Struttura e assorbimento dei lipidi, Università del Piemonte Orientale

Struttura e Funzione dei Lipidi

UP
UNIVERSITÀ DEL PIEMONTE ORIENTALE
STRUTTURA E ASSORBIMENTO
DEI NUTRIENTI

I Lipidi: Struttura e Funzione

3
I LIPIDIStruttura
Funzione

• Di riserva
  Strutturali,
  di segnalazione
• Strutturali,
  funzionali
• Strutturali,
  di segnalazione

Acidi Grassi

Caratteristiche degli Acidi Grassi

ACIDI GRASSI
C -O-
O
CH3(CH2)n
COO-
Catena idrocarburica
idrofobica
Gruppo carbossilico
idrofilico
(ionizzato a pH 7)
A
O
B
O
c -O"
C -O"
-
Legame
saturo
Legame insaturo
(configurazione cis)
Gli acidi grassi con catene lunghe da
quattro a dieci atomi di carbonio si
trovano in quantità significativa nel latte
I lipidi strutturali e i triacilgliceroli
contengono principalmente acidi grassi
con catene lunghe almeno sedici atomi
di carbonio

Nomenclatura e Tipi di Acidi Grassi

Nome comune
Struttura
Acido formico
1
Acido acetico
2:0
Acido propionico
3:0
Acido butirrico
4:0
Acido caprinico
10:0
Acido palmitico
16:0
Acido palmitoleico
16:1(9)
Acido stearico
18:0
Acido oleico
18:1(9)
Acido linoleico
18:2(9,12)
Acido a-linolenico
18:3(9,12,15)
Acido arachidonico
20:4(5, 8,11,14)
Acido lignocerico
24:0
Acido nervonico
24:1(15)
Precursore delle prostaglandine
Acidi grassi essenzialiGli acidi grassi con catene lunghe da
quattro a dieci atomi di carbonio si
trovano in quantità significativa nel latte
I lipidi strutturali e i triacilgliceroli
contengono principalmente acidi grassi
con catene lunghe almeno sedici atomi
di carbonio
Nome comune
Struttura
Acido formico
1
Acido acetico
2:0
Acido propionico
3:0
Acido butirrico
4:0
Acido caprinico
10:0
Acido palmitico
16:0
Acido palmitoleico
16:1(9)
Acido stearico
18:0
Acido oleico
18:1(9)
Acido linoleico
18:2(9,12)
Acido a-linolenico
18:3(9,12,15)
Acido arachidonico
20:4(5, 8,11,14)
Acido lignocerico
24:0
Acido nervonico
24:1(15)
Precursore delle prostaglandine
Acidi grassi essenziali
Nomenclatura
A
Doppi legami rispetto all'estremità
carbossi-terminale
(5-6)
(8-9)
(11-12)
(14-15)
HH
-
H H
HH
1
-
HOOC(CH2)3C=C-CH2-C=C-CH2-C=C-CH2-C=C(CH2)4CH3
B
Doppi legami rispetto all'estremità
w-terminale
H H
I
-
H H
1
H H
1
1
H. H
HOOC(CH2)3C=C-CH2-C=C-CH2-C=C-CH2-C=C(CH2)4CH3

Colesterolo

Struttura del Colesterolo

COLESTEROLO
CICLO_PENTANO_PER_IDRO_FENANTRENE
Coda idrocarburica
22
24
.27
20
23
25
12
11
17
16
26
19
C 13
D
1
9
2
14
15
10
8
A
B
3
HO
5
7
6
Colesterolo
Acido
grasso
C
D
A
B
O
C=O
Estere del colesterolo
5/27
Nucleo
steroideo
4
21
18

Digestione e Assorbimento dei Lipidi

Digestione ed assorbimento
6/27

Processo di Digestione

Digestione
PARTICELLA
IDROFOBICA
PARTICELLE
IDROFILICHE
Hydrophobic
Side
Hydrophilic Side
Bile Salt
Emulsified
Droplets
Fat Globule
SALI BILIARI
Molecole derivate dal colesterolo,
sintetizzate e secrete dal fegato nella cistifellea e poi nel duodeno,
al momento della digestione.
7/27

