10/28/2010

1

LIPIDE - Definiţie

Dpdv structural

= grup heterogen de compuşi hidrofobi,

insolubili în H2O, solubili în solvenţi organici (cloroform, eter, etc)

Dpdv al rolului biologic:= compuşi care pot îndeplini variate roluri biologice

surse de energie

izolatori termici

substanţe tensioactive implicate în digestie

hormoni

provitamine, vitamine

constituenţi ai membranelor

componente ale surfactantului pulmonar

• Hidrolizabile (Saponificabile)

= esteri care în prezenţa H2O şi a catalizatorilor (NaOH, lipaze)

eliberează acizi graşi sau sărurile lor (săpunuri)

R-COOR’ + H2O = R-COOH + R’-OH

R-COOR’ + NaOH = R-COO-Na+ + R’-OH

• Nehidrolizabile = compuşi care au rezultat prin hidroliza lipidelor

saponificabile sau se găsesc ca atare în organismele vii

LIPIDE - Clasificare

10/28/2010

2

1. Lipide simple = esteri ai acizilor graşi cu alcooli

a) Trigliceride (TG) = esteri ai AG cu glicerol

b) Ceride = esteri ai AG cu alcooli graşi sau steroli

2. Lipide complexe (conţin pe lângă C, H, O şi P şi/sau N)

a) Fosfolipide (PL)

Glicerofosfolipide: fosfatide, plasmalogeni, cardiolipină

Sfingofosfolipide: sfingomielina

b) Glicolipide (GL)

Cerebrozide / sulfatide

Gangliozide

LIPIDE Saponificabile - Clasificare

TRIGLICERIDE

CH2

CH

CH2

O C

O

R

R

O

CO

R

O

CO O

O

O

CH2

CH

CH2 CO

CO

CO

= Triacil gliceroli = forma de depozitare a AG

AG

nesaturat

10/28/2010

3

Fosfatide = componente membranare

GLICEROFOSFOLIPIDE

Etanolamina

(Cefalina)

Colina

(Lecitina)

Serina

InozitolFosfatidil

Nesaturat

Saturat

ALTE GLICEROFOSFOLIPIDE

O

O-

P

CH2

CH

CH2

O

O

O

O

NH2CH2 CH2

R

O

C

CH CH RO

O-

P

CH2

CH

CH2

O C

O

RO

COO

O CH2

CH

CH2

O

O

O C

OR

O

C

O

CH2

CH

CH2 P

O-

O

R'

R'

OH

Alcool gras nesaturat

Plasmalogeni(creier, muşchi)

Cardiolipina = difosfatidil glicerol

(membrane mitocondriale)

1-Alchil, 2-acetil-glicerofosfocolina

“Platelet ativating factor” = PAF

10/28/2010

4

Sfingomielina = Ceramidă + Fosfocolină

SFINGOFOSFOLIPIDE (creier, ţesut nervos)

Ceramidă = N-Acetil sfingozina Fosfocolină

GLICOSFINGOLIPIDE (membrana celulară, ţesutul nervos)

HN

CHCH(CH2)12CH3 OHCH

CH

CH2

R

O

C

O O

OH

HO

OH

SO3HCH2OH

Galactocerebrozida /Sulfatida

Cerebrozide/sulfatide = Ceramidă + βGal sau βGlc (sulfatată)

Gangliozide = Ceramidă + oligozaharid ce conţine NANA

C

O

R

CH2

CH

CHCH3 (CH2)12 CH CH

HN

OH

O Glc Gal NAcGal Gal

NANA

Monosialoganglizida = GM1

(Receptor intestinal pentru toxina produsă de Vibrio cholerae)

Globozide = Ceramidă + oligozaharid fără NANA

Ex. Lactozil ceramida = Ceramida- βGal – βGlc (din membrana eritrocitară)

10/28/2010

5

• Acizi graşi = R-COOH cu C4-C30

• Aldehide & alcooli graşi = R-CHO & R-OH cu ≥C4

• Terpene vitaminele K şi E, CoQ, dolicol,

intermediari aciclici din sinteza colesterolului

• Carotenoizi provitaminele A (α,β,γ caroteni),

retinol, retinal, acid retinoic

• Steroizi colesterol, vitamina D, acizi biliari,

hormoni sexuali, hormoni corticosteroizi

LIPIDE Nesaponificabile - Clasificare

R-COOH cu 4→30 atomi de carbon

catenă liniară cu număr par de atomi de carbon

saturaţi & nesaturaţi:1-6 legături duble, izomeri cis

De obicei numerotarea atomilor de C începe de la gruparea COOH

Poziţia legăturilor duble este indicată prin:

exponentul literei Δ care indică atomul de C cel mai apropiat de gruparea COOH, implicat în legatura dublă, ex. Δ9,12

cifra alaturată literei ω care indică atomul de C cel mai apropiat de capătul opus grupării COOH, implicat în legatura dublă, ex. ω-6

ACIZI GRASI – Caracterizare structurală

18 16 14 8 6 4 2

COOH13 12 10 9 1

ω-6

1

2

3

4

5

6

Acidul linoleic = LA = 18:2:Δ9,12

10/28/2010

6

ACIZI GRAŞI - Clasificare

Nr.atomi C Denumire Abreviere Distributie

4-8(cu lanţ scurt)

Acid butiric 4:0Lapte & derivate

Grăsimi de origine animală

Acid caproic 6:0Grăsimi de origine animală

Acid caprilic 8:0

10-12(cu lanţ mediu)

Acid capric 10:0 Grăsimi de origine animală

Acid lauric 12:0 Grăsimi de origine vegetală

14-30(cu lanţ lung)

Acid miristic 14:0 Grăsimi de origine vegetală

Acid palmitic 16:0Grăsimi de origine

vegetală & animală

Pot fi sintetizaţi în organismul

uman

Acid palmitoleic 16:1:Δ9

Acid stearic 18:0

Acid oleic 18:1:Δ9

Acid linoleic 18:2:Δ9,12Grăsimi de origine

vegetală & ulei de peşte

Esenţiali & Semiesenţiali

Acid α-linolenic 18:3:Δ9,12,15

Acid arahidonic 20:4:Δ5,8,11,14

ACIZI GRASI – Esenţiali & Neesenţiali

Acid palmitic Acid hexadecanoic 16 : 0

Acid palmitoleic Acid 9-hexadecenoic 16 : 1: 9 ω 9

Acid stearic Acid octadecanoic 18 : 0

Acid oleic Acid 9-octadecenoic 18 : 1: 9 ω 9

Acid linoleic (LA) Acid 9,12-octadecadienoic 18 : 2 : ∆9,12 ω 6

Acid γ-linolenic (GLA) Acid 6, 9,12-octadecatrienoic 18 : 3 : ∆6,9,12 ω 6

Acid α –linolenic (ALA) Acid 9,12,15-octadecatrienoic 18 : 3 : ∆9,12,15 ω 3

Acid arahidonic (ARA) Acid 5,8,11,14-eicosatetraenoic 20 : 4 : ∆5,8,11,14 ω 6

EPA Acid 5,8,11,14,17-eicosapentaenoic 20 : 5 : ∆5,8,11,14,17 ω 3

DPA Acid 4,7,10,13,16-docosapentaenoic 22 : 5 : ∆4,7,10,13,16 ω 3

DHA Acid 4,7,10,13,16,19-docosahexaenoic 22 : 6 : ∆4,7,10,13,16,19 ω 3

Acid lignoceric Acid tetracosanoic 24 : 0

Acid nervonic Acid 15-tetracosaenoic 24 : 1 : ∆15 ω 9

AG

esenţiali

AG din

SNC

AG esenţiali = AG din seria ω-3 şi ω-6 = AG care nu pot fi sintetizaţi în org. uman

AG semiesenţiali = AG din seria ω-3 şi ω-6 care pot fi sintetizaţi din cei esenţiali

AG semi

esenţiali

10/28/2010

7

RAPORTUL AG ω-6 / AG ω-3

Valoarea ideală

AG ω-6 : AG ω-3 = 4:1

Valoarea reală la populaţia din ţările industrializate

AG ω-6 : AG ω-3 = 15:1

Intensificarea sintezei de eicosanoide (hormoni locali)

Creşterea riscului pentru bolile care implică procese

inflamatorii (cronice şi degenerative)

Necesitatea suplimentării alimentaţiei cu AG ω-3

(uleiurile de peşte, măsline, in)

MA

PA

SA

OA

LA

GLA

ARA

ALA

EPA

DHA

Gra

d d

e n

esa

tura

re

Gra

d d

e p

liere

EP

A

A

RA

A

LA

L

A

OA

ACIZI GRASI – Structuri & Denumiri

=> Plierea creşte cu nesaturarea

10/28/2010

8

Gradul de nesaturare a AG din fosfolipide

determină fluiditatea membranei

Acizii graşi saturati, ex. acidul stearic (18:0) din fosfolipide formează domenii

relativ solide în membrane. Acizii nesaturaţi cu 1→3 leg. duble, ex. oleic (18:1),

linoleic (18:2), linolenic (18:3), ocupă un spaţiu crescător ceea ce contribuie la

creşterea fluidităţii membranelor.

