การสลายไขมันและการสร้างไขมัน

การสลายไขมัน (lipolysis) และการสร้างไขมัน (lipogenesis) เป็นกลไกที่ตรงข้ามกันในวงจรการสะสมไขมันของร่างกาย การสร้างไขมันจะสร้างและเก็บไตรกลีเซอรอลในเนื้อเยื่อไขมันเมื่อมีเชื้อเพลิงเพียงพอ ในขณะที่การสลายไขมันจะไฮโดรไลซ์ไขมันที่สะสมไว้เพื่อปล่อยกรดไขมันอิสระและกลีเซอรอลเมื่อร่างกายต้องการเชื้อเพลิง อินซูลิน, คาเทโคลามีน และ AMP-activated protein kinase ซึ่งเป็นเซ็นเซอร์พลังงานของเซลล์ จะปรับสมดุลระหว่างสองกระบวนการนี้ตามสถานะทางโภชนาการ

Definition

การสลายไขมันคือการไฮโดรไลซ์ไตรกลีเซอรอลที่สะสมไว้ตามลำดับโดย adipose triglyceride lipase, hormone-sensitive lipase และ monoacylglycerol lipase เพื่อปล่อยกรดไขมันอิสระและกลีเซอรอล; การสร้างไขมันคือการสังเคราะห์กรดไขมันและการเอสเทอริฟิเคชันให้เป็นไตรกลีเซอรอลเพื่อการสะสม ทั้งสองกระบวนการถูกควบคุมซึ่งกันและกันโดยอินซูลินและฮอร์โมนที่ออกฤทธิ์ตรงข้ามกัน

Scope

บทความนี้มุ่งเน้นไปที่วงจรการสะสมไขมันของเซลล์ไขมัน: ลิเพสที่ถูกควบคุมด้วยฮอร์โมนซึ่งเคลื่อนย้ายไตรกลีเซอรอล (การสลายไขมัน) และการสังเคราะห์และการเอสเทอริฟิเคชันของกรดไขมันให้เป็นไตรกลีเซอรอลที่สะสมไว้ (การสร้างไขมัน) รวมถึงการควบคุมด้วยฮอร์โมนที่เชื่อมโยงกัน บทความนี้ถือว่าการสร้างไขมันใหม่ในตับ (hepatic de novo lipogenesis) เป็นกระบวนการที่เชื่อมโยงกัน แต่จะอ้างอิงถึงบทความเฉพาะเกี่ยวกับการสังเคราะห์ไขมัน บทความนี้เป็นข้อมูลอ้างอิงทางชีวเคมีและสรีรวิทยา ไม่ใช่คำแนะนำเกี่ยวกับการจัดการน้ำหนักหรือโรคเมตาบอลิซึม

Core questions

• ไลเปสใดบ้างที่ไฮโดรไลซ์ไตรกลีเซอรอลที่สะสมไว้ และเรียงตามลำดับอย่างไร?
• อินซูลินและคาเทโคลามีนเปิดและปิดการสะสมและการเคลื่อนย้ายไขมันได้อย่างไร?
• การสร้างไขมันประสานงานกับการสลายไขมันอย่างไรเพื่อไม่ให้ทำงานพร้อมกัน?
• สัญญาณใดที่เชื่อมโยงสถานะพลังงานทั่วร่างกายกับการหมุนเวียนไขมันในเนื้อเยื่อไขมัน?

Key concepts

• Adipose triglyceride lipase (ATGL)
• Hormone-sensitive lipase (HSL)
• Monoacylglycerol lipase
• Perilipin และการควบคุมหยดไขมัน
• การสร้างไขมันและการยับยั้งการสลายไขมันที่ขับเคลื่อนด้วยอินซูลิน
• การกระตุ้นการสลายไขมันด้วยคาเทโคลามีน/cAMP/PKA
• การปล่อยกรดไขมันอิสระและกลีเซอรอล
• AMP-activated protein kinase ในฐานะเซ็นเซอร์พลังงาน

Key theories

ลำดับขั้นของไลเปสในการสลายไขมัน

การสลายไตรกลีเซอรอลดำเนินไปตามขั้นตอนที่กำหนด: adipose triglyceride lipase ทำหน้าที่ไฮโดรไลซิสครั้งแรกที่เป็นตัวจำกัดอัตราให้เป็นไดอะซิลกลีเซอรอล, hormone-sensitive lipase ทำหน้าที่ต่อไป, และ monoacylglycerol lipase ทำปฏิกิริยาให้สมบูรณ์, ปล่อยกรดไขมันสามโมเลกุลและกลีเซอรอลภายใต้การควบคุมของฮอร์โมน

การควบคุมด้วยฮอร์โมนแบบผกผันของการสะสมและการเคลื่อนย้าย

อินซูลินส่งเสริมการสร้างไขมันและยับยั้งการทำงานของไลเปสในสภาวะที่มีอาหาร ในขณะที่คาเทโคลามีนและกลูคากอนกระตุ้นการสลายไขมันผ่านการส่งสัญญาณ cyclic-AMP และโปรตีนไคเนส A ในสภาวะอดอาหาร โดยมี AMP-activated protein kinase ทำหน้าที่รวมสถานะพลังงานของเซลล์

