PLA2 – una famiglia di enzimi, che catalizzano l`idrolisi del legame

PLA2 – una famiglia di enzimi, che catalizzano l'idrolisi del legame estere tra l'acido
grasso in posizione 2 ed il glicerolo dei fosfolipidi.
Si distinguono tre classi di enzimi :
PLA2 secretorie (sPLA2), secrete dal pancreas, presenti in essudati, liquido
sinoviale, veleno di serpenti
PLA2 citosoliche (cPLA2), enzimi citoplasmatici principali responsabili della
liberazione intracellulare di acido arachidonico (AA) indotta dai recettori. AA è il
precursore della sintesi degli eicosanoidi, una rilevantissima classe di mediatori
dell’infiammazione, che comprende prostaglandine, trombossano, leucotrieni e
lipossine
PLA2 -Ca+2 indipendenti, probabilmente coinvolte nel rimodellamento della
membrana, oltre che nella segnalazione
PLC - una famiglia di enzimi che catalizzano in modo selettivo l'idrolisi Ca2+dipendente dei fosfatidil-inositoli di membrana:
fosfatidilinositolo (PI),
fosfatidilinositolo 4-fosfato (PIP),
fosfatidilinositolo 4,5-bifosfato (PIP2).
I glicerofosfoinositoli sono localizzati di preferenza nello strato citoplasmatico della
membrana cellulare.
Le PLC comprendono quattro membri, denominati beta, gamma, delta e epsilon, che
si differenziano per le modalità di attivazione. Tutte le PLC per idrolizzare PIP2
devono associarsi alla membrana cellulare grazie a specifici domini strutturali.
PLD - catalizzano l'idrolisi della fosfatidilcolina (PC) in acido fosfatidico (PA) e
colina, anche se in alcuni organi e tessuti può idrolizzare anche
fosfatidiletanolammina e fosfatidilinositolo. La loro attivazione ha due principali
effetti: la formazione di PA, che, grazie alla forma conica della molecola svolge un
ruolo importante nei fenomeni di fusione tra le membrane e, quindi, nei processi di
endo- ed eso-citosi; e nel rimodellamento della membrana.
Sono state identificati due isoenzimi, PLD1 e PLD2, che differiscono per
localizzazione cellulare e per regolazione.
La PLD1 è associata con le membrane intracellulari del reticolo endoplasmatico, del
Golgi e delle vescicole citoplasmatiche, secretorie ed endocitosiche.
La PLD2 si associa invece con la membrana plasmatica.
L'ancoraggio delle PLD alle membrane è mediato da un dominio PH, un dominio PX
(Phox Homology) e due ancore di acido palmitico contenute nel dominio PH.
Le PLD sono state implicate in numerosi fenomeni fisiologici e patologici:
secrezione, riarrangiamento del citoscheletro, mitosi, produzione di anioni
superossido ed eventi flogistici (infiammazione).
Provenienza dei trigliceridi e dei fosfolipidi
• TRIGLICERIDI: Dieta, Depositi cellulari (tessuto adiposo).
• Utilizzati per la sintesi di ATP. Come per i polisaccaridi, anche il catabolismo
dei trigliceridi di deposito è sotto controllo ormonale (glucagone).
• FOSFOGLICERIDI: Dieta, Membrane cellulari.
• Utilizzati per la sintesi di ATP, per la produzione di molecole segnale e di
precursori di mediatori dell’infiammazione.
Digestione dei lipidi alimentari
Nell’intestino si completa la digestione iniziata nella bocca, e proseguita nello
stomaco, dove si forma il chimo acido.
Nel duodeno versano il loro prodotto due importanti ghiandole: pancreas e fegato che
contribuiscono alla digestione enzimatica del cibo.
I succhi a livello intestinale sono tre:
il succo pancreatico, che proviene dal pancreas,
la bile, proveniente dal fegato,
il succo enterico che viene prodotto direttamente dall'intestino tenue.
-In risposta a stimoli indotti dai pasti l’ ormone polipeptidico colecistochinina
prodotto dal duodeno e dal digiuno stimola la secrezione biliare e pancreatica.
-I sali biliari emulsionano i grassi, formando micelle
il succo pancreatico prodotto dalla porzione esocrina della ghiandola, e che
viene scaricato nel duodeno.Ha pH basico (alcalinità ~8) per abbondanza di HCO3- .
Contiene ENZIMI IDROLITICI, proteolitici, amilolitici, lipolitici molto attivi sempre
secrete in forma inattiva.
La bile
- Nell’intestino tenue il chimo acido proveniente dallo stomaco, si mescola con
il succo pancreatico, con la bile e il succo enterico.
