LIPIDI: contenuto energetico

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1 organici

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3 LIPIDI: contenuto energetico Alimenti Energia lorda Kcal/g KJ/g Glucosio Amido Cellulosa Burro Sego bovino Semi oleosi Caseina

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6 Lipidi semplici (o lipidi neutri) Colesterolo e colesterolo estere Lipidi strutturali (componenti delle membrane biologiche) glicerofosfolipidi sfingolipidi Lipidi composti

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9 ACIDI GRASSI: saturi a catena corta

10 ACIDI GRASSI: saturi a media catena

11 ACIDI GRASSI: saturi a catena lunga Nell uomo la quota di acidi grassi saturi non dovrebbe superare il 10% dell energia della dieta (WHO, 1990).

12 Profilo acidico (mmol/mol) dei grassi alimentari Acidi grassi Burro Lardo Sego Olio arachidi Olio soia Saturi corti-medi : : : : : Saturi lunghi : : : Insaturi : : :

13 Composizione in acidi grassi (AG) della frazione lipidica di carni di animali di specie diverse Specie Bovino Ovino Suino Coniglio Pollo Anatra Tacchino Struzzo Grasso (%) SFA(%) MUFA (%) PUFA (%) PUFA/MUFA SFA saturated fatty acids MUFA mono-unsaturated fatty acids PUFA poliunsaturated fatty acids

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15 CH 3 CH2 CH 2 CH2 CH 2 CH2 CH 2 CH2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 COOH 1 Acido palmitico C16:0 CH 3 CH2 CH 2 CH2 CH 2 CH2 CH 2 CH2 CH 9 CH 1 COOH CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH2 CH 2 CH 2 Acido oleico C18:1 (Ac. 9 Ottadecenoico)

16 6 Acidi grassi essenziali (vitamina F) CH 3 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH CH CH CH CH2 CH2 CH2 COOH Acido linoleico C18:2 (Ac. 9,12 Ottadecadienoico) 3 CH 3 CH2 CH 15 CH CH 2 CH 12 9 CH CH CH 2 CH 2 CHCH 2 CH 2 CH 2 CH2 CH 2 CH 2 1 COOH Acido linolenico C18:3 (Ac. 9,12,15 Ottadecatrienoico)

17 6 CH 3 CH2 CH 2 CH2 CH 2 CH2 CH 2 CH CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH CH CH CH2 CH2 CH2 COOH Acido arachidonico C20:4 (4 doppi legami) ACIDO PROSTANOICO PGE 1 PGF 1 PGE 3 PGE 2 PGF 2

18 Catena satura 111 Doppio legame cis 123 Doppio legame trans 123

19 Principali lipidi di membrana: fosfolipidi, glicolipidi e colesterolo I più abbondanti sono i fosfolipidi 14 F o s f o li p id i - f o s f a t id i lc o lin a Ciascun doppio legame forma un ginocchio nella coda.

20 Il grado di insaturazione conferisce fluidità alla membrana 15 Catene idrocarburiche insature con doppi legami cis Catene idrocarburiche sature MOVIE

21 Fluidità di Membrana Definizione: grado di libertà delle molecole liposolubili di muoversi all interno della membrana La fluidità, a sua volta, influenza la permeabilità della membrana e l attività di molte proteine di membrana, che possono essere enzimi, recettori, trasportatori... La fluidità di membrana è in parte legata all impaccamento dei lipidi nel doppio strato lipidico che è influenzato da: 1. natura della catena degli acidi grassi 2. quantità di colesterolo 3. interazioni sia polari che non polari tra lipidi e proteine

22 18:0 18:1 n-9 18: n-6 20:4 n-6

23 Differenza di configurazione tra grassi TRANS e CIS acidi

24 Fluidità di Membrana influenza della natura della catena degli acidi grassi

25 Fluidità di Membrana influenza della dieta La composizione dei lipidi della dieta influenza la composizione delle membrane cellulari (es: arricchimento di PUFA n-3); Considerata l importanza della fluidità della membrana cellulare le variazioni di composizione sono però strettamente controllate (es: quantità di colesterolo e grado di insaturazioni dei PL).

