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Lipidi

Filomena Fezza 2018/19

LIPIDI Componenti cellulari insolubili in acqua (idrofobici)

Riserva energetica (uomo di 70 kg: 100.000 kcal

trigliceridi, 25.000 kcal proteine, 600 kcal glicogeno e 40 kcal glucosio)

Protezione termica

Protezione meccanica (tessuto adiposo)

Funzione strutturale (membrane)

Funzioni regolatorie (ormoni steroidei, prostaglandine)

2 Filomena Fezza 2018/19

3

acido grasso

acido grasso

acido grasso

glicero

lo

fosfato

acido grasso

acido grasso

glicero

lo

base fosfato

acido grasso

sfingo

sina

base

sfingolipidi

monogliceridi digliceridi trigliceridi glicerofosfolipidi

fosfolipidi glicolipidi

lipidi polari lipidi neutri

gliceridi steroidi

acido grasso

sfingo

sina

zucchero


Possono essere classificati in:

semplici (ad es. trigliceridi)

negli alimenti e nel tessuto adiposo

complessi (ad es. fosfolipidi):

nelle strutture cellulari e nel plasma


Filomena Fezza 2018/19 5

Acidi Grassi Sono acidi carbossilici con lunghe

catene idrocarburiche di C

Possono essere saturi ed insaturi

Insaturi: non coniugati con configurazione cis (o Z)

Contengono un numero pari di atomi di carbonio

Non sono ramificati

ACIDI GRASSI

Gruppo carbossilico

numero di atomi di carbonio

presenza o meno di doppi legami (insaturi)

numero e posizione dei doppi legami

Catena idrocarburica



Nomenclatura

(16 : 0)

N° atomi di carbonio N° di doppi legami

-nomi comuni - numero di atomi di C, numero di doppi legami e posizione del primo doppio legame a partire dal metile terminale (n- oppure )

acido grasso

palmitico

oleico

linoleico

a-linolenico

eicosapentaenoico

serie

saturo

-9

-6

-3

-3

nomenclatura

16:0

18:1 (-9)

18:2 (-6)

18:3 (-3)

20:5 (-3)

fonte alimentare

prevalente

grassi animali

oli vegetali

oli vegetali

oli vegetali

olio di pesce



Acidi grassi TRANS

I grassi non saturi naturali si trovano normalmente nella forma cis. Una piccola quantità di grassi trans è però presente nel cibo poiché si forma nello stomaco dei ruminanti a causa dell'azione di determinati batteri.

La geometria lineare degli acidi trans: 1) rende più rigide le membrane cellulari. Alcuni studi mostrano che la percentuale di grassi trans nelle membrane di cellule umane arriva fino al 20%. 2) Consente una maggiore densità anche a 37 °C, facilitando la formazione di complessi solidi che possono alterare il lume dei vasi. 3) Una variazione della geometria degli acidi grassi essenziali blocca l'enzima in grado di sintetizzare le prostaglandine, leucotrieni ed eicosanoidi. Ecco perché non solo un'assunzione insufficiente di acidi grassi insaturi, ma anche un'assunzione eccessiva di trans può provocare malattie croniche o degenerative.

Perché fanno male:

Il processo di raffinazione degli oli vegetali, a causa delle alte temperature di certi processi, può introdurre una percentuale di grassi trans.

Le temperature ottenute nei processi di raffinazione si ottengono facilmente anche friggendo per qualche decina di minuti un olio vegetale.

Ecco perché i fritti a partire da oli vegetali ricchi di grassi polinsaturi sono comunque dannosi.

