Scopri Tutto sul Metabolismo dei Lipidi e Colesterolo: Guida Completa e Facile da Comprendere!

Il metabolismo dei grassi alimentari è un processo complesso che si svolge in organi diversi del nostro corpo. Il metabolismo del colesterolo ha lo scopo di impedire eccessive variazioni, in difetto o in eccesso, dei livelli di questo lipide nell'organismo. Il metabolismo del colesterolo coinvolge più organi.

Il Ruolo del Fegato e dell'Intestino

A monte troviamo l'intestino - che assorbe il colesterolo di origine alimentare proveniente dalla digestione dei cibi animali - ed il fegato, organo in grado di sintetizzare importanti quantità di colesterolo a partire dall'aceti-CoA derivato dal metabolismo dei vari nutrienti (carboidrati, proteine ed in particolare grassi). Il colesterolo si assembla con i sali biliari (prodotti dal fegato) per formare la bile, che verrà utilizzata per emulsionare i grassi assunti tramite la dieta e contribuire alla digestione. A fronte di un apporto alimentare di circa 300 mg/die, il corpo di una persona adulta sintetizza ogni giorno circa 600-1000 mg di colesterolo.

Ciò significa che l'influenza del colesterolo alimentare sulla colesterolemia totale (quantità di colesterolo nel sangue) è tutto sommato meno rilevante di quanto si possa credere, stimabile mediamente in un 30%. Per questo motivo in alcune persone con il colesterolo alto la dietoterapia, da sola, non riesce a riportare nella norma la colesterolemia; l'organismo di queste persone, infatti, sintetizza quantità eccessive di colesterolo, per cui anche correggendo le abitudini alimentari il colesterolo nel sangue rimane elevato.

Il Trasporto dei Lipidi: Lipoproteine

Essendo un lipide, il colesterolo è insolubile in ambiente acquoso, quindi non può circolare libero nel sangue. Una volta digeriti, i lipidi si riversano prima nei vasi linfatici, e da questi nel sangue, dove vengono diretti verso le loro principali destinazioni coniugati alle lipoproteine. Le lipoproteine, quindi, sono indispensabili per il trasporto dei lipidi. Tornando alle lipoproteine, esse cambiano a seconda del lipide che trasportano, e se questo sia esogeno o endogeno.

Il colesterolo assorbito dall'intestino viene riversato nel circolo linfatico sotto forma di chilomicroni; si tratta di aggregati lipoproteici formati da un cuore ricco di trigliceridi, fosfolipidi, colesterolo e vitamine liposolubili, circondato da un guscio proteico. A livello delle vene succlavie, i chilomicroni si riversano nel torrente circolatorio in una forma ancora incompleta (chilomicroni nascenti); solo a seguito dell'interazione con altre lipoproteine plasmatiche, in particolare le HDL, i chilomicroni acquisiscono le apoproteine, C-II ed E: le prime sono necessarie per il loro riconoscimento da parte delle cellule, alle quali distribuiscono il proprio contenuto lipidico, mentre le apoproteine E servono al riconoscimento degli stessi a livello epatico. I chilomicroni residui (detti rimanenze) vengono infatti intercettati dal fegato e rielaborati per la sintesi lipidica endogena.

All'interno degli epatociti (le cellule del fegato) i trigliceridi vengono in parte utilizzati come riserva ed in parte degradati a scopo energetico. Il fegato assembla i trigliceridi ed il colesterolo di origine alimentare, derivati dai chilomicroni, con la quota da lui sintetizzata, racchiudendoli all'interno di lipoproteine a bassissima densità (dette VLDL). Similmente ai chilomicroni, queste lipoproteine vengono immesse nel sangue in una forma nascente, si arricchiscono delle apoproteine necessarie (in particolare apo-C-II ed apo-E) e vengono trasportate ai vari tessuti, ai quali cedono il patrimonio trigliceridico diminuendo la propria densità.