Ruolo degli Acidi Biliari e Lipasi

Gli acidi biliari formano micelle miste con i lipidi alimentari, e ne
permettono la digestione da parte delle lipasi
...
Acido colico
Glicina
OH
C-N-CH2COO-
HO
CH3
CH3
HO
OH
H
Acido glicocolico
(un sale biliare coniugato)
HO
0-0
0 CH2OH
COCH
CH2OH
HOCHO
CH2OH
COCH
O H
C-N-CH2COO-
HO
CHE
HO
CH
H
H -
H
CH
OH
0 CH2OH
COCH
CHỊOH
HO
CH
HO-HO
HOOO
HOCHỎ 0
OH
H2O
C-N-CH,COO"
H20
H2O
H20
H20
H20
H2O
120
H
LIPASI
Famiglia di enzimi sintetizzati e
secreti dal pancreas nel duodeno
8/27
.C-N-CH_COO"
OH
MICELLA
MISTA
H
č-o

La Digestione dei Lipidi: Dettagli

La digestione dei lipidi
Lipidi della
dieta
Acidi grassi
H2O
O
Colesteril esterasi
11
R-C-O
HO
Estere del colesterolo (CE)
Colesterolo
STOMACO
INTESTINO
TENUE
La maggioranza dei CE, PL,
TAG e di alcuni acidi grassi
a catena corta e media
AL SANGUE
PANCREAS
...
I sali biliari
emulsionano i lipidi
introdotti con
l'alimentazione e gli enzimi
pancreatici li degradano
O
=
CH2OC,
2 acidi
grassi
CH2 - OH
O
2 H2O
HCOC
HC - OH
Lipasi
O
CH2OP - OCH2CH2N+(CH3)3
C
CH2OP - OCH2CH2N+(CH3)3
1
Colina
Fosfatidilcolina
(un fosfolipide = PL)
Glicerilfosforilcolina
2 acidi
grassi
O
2 H2O
O
CH2OH
O
E
CH2-O-C -R1
-
R2-C-O-CH
1
CH2OH
CH2-O-C -R3
Triacilglicerolo (TAG)
2-monoacilglicerolo
CHILOMICRONI
(LINFA)
Riesterificati
PRODOTTI PRIMARI
Acidi grassi liberi
2-monoacilgliceroli
Colesterolo
Porzioni restanti dei PL
O
CE, PL, TAG
(non carichi)
BOCCALa digestione dei lipidi
Lipidi della
dieta
Acidi grassi
H2O
O
Colesteril esterasi
11
R-C-O
HO
Colesterolo
STOMACO
INTESTINO
TENUE
La maggioranza dei CE, PL,
TAG e di alcuni acidi grassi
a catena corta e media
AL SANGUE
PANCREAS
...
I sali biliari
emulsionano i lipidi
introdotti con
l'alimentazione e gli enzimi
pancreatici li degradano
O
=
CH2OC,
2 acidi
grassi
CH2 - OH
O
2 H2O
HCOC
HC - OH
O
Lipasi
O
CH2OP - OCH2CH2N+(CH3)3
C
CH2OP - OCH2CH2N+(CH3)3
1
Colina
Fosfatidilcolina
(un fosfolipide = PL)
Glicerilfosforilcolina
2 acidi
grassi
O
2 H2O
O
CH2OH
O
E
CH2-O-C -R1
-
O
Lipasi pancreatica
R2-C-O-CH
1
CH2OH
CH2-O-C -R3
Triacilglicerolo (TAG)
2-monoacilglicerolo
CHILOMICRONI
(LINFA)
Riesterificati
PRODOTTI PRIMARI
Acidi grassi liberi
2-monoacilgliceroli
Colesterolo
R2-C-O-CH
-
Porzioni restanti dei PL
CE, PL, TAG
(non carichi)
BOCCA
Estere del colesterolo (CE)

Assorbimento nella Cellula della Mucosa Intestinale

PRODOTTI PRIMARI
Acidi grassi liberi
2-monoacilgliceroli
Colesterolo
HOO
O CH2OH
COCH
OH
CH2OH
O CH2OH
COCH
CH2OH
ZH
0 CH2OH
COCH
CHOOH
H20
O CH2OH
COCH
OF
C-o
H20
CH2OH
GO
CH2OH
CELLULA
120H
COCH
CH, OH
H2O
.0-
000
DELLA MUCOSA INTESTINALE
11/27
H2O
CH2OH
OH
42C00-
OH
A20

