metabolismul colesterolului 12
DESCRIPTION
colesterolTRANSCRIPT
Digestia, absorbţia şi transportul lipidelor
Curs 15
• Metabolismul colesterolului
• Metabolismul arahidonatului
Triacilgliceroli
Membrane lipidice
Sinteza acizilor grasi -oxidare
NADPH
ATP
FADH2
NADH
Acizi grasi
Acetil-CoAColesterol Corpi cetonici
NADHGTP FADH2
Fosforilare oxidativã
ATP
Colesterolul
• principalul steroid din organismele animale• constituent al membranelor celulare, reglează
fluiditatea acestora • constituent al lipoproteinelor plasmatice, forme de
transport al colesterolului
• Distribuţie Creier - colesterol stabil metabolic Ficat Cortexul adrenalelor Gonadele
Este precursorul:
-hormonilor steroizi (sexuali, corticosuprarenalieni)
-acizilor biliari
-calciferolului (vitamina D3).
• Organismul uman conţine ~140 g colesterol din care
cca. 8 g este prezent în plasmă în principal în formă
de LDL.
• sinteza endogenă (aproximativ 1 g/zi)
• Exogen 0,6 g/zi.
Biosinteza colesterolului
• În citosol în toate ţesuturile din organism
(predominant în celulele hepatice şi intestinale)
• din acetil-CoA
-glucoză
-acizi graşi
-catenele unor aminoacizi
• Care este forma de trecere a acetil-CoA
din
citosol -- mitocondrie ????
• Biosinteza în citosol cuprinde etapele:
Acetil-CoA Mevalonat Izopentenil-PP
ScualenColesterol
C2 C6 C5
C30C27
Geranil-PP C10
Farnezil-PPC15
1 Tiolaza(acetil-CoA acetil-transferaza)CoA-SH
Acetil-CoA Acetil-CoA
Acetoacetil-CoA
-hidroxi --metilglutaril-CoA sintaza
(HMG-CoA sintaza)CoA-SH
2
-hidroxi --metilglutaril-CoA
(HMG-CoA)
HMG-CoA reductaza2 NADPH + 2 H+
2 NADP+ + CoA-SH
Mevalonat
3
H3C C
O
SCoA H3C C
O
SCoA+
H3C C
O
CH2 C SCoA
O
+ H2O
HOOC CH2 C CH2 C SCoA
CH3
OH O
H3C C
O
SCoA
HOOC CH2 C CH2 CH2 OH
CH3
OH
• HMG-CoA mevalonat
-proces reductiv
-dependent de NADPH
-prima etapă specifică colesterologenezei
-etapa reglatoare a procesului
Acetil-CoA+
Acetoacetil-CoA
3-hidroxi-3-metil glutaril-CoA
Clivare în
mitocondrie
Acetil-CoA+
Acetoacetat
Reducere în citosol
Mevalonat Colesterol
• Reglarea activităţii HMG-CoA reductazei,
enzimă localizată la nivelul reticulului endoplasmic
-feed back inhibiţie conc. > de colesterol
-controlul transcrierii genei
-controlul degradării enzimei
-covalenta fosfo-defosfo
• Reglarea covalentă (fosfo-defosfo)
-forma fosfo mai puţin activă
-forma defosfo mai activă.
☺Insulina scade concentraţia AMPc
-stimulează biosinteza colesterolului
☺Glucagonul creşte concencentraţia AMPc
-inhibă biosinteza colesterolului.
HMG-CoA
Mevalonat
Colesterol
ATP ADP
HMG-CoA HMG-CoAreductaza reductaza
(defosfo, activã) (fosfo, inactivã)
P H2O
Fosfoprotein fosfataza-2
fosfataza-1Fosfoprotein
Inhibitorul fosfoprotein fosfatazei-1
Inhibitorul fosfoprotein fosfatazei-1
(inactiv) (activ)
P H2O
ATP ADP
Protein kinazaAMPc-dependentã
(inactivã)
Protein kinazaAMPc-dependentã
(activã)
AMPc
Reductazkinaza
(defosfo, inactivã)
Reductazkinaza
(fosfo, activã)
P H2O
ATP ADP
Reductaz kinaz kinazaAMPc-independentã
(activã)
Reductaz kinaz kinaza
AMPc-dependentã
Reductaz kinaz kinazaAMPc-dependentã
(inactivã)(activã)
AMPc
• inhibiţie competitivă
compactin
lovastatin (mevacor)
pravastatin (pravachol)
simvastatin (zocor)
(cu structură asemănătoare mevalonatului)
Mevalonat
R=H X=H Compactin R=CH3 X=H Lovastatin (Mevacor)R=OH X=H Pravastatin (Pravachol)R=CH3 X=CH3 Simvastatin (Zocor)
COOH
OH
O
H
H3C
CH3
R
OX
HOCOOH
OH
CHO
H3C
• Reglarea concentraţiei HMG-CoA reductazei prin
reglarea vitezei de sinteză şi degradare.
