Metabolismo lipídico
Síntesis biológica y degradación de lípidos.

El metabolismo lipídico es la síntesis y degradación de lípidos en las células, que implica la descomposición y el almacenamiento de grasas para obtener energía y la síntesis de lípidos estructurales y funcionales, como los que intervienen en la construcción de las membranas celulares . En los animales, estas grasas se obtienen de los alimentos y son sintetizadas por el hígado . [1] La lipogénesis es el proceso de sintetizar estas grasas. [2] [3] La mayoría de los lípidos que se encuentran en el cuerpo humano a partir de la ingestión de alimentos son los triglicéridos y el colesterol . [4] Otros tipos de lípidos que se encuentran en el cuerpo son los ácidos grasos y los lípidos de membrana . El metabolismo lipídico a menudo se considera el proceso de digestión y absorción de la grasa dietética; sin embargo, hay dos fuentes de grasas que los organismos pueden utilizar para obtener energía: de las grasas dietéticas consumidas y de la grasa almacenada. [5] Los vertebrados (incluidos los humanos) utilizan ambas fuentes de grasa para producir energía para que órganos como el corazón funcionen. [6] Dado que los lípidos son moléculas hidrófobas , necesitan ser solubilizadas antes de que pueda comenzar su metabolismo. El metabolismo de los lípidos suele comenzar con la hidrólisis , [7] que se produce con la ayuda de varias enzimas en el sistema digestivo. [2] El metabolismo de los lípidos también se produce en las plantas, aunque los procesos difieren en algunos aspectos en comparación con los animales. [8] El segundo paso después de la hidrólisis es la absorción de los ácidos grasos en las células epiteliales de la pared intestinal . [6] En las células epiteliales, los ácidos grasos se empaquetan y se transportan al resto del cuerpo. [9]

Los procesos metabólicos incluyen la digestión, absorción, transporte, almacenamiento, catabolismo y biosíntesis de lípidos. El catabolismo de lípidos se lleva a cabo mediante un proceso conocido como beta oxidación que tiene lugar en las mitocondrias y los orgánulos celulares de los peroxisomas .

Digestión de lípidos

La digestión es el primer paso del metabolismo de los lípidos y es el proceso de descomposición de los triglicéridos en unidades de monoglicéridos más pequeñas con la ayuda de las enzimas lipasas . La digestión de las grasas comienza en la boca a través de la digestión química por la lipasa lingual . El colesterol ingerido no es descompuesto por las lipasas y permanece intacto hasta que ingresa a las células epiteliales del intestino delgado. Luego, los lípidos continúan hasta el estómago, donde continúa la digestión química por la lipasa gástrica y comienza la digestión mecánica ( peristalsis ). Sin embargo, la mayor parte de la digestión y absorción de lípidos ocurre una vez que las grasas llegan al intestino delgado. Los químicos del páncreas ( familia de la lipasa pancreática y lipasa dependiente de sales biliares ) se secretan en el intestino delgado para ayudar a descomponer los triglicéridos, [10] junto con una digestión mecánica adicional, hasta que son unidades de ácidos grasos individuales capaces de ser absorbidas en las células epiteliales del intestino delgado . [11] Es la lipasa pancreática la responsable de la señalización para la hidrólisis de los triglicéridos en ácidos grasos libres separados y unidades de glicerol.

Absorción de lípidos

Diagrama de flujo que muestra el proceso de absorción de lípidos.

El segundo paso en el metabolismo de los lípidos es la absorción de grasas. Los ácidos grasos de cadena corta se pueden absorber en el estómago , mientras que la mayor parte de la absorción de grasas ocurre solo en el intestino delgado . Una vez que los triglicéridos se descomponen en ácidos grasos individuales y gliceroles , junto con el colesterol, se agregarán en estructuras llamadas micelas . Los ácidos grasos y los monoglicéridos abandonan las micelas y se difunden a través de la membrana para ingresar a las células epiteliales intestinales. En el citosol de las células epiteliales, los ácidos grasos y los monoglicéridos se recombinan nuevamente en triglicéridos. En el citosol de las células epiteliales, los triglicéridos y el colesterol se empaquetan en partículas más grandes llamadas quilomicrones , que son estructuras anfipáticas que transportan los lípidos digeridos. [9] Los quilomicrones viajarán a través del torrente sanguíneo para ingresar al tejido adiposo y otros tejidos del cuerpo. [6] [2] [3]

Transporte de lípidos

Debido a la naturaleza hidrofóbica de los lípidos de membrana , los triglicéridos y los colesteroles , requieren proteínas de transporte especiales conocidas como lipoproteínas. [1] La estructura anfipática de las lipoproteínas permite que los triglicéridos y el colesterol se transporten a través de la sangre . Los quilomicrones son un subgrupo de lipoproteínas que transportan los lípidos digeridos desde el intestino delgado al resto del cuerpo. Las densidades variables entre los tipos de lipoproteínas son características del tipo de grasas que transportan. [12] Por ejemplo, las lipoproteínas de muy baja densidad ( VLDL ) transportan los triglicéridos sintetizados por nuestro cuerpo y las lipoproteínas de baja densidad (LDL) transportan el colesterol a nuestros tejidos periféricos. [6] [1] Varias de estas lipoproteínas se sintetizan en el hígado, pero no todas se originan en este órgano. [1]