Ecco alcuni dati medi:

Burro, latte, carne: 4% dei grassi presenti Margarina: 15-50% Oli vegetali raffinati: 2-7% Dolci di pasticceria con grassi vegetali idrogenati: 30-60% Oli parzialmente idrogenati usati nei fast food: 15% Patate fritte (fast food): 45%


ACIDI GRASSI ESSENZIALI Acido linoleico (famiglia degli ω-6) Acido linolenico (famiglia degli ω-3) devono essere necessariamente introdotti con la dieta poiché non possono essere sintetizzati dal nostro organismo

Importanti in quanto precursori delle prostaglandine e dei leucotrieni mediatori di

numerose risposte cellulari


TRIGLICERIDI (triacilgliceroli)

3 molecole di acidi grassi esterificate a 1 glicerolo trigliceridi semplici e misti

Grassi propriamente detti: solidi Oli: liquidi a temperatura ambiente

→ Il punto di fusione dipende dalla natura degli acidi grassi

L’insaturazione rende l’acido grasso più soggetto ad alterazione (ossidazione), se soggetto a luce, ossigeno (aria) e calore.


14

Semplici: tre acidi grassi uguali

tristearina

Misti: acidi grassi diversi

1-palmitoil-2-stearoil-3-oleoil-glicerolo


FOSFOGLICERIDI o FOSFOLIPIDI

con teste polari e code non polari

componenti delle membrane biologiche


16

O

X Formula

idrogeno -H

Etanolammina -CH2CH2NH3+

Colina -CH2CH2N(CH3)3+

Serina -CH2CH(NH3+)COO-

Mio-Inositolo zucchero

Glicerolo -CH2CH(OH)CH2OH

R1 e R2

R1 C16; C18 saturo

R2 C16; C18 insaturo


-

COLESTEROLO

dieta

da acetil-CoA nel fegato


Stretta relazione fra quantità di colesterolo assunta e colesterolo sintetizzato livello costante Dal fegato ai tessuti -> lipoproteina LDL Dai tessuti al fegato -> lipoproteina HDL

Membrane biologiche

Vitamina D a livello della pelle Ormoni steroidei (progesterone, estrogeni, androgeni,

(nelle gonadi), cortisolo e aldosterone (nella corticale del surrene)

Sali biliari: sintetizzati nel fegato (solubilizzano i grassi assunti con la dieta e li rendono attaccabili dagli enzimi digestivi)

I sali biliari sono anche la via di eliminazione del colesterolo che, a differenza di tutti gli altri composti non viene degradato a CO2 ma viene eliminato con una struttura quasi intatta e ancora fisiologicamente importante.


I GRASSI ALIMENTARI IN RAPPORTO ALLA SALUTE

Grassi influenzano sviluppo di malattie cardiovascolari: Ac. grassi saturi aumentano colesterolo ematico

I più aterogenici sono: palmitico (C16:0) miristico (C14:0) laurico (C12:0) stearico (C18:0)

Ac. grassi polinsaturi lo fanno abbassare -6 (linoleico, arachidonico) abbassano colesterolemia -3 (linolenico, eicosapentenoico, docosaesaenoico) abbassano trigliceridi plasmatici (Il rapporto

ottimale tra gli omega-6 e gli omega-3 dovrebbe essere di 4:1, secondo quanto stimato dai LARN;


Insaturi trans → aumentano LDL-colesterolo → riducono HDL-colesterolo

METABOLISMO DEI LIPIDI Grassi introdotti con la dieta

• emulsionati nell'intestino tenue

• assorbiti da cellule che rivestono l'intestino

• trasportati ai tessuti che li metabolizzano

Lipidi di riserva in tessuti specializzati (adiposo)

mobilizzati sotto l'azione di ormoni

ac. grassi liberati -> cuore, muscolo, etc. glicerolo ossidato nella via glicolitica

Lipidi sintetizzati in un organo ed esportati in un altro organo

BETA-OSSIDAZIONE

necessariamente aerobica 20


ACIDI GRASSI LIBERI (sempre legati all’albumina)

LIPOPROTEINE PLASMATICHE (classificate in base alla densità)

chilomicroni trasferiscono i trigliceridi dal canale alimentare al fegato;

VLDL (very low density lipoprotein) trasportano trigliceridi endogeni dal fegato ai tessuti periferici;

LDL (low density lipoprotein) trasportano colesterolo dal fegato ai tessuti (captato per endocitosi da specifici recettori);

HDL (high density lipoprotein) trasporto di colesterolo dai tessuti al fegato

Un alto rapporto LDL/HDL è un indicatore di rischio per danni cardiaci.