- Fasi della digestione intestinale:
- 1-emulsione dei grassi da parte dei sali biliari;
- 2-le lipasi intestinali , provenienti dal pancreas come zimogeni, degradano i
trigliceridi (TG) a glicerolo + ac. grassi;
- 3- acidi grassi e altri prodotti sono riconvertiti in TG nelle cellule della mucosa
intestinale
- 4- I TG con colesterolo e apolipoproteine si aggregano a formare i
chilomicroni (CM)
- 5- I CM si dirigono ai tessuti attraverso i sistemi linfatico ed ematico.
- 6- Nei capillari, la lipoproteina lipasi, attivata nei capillari dalla apo-C-II ,
rilascia ac. grassi e glicerolo.
- 7- Gli ac. grassi entrano nelle cellule
- 8- Gli ac. grassi sono utilizzati per la sintesi di ATP o riconvertiti in TG per il
deposito.
Le lipoproteine (LP)
Le lipoproteine hanno una struttura globulare costituita da un foglietto
esterno (monolayer) formato da fosfolipidi, apoproteine e colesterolo che
segrega al suo interno i lipidi idrofobici (colesterolo esterificato e
trigliceridi) sottraendoli all’ambiente esterno acquoso. Così trigliceridi e
colesterolo esterificato possono essere trasportati nel sangue ai tessuti per
la loro utilizzazione energetica e strutturale.
Le lipoproteine possono differenziarsi per dimensioni, densità e contenuto
proteico e lipidico (TABELLA). Queste caratteristiche ne determinano anche
diverse specificità funzionali.
Le lipoproteine plasmatiche sono raggruppabili in quattro classi che
differiscono proprio per il contenuto in lipidi e proteine:
HDL (High Density Lipoproteins): lipoproteine ad elevata densità; hanno
dimensioni più piccole con diametro compreso fra 95-130 Å e un contenuto
proteico più elevato rispetto alle altre lipoproteine.
VLDL (Very Low Density Lipoproteins): lipoproteine a bassissima densità che
presentano alto contenuto lipidico (soprattutto sono ricche di trigliceridi) e
sono di dimensioni grandi.
IDL (Intermediate Density Lipoproteins): lipoproteine a densità intermedia che
derivano dalle VLDL e vengono convertite velocemente in LDL (vedi dopo);
per tale ragione nel sangue si riscontrano in piccola concentrazione.
LDL (Low Density Lipoproteins): lipoproteine a bassa densità che derivano
dalle IDL. Le dimensioni sono grandi (ma più piccole delle IDL) con diametro
compreso fra 230-280 Å (Angstrom).
HDL
Proteine
%
Colesterolo
%
TG
50
18
2
30
25
43
10
22
10
13
65
12
%
Plipidi
%
(high
density
Lip.)
LDL
(low
density
Lip.)
VLDL
(very
low
density
Lip.)
Le HDL vengono sintetizzate in fegato e, in parte derivano dal catabolismo
dei chilomicroni.
Le VLD sono a bassissima densità (Very Low Density Lipoproteins).
Circa il 90% è sintetizzato nel fegato utilizzando TG, FL e colesterolo ottenuti
con lipogenesi endogena, o da lipidi in circolo "captati" dagli epatociti (Il
restante 10%, invece, è sintetizzato nell’intestino).
Le LDL sono a bassa densità (Low Density Lipoproteins) e derivano dal
metabolismo intravasale delle VLDL.
Sono responsabili del trasporto del colesterolo esterificato ai tessuti.
Il colesterolo è esterificato principalmente con aci. grassi polinsaturi
(acido linoleico e acido linolenico) per cui le LDL subiscono processi di
lipoperossidazione ad opera di radicali liberi
Destino dei lipidi delle LP
Trigliceridi-vengono distribuiti prevalentemente al t. adiposo e muscolare
(scheletrico e cardiaco), dove vengono, rispettivamente, accumulati e ossidati.
Esteri del colesterolo- vengono distribuiti:
1) a tutte le cellule nelle quali, dopo idrolisi, il colesterolo viene utilizzato come
costituente delle membrane;
2) alle ghiandole endocrine per la sintesi degli ormoni steroidei
Il fegato attraverso un’intensa attività metabolica trasforma i carboidrati
in eccesso in trigliceridi e li immette in circolo sotto forma di VLDL,
un’altra classe di lipoproteine.
•Nei capillari dei tessuti periferici, le VLDL subiscono l’azione della
lipoproteina lipasi che idrolizza i trigliceridi favorendo la captazione dei
loro prodotti di idrolisi soprattutto da parte del tessuto adiposo .
COLESTEROLO A BASSO ED ALTO RISCHIO
Nel fegato che assume le HDL*, il colesterolo delle HDL è in parte trasformato
in acidi biliari e quindi eliminato con la bile.
Pertanto:
•Un elevato contenuto di HDL indica che il sistema di rimozione del
colesterolo dai tessuti periferici è efficiente
e
•il colesterolo delle HDLè detto a “basso rischio”
Livelli elevati di colesterolo inibiscono:
- la biosintesi del colesterolo endogeno
E
-la sintesi dei recettori delle LDL, che si accumulano nel sangue.