STEROIDE - Structuri

Colesterol = colest-5-en-3-β-ol = C27 Acid colic = acid biliar = C24

Cortizol = hormon glucocorticoid Aldosterona = hormon mineralocorticoid

C21

10/28/2010

9

Estradiol = C18 Testosterona = C19Progesterona = C21

Hormoni sexuali feminini Hormon sexual masculin

ALTE STEROIDE - Structuri

Hormoni sexuali

METABOLISM LIPIDIC

• Digestia şi absorbţia lipidelor exogene

• Metabolismul trigliceridelor (TG) endogene

• Metabolismul acizilor graşi (AG)

• Metabolismul corpilor cetonici

• Metabolismul lipidelor complexe

• Biosinteza eicosanoidelor

• Metabolismul colesterolului

• Biosinteza & rolul vitaminei D

• Biosinteza & rolul hormonilor steroizi

10/29/2010

1

Digestia şi absorbţia lipidelor

Metabolismul trigliceridelor

• Lipidele din alimente (raţia zilnică 60-150g):

– Trigliceride (TG) = 90%

– Fosfolipide (PL)

– Colesteril esteri (CE)

– Colesterol (C)

– Acizi graşi (AG)

Trebuie digerate înainte de a fi absorbite!

• DigestiaÎncepe în cavitatea bucală şi stomac, fiind catalizată de lipaze stabile la pH acid

(pHoptim = 4-6):

lipaza salivară

lipaza gastrică (secretată de mucoasa gastrică)

Ţinta majoră a acestor lipaze sunt TG care conţin AG cu lanţ scurt şi mediu (<12C)

din lapte => au rol important pentru noii născuţi, precum şi pentru indivizii cu

insufienţă pancreatică (ex. fibroza chistică)

Digestia lipidelor

10/29/2010

2

Digestia continuă în duoden, fiind catalizată de enzimele pancreatice, cu pH optim

alcalin:

lipaza pancreatică : eliberează AG de la C1 şi C3 a TG => 2-monoacilglicerol

colipaza: ancorează lipaza pancreatică la interfaţa lipide - apăDeficienţa lipazei pancreatice => malabsorbţia grăsimilor (ex. fibroza chistică).

Orlistat, medicament folosit în tratarea obezităţii, inhibă atât lipaza gastrică cât şi

pancreatică = > reducerea absorbţiei grăsimilor

colesterol esteraza: eliberează acidul gras din colesteril esteri

fosfolipaza A2: eliberează AG din pozitia C2 a fosfolipidelor

=> lizofosfolipide (tensioactive)

lizofosfolipaza: eliberează AG din pozitia C1 a lizofosfolipidelor => glicerolfosfat

Secreţia enzimelor hidrolitice de către pancreas este controlată de:colecistokinină (CCK, pancreozimină) secretată de celulele mucoasei jejunului & duodenului

Ea acţionează asupra

- vezicii biliare => contracţia vezicii şi eliberarea bilei,

- celulelor exocrine ale pancreasului => eliberarea enzimelor digestive

secretină, eliberată de celulele intestinale ca răspuns la pH-ul acid al chimului .

Ea acţionează asupra pancreasului => secreţia HCO3- necesar pentru alcalinizarea

conţinutului intestinal.

Digestia lipidelor (continuare)

Emulsionarea lipidelordin intestinul subţire

Pentru a creşte suprafaţa de contact dintre enzimele digestive şi lipide,

acestea din urmă trebuie să fie emulsionate şi transformate în micelii.

Sărurile biliare (ex. colat), sintetizate de ficat şi secretate de vezica biliară, sunt

amfipatice (au o parte hidrofilă şi una hidrofobă) şi acţionează ca detergenţi

(substanţe tensioactive).

Datorită acţiunii sărurilor biliare şi a peristaltismului intestinal lipidele sunt

emulsionate => micelii

Colat

Concentraţia optimă a sărurilor biliare pentru formarea miceliilor= 5-15μMoli/mL

10/29/2010

3

Absorbţia & Secreţia lipidelor

• Miceliile traversează stratul apos (neagitat) apropiindu-se de suprafaţa

microvililor celulelor epiteliale intestinale.

• AG, 2-monoacylglycerolii şi alte lipide absorbabile pătrund prin difuzie în

enterocite, sărurile biliare rămânând în lumenul intestinal.

• După absorbţie se reconstituie esterii: TG, PL, colesteril esteri.

• Împreună cu apoproteina B48 esterii vor intra în compoziţia chilomicronilor

care vor fi eliberaţi în sânge prin exocitoză.

• Cea mai mare parte (95%) din sărurile biliare sunt reabsorbite în ileum şi

parcurg circuitul enterohepatic către ficat; restul (5%) se elimină în fecale.

• Acizii graşi cu catenă scurtă şi medie nu necesită prezenţa sărurilor biliare

pentru a fi absorbiţi; ei sunt eliberaţi apoi în circulaţia sanguină şi sunt

transportaţi de albumină către ficat.

Resinteza TG în celulele epiteliale intestinale

Esterii resintetizaţi (TG şi CE) sunt foarte hidrofobi şi se agregă în mediul apos

=> trebuie să fie împachetaţi sub formă de chilomicroni care vor fi eliberaţi prin

exocitoză în vasele limfatice de unde (prin ductul toracic) ajung în sânge.

10/29/2010

4

Shema

generală a

digestiei şi

absorbţiei

lipidelor

sb = săruri biliare

AG = acizi graşi

2-MG = 2-monoacilglicerol

Soarta chilomicronilor

Deficienţa de Lipoprotein lipază (LPL) sau de apoCII (coenzima ei) =>

Hiperlipoproteinemia tip I

Înderpărtarea defectuoasă a chilomicronilor “rămăşiţe” (remanenţi) =>

Hiperlipoproteinemia tip III

10/29/2010

5

TG

METABOLISM LIPIDIC

Lipoliza Lipogeneza

AGsatAGnesat Eicosanoide

β-Oxidare Biosinteza

Acetil-CoACorpi

cetonici

Lipide complexe

Colesterol Acizi biliari

Hormoni steroizi

Vitamina D

Ciclul KrebsLant resp.Fosf. Ox.

H2O + CO2

ATP

Glc

Catabolismul TG

LPLGlicerol Ficat (sinteză TG sau gluconeogeneză)TG

Exogene (alimentare) existente în chilomicroni

H2O

AG Albumina -AG Muşchi (catabolism) Ţesut adipos (sinteza TG)

Endogene sintetizate în ficat şi exportate în sânge ca VLDL

LPL GlicerolTG

H2O

AG Albumina -AG

(forma de transport în sânge)

(forma de transport în sânge)

Muşchi (catabolism) Ţesut adipos (sinteza TG)

Ficat (sinteză TG sau gluconeogeneză)

10/29/2010

6

Endogene sintetizate (şi depozitate) în adipocite

(citosol)

Catabolismul TG

Lipaza hormon sensibila

DAG FicatTG

H2O

AG

Albumina -AG

Ficat(cetogeneză & β-oxidare)

(forma de transport în sânge)

H2O

AG

MAG

MAG lipaza

H2O

AG

Glicerol

Muşchi(β-oxidare)

Lipaza hormon sensibilă - Reglare

R

Adrenalină Adenilat ciclază

Gs+

ATP AMPC

+

PK cAMP-dependentă

Lipaza hormon sensibila

HO- Lipaza hormon sensibila

-O- P

activăinactivăMembrană ATP ADP

Adipocit

10/29/2010

7

Sinteza TG

• În hepatocite (citosol)

Glicerol + ATP Glicerol fosfat + ADP

Glicerol fosfat + R1-CO-CoA Monoacil glicerolfosfat + CoA

Monoacil glicerolfosfat +R2-CO-CoA Diacil glicerolfosfat + CoA

Diacil glicerolfosfat + H2O Diacilglicerol + H3PO4

Diacilglicerol + R3-CO-CoA Triacilglicerol (TG) + CoA

Glicerol kinaza

Acil

transferaza

Acil

transferaza

Fosfataza

Acil

transferaza

Provenienţa AG şi a glicerolului?

Sinteza TG

• În adipocite (citosol)

Dihidroxiacetonfosfat + NADH Glicerol fosfat + NAD+

Glicerol fosfat + R1-CO-CoA Monoacil glicerolfosfat + CoA

Monoacil glicerolfosfat + R2-CO-CoA Diacil glicerolfosfat + CoA

Diacil glicerolfosfat + H2O Diacilglicerol + H3PO4

Diacilglicerol + R3-CO-CoA Triacilglicerol (TG) + CoA

Dehidrogenaza

Acil

transferaza

Acil

transferaza

Fosfataza

Acil

transferaza

Glucoză

Provenienţa AG?

