Informație

De ce glicerol kinaza este absentă din adipocite, dar este prezentă în ficat?


De ce adipocitele nu au enzima, glicerol kinaza? Nu ar fi mai eficient pentru ei să utilizeze glicerina prezentă pentru a sintetiza trigliceridele decât să o obțină din ficat? Deci, care este avantajul absenței sale?


Răspunsul scurt la această întrebare este dat în articolul Wikipedia despre glicerol kinază:

Adipocitelor le lipsește glicerol kinaza, deci nu pot metaboliza glicerolul produs în timpul degradării triacil glicerinei. Acest glicerol este transferat în ficat prin sânge unde este: fosforilat de glicerol kinază în glicerol fosfat și / sau transformat în dihidroxiacetonă fosfat care poate participa la [glicoliză sau] gluconeogeneză.

[De-accentul meu asupra glicolizei]

Pentru a înțelege acest lucru este necesar să se ia în considerare diferitele funcții ale ficatului și țesutului adipos și cum ar trebui să răspundă la starea de hrănire și post. Apoi se poate aprecia că diferențele de complement enzimatic sunt una dintre modalitățile prin care se realizează acest lucru. (Cealaltă este răspunsul lor diferențial la hormoni.)

Rolul țesut adipos este de a stoca grăsimea (trigliceridele) în stare hrănită și de a o face disponibilă pentru celelalte țesuturi din corp în stare de post.

Rolul ficat este de a redirecționa metabolismul către sinteza grăsimilor în starea hrănită (în stadiul adecvat) și de a se asigura că există o cantitate de glucoză în starea de post pentru acele țesuturi care depind de aceasta (creier, eritrocite) sau o cantitate de cetonă corpuri pentru creier.

Substraturile pentru sinteza trigliceridelor sunt fosfatul de L-glicerol și acizii grași. Există două enzime care pot cataliza producția sa, glicerokinaza (glicerol kinaza) în ficat și glicerol 3-fosfat dehidrogenază atât în ​​ficat, cât și în țesutul adipos, așa cum se arată în diagrama mea de mai jos:

Statul Fed

The ficat are surplus de glucoză, astfel încât poate trece la producția de acizi grași din acetil CoA (din piruvat) și poate genera fosfat de L-glicerol din fosfatul dihidroxiacetonă intermediar al glicolizei, catalizat de glicerol 3-P dehidrogenază. Acest lucru permite sinteza trigliceridelor, care este exportată ca lipoproteină.

Când triglicerida ajunge la țesut adipos este descompus în acizi grași și glicerol de lipaza hormonală. Glicerina nu poate fi utilizată de țesutul adipos, dar țesutul adipos poate sintetiza L-glicerol fosfat în sine în același mod ca ficatul, deoarece există glucoză disponibilă pentru glicoliză în țesutul adipos. Prin urmare, trigliceridele pot fi resintetizate și stocate.

Stat postit

Hormonul înfometării, glucagonul, inițiază descompunerea trigliceridelor în țesut adipos. După cum sa menționat deja, glicerolul produs nu poate fi utilizat pentru a sintetiza fosfatul de L-glicerol deoarece țesutul nu are fosfoglicerat kinază. În timpul foametei, absorbția glucozei este prevenită hormonal, astfel încât nu există glucoză pentru glicoliză și, prin urmare, nu există fosfat de hidroxiacetonă ca sursă de fosfat de L-glicerol. Prin urmare, acizii grași nu pot fi re-esterificați și sunt eliberați în sânge pentru alte țesuturi, adică răspunsul țesutului adipos la foamete este cel necesar.

Glicerolul se difuzează către ficat unde este poate sa să fie transformat în L-glicerol fosfat din cauza prezenței glicerol kinazei. Care este soarta acestui lucru? Nu este transformat în triglicerid, este transformat în dihidroxiacetonă fosfat prin inversul reacției arătate. Aceasta este nu glicolizat, dar transformat în glucoză prin gluconeogeneză, ale cărei enzime sunt prezente în ficat. Glucoza este eliberată în sânge, unde poate fi utilizată de creier, adică răspunsul ficatului la foamete este cel necesar.