• T1-2- HMG-CoA reductază - 2-4 ore
• Colesterolul celular = factor reglator;
-represează sinteza
-accelerează degradarea
☻Glucagonul, glucocorticoizii şi postul inhibă sinteza
☻Insulina şi hormonii tiroidieni stimulează sinteza HMG-CoA reductazei
Transformarea mevalonatului în “izopren biologic activ”
Mevalonat 3 ATP3 ADP
P
P P
Mevalonat-3-fosfo-5-pirofosfat
CO2P
Izopentenil-PP Dimetil-alil-PP
HOOC CH2 C CH2 CH2
CH3
OH
OH HOOC CH2 C CH2 CH2
CH3
O
O
CH2 C CH2 CH2 O
CH3
P P CH3 C CH CH2 O
CH3
P P
• Sinteza scualenului prin condensarea a
două unităţi izoprenice
Dimetilalil pirofosfat
+
Izopentenil pirofosfat1 Prenil transferaza
(cap-coadã)PPa
OGeranil pirofosfat
Prenil transferaza (cap-coadã)
O2
PPa
Squalen sintaza (cap-cap)
NADPH + H+
NADP+ + 2 PPa
3
Scualen
Farnezil pirofosfat
P PO P PO
P P
P P
1
O P P
O
P P
1`
1
1`
• Farnezil-pirofosfatul este precursorul
colesterolului
ubiqinonei şi
dolicolului
H3CO
H3CO
CH3
(CH2-CH=C-CH)10-H
CH3
Ubichinonã
CH2-C=CH-CH2 nH
CH3
CH2-CH-CH2-CH2-OH
CH3
Dolicol
(n=16-20 unitãti izopren)
• Ubiquinona (Coenzima Q)
• transportor de electroni şi H+ în respiraţia
mitocondrială
• în forma redusă (Ubiquinol), este
antioxidant, protejază celulele împotriva stressului
oxidativ.
• Farnezil-PP = substrat pentru izoprenilarea
proteinelor.
• proteine G
• proteine cu rol în transducţia unor semnale
extracelulare sau implicate în diviziunea
celulară
• oncopreoteine
Glucozãglicolizã
Acetil-CoA
HMG-CoA
Mevalonat
HMG-CoA reductaza
Statine
Izopentenil-PP
Geranil-PP
Farnezil-PPUbichinonãScualen sintazã
Scualen
Colesterol
Dolicol
Farnezilarea proteinelor
Lanosterolul este produs prin ciclizarea scualenului
• transformarea Lanosterol Colesterol s-a produs
după ce atmosfera a devenit aerobă.
scualen epoxidazã
O2H2O
NADPH + H+NADP+
O
Scualen Scualen-epoxid Lanosterol
Ciclazã CH3
CH3
H3C
CH3
OH
CH3
CH3
H3C CH3
Colesterolul este sintetizat din lanosterol
Lanosterol
(O2, NADPH + H+)
CO2
CH3
CH3
H3C
CH3
OH
CH3
CH3
H3C CH3HO Colesterol
Catabolismul colesterolului • Nucleul tetraciclic al colesterolului nu poate fi degradat
în organism;
Colesterol Acizi biliari primariFicat
Acid colic; acid chenodezoxicolic
Conjugare în ficat cu: taurina si glicocolul
Acid taurocolic Acid glicocolic
Acid taurochenodezoxicolic Acid glicochenodezoxicolic
7--dehidroxilare
Acid dezoxicolic Acid litocolic
intestin
Acizi biliari secundari
7--hidroxilaza
Colesterol Acizi biliari primariFicat
Acid colic; acid chenodezoxicolic
Conjugare în ficat cu: taurina si glicocolul
Acid taurocolic Acid glicocolic
Acid taurochenodezoxicolic Acid glicochenodezoxicolic
7--dehidroxilare
Acid dezoxicolic Acid litocolic
intestin
Acizi biliari secundari
7--hidroxilaza
7--Hidroxicolesterol
2CoA-SH+ATP
Propionil-CoA+AMP+PPa
Colil-CoA Chenodezoxicolil-CoA
Taurinã
CoA-SH
Taurocolat
Glicinã
CoA-SH
Taurinã
Taurochenodezoxicolat
Glicinã
CoA-SH
Glicochenodezoxicolat
Deconjugare si
Acid litocolic
Glicocolat
Deconjugare si
Acid dezoxicolic
HOOH3 7
12 17
7
NADPH+H+NADP+
O2
Vitamina C
Colesterol
7-hidroxilazã
12-hidroxilazã
O2
NADPH+H+
2CoA-SH+ATP
NADPH+H+
O2
Propionil-CoA+AMP+PPa
HO7
CO-S-CoA
HO OH73
CoA-SH
Etape intermediare
7-dehidroxilare
COOH
HO
CO-S-CoA
HO OH
OH
73
12
CO-NH-CH2-CH2-SO3H
HO OH
OH
73
12
CO-NH-CH2-COOH
HO OH
OH
7-dehidroxilare
COOH
HO
OH
Acizi biliariDeficit de Vit.C
Circuitul enterohepatic al acizilor biliari
Jejun (difuzie pasivã)
Absorbtia grãsimilor
Ileon (absorbtie activã)
Colon (difuzie pasivã)
• 95-98% din acizii biliari secretaţi zilnic se reîntorc în circulaţia portală şi ajung din nou în ficat
• includerea în dietă a colestiraminei
HO O
Coprostanol Coprostanonã
Transportul colesterolului
Colesterol sintetizat în ficat Acizi biliari esterificat de ACAT (acil-CoA-colesterol acil transferazã)
VLDL IDL LDLsânge
Tesuturi periferice
Colesterolul din dietã Chilomicroni
Tesuturi periferice
sânge
Controlul metabolismului colesterolului
• reglarea activităţii HMG-CoA reductazei
• reglarea vitezei de esterificare a
colesterolului de către ACAT
• reglarea activităţii receptorilor pentru
LDL.
VLDL
Capilar Lipoprotein lipaza
Acizi grasiliberi
Ficat
Hipercolesterolemia familialăA.defect genetic care duce la deficienţe în funcţionarea receptorilor LDL
VLDL
Capilar Lipoprotein lipaza
Acizi grasiliberi
Ficat
B.Concentraţia crescută de colesterol în dietă.
