Metabolómica / Metabolitos / Lípidos / Almacenamiento de energía
La lcionalidad en las células se extiende, pero no se limita, al mantenimiento de gradientes electroquímicos, partición subcelular, señalización celular de primer y segundo mensajero, almacenamiento de energía, tráfico de proteínas y anclaje de membrana. La importancia fisiológica de los lípidos es evidente al considerar u observar anomalías lipídicas, como aterosclerosis, diabetes, obesidad y enfermedad de Alzheimer. Lipidómica ” es un estudio basado en sistemas de todos los lípidos, las moléculas con las que interactúan y su función dentro de una célula.”La detección de varias especies de lípidos se ha hecho más eficiente con los avances en la espectrometría de masas de ionización blanda, combinada con técnicas modernas de separación. Los perfiles lipídicos se caracterizan como un espectro de masa de la composición y abundancia de lípidos contenidos a partir de un extracto lipídico crudo, y pueden monitorizarse a lo largo del tiempo y al responder a estímulos específicos. Integrada con la genómica, la proteómica y la metabolómica, se espera que la lipidómica permita a los investigadores desarrollar una mejor comprensión de la funcionalidad de los lípidos en los sistemas biológicos. Además, los investigadores esperan una mejor comprensión de los mecanismos de las enfermedades basadas en lípidos, para la detección de biomarcadores y para el monitoreo de la terapia farmacológica, como resultado de los avances lipidómicos.
La biología de sistemas tiene un gran impacto en el futuro del tratamiento y la prevención de enfermedades. El creciente interés en la influencia de los lípidos en la biología de sistemas se debe en gran medida a los avances en la espectrometría de masas, que permite perfiles de lípidos detallados a partir de una preparación mínima de muestras. Uno de los grupos en desarrollo involucrados en el análisis de lipidomas, Metabolitos de Lípidos y Estrategias de Vías, es un consorcio que ha emprendido la determinación del lipidoma completo del macrófago de ratón y sus respuestas a una variedad de estímulos, incluidos los lípidos oxidados y los lipopolisacáridos. Se espera que la terapéutica avance con la lipidómica a medida que se comprendan mejor los efectos de los lípidos en los estados patológicos y las influencias que interfieren con estos efectos. Integrar datos lipidómicos con datos genéticos, proteómicos y metabolómicos resulta ser una tarea difícil, pero supuestamente generará nuevos paradigmas de modelado.
http://www.jlr.org/cgi/content/full/47/10/2101
La investigación de la absorción diferencial de grasa de las comidas en depósitos de tejido adiposo se llevó a cabo para determinar el impacto de esta absorción en la distribución de la grasa corporal. Se utilizó el método del trazador de grasa de las comidas/biopsia de tejido adiposo para comparar los efectos del contenido de grasa de las comidas en la captación de grasa en depósitos de grasa subcutánea visceral, superior e inferior del cuerpo. Se monitorizó el contenido de grasa en mujeres premenopáusicas. Además, la ingesta de ácidos grasos, de comidas con grasas normales y altas en grasas, se rastreó con trioleína.
Los resultados experimentales indican que la proporción de absorción de grasa dietética en los tres depósitos monitorizados no fue diferente, entre comidas. La acumulación de grasa visceral representó aproximadamente el cinco por ciento de la eliminación de grasa de las comidas, sin tener en cuenta la masa grasa visceral. Los sujetos que consumían comidas con grasas normales experimentaron un aumento de la absorción de ácidos grasos de las comidas en la grasa femoral, en función de la masa grasa de la pierna. Este aumento se identifica como un aumento de la eficiencia de la absorción. Sin embargo, se observó un patrón opuesto en los efectos de las comidas con grasa normal sobre la grasa omental y las comidas con alto contenido de grasa en todos los depósitos de grasa monitorizados. Aproximadamente el cuarenta por ciento de la grasa de las comidas se oxidó, para ambos tipos de comidas, después de veinticuatro horas.