Referințe

Acest răspuns se bazează pe prelegeri pe care le-am susținut studenților în urmă cu câțiva ani, care au fost extrase din diverse surse. Problema este că majoritatea textelor biochimice tind să fie organism-agnostice și orice discuție despre țesuturile mamiferelor tinde să fie limitată. Astfel, nu pot găsi prea multe utile la care să mă refer în Berg și colab. on-line, cu excepția sprijinului din secțiunea 16.3 pentru afirmația mea că glicerolul a revenit în ficat în timpul foametei este utilizat pentru gluconeogeneză. Voi actualiza acest lucru mai târziu dacă găsesc ceva mai util.


Frontiere în endocrinologie

Afilierile editorului și ale recenzenților sunt cele mai recente oferite în profilurile lor de cercetare Loop și este posibil să nu reflecte situația lor în momentul examinării.



DISTRIBUIE PE

Opțiuni de acces

Obțineți acces complet la jurnal timp de 1 an

Toate prețurile sunt prețuri NET.
TVA va fi adăugat mai târziu în casă.
Calculul impozitului va fi finalizat în timpul plății.

Obțineți acces limitat la timp sau la articol complet pe ReadCube.

Toate prețurile sunt prețuri NET.


BCHM270-M5 Metabolism lipidic

Deoarece nu sunt solubile în apă, corpul va compartimenta aceste molecule și le va folosi pentru a construi de fapt membrane în corp și celulă.

Pentru a putea transporta lipidele pe tot corpul, există proteine ​​specializate pe care organismul le folosește ca transportoare, cum ar fi lipoproteinele și albumina.

Lipidele sunt foarte dense din punct de vedere energetic și servesc ca sursă de energie care este ușor stocată în adipocite sub formă de grăsime.

Lipidele permit, de asemenea, depozitarea și eliberarea vitaminelor liposolubile, precum și structura prostaglandinelor, în timp ce colesterolul servește ca punct de plecare pentru hormonii steroizi.

Lipidele sunt esențiale pentru homeostazie.

La pH fiziologic, gruparea carboxil este ionizată și este -C0O-.

Acest lucru face ca capătul carboxilic să fie hidrofil, iar molecula să fie amfipatică.

Când este ionizat, denumirea acidului gras se termină în -at, deci în exemplul prezentat, acidul aracidic ar fi arahidat.

Când se introduce o legătură dublă, acum este „nesaturată”

Adăugarea de legături duble scade punctul de topire, în timp ce prelungirea lanțurilor de carbon îl mărește.

2) trans.
o În schimb, legăturile duble trans sunt pe laturile opuse ale scheletului de carbon, iar acidul gras rămâne drept.

Majoritatea acizilor grași nesaturați sunt grăsimi cis, mai degrabă decât trans.

Grăsimile trans se găsesc în acizii grași parțial hidrogenați și sunt acum evitate din cauza impactului negativ asupra sănătății cardiovasculare.

Cu acizii grași cis, există niveluri diferite de îndoială datorită adăugării de legături duble multiple.

Carbonul carboxilic este C1, C2 este α-carbon, C3 = β-carbon, C4 = γ-carbon, C5 = δ-carbon etc.

Carbonul grupării metil terminale este întotdeauna carbonul omega- (ω-).
• Exemplul din figură este acidul stearidonic, un ω-3 F A, ceea ce înseamnă că legătura dublă cea mai apropiată de capătul ω se găsește la 3 atomi de carbon din acel capăt.

Există 18 atomi de carbon și 4 legături duble, deci este 20: 4 toate cis-Δ5, Δ8, Δ11, Δ14.

Primul număr din acest nume este numărul de atomi de carbon, al doilea număr este numărul de legături duble, iar numerele din paranteze indică locațiile legăturilor duble numărate din carbonul α.

Pentru acest curs, vom folosi sistemul de numerotare a carbonului carboxil și nomenclatura numărului de lipide Δx.

Prin urmare, trebuie să obținem acești acizi grași din dieta noastră.