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27 Principali acidi grassi monoinsaturi e loro distribuzione in natura Numero Atomi di C Denominaz. Comune Denominaz. IUPAC Notazione abbreviata Fonti in natura 10 Caproleico cis-9-decanoico C10:1 Latte 14 Miristoleico cis-9- tetradecenoico C14:1 Latte 16 Palmitoleico cis 9-esadecenoico C16:1 Tutti i grassi animali e vegetali 18 Oleico cis 9-octadecenoico C18:1 9 Tutti gli oli ed i grassi, olio di oliva (59-83%,), oli di semi (40-70%) 18 Vaccenico trans-11- octadecenoico 18 Vaccenico cis 11- octadecenoico C18:1 11 C18:1 11 Latte Olio di Pesce 20 Gadoleico cis-9-eicosenoico C20:1 9 Olio di Pesce 22 Cetoleico cis-11-docosenoico C22:1 11 Olio di Pesce 22 Erucico cis-13-docosenoico C22:1 13 Olio di Cruciferae

28 Principali acidi grassi poliinsaturi e loro distribuzione in natura Numero di Atomi di C Denominaz. Comune Denominazione IUPAC 18 Linoleico Cis,cis-9,12- octadecadienoico 18 Linolenico Cis,cis,cis-9,12,15- octadecatrienoico 18 -Linolenico Cis,cis,cis,6-9,12,- octadecaesaenoico Notazione abbreviata Fonti in natura C18:2 Oli vegetali, (oli di semi di girasole, mais ecc) C18:3 Oli vegetali, (oli di semi di soia, colza ecc) C18:3 Oli di pesce, olio di semi di Borrago officinalis 18 octadecatetraenoico C18:4 Oli di pesce 20 Cis,cis-13,16- eicosadienoico 20 Diomo- - Linolenico Cis,cis-cis- 6 8,11-14-eicosatrienoico 20 Arachidonico Cis,cis,cis,cis-5,8,11,14- eicosatetraenoico 6 20 EPA Cis,cis,cis,cis-5,8,11,14-17 eicosapentaenoico 3 C20:2 Oli di pesce, olio di semi di colza C20:3 vegetali C20:4 Oli di pesce C20:3 Oli di pesce 25 C25:4 Oli di pesce 26 C26:5 Oli di pesce

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30 Irrancidimento Reazioni degli acidi grassi

31 IDROGENAZIONE A livello industriale si effettua per aumentare la consistenza e la conservabilità dei grassi. I batteri ruminali idrolizzano i trigliceridi e idrogenano gli acidi grassi

32 AUTOSSIDAZIONE DEI LIPIDI Iniziazione Luce/calore/metalli Propagazione ROO + C=C ROO-C-C Terminazione

33 La FRAZIONE INSAPONIFICABILE è costituita da una serie eterogenea di classi di sostanze comprendenti: terpeni, diterpeni e triterpeni; squalene; idrocarburi policiclici aromatici; alcoli lineari terpenici, diterpenici, triterpenici; tocoferoli; steroli, secoridoidi (oleuropeina, glicoside dell acido elenoico).

34 TERPENI

35 TETRATERPENI

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37 Dialcoli terpenici CH 2 OH CH 2 OH HO HO eritrodiolo uvaolo

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41 La digeribilità e l assorbimento intestinale degli acidi grassi sono resi difficoltosi dalla loro idrofobicità e dalla natura acquosa dell ambiente digestivo. Solo gli acidi grassi a catena corta hanno idrofilia sufficiente per essere assorbiti come i nutrienti idrosolubili. A mano a mano che la catena si allunga, l idrofobia prevale e l assorbimento intestinale tende a diventare più difficile.

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44 Colesterolo Deposito di colesterolo nelle arterie Costituente delle membrane cellulari Precursore di ormoni steroidei Malattie cardiache Infarto Arteriosclerosi Precursore dei Sali biliari Sintesi di vit. D Essenziale per la vita! Maggiore cause di morte nell uomo!

45 Colesterolo Il colesterolo è prodotto soprattutto dal fegato ed è presente in tutte le cellule dell'organismo. E un costituente essenziale delle membrane cellulari Precursore: - acidi biliari (400 mg/die) - ormoni steroidei (cortisolo, aldosterone, ormoni sessuali) - vitamina D Stretta correlazione fra livelli di colesterolo ematico e rischio di malattia coronarica DIETA Oltre alla quota prodotta normalmente a livello epatico, il colesterolo è introdotto dall'esterno con l'alimentazione: è presente soltanto in alimenti di origine animale mentre nelle piante è presente sotto forma di fitosteroli

46 LIPOPROTEINE Il colesterolo, come tutti i lipidi, non è solubile nel sangue. Per poter circolare deve essere inglobato in aggregati di trasporto di forma sferica o a disco: LIPOPROTEINE CM VLDL IDL LDL HDL Principale apob apob apob apob apoa-i Apoproteina Principale TG TG CE CE CE lipide Le Lipoproteine sintetizzate nel fegato ed in altri tessuti possono essere grossolanamente distinte in due categorie: (a) quelle che contengono preferenzialmente apo B (Chilomicroni e VLDL) (b) quelle che contengono preferenzialmente apo A (HDL)