Los investigadores concluyeron que el mayor tejido adiposo del muslo en las mujeres está directamente asociado con una mayor eficiencia en el almacenamiento de grasa de las comidas, en condiciones específicas de equilibrio energético. Sin embargo, se observó una tendencia opuesta en la grasa visceral. Estas inferencias indican la posibilidad de diferentes mecanismos que regulan la absorción de ácidos grasos, para diferentes depósitos. Por lo tanto, estos mecanismos diferentes también pueden afectar la distribución de la grasa corporal.
http://diabetes.diabetesjournals.org/cgi/content/full/56/10/2589
Los lípidos En el almacenamiento de energíaeditar
Los lípidos son pequeñas biomoléculas insolubles en agua que generalmente contienen ácidos grasos, esteroles o compuestos isoprenoides . Hay una variedad de lípidos y cada uno participa en diferentes procesos metabólicos de forma única. Los lípidos se utilizan como almacenamiento de energía a través de ácidos grasos. Los ácidos grasos están compuestos de ácidos carboxílicos unidos a largas cadenas de hidrocarburos. Estos son carbonos que pueden variar de 4 a 36 carbonos. Los ácidos grasos pueden ser saturados, monoinsaturados o poliinsaturados dependiendo del número de enlaces dobles unidos en el esqueleto de hidrocarburo. Por ejemplo, el ácido láurico saturado (n-Dodecnoico) que existe en la planta de laurel tiene un esqueleto de 12 carbonos (CH3 (CH2) 10COOH) con una relación de 12:0 de carbono a doble enlace en su cadena de hidrocarburos.
Los ácidos grasos insaturados como el ácido palmitoleico (ácido cis-9-Hexadecenoico) y el ácido oleico (ácido cis-9-Octadecénico) tienen un enlace doble simple entre el carbono 8 y el carbono 9 en su esqueleto de hidrocarburo. Los ácidos grasos poliinsaturados como el ácido araquidónico (ácido cis-, cis-, cis-, cis-5,6,11,14 – Icosatetraenoico) contenían 4 enlaces dobles en su esqueleto de hidrocarburo.
El tipo más común de ácido graso que se utiliza para el almacenamiento de energía es en forma de grasas neutras. Las grasas neutras son el tipo más simple de lípidos y están formadas por tres enlaces éster de hidrocarburos a un glicerol también conocido como triacilgliceroles. Estas grasas constituyen alimentos comunes, como la mantequilla y el aceite de oliva.
Estas grasas neutras son una fuente de almacenamiento de energía eficiente porque se reducen completamente y se pueden almacenar anhidrously. Cuando se reduce completamente, estos ácidos grasos están llenos de electrones que participan en un proceso llamado beta-Oxidación para producir acetil CoA que luego se puede integrar en el Ciclo de glicólisis y Ácido Cítrico a partir de energía en forma de ATP.
Imagen 2: Integración de la beta-oxidación a otras vías]
Artículos de revisión por pares Edit
REGULACIÓN COORDINADA DE LA LIPASA SENSIBLE A HORMONAS Y LA LIPOPROTEÍNA LIPASA EN EL TEJIDO ADIPOSO HUMANO IN VIVO: IMPLICACIONES PARA EL CONTROL DEL ALMACENAMIENTO Y LA MOVILIZACIÓN DE GRASA.]
¿Cuál es el propósito principal de este artículo? Este artículo implica la importancia de la regulación en dos enzimas lipasas diferentes para la formación de ácidos grasos.
Términos:
Adipocitos blancos (células grasas blancas), también conocidas como Células uniloculares, contienen una gotita lipídica grande rodeada por un anillo de citoplasma. Estas grasas se almacenan en un estado semilíquido, y se componen principalmente de triglicéridos y éster de colesterol.
Función: segrega resistina, adiponectina y leptina.
Endotelio: Una capa de células planas que recubre los espacios internos cerrados del cuerpo, como el interior de los vasos sanguíneos y los vasos linfáticos (que transportan la linfa, un líquido lechoso) y el corazón.
Lipogénesis-El proceso por el cual la glucosa se convierte en ácidos grasos, que posteriormente se esterifican en glicerol para formar los triacilgliceroles que se envasan en VLDL y se secretan desde el hígado.
Lipoproteínas: Cualquier miembro de un grupo de sustancias que contengan lípidos (grasas) y proteínas. Las lipoproteínas en el plasma sanguíneo se han estudiado intensamente porque son el medio de transporte del colesterol. (Enciclopedia Británica en línea)
Ácidos grasos no esterificados (NEFA) – La fracción de ácidos grasos plasmáticos no en forma de ésteres de glicerol. En otras palabras, son ácidos grasos libres flotando en la sangre.
