Lipólisis

La lipólisis es la degradación gradual de los triacilgliceroles almacenados en los tejidos del organismo. Los triacilgliceroles se almacenan, principalmente, en el tejido adiposo, donde ocupan aproximadamente 99 % del peso seco de la célula en una gran vacuola que desplaza a un pequeño huso polar del citoplasma, núcleo y organelos, lo que no significa que no existan en músculo o en hígado, aunque en menores cantidades. La enzima principal que cataliza la hidrólisis de los triacilgliceroles es una triacilglicerol lipasa denominada lipasa intracelular hormono sensible, que puede estar en dos formas a y b, con diferente grado de actividad catalítica la que conjuntamente con otras lipasas convierte los triacilgliceroles en tres moléculas de ácidos grasos y una de glicerol . La TAG lipasa es una enzima reguladora.

Oxidación de los ácidos grasos

Ocurre en rutas metabólicas por las cuales los ácidos grasos se oxidan, con la consiguiente generación de ATP al sistema celular. Existen diferentes tipos de oxidación de los ácidos grasos según sean saturados o insaturados y con variaciones en las reacciones atendiendo a si son de un número par o impar de carbonos. Estudiaremos en este capítulo la beta oxidación de los ácidos grasos saturados de cadena par, los cuales constituyen la mayor parte de los que forman los triacilgliceroles almacenados en el tejido adiposo que constituyen la mayor fuente de energía en nuestro organismo. No obstante los estudiantes interesados, pueden obtener información de los otros procesos en el libro de Bioquímica Médica tomo III Cardellá - Hernández. Los ácidos grasos que llegan a las células se encuentran inicialmente en el citosol,pero las enzimas de la beta oxidación de ácidos grasos se encuentran en la matriz mitocondrial.

Beta oxidación de ácidos grasosEs la degradación oxidativa de los ácidos grasos que ocurre de forma gradual; dicha oxidación se produce a nivel de sus carbonos beta, y se degradan hasta unidades de acetil CoA. Es una vía del metabolismo energético, muy importante en células aeróbicas de diversos organismos de tipo animal y lo es el ser humano, en particular. Los electronescedidos directamente en la beta oxidación por medio de cofactores reducidos y otros mediante la incorporación del acetil CoA al ciclo de Krebs, pasan a la cadena transportadora de electrones, acoplada a la fosforilación oxidativa donde se produce la síntesis de ATP. Este proceso ocurre en la matriz mitocondrial.Regulación de la lipólisisLa regulación de la lipólisis, se produce esencialmente a dos niveles: en la degradación inicial de los triacilgliceroles en el propio tejido adiposo y a nivel de la entrada de los ácidos grasos a la mitocondria del tejido en que se va a oxidar, donde existen enzimas y transportadores específicos sujetos a regulación como se ha señalado . La degradación de los triacilgliceroles a nivel del tejido adiposo, está regulada por la lipasa intracelular hormona sensible cuya acción hemos descrito. Ante un déficit energético en el organismo como el ejercicio o la hipoglucemia, se producen estímulos en células específicas del sistema endocrino y las hormonas adrenalina y glucagón respectivamente son segregadas por la médula suprarrenal y las células

alfa del páncreas. Estas hormonas son encargadas de movilizar las reservas de lípidosdel tejido adiposo (células diana, que tienen sus receptores específicos), hacia los órganos y tejidos que requieren de energía (corazón, músculo esquelético e hígado principalmente). En el tejido adiposo, la adrenalina y el glucagón activan la adenilato ciclasa de la membrana del adipocito, produciendo AMPc intracelular. Una proteína quinasa AMPc-dependiente fosforila y activa a la triacilglicerol lipasa, que hidroliza los enlaces ésteres liberando los ácidos grasos y glicerol.

Cuerpos cetónicosSe denominan cuerpos cetónicos a los ácidos acetil acético y hidroxibutírico y a la acetona. Estos compuestos existen normalmente en la sangre y son utilizados por algunos tejidos como fuente de energía. Sin embargo la elevación de sus niveles sanguíneos puede ocasionar complicaciones metabólicas importantes. Procederemos al estudio del metabolismode estos compuestos.

CetogénesisEl acetil-CoA producido por la oxidación de los ácidos grasos en las mitocondrias delhígado puede ser completamente oxidado por la vía el ciclo de Krebs. Pero una fracción de este acetil-CoA tiene otros destinos en el hígado, entre ellos, la formación de cuerposcetónicos. Estos son compuestos de bajo peso molecular, solubles en agua y constituyen la fuente principal de energía para el corazón y también aportan energía al músculo y alcerebro en condiciones de inanición. Este proceso conocido como cetogénesis, ocurre esencialmente en las mitocondrias del hepatocito, en las cuales el acetil-CoA es convertido en acetoacetato o -hidroxibutirato. Estos compuestos junto con la acetona, son conocidos como cuerpos cetónicos.