Aflați despre acești acizi grași esențiali:

1) Acid linoleic
• Acidul linoleic, 18: 2 toate cis-Δ9, Δ12, un ω-6 F A, este precursorul acidului arahidonic, substratul pentru sinteza prostaglandinelor.
• Acidul arahidonic devine un F A esențial dacă acidul linoleic este deficitar în dietă.

Aceasta este doar o scurtă listă.

Câteva fapte interesante despre acizii grași comuni:
1) FA la om au în mod normal un număr par de atomi de carbon.
2) C16 și C18 F Așa cum sunt tipurile predominante de acizi grași la om.
3) F A mai scurte de 4 și 10 carboni se găsesc în concentrații mai mari în lapte.

T A G s sunt, de asemenea, cunoscute ca:
• Trigliceride.
• „Grăsimi” dacă sunt solide la temperatura camerei.
• „Uleiuri” dacă sunt lichide la temperatura camerei.

TAG-urile reprezintă rezerva de energie majoră la om.

Acestea sunt stocate în adipocite (celule adipoase) ca picături de ulei pentru o sursă de energie atunci când se află în stare de post.

Acest lucru ajută la diferențierea interiorului și exteriorului diferitelor membrane din celulă.

Acestea au fost transformate în produse care conțin oxigen.

Eicosanoidele sunt molecule puternice de semnalizare care au diverse funcții fiziologice, inclusiv inflamație, alergie, febră, răspuns imun, percepția durerii, creșterea celulelor și reglarea tensiunii arteriale, printre altele.

Există mai multe subfamilii de eicosanoizi, inclusiv prostaglandine, tromboxani, leucotriene, lipoxine, rezolve și eoxine.

Sterolii sunt un grup de compuși înrudiți structural care au o structură cu patru inele cu o grupare hidroxil.

Colesterolul îndeplinește funcții esențiale la om, inclusiv:
• A fi utilizat în membranele celulare pentru a ajuta la menținerea fluidității membranei.
• Acționând ca precursor al acizilor biliari, al hormonilor steroizi și al vitaminei D.
• Spre deosebire de alte lipide, colesterolul nu este utilizat ca sursă de energie.

Colesterolul are o structură unică cu patru inele și este extrem de hidrofob.

Majoritatea colesterolului plasmatic este esterificat cu un acid gras și este și mai hidrofob.

Există trei clase principale de hormoni steroizi:
1) Glucocorticoizi (de exemplu cortizol)
2) Mineralocorticoizi (de exemplu aldosteron)
3) Hormoni sexuali (de exemplu, testosteron, estrogen și progesteron).

Colesterol
- Precursor al vitaminei B

Triacilgliceride
- Depozitarea energiei în celulă

Acizi grași esențiali
- Acizi grași fără duble legături de carbon

Acizi grași saturați
- Nu sunt realizate în corp, asigură legături duble ω-6 și ω-3.

Digestia acestor lipide începe în gură, prin stomac, intestinul subțire și implică organe suplimentare, inclusiv pancreasul, vezica biliară și ficatul, cu absorbție în intestinul subțire.

Un adult mediu consumă

Majoritatea lipidelor consumate sunt sub formă de triacilglicerol (T A G).

Restul de 10% consumat este o combinație de colesterol, esteri de colesterol (C E), fosfolipide (P L) și acizi grași liberi (F F A s).

Aici încep și să lucreze lipazele linguale și gastrice.
• Lipazele sunt eliberate din glandele din spatele limbii (lipaza linguală) și celulele mucoasei care acoperă stomacul (lipaza gastrică).
• Aceste enzime stabile la acid degradează T A G s pentru a genera digliceride și acizi grași liberi.
• Lipazele linguale și gastrice sunt importante pentru digestia lipidelor la sugari, unde grăsimea din lapte este sursa primară de energie.

Revedeți procesele intestinale în digestia lipidelor dietetice.
1) Emulsificarea lipidelor alimentare (intestinul subțire)
2) Absorbția lipidelor
3) Resinteza triacilglicerolilor și esterilor colesterolului de către enterocite
4) Asamblarea și eliberarea chilomicronului

O emulsie este un amestec de două lichide care nu se amestecă normal.

Una este dispersată sub formă de globule foarte mici (faza internă) în cealaltă (faza externă).