Si passa così dalle VLDL (Very Low Density Lipoprotein) alle IDL (Intermediate Density Lipoprotein) e alle LDL (Low Density Lipoprotein, povere di trigliceridi e cariche di colesterolo che trasportano e distribuiscono ai tessuti periferici). 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. Le IDL possono andare in contro a due diversi destini metabolici: essere intercettate dal fegato grazie alla presenza di apo-E, o trasformarsi a loro volta in LDL. Queste ultime distribuiscono il colesterolo alle varie cellule e da esse vengono inglobate.

Soprattutto a livello dei tessuti "avidi di colesterolo" (surreni, testicoli, ovaie, fegato) e in generale nelle varie cellule dell'organismo, esistono specifici recettori per le LDL, capaci di riconoscere le apoproteine B ed E. Il legame LDL - membrana plasmatica della cellula ricevente, avviene per mezzo dell'apo B-100. A tale legame segue l'invaginazione della membrana, con la formazione di una vescicola intracellulare (endosoma); a questo punto le LDL vengono degradate a livello lisosomiale nei vari componenti che le costituiscono: colesterolo libero, acidi grassi, amminoacidi ecc.

L'utilizzo cellulare del colesterolo è mediato da una serie di eventi la cui descrizione esula dai fini di questo articolo; ciò che ci preme sottolineare, in chiave salutistica, è che un alto livello intracellulare di colesterolo blocca sia l'assunzione di nuovo colesterolo dalle LDL che la sua sintesi endogena. In altre parole, se la cellula contiene quantitativi sufficienti di colesterolo, non ne sintetizza altro e non ne assorbe più dalle LDL, che di conseguenza si accumulano in circolo aumentando i livelli di colesterolo nel sangue. Si parla di ipercolesterolemia.

HDL e il Trasporto Inverso del Colesterolo

Dal momento che il colesterolo in eccesso può infiltrarsi nelle pareti delle arterie, subendo processi ossidativi ed infiammatori che portano a gravissimi danni per la salute dell'organismo (aterosclerosi e malattie correlate), il corpo umano ha elaborato una strategia difensiva. Il fegato, infatti, sintetizza le HDL (lipoproteine ad alta densità), deputate al trasporto del colesterolo dai tessuti periferici al fegato attuando il cosiddetto trasporto inverso del colesterolo. A livello epatico il colesterolo in eccesso proveniente dalle HDL può essere eliminato attraverso la bile e gli acidi biliari che la costituiscono. Oltre al fegato, le HDL vengono sintetizzate anche a livello enterico (nell'intestino) e in parte derivano dal catabolismo delle lipoproteine ricche in trigliceridi (chilomicroni e VLDL).

Il trasporto inverso del colesterolo è mediato dall'attività delle HDL e consiste essenzialmente nel ritorno al fegato del colesterolo in eccesso presente nel sangue periferico. Le HDL, infatti, rappresentano un'importante riserva di apoproteine: coma anticipato, è proprio grazie all'acquisizione di apoproteine C ed E dalle HDL che chilomicroni e VLDL acquisiscono le proteine necessarie al riconoscimento cellulare ed al loro catabolismo epatico. Oltre alle apolipoproteine, le HDL cedono anche il colesterolo estratto dalle cellule grazie ad un sistema recettoriale che riconosce l'apoproteina A-1, subito esterificato per mezzo dell'enzima LCAT (plasma lecitin-colesterolo aciltrasferasi). Scaricando il proprio contenuto di colesterolo alle VLDL e alle LDL a livello periferico, ed acquisendo in cambio trigliceridi, le HDL possono accettare nuovo colesterolo cellulare, ed il ciclo ricomincia.

Bile e Farmaci Sequestranti gli Acidi Biliari

La bile con i suoi acidi biliari, fondamentale per il corretto assorbimento dei grassi a livello intestinale, viene in parte riassorbita ed in parte eliminata con le feci. Esistono dei farmaci, chiamati resine sequestranti gli acidi biliari, che limitano il riassorbimento intestinale degli acidi biliari stimolando la sintesi ex-novo degli stessi; dal momento che tale processo utilizza il colesterolo presente nell'organismo, questi farmaci abbassano la colesterolemia.