Sintesi dei Chilomicroni

La sintesi dei chilomicroni
CELLULA DELLA MUCOSA INTESTINALE
Amminoacidi
Apolipoproteina B-48
Fosfolipidi
Vitamine liposolubili
Acil CoA:monoacilglicerolo
aciltransferasi
Acil CoA:diacilglicerolo
aciltransferasi
2-monoacilglicerolo
Triacilglicerolo
CoA
CoA
O
CHILOMICRONE
RC-O"
RC -COA
Acidi grassi
a lunga catena
COA ATP AMP + PP
Acido grasso CoA
CoA
Acil CoA:colesterolo aciltransferasi
Estere del
colesterolo
AL SISTEMA LINFATICO
Colesterolo
O
11
Acido grasso CoA sintetasi
2
12/27

Lipoproteine

Struttura delle Lipoproteine

La struttura delle lipoproteine
I tipi di
apoliporoteine
determinano
l'identità delle
liproteine
Chilomicrone:
ApoB-48
ApoC-II
ApoE
Nucleo di
triacilgliceroli
ed esteri
del colesterolo
Fosfolipidi
Colesterolo
non
esterificato
Apolipo-
proteina
O
TRIACILGLICEROLI
C
O
11
CH2-0-C
C-O-C-H
O
CH2-O-C
11
Acido
grasso
C
D
A
B
CEO
Estere del colesterolo
Colesterolo non esterificato
13/27

Destino dei Chilomicroni

Destino dei chilomicroni
Apo C-II
Apo C-II
Apo E
(dalle HDL)
INTESTINO
TENUE
Apo B-48
TAG>CE, C
Apo E
Apo B-48
TAG>CE, C
2
Avviene il trasferimento di
apo C-II e di apo E dalle HDL
ai chilomicroni nascenti
Chilomicrone
CAPILLARI
Chilomicrone
nascente
3
La lipoproteina
lipasi
extracellulare,
attivata da
apo C-II,
degrada i TAG
dei chilomicroni
1
Le cellule della mucosa intestinale secernono
chilomicroni nascenti ricchi di TAG contenenti
lipidi di origine alimentare (esogeni)
FEGATO
Lipoproteina
lipasi
Acidi grassi
liberi
Apo C-II
(alle HDL)
Apo E
CE>C>TAG
5
Le rimanenze dei chilomicroni
ricche di CE si legano, tramite
apo E, a recettori specifici
presenti sulle membrane delle
cellule epatiche e vengono
internalizzate per endocitosi
4
La apo C-II viene
restituita alle HDL
al FEGATO
Rimanenza di
chilomicrone
Glicerolo
Apo B-48
TESSUTI
(per esempio
il tessuto adiposo)
14/27

Riassunto del Trasporto dei Chilomicroni

Riassumendo .....
Chilomicroni
secreti nel
SISTEMA LINFATICO
li trasporta nel
SANGUE
trasporta i chilomicroni
ricchi di TAG a
MUSCOLO, TESSUTO ADIPOSO
dove la lipoproteina lipasi
degrada i TAG a
Acidi grassi
Glicerolo
metabolizzati da
assorbito da
>
>
MAGGIORANZA
DEI TESSUTI
FEGATO
15/27

Tipi di Lipoproteine

LIPOPROTEINE
CHILOMICRONI
VLDL
LDL
HDL
16/27

Composizione delle Lipoproteine

CONTENUTO
90%
2%
5%
3%
TRIACILGLICEROLI
O= C
O
CH2-0-C
C-O-C-H
O
CH2-O-C
Chilomicroni
60%
5%
15%
20%
Lipoproteine a densità
molto bassa (VLDL)
50%
22%
20%
Lipoproteine a bassa
densità (LDL)
40%
5%
30%
25% Lipoproteine ad alta
densità (HDL)
PROTEINE
FOSFOLIPIDI
COLESEROLO ED
ESTERI DEL COLESTEROLO
Acido
grasso
C
D
A
B
C=O
Estere del colesterolo
TRIAGLICEROLI
8%
17/27

Apolipoproteine del Plasma Umano

APOLIPROTEINE
table 21-3
Apolipoproteins of the Human Plasma Lipoproteins
Apolipoprotein
Molecular
weight
Lipoprotein
association
Function (if known)
ApoA-I
28,331
HDL
Activates LCAT; interacts
with ABC transporter
ApoA-II
17,380
HDL
ApoA-IV
44,000
Chylomicrons, HDL
ApoB-48
240,000
Chylomicrons
ApoB-100
513,000
VLDL, LDL
Binds to LDL receptor
ApoC-I
7,000
VLDL, HDL
ApoC-II
8,837
Chylomicrons,
VLDL, HDL
Activates lipoprotein lipase
ApoC-III
8,751
Chylomicrons,
VLDL, HDL
Inhibits lipoprotein lipase
ApoD
32,500
HDL
ApoE
34,145
Chylomicrons,
VLDL, HDL
Triggers clearance of
VLDL and chylomicron
remnants
Source: Modified from Vance, D.E. & Vance, J.E. (eds) (1985) Biochemistry of Lipids and
Membranes. The Benjamin/Cummings Publishing Company, Menlo Park, CA.
18/27