Sărurile biliare sunt eliberate din vezica biliară în intestinul subțire după ingestia unei mese grase.

Emulsificarea ajută enzimele digestive să funcționeze eficient prin două mecanisme:
• Săruri biliare (emulgatorul este un detergent)
• Peristaltism (amestecare mecanică)

Aceste enzime sunt eliberate în intestinul subțire ca răspuns la hormoni.

Hormonul colecitokinin (C C K) este produs de celulele din intestinul subțire ca răspuns la lipide și proteine ​​care intră în intestinul subțire superior.

C C K inhibă motilitatea gastrică și favorizează eliberarea enzimelor digestive din pancreas și a bilei din vezica biliară.

Un alt hormon, secretina, este eliberat ca răspuns la p h scăzut în intestinul subțire.

Secretina stimulează eliberarea de bicarbonat din pancreas.

Aceste produse sunt acum capabile să formeze micele.

Micelele nou formate pot fi absorbite de celulele epiteliale intestinale (enterocite).

Absorbție de monoacilgliceroli și acizi grași
¥ Acizii grași liberi și monoacilglicerolii sunt absorbiți de enterocite împreună cu colesterolul și alte lipide.

Adunarea Chylomicron
¥ Acizii grași liberi și monoacilglicerolii sunt reasamblați în triacilgliceroli.
¥ T A G s și esteri de colesterol nou sintetizați sunt ambalate cu apolipoproteină B-48, precum și colesterol și alte lipide.

Glicerolul eliberat din TA G va fi în cele din urmă absorbit și va intra în glicoliză sau gluconeogeneză.

Alte componente chilomicronice vor fi vehiculate în țesuturi.

Aceste lipide în exces includ vitaminele liposolubile A, D, E și K și acizii grași esențiali.

Acest lucru poate duce la deficiențe nutriționale, deoarece acestea sunt excretate mai degrabă decât absorbite.

Această afecțiune poate fi cauzată de tulburări ale digestiei și / sau absorbției lipidelor.

Simptomele includ pielea cu gust sărat, creșterea slabă și malabsorbția alimentelor.

În C F, corpul are două copii defecte ale genei regulatorului conductanței transmembranare a fibrozei chistice (C F T R).

C F T R este un canal ionic de clorură din membrana plasmatică, care este important pentru formarea transpirației, sucurilor digestive și mucusului.
Este situat în mod normal pe membrana exterioară a glandelor exocrine.

Când C F T R nu funcționează, aceasta duce la o acumulare de mucoase groase și lipicioase și alte secreții.

Cu toate acestea, dăunează și pancreasului din cauza secrețiilor groase care înfundă canalele pancreatice, împiedicând enzimele digestive cheie să ajungă la intestinul subțire.

Acest lucru împiedică absorbția corectă a acizilor grași, inclusiv a vitaminelor liposolubile.

2) Peristaltismul și sărurile biliare emulsionează lipidele în micele.

3) Lipazele pancreatice transformă T A Gs în F F A și monoacilglicerolul și colesteril esterazele transformă colesterolii în esteri pentru absorbție în intestinul subțire.

4) Lipidele ca F F A s și esterii colesterolului sunt absorbiți de enterocite.

5) Chilomicronii sunt asamblați în enterocite.

Aflați mai multe despre componentele degradării acizilor grași:
• Acil-C o A gras la acil carnitină grasă
o Enzima navetă carnitină carnitină palmitiltransferază I este inhibată de malonil-C o A.
• Triaciglicerol în acizi grași
o La adipocite, lipaza enzimatică sensibilă la hormoni este activată de epinefrină (niveluri scăzute de glucoză) și inactivată de insulină (niveluri ridicate de glucoză).

Hormonii epinefrină și glucagon declanșează mobilizarea T A G s prin generarea de c A M P prin receptorul care activează adenilat ciclaza.

În schimb, legarea insulinei previne interacțiunea receptorului cu adenilat ciclaza.

Lipaza sensibilă la hormoni și o altă lipază elimină un acid gras din T A G ca reacție de hidroliză cu apă.
• Activat de epinefrină și glucagon (nivel scăzut de glucoză).
o Acest proces de activare folosește A T P: unul la receptor pentru a produce c A M P și unul pentru a activa lipaza prin fosforilare.
o Totuși, acest lucru nu este luat în considerare în totalul energiei pentru degradarea acizilor grași.