¿Cómo se relaciona este artículo con lo que hemos aprendido hasta ahora en Metabolismo?En nuestro estudio del metabolismo de los ácidos grasos como fuente de almacenamiento de energía, la regulación y el control de la enzima es crucial en la cantidad de producción y almacenamiento de energía. Este artículo estudió la regulación de la Lipoproteína Lipasa (LPL) y la Lipasa Sensible a hormonas (HSL) en relación con la deposición de grasa y la movilización de triacilglicerol en las células grasas blancas . El control de la LPL permite la activación e inactivación del almacenamiento y liberación de grasa en los tejidos adiposos. Del mismo modo, los controles de HSL permiten la movilización de ácidos grasos a otras vías para la síntesis. Por lo que sabemos sobre el almacenamiento de energía de las grasas, un ácido graso debe activarse primero en el citosol en el que ingresa a las mitocondrias a través de la lanzadera de carnitina. En las mitocondrias, la beta-oxidación del ácido graso se produce para producir acetil coenzima A para la síntesis de ATP. La insulina también se menciona en el artículo como una hormona reguladora. La insulina inhibe la beta-oxidación en las mitocondrias, pero permite que se produzca el proceso de síntesis de ácidos grasos. Cuando el cuerpo necesita energía o falta de glucosa, el cuerpo induce la hormona glucagón para permitir la síntesis de azúcar por gluconeogénesis. La activación del glucagón permite que se active el ácido graso en el que puede ingresar a las mitocondrias para sintetizar acetil CoA. El acetil CoA participa así en la síntesis y almacenamiento de ATP.
INHIBICIÓN DE LA BETA-OXIDACIÓN MITOCONDRIAL COMO MECANISMO DE HEPATOTOXICIDAD]
¿Cuál es el propósito de este artículo? Integración de la Información: La importancia de la beta-oxidación para evitar la disfunción biológica.
Términos:
Hepatotoxicidad-El daño del hígado por una sustancia química producida en el cuerpo.
Hepatocitos: La mayoría de estas células se observan en el hígado y las mitocondrias. Estas células participan en la síntesis de proteínas, el almacenamiento de proteínas y la transformación de carbohidratos, la síntesis de colesterol, sales biliares y fosfolípidos, y la desintoxicación, modificación y excreción de sustancias exógenas y endógenas.
Esteatosis-El proceso que describe la retención anormal de lípidos dentro de una célula. Refleja un deterioro de los procesos normales de síntesis y descomposición de la grasa de triglicéridos.
Translocación-El proceso de mover proteína por una célula a otra parte de la célula.
Cetogénesis – La descomposición de los ácidos grasos para formar cuerpos cetónicos.
¿Cómo se relaciona este artículo con lo que hemos aprendido hasta ahora?Este artículo analiza la gravedad de los daños biológicos internos que pueden ocurrir si se inhibe la beta-oxidación de ácidos grasos. Como notas, la beta-oxidación es crucial en el ser humano porque el metabolismo de ATP por ácidos grasos produce la mayor parte del ATP en el cuerpo. En el cuerpo, el triacilglicerol se descompone a través de la beta-oxidación en las mitocondrias para producir acetil CoA, que puede entrar en el Ciclo del Ácido Cítrico para producir energía. El acetil CoA es una molécula importante en el cuerpo, no solo para producir ATP, sino que también permite otros procesos como la síntesis de cuerpos cetónicos para el corazón. La inhibición de la beta-oxidación puede ser adquirida por precursores genéticos o a través de drogas. Estos NEFA Dietilaminoetoxihexestrol, maleato de perhexilina y amiodarona son los medicamentos dañinos comunes que posponen la beta-oxidación en el cuerpo . Estos medicamentos se usan a menudo para el tratamiento de enfermedades coronarias. Con la inhibición de la beta-oxidación surgen consecuencias problemáticas como Esteatosis Microvesicular, Citopatías Mitocondriales y varios errores innatos. El síndrome pancreático también ocurre con dicha inhibición.
METABOLISMO DE ÁCIDOS GRASOS DE CADENA MEDIA Y GASTO ENERGÉTICO: IMPLICACIONES DEL TRATAMIENTO DE LA OBESIDAD]
¿Cuál es el propósito de este artículo? Comparar y contrastar el almacenamiento de energía y el gasto de energía del metabolismo de ácidos grasos de cadena media y ácidos grasos de cadena larga.
Términos:
Ácidos grasos de cadena larga-Ácidos grasos que tienen 14 o más carbonos adheridos.
Ácidos grasos de cadena media: Ácidos grasos que tienen entre 8 y 10 carbonos.
Quilomicrones: Partículas de lipoproteínas grandes que se crean en el intestino delgado. Los quilomicrones transportan ácido graso a través de la sangre y a la mitocrondria.
Termogénesis-El proceso de producción de calor en un organismo.
