Metabolismo del Colesterol (2016)

Apunte Español
Universidad Universidad de Lleida (UdL)
Grado Biotecnología - 1º curso
Asignatura Bioquímica
Año del apunte 2016
Páginas 4
Fecha de subida 24/03/2016 (Actualizado: 25/03/2016)
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Bioquímica Metabolismo del Colesterol Héctor Escribano El colesterol y su síntesis El colesterol es una molécula de 27 Carbonos, con 4 anillos (tres hexágonos y un pentágono) que tiene una pequeña cola hidrocarbonada ramificada y un grupo hidroxilo en el primero de sus anillos. Este grupo hidroxilo es el grupo por el cual se unirán los ácidos grasos cuando se forme un éster de colesterol.
Las principales vías de entrada de colesterol al hígado son la dieta, la síntesis en el propio hígado y la síntesis en tejidos extra hepáticos. El colesterol se almacenará en el hígado hasta que se necesite y ese momento se exportará en forma de HDL o VLDL, en colesterol libre secretado con la bilis o en ácidos biliares. Los ácidos y sales biliares son reconvertidos en colesterol en un 95%.
La síntesis de colesterol conlleva la síntesis de un precursor llamado 3-Hidroxi-3-Metil GlutarilCoA (HMG-CoA). El HMG-CoA se forma cuando dos Acetil-CoA se juntan dando lugar a un Acetoacetil-CoA que a su vez se junta con otro Acetil-CoA más. Este compuesto es tanto un precursor del colesterol como de los cuerpos cetónicos. Dependiendo de la localización de la vía, se dará una reacción u otra. Si la reacción se da en la mitocondria, el HMG-CoA se convertirá en un cuerpo cetónico, pero si se da en el citoplasma, se convertirá en colesterol.
El colesterol es una molécula bastante importante para la regulación de los organismos. Las hormonas esteroideas son todas fruto del colesterol. La progesterona, el cortisol, la corticosterona, la testosterona o el Calcitriol (VitD) son ejemplos de moléculas que provienen del colesterol.
El HMG-CoA es transformado en Mevalonato por la HMG-Coa reductasa. La HMG-CoA reductasa es una enzima que se inactiva por fosforilación. El glucagón induce la fosforilación de la enzima inhibiendo su actividad. En cambio, la insulina activa la enzima al activar la fosfatasa que le quita el grupo fosfato a la enzima. Por lo tanto, cuando hay poca glucosa en sangre y conviene que el Acetil-CoA se convierta en glucosa mediante el Oxalacetato el glucagón inhibe la formación de colesterol, para no gastar más Acetil-CoA del necesario.
Además, la HMG-CoA reductasa es una enzima de transcripción regulada por los niveles de colesterol intracelulares. Cuando los niveles de colesterol son altos, el colesterol inhibe la traducción y la transcripción del gen que expresa la enzima. También, unos niveles altos de colesterol promueven la degradación de la enzima ya existente en aminoácidos. Las sales biliares, al ser también derivados del colesterol, también inhiben mediante regulación génica la transformación del HMG-CoA en Mevalonato y Colesterol.
Absorción y transporte de lípidos Después de una comida, los lípidos son mezclados con las sales biliares a nivel intestinal para así emulsionarlos (volverlos más solubles). Los TAG se transportan por el torrente sanguíneo en unas proteínas llamadas quilomicrones hasta el tejido adiposo donde se almacenarán. Los TAG que provienen del hígado, o porque acaban de ser sintetizados o porque ya se incorporaron en otra comida anterior, también pasan al tejido adiposo junto a los otros; pero éstos transportados por proteínas de muy baja densidad (VLDL). Del tejido adiposo, los lípidos podrán volver a la sangre asociados a albúmina, y junto a los VLDL y quilomicrones dirigirse a los músculos, riñón y corazón para ser convertidos en energía.
