Phân giải lipid và Tổng hợp lipid

Phân giải lipid (lipolysis) và tổng hợp lipid (lipogenesis) là hai quá trình đối lập trong chu trình dự trữ chất béo của cơ thể. Tổng hợp lipid xây dựng và dự trữ triacylglycerol trong mô mỡ khi nguồn nhiên liệu dồi dào, trong khi phân giải lipid thủy phân chất béo đã dự trữ để giải phóng các axit béo tự do và glycerol khi cơ thể cần nhiên liệu. Insulin, catecholamine và cảm biến năng lượng tế bào AMP-activated protein kinase điều chỉnh sự cân bằng giữa hai quá trình này tùy theo trạng thái dinh dưỡng.

Definition

Phân giải lipid là quá trình thủy phân tuần tự triacylglycerol dự trữ bởi adipose triglyceride lipase, hormone-sensitive lipase và monoacylglycerol lipase để giải phóng các axit béo tự do và glycerol; tổng hợp lipid là quá trình tổng hợp axit béo và este hóa chúng thành triacylglycerol để dự trữ. Hai quá trình này được điều hòa đối ứng bởi insulin và các hormone đối kháng.

Scope

Mục này tập trung vào chu trình dự trữ chất béo của tế bào mỡ: chuỗi enzyme lipase được điều hòa bởi hormone để huy động triacylglycerol (phân giải lipid) và quá trình tổng hợp, este hóa axit béo thành triacylglycerol dự trữ (tổng hợp lipid), cùng với sự kiểm soát hormone liên kết chúng. Nó xem xét quá trình tổng hợp lipid de novo ở gan như một quá trình liên quan nhưng có tham chiếu chéo đến mục tổng hợp chuyên biệt. Đây là một tài liệu tham khảo về sinh hóa và sinh lý học, không phải lời khuyên về quản lý cân nặng hoặc bệnh chuyển hóa.

Core questions

• Những enzyme lipase nào thủy phân triacylglycerol dự trữ, và theo thứ tự nào?
• Insulin và catecholamine bật và tắt quá trình dự trữ và huy động chất béo như thế nào?
• Quá trình tổng hợp lipid được phối hợp với phân giải lipid như thế nào để chúng không diễn ra đồng thời?
• Những tín hiệu nào liên kết trạng thái năng lượng toàn cơ thể với quá trình chuyển hóa chất béo ở mô mỡ?

Key concepts

• Adipose triglyceride lipase (ATGL)
• Hormone-sensitive lipase (HSL)
• Monoacylglycerol lipase
• Perilipin và điều hòa giọt lipid
• Tổng hợp lipid và chống phân giải lipid do insulin điều khiển
• Kích hoạt phân giải lipid bởi Catecholamine/cAMP/PKA
• Giải phóng axit béo tự do và glycerol
• AMP-activated protein kinase như cảm biến năng lượng

Key theories

Chuỗi enzyme lipase tuần tự của quá trình phân giải lipid

Quá trình phân giải triacylglycerol diễn ra theo các bước xác định: adipose triglyceride lipase thực hiện quá trình thủy phân đầu tiên giới hạn tốc độ thành diacylglycerol, hormone-sensitive lipase hoạt động tiếp theo, và monoacylglycerol lipase hoàn thành phản ứng, giải phóng ba axit béo và glycerol dưới sự kiểm soát của hormone.

Kiểm soát hormone đối ứng của quá trình dự trữ và huy động

Insulin thúc đẩy tổng hợp lipid và ức chế hoạt động của lipase trong trạng thái no, trong khi catecholamine và glucagon kích hoạt phân giải lipid thông qua tín hiệu cyclic-AMP và protein kinase A trong trạng thái nhịn ăn, với AMP-activated protein kinase tích hợp trạng thái năng lượng tế bào.

Mechanisms

Trong trạng thái no, giàu insulin, tế bào mỡ hấp thụ glucose và axit béo, tổng hợp và este hóa triacylglycerol, và dự trữ chúng trong các giọt lipid được bao phủ bởi perilipin; insulin đồng thời ức chế hoạt động của lipase, thúc đẩy quá trình dự trữ ròng. Trong quá trình nhịn ăn hoặc căng thẳng, catecholamine và glucagon làm tăng cyclic AMP và kích hoạt protein kinase A, chất này phosphoryl hóa perilipin và hormone-sensitive lipase và kích hoạt chuỗi enzyme lipase: adipose triglyceride lipase loại bỏ axit béo đầu tiên (bước giới hạn tốc độ), hormone-sensitive lipase loại bỏ axit béo thứ hai, và monoacylglycerol lipase loại bỏ axit béo thứ ba, giải phóng các axit béo tự do vào máu để oxy hóa ở các mô khác và glycerol để tân tạo đường ở gan. Quá trình tổng hợp được điều hòa ở cấp độ phiên mã bởi chương trình SREBP-1c đáp ứng insulin và cấp tính bởi AMP-activated protein kinase, chất này ức chế enzyme tổng hợp lipid acetyl-CoA carboxylase khi năng lượng khan hiếm, đảm bảo rằng quá trình dự trữ và huy động hoạt động đối ứng, không đồng thời.

Clinical relevance

Sự cân bằng giữa phân giải lipid và tổng hợp lipid quyết định cách cơ thể dự trữ và giải phóng năng lượng, đồng thời cung cấp nền tảng sinh hóa cho tình trạng kháng insulin, béo phì và sự gia tăng axit béo tự do được thấy trong bệnh tiểu đường không kiểm soát. Mục này mô tả chu trình điều hòa bình thường để tham khảo và giáo dục, và không phải là cơ sở để quản lý cân nặng hoặc các tình trạng chuyển hóa ở bất kỳ cá nhân nào.

History

Hormone-sensitive lipase từ lâu được cho là enzyme giới hạn tốc độ duy nhất của quá trình huy động chất béo, nhưng việc phát hiện ra adipose triglyceride lipase vào năm 2004 bởi Zechner và các đồng nghiệp đã sửa đổi mô hình thành một chuỗi enzyme tuần tự và làm rõ bước đầu tiên giới hạn tốc độ. Song song đó, sự kiểm soát phiên mã của quá trình tổng hợp lipid được gắn với con đường SREBP-1c đáp ứng insulin, và AMP-activated protein kinase được xác định là cảm biến năng lượng tế bào phối hợp hai quá trình này.

Key figures

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

Seminal works

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

Frequently asked questions

Sự khác biệt giữa phân giải lipid và tổng hợp lipid là gì?

Tổng hợp lipid là quá trình tổng hợp và dự trữ chất béo dưới dạng triacylglycerol, được ưu tiên trong trạng thái no, trong khi phân giải lipid là quá trình thủy phân triacylglycerol dự trữ để giải phóng axit béo và glycerol, được ưu tiên trong quá trình nhịn ăn; insulin và các hormone đối kháng điều hòa đối ứng hai quá trình này.

Enzyme nào khởi đầu quá trình phân giải chất béo dự trữ?

Adipose triglyceride lipase xúc tác bước đầu tiên và giới hạn tốc độ, chuyển đổi triacylglycerol thành diacylglycerol, trước khi hormone-sensitive lipase và monoacylglycerol lipase hoàn thành quá trình thủy phân.