Adipocitelor le lipsește glicerol kinaza, care este necesară în sinteza T A G.

Glicerolul este transformat în glicerol fosfat de glicerol kinază în ficat și poate fi reutilizat pentru a resinteza T A G.

Glicerolul poate fi folosit și ca substrat pentru glicoliză pentru a forma piruvatul ca sursă de energie sau în gluconeogeneză pentru a forma glicogen.

FA-urile eliberate din adipocit sunt transportate către țesuturile periferice prin utilizarea proteinei albuminei din plasmă pentru a ajunge la țesuturile unde sunt necesare ca sursă de energie.

1) FA sunt activate în acil-C o A gras de către sintetaza Acil-Co A folosind A T P care este convertită în A M P + 2 P i în citoplasmă. Acesta este doi echivalenți A T P. Acest acid gras activ trebuie să intre încă într-o mitocondrie.

2) În pregătire, o grupare acil este transferată la carnitină (un purtător specializat care transportă gruparea acil cu lanț lung) de către enzima navetă carnitină carnitină aciltransferază I. Naveta carnitină poate transporta acum F As din citosol în mitocondrie. Acil carnitină translocază.

3) În timpul sintezei FA (secțiunea 04), pentru a preveni transportarea FA imediată din citosol înapoi în mitocondrie pentru activarea FA, carnitina aciltransferaza I este inhibată de malonil-C o A. Malonil-Co A este substratul acidului gras sinteză (discutată în secțiunea 04)

Este important să rețineți că β-oxidarea și sinteza acizilor grași nu sunt reversibile.
• Două fragmente de carbon sunt îndepărtate succesiv de la capătul carboxil al acil-Co A gras.

Produsele cu energie ridicată sunt acetil-C o A, N A D H și F A D H 2.
• Pașii sunt repetați pentru F A saturați cu lanțuri de carbon cu număr par (n / 2) de 1 ori.

1 Acetil-Co A produce:
- 1 ATP = 1 ATP
- 3 NADH X 3 = 9 ATP
- 1 FADH2 X 2 = 2 ATP

A T P produs este:
• 7 molecule de FADH2, 2 ATP x7 = 14
• 7 molecule de NADH, 3 ATP x 7 = 21
• 8 molecule de acetil-CoA, 12 ATP x 8 = 96
• TOTAL = 131 molecule de A T P

Acidul palmitic trebuie mai întâi transformat în palmitoil-C o A înainte ca β-oxidarea să poată începe. Această reacție necesită 2 A T P echivalenți.

De asemenea, a fost necesară energie pentru a activa acidul gras în acil-Co A gras.

Oxidarea acizilor grași cu lanț impar

Oxidarea acizilor grași nesaturați

De exemplu, enzima 3,2-enoil-C o A izomerază este utilizată pentru a converti derivatul 3-c I s în derivatul 2-trans.

Utilizarea acestei enzime este un pas suplimentar în procesul de oxidare și scade randamentul total de energie.

F A D H2 produs este oxidat și produce H2O2 (peroxid de hidrogen).

T A Gs sunt principala rezervă energetică la om și sunt rezerve concentrate, deoarece sunt foarte reduse și anhidre.

Să comparăm randamentul energetic al oxidării complete a F As cu un carbohidrat sau proteină.
• Randamentul energetic de la oxidarea completă a F A s la C O 2 și H2 O este de 9 k cal / g.
• Randamentul energetic de la oxidarea completă a carbohidraților sau proteinelor la C O 2 și H2 O este de 4 kcal / g, ceea ce reprezintă mai puțin de jumătate din energia din F A s în greutate.

Prin urmare, oxidarea F A s este o cale catabolică mai eficientă, care furnizează energie organismului.

Foarte redus: Are numărul maxim de electroni pentru chimia oxidării-reducerii.

Acizii grași sunt creați prin acest proces de novo, în care produsul final este palmitat (16: 0).