47 CLASSIFICAZIONE LIPOPROTEINE Nome Densità Dimensioni (nm) Composizione Rappresentazione Chilomicroni Densità inferiore a tutte le altre lipoproteine Colesterolo(2%) Proteine (2%) Esteri di colesterolo (4%) Fosfolipidi (7%) Trigliceridi (85%) VLDL Densità molto bassa Colesterolo(4%) Proteine (8%) Esteri di colesterolo (16%) Fosfolipidi (17%) Trigliceridi (55%) IDL Densità Intermedia Colesterolo (5%) Proteine (10%) Esteri di colesterolo (25%) Fosfolipidi (20%) Trigliceridi (40%)

48 CLASSIFICAZIONE LIPOPROTEINE Nome Densità Dimensioni (nm) Composizione Rappresentazione LDL e Lp (a)* Densità bassa Colesterolo (7%) Proteine (20%) Esteri di colesterolo (46%) Fosfolipidi (21%) Trigliceridi (6%) HDL Densità alta 7,5-10 Colesterolo (5%) Proteine (50%) Esteri di colesterolo (16%) Fosfolipidi (25%) Trigliceridi (4%) *La lipoproteina (a) [Lp(a)] è uguale alle LDL ma contiene in più una proteina detta apolipoproteina (a) [Apo(a)]. La Lp(a) è stata recentemente associata allo sviluppo dell aterosclerosi.

49 CHILOMICRONI Sono assemblati nelle cellule della mucosa intestinale (tenue) Contengono i lipidi introdotti con la dieta (soprattutto trigliceridi) insieme ad altri lipidi sintetizzati dalle stesse cellule e apo B-48 Le cellule li riversano nel sistema linfatico e tramite questo raggiungono il sangue, dove ricevono la apo C-II e la apo E diventando chilomicroni maturi. La apo C-II attiva la lipoproteina lipasi (endotelio dei capillari) degradazione dei trigliceridi (ac. grassi + glicerolo). (a) gli ac. grassi sono conservati (Nel tessuto adiposo gli acidi grassi sono riesterificati in trigliceridi e conservati) oppure utilizzati a scopo energetico (Nel muscolo scheletrico e miocardio gli acidi grassi sono ossidati per ricavare energia) (b) Il glicerolo è metabolizzato dal fegato. Struttura di un chilomicrone

50 Le particelle residue (remnants), che trasportano gran parte del colesterolo, sono captate velocemente dal fegato (un recettore epatico riconosce la apo E) ed il loro contenuto è rapidamente degradato. In tutto questo processo è importante l attività della lipasi lipoproteica perchè, con la sua azione, determina la velocità di scomparsa dal circolo dei chilomicroni (e delle VLDL). Una carenza della lipasi lipoproteica o della apo C- II provoca un accumulo di chilomicroni nel plasma (Iperlipoproteinemia di tipo I). I sali biliari sono conservati nella cistifellea 1) I sali biliari emulsionano i grassi (micelle) 2) Le lipasi inestinali degradano i trigliceridi Grassi ingeriti con la dieta Intestinuo tenue 3) Gli acidi grassi e gli altri prodotti di degradazione sono assorbiti dalla mucosa intestinale e riconvertiti in trigliceridi Capillare Mucosa intestinale 7) Gli acidi grassi entrano nelle cellule (miociti e adipociti) 6) Lipoproteina lipasi (acidi grassi + glicerolo) 5) I chilomicroni raggiungono i tessuti attraverso i vasi linfatici e il sangue 4) Chilomicroni (Trigliceridi + colesterolo+apolipoproteine)

51 VLDL (Very Low Density Lipoproteins) Sono sintetizzate dal fegato Sono composte principalmente da trigliceridi Rappresentano il principale mezzo di trasporto dei trigliceridi endogeni (contengono anche colesterolo in forma non esterificata) Le VLDL nascenti contengono l apo B- 100, apo-c-ii e l apo-e La loro funzione è quella di trasportare i trigliceridi dal fegato ai tessuti periferici, dove i lipidi sono degradati dalla lipoproteina lipasi. Durante il catabolismo delle VLDL i trigliceridi sono allontanati mentre esse ricevono colesterolo esterificato dalle HDL (proteina di trasferimento degli esteri del colesterolo).