LipogénesisUna vez que los requerimientos energéticos de la célula han sido satisfechos y la concentración de sustratos oxidables es elevada, estos últimos son almacenados en forma de triacilgliceroles, que constituyen la reserva energética a largo plazo más importante de nuestro organismo. La lipogénesis es el proceso de formación de triacilgliceroles en el tejido adiposo y en el hígado, a partir de los ácidos grasos, que también pueden ser sintetizados en el organismo o tener origen exógeno, y glicerol, ambos deben estar en sus formas activas, esto es, los acil-CoA y el glicerol 3 fosfato. En resumen la lipogénesis incluye, en esencia, dos procesos:El primero es la biosíntesis de ácidos grasos, la cual se efectúa en el citoplasma a partirde acetil CoA, con el aporte de ATP y el poder reductor del NADPH proveniente este último, del ciclo de las pentosas fosfatadas y otros sistemas generadores de este cofactor reducido. El otro componente que es la formación del glicerol activado, en forma de glicerol 3 fosfato, cuyo origen puede ser a partir de la vía glucolítica, por conversión de lafosfodihidroxiacetona, cuando las condiciones metabólicas de la célula son favorables al

anabolismo, esto es un elevado nivel de ATP y abundante glucosa que pueda ser transformada por esa vía en el tejido adiposo. También el glicerol libre puede ser fuente del glicerol 3 - fosfato en las células de la mucosa del intestino delgado y en los hepatocitos, dondeexiste la enzima quinasa necesaria para esta transformación. Sin embargo esto último no ocurre en el tejido adiposo.

Formación de los triacilglicerolesLos triacilgliceroles (o triglicéridos) se sintetizan a partir de acil-CoA y glicerol-3- fosfato. Según esta vía, el proceso se inicia por la acción de la enzima glicerol-3-fosfato aciltransferasa (1). El resultante es transformado en un triacilglicérido por la acción sucesiva de la enzima 1-acilglicerol-3-fosfato aciltransferasa (2) que da lugar al ácido fosfatídico, la enzima fosfatasa (3) que hidroliza el fosfato de la posición 3 y la diacilglicerolaciltransferasa (4) que incorpora el tercer ácido graso

Las lipoproteínasLas lipoproteínas son estructuras supramacromoleculares y por lo tanto, de gran complejidad, formadas por dos tipos de componentes: una fracción lipídica y una parte proteica. El componente lipídico puede ser colesterol libre y esterificado y fosfolípidos, en una composición y proporción que varía en dependencia de la lipoproteína en particular. Las proteínas que forman la fracción proteica se denominan apoproteínas (Apo), de las cuales se conocen diferentes clases y subclases, las cuales cumplen variadas funciones específicas, como son el reconocimiento de receptores, activación enzimática, función estructural y otras. La principal función de las lipoproteínas de la sangre es la de transportar lípidos en el plasma (Fig.9.19).

Clasificación de las lipoproteínasMediante la ultracentrifugación, se han reconocido 4 tipos principales de lipoproteínas:los quilomicrones, las lipoproteínas de muy baja densidad (VLDL), las de baja densidad (LDL) y las de alta densidad (HDL).

Digestión de las proteínasUna vez ingeridos los alimentos que nos aportan proteínas se produce su digestión química mediante la acción de enzimas proteolíticas (proteasas), cuya acción general consiste en la hidrólisis de los enlaces peptídicos (Fig. 10.1). La masticación previa, al producir el desmenuzamiento de los alimentos facilita el acceso mutuo entre estas enzimas y sus sustratos.Capítulo 10. Metabolismo de compuestos nitrogenados de bajo peso molecular 203La tabla siguiente resume las características de las principales enzimas proteolíticasdigestivas.

Digestibilidad de las proteínasDebido a su composición en aminoácidos y otras propiedades, el grado de digestión alcanzado en las diferentes proteínas presentes en los alimentos es variable. Algunas proteínas, como la caseína de la leche, son degradadas de forma completa hasta sus aminoácidos constituyentes, los cuales, por tanto, son absorbidos en su totalidad. Se puede afirmar que en estos casos todo el

nitrógeno aminoacídico de estas proteínas resulta aprovechado por el organismo. En otros casos algunos enlaces de ciertas proteínas resisten la acción de las enzimas proteolíticas digestivas de modo que algunos péptidos residuales permanecen con masas moleculares que impiden su absorción y resultan al final excretados con las heces fecales. Es obvio que, en estos casos el aprovechamiento del nitrógeno aminoacídico de dichas proteínas no es completo.

Absorción intestinal de los aminoácidosLos aminoácidos producto de la digestión de las proteínas son absorbidos por mecanismos de transporte activo (simporte con sodio); existen varios sistemas transportadores para distintos grupos de aminoácidos.Los aminoácidos absorbidos son transportados por la sangre y la linfa. La mayoría llegan en primer lugar al hígado a través de la circulación portal y después alcanzan todas las células del organismo donde se incorporan a sus correspondientes vías metabólicas

Las proteínas ingeridas experimentan digestión química catalizada por enzimasproteolíticas que hidrolizan los enlaces peptídicos. Las principales enzimas proteolíticas digestivas son las proteinasas pepsina, tripsina, quimotripsina y elastasa; y las aminopeptidasas, carboxipeptidasas, dipeptidasas y otras. La acción de estas enzimas sobre las proteínas de la dieta produce una mezcla de aminoácidos libres y diversos dipéptidos y tripéptidos. El grado de digestión alcanzado por las diferentes proteínas presentes en los alimentos es variable. Los aminoácidos producto de la digestión de las proteínas son absorbidos por mecanismos de transporte activo.