VLDL
CapilarLipoprotein lipaza
Acizi grasiliberi
Ficat
Colesterol exogen
• Curs 15
• Transportul lipidelor
• Metabolismul arahidonatului
• Structura lipoproteinelor
-lipidele nepolare (colesterolul esterificat şi
triacilglicerolii)
-lipide amfipatice (fosfolipide, colesterol
liber)
-proteine
• Clasificare
–după densitate
–după sarcină
Tipul de LP Densitate(g/cm3)
Sursa Diametrul(nm)
Proteine (%)
Lipide totale
(%)
Componente lipidice
principale
Apoproteine
CM <0,95 Intestin 90-1000 1-2 98-99 Triacilgliceroli A-I, A-II,A-IV, B-48,
C-I, C-II, C-III, E.
CMremanenţi
<1,006 CM 45-150 6-8 92-94 Triacilglicerolifosfolipide
colesterol
B-48, E
VLDL 0,95-1,006 Ficat 30-90 7-10 90-93 Triacilgliceroli B-100, C-I, C-II,
C-III
IDL 1,006-1,019 VLDL 25-35 11 89 Triacilglicerolicolesterol
B-100, E
LDL 1,019-1,063 VLDL 20-25 21 79 Colesterol B-100
HDLHDL1
……HDL2
……HDL3
………PreHDL3
1,019-1,063……………1,063-1,125……………1,125-1,210……………
>1,210
Ficat şiintestinVLDL,CM
20-25……….10-20
……….5-10
……….<5
32………..33………..57……......
68……….67……….43……….
FosfolipideColesterol
A-I, A-II, A-IV,
C-I, C-II, C-III, D, E
……….A-I
AG- albumine >1,2810 Tesutadipos
99 1 Acizi graşi
• După densitate
–Lipoproteine cu densitate mare, HDL (high density lipoproteins)
–Lipoproteine cu densitate mică, LDL (low density lipoproteins),
–Lipoproteine cu densitate intermediară, IDL (intermediate density lipoproteins),
–Lipoproteine cu densitate foarte mică, VLDL (very low density lipoproteins),
–Chilomicroni.
După electroforeză
• -chilomicroni• -pre- lipoproteine;• --lipoproteine;• --lipoproteine.
Apoproteinele
• componente structurale
☻apo-A -lipoproteine
☻apo-B lipoproteinele (LDL)
pre- (VLDL)
chilomicroni
☺asigură interacţia lipoproteinelor cu
receptori celulari:
apo-B100 şi apo-E cu
receptorii pentru LDL
apo-AI cu
receptorii pentru HDL
Apoproteina Lipoproteina Masa moleculară
(KDa)
Roluri
A-I HDL, Chilomicroni 28 Activator al LCAT
A-II HDL, Chilomicroni 17 Inhibitor al LCAT
A-IV HDL Activator al LCAT
B-100 LDL, VLDL, IDL 550 Se sintetizează în ficat. Interacţionează cu receptorii
celulari.
B-48 Chilomicroni, Resturi
chilomicronice
260 Se sintetizează în intestinRol structural
C-I VLDL, HDL 7,6 Activator al LCAT
C-II VLDL, HDL 8,8 Activator al lipoproteinlipazei extrahepatice
C-III VLDL, HDL, Chilomicroni
8,75 Inhibitor al lipoproteinlipazei
D HDL 20 Transportor de colesaterol esterificat între diverse
lipoproteine.
E VLDL, HDL, Chilomicroni,
Resturi chilomicronice
34 Interacţionează cu receptorii hepatici specifici pentru resturi chilomicronice şi
LDL.
• –cofactori pentru unele enzime:
apo-CII pentru lipoproteinlipază
apo-AI şi apo-AIV pentru LCAT
(lecitin colesterol acil transferază)
Metabolismul lipoproteinelor plasmatice
• Care sunt enzimele implicate ?
Acil-glicerol lipaza hepatică (HAL)
-Nu necesită apo CII pentru activare
-Continuă degradarea TAG (iniţiată de
lipoprotein lipază) din chilomicroni şi VLDL;
• lipoproteinlipaza (LPL) localizată pe suprafaţa
luminală a endoteliului vascular, în special în capilare,
ancorată (necovalent) prin glicozaminoglicani-heparan
sulfat
• Substratul enzimei:
-TAG din chilomicroni şi VLDL.
Se află în: ţesutul adipos, muşchii scheletici,
miocardul, glanda mamară, pulmonul.
Lipoprotein lipaza(tesut adipos)
alimentatie, glucozã, insulinã
catecolamine, ACTH, cortizol, foame, stress
Lipoprotein lipaza(muschi)
deficit caloric (foame)
• Lecitin-colesterol acil transferaza (LCAT)
• este sintetizată în ficat şi transportată în
plasmă, înglobată în HDL.
• Substratul LCAT -lipoproteinele
• Apo-A1 şi A-IV activează LCAT
• catalizează reacţia
Lecitină + Colesterol 2-lizolecitină + acil-
colesterol
H2C
C
O
O H
H2C O
CO R1
COR2
P O
O-
O
CH2 CH2 N+(CH3)3
Fosfatidil-colinã (lecitinã)
• Acil-CoA-colesterol acil transferaza (ACAT),
enzimă intracelulară care catalizează
esterificarea colesterolului cu acizi graşi
• Formarea şi degradarea chilomicronilor
• Chilomicroni
– Formare în Enterocit
–98% lipide
–2% proteine (apo B48)
»86 % TG exogene
»6% colesterol
»8% fosfolipide
• au dimensiuni mari şi densitate mai mică decât
a serului
• cuprind apo-B48 şi apo-A
• în sânge primesc apo-C şi apo-E de la HDL.
• După 6-7 ore de la ingestia de grăsimi
chilomicronii dispar din sânge,
• Chilomicronii reprezintă forma de
transport a TAG exogene către ţesuturi
• Catabolismul chilomicronilor are loc în două etape:
-transformarea chilomicronilor în “resturi chilomicronice”
-captarea resturilor chilomicronice de către ficat, facilitată
de apo-E, prin endocitoză mediată receptorial
(receptorul este o 2-macroglobulină).