Bioquímica Metabolismo del Colesterol Héctor Escribano Las sales biliares provienen del colesterol cuando a éste se le añade algún grupo hidroxilo más y se le cambia la cadena hidrocarbonada por un grupo ácido. De esta forma se consiguen ácidos biliares como el ácido cólico, el ácido Glicocólico o el ácido Taurocólico (en los que las cadenas hidrocarbonadas se han sustituido por glicina o por taurina). Cuando a los ácidos biliares se les añade un catión, se transforman en las sales biliares, como el Glicolato o el Taurocolato. Las sales biliares envuelven a lis TAG, proveyéndoles de un lugar hidrofóbico en el que viajar formando una micela, a la vez que todo el complejo se mantiene soluble debido a la polaridad externa de las sales biliares. A la vez que las sales biliares protegen a los TAG del medio polar en el que viajan permiten que unas enzimas con actividad lipasa actúen, a través de la micela que forman, hidrolizando los TAG en ácidos grasos simples i en glicerol. Dichas enzimas lipasas se encuentran en los adipocitos como lipasas intracelulares, en el lumen intestinal como lipasas pancreáticas y en el sistema vascular como lipoproteínas lipasas.
Gracias a que las sales i ácidos biliares emulsionan a los TAG de la dieta, las lipasas pancreáticas pueden degradarlos en ácidos grasos simples, que la mucosa intestinal podrá absorber. Una vez dentro de las células intestinales, los TAG vuelven a ser reconstruidos y se empaquetan formando quilomicrones, una estructuras que les permiten viajar por los conductos linfáticos y finalmente a la sangre.
Los quilomicrones son un tipo de lipoproteínas de transporte. Las lipoproteínas son agregados de lípidos y proteínas. Estructuralmente son una monocapa lipídica con la parte polar hacia fuera, formando una vesícula de interior hidrofóbico. Entremedias de los lípidos de la membrana, proteínas y colesteroles intercalados, guardando más colesterol y más TAG en su interior. De lipoproteínas existen 4 tipos: los quilomicrones, los VLDL, los LDL y los HDL; Cada uno de menor tamaño que el anterior y de mayor densidad. La fosfatidilcolina y el colesterol forman lisolecitina y éster colesterol.
Los quilomicrones son las lipoproteínas con mayor contenido en TAG y en fosfolípidos, con bajo contenido en proteína, colesterol o éster colesterol. Los VLDL están compuestos en un 50% por TAG, y el resto se divide más o menos equitativamente entre proteína, fosfolípidos, colesterol y éster de colesterol. Los LDL son los más equilibrados de todos, ningún componente sobrepasa el 40% de representación o baja de los 8%, aun así, tienen más abundancia de ésteres de colesterol, de proteínas y de fosfolípidos que de colesterol o TAG. Los HDL están formados por más de la mitad de proteína, un cuarto de fosfolípidos, y el resto éster de colesterol. Tienen muy poco TAG o colesterol.
Cuando las células epiteliales del intestino transmiten los quilomicrones al torrente sanguíneo, unos receptores localizados en las células endoteliales de los vasos sanguíneos unen unos de los tipos de apoproteínas dejando a los quilomicrones cerca de la superficie del vasos, donde una lipoproteína lipasa hidroliza los TAG en ácidos grasos y en glicerol. El quilomicrón va viajando por el torrente sanguíneo, pero su interior va variando de composición. Entonces, los ácidos grasos libres y el glicerol que se va formando van siendo absorbidos por las células de los vasos sanguíneos. El glicerol es devuelto al hígado para la síntesis de glucosa y los ácidos grasos se Bioquímica Metabolismo del Colesterol Héctor Escribano almacenan en tejido adiposo o viajan en albumina para ser utilizados en la beta-oxidación.
Cuando la totalidad de los TAG de los quilomicrones han sido hidrolizados a ácidos grasos libres, los quilomicrones se han vuelto más pequeños y en ellos solo queda la capa lipídica y colesterol.