10/31/2010

1

Metabolismul acizilor graşi

• Catabolismul AG saturaţiβ-Oxidare

- mitocondrială a AG cu nr. par & impar de atomi de C

- peroxizomală a AG cu >20 atomi de C

ω-Oxidare microzomală a AG cu 6-10 atomi ce C

α-Oxidare microzomală & mitocondrială a AG ramificaţi

• Catabolismul AG nesaturaţi

• Biosinteza AG saturaţi Calea de novo (citoplasmatică)

Calea de elongare (microzomală & mitocondrială)

• Soarta acidului palmitic Elongarea acidului palmitic

Desaturarea acizilor graşi

• Biosinteza AG polinesaturaţi din seriile ω9, ω6, ω3

Catabolismul (β-Oxidare) AG saturaţi

• Definiţie

• Localizare

• Etape

• Reacţii

• Reglare

• Bilanţ energetic

• Patologie

10/31/2010

2

Definiţie

Cale liniară de catabolism prin care AG sunt transformaţi in Acetil-CoA

cu scopul producerii energiei

R-CH2-CH2-CH2-CO-CoA R-CH2-CO-CoA + CH3-CO-CoA

β-Oxidare AG saturaţi

FAD

NAD+FADH2

NADH

Localizare

• Miocite (miocard, muşchi scheletici) & Hepatocite

• Matricea mitocondrială (β oxidarea propriu-zisă)

β-Oxidare AG saturaţi - Etape

1. Activarea AG (citosol)

R-COOH + CoA + ATP R-CO-CoA + AMP + PPiAcil-CoA sintetaza

10/31/2010

3

2. Transportul AG din citosol → matricea mitocondrială

β-Oxidare AG saturaţi - Etape

Surse de carnitină: sinteza hepatică & renală din Lys + Met precum şi din alimente

AG cu catena scurtă & medie pot traversa membrana internă şi sunt activaţi în matrice

CAT I

CAT II

3. β-Oxidarea propriu-zisă

(în matricea mictocondrială)

β-Oxidare AG saturaţi - Etape

= repetarea unei succesiuni de 4 reacţii:

1. Dehidrogenare (α-β) FAD-dependentă

2. Adiţie de H2O

3. Dehidrogenare (β) NAD+-dependentă

4. Desprinderea Acetil-CoA

10/31/2010

4

β-Oxidare AG saturaţi - Reglare

Malonil-CoA (intermediar în sinteza AG) = inhibitor

• Carnitin-Acil Transferaza I (transport = disponibilitate substrat)

β-Oxidare AG saturaţi – Bilanţ energetic

CH3 C SCoA

O

(CH2 CH2)7

Palmitoil-CoA

7 Cicluri

oxidare8-Acetil-CoA7FADH2

7NADH 8 CoASH

7FAD7NAD+

96 ATP21 ATP14 ATP

131 ATP

- 1 ATP pt. activare

130 ATP

10/31/2010

5

• Deficienţa de carnitină datorată

- bolilor hepatice (↓sinteza)

- regimului strict vegetarian & malnutriţiei

- necesităţilor crescute (sarcină, infecţii, traume)

- eliminării prin hemodializă

- deficienţei congenitale a reabsorbţiei tubulare

• Deficienţa genetică a componentelor sistemului de transport

=> Incapacitatea de a metaboliza AG cu catenă lungă

Deficienţa CAT I din ficat => hipoglicemie severă, comă → deces

Deficienţa CAT II din muşchiul scheletic & cardiac => slăbiciune musculară cu mioglobinurie după efort, respectiv cardiomiopatie

• Deficienţa genetică a Acil(C6-C12)-CoA Dehidrogenazei

=> Simptome clinice după post prelungit: vomă → letargie → comă, eliminare urinarăde acizi dicarboxilici cu lungime medie, liberi & esterificati cu Gly & carnitină

β-Oxidare AG saturaţi – Patologie

β-Oxidare AG cu nr. impar de atomi de C

CH3

CH2

CO SCoA

Carboxilaza(Biotina)

CO2

ATPADP Pi+

CO SCoA

CH3

HC COOH

Propionil CoA MetilmalonilCoAD L MetilmalonilCoA

CH3

CO SCoA

EpimerazaCHHOOC

Mutaza(5'-Deoxiadenoxil cobalamina)

CO SCoACH2

CH2 COOH

Succinil CoA

Transferaza

COOHOC

CH2 COOH

Acid acetilaceticCOOH

CH2

OC

CO SCoA

Acetoacetil CoA

COOHCH2

CH2 COOH

Acid succinic

Ciclul

Krebs

Pe lângă CH3-CO-CoA rezultă CH3-CH2-CO-CoA care este convertit în succinil-CoA

10/31/2010

6

β-Oxidare în peroxizomi

Scop: scurtarea catenei în vederea β-oxidării mitocondriale

Iniţierea oxidării:

R-CH2-CH2-CO-SCoA

Acil-CoA

OxidazaR-CH=CH-CO-SCoA

trans

FAD FADH2

O2H2O2

Patologie• Sindromul Zellweger = defect genetic în biogeneza peroxizomilor

• Adrenoleucodistrofia = defect al activării AG cu catena foarte lungă

=> Acumularea acestor AG în sânge şi ţesuturi

β-Oxidare în peroxizomi

10/31/2010

7

ω- Oxidare

Scop: oxidarea AG cu 6-10 atomi de C

Localizare: reticul endoplasmic & citosol

Reacţii:

CH3 (CH2)n COOH HO CH2 (CH2)n COOH

"Oxidaza cu functie mixta"

P450, O2, NADPH

Alcool DH(NAD+)

COOH(CH2)nCH2

AldehidDH

CH2 (CH2)n COOH(NAD+)

OHCHOOC

Acid dicarboxilic

-Oxidare peroxizomala

citosol

citosol

( )

reticul endoplasmic

În cazul deficitului de carnitină sau a deficienţelor

enzimatice din β-oxidare acizii dicarboxilici sunt produşi

în exces şi sunt eliminaţi în urină

α-Oxidare AG ramificaţi

Scop: oxidare AG ramificaţi (ex. fitanic) proveniţi din alimente

Localizare: reticul endoplasmic & mitocondrie

Reacţii:

=> Alternativ propionil-CoA şi acetil-CoA; restul catenei ramificate va fi transportat cu ajutorul

carnitinei în mitocondrie pentru a fi oxidat complet.

Acid fitanic

16

1COOH

-Hidroxilaza

COOH1

16

OH

CO2

15 COOH

Acid pristanic

-Oxidare

α-oxidare

β-oxidare

10/31/2010

8

Sindromul Refsum

Boală neurologică autosomal recesivă(Refsum S, Acta Psychiat Scand Suppl 1946, 38, 9)

Caracteristici: acumularea acidului fitanic în sânge şi ţesuturi

Cauze: lipsa fitanoil-CoA hidroxilazei (α-oxidare) din peroxizomii

hepatici

Semne clinice:

Apar după vârsta de 20 ani

• probleme vizuale, slăbiciune a mâinilor şi picioarelor

• retinită pigmentară (degenerare a retinei cu hemeralopie, orbire)

• polineuropatie periferică

• surditate

• ataxie cerebeloasă

• anosmie (pierderea simţului mirosului)

• anormalităţi ale pupilelor

• nistagmus (miscări involuntare, ritmice, rapide ale ochilor)

• ichtioză (descuamare a pielii)

• displazie epifizală (scurtare a membrelor)

H(CH2 CH CH2 CH2)3 CH2 CH CH2 COOH

CH3 CH3

Acid fitanic

3 cicluri

β-oxidare 3CH3-CO-CoA

Enoil-CoA

izomeraza

Conversie

3-cis → 2-trans

1 ciclu

β-oxidare

+ prima reacţie

din ciclul următor

CH3-CO-CoA

Enoil-CoA

reductaza

Enoil-CoA

izomeraza

4 cicluri

β-oxidare

5CH3-CO-CoA

Catabolismul AG nesaturaţi

10/31/2010

9

Biosinteza AG saturaţi

• Definiţie

• Localizare

• Etape

• Reacţii

• Reglare

• Bilanţ energetic

• Patologie

Definiţie

Cale de anabolism prin care

CH3-SCoA → CH3(CH2)14-COOH

cu scopul transformării excesului glucidic în TG

Reacţia generală

Biosinteza AG saturaţi

Palm itat sintetazaCH3 CO SCoA + 7 HOOC CH2 CO SCoA

14 NADPH

14 NADP+

8 HSCoA

7 CO2

6 H2O

CH3 (CH2)14 COOH

Malonil-CoA Acid palmiticAcetil-CoA

Localizare• tisulară: ficat, glanda mamară, ţesut adipos

• intracelulară : citosol

10/31/2010

10

Biosinteza AG saturaţi

GlcGlicoliza

Piruvat Ace ti l -C oAPiruvat C itrat

C itratAcetil-CoA

O xalace tat

MalatEnzim a m alica

CO2

NADP+

NADPH

Mitocondrie

PyDHCitrat

sintetaza

Citratliaza

H2O

Acid gras

Palm itat sintetaza

Provenienţa CH3- CO-CoA citoplasmatic

Provenienţa NADPH

• Calea pentozofosfat (etapa oxidativă)

