Читать книгу Fizjologia żywienia - Группа авторов - Страница 52

Lipoproteiny

Lipidy są nierozpuszczalne w wodzie, w związku z czym, aby mogły być transportowane w osoczu, łączą się z białkami. Te kompleksy białkowo-lipidowe nazwano lipoproteinami. Wyróżnia się cztery główne klasy lipoprotein, które różnią się między sobą zawartością poszczególnych składników lipidowych i białkowych oraz gęstością (tab. 5.3).

O gęstości danej lipoproteiny decyduje stosunek lipidów do białka, im więcej związków lipidowych, a mniej białka, tym mniejsza gęstość. Rdzeń lipoprotein stanowią całkowicie hydrofobowe tłuszcze: triglicerydy i estry cholesterolu. Zewnętrzna warstwa zbudowana jest z lipidów amfipatycznych (fosfolipidów i wolnego cholesterolu), które polarnymi grupami ustawiają się w stronę wody. Białka lipoprotein (apolipoproteiny, apoproteiny) podzielono na kilka klas, od apoA do apoH. Ich rolą jest nie tylko zapewnienie lipidom rozpuszczalności w osoczu krwi, lecz także:

● regulowanie aktywności enzymów biorących udział w metabolizmie lipoprotein (np. apoC-II aktywuje lipazę lipoproteinową (lipoprotein lipase, LPL), apoA-1 aktywuje acylotransferazę lecytyna: cholesterol, apoA-II hamuje działanie tej acylotransferazy, apoC-III hamuje LPL);

● łączenie lipoprotein z ich receptorami (np. apoB-100 jest ligandem dla receptora LDL);

● przenoszenie lipidów (np. apoD transportuje estry cholesterolu w HDL).

Tabela 5.3. Charakterystyka głównych lipoprotein osocza

HDL (high-density lipoprotein) – lipoproteina o dużej gęstości; LDL (low-density lipoprotein) – lipoproteina o małej gęstości; TG (triglicerides) – triglicerydy; VLDL (very-low-density lipoprotein) – lipoproteina o bardzo małej gęstości.

Transport triglicerydów

Triacyloglicerole ze względu na swój całkowicie hydrofobowy charakter krążą we krwi w postaci chylomikronów i frakcji lipoprotein o bardzo małej gęstości (very-low-density lipoproteins, VLDL).

Chylomikrony powstają w komórkach błony śluzowej jelita cienkiego i transportują tłuszcz egzogenny, pochodzący z pożywienia. Po wchłonięciu do enterocytów kwasy tłuszczowe są reestryfikowane do TG. Reestryfikacja zachodzi w reticulum endoplazmatycznym, a powstające TG budują rdzeń chylomikronów, lipoprotein o najmniejszej gęstości i największej średnicy. Oprócz triglicerydów, które stanowią prawie 90% tych kompleksów białkowo-lipidowych, w ich składzie znajdują się również fosfolipidy oraz cholesterol – wolny i niewielka ilość zestryfikowanego. Białka chylomikronów to przede wszystkim apolipoproteina B-48, a także apoA-IV i apoA-I. Po opuszczeniu enterocytów, ze względu na duże rozmiary, chylomikrony trafiają do naczyń limfatycznych, a dopiero później do krwi.

VLDL produkowane są w wątrobie i transportują tłuszcz endogenny. Powstające w cysternach siateczki śródplazmatycznej hepatocytów lipoproteiny o bardzo małej gęstości połączone zostają z apoproteiną B-100.

W śródbłonku naczyń włosowatych głównie serca, mięśni szkieletowych i tkanki tłuszczowej zakotwiczona lipaza lipoproteinowa (LPL) hydrolizuje wiązania estrowe triglicerydów zawartych w chylomikronach i lipoproteinach o bardzo małej gęstości. Uwolnione wolne kwasy tłuszczowe są pobierane przez komórki i wykorzystywane do wytworzenia energii w procesie β-oksydacji (mięśnie) lub powtórnie estryfikowane do TG i magazynowane (adipocyty). Nieduża część WKT wraca do krwiobiegu i po związaniu z albuminą transportowana jest do tkanek obwodowych i narządów.

Po pozbyciu się większości triglicerydów resztkowe chylomikrony (tzw. remnanty) wyłapywane są przez receptory cząstek resztkowych w hepatocytach i na drodze endocytozy wnikają do komórek, w których ulegają fuzji z lizosomami. W wyniku działania enzymów lizosomalnych remnanty zostają rozłożone na cholesterol, kwasy tłuszczowe i aminokwasy. Uwolniony cholesterol hamuje działanie reduktazy 3-hydroksy-3-metyloglutarylokoenzymu A (reduktaza HMG-CoA). Jest to kluczowy enzym szlaku syntezy cholesterolu endogennego. W ten sposób m.in. regulowana jest ilość wytwarzanego cholesterolu przez cholesterol pochodzący z pożywienia.