LIPIDI PLASMATICI


A partire da glicerolo 3-fosfato e acil-CoA -da diidrossiacetonefosfato (glicerolo-3-fosfato deidrogenasi) -da glicerolo (glicerolo chinasi) gruppo acile viene trasferito sul glicerolo 3-P dalla triacilglicerolosintetasi (reticolo endoplasmatico)

Alcuni intermedi prodotti in questo processo vengono utilizzati come precursori per alcune classi di fosfolipidi.

LIPOGENESI (sintesi dei trigliceridi)

Enzima lipoproteina lipasi dei vari distretti tissutali regola il processo.

DIGIUNO: ↓attività dell’enzima del tessuto adiposo ↑ aumenta attività dell’enzima del tessuto muscolare


Stimolata dall’insulina nel tessuto adiposo: 1) Favorisce la permeazione al glucosio e quindi aumento

della sintesi del glicerolo 3-fosfato; 2) Determina una maggiore captazione degli acidi grassi

favorendo la sintesi della lipoproteina lipasi (facilitando il rilascio degli acidi grassi dalle VLDL);

3) stimola la biosintesi degli acidi grassi; 4) inibisce l’attività della lipasi adipolitica riducendo il

contenuto di cAMP.


Bilancio energetico negativo (condizioni di semidigiuno, digiuno, ecc)

Esercizio muscolare prolungato e di moderata intensità

Durante l’esercizio fisico si ha un aumento dell’adrenalina, che incrementa la liberazione di acidi grassi nel plasma favorendone il consumo a livello muscolare.

Mobilizzati sotto l'azione di specifici ormoni: Adrenalina Noradrenalina Ormoni tiroidei Glucagone ACTH, GH e TSH Leptina

LIPOLISI


Insulina

Lattato Corpi chetonici

attivatori

inibitori

Enzima: lipasi adipolitica o lipasi ormone-sensibile

rimosso dal sangue ad opera del fegato gluconeogenesi o via glicolitica

acidi grassi liberi glicerolo

circolano legati all’albumina e utilizzati dai tessuti periferici


a-adrenergici b-adrenergici

- +

stato di riposo esercizio fisico


Sistema nervoso simpatico

Esercizio moderato: primi minuti ho > captazione muscolare [ac. grassi] plasmatici diminuisce. Poi aumenta progressivamente in seguito all’attivazione della lipolisi. Esercizio intenso (VO2max > 80%): ↓ [ac. grassi] plasmatici perché ↓ lipolisi ≠ assetto ormonale ≠ fibre muscolari > glicolisi > lattato in circolo

costante aumenta aumenta

> grassi liberi


CIRCOLO: [albumina], ac.grassi/albumina, flusso ematico Esercizio moderato

MUSCOLO: trigliceridi adiposo ac. grassi trigliceridi muscolari trigliceridi/VLDL e chilomicroni lipasi lipoproteica (parete endoteliale dei capillari). Attivata da esercizio. ACIDI GRASSI 1) diffusione passiva 2) Fatty Acid Binding Proteins

Catabolismo degli acidi grassi

fibre di tipo I > tipo II > tipo IIb soggetto allenato ha > TG intramuscolo


Acido grasso + coenzima A (CoA) + ATP ---> Acil-CoA + AMP + PPi


b-ossidazione

Carnitina

CARNITINA

E’ un amminoacido modificato non essenziale. I precursori sono l'amminoacido lisina che fornisce lo scheletro carbonioso e l'adenosilmetionina che fornisce i gruppi metilici.

Il miocardio ha un contenuto di carnitina (1.5 mmol/g tessuto fresco) 2 volte superiore a quello epatico e 30 volte superiore a quello ematico.


