WYKŁAD 3

*Eikozanoidy:

Glicerofosfolipidy = estry kw. fosfatydowych i aminoalkoholi

- fosfatydylocholina

- fosfatydyloinozytol

*Hydroliza

- fosfolipaza: A₁, A₂, C, D

- Produkty to: lizofosfolipidy np. lizolecytyna.

*Kw. AA lub EPA uwalniany z fosfolipidów błonowych staje się substratem w syntezie eikozanoidów:

- prostanoidy, prostaglandyny

- tromboksany

- leukotrieny, lipoksyny

(nazwy wiążą się z miejscami odkrycia: prosta - prostaty, tromboskany - trombocyty, leukotrieny - leukocyty).

*Prostanoidy:

- Znacznik pierścieniowy (PGA, PGB, PBC), charakterystyczna budowa pierścienia cyklopentanowego.

- Znacznik cyfrowy (PGA1, PGA2) - wiązania podwójne w łańcuchu, wartość w zależności od rodzaju prekursorowego kwasu tłuszczowego, np. PGEA - poch. od C20:3 n-6, PG2 od C20:4 n-6.

- Połączenie wiązań podwójnych - podwójne wiązanie przyłączone do pierścienia cyklopenanowego.

*Kwas AA (C20:4) może być metabolizowany przez: cyklooksygenazę, lipooksygenazę, monooksygenazę, epoksygenazę.

- Cyklooksygenaza - katalizator procesów syntezy prostaglandyn H2 - prekursora prostaglandyn, prostacyklin i trombosanu.

- Lipooksygenaza - katalizator przyłączania tlenu w pozycji 5, 12 i 15 kw. AA, w wyniku czego powstają hydroperoksydy (HPETE).

- Epokzygenaza - katalizator powstawania dihydroksykwasów.

*Działanie cyklooksygenazy rozpoczyna szlak prowadzący do syntezy prostanoidów

Cyklooksygenaza posiada aktywność cyklooksygenazową i peroksydazową - 2 miejsca aktywne (miejsce perooksydazowe zawiera hem, m. cyklooksygenazowe ma kształt tunelu).

*Działanie liooksygenazy rozpoczyna szlak prowadzący do syntezy leukotrienów

Mechanizm działania COX (kw. AA, fosfolipaza): potrzebne są wolne rodniki:

1. rodnik tyrozylowy: atom H⁺ odciągany jest miejsca peroksydazowego COX

2. aktywność cyklooksygenazy: przyłączenie 2O₂

Wolne rodniki są konieczne do aktywacji COX, czyli do utworzenia rodnika tyrozylowego (Tyr 385).

Właściwości aktywujące wykazują nadtlenki lipidowe, peroksynitryt.

Aktywacja polega na utlenieniu Fe hemowego ⁺³ do profoporfirynowego rodnika Fe⁴⁺.

*Prostaglandyny są wewnątrzkomórkowymi rodnikami informacyjnymi, mediatorami w procesach zapalnych, w odpowiedzi immunologicznej, procesach wzrostu, krzepnięcia krwi, owulacji.

*Arachidonian ulega także przemianie nieenzymatycznej, w wyniku której powstają izoprostany jako wynik peroksydacji.

*Leki przeciwzapalne (np. naproxen) są inhibitorami COX. Kortykosteroidy (także wykazujące działanie przeciwzapalne) są inhibitorami fosfolipazy A2.

Właściwości niektórych eikozanoidów:

Eikozanoid	Miejsce syntezy	Aktywność biologiczna
PGD2	Komórki tuczne	Hormonalna agregacja leukocytów i płytek krwi, rozszerza naczynia
PGE2	Nerki, śledziona, serce	Rozszerza naczynia, ↑ efekt histaminy, pobudza skurcz macicy, agregacja płytek krwi
PGF2α	Nerki, śledziona, serce	Pobudza skurcze mięśni gładkich, zwęża naczynia i oskrzela
PGI2	Serce, śródbłonek	Hamuje agregację płytek, rozszerza naczynia
TXA2	Trombocyty	Pobudza agregację, skurcz oskrzeli i naczyń
TXB2	Trombocyty	↑ skurcz naczyń
LTB4, LTC4, LTE4	Monocyty, komórki tuczne, komórki nabłonkowe, bazofile, eozynofile	↑ agregacji leukocytów, skurcz oskrzeli i naczyń, wydzielanie interferonu

*Sfingolipidy

- Powstają w błonie komórkowej zewnętrznej i RE.

