Transporte de lípidos

TEMA 12 - TRANSPORTE DE LÍPIDOS • Los lípidos deben transportarse desde sus sitios de absorción (el intestino), síntesis (el hígado) y almacenamiento (tejido adiposo) hacia todas las células del cuerpo que los necesitan para obtener energía o para otras funciones. • Como no son solubles en agua, para transportarse por la sangre los lípidos deben asociarse a proteínas, que son moléculas solubles en agua. • Los ácidos grasos pueden unirse a la albúmina, la proteína más abundante de la sangre. • Los triacilgliceroles, los ésteres de colesterol, el colesterol y los fosfolípidos se asocian a proteínas llamadas apolipoproteínas dentro de los hepatocitos y células epiteliales intestinales para formar partículas llamadas lipoproteínas en las que se transportan por la sangre. Lipoproteínas • Las lipoproteínas son partículas de transporte de lípidos formadas por lípidos y apolipoproteínas. La lipoproteína se conforma de una superficie exterior hidrofílica formada por fosfolípidos, apolipoproteínas y colesterol y un núcleo hidrofóbico en el que se empacan triacilgliceroles y ésteres de colesterol.

Colesterol Fosfolípidos Triacilgliceroles y ésteres de colesterol Apolipoproteínas

Modificado de Stryer, L., Berg, J., Tymoczko J. (2013) Bioquímica con aplicaciones clínicas (p. 774). Barcelona, España: Editorial Reverté.

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• Existen varios tipos de apolipoproteínas que forman diferentes lipoproteínas que tienen características distintas. Las apolipoproteínas pueden cumplir tres funciones en la lipoproteína: • Contribuyen a la solubilidad de la partícula en la sangre ya que son moléculas hidrofílicas • Actúan como cofactores de enzimas necesarias para el metabolismo de los lípidos que transportan las lipoproteínas. • Sirven como ligandos de receptores de la membrana celular. Estos receptores son capaces de iniciar la endocitosis de la lipoproteína, que de esta manera entra a las células para ser degradada y liberar sus lípidos. • Existen cinco tipos de lipoproteínas que se originan en distintos sitios y contienen diferentes tipos y cantidades de lípidos y apolipoproteínas. • Los lípidos son las moléculas que le dan volumen a la lipoproteína y son moléculas menos densas que las apolipoproteínas. Por lo tanto, las lipoproteínas que contienen más lípidos y contienen menos cantidad relativa de apolipoproteínas son más grandes y menos densas. Las lipoproteínas que contienen menos lípidos y mayor cantidad relativa de apolipoproteínas tienen menor tamaño y densidad más alta. Así, las lipoproteínas, desde la menos densa y más grande a la más densa y más pequeña, son: • Quilomicrones • Lipoproteínas de muy baja densidad (VLDL) • Lipoproteínas de densidad intermedia (IDL) • Lipoproteínas de baja densidad (LDL) • Lipoproteínas de alta densidad (HDL)

Más lípidos Menos proteínas Más tamaño Menos densidad

Menos lípidos Más proteínas Menos tamaño Más densidad

Quliomicrón

VLDL

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IDL

LDL HDL

Quilomicrones • Las células del epitelio intestinal absorben ácidos grasos y monoacilgliceroles de la alimentación. Dentro de la célula, éstos se convierten nuevamente en triacilgliceroles que son moléculas más hidrófobas cuyo transporte por la sangre en lipoproteínas es más eficiente. Así mismo, la mayor parte del colesterol absorbido se une a ácidos grasos para formar ésteres de colesterol. • Estos triacilgliceroles y ésteres de colesterol de la dieta se empacan junto con la apolipoproteína B48, fosfolípidos y colesterol libre en quilomicrones dentro de la célula intestinal. • Los quilomicrones tienen alto contenido de triacilgliceroles y por lo tanto son grandes y poco densos. Por su tamaño, no pueden pasar de la célula epitelial intestinal a un capilar sanguíneo, sino que deben pasar a un capilar linfático. Por la linfa llegan al conducto torácico y salen a la circulación. • Una vez en la circulación, los quilomicrones adquieren las apolipoproteínas apoCII y apoE de las HDL, que son lipoproteínas especializadas en intercambiar apolipoproteínas con los otros tipos de lipoproteínas. • Los quilomicrones deben entregar su contenido de lípidos a las otras células del organismo para que obtengan energía o para su almacenamiento. Los triacilgliceroles que contienen los quilomicrones son degradados por la acción de la enzima lipoproteinlipasa (LPL). Esta es una enzima extracelular que se adhiere a las células endoteliales de los capilares, principalmente en músculo, corazón y tejido adiposo. Esta enzima cataliza la salida de los ácidos grasos de los triacilgliceroles de los quilomicrones para que sean tomados por las células que necesitan energía o para su almacenamiento. Para ejercer su acción, la LPL necesita la apoCII como cofactor. • Luego de que los quilomicrones han perdido los triacilgliceroles toman el nombre de residuos de quilomicrones. Estas partículas tienen alto contenido de colesterol y apoE. La apoE es reconocida por receptores de los hepatocitos, entran por endocitosis a estas células y se degradan. El colesterol es empacado en otras lipoproteínas para ser transportado a otras células o es excretado, dependiendo de las necesidades.

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FA=ácidos grasos; TG=triacilgliceroles; LPL=lipoproteinlipasa; CII= apoCII Tomado de Lieberman, L., Marks, A., Peet A. (2013) Marks’ Basic Medical Biochemistry (p. 593). Philadelphia, PA: Lippincott, Williams & Wilkins.