FEGATO E RENI SANGUE ALTRI TESSUTI

proteina metilata proteina metilata

e-N-trimetilisina e-N-trimetilisina

deossicarnitina deossicarnitina deossicarnitina

carnitina carnitina carnitina

“nutriente essenziale condizionato” perché diventa essenziale in particolari condizioni (se non presente nell’alimentazione dà tipiche sintomatologie da carenza). cuore, muscolo, reni, fegato e testicoli Tutti i tessuti sono in grado di formare la deossicarnitina ma solo il fegato ed i reni sono capaci di trasformare la deossicarnitina in carnitina. Quindi il fegato cattura la deossicarnitina dal sangue per riversarvi carnitna che assieme a quella assunta con gli alimenti viene captata dagli altri tessuti.


Il trasporto della carnitina nel miocardio è inibito dalla tossina difterica e in altre miopatie.

Un'anomalia nel trasporto di carnitina può indurre steatosi miocardica, gli acidi grassi non potendo reagire con la carnitina reagiscono con il glicerolo-3-fosfato formando trigliceridi che si accumulano provocando steatosi. Ruolo fondamentale della carnitina (oltre a quello di trasportare

gli acidi grassi nei mitocondri) è di "tamponare" l'eccesso di gruppi acetilici che si formano durante l'esercizio (quando la formazione di acetil-CoA eccede la velocità del ciclo di Krebs)

Per esercizi con intensità al di sotto del 30% della VO2max l'acetilcarnitina non si forma.


rimozione di idrogeni (legati ad una molecola di FAD)

addizione di una molecola di acqua

rimozione di idrogeni (legati ad una molecola di NAD)

tiolasi scinde l'acido grasso, liberando acetil-CoA + acil-CoA accorciato di due atomi di carbonio, che ricomincia il ciclo.

b-OSSIDAZIONE


Questo schema metabolico viene seguito da quasi tutti gli acidi grassi esistenti in natura, fatta eccezione per gli acidi grassi con un numero dispari di atomi di carbonio e per i cosiddetti acidi grassi insaturi (che hanno doppi legami).

La principale limitazione nell’utilizzazione dei grassi è la velocità di sintesi dell’ATP.

Questa limitazione implica che l’ossidazione dei grassi può fornire ATP ad una velocità sufficiente per mantenere esercizi ad un’intensità pari al circa il 60% VO2 max.


7 cicli di b-ossidazione

- 2

7 FADH2 (x 1,5 ATP) 7 NADH + H+ (x 2,5 ATP)

8 acetil~SCoA (Ciclo di Krebs)

28

8 x 10 ATP

Attivazione dell’acido palmitico

80

TOTALE ATP PRODOTTO 106

--

RESA ENERGETICA


CORPI CHETONICI Si formano nel fegato quando l’acetil-CoA è in eccesso.

Diabete, digiuno prolungato, diete ipoglucidiche.

Alcuni intermedi del ciclo di Krebs utilizzati per sintetizzare glucosio.

Acetil-CoA condensa in:

acido acetoacetico, acido b-idrossibutirrico, acetone

eliminato con la

respirazione

muscolo scheletrico cuore corteccia surrenale cervello

per soddisfare la richiesta energetica di questi tessuti


Se la produzione è molto elevata, l'accumulo di corpi chetonici nel sangue (chetosi) porta ad una drastica diminuzione del pH, generando la condizione nota con il nome di acidosi che può portare al coma e alla morte.


BIOSINTESI DEGLI ACIDI GRASSI

Nel fegato, tessuto adiposo e ghiandola mammaria.

Enzimi diversi da quelli della b-ossidazione.

Avviene nel citoplasma anziché nel mitocondrio.

Si parte da acetil-CoA, mediante un complesso, costituito dalla proteina trasportatrice di acili e da 6 enzimi, che prende il nome di acido grasso sintetasi.


prima addizione di idrogeni (forniti dal NADPH, che si trasforma in NADP);

rimozione di una molecola di acqua;

seconda addizione di idrogeni (sempre forniti dal NADPH)

reazioni successive inseriranno i doppi legami per creare gli acidi grassi insaturi. Da questi poi si procede per sintetizzare tutte le altri classi di lipidi.


Regolazione a lungo termine: cambiamenti in [enzimi] contenuto epatico degli enzimi (hanno una breve emivita) è regolato da attività fisica e da condizioni nutrizionali. Digiuno o attività fisica: i livelli ormonali portano ad un aumento graduale degli enzimi coinvolti nell’ossidazione dei grassi e una diminuzione graduale degli enzimi coinvolti nella biosintesi degli acidi grassi.

