Липолиз - Lipolysis

Это изображение иллюстрирует три отдельных этапа гидролиза, участвующих в липолизе. На первом этапе триацилглицерин гидролизуется, чтобы сделать диацилглицерин и это катализируется липаза триглицеридов жиров (ATGL). На втором этапе диацилглицерин гидролизуют с образованием моноацилглицерин и это катализируется гормоночувствительная липаза (HSL). На последнем этапе моноацилглицерин гидролизуется с образованием глицерин и это катализируется моноацилглицерин липаза (MGL).
Пример триацилглицерина

Липолиз /лɪˈпɒлɪsɪs/ это метаболический путь через который липид триглицериды находятся гидролизованный в глицерин и три жирные кислоты. Он используется для мобилизации накопленной энергии во время голодания или физических упражнений и обычно происходит в толстый адипоциты. Липолиз вызывается несколькими гормонами, в том числе глюкагон,[1] адреналин, норэпинефрин, гормон роста, предсердный натрийуретический пептид, мозговой натрийуретический пептид, и кортизол.[2]

Механизмы

Пример диацилглицерина
Пример моноацилглицерина

В организме запасы жира называются жировая ткань. В этих областях внутриклеточные триглицериды хранятся в цитоплазматических липидные капли. Когда липазы фосфорилируются, они могут получить доступ к липидным каплям и через несколько стадий гидролиза расщепить триглицериды на жирные кислоты и глицерин. Каждая стадия гидролиза приводит к удалению одной жирной кислоты. Первый этап и этап лимитирования липолиза осуществляется посредством липаза триглицеридов жиров (ATGL). Этот фермент катализирует гидролиз триацилглицерин к диацилглицерин. Впоследствии гормоночувствительная липаза (HSL) катализирует гидролиз диацилглицерина до моноацилглицерин и моноацилглицерин липаза (MGL) катализирует гидролиз моноацилглицерина до глицерин.[3]

Перилипин 1А является ключевым регулятором белков липолиза в жировой ткани. Этот связанный с липидной каплей белок, когда он деактивирован, будет предотвращать взаимодействие липаз с триглицеридами в липидной капле и захватывать коактиватор ATGL, сравнительная идентификация гена 58 (CGI-58) (a.k.a. ABHD5 ). Когда перилипин 1A фосфорилируется PKA, он высвобождает CGI-58 и ускоряет присоединение фосфорилированных липаз к липидной капле.[4] CGI-58 может дополнительно фосфорилироваться PKA, чтобы способствовать его распространению в цитоплазму. В цитоплазме CGI-58 может коактивировать ATGL.[5] На активность ATGL также влияет негативный регулятор липолиза, ген 2 переключения G0 / G1 (G0S2). При экспрессии G0S2 действует как конкурентный ингибитор связывания CGI-58.[6] Жиро-специфический белок 27 (FSP-27) (он же CIDEC) также является негативным регулятором липолиза. Экспрессия FSP-27 отрицательно коррелирует с уровнями мРНК ATGL.[7]

Регулирование

Иллюстрация активации липолиза в адипоцит. Побуждаемый высоким адреналин и низкий инсулин уровни в крови, адреналин связывается с бета-адренергический рецепторов на клеточной мембране адипоцита, что вызывает лагерь быть сгенерированным внутри ячейки.
ЦАМФ активирует протеинкиназы, которые фосфорилируют и тем самым активируют гормоночувствительные липазы в адипоцит.
Эти липазы расщепляют свободные жирные кислоты из-за их присоединения к глицерину в липидной капле адипоцита.
Затем свободные жирные кислоты и глицерин попадают в кровь.
Активность гормоночувствительной липазы регулируется циркулирующими гормонами. инсулин, глюкагон, норэпинефрин, и адреналин.

Липолиз можно регулировать с помощью лагерь привязка и активация протеинкиназа А (ПКА). PKA может фосфорилировать липазы, перилипин 1A и CGI-58 для увеличения скорости липолиза. Катехоламины связываются с Рецепторы 7ТМ (Рецепторы, связанные с G-белком) на клеточной мембране адипоцитов, которые активируют аденилатциклаза. Это приводит к увеличению производства цАМФ, который активирует ПКА и приводит к увеличению скорости липолиза. Несмотря на липолитическую активность глюкагона (которая также стимулирует ПКА) in vitro, роль глюкагона в липолизе in vivo оспаривается.[8]