• Cum se catabolizează CM ?
• TG din CM sunt substraturi pentru LPL
TG din dietã
Intestin
TG,CA
B-48
CM
Via sistem
TG,C
A
B-48
CM
C E
A
C EP,C
HDL
TG,C
B-48
E
CM remanenti
TESUT EXTRAHEPATIC
Lipoprotein lipaza
Glicerol
Acizi grasi
în stare nãscândã
limfatic
HL
Ficat
Receptori pentruApo B-100 si Apo E
Receptori LRP
Colesterol
Acizi grasi
• Corelaţii clinice
☻Potenţialul aterogenic al chilomicronilor
-când densitatea receptorilor pentru LDL la
ficat este scăzută
☻Hiperlipoproteinemie de tip (I)
-hiperchilomicronemia este determinată
de deficienţă înăscută de lipoproteinlipază
☻Deficienţa sintezei Apo B-48 la nivel
intestinal
-nu se sintetizează CM intestinal
-transportul lipidelor exogene este afectat.
Metabolizarea VLDL
• VLDL sunt sintetizate de ficat şi transportă
lipide către ţesuturile extrahepatice
• VLDL
– Ficat
• 10% proteine (apo B100 şi cantităţi mici de apo E şi C)
• 90% lipide
– 60% TAG endogene
– 20% colesterol
– 20% fosfolipide)
-TAG din VLDL sunt substraturi pentru LPL
ţesutul adipos şi
muscular
– dispar din sânge după un post de 8-10 ore
TG,C
B-100
TG,C
B-100
CE
A
C EP,C
HDL
Apo
C,A
po E
Apo C
TG,C
B-100
E
TESUT EXTRAHEPATIC
Lipoprotein lipaza
Glicerol
Acizi grasi
în stare nãscândã
HL
Ficat
Receptori pentruApo B-100 si Apo E
Colesterol
Acizi grasi
VLDL
CE VLDL
IDL(VLDL remanenti)
C
B-100
LDLLDL
(Receptori Apo B-100, Apo E)
LDL
TESUTURI EXTRAHEPATICE
E
• VLDL sunt prezente în plasmă după ingerare de raţii bogate în glucide.
• după un post de 8-10 ore, sângele este practic lipsit de VLDL
• cresc in singe În: -foame prelungită-inaniţie-diabet, plasma cuprinde VLDL, ca urmare a sintezei crescute de trigliceride hepatice, pe seama acizilor graşi liberi, circulanţi.
• Perturbarea sintezei VLDL steatoza
hepatică
• Metabolismul LDL şi HDL
• Chilomicroni– Enterocit
– 2% proteine (apo B48)
– 98% lipide» 86 % TG exogene» 6% colesterol» 8% fosfolipide
• TG din CM sunt substraturi pentru LPL• dispar din sânge după 6-7 ore de la ingestia de
grăsimi
• VLDL
– Ficat
• 10% proteine (apo B100 şi cantităţi mici de apo E şi C)
• 90% lipide
– 60% TAG endogene
– 20% colesterol
– 20% fosfolipide)
-TAG din VLDL sunt substraturi pentru LPL ţesutul adipos şi
muscular
– dispar din sânge după un post de 8-10 ore
• LDL– Se formează în Sânge din VLDL
• 20% proteine apo B-100 (4536 aa ; poziţia 3200-3600)
apo E• 80% lipide
– 10% TAG– 60% colesterol– 30% fosfolipide)
• LDL stabile metabolic, în circulaţie – aproximativ 3
zile.
• LDL sunt endocitate receptorial prin intermediul apo B-
100 şi apo E eliberând colesterol în ţesuturi.
• Goldstein şi Brown (1976) premiul Nobel
• Ce ţesuturi endocitează LDL ?
• Receptori pentru LDL se află
-în ficat
-în ţesuturile extrahepatice
NH3+
COO-Citosol
• Receptorii pentru LDL din ţesuturile extrahepatice funcţionează maximal la o concentraţie a LDL-colesterolului de numai
25 mg/100ml
• valoarea fiziologică (150-190 mg/100ml).
• Se explică astfel incidenţa crescută a aterosclerozei la om.
HDL circuitul invers al colesterolului
• produse de ficat şi intestin şi secretate în sânge– Conţin
• 50% proteine apo-A I
apo-C
apo-E
• 50% lipide – 10% TAG– 40% colesterol– 50%fosfolipide
• LCAT plasmatică are rol în maturarea HDL
• HDL = depozit de apo-C şi apo-E – necesare pentru metabolizarea CM şi a VLDL.