Eccesso di glucidi: stimola la sintesi degli enzimi adibiti alla lipogenesi, favorendo la conversione dei glucidi in lipidi.

Regolazione reciproca della b-ossidazione e della biosintesi degli acidi grassi

L’attività fisica regolare è, quindi, un’arma importante nella lotta contro l’obesità. Mentre un esercizio fisico sporadico non è in grado di indurre e mantenere la modificazione a lungo termine della concentrazione enzimatica che favorisce il consumo dei grassi rispetto alla loro produzione.


L’adrenalina, glucagone e l’insulina, i tre ormoni implicati anche nella regolazione del metabolismo glucidico, iniziano la cascata di reazioni che portano alla fosforilazione/defosforilazione di enzimi specifici. Glucagone ed adrenalina (rilasciati in seguito alla diminuzione della glicemia)

cellule del fegato

tramite il cAMP attiva gli enzimi chiave per l’ossidazione degli acidi grassi e sopprime la produzione di acidi grassi (inattivazione dell’enzima acetil-CoA carbossilasi)

Regolazione a breve termine:

Insulina effetto opposto attiva gli enzimi chiave per la produzione degli acidi grassi


Disponibilità del substrato

NADH e acetilCoA (inibiscono la b-ossidazione); Trasporto degli acidi grassi nei mitocondri ed esportazione dell’acetil-CoA dai mitocondri;

Inibizione della carnitina aciltrasferasi I da parte del malonil-CoA (il primo intermedio per la biosintesi degli acidi grassi);

Quando il fegato dispone di molto glucosio e sta sintetizzando i trigliceridi dallo zucchero in eccesso rallenta la velocità di ossidazione degli acidi grassi.


Esercizio fisico leggero-moderato di breve durata:

l’energia viene ricavata in ugual misura dall’ossidazione dei grassi e dei carboidrati. Esercizio fisico leggero-moderato protratto (un’ora o più):

i carboidrati iniziano a scarseggiare, si ha un graduale aumento dell’ossidazione dei grassi.


Esercizi molto prolungati -circa l’80% dell’energia totale deriva dall’ossidazione dei grassi. -diminuzione del glucosio ematico e della conseguente secrezione di glucagone. -concentrazioni ematiche di adrenalina e cortisolo aumentano e stimolano l’utilizzazione dei lipidi.

Nel muscolo a lavoro la captazione di acidi grassi aumenta durante un esercizio continuo e moderato. La lipolisi viene stimolata dall’esercizio, ma questo processo è graduale, inoltre non si interrompe subito dopo la fine dell’esercizio.


TG muscolari (in rosso)

Ac.grassi plasmatici (in nero)

Glicogeno muscolare (in bianco)

Glucosio plasmatico (in grigio)

7% 26%

8%

Sono necessari glucidi perché forniscono intermedi ciclo di Krebs (ossalacetato, a-chetoglutarato). Quando c’è deplezione di glicogeno c’è fatica muscolare anche se ci sono ac. grassi a sufficienza.


Aumento della densità capillare Migliora ossigenazione e distribuzione di substrati al muscolo.

Densità mitocondriale capacità ossidativa è raddoppiata rispetto ai sedentari (> b-ossidazione

e catena di trasporto degli elettroni), attività lipoproteina lipasi è stimolata -> migliore captazione VLDL da parte del muscolo. Anche le riserve intramuscolari di trigliceridi sono maggiori.

Aumento del numero dei recettori b-adrenergici nel tessuto adiposo aumenta la sensibilità dei processi lipolitici all’azione ormonale.

Bassi livelli di insulina e lattato promuovono ulteriormente la lipolisi.

Utilizzazione più rapida dei trigliceridi intramuscolari promuovendo l’ossidazione dei grassi risparmia le riserve glucidiche e i

lipidi vengono utilizzati con la massima efficienza.

Allenamento di resistenza e metabolismo lipidico


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