Almacenamiento de lípidos

Los lípidos se almacenan en el tejido adiposo blanco en forma de triglicéridos. En un adulto joven delgado, la masa de triglicéridos almacenados representa alrededor de 10 a 20 kilogramos. Los triglicéridos se forman a partir de una cadena principal de glicerol con tres ácidos grasos. Los ácidos grasos libres se activan en acil-CoA y se esterifican para finalmente alcanzar la gota de triglicérido. La lipoproteína lipasa tiene un papel importante. [13]

Catabolismo lipídico

Una vez que los quilomicrones (u otras lipoproteínas) viajan a través de los tejidos, estas partículas serán descompuestas por la lipoproteína lipasa en la superficie luminal de las células endoteliales en los capilares para liberar triglicéridos. [14] Los triglicéridos se descompondrán en ácidos grasos y glicerol antes de ingresar a las células y el colesterol restante viajará nuevamente a través de la sangre hasta el hígado. [15]

[15] Descomposición de ácidos grasos por beta oxidación
[15] Descomposición de ácidos grasos por beta oxidación

En el citosol de la célula (por ejemplo, una célula muscular), el glicerol se convertirá en gliceraldehído 3-fosfato , que es un intermediario en la glucólisis , para oxidarse aún más y producir energía. Sin embargo, los pasos principales del catabolismo de los ácidos grasos ocurren en las mitocondrias . [16] Los ácidos grasos de cadena larga (más de 14 carbonos) necesitan convertirse en acil-CoA graso para pasar a través de la membrana mitocondrial . [6] El catabolismo de los ácidos grasos comienza en el citoplasma de las células cuando la acil-CoA sintetasa utiliza la energía de la escisión de un ATP para catalizar la adición de coenzima A al ácido graso. [6] El acil-CoA resultante cruza la membrana mitocondrial y entra en el proceso de beta oxidación . Los principales productos de la vía de beta oxidación son acetil-CoA (que se utiliza en el ciclo del ácido cítrico para producir energía), NADH y FADH. [16] El proceso de beta oxidación requiere las siguientes enzimas: acil-CoA deshidrogenasa , enoil-CoA hidratasa , 3-hidroxiacil-CoA deshidrogenasa y 3-cetoacil-CoA tiolasa . [15] El diagrama de la izquierda muestra cómo se convierten los ácidos grasos en acetil-CoA. La reacción neta general, utilizando palmitoil-CoA (16:0) como sustrato modelo es:

7 FAD + 7 NAD + + 7 CoASH + 7 H 2 O + H(CH 2 CH 2 ) 7 CH 2 CO-SCoA → 8 CH 3 CO-SCoA + 7 FADH 2 + 7 NADH + 7 H +

Biosíntesis de lípidos

Además de las grasas dietéticas, los lípidos de almacenamiento almacenados en los tejidos adiposos son una de las principales fuentes de energía para los organismos vivos. [17] Los triacilgliceroles , la membrana lipídica y el colesterol pueden ser sintetizados por los organismos a través de varias vías.

Biosíntesis de lípidos de membrana

Existen dos clases principales de lípidos de membrana: glicerofosfolípidos y esfingolípidos . Aunque en nuestro cuerpo se sintetizan muchos lípidos de membrana diferentes, las vías comparten el mismo patrón. El primer paso es sintetizar la cadena principal ( esfingosina o glicerol ), el segundo paso es la adición de ácidos grasos a la cadena principal para producir ácido fosfatídico. El ácido fosfatídico se modifica aún más con la unión de diferentes grupos de cabeza hidrófilos a la cadena principal. La biosíntesis de lípidos de membrana ocurre en la membrana del retículo endoplasmático . [18]

Biosíntesis de triglicéridos

El ácido fosfatídico también es un precursor de la biosíntesis de triglicéridos. La fosfatasa del ácido fosfatídico cataliza la conversión del ácido fosfatídico en diacilglicérido, que será convertido en triglicéridos por la aciltransferasa . La biosíntesis de triglicéridos ocurre en el citosol. [19]

Biosíntesis de ácidos grasos

El precursor de los ácidos grasos es el acetil-CoA y se produce en el citosol de la célula. [19] La reacción neta general, utilizando palmitato (16:0) como sustrato modelo es:

8 Acetil-coA + 7 ATP + 14 NADPH + 6H+ → palmitato + 14 NADP+ + 6H2O + 7ADP + 7P¡

Biosíntesis del colesterol

El colesterol se puede producir a partir de acetil-CoA a través de una vía de varios pasos conocida como vía de los isoprenoides . Los colesteroles son esenciales porque se pueden modificar para formar diferentes hormonas en el cuerpo, como la progesterona . [6] El 70% de la biosíntesis del colesterol ocurre en el citosol de las células del hígado. [ cita requerida ]

Regulación hormonal del metabolismo lipídico

El metabolismo de los lípidos está estrechamente regulado por las hormonas para garantizar un equilibrio entre el almacenamiento y la utilización de energía.