Esos restos de quilomicrones vuelven al hígado para volver a recoger otros lípidos. Los lípidos de procedencia endógena viajan el VLDL y también serán hidrolizados por las lipoproteínas lipasas en los capilares sanguíneos. Una vez hidrolizados se convierten en IDL que volverán al hígado o se convertirán en LDL (Colesterol malo). Los LDL pueden volver al hígado o unirse a receptores de LDL de tejidos extra hepáticos para dejarles colesterol para las membranas de sus células. Cuando los tejidos extra hepáticos devuelven el colesterol al hígado, lo hacen a través del HDL (Colesterol bueno).
Cuando un hígado se daña empieza a almacenar ácidos grasos sin control, volviéndose un hígado graso. El hígado crece de tamaño, produciendo roturas y heridas en su superficie.
Entonces, crece tejido conectivo entre las heridas destruyendo las células hepáticas produciendo cirrosis hepática.
En una ingestión de grasas la vesícula biliar secreta sales y ácidos biliares para emulsificar los ácidos grasos, formando micelas de éstos. Las lipasas intestinales degradan los TAG en ácidos grasos simples que las células endoteliales del intestino absorberán, junto a otros nutrientes.
Dentro de las células intestinales, los ácidos grasos simples serán convertidos en TAG de nuevo.
Los TAG son incorporados juntos a apolipoproteínas y colesterol en los quilomicrones. Los quilomicrones viajaran por el sistema linfático y el torrente sanguíneo hasta los tejidos. Las lipoproteínas lipasas, activadas por las apolipoproteínas empezarán a hidrolizar los TAG de los quilomicrones en ácidos grasos simples en los capilares sanguíneos y liberando a las células los ácidos grasos y los gliceroles. Los ácidos grasos, una vez dentro de las células musculares y del tejido adiposo, volverán a ser convertidos en TAG para ser oxidados como combustible o reesterificados para su almacenaje.
Los LDL son la principal fuente de colesterol de los tejidos extra hepáticos. Cuando los LDL se acercan a una célula se unen a los receptores de LDL de su membrana y se empieza a formar una vesícula ayudada por Clatrina. El LDL es degradado en aminoácidos y en colesterol, entonces los receptores vuelven a la membrana a través de vesículas. El ciclo de reciclaje de los receptores dura 10 minutos.
Si la célula ya tiene suficiente colesterol disminuye la síntesis de receptores de LDL y se detiene la transcripción de la HMG-CoA reductasa y se activa su degradación. Por tanto, los LDL continúan circulando por el torrente sanguíneo. El colesterol "malo" serían estos LDL que debido a la falta de receptores LDL en las células, o debido a mutaciones de estos receptores, se acumularían en los vasos sanguíneos pudiendo llegar a colapsarlos.
Existen cuatro tipos de hipercolesterolemia hereditaria: la que afecta a la síntesis de los receptores, la que afecta al transporte desde el RE hasta el Golgi, la que inhibe la unión entre receptor y LDL y la que inhibe la formación de la Clatrina.
Para el tratamiento de las hipercolesterolemias se utilizan inhibidores de HMG-Coa reductasa (estatinas) inhibiendo la síntesis de novo de colesterol e incrementando los receptores de LDL.
Bioquímica Metabolismo del Colesterol Héctor Escribano Además, se pueden utilizar inhibidores de la absorción de las sales biliares. Por tanto, como las sales biliares provienen del colesterol, y estas se eliminan, se fomenta la formación de sales biliares gastando colesterol y disminuyendo el nivel de colesterol en hígado.
Cuando los niveles de LDL en sangre son demasiado altos, estos se agregan formando placas en los vasos sanguíneos. Los macrófagos al no tener sistema de regulación de la captación de sustancias, fagocitan todos los colesteroles que encuentran incrementando su volumen y volviéndose células espumosas. De esta forma se forman los trombos en los venas reduciendo el caudal de sangre. Al producirse una inflamación en el tejido, los macrófagos acuden en masa empeorando aún más la situación.
En resumen, el tener nivel alto de colesterol en sangre no es malo siempre que tengamos más HDL que LDL. Cuanto más deporte realiza una persona más colesterol tiene en sangre, pero del tipo HDL, por lo que esto no afecta a su salud.
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