• Reacţia catalizată de enzima malică (MDH NADP+-dependentă)

Etape

1. Carboxilarea Acetil-CoA => Malonil-CoA (donor de C2) ;

2. Sinteza propriu-zisă

Biosinteza AG saturaţi

10/31/2010

11

Acetil-CoA

SCoACOCH3

CO2

ATP

ADP + Pi

Acetil-CoA carboxilazabiotina, Mn+2

HOOC CH2 CO SCoA

Malonil-CoA

1. Carboxilarea Acetil-CoA

Biosinteza AG saturaţi - Etape

Acetil-CoA

SCoACOCH3

CO2

ATP

ADP + Pi

Acetil-CoA carboxilazabiotina, Mn+2

HOOC CH2 CO SCoA

Malonil-CoA

Biosinteza AG saturaţi - Etape

10/31/2010

12

2. Sinteza propriu-zisă catalizată de AG sintetaza

Biosinteza AG saturaţi - Etape

Acetil-CoA + 7Malonil-CoA + 14NADPH + 14H+ Acid palmitic + 14NADP+

7CO2 + 8CoA

Acid gras sintetaza (AGS) = Palmitat sintetaza

• 2 subunităţi structurale fiecare cu 7centrii enzimatici şi ACP

• 2 subunităţi funcţionale, fiecare sintetizează o moleculă de

acid palmitic

Acid gras sintetaza (AGS)

Subunităţi funcţionale

Domeniul I

SH

3 2 1 6 5 4 ACP 7

Domeniul IIDomeniul III

SH

SH

Domeniul IIIDomeniul II

SH

Domeniul I

7 ACP 4 5 6 1 2 3

Subunităţi

structurale

Cys

Cys

10/31/2010

13

Biosinteza acidului palmitic – Etapa 2

SH

SH

Acetil transacilaza

CH3 CO SCoA

HSCoASHPan

Cis

AGS

CO CH31

2

HSCoA

SCoACOHOOC CH2

CO

CH2CO

AGS

Cis

Pan

AGS

Cis

Pan

CH3

COOH

Acetil, malonil - Enzima

CH3Pan

Cis

AGS

CO CH2 CO

SH-Cetoacilsintetaza

3

CO2

Acetoacetil - Enzima

S

S CO

AGS

Cis

Pan

SH

CH3

Maloniltransacilaza

S

S

S

CH3Pan

Cis

AGS

CO CH2 CO

SH

Acetoacetil - Enzima

4

NADPH

NADP+

AGS

Cis

Pan

SH

CH2CO CH3CH

OH

D- -Hidroxiacil - Enzima

5Hidrataza

H2O CHCO

SH

Pan

Cis

AGS

CH CH3

-Enoil - Enzima

Enoilreductaza6

NADP+

NADPH

CH3

AGS

Cis

Pan

SH

CO CH2 CH2

Acil - Enzima

1*

Acil - Enzima

CH2CH2CO

SHPan

Cis

AGS

CH3

S

S S

S

S

7 cicluriTioesteraza7

H2OPan

Cis

AGS

SH

SH

Acid palmitic

-Cetoacilreductaza

Biosinteza acidului palmitic – Etapa 2 (continuare)

10/31/2010

14

Sinteza acidului palmitic (C16) Prezentare schematică

ECys-SH

Cys-SH

E

ACP-SH

E

E

Cys-SH

ACP-SH

E

Cys-SH

E

ACP-SH

E

Cys-SH

E

ACP-S-

ACP-S-

ACP-S-

CO- CH3

CH3CO-Cys-S-

Cys-S- Cys-S-CO- CH3

ACP-S-

-CH2-CH2CO- CH3

CO-CH2-COO-

CH3CO-CH2- -CO

CH3CO-CH2-CH2

-

CH3CO- (CH2)13

-ACP-S-

1

CH3-CO-CoA

2-OOC -CH2-CO-CoA

CO2

3

NADPHNADP

+

NADP+

NADPH

H2O

456

1

17

Repetarea de 6 ori a reactiilor 2-6

CoA

CoA

CH3-(CH2)14-COOH

Biosinteza AG saturaţi - Reglare

Enzima reglatoare: Acetil-CoA carboxilaza

A. Prin activare & inhibiţie allostrică

- activator: citrat

- inhibitor : palmitoil-CoA

I. Reglare rapidă (ore) prin modificarea activităţii

10/31/2010

15

activa

Acetil-CoA carboxilaza

inactiva

Acetil-CoA carboxilaza P

ATP ADP

Protein kinaza cAMPdep

H2OH3PO4

Protein fosfataza

GlucagonAdrenalina

Insulina

Biosinteza AG saturati - Reglare

B. prin fosforilare / defosforilare

I. Reglare rapidă (ore) prin modificarea activităţii

II. Reglare lentă (zile)

prin modificarea concentraţiei enzimelor:

– acetil-CoA carboxilaza

– AG sintetaza

• Dieta hipercalorică, bogată în glucide (mai ales zaharoza)

induce sinteza enzimelor

• Dieta hipocalorică (săracă în glucide) sau dieta bogată în

AG polinesaturaţi reprimă sinteza enzimelor

Biosinteza AG saturaţi - Reglare

10/31/2010

16

Soarta acidului palmitic

Palmitoil - CoAPalmitat

HSCoA

AMP PP+ATP

AcilCoA sintetaza

Esterificare

Elongare

DesaturarePalmitoleoil - CoA

Desaturare

Enoil CoA

( reticul endoplasmic)

(22 : 4)

Esterificare

Esterificare

Esteri (TG, PL, GL, CE)

Elongarea acizilor graşi

Calea microzomală Localizată în reticul endoplasmic (mai ales hepatocite dar şi creier)

Substrat = mai ales AG cu >C10

Donor de C2 = malonil-CoA

Donor de H = NADPH

Toţi intermediarii = tioesteri ai CoA

Catalizată de complexul AG elongaza format din:

• β-cetoacil-CoA sintaza,

• β-cetoacil-CoA reductaza,

• β-hidroxiacil-CoA dehidrataza,

• α-trans-enoilCoA reductaza

Nefuncţională interprandial

Calea mitocondrială (calea inversă β-oxidării cu unele excepţii) Localizată în mitocondrie

Substrat = AG cu < C10

Donor de C2 = acetil-CoA

Donor de H = NADH si NADPH

Toţi intermediarii = tioesteri ai CoA

10/31/2010

17

Desaturarea acizilor graşi

• Localizată în reticul endoplasmic

• Substrat = AG cu ≥ C16

• Catalizată de ∆9, ∆6, ∆5, ∆4 desaturaze (oxidaze cu funcţie mixtă)

Transformarea acidului linoleic

în acid arahidonic

10/31/2010

18

Sinteza AG polinesaturaţi

1

Metabolismul corpilor cetonici

• Structura & rolul corpilor cetonici

• Biosinteza corpilor cetonici (cetogeneza)

• Catabolismul corpilor cetonici

• Patologie

Corpi cetonici – Structura & rol biologic

Structura

β-Hidroxibutirat

β-Cetobutirat

Acetona

Rol biologicSursă alternativă de energie pentru ţesuturile extrahepatice:

• muşchi scheletic & cardiac,

• cortex renal,

• creier

Compuşi solubili în apă =>

nu au nevoie de transportor

2

Cetogeneza – Definiţie & Localizare. Etape

Definiţie

Cale de transformare a CH3-CO-CoA în corpi cetonici (acizi)

cu scopul utilizării lor (de către ţesuturile extrahepatice) ca

sursă alternativă de energie

Localizare hepatocite

mitocondrii

Etape

I. Sinteza hidroximetilglutaril-CoA (HMG CoA)

II. Transformarea HMG CoA în acetoacetat

III. Conversia acetoacetatului în 3-hidroxibutirat şi acetonă

Cetogeneza – Etapa I

β-Cetotiolaza

HMG CoA sintaza

3-Hidroxi, 3-metil glutaril-CoA (HMG-CoA)

3

Cetogeneza – Etapele II & III

DH

Raportul hidroxibutirat / acetoacetat este determinat de raportul NADH/NAD+

Relaţia dintre cetogeneză

şi sinteza AG & Colesterol

Acetoacetat

HMG-CoA

Acetoacetil CoA

Acetil CoA Ciclul ATP

Krebs

Acetil CoA

Acetoacetil CoA Malonil CoA

HMG-CoA

Colesterol Acizi grasi

Citosol

Mitocondrie

Glucoză

Acizi graşi

Aminoacizi

Beta-hidroxibutirat

4

Catabolismul corpilor cetonici

Localizare: exclusiv extrahepatică (mitocondrie)

2. Activarea acetoacetatului

1. Conversia hidroxibutiratului în acetoacetat

Hidroxibutirat + NAD+ Acetoacetat + NADH + H+DH

Acetoacetat + Succinil CoA Acetoacetil CoA + SuccinatTransferază

3. Scindarea acetoacetil CoA

Acetoacetil CoA + CoA 2 Acetil CoATiolază

Etape:

Corpi cetonici - Formare & Utilizare & Excreţie

Ficat Sânge Ţesuturi extrahepatice

AG

Acil-CoA

Acetil-CoA

CC

2CO2

Krebs

CC CC

Rinichi

Urină

Cetonemie

>70mg/dl

Plămâni

Acetonă

Expiraţie

Acetil-CoA

Krebs

2CO2

AG

Acil-CoA Glucoză

Formare Excreţie Utilizare

5

Cetogeneza – Reglare & Patologie

Ţesut adipos

Sânge

Ficat

TG

AG

Lipoliza

AG-Albumină

AG

Acil-CoA

TGAcetil-CoA

CC

2CO2

↓Oxalacetat

Krebs

<= Activarea lipazei hormon dependente

Activarea transferazei I => β-oxidare

Nivel energetic =>

Deficit relativ de Glc = DZ

Deficit absolut de Glc = Inaniţie

=> Cetonemia 1mM →20-30mM

=> Cetoacidoză

1

2

3

Metabolismul lipidelor complexe

• Sinteza & Rolul glicerofosfolipidelor

• Sinteza & Rolul sfingolipidelor

• Degradarea glicerofosfolipidelor

• Degradarea sfingolipidelor

• Patologie - Sfingolipidoze

6

Biosinteza glicerofosfolipidelor

(Reticul endoplasmic & Aparat Golgi)

CDP-X

Sinteza fosfatidilcolinei & Fosfatidilserinei

7

Sinteza PIP2 & Cardiolipinei

Sinteza sfingolipidelor(Reticul endoplasmic & Aparat Golgi)

A. Sinteza ceramidei

8

Sinteza sfingolipidelor

(Reticul endoplasmic & Aparat Golgi)

B. Transformarea ceramidei în sfingolipide

Degradarea glicerofosfolipidelor

Distribuţie largă în ţesuturile animale

Localizată în - ţesuturi

- sucul pancreatic,

- veninul de şarpe & albină

Inhibată de hormonii glucocorticoizi

Distribuită în lizozomii hepatici

Activată de PIP2

Distribuită în ţesuturile vegetale

9

• Degradarea oligozaharidului din glicosfingolipide începe de la extremitatea distală,

pentru fiecare legatură hidrolizată este necesară o glicozidazăspecifică

• Degradarea sulfatidelor începe prin acţiunea arilsulfatazei

continuă cu acţiunea glicozidazelor (galactozidaza /glucozidaza)

• Degradarea sfingomielinei Începe prin acţiunea sfingomielinazei

Continuă cu acţiunea ceraminidazei

Degradarea sfingolipidelor

Vezi schema din slid-ul 20 (sfingolipidoze)

• Definiţie

Sfingolipidozele = boli determinate de acumularea în lizozomi a

sfingolipidelor, sau a metaboliţilor lor, în:

- substanţa albă (leucodistrofii), sau

- substanţa cenuşie (gangliozidoze)

din SNC => afectarea neurologică, secundară acumulării substratului

nemetabolizat.

• Tipuri– Boala Guacher (deficit de α-glucozidază)

– Boala Fabry (deficit de α-galactozidază)

– Boala Tay-Sachs = Gangliozidoza GM2 (deficit de β-hexozaminidază)

– Boala Niemann-Pick (deficit de sfingomielinază)

– Gangliozidoza GM1 (deficit de β-galactozidază)

– Leucodistrofia metacromatică (deficit de arilsulfatază A)

Sfingolipidoze

10

Degradarea sfingomielinei(lizozomi)

Fosforilcolina

Ceramida

AG

Boala Niemann-Pick• Deficienţa sfingomielinazei

• Hepato&Splenomegalie (acumulare lipide)

• Retard mental sever & Neurodegenerare

• Deces în primii ani de viaţă

Sfingolipidoze

Gal-GalNAc

Gal-Glc-Cer

NANA

GM1

ββ β

α

β

GalNAc

Gal-Glc-Cer

NANA

GM2

Gal

GalNAc

NANA-Gal-Glc-Cer GM3

NANA Gal-Glc-Cer

β-Galactozidaza

Gangliozidoza GM1

Boala Tay-Sachs

βHexozaminidaza A

Neuraminidaza

Glc-Cer

Ceramida

Gal

Glc

β-Galactozidaza

β-Glucozidaza

-O3S-Gal-Cer

H2SO4

Gal-Cer

Gal

β-GalactozidazaArilsulfataza A

Leucodistrofia

metacromatica

Boala

Krabbe

SfingomielinaSfingomielinaza

Fosforil-colinaBoala Niemann- Pick

Boala Gaucher

1

• Structura colesterolului

• Provenienţa şi soarta colesterolului hepatic

• Metabolismul colesterolului – schema generală

• Sinteza “de novo” a colesterolului

– Definiţie & Localizare

– Etape & Reacţii

– Reglare

– Medicamente hipocolesterolemiante

– Soarta colesterolului (sintetizat)

– Transportul colesterolului în plasmă

Sinteza colesterolului

STRUCTURA COLESTEROLULUI

Nucleul perhidrociclopentanofenantrenic

Ciclurile sunt notate A,B,C, or D.

Atentie la modul cum sunt numerotaţi atomii de C inciclurile A-B si C si D!

Are la bază nucleul perhidrociclo-pentanofenantrenic

Conţine:

• 27 atomi de carbon

• o grupare hidroxil la C3

• o dublă legatură între C5 şi C6

• un radical cu 8C ataşat la C17

• 2 radicali metil ( C19 şi C18) ataşaţi la C10, respectiv C13

2

SURSELE MAJORE DE COLESTEROL

CĂILE MAJORE PRIN CARE COLESTEROLUL

PĂRĂSEŞTE FICATUL

COLESTEROL HEPATIC

Colesterol exogen

Chilomicroni “rămăşiţe”

Colesterol endogen

sintetizat în

ţesuturile extrahepatice

Sinteza de novo

în ficat

Conversie în

acizi & săruri biliare Secreţie VLDL

Colesterol liber

secretat în bilă

METABOLISMUL COLESTEROLULUI – Schemă

COLESTEROL

Sinteza

Acetil- CoA

Colesteril esteri

Acizi biliari(Ficat)

Hormonei Steroizi• Glucocorticoizi (corticosuprarenala)

• Mineralocorticoizi (corticosuprarenala)

• Hormoni sexuali (tesuturi reproductive)

Vitamina D3(Piele & Ficat & Rinichi)

Degradare

Steroli neutri (eliminaţi în fecale)

• Coprostanol

• Colestanol

Conversie

Membrane

(Intestin)

3

Definiţie

Cale de anabolism (consumatoare de ATP) prin care Acetil-CoA (provenit din piruvat,

AG, aminoacizi cetoformatori) este transformat în colesterol folosind ca sursă de

hidrogen NADPH

Localizare (sinteza de novo)

Ficat (10%), intestin (15%), corticosuprarenale, ovare, testicule, placentă

Citosol & Reticul endoplasmic (microzomi)

Etape

I. Transformarea Acetil-Coa în mevalonat, via HMG-CoA

II. Transformarea mevalonatului în izopentenil pirofosfat (IPP) şi dimetilalil pirofosfat

(DPP)

III. Transformarea IPP în scualen (C30)

IV. Transformarea scualenului în colesterol

BIOSINTEZA COLESTEROLULUI

BIOSINTEZA - Etapa I

CH3 CO SCoA CH3 CO CH2 CO SCoA

CH3 CO SCoA

HMG-CoA sintetaza

HSCoA

2

--OOC CH2 C CH2 CO SCoA

OH

CH3

Hidroximetilglutaril-CoA

citosol

CH3

OH

--OOC CH2 C CH2 CO SCoA

HMG-CoA Reductaza

2NADPH2NADP

+

HSCoA

OH

CH3

-OOC CH2 C CH2 CH2 OH

Mevalonat

4

-OOC CH2 C CH2 CH2 OH

CH3

OH

2ATP2ADP

2 trepte

Kinaze Decarboxilaza

CO2

ATP ADP Pi+

CH2 C CH2 CH2 O

CH3

P P

PPCH2 C CH2 CH2 O

CH3

PPCH3

CH3

C CH CH2 O

Izopentenil pirofosfat (IPP) Dimetilalil pirofosfat (DPP)

Izomeraza

Izoprenoizi cu 5C

“activaţi”

BIOSINTEZA - Etapa II

DPP

IPP

OCH2CHC

CH3

CH3P P

CH3

CH2 C CH2 CH2 O P P

PPi

PPCH3 C CH CH2 O

CH3

CH2

CH3

CH2CHC

Geranil pirofosfat (C10)

PPi

PPCH2 C CH2 CH2 O

CH3

IPP

C CH CH2

CH3

CH2CH2CHCCH3 P P

CH3CH3

CH2 CHC CH2 O

Farnezil pirofosfat (C15)

Prenil transferaza

Prenil transferaza

Condensare cap-coada

Condensare cap-coada

BIOSINTEZA - Etapa III

5

Farnezil pirofosfat (C 15)