Инсулин противодействует этому увеличению липолиза, когда он связывается с рецепторами инсулина на клеточной мембране адипоцитов. Рецепторы инсулина активируют субстраты инсулиноподобных рецепторов. Эти субстраты активируют фосфоинозитид-3-киназы (PI-3K), которые затем фосфорилируют протеинкиназа B (ПКБ) (он же Акт). PKB впоследствии фосфорилирует фосфодиэстераза 3B (PD3B), который затем превращает цАМФ, продуцируемый аденилатциклазой, в 5'АМР. Результирующее снижение уровней цАМФ, вызванное инсулином, снижает скорость липолиза.[9]

Инсулин также действует в головном мозге медиобазальный гипоталамус. Там он подавляет липолиз и снижает симпатическая нервная отток к жирная часть головного мозга.[10] Регулирование этого процесса включает взаимодействие между рецепторами инсулина и ганглиозиды присутствует в нейронный клеточная мембрана.[11]

В крови

Триглицериды переносятся через кровь в соответствующие ткани (жировой, мышца и др.) липопротеины такие как липопротеины очень низкой плотности (ЛПОНП ). Триглицериды, присутствующие на ЛПОНП, подвергаются липолизу клеточными липазами тканей-мишеней, что дает глицерин и бесплатно жирные кислоты. Свободные жирные кислоты, попадающие в кровь, затем становятся доступными для поглощения клетками.[12][самостоятельно опубликованный источник? ] Свободные жирные кислоты, не сразу усваиваемые клетками, могут связываться с альбумин для транспортировки к окружающим тканям, требующим энергии. Альбумин сыворотки является основным переносчиком свободных жирных кислот в крови.[13]

Глицерин также попадает в кровоток и всасывается печень или же почка где он конвертируется в глицерин 3-фосфат ферментом глицеринкиназа. Глицерин-3-фосфат печени превращается в основном в дигидроксиацетонфосфат (DHAP), а затем глицеральдегид-3-фосфат (GA3P), чтобы снова присоединиться к гликолиз и глюконеогенез путь.

Липогенез

Хотя липолиз - это триглицерид гидролиз (процесс расщепления триглицеридов), этерификация это процесс образования триглицеридов. Этерификация и липолиз, по сути, являются противоположностями друг друга.[14]

Лечебные процедуры

Физический липолиз включает разрушение жировых клеток, содержащих жировые капли, и может использоваться как часть косметических процедур коррекции фигуры. В настоящее время существует четыре основных неинвазивных метода коррекции контуров тела. эстетическая медицина для уменьшения локализованной подкожной жировая ткань в дополнение к стандартной малоинвазивной липосакции: низкоинтенсивная лазерная терапия (НИЛИ), криолиполиз, радиочастота (RF) и сфокусированный ультразвук высокой интенсивности (HIFU).[15][16]. Однако они менее эффективны, имеют более короткий срок действия и могут удалять значительно меньшее количество жира по сравнению с традиционной хирургической липосакцией или липэктомией. Однако будущие разработки лекарств потенциально могут быть объединены с небольшими процедурами для улучшения конечного результата.