Acizii grași mai scurți sunt generați prin părăsirea căii sintetice mai devreme în proces.

Translocarea citratului în citosol are loc numai atunci când există niveluri ridicate de citrat mitocondrial.

Acetil-C o A carboxilaza transformă acetil-C o A în malonil-C o A și este etapa de limitare a vitezei.
Acetil-C o A carboxilaza este reglementată de:
• Control alosteric: citratul activează enzima acil-C oA grasă cu lanț lung enzima inactivează enzima.
• Control hormonal: insulina activează enzima epinefrină sau glucagonul inactivează enzima.

Acetil-C o A este produs de oxidarea piruvatului și descompunerea FA, a corpilor cetonici și a aminoacizilor.

Cu toate acestea, sinteza F A apare în citosol și necesită acetil-Co A, deci celula are nevoie de un purtător pentru a transporta grupul acetil în afara mitocondriilor.

Acetil-C o A este mai întâi transformat în citrat în mitocondrie prin citrat sintază.

Citratul poate traversa apoi membrana mitocondrială în citoplasmă.

Acetil-Co A carboxilaza este un exemplu de enzimă care necesită o coenzimă pentru activitate.

Vitamina biotină este atașată covalent de această enzimă.

ALOSTERIC
Controlul alosteric are loc prin legare la un sit din afara situsului activ al enzimei.
Dimerii acetil-C o A carboxilază inactivi trebuie să se asambleze în polimeri activi.

Acetil-C o A carboxilaza este reglementată alosteric de:
1) Citrat, care se activează pentru a crea polimer activ de acetil-C o A carboxilază
2) Acil-C o A gras cu lanț lung, care se dezactivează prin returnarea acetil-C o A carboxilază în dimerul inactiv

HORMONAL
Acetil-C o O carboxiază este reglată hormonal prin starea sa de fosforilare.

Această enzimă sintetizează F As din substraturi de acetil-C o A și malonil-C o A.

Acesta va circula până când se produce palmitate (16: 0).

După ciclul inițial, noul malonil-C o A este adăugat la F A în creștere, la capătul opus carbonilor inițiali acetil-C o A, care devine capătul omega (ω) al acidului gras complet.

Fiecare complex de acizi grași sintază are șapte reacții enzimatice diferite pentru fiecare unitate de 2 carbon care se adaugă lanțului în creștere F A.

Această sinteză necesită N A D P H pentru sinteza reductivă a FA.

Fiecare ciclu folosește 2 N A D P H și eliberează 1 C O 2 și 1 H 2 O.

Cele șapte reacții sunt: ​​acetilarea, transferul acilului, carboxilarea, decarboxilarea, două reduceri și deshidratarea.

Tiolul terminal (-S H) al fosfopanteteinei 4 'transportă unitățile acil utilizate în timpul sintezei acizilor grași.

Toți carbonii (cu excepția celor doi inițiali din acetil-C o A) provin din malonil-C o A. Cei doi inițiali sunt la capătul metil omega (ω) al acidului gras.

Analizați principalele surse de N A D P H și acetil-C o A pentru sinteza acizilor grași și modul în care este implicat metabolismul glucozei.

1) Calea pentozei fosfat este principala sursă de N A D P H din celulă.

2) Glicoliza furnizează piruvat, care este transformat în mitocondrii în citrat în ciclul T C A.

3) Citratul este transportat în afara mitocondriilor și transformat în acetil-C o A și oxaloacetat (O A A).

4) Acest O A A este convertit în malat, apoi malatul este transformat în piruvat și produce N A D P H. suplimentar.

Creierul poate produce V L C F Din 24 de carboni, necesari producției de mielină.

Oxidazele cu funcție mixtă în reticulul endoplasmatic desaturează F A prin adăugarea de legături duble cis.

Enzima acil-C o A sintază transformă acidul gras în acil-C o A gras folosind A T P ca sursă de energie.

Glicerolul fosfat este „acceptorul” pentru atașarea F A s.

Examinați cele două căi pentru producerea de glicerol fosfat :.

În ficat și țesutul adipos:
• glucoză → glicerol 3-fosfat (din glicoliză)

Doar în ficat:
• glicerol → glicerol 3-fosfat (de enzimă, glicerol kinază)

Apare în principal în ficat și în glandele mamare care alăptează la om.