IntestinLCAT
A-I
HDL(discoidal)
PLC
Strat dublu lipidic
Colesterol biliar,Acizi biliari
Lipaza hepaticã
C, CE, PL
SR-B1
CCEPL
A-I
HDL2
C
A-I
Rinichi
A-IPL, CA-I
Pre-HDL
TESUTURI
CCEPL
A-I
LCAT
HDL3
ColesterolC
ABC-1
FICAT
apo C
apo E
• după 8-10 ore de post, HDL este prezent în
sânge alături de LDL
• LDL-colesterolul – “colesterol malefic”, “bad cholesterol”– factor pro-aterogen
• transportă colesterolul de la ficat spre ţesuturile periferice, favorizând supraîncărcarea acestora cu colesterol
• HDL-colesterolul – “colesterol benefic”, “good cholesterol” – factor antiaterogen
• transportă colesterolul de la ţesuturile periferice la ficat pentru catabolizare şi excreţie
INTESTIN
Lipide din dietã
FICAT Colesterol endogen
Colesterol din dietã
Sãruei biliareColesterol
Chilomicroni
Capilare sanguine
Lipoproteinlipaza
Acizi grasi liberi
MUSCHI TESUT ADIPOSProducere de energie Depozitare
Chilomicroniremanenti
VLDL
Lipoproteinlipaza
IDL
LDL
HDL
Capilare sanguine
Calea exogenã Calea endogenã
TESUTURIEXTRAHEPATICE
• Colesterolul adus de LDL în ţesuturi are
două efecte
-inhibă enzima reglatoare HMG-CoA reductaza
-influenţată sinteza de noi receptori LDL
• Macrofagele expun receptori alternativi cunoscuţi ca “scavenger receptor” captatori de ox-LDL care in vivo, intravascular, au suferit modificări biochimice
• Aceşti receptori nu sunt subiectul down-reglării ca receptorii LDL clasici
Concentraţia colesterolului seric poate fi
influenţată de dietă Colesterol mg/dl
Colesterol total110-200
LDL-Colesterol 100-130
HDL-Colesterol (bărbaţi)HDL-Colesterol (femei)
>35>40
• Hipercolesterolemia se asociază cu un risc aterogen crescut.
• fumatul, obezitatea, stressul, cafeaua în exces, mesele copioase în detrimentul alimentaţiei continue, raţionale, constituie factori care duc la afecţiuni cardiovasculare.
• Aceşi factori duc la – creşte concentraţA AG în sânge – creşte secreţia de VLDL de către ficat– creşte concentraţia de TG şi colesterol în circulaţie
Lipidograma normală
Chilomicroni (CM) 0 %
Pre-(VLDL) 10-19 %
LDL) 52-59 %
HDL) 25-35 %
Controlul metabolismului colesterolului
• reglarea activităţii HMG-CoA reductazei
• reglarea vitezei de esterificare a
colesterolului de către ACAT
• reglarea activităţii receptorilor pentru
LDL.
VLDL
Capilar Lipoprotein lipaza
Acizi grasiliberi
Ficat
Hipercolesterolemia familialăA.defect genetic care duce la deficienţe în funcţionarea receptorilor LDL
VLDL
Capilar Lipoprotein lipaza
Acizi grasiliberi
Ficat
B.Concentraţia crescută de colesterol în dietă.
VLDL
CapilarLipoprotein lipaza
Acizi grasiliberi
Ficat
Colesterol exogen
Dislipoproteinemiile
• hiperlipoproteinemii şi hipolipoproteinemii
-pot fi primare (determinate de factori genetici) sau
-secundare (apar în contextul altor boli).
• Hipolipoproteinemiile pot fi consecinţa unei
sinteze deficitare de lipoproteine sau a unui
catabolism accelerat al acestora.
• Hiperlipoproteinemiile
• dezechilibru între formarea lipoproteinelor şi îndepărtarea acestora din circulaţie.
• Hiperlipoproteinemiile genetice se clasifică după Fredrickson în şase tipuri, în funcţie de tipul fracţiunii lipoproteice modificate
Tip Vîrsta la care se manifestă
Aspecte biochimice Cauze Manifestări clinice
I Copilărie HiperchilomicronemieHipertrigliceridemieHipercolesterolemie
Deficit de apo CII, cofactor pentru LPL
Xantoame eruptive,hepatomegalie
II a La orice vârstă LDL crescuteHipercolesterolemie
Deficitul receptorilor apo B100-apoE în ficat şi ţesuturile extrahepatice
Xantomatoză, risc crescut de ateroscleroză
IIb La orice vârstă LDL şi VLDL crescuteHipertrigliceridemieHipercolesterolemie
Accelerarea sintezei de VLDL, inclusiv a apo B100
Obezitate,Lipsesc xantoamele
III Adult VLDL cu conţinut ridicat în colesterol şi mobilitate anormală
HipertrigliceridemieHipercolesterolemie
Deficit de apo EApo E nefuncţionalăDeficit de lipază hepatică
Xantomatoză (de multe ori palmară)
IV Adult VLDL crescute Hipertrigliceridemie
Creşte sinteza de VLDL ObezitateXantoame eruptive
V Adoles-cenţă
ChilomicronemieVLDL crescute
HipertrigliceridemieHipercolesterolemie
Apo CIII anormalăApo E anormală
Xantoame eruptive, hepatomegalie
• Metabolismul arahidonatului
• Acizii graşi C20 Lipidele biologic active
“eicosanoizi”
• Familia eicosanoizilor cuprinde:
-prostaglandine
-tromboxani
-prostacicline
-leucotriene
-acizi hidroxieicosatetraenoici (HETE),
-acizi epoxieicosatrienici (EET),
-lipoxine (derivaţi eicosanoidici anti-inflamatori a căror sinteză este indusă de aspirină ca şi rezolvinele şi protectinele)
-izoprostanoizi
pot fi generaţi prin mecanisme neenzimatice
oxidative
pot servi ca markeri ai stresului oxidativ la specia
umană
• Precursori:
– Linoleat Acidul eicosatetraenoic
– Linolenat Acidul eicosapentaenoic
• Unde se sintetizează ?
• In majoritatea celulelor
• Cu excepţia eritrocitelor
Cum acţionează ???
• Eicosanoizii acţionează ca
– mediatori locali
• autocrin sau paracrin
prin intermediul receptorilor cuplaţi cu proteine G
• Sunt implicaţi în procese ca: -reglarea presiunii sanguine prin vasodilatare sau constricţie; -inhibarea sau activarea agregării plachetelor; -inhibarea secreţiei gastrice-reproducerea (inclusiv inducerea travaliului); -funcţia renală; -transmisia nervoasă; -intensitatea şi durata durerii şi febrei; -proceselor inflamatorii (la nivelul articulaţiilor, pielii şi ochilor); - inducerea somnului.
