Lipogénesis: características, funciones y reacciones
La lipogénesis es la principal ruta metabólica por la cual se sintetizan ácidos grasos de cadena larga a partir de los carbohidratos consumidos en exceso en la dieta. Estos ácidos grasos pueden ser incorporados a los triglicéridos mediante su esterificación a moléculas de glicerol.
En condiciones normales la lipogénesis ocurre en el hígado y en el tejido adiposo y se considera uno de los principales contribuyentes del mantenimiento de la homeóstasis de triglicéridos en el suero sanguíneo.
Los triglicéridos son el principal reservorio energético del cuerpo y la energía contenida en estos es extraída gracias a un proceso conocido como lipólisis que, contrario a la lipogénesis, consiste en la separación y liberación de moléculas de glicerol y ácidos grasos hacia el torrente sanguíneo.
El glicerol liberado sirve de sustrato para la ruta gluconeogénica y los ácidos grasos pueden ser transportados hacia otros compartimentos acomplejados con la albúmina sérica.
Estos ácidos grasos son captados por casi todos los tejidos a excepción del cerebro y los eritrocitos, luego son esterificados a triacilgliceroles nuevamente para ser oxidados como combustibles o almacenados como reserva energética.
Las dietas ricas en grasas son las principales causantes de la obesidad, puesto que el exceso calórico debe ser almacenado y el tejido adiposo debe expandirse para acomodar tanto los lípidos ingeridos en exceso como los que son sintetizados endógenamente.
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En el cuerpo humano, por ejemplo, los ácidos grasos surgen bien sea de procesos biosintéticos a partir del acetil-CoA o como producto del procesamiento hidrolítico de grasas y fosfolípidos de membrana.
Muchos mamíferos son incapaces de sintetizar algunos ácidos grasos, lo que hace que estos sean componentes esenciales de su dieta.
La función principal de la lipogénesis tiene que ver con el almacenamiento de energía en forma de grasas (lípidos) que se da al consumir una mayor cantidad de carbohidratos que los que el cuerpo necesita, superando incluso las capacidades de almacenamiento hepático de glucógeno.
Los lípidos sintetizados por esta ruta son almacenados en el tejido adiposo blanco, el principal lugar de almacenamiento de lípidos en el cuerpo.
En todas las células del cuerpo ocurre lipogénesis, sin embargo, son los tejidos adiposos y el hígado los principales lugares de síntesis. Esta ruta se da en el citoplasma celular, mientras que la oxidación de los ácidos grasos ocurre en los compartimentos mitocondriales.
La lipogénesis y la síntesis posterior de triglicéridos está seguida de la síntesis y secreción de unas partículas lipoproteicas de muy baja densidad conocidas como partículas VLDL (del inglés Very Low Density Lipoprotein), que son capaces de entrar en el torrente sanguíneo.
Tanto las partículas VLDL como los triglicéridos pueden ser hidrolizados en los capilares de los tejidos extra-hepáticos, principalmente en los tejidos musculares y adiposos para la liberación o el almacenamiento de energía.
El flujo de átomos de carbono desde la glucosa presente en los hidratos de carbono hacia los ácidos grasos está modulado por la lipogénesis e incluye una serie de reacciones enzimáticas perfectamente coordinadas.
1-La ruta glucolítica en el citosol de las células es responsable de procesar la glucosa que ingresa desde el torrente sanguíneo para producir piruvato, que es convertido en acetil-CoA, capaz de ingresar al ciclo de Krebs en la mitocondria, donde se produce citrato.
2-El primer paso de la ruta lipogénica consiste en la conversión del citrato que abandona la mitocondria en acetil-CoA por la acción de una enzima conocida como ATP-citrato liasa (ACLY).
3-El acetil-CoA resultante es carboxilado para formar malonil-CoA, reacción catalizada por una acetil-CoA carboxilasa (ACACA).
4-La tercera reacción es la reacción que impone el paso limitante de toda la ruta, es decir, la reacción más lenta, y consiste en la conversión del malonil-CoA a palmitato por una enzima ácido graso sintasa (FAS).
5-Otras reacciones aguas abajo ayudan a convertir el palmitato en otros ácidos grasos más complejos, no obstante, el palmitato es el producto principal de la lipogénesis de novo.
La síntesis de ácidos grasos en los mamíferos comienza con el complejo ácido graso sintasa (FAS), un complejo multifuncional y multimérico en el citosol que sintetiza el palmitato (un ácido graso saturado de 16 carbonos). Para esta reacción emplea, como se mencionó ya, malonil-CoA como donador de carbono y NADPH como cofactor.
Las subunidades del homodímero de la FAS catalizan la síntesis y la elongación de los ácidos grasos dos átomos de carbono a la vez. Estas subunidades tienen seis actividades enzimáticas diferentes: acetil transferasa, B-cetoacil sintasa, malonil transferasa, B-cetoacil reductasa, B-hidroxiacil deshidratasa y enoil reductasa.
Diferentes miembros de una familia de proteínas de elongación de ácidos grasos de muy larga cadena (Elovl) son los responsables del alargamiento de los ácidos grasos producidos por la FAS. Aguas abajo se encuentran otras enzimas responsables de la introducción de dobles enlaces (desaturación) en las cadenas de los ácidos grasos.
Numerosas condiciones fisiopatológicas tienen que ver con la regulación defectuosa de la ruta lipogénica, puesto que irregularidades en la misma interrumpen la homeostasis lipídica corporal.
Una dieta rica en carbohidratos activa la lipogénesis hepática, pero se ha demostrado que no es solo la cantidad de carbohidratos ingeridos, sino también el tipo de carbohidratos.
Datos experimentales demuestran, por ejemplo, que azúcares simples como la fructosa tienen efectos mucho más potentes en la activación de la lipogénesis hepática que otros carbohidratos más complejos.
El metabolismo de la glucosa por vía glucolítica representa una gran fuente de carbono para la síntesis de ácidos grasos.
La glucosa, además, induce la expresión de las enzimas involucradas en la ruta lipogénica por medio de las proteínas de unión a los elementos de respuesta a carbohidratos.
Los niveles de glucosa en la sangre también estimulan la expresión de estas enzimas por estimulación de la liberación de insulina e inhibición de la liberación de glucagón en el páncreas. Este efecto está controlado vía la proteína de unión al elemento regulador de esterol 1 (SREBP-1) en células hepáticas y adipocitos.
Otras vías de regulación tienen mucho que ver con el sistema endocrino y diferentes hormonas relacionadas indirectamente con la expresión de muchas de las enzimas lipogénicas.
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