OCH2C CHCH2

CH3CH3

PPCH3 C CH CH2 CH2

CH3

CH2CHC

NADPH

NADP+

PPi

Scualen sintaza

2

(condensare cap-cap)

O2 H2O

NADPHNADP

+

Epoxidaza

O

H+

Scualen 2,3-Oxidoscualen

HO

Ciclaza

Lanosterol

(C 30)

(C 30)

BIOSINTEZA - Etapa III (continuare)

(C 30)

Lanosterol

19 reactiireticul endoplasmic

HOHO

Colesterol(C 27)

Multe reactii catalizate de monooxigenaze

(Cit P450, NADPH, O2)

BIOSINTEZA - Etapa IV

6

Alţi derivati izoprenoidici

Proteine prenilate

CH2C CHCH2

CH3CH3

CH3 C CH CH2 CH2

CH3

CH2CHC S Proteina

Gruparea farnezil sau geranileranil ancoreaza proteina de membrane

(multe proteine implicate in semnalizarea celulara poseda ancore lipidice)

Dolicol PP

Coenzima Q

Hemul Cit a

OCH2

CH3

PPC CH CH2 CH2

CH3

CH2CH2H16-19

CH

O

O

CH2 CH2)nCH C

CH3

H(

CH3O

CH3O

CH3

membrane

lipid

anchor

protein

BIOSINTEZA – Schemă

Acetil CoA

Glucoză

Acizi graşi

Amino acizi

HMG CoA

Mevalonat

Unităi izoprenoide

Scualen

Colesterol

HMG CoA Reductaza Etapa limitantă de viteză

7

Controlul nivelului colesterolului

Un adult normal

• sintetizează ~1g colesterol /zi

• consumă ~ 0.3g colesterol /zi.

Nivelul plasmatic (150 - 200 mg/dL) este menţinut prin:

• controlul sintezei de novo, respectiv prin reglarea activităţii şi

concentraţiei HMGCoA reductazei

• preluare celulară, mediată de LDL-receptori, şi prin revers-

transport, mediat de HDL.

Nivelul intracelular de colesterol ne-esterificat este menţinut prin

reglarea acil-CoA:colesterol aciltransferazei (ACAT)

Reglarea HMG-CoA Reductazei

Reglare rapidă = reglarea activităţiiInhibiţie prin fosforilare

Reglare lentă = reglarea concentraţiei

Reglarea proteolizei HMG-CoA Reductazei:

Colesterolul stimulează degradarea HMG-CoA Reductazei HMG-CoA Reductaza prezintă un domeniu transmembranar sensibil la

steroli (“sterol-sensing domain” sau SSD) care are rolul de a activa degradarea enzimei de către proteazom (complex de proteaze)

Reglarea transcrierii genei care codifică enzima:

Nivelul scăzut de colesterol → eliberarea SREBP-2 (“sterol regulatory element binding proteins”) din proteina precursoare transmembranară

SREBP-2 (factor de transcriere) activează transcrierea genelor HMG-CoA Reductazei şi a altor enzime implicate în sinteza colesterolului.

8

Reglarea activităţii HMG-CoA reductazei

HMG-CoA Reductaza este inhibată prin fosforilare, catalizată de reductaz kinază care, la rândul ei, este activată prin fosforilare catalizatăde reductaz kinaz kinază

Defosforilarea este catalizată de fosfoprotein fosfatază care este inhibată de inhibitorul specific PPI (activ în forma fosforilată). Fosforilarea inhibitorului este catalizată de protein kinaza cAMP dependenta (PKA).

De observat că inhibitorul PPI fosforilat inhibăconcomitent atât propria defosforilare cât şi defosforilarea HMG-CoA reductazei şi a reductaz kinazei!

Glucagonul şi adrenalina stimulează

fosforilarea PPI => inhibă sinteza

colesterolului

Insulina stimulează defosforilarea =>

activează sinteza colesterolului

Reglarea concentraţiei HMG-CoA reductazei

Proteoliză

Sinteză

HMG-CoA reductaza Aminoacizi

Prin interacţiunea colesterolului cu domeniul sensibil la

steroli al HMG-CoA reductazei se activează degradarea

enzimei via proteazom

Nivelul scăzut de colesterol determină desprinderea SREBP-2 din

precursorul lui situat în membrana RE. Acest factor de transcriere

traversează nucleul şi activează transcrierea genelor HMG-CoA

reductazei precum şi ale altor gene implicate în sinteza colesterolului

9

Medicamente hipocolesterolemiante

HO

H3C

HMG

COO-

COO-

O

COO-

HO

OH

C

O

Simvastatin

Analogii structurali ai HMG- CoA = Statine (simvastatin, lovastatin, mevastatin)

=> Sunt inhibitori competitivi ai HMG-CoA reductazei

Sunt folosiţi pentru a reduce hipercolesterolemia

Soarta colesterolului hepatic

Colesterol

Acizi biliari

Vezica biliară

Depozitat &

Concentrat

în

Intestin

1g zilnic

0.2 - 0.6g zilnic

Eliberat in

10

Transportul plasmatic al colesterolului

• Rolul chilomicronilor în transportul colesterolului exogen

• Rolul LDL şi HDL în transportul colesterolului endogen

Formarea

& Rolul

LDL

11

Formarea & Rolul HDL

Esterificarea colesterolului

intracelular

ACAT = Acil-CoA Colesterol Acil Transferaza

12

Esterificarea colesterolului din HDL

Lecitin Colesterol Acil Transferaza

Lipoproteina (a)

Lipoproteina (a) sau lp(a) este LDL care are în plus apo(a)

legată covalent de apo B-100.

Dacă este prezentă în cantitate mare în plasmă determină

creşterea riscului pentru boala coronariană.

Izomerii trans ai acizilor graşi nesaturaţi (din margarină, “fast

food”) determină creşterea, iar homonii estrogeni determină

reducerea nivelului ei plasmatic.

Apo(a) este homoloaga plasminogenului (precursorul plasminei

care actionează asupra fibrinei, principala proteină din cheagul

de sânge). Se presupune că un nivel ridicat de lp(a) încetineşte

liza cheagului de sânge concurând cu plasminogenul pentru

legarea activatorilor acestuia.

Hormoni steroizi

• Hormoni steroizi– Definiţie

– Clasificare

• Hormoni corticosteroizi– Clasificare

– Sinteza & Rol

– Patologie

• Hormoni sexuali– Clasificare

– Sinteza & Rol

– Patologie

Hormoni steroizi – Definiţie

Sunt compuşi sintetizaţi din colesterol în glandele

cu secreţie internă:

Corticosuprarenale (CSR) glucocorticoizi,

mineralocorticoizi

sexocorticoizi

Ovare & Placentă: hormoni sexuali feminini

Testicule: hormoni sexuali masculini

Hormoni corticosteroizi

Hormoni sexuali

Colesterolul = precursor al hormonilor steroizi

Colesterol

Pregnenolonă

Progesteronă

Cortisol(Glucocorticoid)

Corticosteronă

(Mineralocorticoid)

Testosteronă

Estradiol(Hormoni sexuali)

Aldosteronă(Mineralocorticoid)

Hormoni corticosteroizi - Provenienţa

Hormoni steroizi – Clasificare & Localizare & Rol

Clasa HormonOrgan

producător

Celulaproducătoare

ControlŢesut

ţintăEfecte

GlucocorticoiziCortizol

Cortizon

Corticosterona

CSRZona

fasciculatăACTH

Muşchi

Ficat

Ţesut

adipos

Metabolice:

proteoliza

lipoliza

gluconeogeneza

Antiinflamatoare

Mineralocorticoizi Aldosterona CSRZona

glomerulară

Angiotensina

[Na+]/[K+]Rinichi

Favorizează

-reabsorbţia Na+, Cl-,

-eliminarea K+

Reglează volemia

Androgeni

Testosterona Testicole Celule Leydig LH Muşchi

Stimulează

- biosinteza proteinelor

- spermatogeneza

Androstendiona CSR Zona reticulată ACTH

Organe

reprod.

masculine

Imprimă caracterele

secundare masculine

Virilizare

Estrogeni Estradiol OvareFoliculi de

GraafLH, FSH

Organe

reprod.

feminine

Imprimă caracterele

sexuale feminine

Controlează faza

foliculară a ciclului

ovarian

Progestageni ProgesteronaOvare &

PlacentaCorpul galben LH, FSH Uter

Determină nidarea şi

dezv. ovulului fertilizat

Controlează faza

luteală a ciclului

ovarian

Sinteza hormonilor steroizi - Schema

• Etape1. Colesterol → Pregnenolonă = Etapa limitantă de viteză

2. Pregnenolonă → Progesteronă

3. Progesteronă → Aldosteronă

→ Cortizol

• EnzimeEtapa 1: Oxidaza cu funcţie mixtă + desmolaza (mitocondrie)

Etapa 2: 3-β-ol-Dehidrogenaza + Δ4,5-Izomeraza (reticul endoplasmic)

Etapa 3:

21-Hidroxilaza sau 17-α-Hidroxilaza (reticul endoplasmic)