52 LDL (Low Density Lipoproteins) Si originano dalle VLDL (la maggior parte delle VLDL è trasformata in LDL prima di essere assunta dal fegato). Nel plasma le VLDL, dopo aver perso il 90% dei trigliceridi ad opera della lipasi lipoproteica e aver trasferito alle HDL una parte dei componenti di superficie (apo C-II ed E e colesterolo non esterificato) sono convertite in LDL, molto più piccole e più dense, contenenti ancora la apo B-100 ma prive dell apo C-II e dell apo E (restituite alle HDL). Le LDL sono riconosciute dal fegato e dai tessuti periferici grazie a recettori specifici per l apo B-100 e così vengono da essi captate e degradate. Una carenza del recettore delle LDL provoca la iperlipidemia di tipo II (ipercolesterolemia familiare) Colesterolo alimentare COL Intestino Steroli fecali neutri Colesterolo biliare LDL-R FEGATO Acetil - CoA COL SR-BI Chilomicroni-remnant Chilomicroni LDL-R LDL-R HDL-C VLDL-C IDL-C LDL-C COL LDL-R Acetil - CoA Tessuti extraepatici

53 TRASPORTO E METABOLISMO INTRACELLULARE DEL COLESTEROLO core (esteri del colesterolo) LDL apoproteina B-100 la complessazione con l'ldl determina il "clustering" dei recettori che prendono contatto con la clatrina. Quest'interazione è necessaria alla formazione della fossetta rivestita e quindi all'internalizzazione delle LDL recettore per le LDL, riconosce la apoproteina B-100 presente su LDL e IDL fossetta rivestita epatocita clatrina vescicola rivestita

54 recettore per LDL ri-esposto immagazzinamento (sotto forma di esteri del colesterolo) Vescicola rivestita vescicola di ricircolo endosoma sintesi di componenti della membrana cellulare, ormoni steroidei, acidi biliari ACAT Colesterolo libero aminoacidi (metabolismo) lisosoma

55 HDL (High Density Lipoproteins) Sono sintetizzate nel fegato e nell intestino. Le HDL nascenti assumono colesterolo libero dai tessuti (binding mediante apo-a- I) e lo esterificano con un acido grasso (per opera dell enzima lecitina:colesterolo aciltransferasi LCAT activated by apoa-i) Le HDL mature si legano al recettore SRB1 presente sul fegato e sui tessuti steroidogenici consegnano il colesterolo esterificato al fegato (trasporto inverso del colesterolo) dove è convertito in acidi biliari ed escreto

56 H C O C CH 2 H H H C C O O O O C O P CH 2 O 14 CH 3 7 CH 2 Lecitina-colesterolo aciltransferasi-lcat CH CH CH 2 CH CH CH 2 CH 3 4 CH 2 N + lecitina + CH 3 3 colesterolo HO H O apoa-i, apoc-i estere del colesterolo enzima lecitinacolesterolo aciltransferasi (LCAT) + H O H C O C CH 2 14 CH 3 H C OH lisolecitina O H C O P O CH 2 CH 2 N + CH 3 3 H O O O C CH 2 7 CH CH CH 2 CH CH CH CH 2 4 3

57 DIGESTIONE E ASSORBIEMNTO DEI LIPIDI TRIGLICERIDI STOMACO Idrolisi di TG con acido grassi a corta-media catena per azione della lipasi gastrica DUODENO TRIGLICERIDI Idrolisi parziale dovuta alla azione combinata di - sistema lipasi colipasi pancreatica - sali biliari (fegato) - bicarbonato 2-monoacil-glicerolo + 2 molecole di acido grasso FOSFOLIPIDI: fosfolipasi A 2 (produce lisofosfatidilcolina) COLESTEROLO: assorbito come colesterolo libero colesteril-estere idrolasi idrolizza colesterolo esterificato

58 Sistema lipasi-colipasi Complesso 1:1 Bersaglio dell Orlistat antiobesità. farmaco Mancata digestione del 30% TG

59 ASSORBIMENTO PRODOTTI DELLA DIGESTIONE monoacilgliceroli, acidi grassi, lisofosfatidilcolina,colesterolo In genere alta efficienza 95% Formazione di piccole micelle 3-10 nm contenenti anche le vitamine A, D, E, K grazie alla azione dei sali biliari, detergenti biologici DIFFUSIONE PASSIVA: gradiente di concentrazione mantenuto dalla riesterificazione nel R.E. dellʼenterocita TRASPORTO FACILITATO : Mediante trasportatori: Fatty Acid Transport Protein (FATP) a basse concentrazioni