Рекомендации

  1. ^ Дункан, Робин Э .; Ахмадиан, Марьям; Яворски, Кэти; Саркади-Надь, Эстер; Сул, Хей Сук (август 2007 г.). «Регуляция липолиза в адипоцитах». Ежегодный обзор питания. 27 (1): 79–101. Дои:10.1146 / annurev.nutr.27.061406.093734. ЧВК  2885771. PMID  17313320.
  2. ^ Нильсен, Т.С.; Jessen, N; Jørgensen, JO; Møller, N; Лунд, С. (июнь 2014 г.). «Рассечение липолиза жировой ткани: молекулярная регуляция и последствия для метаболических заболеваний». Журнал молекулярной эндокринологии. 52 (3): R199–222. Дои:10.1530 / JME-13-0277. PMID  24577718.
  3. ^ Frühbeck, G; Мендес-Хименес, Л; Fernández-Formoso, JA; Fernández, S; Родригес, А (июнь 2014 г.). «Регуляция липолиза адипоцитов». Обзоры исследований питания. 27 (1): 63–93. Дои:10.1017 / S095442241400002X. PMID  24872083.
  4. ^ Itabe, H; Ямагути, Т; Нимура, S; Сасабе, Н. (28 апреля 2017 г.). «Перилипины: разнообразие белков внутриклеточных липидных капель». Липиды в здоровье и болезнях. 16 (1): 83. Дои:10.1186 / s12944-017-0473-у. ЧВК  5410086. PMID  28454542.
  5. ^ Саху-Осен, А; Монтеро-Моран, G; Schittmayer, M; Фриц, К; Динь, А; Чанг, YF; McMahon, D; Boeszoermenyi, A; Cornaciu, I; Рассел, Д.; Оберер, М; Карман, GM; Бирнер-Грюнбергер, Р. Brasaemle, DL (январь 2015 г.). «CGI-58 / ABHD5 фосфорилируется на Ser239 протеинкиназой A: контроль субклеточной локализации». Журнал липидных исследований. 56 (1): 109–21. Дои:10.1194 / мл. M055004. ЧВК  4274058. PMID  25421061.
  6. ^ Cornaciu, I; Boeszoermenyi, A; Lindermuth, H; Надь, HM; Cerk, IK; Эбнер, К; Зальцбургер, B; Грубер, А; Schweiger, M; Zechner, R; Девушка, А; Циммерманн, Р. Оберер, М. (2011). «Минимальный домен липазы триглицеридов жиров (ATGL) колеблется до уровня лейцина 254 и может быть активирован и ингибирован CGI-58 и G0S2, соответственно». PLOS ONE. 6 (10): e26349. Bibcode:2011PLoSO ... 626349C. Дои:10.1371 / journal.pone.0026349. ЧВК  3198459. PMID  22039468.
  7. ^ Сингх, М.; Kaur, R; Ли, MJ; Пикеринг, RT; Шарма, ВМ; Пури, V; Кандрор, К.В. (23 мая 2014 г.). «Жиро-специфический белок 27 ингибирует липолиз, облегчая ингибирующее действие фактора транскрипции Egr1 на транскрипцию триглицерид липазы жировой ткани». Журнал биологической химии. 289 (21): 14481–7. Дои:10.1074 / jbc.C114.563080. ЧВК  4031504. PMID  24742676.
  8. ^ Шмитц, Оле; Кристиансен, Йенс Сандаль; Дженсен, Майкл Д .; Мёллер, Нильс; Гравхольт, Клаус Хойбьерг (1 мая 2001 г.). «Физиологические уровни глюкагона не влияют на липолиз в абдоминальной жировой ткани по данным микродиализа». Журнал клинической эндокринологии и метаболизма. 86 (5): 2085–2089. Дои:10.1210 / jcem.86.5.7460. ISSN  0021-972X. PMID  11344211.
  9. ^ Jocken, JW; Blaak, EE (23 мая 2008 г.). «Катехоламин-индуцированный липолиз в жировой ткани и скелетных мышцах при ожирении». Физиология и поведение. 94 (2): 219–30. Дои:10.1016 / j.physbeh.2008.01.002. PMID  18262211. S2CID  28173901.
  10. ^ Шерер Т .; О'Хара Дж .; Diggs-Andrews K .; Schweizer M .; Отметьте B .; Lindner C .; и другие. (1 февраля 2011 г.). «Мозговой инсулин контролирует липолиз и липогенез жировой ткани». Клеточный метаболизм. 13 (2): 183–194. Дои:10.1016 / j.cmet.2011.01.008. ЧВК  3061443. PMID  21284985.
  11. ^ Герцер, Силке; Мелднер, Саша; Грёне, Герман-Йозеф; Нордстрем, Альт (1 октября 2015 г.). «Липолиз, вызванный голоданием, и передача сигналов инсулина в гипоталамус регулируются нейрональной глюкозилцерамид-синтазой» (PDF). Сахарный диабет. 64 (10): 3363–3376. Дои:10.2337 / db14-1726. ISSN  0012-1797. PMID  26038579.
  12. ^ Кинг, Майкл В. «Окисление жирных кислот». Архивировано из оригинал 14 января 2016 г.. Получено 9 апреля 2012.[самостоятельно опубликованный источник ]
  13. ^ Том Броуди, Биохимия питания, (Academic Press, 2-е издание, 1999 г.), 215-216. ISBN  0121348369
  14. ^ Болдуин, Кеннет Дэвид Сазерленд; Брукс, Джордж Х .; Фэи, Томас Д. (2005). Физиология упражнений: биоэнергетика человека и ее приложения. Нью-Йорк: Макгроу-Хилл. ISBN  978-0-07-255642-1.[страница нужна ]
  15. ^ Kennedy, J .; Verne, S .; Griffith, R .; Falto-Aizpurua, L .; Нури, К. (2015). «Неинвазивное уменьшение подкожного жира: обзор». Журнал Европейской академии дерматологии и венерологии. 29 (9): 1679–88. Дои:10.1111 / jdv.12994. PMID  25664493. S2CID  40858507.
  16. ^ Малхолланд, Р. Стивен; Пол, Малькольм Д .; Чалфун, Шарбель (2011). «Неинвазивное моделирование контуров тела с помощью радиочастоты, ультразвука, криолиполиза и низкоуровневой лазерной терапии». Клиники пластической хирургии. 38 (3): 503–20, vii – iii. Дои:10.1016 / j.cps.2011.05.002. PMID  21824546.

внешняя ссылка