Mechanisms

ในสภาวะที่มีอาหารและมีอินซูลินสูง เซลล์ไขมันจะดูดซึมกลูโคสและกรดไขมัน สังเคราะห์และเอสเทอริฟายไตรกลีเซอรอล และเก็บไว้ในหยดไขมันที่เคลือบด้วยเพริลิพิน; อินซูลินจะยับยั้งการทำงานของไลเปสไปพร้อมกัน ซึ่งส่งเสริมการสะสมสุทธิ ในระหว่างการอดอาหารหรือความเครียด คาเทโคลามีนและกลูคากอนจะเพิ่ม cyclic AMP และกระตุ้นโปรตีนไคเนส A ซึ่งจะฟอสฟอริเลตเพริลิพินและ hormone-sensitive lipase และกระตุ้นการทำงานของไลเปส: adipose triglyceride lipase จะกำจัดกรดไขมันตัวแรก (ขั้นตอนจำกัดอัตรา) hormone-sensitive lipase ตัวที่สอง และ monoacylglycerol lipase ตัวที่สาม ปล่อยกรดไขมันอิสระเข้าสู่กระแสเลือดเพื่อการออกซิเดชันในเนื้อเยื่ออื่น และกลีเซอรอลสำหรับการสร้างกลูโคสในตับ ด้านการสังเคราะห์ถูกควบคุมโดยโปรแกรม SREBP-1c ที่ตอบสนองต่ออินซูลินในระดับการถอดรหัส และโดย AMP-activated protein kinase ซึ่งยับยั้งเอนไซม์ lipogenic acetyl-CoA carboxylase เมื่อพลังงานขาดแคลน เพื่อให้แน่ใจว่าการสะสมและการเคลื่อนย้ายจะทำงานสลับกัน ไม่ใช่พร้อมกัน

Clinical relevance

ความสมดุลของการสลายไขมันและการสร้างไขมันเป็นตัวกำหนดว่าร่างกายจะเก็บและปล่อยพลังงานอย่างไร และเป็นพื้นฐานทางชีวเคมีสำหรับภาวะดื้ออินซูลิน โรคอ้วน และกรดไขมันอิสระที่สูงขึ้นที่พบในผู้ป่วยเบาหวานที่ควบคุมไม่ได้ บทความนี้อธิบายวงจรการควบคุมปกติเพื่อการอ้างอิงและการศึกษา และไม่ใช่พื้นฐานสำหรับการจัดการน้ำหนักตัวหรือภาวะเมตาบอลิซึมในบุคคลใดบุคคลหนึ่ง

History

Hormone-sensitive lipase เคยถูกคิดว่าเป็นเอนไซม์จำกัดอัตราเพียงตัวเดียวในการเคลื่อนย้ายไขมัน แต่การค้นพบ adipose triglyceride lipase ในปี 2004 โดย Zechner และคณะ ได้ปรับปรุงแบบจำลองให้เป็นลำดับขั้นของการสลายไขมันและชี้แจงขั้นตอนแรกที่เป็นตัวจำกัดอัตรา ในขณะเดียวกัน การควบคุมการถอดรหัสของด้านการสร้างไขมันก็เชื่อมโยงกับวิถี SREBP-1c ที่ตอบสนองต่ออินซูลิน และ AMP-activated protein kinase ก็ได้รับการยอมรับว่าเป็นเซ็นเซอร์พลังงานของเซลล์ที่ประสานงานทั้งสองกลไก

Key figures

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

Seminal works

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

Frequently asked questions

การสลายไขมันและการสร้างไขมันแตกต่างกันอย่างไร?

การสร้างไขมันคือการสังเคราะห์และสะสมไขมันในรูปของไตรกลีเซอรอล ซึ่งจะเกิดขึ้นมากในสภาวะที่มีอาหาร ในขณะที่การสลายไขมันคือการไฮโดรไลซ์ไตรกลีเซอรอลที่สะสมไว้เพื่อปล่อยกรดไขมันและกลีเซอรอล ซึ่งจะเกิดขึ้นมากในระหว่างการอดอาหาร; อินซูลินและฮอร์โมนที่ออกฤทธิ์ตรงข้ามกันจะควบคุมทั้งสองกระบวนการนี้ซึ่งกันและกัน

เอนไซม์ใดที่เริ่มต้นการสลายไขมันที่สะสมไว้?

Adipose triglyceride lipase เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาในขั้นตอนแรกและเป็นขั้นตอนจำกัดอัตรา โดยเปลี่ยนไตรกลีเซอรอลเป็นไดอะซิลกลีเซอรอล ก่อนที่ hormone-sensitive lipase และ monoacylglycerol lipase จะทำการไฮโดรไลซิสให้สมบูรณ์