60 Assorbimento del colesterolo 1.TRASPORTATORI - superficie apicale Niemann-Pick C1-like protein 1 (NPC1L1) Importo colesterolo > fitosteroli e quindi internalizzato per endocitosi ATP-binding cassette (ABC) isoforme intestinali ABCG5 e ABCG8 Pompa attiva per lʼefflusso di colesterolo dallʼenterocita nel lume intestinale CHILOMICRONI acil~coa:colesterolo aciltransferasi (ACAT) 70-80% viene esterificato microsomal triglyceride transfer protein (MTP) colesterolo colesterolo Ezetimibe ABCG5 ABCG8 NPC1L1 fitosteroli colesterolo colesterolo trigliceridi colesterolo Acidi grassi ACAT2 MTP Apo B-48 estere del colesterolo ENTEROCITA LINFA COLESTEROLO FITOSTEROLI 50% assorbito (ma grande variabilità individuale 20-80%) uptake max 5% e non riconosciuti da ACAT FITOSTEROLEMIA mutazione di ABCG5/ABCG8 (1:5 milioni). iperassorbimento e diminuita escrezione aumenta anche colesterolo. Porta a malattia cardiovascolare

61 RETICOLO ENDOPLASMATICO riesterificazione 2-monoacilglicerolo + acil~coa trigliceride colesterolo + acil ~ COA estere del colesterolo acil-colesterolo acil transferasi ACAT ed acquisizione di apolipoproteine (B48, A, E, C) APPARATO DI GOLGI secrezione di chilomicroni acidi grassi a corta catena via linfatica Apo E sangue portale legati alla albumina Apo A Apo C Apo B48

62 ENTEROCITA captazione ed efflusso dal lume intestinale biosintesi formazione dei chilomicroni

63 ASSORBIMENTO INTESTINALE del COLESTEROLO INIBIZIONE tramite alimenti fitosteroli fibra alimentare yogurt, latti fermentati (probiotici: lactobacilli e bifidobatteri) assorbono colesterolo intestinale diminuendo lʼassorbimento da parte dellʼorganismo producono acidi a carta catena (acido propionico che inibisce lʼattività dell HMG-CoA). farmaci ezetimibe colestiramina - resine che legano acidi biliari e ne prevengono il riassorbimento

64 Punti di controllo nellʼomeostasi biosintesi epatica captazione intestinale HMG~CoA reduttasi NPC1L1 diventano bersagli farmacologici CONTROLLO DEI LIVELLI DI COLESTEROLO ENDOGENO ED ESOGENO

65 BIOSINTESI Acetil CoA mitocondriale - piruvato (da glucosio) esportato dal mitocondrio sotto forma di citrato citrato + ATP + CoASH + citrato liasi --> ossalacetato + acetil CoA + ADP + Pi NADPH + H + - via dei pentosi fosfati (glucosio) - enzima malico ossalacetato + NADH malato + NAD + malato + NADP + + H 2 O + enzima malico piruvato + HCO NADPH + H + ATP fosforilazione ossidativa

66 1. Conversione di 3 composti C2 (acetil-coa) in un composto C6 (mevalonato) CO-S-CoA + CH 3 CH 3 C=O * * CH 2 CO -S-CoA CoA-SH HMG~CoA sintasi COO - CH 2 HO-C-CH 3 CH 2 CO -S-CoA 2NADPH + H + 2NADP + HMG ~CoA reduttasi CoA-SH COO - CH 2 HO-C-CH 3 CH 2 CH 2 O H acetil CoA acetoacetil CoA idrossimetil glutaril ~ CoA mevalonato (HMG~CoA) HMG~CoA reduttasi PUNTO DI CONTROLLO DEL PROCESSO DI SINTESI DEL COLESTEROLO.

67 Il colesterolo importato blocca la sintesi endogena del colesterolo e del recettore per le LDL esterificazione (immagazzinamento) del colesterolo Enzima ACAT + - disponibilità eccessiva di colesterolo ribosomi apparato del Golgi Enzima HMG-Coa reduttasi - sintesi endogena del colesterolo RNA DNA RER sintesi del recettore per le LDL

68 Regolazione dell attività dell enzimahmg-coa reduttasi Regolazione a breve termine (minuti) Disponibilità del substrato (mevalonato: meccanismo delle statine) Modificazione covalente (fosforilazione) Regolazione a lungo termine (ore o giorni) Sintesi di proteina Degradazione della proteina

69 II. modificazione covalente tramite fosforilazione/defosforilazione che dipende dallo STATO ENERGETICO DELLA CELLULA forma non fosforilata più attiva -forma fosforilata meno attiva - chinasi AMP dipendente (AMPK) ATP/AMP 50 piccole variazioni [ATP] portano grandi variazioni [AMP] calo in [ATP] calo nella sintesi di colesterolo e ac. grassi Modificazione covalente: la fosforilazione per effetto di protein kinasi campdipendenti, inattivano la reduttasi. L inattivazione può essere ripristinata per effetto di due specifiche fosfatasi. Glucagone inibisce (fosforila) HMG-CoA reduttasi insulina attiva (defosforila) HMG-CoA reduttasi