• Ce rezultă la interacţia acizilor graşi
nesaturaţi cu O2 ?
• Oxidare acizii graşi nesaturaţi C20
– neenzimatic, contribuind la stresul oxidativ prostanoizi
-enzimatic (3 tipuri de oxigenaze):
☺ciclooxigenaza (COX)-(3 izoforme)
COX-1 constitutivă
COX-2 inductibilă şi
COX-3 răspândită cu precădere în creier, inhibată de paracetamol
☻lipooxigenaza (LOX) şi
☼citocromul P450.
• Calea ciclică- catalizată de ciclooxigenază (prostaglandin hidroperoxid sintază)
prostanoizi
(compuşi care conţin în structură un ciclu pentanic)
prostaglandine prostacicline (PGI) tromboxani
• Calea aciclică catalizată de lipooxigenază
acizi hidroperoxieicosatetraenoici
leucotriene (LT)
Arahidonat
Leucotriene si Lipoxine
Lipooxigenazã
Prostaglandin H2
(PGH2)
Prostaglandin sintaza
Prostaciclinã
Prostaciclin sintaza
Prostaglandine
Tromboxani
Tromboxan sintaza
Alte
Medicamente nesteroidiene antiinflamatoare
Izomeraze Reductaze
acizi hidroperoxieicosatetraenoici
Ciclooxigenazã
Cum începe sinteza
eicosanoizilor ???
• Eliberarea acidului arahidonic din
glicerofosfolipidele membranare
Arahidonat
Leucotriene si Lipoxine
Lipooxigenazã
Fosfolipaza A2Fosfolipide Diacilglicerollipaza
Diacilgliceroli
Medicamente steroidiene antiinflamatoare
Prostaglandin H2
(PGH2)
Prostaglandin sintaza
Prostaciclinã
Prostaciclin sintaza
Prostaglandine
Tromboxani
Tromboxan sintaza
Alte
Medicamente nesteroidiene antiinflamatoare
membranare
Diferiti stimuli
Izomeraze Reductaze
Ciclooxigenazabradikininã, angiotensinã II,
trombinã, adrenalinã
H2C
C
O
O H
H2C O
CO R1
COH31C19
P X
O-
O
Fosfolipaza A2 Fosfolipaza C
EtanolaminaColinaInozitol
X =
Fosfolipid(Fosfatidilinozitol)
Fosfolipaza A2
Lizofosfolipid + Acid arahidonic
Fosfolipaza C
1,2-Diacilglicerol + Inozitolfosfat
Diacilglicerollipaza
Monoacilglicerol+
Acid arahidonic
Diacilglicerolkinaza
Acid fosfatidic
Fosfolipaza A2
Acid lizofosfatidic+
Acid arahidonic
1
2
3
3
Prostaglandinele (PG)• Termenul de prostaglandine introdus în
– 1935 de fiziologul suedez U.S. von Euler
• extras din lichidul seminal– scade presiunea sanguină şi – stimulează contracţia anumitor muşchi netezi
• Lichidul seminal – conţine PG– obţinute pe calea ciclooxigenazei
• In 1957 primele prostaglandine obţinute în stare pură,
-PGE solubilă în eter
-PGF solubilă în tampon fosfat
• Structura prostaglandinelor
Prostaglandinele sunt formal, derivaţii unui acid gras C20,
ipotetic, numit acid prostanoic
PG, se deosebesc prin
-natura substituenţilor,
-numărul şi poziţia dublelor legături din ciclul pentanic
11 15
CH3
COOH1
2
3
4
5
6
7
8
9
1012
13
14 16
17
18
19
20
R7
R8
O
R7
R8
O
R7
R8
O
R7
R8
OH
O
R7
R8
O
OH
R7
R8
OH
OH
R7
R8
OH
OH
R7
R8
O
O
R8OH
R4
PGA
PGB
PGC
PGD
PGE
PGFa
PGFb
G + H
PGI
• Prostaglandinele se diferenţiază şi prin numărul de duble
legături din radicalii R
13
1415
20
PGE1
O
OH
CH3
OH
COOH
13
1415
20
PGE2
56
O
OH
CH3
OH
COOH
13
1415
PGE3
56
O
OH OH
COOH
CH3
17 18
• La specia umană, cele mai abundente
prostaglandine sunt cele din seria 2
derivate din acidul arahidonic
COOH
CH3
Dietã
Linoleat
-2H
linolenat+2C
8
11 14
8,11,14-eicosatrienoat
(dihomo linolenat)
-2H
CH3
COOH
Seria 1
Prostanoizi
PGE1
PGF1
TXA1
Leucotriene
LTA3
LTC3
LTD3
1
2
Seria 2
Prostanoizi
PGD2
PGE2
PGF2
PGI2
TXA2
Leucotriene
LTA4
LTB4
LTC4
LTD4
LTE4
1
2
Dietã
Linolenat
5,8,11,14-Eicosatetraenoat
58
11 14
Arahidonat
-2H
Octadecatetraenoat
+2C
Dietã
Lipoxine
LXA4
LXB4
LXC4
LXD4
LXE4
Eicosatetraenoat-2H
5,8,11,14,17-Eicosapentaenoat
58
11 14
COOH
CH317
1
Seria 3
ProstanoiziPGD3
PGE3
PGF3
PGI3
TXA3
2Leucotriene
LTA5
LTB5
LTC5
Sinteza prostaglandinelor
1.Formarea endoperoxizilor ciclici PGG2 şi PGH2 din acidul arahidonic
-catalizată de ciclooxigenază (COX) (hemoproteină cu activitate dublă):
dioxigenază (incorporează două molecule de O2 în substrat)
hidroperoxidază (descompune peroxidul format)
CH3
COOH
Acid arahidonic
Ciclooxigenazã
H
O2
COOH
CH3OO O2
COOH
CH3
OOH
O
O 59
11
15
PGG2
Hidroperoxidaza2 G-SH
G-S-S-G
COOH
CH3
OH
O
O5
11
15
9
PGH2
AspirinãIndometacinFenilbutazonã
• In celule sunt 3 COX
– COX-1, enzimă constitutivă• mucoasa gastrică• Plachete• endoteliu vascular• rinichi
• COX-2, enzimă inductibilă sintetizată în
– macrofage şi monocite ca răspuns la stimuli inflamatori • PAF• IL-1• TNF
– în celulele muşchilor netezi, în celulele epiteliale şi endoteliale şi în neuroni
• COX-3 se găseşte în creier şi mai puţin în ţesuturile periferice – este inhibată de paracetamol
• Efectul analgezic şi antipiretic al paracetamolului, este determinat de inhibarea activităţii COX-3.