Oxidación omega-Un proceso similar a la beta-oxidación, pero la oxidación involucra el carbono del grupo carboxilo del ácido graso (wikipedia).
Oxidación peroxisómica: El proceso de convertir el peróxido de hidrógeno en oxígeno y agua antes de que pueda descomponerse para formar el radical hidroxilo altamente reactivo.
¿Cómo se relaciona este artículo con lo que hemos aprendido hasta ahora?En este artículo, los ácidos grasos de cadena media de 8-10 carbonos de largo aumentan la actividad de la lipasa y, por lo tanto, se absorben en el intestino a una velocidad mucho más rápida que los ácidos grasos de cadena larga. El estudio indicó que los ácidos grasos de cadena media no necesitan una lipoproteína para transportarse, pero pueden transportarse directamente a las mitocondrias a través de la circulación portal para la beta-oxidación. En este trabajo, otros procesos oxidativos, como la oxidación omega y la oxidación peroxisómica, ocurren en el hígado. Como se ha visto antes, los ácidos grasos de cadena larga necesitan algún tipo de transporte a otro órgano a través de la sangre. La mayoría de las veces, con ácidos grasos de cadena larga, se requiere una lanzadera de carnitina para llevar el ácido graso a las mitocondrias para realizar la beta-oxdación. Con ácidos grasos de cadena media, no se necesita una lanzadera. La ingesta de energía y el metabolismo de los ácidos grasos de cadena media almacenados es mucho más suficiente que los ácidos grasos de cadena larga. Aproximadamente un 13% más de ingesta de energía en comparación con los ácidos grasos de cadena larga (Papamandjaris, Macdougall, Jones, p. 1209). Vemos que el metabolismo de los ácidos grasos de cadena media es más eficiente en el que la ingesta y el almacenamiento de energía es mayor que la de los ácidos grasos de cadena larga.
Recursos Webeditar
Título de la página web: Oxidación de ácidos grasos
URL : http://www.dentistry.leeds.ac.uk/biochem/thcme/fatty-acid-oxidation.html
¿Cuál es el propósito de este sitio? Integración de derivados del metabolismo de los lípidos a otras vías de síntesis y almacenamiento de energía.
Términos:
Lipoproteína lipasa-LPL utiliza lipoproteína lipasa para hidrolizar lípidos.
Lipasa sensible a hormonas: Funciona para hidrolizar triacilgliceroles de la gota lipídica, liberando ácidos grasos y gliceroles. (Wikipedia).
cAMP-Un mensajero secundario utilizado para la transducción de señales.
Receptor Beta-adrenérgico: Cualquiera de los diversos receptores de membrana celular que se pueden unir a la epinefrina y sustancias relacionadas que activan o bloquean las acciones de las células que contienen dichos receptores. Estas células inician respuestas fisiológicas, como el aumento de la velocidad y la fuerza de contracción del corazón, así como la relajación del músculo liso bronquial y vascular (el diccionario libre).
Las proteínas G funcionan como “interruptores moleculares”, alternando entre un difosfato de guanosina inactivo (GDP) y activan el estado unido al trifosfato de guanosina (GTP), y finalmente regulan los procesos celulares aguas abajo (wikipedia).
¿Cómo se relaciona este sitio con lo que hemos aprendido en metabolismo?Este es un buen sitio en todas las vías involucradas en el metabolismo de los ácidos grasos. Estos incluyen la beta-oxidación, la regulación de las vías, la cetogénesis y la importancia clínica de los ácidos grasos. Hemos hablado de todos estos procesos y este sitio realmente se centra en los detalles de cada proceso. Otra vía que se muestra en este sitio es la movilización de grasas en los adipocitos inducida por la lipasa sensible a las hormonas. Este camino muestra cómo las células grasas se convierten en glicerol.
Título del sitio web: WKU Bio 113-Lípidos
URL : http://bioweb.wku.edu/courses/BIOL115/Wyatt/Biochem/Lipid/lipid1.htm
Términos:
Ácido graso saturado-Un ácido graso con cadena de carbono que no tiene características de doble enlace.
Ácido graso insaturado (mono y poli): Un ácido graso que contiene al menos un enlace doble (monoinsaturado) o muchos enlaces dobles (poliinsaturados) en su cadena de carbono.
Hidrófilo-La porción polar del ácido graso. Esta es típicamente la porción del grupo carboxilo del ácido graso.
Hidrofóbico-La porción no polar del ácido graso. Esta es típicamente la porción de cadena de carbono del ácido graso.