70 HMG~CoA reduttasi 2 domini dominio idrofobico N-terminale ancorato al R.E. che contiene un dominio sensibile agli steroli - importante per la stabilità dominio idrofilico citosolico C-terminalecatalitico La degradazione dell HMG-CoA reduttasi è stimolata dal colesterolo. L enzima ha un dominio transmembrana sensibile agli steroli sterolsensing domain. In presenza di alti livelli di colesterolo la proteina è degradata dal sistema ubiquitina- proteasoma.

71 Regolazione trascrizionale Tramite i fattori di trascrizione Sterol Regulatory Element - Binding Protein SREBP Legano sequenze SRE Sterol Regulatory Element presenti nel promotore di geni coinvolti nella biosintesi di acidi grassi e colesterolo 2 isoforme sintetizzate da due distinti geni SREBP-1c biosintesi di acidi grassi SREBP-2 biosintesi di colesterolo e recettori LDL Quando I livelli di sterolo sono bassi, SREBP-2 è rilasciata mediante il taglio di una proteina precursore legata alle membrane. SREBP-2 attiva quindi la trascrizione di geni per l HMG-CoA reduttasi.

72 SCAP - SREBP- Cleavage Activating Protein SENSORE DEL COLESTEROLO contiene sterol-sensing domain (omologo a dominio della HMGCoA-R) Alti livelli colesterolo - Interazione Insig - SCAP e blcco di SREBP - nel RE cytosol ER Bassi livelli di colesterolo Complesso SCAP- SREBP GOLGI cytosol N-terminale - forma solubile attiva nucleare S1P = proteasi del sito 1 S2P = proteasi del sito 2

73 SREBP è trattenuto nel reticolo endoplasmico dalla proteina SCAP (SREBP cleavage-activating protein) Bassi livelli di colesterolo permettono la migrazione di SREBP e SCAP, che si sgancia da Insig, dal reticolo endoplasmico al golgi dove SREBP è taglaiata da due proteasi Il taglio di SREBP permette alla regione N-terminale di entrare nel nucleo ed attiavre i geni per la biosintesi del colesterolo

74 SCAP proteina tetramerica che risponde in maniera cooperativa ai livelli di colesterolo: coefficiente di Hill 3,5 Arun Radhakrishnan1 et al. Cell metabolism 2008

75 Cellule deplete di colesterolo S2P S S SREBP SREBP SCAP SCAP SCAP riciclaggio Nucleo S SRE Alto livello di trascrizione SRE-BP proteina precursore ancorata al R.E due specifiche rotture nel Golgi parte N-terminale forma solubile attiva nucleare olg R.E. G i Colesterolo abbondante S SREBP S2P Nucleo SCAP - SREBP- Cleavage Activating Protein SENSORE DEL COLESTEROLO contiene sterol-sensing domain (omologo a dominio della HMGCoA-R) Colesterolo si lega e modula la conformazione R.E. SCAP Golgi SRE Livello basale di trascrizione S1P = proteasi del sito 1 S2P = proteasi del sito 2

76 Il colesterolo della dieta induce la riduzione dei livelli di HMG-CoA reduttasi e del recettore delle LDL e aumenta quelli dell AcilCoA:colesterolo acil transferasi (ACAT) Epatocita D. Voet, J.G. Voet, C.W. Pratt, FONDAMENTI DI BIOCHIMICA 2/E, Zanichelli Editore S.p.A. Copyright 2007

77 D. Voet, J.G. Voet, C.W. Pratt, FONDAMENTI DI BIOCHIMICA 2/E, Zanichelli Editore S.p.A. Copyright 2007

78 REGOLAZIONE GLOBALE ALTI LIVELLI DI COLESTEROLO DEL R.E. PORTANO A 1. Aumento della degradazione di HMG-CoA reduttasi 2. Diminuzione della attivazione di SREBP SI ABBASSANO I LIVELLI BASSI LIVELLI DI COLESTEROLO DEL R.E. PORTANO A 1. Più lunga emivita di HMG-CoA reduttasi 2. Aumento della attivazione di SREBP SI INNALZANO I LIVELLI

79 CATABOLISMO DEL COLESTEROLO

80 BILE 5% colesterolo 15% fosfatidilcolina 80% sali biliari CIRCOLO ENTEROEPATICO Acidi biliari: sintetizzati 400 mg/die riciclati g/die Colesterolo nel tratto intestinale: da dieta e bile Vegetariani stretti Dieta occidentale assunzione dieta <55 mg dalla bile 750 mg assunzione dieta mg dalla bile mg