Metabolismo degli Acidi Grassi e Beta-Ossidazione

Gli acidi grassi, che come abbiamo visto sono la parte non solubile dei trigliceridi e sono composti da catene di atomi di carbonio più o meno lunghe e con legami, o senza legami. 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, molecola sintetizzata proprio dai mitocondri a partire dal piruvato, a sua volta derivato del glucosio alimentare), e carnitina (un aminoacido).

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.

Quando si verificano disfunzioni a livello di beta-ossidazione, come accade in caso di specifiche patologie genetiche o di malattie metaboliche tra cui il diabete, ciò accade perché mancano gli enzimi necessari alla scissione dei lipidi, o il corpo non ha sufficienti riserve di carnitina, e allora si va in deficit di energia. La beta-ossidazione è la via metabolica tramite la quale la cellula ricava energia (ATP) dai grassi. Questo processo comincia nel citoplasma cellulare, dove l’acido grasso viene attivato dal legame con il coenzima A (CoA) formando l’acil-SCoA.

L’acil-SCoA viene trasportato tramite la carnitina all’interno del mitocondrio, organulo cellulare in cui i grassi vengono ossidati (“bruciati”). Una volta entrato nel mitocondrio, all’acido grasso vengono tolti due atomi di carbonio alla volta a partire dall’estremità che presenta il gruppo carbossilico (COOH), il cui carbonio è chiamato carbonio beta (da cui beta-ossidazione). Dall’acido grasso di partenza si ottengono, così, numerosi acetil-CoA che vengono utilizzati nel ciclo di Krebs per essere ossidati fino ad ottenere anidride carbonica e acqua.

Chetogenesi e 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). Quando si parla di grassi che il corpo usa al posto del glucosio per l’energia, si parla di corpi chetonici o chetoni. Ma in alcuni casi: diete dimagranti low carb (a basso consumo di carboidrati, dette anche, non a caso, diete chetogeniche), importanti sforzi fisici, diabete, questa produzione aumenta. Ad occuparsi della sintesi dei corpi chetonici - che sono molecole idrosolubili - è sempre il fegato.

Nel caso in cui l’Acetil-coenzima A viene prodotto in eccesso dall’ossidazione degli acidi grassi e il ciclo di Krebs non è in grado di gestirlo, esso viene utilizzato per la creazione di corpi chetonici. Questi svolgono una funzione di alimentazione energetica quando i livelli di glucosio sono troppo bassi; i casi in cui entrano in azione sono legati a lunghi periodi di digiuno o a patologie (come ad esempio il diabete non controllabile) che non permettono di utilizzare la maggior parte del glucosio in circolazione. Gli organi come il cervello, che solitamente fanno affidamento sul solo glucosio come fonte energetica, possono utilizzare come alternativa i chetoni. In questo modo il cervello si tiene attivo anche quando le scorte di glucosio sono ridotte o esaurite.

Il Glicerolo e il Metabolismo dei Trigliceridi

Il glicerolo è, come abbiamo visto, la componente idrosolubile dei trigliceridi, e quindi facilmente assimilabile. Trattandosi di uno zucchero, esso, una volta giunto nei mitocondri, viene usato nel processo di glicolisi, esattamente come il glucosio dei carboidrati, per la produzione di energia, ovvero di ATP (la “centralina energetica” delle cellule) durante la catena di trasporto degli elettroni.

I trigliceridi presenti nell’organismo vengono introdotti attraverso il cibo oppure sintetizzati da adipociti o epatociti a partire dai carboidrati. Per ottenere energia dai grassi, è necessario che prima i trigliceridi vengano scomposti per idrolisi nei loro due principali componenti, acidi grassi e glicerolo. Questo processo, chiamato lipolisi, ha luogo nel citoplasma. Il glicerolo rilasciato dai trigliceridi dopo la lipolisi entra direttamente nel percorso della glicolisi come diidrossiacetone fosfato (DHAP). Poiché una molecola di trigliceride fornisce tre molecole di acidi grassi, le molecole di grasso sviluppano più energia rispetto ai carboidrati e alle proteine: in ambito energetico, i trigliceridi hanno una resa più che doppia, per massa unitaria.