11-β-Hidroxilaza (mitocondrie)

18-β-Hidroxilaza + 18-β-Dehidrogenaza = Aldosteron sintaza (mitocondrie)

C17-C20- Liaza (reticul endoplasmic)

Hormoni corticosteroizi - Sinteza

Hormoni corticosteroizi – Sinteza

Zona reticulată

Zona fasciculatăZona glomerulară

Transformarea Colesterol → Pregnenolona

Colesterol↑

Lipoproteine

Sinteză in situ

Colesterol

esterificat(citoplasmă)

ACTH

Colesterol

liber(citoplasmă)

StARColesterol

liber(mitocondrie)

Pregnenolonă

“Steroidogenic acute

regulatory protein”

+

Adenilat ciclază

cAMP

Colesterol

esteraza

+

Transformarea Colesterol → Pregnenolona

Enzima de clivare a catenei laterale (SCC)

(Mitocondrie)

Soarta Hormonilor sexocorticoizi

Sinteza aldosteronei - ControlSinteza aldosteronei este controlată de sistemul renină-angiotensină

Spironolactona = antagonist!

antihipertensiv

Sinteza cortizolului - Control

• Sinteza cortizolului este controlata de ACTH

Stres

Cortizol - Rol

• Efecte metabolice:

↑ proteoliza musculară

↑ dezaminarea hepatică a aminoacizilor

↑ gluconeogeneza & glicogenosinteza

↑ acţiunea catecolaminelor (efect permisiv)

↓ captarea glucozei de către ţesuturile insulino-dependente

• Efect antiinflamator: – Inhiba fosfolipaza A2 => ↓sinteza PG &LT

• Efect imunosupresiv

• Contribuie la menţinerea presiunii arteriale– Promoveaza eliberarea angiotensinogenului

– Impiedică eliberarea vasopresinei

Soarta gluco & mineralocorticoizilor

• Sunt transportaţi în plasmă de către transcortină şi albumină

• Au timpul de înjumătăţire: 1,5-2 ore

• Sunt inactivaţi (prin hidrogenare + clivare) la nivel hepatic

• După inactivare sunt conjugaţi cu acidul glucuronic sau H2SO4

=> compuşi hidrosolubili → bilă → intestin → urină (70%)

→ fecale (30%)

• Nivelul 17-ceto steroizilor din urină reflectă funcţia CSR

Inactivare cortisol

Hidrogenare

Hidrogenare

Inactivare cortisol- continuare

Clivare C17

Conjugare

Patologie - Sindromul CushingTulburare endocrină cauzată de expunerea prelungită a organismului la

nivele crescute de glucocorticoizi, de origine endogenă sau exogenă.

Cauze

• Terapia cu glucocorticoizi

indicată după transplantul de organ sau în afecţiunile cronice, inflamatorii

=> Sindromul Cushing iatrogen

• Tumorile benigne ale hipofizei => secreţie crescută de ACTH => Boala Cushing

• Tumorile benigne & maligne ale glandelor suprarenale

=> secreţie crescută de cortizol => Sindromul Cushing ACTH-independent

• Tumorile benigne & maligne ale plămânilor

=> secreţie ectopică de ACTH

=> Sindromul Cushing ectopic sau paraneoplazic

Sindromul Cushing - Manifestări clinice

Atrofia glandei suprarenale => ↓ Cortizol

↑ACTH

Manifestări clinice

• Oboseală fizica & psihică

• Pigmentare maronie a pielii & mucoaselor

• Hipotensiune arterială

• Hipoglicemie & Anorexie

• Preferinţă deosebită pentru sarea de bucătărie.

Patologie - Boala AddisonTulburare endocrină cauzată de expunerea prelungită a organismului la nivele

scăzute de cortizol (uneori şi de aldosteron) datorită insuficienţei suprarenale

Etiologie

Atrofia glandelor suprarenale ca urmare a unui proces distructiv

de natură tuberculoasă sau de autoimunizare

Hormoni sexuali - Sinteza

Testosterona - Soarta

2% Ficat

1-5% Creier

90% Ficat

4% Prostată

Vezicule seminale

Organe genitale externe

Piele din zona genitală

TESTOSTERONA

DHT

mai activă!

17-Cetosteroizi(Nivelul urinar reflectă activitatea

testiculară & corticală)

Estradiol(Determină comportamentul

sexual al individului)

Androstandiol

În celulele ţintă DHT stimulează transcrierea genelor care codifică proteinele implicate în

producerea efectelor hormonului:Diferenţierea sexuală

Apariţia caracterelor sexuale secundare

Stimularea sintezei proteice (dezvoltarea muşchilor scheletici & oaselor)

Determinarea comportamentului masculin

Reglarea funcţiei testiculare

Hormoni estrogeni - Biosinteza & Soarta

Aromataza este prezentă în:

Ţesutul adipos

Ficat

Piele etc.

Activităţii => « estrogenizare »

observata în

• ciroza hepatică

• hipertiroidism

• obezitate

• îmbătrânire.

Hormoni sexuali feminini – Rol

Ovare

Ruperea folicului

Expulzarea ovulului

Transformarea foliculului în corp

galben care produce progesterona =

hormonul gestatiei (care pregăteşte

uterul în vederea nidării & dezvoltării

ovulului şi determină dezv. gl. mamare)

Ovare

Ruperea unui folicul de Graaf care produce

estradiol (E2) şi inhibină (FSH)

Apariţia caracterelor sexuale feminine

Osificarea

Intărirea pereţilor vasculari

Eliberarea angiotensinogenului

La 8 zile după ovulaţie corpul galben involuează => scade secreţia de hormoni => menstra.

Dacă are loc fertilizarea ovulului => rolul LH este preluat de gonadotropina corionică (hCG) = hormon placentar care

stimulează producerea progesteronei de către corpul galben şi apoi de către placentă (hCG apare în urină la câteva zile după

implantarea ovulului => evidenţierea ei în urină = test de sarcină). La menopauză dispar toţi foliculii => ↓ sinteza ovariană a

hormonilor

11/25/2010

1

Catabolismul Colesterolului

–Definiţie

–Localizare

–Sinteza acizilor biliari “primari”

–Sinteza sărurilor biliare

–Soarta sărurilor biliare & Circuitul enterohepatic

–Patologie

• Deficienţa de săruri biliare (colelitiaza)

• Xantomatoza cerebro-tendinoasă

• Definiţie

Cale prin care

Colesterol → Acizi biliari

- utili pentru digestia lipidelor

- forma de eliminare a colesterolului

• Localizare

- ficat (reticul endoplasmic): colesterol → acizi biliari primari

- colon: acizi biliari primari → secundari

Catabolismul Colesterolului

11/25/2010

2

• Formarea acizilor biliari primari

Catabolismul Colesterolului – Etapa I

Sistemul microzomal de hidroxilare

11/25/2010

3

Catabolismul Colesterolului – Etapa II• Conjugarea acizilor biliari primari

• Formarea acizilor biliari secundari (sub acţiunea florei microbiene)

Acizii biliari primari conjugaţi → acizi biliari primari deconjugaţi (colon)

Acizii biliari primari (deconjugaţi) → acizi biliari secundari (colon)

Catabolismul Colesterolului – Etapa III

Lipseşte OH din poziţia 7!

11/25/2010

4

Reciclarea acizilor biliari

Sinteza (0,2-0,6 g/zi) → Ficat

Depozitare → Vezica biliară

Secreţie → Intestin

Reabsorbţie (95%) → Ileum

Reciclare de 6-8 ori/zi

Excreţie 0,2-0,6g/zi

Litiaza biliară

Deficienţa ereditară de colesterol-7α-hidroxilază =>

↑colesterol liber (insolubil) din vezica biliară

=> formarea cristalelor de colesterol

11/25/2010

5

Xantomatoza cerebro-tendinoasă

• Deficitul de colesterol-26-hidroxilază

=> blocarea etapei finale de formare a acizilor biliari

=> acumularea colesterolului în diferite ţesuturi

=> apariţia xantoamelor tendinoase şi a neuropatiei periferice

Piele

Ficat

Rinichi

Calcitriol = forma cea mai activa a vitaminei D

Radiaţiile UV clivează legatura C9-C10 deschizând ciclul B al 7-dehidrocolesterolului

=> colecalciferol, precursor inactiv al calcitriolului.

Intermediar in sinteza colesterolului

Colecalciferol 25-hidroxilaza

(O2, Cit P450,, NADPH)

Sinteza & Rolul vitaminei D3

UV

25-Hidroxicolecalciferol

1-hidroxilaza

(O2, Cit P450,, NADPH)

11/25/2010

6

Rolul Vitaminei D3

Vitamina D3 menţine nivelul plasmatic al calciului prin:

1) creşterea absorbţiei calciului (Ca2+) din intestin

2) reducerea pierderii calciului la nivel renal

3) stimularea resorbţiei osoase.

1. Efectul asupra intestinului

Stimulează absorbţia intestinală a Ca2+ şi a fosfatului (PO43-)

Pătrunde în celula intestinală unde se leagă de receptorul specific din citoplasmă.