Un elevato livello ematico di LDL causa lesioni ateromatose delle arterie. Le
placche ateromatose Contengono colesterolo con acidi grassi che sono andati
incontro a perossidazione. Le LDL-perossidate non vengono catturate in modo
recettore-mediato e vengono accumulate nei macrofagi che diventano “cellule
schiumose” e si depositano nelle placche.
Pertanto il Colesterolo associato alle LDL è considerato potenzialmente
pericoloso
per i suoi effetti aterogenici.
L’ ipercolesterolemia familiare è una malattia genetica dovuta a carenza o
anomalie dei recettori delle LDL.
Schema di trasporto delleLP
Rimozione dei lipidi dai depositi
La Lipasi ormone-sensibile o ormono-sensibile, o HSL (Hormone-Sensitive
Lipase) è la lipasi responsabile della mobilizzazione dei trigliceridi dal tessuto
adiposo.
Esistono altre lipasi che intervengono in sinergia per attuare la lipolisi, come la
monoacilglicerolo lipasi (MAGL) e la lipasi adiposa del trigliceride (ATGL).
Sebbene la HSL sia soprattutto attiva nel tessuto adiposo, essa è presente anche
in altri tessuti, come nel muscolo scheletrico, in cui catalizza la lipolisi dei
trigliceridi intramuscolari (IMTG).
L’azione combinata di HSL e MAGL idrolizza i legami esterei liberando acidi
grassi e glicerolo.
Trasporto ematico e destino degli Acidi grassi
Gli acidi grassi provenienti dagli adipociti sono trasportati nel sangue legati
all’albumina (proteina sierica secreta dal
fegato).
Gli ACIDI GRASSI LIBERI (NEFA) provenienti dal tessuto adiposo vengono
trasportati dall’albumina ematica ai tessuti, principalmente muscoli (cardiaco e
scheletrico) e fegato.
Nel fegato sono:
a) ossidati a corpi chetonici
b) riesterificati in trigliceridi che, incorporati nelle VLDL, vengono riesportati nel
sangue
Destino del glicerolo e suo ruolo di shuttle
Il glicerolo è convertito in intermedi della glicolisi (vedi reazioni).
Lo shuttle del glicerolo è un meccanismo con il quale il NADH, prodotto nella
glicolisi, viene riossidato a NAD+.
Svolge lo stesso ruolo del sistema shuttle del malato-aspartato, per il
trasferimento degli e- dal NADH citoplasmatico nel mitocondrio,
e risulta utilizzato prevalentemente nel metabolismo umano nel cervello e nei
muscoli scheletrici.
Il glicerolo-3-fosfato viene riconvertito a diidrossiacetone fosfato dall'enzima
di membrana mitocondriale glicerolo fosfato deidrogenasi, con riduzione di un
FAD a FADH2.
Gli e- sono trasferiti all’ubichinone .
CICLO DEL GLIOSSILATO
I triacilgliceroli vegetali possono essere fonte di carboidrati con il ciclo del
gliossilato
E’ tipico dei semi delle piante e di alcuni microrganismi e permette loro di
produrre carboidrati a partire da substrati lipidici, cosa impossibile per il resto
degli organismi viventi, ed i particolare per i vertebrati*.
Nelle piante, il ciclo del gliossilato ha luogo in speciali perossisomi, chiamati
gliossisomi.
Caratteristici del ciclo sono gli enzimi malato sintasi e isocitrato liasi .
*Le reazioni di conversione del fosfoenolpiruvato a piruvato, e del piruvato ad acetil-CoA nei vertebrati,
sono talmente esoergoniche da essere praticamente irreversibili, per questo motivo gli esseri umani non
possono convertire gli acidi grassi in carboidrati. Se una cellula non può convertire l'acetato in
fosfoenolpiruvato, l'acetato non può essere utilizzato come materiale di partenza della via
gluconeogenetica che va dal fosfoenolpiruvato al glucosio.
L’acetil-CoA formatosi con la beta ox, si condensa con il gliossilato, ed è
convertito in malato dalla malato sintasi.Seguono le reazioni iniziali come nel
ciclo di Krebs fino all’isocitrato, da cui si formano gliossilato, che riprende il
ciclo, e succinato, intermedio del ciclo di Krebs, da cui si prosegue verso la
gluconeogenesi (sintesi di glucosio).
In particolare, 2 acetil-CoA vengono utilizzati in ogni ciclo del gliossilato, con
la concomitante produzione di una molecola di succinato, disponibile nei
processi biosintetici. A sua volta il succinato può essere convertito in
ossalacetato attraverso gli intermedi fumarato e malato, e successivamente in
fosfoenolpiruvato nella reazione catalizzata dalla fosfoenolpiruvato
carbossichinasi (reazione anaplerotica), di modo tale da essere poi utilizzato
come precursore del glucosio nella gluconeogenesi.