- CH₃-(CH₂)₁₂-CH=CH-

- palmityloCaA + seryna N-acylo-sfingozyna (ceramid) + fosfatydylocholina sfingomielina

- Fosforylacja sfingozyny: 1P sfingozyny - bardzo groźny związek!

- Związki pośrednie w metabolizmie sfingolipidów maja przeciwny wpływ na procesy różnicowania i apoptozy hem. oraz ich proliferację a wiec na procesy powstawania nowotworów.

- Ceramid jest antynowotworem.

- Sfingozyna 1P stymuluje proliferację, unieczynnia i hamuje apoptozę - prokancerogen.

*Metabolizm sfingolipidów jest celem chemioterapii nowotworów zmierzającej do ↑ ceramindu przez aktywację syntezy oraz powstawanie ze sfingomieliny (sfingomielinaza uaktywniana przez RFI).

*W błonie komórkowej sfingolipidy i cholesterol budują trwałe tratwy lipidowe - sztywne fragmenty błon pływające w masie błonowej. Tratwy ułatwiają komunikację między komórkami, kierują przybywające białka do miejsc przeznaczenia, regulują transport cholesterolu. Mogą być miejscem kotwiczenia wirusów np. HIV.

*Dzięki obecności białka caveoliny tratwy zyskują giętkość i tworzą zagłębienia

*Caveolae - struktura zaangażowana w endocytozę, przeniesienie sygnałów do komórki, metabolizm lipidów, powstawanie nowotworów.

*Rodzinę caveolin tworzą 3 białka: Cav-1, 2 i 3. Ich ekspresja (1,2) zachodzi w wielu typach komórek, szczególnie w komórkach śródbłonka, adipocytach, pneumocytach. Cav-3 - wyłącznie w mięśniu sercowym i mięśniach szkieletowych. Cav-1 ma duże powinowadztwo do sfingolipidów i cholesterolu (wiązanie 1:1), pośredniczy w przekazywaniu cholesterolu do tratw lub do HDL.

*Komórki używają caveoli do endocytozy cząsteczek o bardzo dużej masie od niskiej do makro (np. albuminy), a także do przenoszenia cząsteczek przez komórki (transcytozy).

*W komórkach tkanki tłuszczowej Cav-1 ma wpływ na przeniesienie sygnału insulinowego, transport glukozy i wychwyt kwasów tłuszczowych.

*Delecja genu Cav-1 powoduje defekt w liolizie i termogenezie oraz odpowiedzi na głodzenie (brak ↑ poziomu KT).

*Cav-1 tworzy pomost między kinazą białkową A a perylipiną - białkiem chroniącym krople tłuszczu przed lipolizą.

*W obecności Cav-1 podczas stymulacji adrenergicznej kinaza białkowa traci zdolność fosforylacji perylipiny, która w stanie fosforyzowanym przestaje blokować proces lipolizy.

TKANKA TŁUSZCZOWA

*Biała:

-Gromadzi zapasy energii, mało jej zużywa.

- Mało mitochondriów

*Brązowa:

- Liczne mitochondria

- Obecność białka rozprężającego oksydatywną fosforylację (termogeniny), produkcja ciepła.

- Termogeneza wzrasta pod wpływem zimna i pokarmu.

- Są rozproszone wśród białych adipocytów i ich ilość wzrasta w zimnym środowisku.

*Przypuszczalna kontrola wyboru ścieżki różnicowania adipocytów - rola koaktywatorów towarzyszących PPAP gamma.

*Komórki tkanki tłuszczowej:

- fibroblasty

- preadipocyty

- dojrzałe adipocyty (ok. 1/3 masy tkanki)

- komórki śródbłonka naczyń

- makrofagi

*Liczba adipocytów u osób otyłych: 40-60 bilionów tzn -,5-1% wszystkich komórek organizmu.

*Masa tkanki tłuszczowej: około 20% m.c. osób szczupłych, 30-40% osób otyłych.

*Średnica adipocytów: 10-200 μm.

*Zawartość tłuszczu: w normalnych dojrzałym adipocycie 0,5-1 μg, ale może osiągnąć nawet 4 μg.