Complexul intră în nucleu şi interactionează specific cu ADN-ul => intensificarea

sintezei proteinei care leagă calciu

2. Efectul asupra osului

Stimulează mobilizarea Ca2+ şi a PO43- din os printr-un proces care necesită

prezenţa hormonului paratiroidian (PTH) => Creşterea nivelului Ca2+ şi a fosfatului

plasmatic

3. Efectul asupra rinichiului

Împreună cu hormonul paratiroidian stimulează reabsorbţia si inhibă excreţia Ca2+

Osteomalacia & Rahitismul

Osul se formează prin mineralizarea osteoidului (amestec proteic, predominant

colagen tip I) secretat de osteoblaste.

O insuficientă mineralizare sau disfuncţia osteoblatelor conduce la osteomalacie

Osteomalacia, prezentă la copii este denumită rahitism

Cauzele osteomalaciei

Dieta deficitară în vitamina D sau calciu

Acidoza renală tubulară => excreţie excesivă a fosfatului în urină

Paratiroidectomia (excizia paratiroidei).

Pseudofractură

11/9/2010

1

EICOSANOIDE

• Definiţie & Caracteristici

• Clasificare

• Sinteză & Rol

• Mecanism de acţiune

• Rol în inflamaţie

• Definiţie= compuşi derivati din acidul polinesaturat cu 20 atomi de C (eicosatetraenoic)

• Caracteristici Sunt sintetizaţi în cantitate foarte mică în aproape toate tipurile de celule

Nu se depozitează

Au durată scurtă de viaţă (t1/2= sec →min)

Sunt consideraţi “hormoni locali” => acţionează asupra celulelor învecinate(acţiune paracrină) sau asupra celulelor producătoare (acţiune autocrină)

Rolul lor biologic este mediat de receptori membranari sau nucleari

Sunt implicaţi în:

- răspunsul inflamator (după infecţie & injurie),

- reglarea

contracţiei celulelor musculare netede (intestin, uter)

excreţiei renale a H2O şi Na+

presiunii sângelui

- modularea

constricţiei & dilatării vaselor

constricţiei & dilatării brohiilor

EICOSANOIDE – Definiţie & Caracteristici

11/9/2010

2

• Prostaglandine & Prostacicline

• Tromboxani

• Leucotriene & Lipoxine

EICOSANOIDE –Clasificare dpdv structural

Prostaglandine - Caracteristici structurale

• acizi cu 20 atomi de C (COOH la C1)

• legătura C8 – C12 închide un ciclu cu 5C

• la C9 şi C11 există –OH sau =O

• la C15 există –OH

• PG din seria 1 au o legătura dublă C13 - C14(trans)

• PG din seria 2 au 2 legături duble C13 - C14, C5 - C6 (cis)

• PG din seria 3 au 3 legături duble C13 -C14, C5 - C6, C17 - C18 (cis)

11/9/2010

3

Prostaciclina

Prostaglandine & Prostaciclina - Structuri

R4 conţine 4C inclusiv COOH

R7 conţine 7C (inclusiv COOH)

R8 conţine 8C

(endoperoxizi ciclici)

PG din seriile 1,2,3 şi precursorii lor

11/9/2010

4

Tromboxani – Caracteristici structurale

• conţine un heterociclu format din 5 atomi de C şi un atom de O

• substiuenţii sunt ataşati de C9 şi C11

• în cazul TXA2 un atom de O face legătura între C9 şi C11

Leucotriene & Lipoxine – Caracteristici structurale

LTA4

sunt acizi cu 20 atomi de C

au 4 legături duble dintre care 3 sunt conjugate = triene (de obicei Δ7,9,11)

LTA4 = precursor al celorlalte LT = acidul 5-6 epoxi eicosa 7,9,11,14 tetraenoic

LTC4, LTD4, LTE4 au C6 legat de atomul de S al GSH, Cys-Gly, respectiv al Cys

LTB4→LTE4 au la C5 gruparea OH

LTB4 si LXA4 au grupări OH suplimentare la C12, respectiv C6 şi C15

11/9/2010

5

EICOSANOIDELE derivate din acidul arahidonic

Prostacicline

Tromboxani

Biosinteza eicosanoidelor

11/9/2010

6

Biosinteza PG & TX din acidul arahidonic

Activitati ale PG

endoperoxid sintazei

Distribuţie

largă

Prostaglandin endoperoxid sintaza

• Localizare microzomală

• Are 2 forme:COX1 = constitutivă, sintetizată de majoritatea celulelor.

Este necesară pentru homeostazia tractului gastro-intestinal,

homeostazia renală,

agregarea plachetară

diferenţierea macrofagelor

Este inhibată de aspirină,

indometacin,

fenilbutazonă

COX2 = inductibilă, sintetizată de anumite celule ca răspuns la secreţiilecelulelor imune şi antiinflamatorii. PG rezultate mediază durerea, eritemul, edemul, febra!

Este inhibată de hormonii glucocorticoizi (ex.cortizol), IL4

antiinflamatoare nesteroidice (AINS)

Inhibiţia specifică (ex. celecoxib) a COX2 reduce procesul inflamator darmenţine funcţiile fiziologice ale COX1!

11/9/2010

7

Efectul antiinflamatoarelor nesteroidice asupra COX

Inhibitori reversibili ai COX(Tylenol)

(Advil)

Rolurile PGE2, PGF2a, PGI2 şi TXA2

PGE2 (produsă în special de rinichi)

Relaxează musculatura circulară

a tubului digestiv

Inhibă secreţia sucului gastric şi

absorbţia intestinală

Vasodilatator

Bronhodilatator

Tranchilizant

Anticonvulsionant

PGF2α (produsă de maoritatea ţesuturilor)

Contractă musculatura circulară şi

longitudinală a tubului digestiv

Stimulează contracţiile uterului

Vasodilatator

Antitranchilizant

Determină convulsii

TXA2 (produs de plachetele sanguine)

Contractă musculatura netedă a

vaselor => ↑ presiunea arterială

Induce agregarea plachetară

Bronhoconstrictor

Mobilizează Ca2+ intracelular

PGI2 (produsă de endoteliul vascular)

Relaxează musculatura netedă a

vaselor => ↓ presiunea arterială

Inhibă agregarea plachetară

Stimulează formarea cAMP

11/9/2010

8

Sinteza LT – Calea lipoxigenazei

SRSA

SRSA = “slow reacting substances of anaphylaxis”

• Leucocite

• Mastocite

• Trombocite

• Plămâni

• Piele

Localizare

Sinteza lipoxinei A4

• Determină chemotaxie

• Stimulează producerea anionului superoxid în leucocite

Rol

biologic

11/9/2010

9

Funcţiile leucotrieneloreliberate din mastocite ca urmare a interacţiunii lor cu alergenul

LT = Mediatori ai reacţiilor alergice şi inflamatorii

Permeabilizează capilarele => edem

Atrag (chemotaxie) şi activează leucocitele

=> implicarea în hipersensibilitatea imediată şi socul anafilactic

Determină bronhoconstricţie şi secreţie de mucus

=> implicarea în producerea astmului bronsic

Mecanismul de acţiune a eicosanoidelor

• PGE2, PGD2, PGI2 → receptori membranari => ↑[cAMP]

• PGF2α, TXA2, Endoperoxizii, LT → receptori membranari

=> ↑[Ca2+ intracelular]

A. Stimulează formarea mesagerilor de ordinul 2

B. Modulează activitatea Adenilat ciclazei prin intermediul

proteinei Gs sau Gi

=> În funcţie de tipul şi localizarea receptorului determină efecte diferite!

Exemplu

• Acţiunea paracrină a TXA2 din trombocite determină contracţia celulelor musculare netede

din vecinatate

• Acţiunea autocrină a TXA2 determină agregarea trombocitelor

11/9/2010

10

ANALOGII eicosanoidelor endogeneutilizaţi ca medicamente

Analogii

• PGE1 & PGE2 suprimă ulcerul gastric prin inhibiţia secreţiei de

HCl de către celulele mucoasei stomacului

• PGE1 sunt utilizaţi în tratarea impotenţei sexuale

• PGI2 sunt utilizaţi în tratarea hipertensiunii pulmonare primare

INFLAMAŢIA

Definiţie= proces complex prin care ţesutul viu răspunde la agresiunile fizice, chimice,

biologice (infectii cu microorganisme)

Etapele procesului inflamator1. Eliberarea mediatorilor chimici din celulele traumatizate sau din celulele care

migrează la locul traumatismului:

factori ai coagulării, chinine;

componente ale complementului;

histamină;

metaboliţi ai acidului arahidonic (LT, PG).

2. Vasodilataţie (datorită PGE2) => eritem;

3. Contracţia musculaturii netede & Permeabilizare vasculară

(datorită histaminei secretată de mastocite) => edem;

4. Chemotaxie (datorită LTB4) => acumulare leucocite, PMN, macrofage;

5. Hipertermie (datorită acţiunii IL-1, secretată de PMN, asupra SNC);

6. Hiperalgie.