La biosintesi degli acidi grassi è un processo fondamentale che avviene principalmente nel citoplasma delle cellule epatiche (epatociti). Questo processo converte i gruppi acetile (acetil CoA), generati all'interno del fegato, in acidi grassi.
Fonti di Acetil-CoA per la Lipogenesi
L'acetil-CoA, precursore di lipidi e acidi grassi, può derivare da diverse fonti metaboliche. I carboidrati ricoprono un ruolo primario, ma anche alcuni amminoacidi e l'alcol (se assunti in eccesso) possono fornire l'acetil-CoA necessario alla lipogenesi.
Trasporto dell'Acetil-CoA dal Mitocondrio al Citosol
La β-ossidazione degli acidi grassi avviene all'interno della matrice mitocondriale, mentre la biosintesi degli acidi grassi ha luogo nel citosol. Pertanto, è necessario un sistema specifico per trasferire l'acetil-CoA dal mitocondrio al citoplasma. Questo sistema, ATP dipendente, utilizza il citrato come trasportatore di acetile.
Nel citosol, l'acetil-CoA subisce l'azione dell'enzima citrato liasi, rilasciando ossalacetato e acetil-CoA. Quest'ultimo, una volta libero, subisce l'azione dell'acetil-CoA carbossilasi, che sintetizza malonil-CoA a partire da anidride carbonica e acetil-CoA.
La carbossilazione dell'acetil CoA avviene ad opera di un enzima importantissimo: l'acetil CoA carbossilasi.
Regolazione della Biosintesi degli Acidi Grassi
La reazione catalizzata dall'acetil-CoA carbossilasi è regolata da diversi fattori. È favorita dall'insulina e dal citrato, mentre è ostacolata dal glucagone, dalle catecolamine e dagli acil-SCoA (forma attiva degli acidi grassi destinati ad essere ossidati a scopo energetico).
L'insulina ha un'azione opposta e stimola la biosintesi degli acidi grassi. Un aumento del glucosio ematico causa un aumento della secrezione di insulina, che facilita il passaggio del glucosio all'interno delle cellule. Il glucosio in eccesso viene convertito in glicogeno e depositato come riserva nei muscoli e nel fegato.
Acido Grasso Sintasi
Nel citoplasma, esiste un complesso multienzimatico chiamato acido grasso sintasi. Questo complesso, attraverso una serie di reazioni, porta alla formazione di acidi grassi a non più di 16 atomi di carbonio. Gli acidi grassi a catena più lunga e alcuni acidi grassi insaturi sono sintetizzati a partire dal palmitato per azione degli enzimi elongasi e desaturasi.
L'attività dell'acido grasso sintasi è favorita dall'abbondante presenza di malonil-CoA, che stimola la lipogenesi e inibisce la lipolisi.
Formazione dei Trigliceridi
Una volta prodotti, gli acidi grassi vengono esterificati con glicerolo attivato (glicerolo 3-fosfato) per formare i trigliceridi.
Il glicerolo 3-fosfato può essere ottenuto dal diidrossi acetone fosfato (intermedio della glicolisi) per azione dell'enzima glicerolo fosfato deidrogenasi o dal glicerolo tramite l'enzima glicerolo chinasi, particolarmente attivo a livello epatico.
Una volta formatisi, questi acidi grassi si associano al glicerolo 3-fosfato per formare i trigliceridi, che vanno a depositarsi nel tessuto adiposo, e fosfogliceridi, che vanno a costituire le membrane cellulari.
Destino dei Trigliceridi
Una volta formati, i trigliceridi si depositano nel tessuto adiposo.
Lipogenesi e Dieta
L'analisi della lipogenesi suggerisce come mai anche gli alimenti poveri di grassi ma ricchi di carboidrati (come pasta, pane e soprattutto dolciumi) facciano ingrassare se assunti in elevate quantità. Sono in particolare i cibi ricchi di zuccheri, quindi di glucidi ad elevato indice glicemico, a stimolare al massimo la lipogenesi.
La lipogenesi è particolarmente attiva quando i livelli di insulina sono elevati e le cellule utilizzano i grandi quantitativi di glucosio a disposizione per produrre energia e sintetizzare acidi grassi.
Metabolismo dei Grassi Alimentari
Il metabolismo dei grassi alimentari è un processo complesso che si svolge in diversi organi del corpo. I lipidi ingeriti attraverso l'alimentazione vengono diluiti e trasformati in composti assimilabili. Una volta digeriti, i lipidi si riversano prima nei vasi linfatici e poi nel sangue, dove vengono diretti verso le loro principali destinazioni coniugati alle lipoproteine.
Lipoproteine: Trasporto dei Lipidi nel Sangue
Le lipoproteine sono indispensabili per il trasporto dei lipidi. Esse cambiano a seconda del lipide che trasportano e se questo sia esogeno o endogeno.
- VLDL (Very Low Density Lipoprotein/lipoproteine a bassissima densità): trasportano i trigliceridi endogeni, ovvero quelli sintetizzati dal fegato verso i tessuti di destinazione.
- IDL (Intermediate Low Lipoprotein/lipoproteina a media densità): particelle di VLDL che hanno parzialmente esaurito la loro quota di trigliceridi.
- HDL: particelle proteiche prodotte dal fegato che ricevono l'eventuale colesterolo in eccesso dalle LDL e dalle cellule del corpo, per poi ricondurlo al fegato o alle cellule steroidogeniche.
Assorbimento degli Acidi Grassi nei Mitocondri
Una volta immessi nel sangue e trasportati dalle lipoproteine, gli acidi grassi devono essere assorbiti dalle cellule ed entrare nei mitocondri superando le loro membrane attraverso una reazione chiamata shuttle della carnitina, in cui entrano in gioco CoA (acetil-coezima) e carnitina.
β-ossidazione
Una volta entrati nei mitocondri, gli acidi grassi vengono sottoposti a beta-ossidazione, un processo catabolico che serve per liberare energia rompendo i legami di carbonio e che si attua in quattro reazioni enzimatiche.
Sempre durante la beta-ossidazione, avviene il rilascio delle molecole NADH e NADH2 che vengono ugualmente usate per produrre energia durante la catena di trasporto degli elettroni.
Questa complessa sequenza di reazioni biochimiche avviene in tutte le cellule del corpo che contengano mitocondri (e quindi non nelle cellule del sangue, che non hanno nucleo), ad eccezione delle cellule cerebrali, dove gli acidi grassi non possono arrivare.
Corpi Chetonici
Sempre in caso di alterazioni del processo di beta-ossidazione degli acidi grassi, si può verificare - come accade in caso di digiuno o in patologie come il diabete - una produzione di corpi chetonici abnorme. La chetogenesi, infatti, che si attua nelle cellule epatiche, è un processo che dipende dalla beta-ossidazione degli acidi grassi perché sfrutta l’acetil-CoA prodotta da questo percorso.
I corpi chetonici una volta prodotti dal fegato si spostano da quest’organo per essere trasportati altrove, via ematica, e di nuovo riconvertiti in energia (chetolisi).
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