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82 ACIDI BILIARI Prodotti del catabolismo del coelsterolo Intervengono nellʼassorbimento dei lipidi acido taurocolico - 3 gruppi -OH polari in C3, C7, C12 - gruppo solfato della taurina Enzima chiave 7 -idrossilasi

83 Regolazione del metabolismo: Acido ascorbico O 2 H 2 O acido deidroascorbico R.E. Colesterolo 7 -idrossicolesterolo 7 -idrossilasi (CYP7A1) CYP7A1 - indotta da colesterolo alimentare - inibita da sali biliari acido taurocolico HMG-CoA reduttasi Idrossilato in C3, C7, C12

84 acido taurocolico Idrossilato in C3, C7, C12 BILE BILE 82% H 2 O Il restante in proporzione 5% colesterolo 5% colesterolo 15% fosfolipidi 80% Sali biliari 15% fosfolipidi 80% sali biliari CIRCOLO ENTEROEPATICO sali biliari: sintetizzati 400 mg/die riciclati g/die

85 Metabolismo dei sali biliari Sintesi sali biliari: negli epatociti, a partire del colesterolo: -I tappa: nel citoplasma idrossilazione in posizione 7 (feed-back -) -trasporto nei mitocondri: sintesi acidi biliari primari, colico (acido 3,7,12 -triidrossi-5 -colanico) e chenodeossicolico o chenico (acido 3,7 -diidrossi-5 -colanico) (rapporto 2:1). -trasporto nel citoplasma: coniugazione con glicina o taurina (rapporto glico/tauro-coniugati = 3:1), -bile

86 -lume intestinale: sintesi acidi biliari secondari = a.b. primari deconiugati e deidrossilati in posizione 7. Si forma l acido deossicolico e litocolico; in alternativa, ossidazione dell acido chenodeossicolico= acido chenolitocolico (3 -idrossi-7cheto-5 colanico). -ileo e colon: a.b. primari e secondari riassorbiti (meccanismo attivo nell ileo distale, passivo facilitato nelle altre porzioni). -fegato: captazione (70-90 % al primo passaggio) -a.b. primari: coniugazione con colina o taurina ed escrezione bile -a.b. secondari: trasformazione (1) acido litocolico in acido solfolitocolico, idrosolubile, circolo, urine. (2) L acido chenolitocolico in acido ursodesossicolico, coniugato con glicina o con taurina, bile= acidi biliari terziari =circolo entero-epatico dei sali biliari : 5-10 volte/die.

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89 TEORIA OSSIDATIVA DELL ATEROSCLEROSI

90 Il tessuto adiposo In un individuo di 70 kg la quantità di grasso accumulato è di 11-15kg (ca. 20% del peso, che corrisponde a ca Kcal), in gran parte sottoforma di trigliceridi. E una quota calorica sufficiente per circa tre mesi di vita! Se l accumulo, anziché di trigliceridi, fosse di glicogeno il peso (per un uomo di 70 Kg) aumenterebbe di almeno 100Kg!

91 Il t.a. ha un metabolismo molto attivo integrato con fegato e muscolo. Funzioni: mantenere costante la concentrazione ematica di glucosio; Immagazzinamento; garantire i substrati energetici; isolamento e difesa dall ambiente esterno Controllo: segnali intracellulari; segnali extracellulari; segnali ormonali.

92 Composizione biochimica dell adipocita Oltre ai lipidi, il t.a. contiene: 10% di acqua, 2% di collagene, 0.1% di glicogeno. Gli acidi grassi utilizzati per la sintesi dei Trigliceridi (TG) provengono dai chilomicroni (intestino) e dalle VLDL (fegato). L idrolisi dei TG avviene ad opera di una lipasi ormono-sensibile. La sua attività dipende dallo stato nutrizionale e metabolico dell organismo ed, in particolare, dall azione ormonale di glucagone e insulina.