  • Insulina : promueve la síntesis de lípidos, inhibiendo la degradación de lípidos y facilitando el transporte de glucosa y su conversión en ácidos grasos. [20]
  • Glucagón : estimula la oxidación de ácidos grasos e inhibe la síntesis de novo de ácidos grasos, reduciendo la liberación de VLDL y la esteatosis hepática. [21]
  • Hormona tiroidea: promueve la síntesis de triglicéridos hepáticos, mejorando la lipólisis, estimulando la β-oxidación de ácidos grasos mitocondriales y regulando los niveles de colesterol a través de varios mecanismos, incluida la expresión del receptor de LDL y la excreción de ácidos biliares. [21]
  • Hormona sexual:
    • Estrógeno : disminuye la síntesis de triglicéridos y mejora los niveles de colesterol HDL, potencialmente al promover la oxidación de ácidos grasos e inhibir la lipogénesis. [21]
    • Testosterona : estimula la lipogénesis de novo y la acumulación de grasa que luego se incorporan a los triglicéridos para el almacenamiento de energía. [21]
  • Adrenalina : estimula la lipólisis e inhibe la lipogénesis a través de la fosforilación de AMPK, lo que influye en el recambio y la acumulación de lípidos en el tejido adiposo. [21]

Trastornos del metabolismo lipídico

Los trastornos del metabolismo lipídico (incluidos los errores innatos del metabolismo lipídico ) son enfermedades en las que se producen problemas para descomponer o sintetizar grasas (o sustancias similares a las grasas). [22] Los trastornos del metabolismo lipídico se asocian con un aumento de las concentraciones de lípidos plasmáticos en la sangre, como el colesterol LDL , VLDL y los triglicéridos , que suelen provocar enfermedades cardiovasculares. [23] En la mayoría de los casos, estos trastornos son hereditarios, lo que significa que se transmiten de padres a hijos a través de sus genes. [22] La enfermedad de Gaucher (tipos I, II y III), la enfermedad de Niemann-Pick , la enfermedad de Tay-Sachs y la enfermedad de Fabry son enfermedades en las que los afectados pueden tener un trastorno del metabolismo lipídico de su cuerpo. [24] Las enfermedades más raras relacionadas con un trastorno del metabolismo lipídico son la sitosterolemia , la enfermedad de Wolman , la enfermedad de Refsum y la xantomatosis cerebrotendinosa . [24]

Tipos de lípidos

Los tipos de lípidos involucrados en el metabolismo lipídico incluyen:

  • Lípidos de membrana:
    • Fosfolípidos : Los fosfolípidos son un componente principal de la bicapa lipídica de la membrana celular y se encuentran en muchas partes del cuerpo. [25]
    • Esfingolípidos : Los esfingolípidos se encuentran principalmente en la membrana celular del tejido neural. [18]
    • Glicolípidos : La función principal de los glicolípidos es mantener la estabilidad de la bicapa lipídica y facilitar el reconocimiento celular. [25]
    • Glicerofosfolípidos : el tejido neuronal (incluido el cerebro) contiene altas cantidades de glicerofosfolípidos. [25]
  • Otros tipos de lípidos:
    • Colesterol : El colesterol es el principal precursor de diferentes hormonas en nuestro cuerpo, como la progesterona y la testosterona. La función principal del colesterol es controlar la fluidez de la membrana celular. [26]
    • Esteroide – ver también esteroidogénesis : los esteroides son una de las moléculas de señalización celular importantes. [26]
    • Triacilgliceroles (grasas): ver también lipólisis y lipogénesis : los triacilgliceroles son la principal forma de almacenamiento de energía en el cuerpo humano. [1]
    • Ácidos grasos (véase también metabolismo de los ácidos grasos ): los ácidos grasos son uno de los precursores utilizados para la biosíntesis de la membrana lipídica y del colesterol. También se utilizan para obtener energía.
    • Sales biliares : Las sales biliares son secretadas por el hígado y facilitan la digestión de lípidos en el intestino delgado. [27]
    • Eicosanoides : Los eicosanoides se elaboran a partir de ácidos grasos del cuerpo y se utilizan para la señalización celular . [28]
    • Cuerpos cetónicos : Los cuerpos cetónicos se forman a partir de ácidos grasos en el hígado. Su función es producir energía durante períodos de inanición o de baja ingesta de alimentos. [6]

Referencias

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Metabolismo de lípidos en los encabezados de materias médicas (MeSH) de la Biblioteca Nacional de Medicina de EE. UU.

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