Quilomicrones sintetizados en el intestino (tienen alto contenido de triacilgliceroles)

Por acción de la lipoproteinlipasa se degradan los triacilgliceroles

Residuos de quilomicrones (tienen alto contenido de colesterol) son captados por el hígado

Ácidos grasos son captados por tejidos para energía o almacenamiento

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Lipoproteínas de muy baja densidad (VLDL) • Cuando hay demasiada energía, los hepatocitos sintetizan ácidos grasos a partir de la acetil coenzima A producto de la glicólisis. Estos ácidos grasos se unen al glicerol para formar triacilgliceroles dentro del hepatocito. Además, los hepatocitos sintetizan colesterol y captan el colesterol de la dieta de los residuos de quilomicrones. Parte de este colesterol se transforma en ésteres de colesterol. Estos lípidos deben ser transportados por la sangre a otras células para su uso o almacenamiento. Con este fin, el hepatocito los empaca junto con fosfolípidos y la apolipoproteína apoB100 en lipoproteínas de muy baja densidad (VLDL). • En la circulación, las VLDL adquieren apoCII de las HDL y sus triacilgliceroles empiezan a liberar ácidos grasos por acción de la LPL. La pérdida de triacilgliceroles hace que las VLDL se transformen primero en IDL y luego en LDL. Conforme salen los triacilgliceroles, el contenido relativo de colesterol de las partículas aumenta, por lo que las LDL son lipoproteínas ricas en colesterol.

Triacilgliceroles

Triacilgliceroles

Más triacilgliceroles Menos colesterol

Menos triacilgliceroles Más colesterol

VLDL

IDL

LDL

Lipoproteínas de baja densidad (LDL) • Las lipoproteínas de baja densidad (LDL) se originan de las VLDL e IDL y tienen alto contenido de colesterol y apoB100. • Su función es entregar el colesterol a las células que lo necesitan para sintetizar sus membranas u hormonas esteroides. • Las células que necesitan colesterol expresan el receptor para LDL que reconoce a la apoB100. Luego de ser endocitadas a través de este receptor, las LDL son degradadas por enzimas de lisosomas y el colesterol se libera para ser utilizado por la célula.

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Tomado de Stryer, L., Berg, J., Tymoczko J. (2013) Bioquímica con aplicaciones clínicas (p. 775). Barcelona, España: Editorial Reverté.

• Cuando las células ya no necesitan más colesterol dejan de expresar los receptores para LDL, excepto los hepatocitos, que siguen expresando este receptor y pueden captar las LDL que no se necesitan en otras células. En los hepatocitos, este colesterol excesivo se libera de las LDL y puede ser usado para sintetizar ácidos biliares o puede ser excretado por la bilis. El colesterol puede excretarse en su forma libre únicamente por la bilis, ya que los ácidos biliares aumentan su solubilidad. Además, el aumento de colesterol en el hepatocito detiene la síntesis de nuevo colesterol por inhibición de la HMG-coenzima A reductasa. De esta forma, no se acumula colesterol en el organismo y solamente se mantiene la cantidad necesaria. • Cuando hay un exceso de LDL que supera la capacidad del hígado de captarlas y excretar el colesterol, estas lipoproteínas se acumulan en la sangre y son tomadas por macrófagos que están en la pared de los vasos sanguíneos a través de receptores llamados “scavenger” (barredores). Esto inicia una respuesta inflamatoria que conduce a la formación de placas de ateroma en las paredes de los vasos sanguíneos y aterosclerosis. Las LDL son conocidas como “colesterol malo” debido a que son las lipoproteínas que se depositan en este estado patológico.

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LDL (Contienen colesterol)

Captadas por células de tejidos

Síntesis de membranas u hormonas esteroides

Captadas por el hígado cuando hay exceso

Excreción por la bilis (como colesterol libre o ácidos biliares)

Sube su concentración en el hepatocito y se inhibe la HMG CoA reductasa

Disminuye síntesis de colesterol

Lipoproteínas de alta densidad (HDL) • Las lipoproteínas de alta densidad (HDL) son las más densas y más pequeñas. Se forman en el hígado o a partir de otras lipoproteínas en la circulación. • Las HDL contienen varios tipos de apolipoproteínas que pueden intercambiar con otras lipoproteínas como quilomicrones o VLDL.

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• Las HDL también tienen como función importante el transporte inverso de colesterol. Este consiste en que captan el colesterol de las células que lo tienen en exceso y lo transportan al hígado para su excreción. Para lograrlo, la HDL capta colesterol de la membrana de las células que lo tienen en exceso y lo transforma en ésteres de colesterol que se empacan en el núcleo de la HDL. Esta reacción es catalizada por la enzima lecitina-colesterol acil-transferasa (LCAT) que está presente en la HDL. La HDL cargada con ésteres de colesterol es captada por el hígado, el cual puede excretar el exceso de colesterol. Por esta razón, las HDL se asocian a un menor riesgo de desarrollar patologías por exceso de colesterol y se conocen como “colesterol bueno”.

Bibliografía Stryer, L., Berg, J., Tymoczko J. (2013) Bioquímica con aplicaciones clínicas. Barcelona, España: Editorial Reverté. Lieberman, L., Marks, A., Peet A. (2013) Marks’ Basic Medical Biochemistry. Philadelphia, PA: Lippincott, Williams & Wilkins.

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