการวัดการออกซิเดชันไขมันในร่างกาย (in vivo) โดยถือเป็นข้อมูลอ้างอิงและข้อมูลเชิงการศึกษาเกี่ยวกับการจัดการไขมันภายในเมแทบอลิซึมของพลังงาน ไม่ใช่คำแนะนำทางคลินิก

Core questions

• อะไรเป็นตัวกำหนดว่ากรดไขมันจะถูกออกซิไดซ์หรือเก็บสะสมในรูปไตรกลีเซอไรด์?
• การอดอาหารและการรับประทานอาหารเปลี่ยนแปลงความสมดุลระหว่างการออกซิเดชันไขมันและการเก็บสะสมอย่างไร?
• การออกซิเดชันไขมันทั่วร่างกายประมาณได้อย่างไรจากการแลกเปลี่ยนก๊าซในการหายใจ?
• ความบกพร่องในการออกซิเดชันไขมันเกี่ยวข้องกับภาวะอ้วนและภาวะดื้ออินซูลินอย่างไร?

Key concepts

• เบต้า-ออกซิเดชันของกรดไขมันในไมโทคอนเดรีย
• การสังเคราะห์และการเก็บสะสมไตรกลีเซอไรด์
• เนื้อเยื่อไขมันเป็นแหล่งเก็บสะสมไขมันหลัก
• การสลายไขมันและการปลดปล่อยกรดไขมัน
• บทบาทของอินซูลินในการยับยั้งการออกซิเดชันไขมัน
• การประมาณการออกซิเดชันไขมันด้วยการวัดแคลอรีทางอ้อม
• การสะสมไขมันนอกตำแหน่ง

Key theories

วัฏจักรกลูโคส-กรดไขมัน (Randle)

การแข่งขันของสารตั้งต้นเชื่อมโยงการจัดการไขมันและคาร์โบไฮเดรต: เมื่อการออกซิเดชันกรดไขมันสูง จะยับยั้งการออกซิเดชันกลูโคส และในทางกลับกัน การมีคาร์โบไฮเดรตและอินซูลินจะยับยั้งการออกซิเดชันไขมันและส่งเสริมการเก็บสะสม ซึ่งเป็นการรวมการจัดการไขมันเข้ากับการเลือกเชื้อเพลิงโดยรวม

Mechanisms

กรดไขมันที่ถูกดูดซึมโดยเนื้อเยื่อจะถูกเปลี่ยนเป็นไตรกลีเซอไรด์เพื่อเก็บสะสม หรือถูกขนส่งเข้าสู่ไมโทคอนเดรียเพื่อเข้าสู่กระบวนการเบต้า-ออกซิเดชัน ซึ่งให้ผลผลิตเป็นอะซิติล-โคเอ (acetyl-CoA) สำหรับวัฏจักรกรดซิตริกและการผลิตพลังงาน การจัดสรรระหว่างการออกซิเดชันและการเก็บสะสมถูกกำหนดโดยภาวะโภชนาการและฮอร์โมน: อินซูลินและการมีคาร์โบไฮเดรตจะยับยั้งการออกซิเดชันไขมันและส่งเสริมการเก็บสะสม ในขณะที่การอดอาหารและระดับอินซูลินต่ำจะส่งเสริมการสลายไขมัน (lipolysis) และการออกซิเดชัน ซึ่งเป็นความสมดุลที่ถูกรวมเข้าด้วยกันโดยวัฏจักรกลูโคส-กรดไขมัน (Randle et al., 1963) การออกซิเดชันไขมันทั่วร่างกายสามารถประมาณได้จากอัตราส่วนการหายใจโดยใช้การวัดแคลอรีทางอ้อม (Frayn, 1983) ความสามารถในการออกซิเดชันไขมันที่ลดลงในกล้ามเนื้อโครงร่างมีการสังเกตพบในภาวะอ้วนและภาวะดื้ออินซูลิน และสัมพันธ์กับการสะสมไขมันภายในกล้ามเนื้อ (Kelley et al., 1999; Galgani et al., 2008)

Clinical relevance

การจัดการไขมันระหว่างการออกซิเดชันและการเก็บสะสมเป็นพื้นฐานที่นักวิจัยใช้ในการตีความภาวะอ้วน ไขมันนอกตำแหน่ง และภาวะดื้ออินซูลิน เนื้อหานี้เป็นเชิงพรรณนาและให้ความรู้ และไม่ถือเป็นคำแนะนำด้านอาหารหรือการรักษา

History

ชีวเคมีของการออกซิเดชันกรดไขมันและการสังเคราะห์ไตรกลีเซอไรด์ได้รับการก่อตั้งขึ้นจากการศึกษาเมแทบอลิซึมระดับกลางในช่วงกลางศตวรรษที่ 20 และวัฏจักรกลูโคส-กรดไขมัน (Randle et al., 1963) ได้เชื่อมโยงการจัดการไขมันกับการเลือกเชื้อเพลิงและความไวต่ออินซูลิน วิธีการหาปริมาณการออกซิเดชันไขมันในร่างกาย (in vivo) จากการแลกเปลี่ยนก๊าซได้รับการรวบรวมโดย Frayn (1983) และการศึกษาเมแทบอลิซึมของไขมันในกล้ามเนื้อในภายหลังได้เชื่อมโยงการออกซิเดชันไขมันที่บกพร่องกับภาวะอ้วนและภาวะดื้ออินซูลิน

Key figures

• Keith Frayn
• Philip Randle
• David Kelley
• Eric Ravussin

Seminal works

• randle-1963
• frayn-1983
• kelley-1999

Frequently asked questions

อะไรเป็นตัวตัดสินว่าไขมันจะถูกเผาผลาญหรือเก็บสะสม?

ภาวะโภชนาการและฮอร์โมนเป็นปัจจัยสำคัญ: ในภาวะหลังรับประทานอาหาร ระดับอินซูลินและคาร์โบไฮเดรตที่สูงจะยับยั้งการออกซิเดชันไขมันและส่งเสริมการเก็บสะสมไตรกลีเซอไรด์ ในขณะที่ช่วงอดอาหาร ระดับอินซูลินที่ต่ำจะส่งเสริมการสลายไขมันและการออกซิเดชันไขมัน

การวัดการออกซิเดชันไขมันทำได้อย่างไรโดยไม่ต้องเก็บตัวอย่างเนื้อเยื่อ?

การวัดแคลอรีทางอ้อมจะประมาณค่าจากการหาอัตราส่วนการหายใจและการแลกเปลี่ยนก๊าซ: อัตราส่วนการหายใจที่ต่ำลงบ่งชี้ว่าสัดส่วนของพลังงานที่มาจากไขมันมีมากขึ้น ตามการคำนวณที่กำหนดโดย Frayn (1983)