Dimensioni delle Lipoproteine

DIMENSIONI
Chylomicrons (x60,000)
VLDL (x180,000)
LDL (x180,000)
HDL (x180,000)
19/27
(b)

Metabolismo delle VLDL e LDL

Metabolismo delle VLDL e delle LDL
FEGATO
Apo B-100
Apo C-II
Apo E
(dalle HDL)
Apo B-100
Apo E
VLDL
nascente
TAG>CE,C
TAG>CE,C
2
Avviene il
trasferimento di apo
C-II e di apo E dalle
HDL alle VLDL
nascenti
Apo C-//
TESSUTI
(per esempio
il tessuto adiposo)
VLDL
1
Il fegato secerne le lipoproteine
nascenti ricche di TAG
(le particelle VLDL) contenenti
lipidi sintetizzati principalmente
per via endogena
3
La lipoproteina
lipasi
extracellulare,
attivata da apo C-II,
degrada i TAG
delle VLDL
5
La LDL lega recettori
specifici presenti sulle
membrane delle cellule dei
tessuti extraepatici e del
fegato e viene internalizzata
per endocitosi
Lipoproteina
lipasi
Acidi grassi
liberi
Apo C-II
e apo E
(alle HDL)
Apo B-100
TESSUTO
EXTRAEPATICO
CE,C
>TAG
LDL
4
La apo C-II e la apo E
sono restituite alle HDL
Glicerolo
(IDL)
CAPILLARI
al FEGATO

Endocitosi Mediata da Recettore delle LDL

Endocitosi mediata da recettore delle LDL
LDL
Estere del colesterolo
Apolipoproteina B-100
LDL
FOSSETTA
RIVESTITA
APPARATO DI GOLGI
[1]
Clatrina
[4]
[2]
Clatrina
)
Vescicola rivestita
SINTESI DEI RECETTORI
DELLE LDL
SINTESI DEL
COLESTEROLO
Endosoma
XXXXXXX
HMG CoA reduttasi
Amminoacidi
[3]
[5]
11
Acidi grassi
O
APPORTO ECCESSIVO
DI COLESTEROLO
MEMBRANA CELLULARE,
ORMONI STEROIDEI,
ACIDI BILIARI
Colesterolo
Ribosoma
ACAT
+
Recettore proteico
ACCUMULO DI ESTERI
DEL COLESTEROLO
na
Lisosoma
DNA
Clatrina
[4]

Formazione delle Placche Aterosclerotiche

FORMAZIONE DELLE PLACCHE ATEROSCLEROTICHE
LDL
5
Quando la cellula dispone di
colesterolo in quantità sufficienti,
i recettori a elevata affinità
specifici per le LDL vengono
regolati in modo negativo
Superossido
Ossido nitrico
Perossido di idrogeno
Altri agenti ossidanti
n
+
Vitamina E
Acido ascorbico
B-carotene
Altri agenti antiossidanti
LDL ossidata
CELLULA
SCHIUMOSA
MACROFAGO
4
I recettori scavenger, non soggetti
a regolazione e con una bassa
affinità, assumono le LDL
modificate per ossidazione
CELLULA MUSCOLARE
LISCIA
1
In risposta a un danno endoteliale, provocato
almeno in parte dalle LDL ossidate, i monociti
aderiscono alle cellule endoteliali,
si trasferiscono sullo strato subendoteliale
(tonaca intima) e si trasformano in macrofagi
MATRICE
EXTRACELLULARE
CELLULA
SCHIUMOSA
CELLULA
ENDOTELIALE
MACROFAGO
2
I macrofagi assumono una
quantità eccessiva di lipoproteine
modificate (ossidate), diventando
cellule schiumose
MONOCITI
LUME DELL'ARTERIA
3
Le cellule schiumose si accumulano
e liberano fattori di crescita e
citochine che stimolano la migrazione
di cellule muscolari lisce (SMC) dalla
tonaca media alla tonaca intima.
Qui le SMC proliferano, producono
collageno, inglobando lipidi, e
possono trasformarsi in cellule
schiumose
22/27