Regulace metabolismu lipidů

Regulace odbourávání lipidů začíná již na úrovni degradace zásobních triacylglycerolů v tukové tkáni (hormon-senzitivní lipáza). Tato hormonální regulace ovlivňuje zároveň všechny následné dráhy (beta-oxidaci i ketogenezi), neboť vede ke zvýšení koncentrace jejich substrátů. Hormonálně je ovlivněno i odbourávání lipidů přijatých potravou: lipoproteinová lipáza vázaná na endotelu kapilár je aktivována inzulinem. Enzymy degradující lipidy obsažené v lipoproteinech jsou současně regulovány pomocí některých apoproteinů, které jsou součástí lipoproteinových komplexů. Pro regulaci metabolismu lipidů má velký význam i ovlivnění transportu substrátů mezi jednotlivými oddíly buňky (např. syntéza mastných kyselin probíhá v cytoplazmě, zatímco jejich degradace je lokalizována v mitochondrii).

Řízení syntézy lipidů (lipogeneze) můžeme rozdělit na krátkodobé a dlouhodobé. Krátkodobá regulace přizpůsobuje metabolismus okamžitým potřebám a probíhá na úrovni alosterické modulace aktivity nebo interkonverze enzymů (fosforylace / defosforylace). Z dlouhodobého hlediska jde o vliv vysokosacharidové nebo nízkotučné diety, kdy dochází ke stimulaci syntézy enzymů (indukce) podílejících se na syntéze lipidů. Naopak při stravě bohaté na lipidy, hladovění a vzestupu koncentrace glukagonu dochází k inhibici syntézy těchto enzymů (represe).

Regulace lipolýzy

regulační enzym

aktivace

inhibice

hormon-senzitivní lipáza

(v adipocytech)

· katecholaminy, glukagon, ACTH (fosforylace)

· inzulin

· prostaglandiny

lipoproteinová lipáza

(na endoteliích kapilár)

· inzulin

· apolipoprotein C-II

Regulace beta-oxidace

Beta oxidace je regulována hlavně na úrovni dostupnosti substrátů, který závisí jednak na přísunu mastných kyselin do buňky (viz regulace lipolýzy) a také na rychlosti vstupu mastných kyselin do mitochondrie (karnitinový přenašeč: karnitin-palmitoyltransferáza). Kromě toho je nezbytný dostatečný přísun koenzymů FAD a NAD⁺, který souvisí s rychlostí reoxidace vznikajících redukovaných molekul FADH₂ a NADH v dýchacím řetězci. Významné je odebírání produktů beta-oxidace (acetyl-CoA) následnými metabolickými drahami (citrátový cyklus nebo syntéza ketolátek).

regulační enzym	aktivace	inhibice
karnitin-palmitoyltransferáza I		· malonyl-CoA (meziprodukt syntézy mastných kyselin)

Regulace ketogeneze

Syntéza ketolátek je regulována na úrovni dostupnosti substrátů, tj. závisí na zvýšené produkci acetyl-CoA, který pochází převážně z beta-oxidace. Její regulace je tak spřažena s regulací odbourávání mastných kyselin. Proto lze za „regulační enzymy“ ketogeneze považovat regulační enzymy metabolických dějů na něž navazuje: lipolýzy a beta-oxidace.

regulační enzym

aktivace

inhibice

hormon-senzitivní lipáza

(lipolýza v tukové tkáni)

· zvýšený poměr glukagon / inzulin

· katecholaminy

· zvýšený poměr inzulin / glukagon

karnitin-acyltransferáza I

(přenos mastných kyselin do mitochondrie)

· malonyl-Co A

· zvýšený poměr inzulin / glukagon

Regulace syntézy mastných kyselin

regulační enzym

aktivace

inhibice

acetyl-CoA karboxyláza

(hlavní regulační enzym)

· citrát

· inzulin

· nízkotučná, energeticky bohatá vysokosacharidová dieta (indukce)

· acyl-Co A (C₁₆ - C₁₈)

· glukagon (fosforylace, represe)

· strava bohatá na lipidy, hladovění (represe)

syntáza mastných kyselin

· fosforylované sacharidy

· nízkotučná, energeticky bohatá vysokosacharidová dieta (indukce)

· glukagon (fosforylace, represe)

· strava bohatá na lipidy, hladovění (represe)

Regulace syntézy triacylglycerolů (TAG)

Syntéza TAG závisí na dostupnosti acyl-CoA: navazuje na syntézu mastných kyselin de novo nebo na uvolňování mastných kyselin z TAG přítomných v plazmatických lipoproteinech (k syntéze TAG v adipocytech jsou použity mastné kyseliny uvolněné z lipoproteinů lipoproteinovou lipázou).

regulační enzym

aktivace

inhibice

fosfatáza kyseliny fosfatidové

· steroidní hormony (indukce)

lipoproteinová lipáza

(významná pro skladování TAG v adipocytech)

· inzulin

· apolipoprotein C-II

Regulace syntézy cholesterolu

regulační enzym

aktivace

inhibice

HMG-CoA reduktáza

· inzulin, tyroxin (indukce)

· cholesterol

· glukagon (represe)

· oxosteroly (represe)

Literatura:

Devlin, T. M. (editor): Textbook of Biochemistry with Clinical Correlations, 4^th ed. Wiley‑Liss, Inc., New York, 1997. ISBN 0‑471‑15451‑2

Koolman, J.; Röhm, K., H.: Color Atlas of Biochemistry. Thieme, Stuttgard, 1996. ISBN 3-13-100371-5

Další informace:

Vladimíra Kvasnicová (květen 2004)