Acetil-CoA e Lipogenesi

Quando i livelli di glucosio hanno raggiunto il limite, l’Acetil-coenzima A in eccesso, generato dalla glicolisi, può essere convertito in acidi grassi, in trigliceridi, in colesterolo, in sali biliari e in steroidi. Questo processo, chiamato lipogenesi, ha luogo nel citoplasma degli adipociti (cellule dei grassi) e degli epatociti (cellule epatiche) e crea grassi dall’Acetil CoA. L’ingestione di glucosio o carboidrati oltre il fabbisogno dell’organismo, porta l’Acetil CoA a trasformare la quantità in eccesso in grassi. La disponibilità di Acetil CoA è fondamentale per la litogenesi, che inizia proprio con l’Acetil CoA per poi proseguire con l’aggiunta di due atomi di carbonio da un’altra molecola di Acetil CoA. Anche se la litogenesi si verifica nel citoplasma, l’Acetil CoA necessario viene creata nei mitocondri e non può essere trasportato attraverso la membrana mitocondriale. L’Acetil CoA e l’acido ossalacetico si combinano per formare il carrier del citrato, che è in grado di attraversare la membrana mitocondriale ed entrare nel citoplasma.

Lipidi, Esercizio Fisico e Dieta

Per qualcuno sono i carboidrati che fanno ingrassare, per altri i grassi. In realtà, quello che fa prendere peso (stimolo alla liposintesi) è l’eccesso di acetil-CoA. Inoltre, non bisogna considerare l’eccesso energetico/lipidico in acuto: è chiaro che durante il pasto assumi energia/grassi in più rispetto a quella/i che stai utilizzando mentre sei seduto a mangiare. Ingrassare, come dimagrire, è un processo che non avviene da un giorno all’altro proprio perchè è il graduale eccesso cronico a determinare una prevalenza dei processi di sintesi (anabolici) rispetto a quelli catabolici.

Per dimagrire devi quindi mangiare tantissimi grassi? Ovviamente no. Più l’attività è poco intensa, poco faticosa e che non fa aumentare molto il battito cardiaco più vengono utilizzati i grassi. I carboidrati sono il macronutriente considerato più efficiente dall’organismo come fonte di energia, motivo per il quale la beta-ossidazione e i grassi sono di secondaria importanza per chi si allena intensamente e/o cerca di migliorare la prestazione. Nel caso di coinvolgimento del metabolismo aerobico, l’unico in cui vengono utilizzati anche i grassi, i primi lipidi ad essere utilizzati sono quelli già presenti nel muscolo: i trigliceridi intramuscolari, i quali sono presenti solo in piccola e minore quantità rispetto al glicogeno muscolare. Consumare i trigliceridi intramuscolari con l’esercizio fisico fa dimagrire? La risposta è sempre no, a meno che di dieta ipocalorica.

Disturbi del Metabolismo Lipidico

Per quanto riguarda il metabolismo dei lipidi, le malattie ad esso associate, come quella di Gaucher e di Tay-Sachs, sono di origine ereditaria. I lipidi sono grassi o sostanze a base di grassi e includono oli, acidi grassi, cere e colesterolo. Le due patologie sopra elencate sono dovute ad una carenze di enzimi preposti alla scomposizione dei lipidi; oppure, gli enzimi lavorano in maniera corretta e il corpo non riesce a convertire i grassi in energia.

Lipoproteina	Funzione Principale
Chilomicroni	Trasporto dei trigliceridi alimentari dall'intestino al resto del corpo.
VLDL	Trasporto dei trigliceridi sintetizzati dal fegato ai tessuti.
IDL	Intermedio tra VLDL e LDL.
LDL	Trasporto del colesterolo dal fegato ai tessuti.
HDL	Trasporto inverso del colesterolo dai tessuti al fegato.