Metabolismus lipidů

Lipidy (tuky) jsou pestrou skupinu sloučenin. Kvantitativně se v našem těle jedná v drtivé většině o triacylglyceroly (TAG), které jsou tvořeny 1 molekulou glycerolu a 3 molekulami mastných kyselin. Kromě nich můžeme mezi lipidy zařadit i cholesterol a některé speciální podtypy lipidů (fosfolipidy, sfingolipidy a další). V tomto textu se budu zabývat základy metabolismu triacylglycerolů.

Trávení triacylglycerolů

Trávení tuků probíhá zejména v tenkém střevě (viz trávení potravy) a hlavní podíl na něm má enzym pankreatická lipáza, jejímuž účinku napomáhá disperze tukových částic vlivem žluči. Pankreatická lipáza rozkládá triacylglyceroly na volné mastné kyseliny a monoacylglyceroly. Tyto molekuly jsou vstřebávány střevní sliznicí a v enterocytech jsou přeměněny zpět na TAG. Následně jsou tyto TAG krví transportovány do tkání, kde mohou být uloženy do zásoby, nebo dále zpracovávány.

Syntéza triacylglycerolů

Triacylglyceroly nejsou jen přijímány v potravě, ale naše tělo je umí syntetizovat „de novo“. Glycerol je možné vytvořit z glukózy a k jeho výrobě dochází v játrech a v tukové tkáni. Syntéza mastných kyselin je zcela speciální problematika, které jsem věnoval vlastní text. Dochází k ní zejména v játrech z acetylkoenzymu A.

Triacylglyceroly pak vznikají spojením mastných kyselin a glycerolu, ke které může docházet v tukové tkáni a v játrech. V tukové tkáni se vytvořené triacylglyceroly ukládají do zásoby (s možností pozdějšího využití), z jater jsou transportovány do tkání.

Transport triacylglycerolů

Při transportu TAG narážíme na určitý problém. Z výše uvedeného je jasné, že TAG musí být po těle transportovány krví mezi trávicí trubicí, játry, tukovou tkání a dalšími tkáněmi. Jenže TAG jsou nerozpustné ve vodě, takže jednoduchý transport krví u nich není možný. A zde přicházejí na řadu lipoproteinové částice. Lipoproteinové částice jsou kulovité částice tvořené lipidy a proteiny, které umožňují transport ve vodě nerozpustných lipidů. Jejich povrch je tvořen vrstvou fosfolipidů a místy některými proteiny (apoproteiny), uvnitř se nachází triacylglyceroly a estery cholesterolu. Zevní povrch lipoproteinů je smáčivý (hydrofilní), vnitřní povrch je nesmáčivý (hydrofobní).

Pozn.: Volné mastné kyseliny (free fatty acids) jsou krví transportovány ve vazbě na albumin a v této podobě jsou velmi efektivně vychytávány tkáněmi.

Schéma - základní stavba lipoproteinu, ve stěně jsou přítomny fosfolipidy a místy apoproteiny a molekuly volného cholesterolu. Uvnitř jsou hydrofobní TAG a estery cholesterolu.

U lipoproteinů rozlišujeme pět hlavních podtypů, které se poněkud liší svým složením a funkcí – jde o chylomikrony, VLDL, IDL, LDL a HDL.

Chylomikrony – Vznikají v enterocytech a transportují tuky ze střeva, obsahují velké množství triacylglycerolů a málo cholesterolu. Primárně jsou vylučovány do lymfy a s ní se dostávají do krve. Nejvyšší koncentrace chylomikronů v krvi je během trávení tučného jídla.
VLDL – Vznikají v játrech a roznáší TAG a cholesterol po těle. Opět obsahují větší množství TAG, ale výrazně méně než chylomikrony.
IDL – Vznikají z VLDL částic, ve kterých postupně ubývá TAG.
LDL – Vznikají z VLDL a IDL částic. Mají výrazně nižší obsah TAG, je v nich velké množství esterů cholesterolu. Obsahují apoprotein B-100.
HDL – Jsou tvořeny zejména v játrech. Obsahují relativně méně TAG a více esterů cholesterolu, transportují TAG a cholesterol z tkání do jater.

V krevních kapilárách cílových tkání (zejména tuková tkáň a kosterní svalovina) jsou TAG štěpeny hormonem lipoproteinová lipáza na glycerol a mastné kyseliny. Vzniklé mastné kyseliny jsou pak do tkání transportovány a mohou být využity (tvorba energie ve svalové tkáni, uložení do zásoby v tukové tkáni).

Triacylglyceroly v tukové tkáni

Triacylglyceroly v tukové tkání podléhají dvěma základním procesům – vznikají z glycerolu a mastných kyselin procesem esterifikace (lipogeneze) a naopak jsou na tyto sloučeniny rozkládány (lipolýza). Oba procesy probíhají paralelně, přičemž jeden může v daném okamžiku převážit.

Triacylglyceroly v tukové tkáni jsou degradovány díky působení enzymu hormon-senzitivní lipáza. Ta provádí jejich rozklad na glycerol a volné mastné kyseliny, které mohou být z tukové tkáně uvolněny k dispozici pro ostatní tkáně. Hormon-senzitivní lipáza je inhibována inzulinem, ale naopak je stimulována glukagonem, hormony štítné žlázy a katecholaminy.

Schéma osudu TAG v tukové tkáni. TAG v chylomikronech jsou degradovány LPL za vzniku mastných kyselin a ty jsou v tukových buněk esterifikovány s glycerolem za vzniku TAG, které jsou uloženy do zásoby. V případě potřeby jsou pomocí HSL tyto TAG degradovány na mastné kyseliny (a glycerol), které se uvolňují do krevního oběhu.

Využití triacylglycerolů

Triacylglyceroly představují ideální způsob uložení chemické energie do zásoby. Mohou být uloženy v tukové tkáni a v případě potřeby mohou být rozloženy na glycerol a mastné kyseliny, které mohou podléhat beta-oxidaci za vzniku acetylkoenzymu A, FADH₂ a NADH. Díky využití těchto sloučenin v citrátovém cyklu a dýchacím řetězci pak vzniká poměrně velké množství energie v podobě ATP.

Platí zde ale dvě základní omezení:

Mastné kyseliny nemohou být využity jako zdroj energie v mozkové tkáni. Volné mastné kyseliny jsou vázané na albumin a nemohou projít hematoencefalickou bariérou. Toto omezení se při hladovění obchází přeměnou acetylkoenzymu A z mastných kyselin na ketolátky, které mozek využít dokáže!
Mastné kyseliny nemohou být využity k tvorbě glukózy (tj. ke glukoneogenezi)!

Proč je to důležité?

Koncentraci TAG v žilní krvi je možno změřit a za fyziologické se považují hodnoty pod 1,7 mmol/l. Vyšší hodnoty bývají součástí metabolického syndromu. Velmi vysoké hodnoty TAG jsou kromě zvýšeného kardiovaskulárního rizika spojené s rizikem vzniku akutní pankreatitidy.