Natomiast lipoproteiny o bardzo małej gęstości, w miarę jak zmniejsza się w nich zawartość TG, przekształcone zostają najpierw w lipoproteiny o pośredniej gęstości (intermediate density lipoproteins, IDL), a następnie w LDL. Tylko niewielka część lipoprotein o małej gęstości powstaje bezpośrednio w wątrobie.

Transport cholesterolu w surowicy jest możliwy dzięki dwóm frakcjom kompleksów białkowo-lipidowych: lipoproteinom o małej gęstości (low density lipoproteins, LDL) i lipoproteinom o dużej gęstości (high density lipoproteins, HDL). Ze względu na kierunek transportu cholesterolu i udział tych dwóch frakcji lipoprotein w rozwoju miażdżycy przyjęło się nazywać frakcję LDL „złym cholesterolem” (transportuje cholesterol do tkanek obwodowych), natomiast frakcja HDL zyskała miano „dobrego cholesterolu” (transportuje cholesterol do wątroby).

Rdzeń LDL stanowią estry cholesterolu, otoczone jedną warstwą fosfolipidów, wolnego cholesterolu i apolipoprotein, głównie apoB-100, która jest ligandem receptorów dla LDL. We frakcji LDL cholesterol stanowi 50–60% wszystkich składników tej lipoproteiny. Po połączeniu się ze swoim receptorem na drodze endocytozy lipoproteiny o małej gęstości są wchłaniane do komórek, które wykorzystują cholesterol do „naprawy” błony komórkowej, a wyspecjalizowane gruczoły dokrewne – do syntezy hormonów steroidowych oraz witaminy D.

Kompleks LDL nie jest homogenną frakcją. Okazuje się, że we krwi krążą dwa rodzaje LDL. Duże, lekkie i bogatsze w lipidy cząstki LDL określone zostały mianem fenotypu A LDL, który przeważa u ludzi z prawidłowym metabolizmem lipidowym. Drugi rodzaj to mniejsze, gęstsze lipoproteiny, które nazwane zostały sdLDL (fenotyp B LDL). Badania wyraźnie pokazały, że przewaga sdLDL ściśle związana jest z hipertriglicerydemią, otyłością, insulinoopornością, zespołem metabolicznym i cukrzycą typu 2.

Cholesterol transportowany przez lipoproteiny o małej gęstości dostaje się do wnętrza komórek dzięki receptorowi dla LDL, z którym wiąże się apoB-100. Utworzony kompleks ligand–receptor jest sygnałem do rozpoczęcia endocytozy klatrynozależnej. Następnie w lizosomach estry cholesterolu są hydrolizowane do kwasów tłuszczowych i wolnego cholesterolu, natomiast białko jest rozkładane do aminokwasów.

Komórki bronią się przed nadmiarem cholesterolu poprzez:

● zmniejszenie syntezy i ograniczenie wbudowywania receptorów dla LDL w błony komórkowe;

● hamowanie syntezy cholesterolu produktem, czyli wchłonięty do komórki cholesterol LDL hamuje aktywność reduktazy 3HMG-CoA;

● estryfikację wolnego cholesterolu, a powstające estry cholesterolu są magazynowane w komórce.

HDL, czyli lipoproteiny o dużej gęstości powstają w wątrobie i jelicie, a następnie na drodze egzocytozy są uwalniane do krwiobiegu. Nowo powstałe cząstki HDL nie są kuliste i zawierają prawie wyłącznie wolny cholesterol (CHW), fosfolipidy (FL), głównie lecytynę i białka apoA, apoC i apoE, które stanowią ponad 50% zawartości tej lipoproteiny. Zadaniem HDL jest wiązanie cholesterolu uwolnionego do osocza i jego transport do hepatocytów. Natychmiast po związaniu cholesterolu, dzięki acylotransferazie lecytyna: cholesterol wolny cholesterol jest estryfikowany i przesuwany do rdzenia tej frakcji. Niekształtne HDL stają się kulistymi cząstkami. HDL przyłączają również białka pochodzące z innych lipoprotein, głównie chylomikronów resztkowych i LDL, zanim te utworzą kompleksy ze swoimi receptorami i ulegną endocytozie. Ten mechanizm chroni lipoproteiny przed ich szybką degradacją.