• paracetamolul nu inhibă activitatea COX-1 şi COX-2 fapt ce explică efectul antiinflamator foarte slab al acestuia
• Substraturile preferate de COX
– conţin cel puţin trei duble legături
– în poziţii bine definite
• Cum influenţează medicamentele
antiinflamatoare activitatea COX ????
• aspirina (acid acetil-salicilic), inhibă activitatea
ciclooxigenazei prin acetilarea ireversibilă a
enzimei.
• Aspirina este:
-analgezic (alină durerea)
-antipiretic (reduce febra)
-antiinflamator
In 1971 John Vane a stabilit mecanismul de acţiune al aspirinei:
acetilarea ireversibilă a COX-1 şi COX-2 cu inhibiţia subsecventă a sintezei de PG
• Transformarea PGH2 în prostanoizi
• Cine decide soarta PGH2 ????
»enzime specifice
O
OH
CH3
OH
COOH
COOH
CH3
OH
O
O 5
1115
9
PGH2
Acid arahidonic
Prostaciclin sintaza
Prostaglandinã I2
(Prostaciclinã, PGI2)
CH=O
CH=O
COOH
CH3
OH
5
MDA
HHT
Tromboxan sintaza
O
O
COOH
CH3
OH
TXA2
H2O
O
COOH
CH3
OH
OH
OHTXB2
COOH
CH3
OHOH
O
5
15
PGE2
COOH
CH3
OHOH
OH
5
15
PGF2a
COOH
CH3
OH
OH
O
5
15
PGD2
Izomerazã
Reductazã
Izomerazã
• Plachetele sanguine (trombocite)
– conţin tromboxan sintază
• mediază formarea tromboxanului A2 (TXA2)
vasoconstrictor (produce contracţia arterelor) şi
stimulator al agregării plachetare (etapa iniţială în coagulare).
Celulele endoteliale ale sistemului vascular
• conţin prostaciclin sintază
– catalizează sinteza prostaciclinei I2 (PGI2)
vasodilatator şi
inhibitor al agregării plachetare
☺Prostaciclina şi tromboxanul controlează homeostazia
-tonusului vaselor sanguine şi al
-agregării plachetare
• La Eschimoşi, riscul afecţiunilor cardiace este mic
• dieta bogată în acid eicosapentaenoic, generator al
-PG3
-TX3
care inhibă eliberarea acidului arahidonic din fosfolipidele membranare.
se diminuează agregarea plachetară şi se prelungeşte timpul de coagulare.
• În plus, la Eschimoşii concentraţia
-colesterolului
-trigliceridelor şi
-LDL este mică iar
-concentraţia HDL este mare
ceea ce scade riscul pentru arteroscleroză şi infarct miocardic.
Metabolizarea prostanoizilor
• Prostaglandinele şi intermediarii lor endoperoxidici
– se sintetizează foarte rapid şi
– sunt degradaţi tot aşa de rapid la locul de formare
• Degradarea presupune procese de oxidare şi reducere:
-C15-oxidare, -13,14-reducere,
-oxidare şi -oxidare
COOH
CH3
OHOH
O
15
PGE2
Clivare - oxidativã
-oxidareReducere la C13-C14
Oxidare la C15
1314
COOH
CH3
OHOH
O
15
PGE2
15-hidroxi-PGdehidrogenaza
COOH
CH3
OOH
O
15
15-ceto-PGE2
O
OH
CH3
OH
COOH
Prostaglandinã I2
(Prostaciclinã, PGI2)
6
OH
OH
CH3
OH
COOHO
6
6-oxo-PGF1a
Mecanismele de acţiune ale prostanoizilor
-Modificarea concentraţiei nucleotidelor ciclice AMPc şi GMPc
PGE adenilatciclazei
PGF2 guanilatciclazei
ESENŢIALĂ la nivel celular
-cantitatea globală de prostaglandine
-şi echilibrul dintre grupele de prostaglandine
Ruperea echilibrului dintre diversele grupe de
prostaglandine este implicată în astmul bronşic
Modificarea concentraţiei intracelulare a Ca2+
In organism,
-calmodulina (structură proteică) şi
-prostaglandinele (lipide) pot chela Ca2+
influenţând contracţia musculară
Complexul prostaglandină-Ca2+ intervine în
funcţionarea receptorilor celulari
preluarea şi transmitere a informaţiei la nivel celular.
• Influenţează stabilitatea membranelor lipoproteice celulare şi intracelulare.
Prostaglandinele = componentele de legătură
funcţională şi structurală între:
-lipidele membranare,
-proteine (receptorii membranari)
influenţând transportul ionic activ prin membrane.
Influenţează transportul ionic activ
transmembranar
(Na+, K+, Cl-)
-prin stimularea ATP-azei Na+ K+
-modificarea configuraţiei canalelor de transport al Na+ prin membrana
celulară
-prin stimularea adenilat ciclazei
-chelarea calciului.