Triglicéridos: Un ácido graso con una columna vertebral de glicerol que se conecta a tres ácidos grasos. Esto a menudo se conoce como “grasas neutras” y triglicéridos almacenan energía.
¿Cómo se relaciona este sitio con lo que hemos aprendido en metabolismo?Este sitio proporciona buena información sobre las grasas neutras que intervienen en la producción y el almacenamiento de energía. En el metabolismo, aprendimos que los ácidos grasos son una buena fuente de energía porque se reducen completamente y se pueden almacenar anhidrously. Este sitio muestra las diferencias en los ácidos grasos saturados e insaturados y las razones que hacen de los triglicéridos una molécula de almacenamiento de energía.
Título de la página web : Movilización y Captación Celular de Grasas Almacenadas (Triacilgliceroles)con Animación PharmaXChange.info
URL : http://pharmaxchange.info/press/2013/10/mobilization-and-cellular-uptake-of-stored-fats-triacylglycerols-with-animation/
¿Cuál es el propósito de este sitio? Contiene información importante sobre la movilización y absorción celular de grasas y ácidos grasos.
Términos:
Gotas lipídicaslos ácidos grasos y grasas se almacenan en el tejido adiposo dentro de gotas lipídicas que tienen una estructura con un núcleo de esteroles y triacilgliceroles rodeados por una capa de fosfolípidos. La capa de fosfolípidos está rodeada por proteínas de membrana hidrofóbicas conocidas como perilipinas.
¿Cómo se relaciona este sitio con lo que hemos aprendido en metabolismo?Esta es una buena página que cubre la movilización y la absorción celular de ácidos grasos y tiene una animación útil que puede ayudar a visualizar el proceso.
Título del sitio web: Pathways
URL : http://ull.chemistry.uakron.edu/Pathways/index.html
¿Cuál es el propósito de este sitio? Proporcione un diagrama de flujo de la síntesis de ácidos grasos y su conexión con todas las vías metabólicas en el cuerpo para producir energía. Este sitio es una buena fuente cuando se estudia el metabolismo.
Términos:
Transaminación -La reacción entre un aminoácido y un alfa-ceto ácido. El grupo amino se transfiere del primero al segundo; esto da como resultado que el aminoácido se convierta en el ácido α-ceto correspondiente, mientras que el reactivo ácido α-ceto se convierte en el aminoácido correspondiente (si el grupo amino se elimina de un aminoácido, se deja un ácido α-ceto (wikipedia)).
Desaminación-La eliminación del grupo amino en una molécula (wikipedia).
¿Cómo se relaciona este sitio con lo que hemos aprendido en metabolismo?La importancia de la integración de las vías es crucial en el metabolismo del aprendizaje. Al integrar las vías de síntesis de ácidos grasos a la oxidación de ácidos grasos, se muestra cómo se produce y almacena la energía.
Vía KEGG y MetaCyc
Anabólica
Fosforilación oxidativa: http://www.genome.ad.jp/kegg/pathway/map/map00190.html
Síntesis de Ácidos Grasos: http://www.genome.ad.jp/kegg/pathway/map/map00061.html
Elongación de ácidos grasos en las mitocondrias : http://www.genome.ad.jp/kegg/pathway/map/map00062.html
Catabólico
Síntesis y degradación de cuerpos cetónicos : http://www.genome.ad.jp/kegg/pathway/map/map00072.html
Metabolismo
Metabolismo de ácidos grasos : http://www.genome.ad.jp/kegg/pathway/map/map00071.html
Nelson, L. D.; Cox, M. M., Lípidos. En Lehninger Principles of Biochemistry, 4 ed.; W. H. Freeman and Company: Nueva York, 2005.
Frayn, K. N.; Coppack, S. W.; Fielding, B. A.; Humphreys, S. M., Coordinated regulation of hormone-sensitive lipase and lipoprotein lipase in human adipose tissue in vivo: Implications for the control of fat storage and fat mobilization. Advances in Enzyme Regulation 1995, 35, 163-178.
Fromenty, B.; Pessayre, D., Inhibición de la beta-oxidación mitocondrial como mecanismo de hepatotoxicidad. Farmacología & Terapéutica 1995, 67, (1), 101-154.
Papamandjaris, A. A.; Macdougall, D. E.; Jones, P. J. H., Metabolismo de ácidos grasos de cadena media y gasto energético: Implicaciones del tratamiento de la obesidad. Ciencias de la Vida 1998, 62, (14), 1203-1215.