*Nagromadzenie tłuszczu: po przekroczeniu granicy możliwości dalszego gromadzenia tłuszczu w komórkach, następuje wzrost różnicowania preadipocytów w komórkach.

WYKŁAD 4

*Metabolizm WAT:

- Synteza TG poprzedzona wyłapywaniem KW.

- Białe w bardzo małym stopniu zużywają te TG, które produkują.

Glukoza

↓ (glikoliza)

Acetylo Co-A

↓ (ACC - kluczowy enzym, precyzyjna regulacja)

Lipogeneza

↓ (FAS, katecholamina)

TG

↓ (lipoliza)

FA + Glicerol

*Kwasy tłuszczowe pobierane są z TG lipoprotein.

*Regulacja aktywności termogenicznej BAT

- Pochodzi z działania termogeniny - białko rozprzęgające

- Kwasy uwalniane z TG w BAT są wykorzystywane na miejscu w przeciwieństwie do WAT.

- Elektronowy transport w łańcuchu oddechowym stanowi podstawę w termogenezie.

*UPC - białka te stanowią alternatywna drogę dla protonów obok synteza ATP

*Energia rozpraszana w postaci ciepła:

Cold

↓

Noradrenalina (działa stymulująco na ekspresję tego białka)

↓

β-receptor

↓

Lipoliza

↓

FA

↓

UPC heat

- Zbudowane są z 6 α-helis przeplatających wewnętrzną błonę mitochondrialną

- UPC-1 - odkryte w 1976 r., występuje tylko w BAT, jest zaangażowane w termogenezę, wzrasta wraz ze wzrostem spożycia energii.

- UPC-2 - (1997 r.) może być odpowiedzialne za rozpraszanie energii, być może uczestniczy w regulacji masy ciała. Jego poziom wzrasta w odpowiedzi na wzrost poziomu KT w osoczu, wywołany przez dietę wysokotłuszczowa lub głodzenie.

- UPC-3 - (1997 r.) występuje wyłącznie w mięśniach szkieletowych i BAT, działa pod wpływem tarczycy (termogeniczne działanie), obrona antyoksydacyjna, wzrost aktywności przy wzroście KT (przy głodzeniu)

- UPC-4 - (1998 r.) występuje wyłącznie w mózgu

- PUMP - białko rozprzęgające, odkryte w 1995 r., może być związane z obroną antyoksydacyjną i dojrzewaniem owoców.

- BMCP - wyłącznie w mózgu, funkcja nieznana

Regulacja metabolizmu tk. tł. - LIPOLIZY

*TG w adipocytach

- w kroplach chronioną przez perylipinę, do czasu gdy nie zostanie ufosforylowana

- ta sama fosforylacja aktywuje hormonozależną lipazę (HSL)

- ATGL - lipaza związana z TG

- FABP - białko transportujące kw. tł. Wewnątrz komórki

- fosforylacja popudzana za pomocą katecholamin

*regulacja:

- hormony: insulina (hamuje), aminy katecholowe, adrenalina, noradrenalina (pobudzają)

- cz. parakrynne: cytokiny (TNFα, IL-6, adenozyna, prostagladyna)

- płeć

- żywienie

- aktywność fizyczna

- lokalizacja tk. tł. (podskórna vs. trzewna)

- zmienność genetyczna

* aminy katecholowe działają za pośrednictwem receptorów adrenergicznych - u ludzi aktywne są 4 (α - hamują, β - pobudzają oraz podklasy)

* genetycznie zdeterminowane proporcje α/β wyznaczają u ludzi skłonność do liolizy, czyli utraty masy tk. tł.

* insulina hamuje liolizę

insulina fosfodiesteraza

↓

↓ cAMP

↓

↓ kinaza białkowa A

↓

↓ ufosforylowana, aktywna forma lipazy hormonozależnej

* czynniki parakrynne:

- hamujący wpływ prostaglandyn i adenozyn prawdopodobnie nie ma dużego znaczenia

- istotne jest aktywujące lipazę działanie CYTOKIN

- unieczynnienie przez fosforylację białka perylipiny, która chroni krople tłuszczu przez lipazę

- poziomu cAMP

+ wpływ wieku jest związany z działaniem insuliny i amin katecholowych

+ w pierwszych latach życia aminy katecholowe nie stymulują prawie wcale liolizy ze względu na dominujące wydzielanie receptorów α, w tym okresie hormon tyreotropowy wydaje się być najważniejszym regulatorem liolizy