93 Distinguiamo: un tessuto adiposo bianco e un tessuto adiposo bruno Differenze T.A. bianco T.A. bruno Funzione Risp. al freddo riserve lieve energetiche termogenesi intensa Distribuzione estesa limitata Vascolarizzazione scarsa estesa Gocce lipidiche uniloculari multiloculari Mitocondri scarsi numerosi Metab. ac. grassi rilascio acidi grassi ossidaz. in situ UCP assente presente

94 GLUCOSIO Ac. GRASSI Il tessuto adiposo manca dell enzima glicerolo-kinasi.

95 SINTESI E IDROLISI DEI TG Nel tessuto adiposo gli acidi grassi provenienti dal fegato e dalla dieta (attivati ad acil-coa) sono esterificati a triacilglicerolo con glicerolo-3p. Il glicerolo-3p viene sintetizzato dal diidrossiaceton-p che a sua volta deriva dal glucosio glicolitico. I triacilglicerolo del tessuto adiposo sono scissi in acidi grassi e glicerolo dalla lipasi ormono-sensibile che viene attivata dalla proteina-kinasi, che a sua volta è attivata dall AMPc. Per questo motivo i triacilglicerolo del tessuto adiposo sono continuamente idrolizzati e risintetizzati. Però, poiché nel tessuto adiposo manca la glicerolo-chinasi, il glicerolo non può essere rifosforilato a glicerolo-3p e pertanto con il sangue è inviato al fegato.

96 5 AMP camp + - fosfodiesterasi Adenilato ciclasi ATP insulina Caffeina teofillina Proteina Chinasi campdip Regolazione della lipolisi Lipasi ormono-sensibile (inattiva) P Lipasi ormonosensibile (attiva) + - TG DG + FFA insulina Glucagone Adrenalina Cortisolo TSH DG lipasi MG + FFA MG lipasi FFA + glicerolo fosfatasi

97 Tessuto adiposo bruno Termogenesi Il tessuto adiposo bruno ha la funzione di produrre calore. Abbondante in tutti i mammiferi ibernanti e nei neonati. Contiene molti mitocondri e goccioline di TG (molto piccole). Molto vascolarizzato. Innervato da fibre noradrenergiche.

98 Il tessuto adiposo bruno promuove la termogenesi, quando è richiesta pa produzione di calore Molto attivo in alcune specie durante il risveglio dal letargo, animali esposti al freddo, nei neonati Molto probabilmente reposnabile della termogenesi indotta dalla dieta Ridotta negli obesi Disaccoppiamento dell ossidazione e della fosforilazione ossidativa Importante la proteina UCP (uncoupling protein; termogenina) L ossidazione produce essenzialmente calore

99 freddo Liberazione di catecolammine (Noradrenalina) Recettori β-adrenergici ATP Adenilato ciclasi camp Lipasi Ormono sensibile Liberazione Acidi grassi

100

101 Regolazione della massa corporea Massa corporea e grasso del tessuto adiposo sono regolati in tempi brevi da insulina, glucagone e adrenalina, ma esiste una regolazione in tempi lunghi che permette di mantenere costante il peso corporeo attraverso la regolazione del senso di fame e del consumo di energia, nell ipotalamo, da parte della leptina. La leptina è una proteina (167 aa, 16 Kda) sintetizzata nel tessuto adiposo come prodotto del gene OB dell obesità (scoperta nei topi). I topi con il gene difettoso (genotipo ob/ob) ingrassano a dismisura perché viene a mancare in essi il controllo da parte della leptina.

102 Azione della leptina La leptina è prodotta da diversi organi e tessuti, ma principalmente dal tessuto adiposo. La sua secrezione dal t.a. è stimolata da: iperalimentazione, obesità, insulina, ormoni glucocorticoidi, infezioni acute ed è inibita da: digiuno, testosterone, esposizione al freddo. Recettori per questo ormone peptidico sono stati trovati in quasi tutti gli organi e tessuti (ma dove la leptina esplica maggiormente la sua azione è verso il recettore dell ipotalamo. Oltre che essere responsabile della massa corporea lipidica, la leptina svolge altre importanti funzioni fisiologiche, tra cui la maturazione sessuale e la riproduzione.

103 Metabolismo del tessuto adiposo Acetil-CoA -ox Glucosio-6-P lipogenesi Ciclo pentosi Acil.CoA Tessuto adiposo (non ha la glicerolo chinasi) Glicerolo-3-P Ciclo continuo Idrolisiesterificazione esterificazione TG Lipasi ormono-sensibile (Pool2) FFA FFA glicerolo (Pool1) glucosio + insulina esterificazione<lipolisi FFA LPL glicerolo + TG plasma Chilomicroni, VLDL Fegato, reni

104 Regolazione della lipolisi 5 AMP + fosfodiesterasi camp - insulina Caffeina teofillina Proteina Chinasi camp-dip Lipasi ormono-sensibile (inattiva) P insulina + fosfatasi Adenilato ciclasi ATP insulina Glucagone Adrenalina, ACTH, TSH Lipasi ormono-sensibile (attiva) TG DG + FFA DG lipasi MG + FFA MG lipasi FFA + glicerolo