Acţiunile biologice ale prostanoizilor
-natura compusului PG, TX sau LT
-tipul celulei şi al speciei
• La nivelul tractului gastrointestinal
-PGE2 relaxează musculatura circulară
-PGF2 contractă musculatura netedă longitudinală
şi circulară.
-PGE2 inhibă secreţia de suc gastric şi absorbţia
intestinală.
• Prostaglandinele din seria E au fost introduse în
terapie ca agenţi antiulcerogeni.
• Prostanoizii acţionează în mod diferit
asupra musculaturii netede traheobronşice.
-PGE1 şi mai slab PGE2 relaxează muşchiul
neted de la nivelul bronhiilor
-PGF2 realizează contracţia acestuia
Prostaglandinele au roluri asupra sistemului reproducător
• La bărbaţi, influenţează spermatogeneza şi
fertilitatea
• La femei controlează ciclul ovarian,
contractibilitatea miometrului.
• PGF2 şi analogi chimici ai acestuia sunt utilizate la
declanşarea travaliului, în avortul terapeutic.
• Eicosanoizii sunt implicaţi în apariţia şi
dezvoltarea inflamaţiei (acută cât şi cronică), care
implică
– articulaţiile (ex. artrita reumatoidă creşte TXB2),
– pielea (ex. psoriazisul),
– ochii (inflamaţiile sunt cel mai frecvent tratate cu
corticosteroizi care inhibă sinteza prostaglandinelor)
Controlează tonusul vaselor de sânge şi presiunea arterială sanguină.
Prostaglandinele vasodilatatoare:
PGE,
PGA şi
PGI2, micşorează presiunea arterială sistemică
TXA2 determină contracţia musculaturii netede vasculare
PGI2 inhibă agregarea plachetară, pe când
PGE2 şi TXA2 favorizează procesul de coagulare
Sinteza leucotrienelor şi lipoxinelor
-Leucotrienele = familie de triene conjugate cu configuraţia
cis
Se formează, pe calea lipoxigenazei în:
-leucocite
-mastocite
-plachete şi macrofage,
ca răspuns la diferiţi stimuli
Nu conţin nucleul ciclopentanic
Lipoxigenazele (dioxigenaze) 5, 12 sau 15
formează acizii hidroperoxieicosatetraenoici
(HPETE)
Leucotrienele se formează numai pe calea 5-
lipooxigenazei.
Acid arahidonic
12-LipooxigenazaO2
Acid 12-hidroperoxieicosatetraenoic
(12-HPETE)
Peroxidaza
15-Lipooxigenaza
O2
CH3
COOH
OOH
Acid 12-hidroxieicosatetraenoic
(12-HETE)
Acid 15-hidroperoxieicosatetraenoic(15-HPETE)
Peroxidaza
CH3
COOH
OHAcid 15-hidroxieicosatetraenoic
(15-HETE)
5-LipooxigenazaO2
Acid 5-hidroperoxieicosatetraenoic(5-HPETE)
CH3
COOHOH
Acid 5-hidroxieicosatetraenoic(5-HETE)
Peroxidaza
COOH
CH3
HOO
COOH
CH3
HO12
15
5
COOH
CH3
COOHOOH
CH3
CH3
COOHOOH
Acid 5-hidroperoxieicosatetraenoic(5-HPETE)
Acid arahidonic5-Lipoxigenazã
H2O
Leucotriena A4
15-Lipoxigenaza
5-Lipoxigenaza
Lipoxine, ex. LXA4
G-SHGlutation-S-transferaza
56
11
14
56
11 OCOOH
CH3 CH3
COOH
OHOH
OHH2O
COOH
OH
CH3OH
Leucotriena B4
5
12
COOH
S
CH2
C NHCHNH
C O
H2C CH2
O
CH2 COOH
CH
NH2
COOH
OH
C5H11
Leucotriena C4
H2O
Glutamat
56
14
COOH
S
CH2
C NHCHNH2
O
CH2 COOH
C5H11
OH
Leucotriena D4
H2O
Glicinã
14
COOH
S
CH2
COOHCHNH2
C5H11
OH
Leucotriena E4
(LTE4)
(LTD4)
(LTC4)
(LTB4)
(LTA4)
• Lipoxinele reprezintă o familie de tetraene
conjugate care se sintetizează în leucocite.
• Amestecul de peptidoleucotriene C4, D4, şi E4
– substanţa lent reactivă a anafilaxiei
“slow-reacting substance of anaphylaxis“
(anafilaxia este o reacţie alergică violentă potenţial fatală).
Acest amestec este
vasoconstrictor al musculaturii traheobronşice de
100-1000 de ori mai puternic decât histamina
(un stimulator al reacţiilor alergice) sau prostaglandinele
fiind implicat în patogenia astmului bronşic la om
Peptidilleucotrienele, (10-10M):
• stimulează contracţia musculaturii netede vasculare,
respiratorii şi intestinale
• influenţează permeabilitatea vasculară
• sunt mediatori ai reacţiilor alergice
• sunt implicate în procesele inflamatorii
• acţionează ca agenţi chemotactici şi chemocinetici
determinând atragerea leucocitelor la locul infecţiei
Derivaţi ai acidului arahidonic sintetizaţi fără intervenţia fosfolipazei A2
• Prostanoizii – nu sunt produşi pe cale enzimatică ci prin
peroxidarea acidului arahidonic nedesprins încă din structura fosfolipidelor membranare, de către radicalii liberi ai oxigenului
– sunt responsabili de anumite componente din patogenia inflamaţiei, care nu răspunde la tratamentul antiinflamator actual disponibil, cortizonic sau necortizonic