+ w starszym wieku obniżeniu ulega działanie amin katecholowychz powodu obniżenia aktywności kinazy fosforyzującej lipazę ale także działanie insuliny, m.in. na skutek obniżenia poziomu jej receptorów

+ płeć - u kobiet stężenie WKT w osoczu jest wyższa niż u mężczyzn o tym samym BMI, prawdopodobnie na skutek większych komórek w tk. podskórnej oraz większej względnej tłuszczowej masy ciała

+ wysiłek fizyczny - pobudzenie liolizy na skutek wzrostu wydzielania amin i obniżeniu wydzielania insuliny; trening może zmienić regulację liolizy uwrażliwiając adipocyty na działanie amin katecholowych

* heterogenność liolizy:

- trzewna bardziej wrażliwa na działanie amin

- w podskórnej silniejsze antylipolityczne działanie insuliny, prostaglandyn, adenozyny

- podstawowa - spontaniczna lioliza jest intensywniejsza w tk. podskórnej

- regionalne różnice nie występują u gryzoni, istnieją u ludzi, małp

- z tk. trzewnej produkty lipolzy dostarczane są żyłą wrotną do wątroby, z podskórnej żyłami obwodowymi

- tk. trzewna ma większe znaczenie w dostarczaniu KT w stanach stymulowanych, podskórna - w stanie podstawowym

* powstawanie tk. tł.

- w życiu embrionalnym - niezróżnicowana komórka - pluripotencjalny fibroblast jest kom. macierzystą dla kom. mięśniowych, chrzęstnych, kostnych i tłuszczowych

- u ludzi różnicowanie tych kom. w kom. tk. tł. rozpoczyna się w pierwszym okresie rozwoju embrionalnego (III trymestr) a kończy po urodzeniu

- tk. tł. u noworodka ok. 16%

- w ciągu 1 roku życia następuje przyrost masy tk. tł. o ok. 0,7-2,8 kg

- proporcja tł. podskórnego największa w wieku 9 miesięcy, obniża się do wieku 6 lat

- u myszy i szczurów tk. tł. powstaje dopiero po urodzeniu

- wszystkie gatunki mają zdolność różnicowania preadipocytów przez okres całego życia w odpowiedzi na konieczność gromadzenia tłuszczu

- powstawanie adipocytów zachodzi po etapach intensywnych podziałów kom. (proliferacji) i różnicowania, które polega na stopniowym włączeniu ekspresji specyficznych genów, a więc syntezie kolejnych białek

multipotencjalna kom. macierzysta ↓ adipoblast ↓ preadipocyt ↓ adipocyt

Cz. molekularna GATA CIEBP βδ SREBP-1c PPAR γ C/EBPα Synteza KT i TG Lioliza Wydzielanie

Etapy ukierunkowane Formowanie macierzy zewnątrzkom i cytoszkieletu, różnicowanie

* czynniki stymulujące różnicowanie adipocytów:

- długołańcuchowe KT

- glukokortykosteroidy

- tk. tarczycy

- insulina

* czynniki hamujące rozbudowę tk. tł.

- wit A i D

- TNf-α

- interferon

- TG średniołańcuchowych KT

- sprzężone kw. linolowe

* tk. tł. świni podczas narodzin składa się z małych „wysepek”, które szybko napełniaja się tłuszczem po rozpoczęciu ssania

* u dorosłych org. Kom. tł. są gł. UNILOKULARNE, tzn. zawierają jedna kroplę tłuszczu

* białka metabolizmu lipidów

- lipaza lipoproteinowa - pierwsze białko wydzielane przez WAT - rozkład TG z chylomikronów i vLDL, dostarcza WKT do adipocytów

- (CETP) białko transportujące estry chol. - odpowiedzialne za poziom estrów w WAT

- LPL - katalizuje rozkład TG lipoproteid, jest uaktywniana przez apaoroteiny A i CH

- LPRpośredniczy w transporcie lipidów do tk. - oprócz KT, także TG, estrów cholesterolui retinylu (magazynowa postać wit. A)

- adypsyna - proteza serynowa, skł. Dopełniacza uczestniczy w powstawaniu białka stymulującego acylację

Jądro

UCP

T3 - hormon tarczycy

Noradrenalina CAMP

TG

FA

lipoliza

Utlenianie

RC -

H+

---