O cantitate mică de F A este, de asemenea, sintetizată în țesutul adipos.

O mare parte din F A provine din dietă.

Carbohidrații și proteinele din dietă pot fi transformate în F As, care sunt apoi depozitate ca triacilgliceroli (T A G s).

După cum vom vedea în această secțiune, sinteza FA încorporează doi atomi de carbon din acetil-C o A în lanțul F A în creștere utilizând A T P și N A D P H.

Cel mai mare flux prin cale

Sinteză: după masă bogată în carbohidrați

Calea favorizantă a stării hormonale

Sinteză: raport scăzut insulină / glucagon

Sinteză: în principal ficat

Sinteză: în principal Citosol

Purtători de grupări acil / acetil între mitocondrii și citosol

Sinteză: carnitină (citosol la mitocondrii)

Sinteză: Acetil-Co A Produs de β-oxidare

Sinteză: acil gras cu lanț lung C o A (inhibă acetil-C o A carboxilaza)

Au o structură unică și fluctuează cu stările de hrănire și de post.

Avantajele și dezavantajele corpurilor cetonice ca sursă de combustibil vor fi studiate în această secțiune.

Acetil-C o A până la H M G Co A

Enzima limită a ratei sintezei cetonice este H M G-Co A sintaza mitocondrială specifică ficatului.

Cele trei corpuri cetonice sunt acetonă, care este un produs secundar care nu poate fi metabolizat, acidul acetoacetic și 3-hidroxibutiratul.

Acestea pot fi apoi convertite fiecare de către țesuturile periferice înapoi în acetil-C o A.

Reacția finală are loc spontan pentru a forma acetonă și dioxid de carbon.

În condiții de repaus alimentar, insulină scăzută și niveluri ridicate de glucagon stimulează producția de mai mult acetil-C o A, substratul pentru sinteza corpului cetonic.

Sinteza corpului cetonică apare în starea normală „hrănită” și este mai pronunțată în starea „Post” (sau în diabetul necontrolat).

Dezavantajul corpurilor cetonice este că sunt acide, ceea ce perturbă p h normal de sânge.

Acest lucru poate duce la acidoză metabolică și eventual la moarte dacă nivelurile cresc la cantități suficient de mari.

Țesuturile extrahepatice folosesc acetoacetat și 3-hidroxibutirat pentru a furniza energie.

În absența insulinei, grăsimile sunt eliberate, iar celulele nu pot absorbi glucoza.
În consecință, ficatul supraproduce corpurile cetonice.

Aceste corpuri cetonice sunt acide, ceea ce duce la acidoză metabolică severă, cunoscută și sub numele de cetoacidoză.
• Nivelurile sanguine ale corpurilor cetonice cresc până la 90 m g / d L comparativ cu mai puțin de 3 m g / d L în condiții normale.
• Nivelurile ridicate de acetonă duc la mirosul fructat al respirației.
• Excreția corpilor de glucoză și cetonă în urină are ca rezultat deshidratarea organismului.
• Corpurile cetonice acide scad sângele p H, ceea ce duce la comă și moarte dacă nu este tratat.

Cetoza diabetică apare atunci când nu există insulină.

Grăsimile sunt eliberate din țesutul adipos, iar glucoza nu poate fi absorbită.

Ficatul degradează acizii grași prin β-oxidare, dar nu poate procesa acetil C o A, din cauza lipsei de oxaloacetat (O A A), încetinind C A C (ciclul acidului citric).

Colesterolul este sintetizat de numeroase organe din corp.

Acetoacetil-C o A la 3-Hidroxi-3-metilglutaril C o A (H M G C o A)

HM G-C o A sintază a ficatului mitocondrial duce la sinteza corpului cetonic, în timp ce H M G-C o A sintază citosolică generează H M G pentru sinteza colesterolului.

3-Hidroxi-3-metilglaril C o A la colesterol
Insulina duce la activarea H M G-C o A reductazei.

Glucagonul duce la inhibare.

Statinele sunt analogi structurali ai HM G-C o A și sunt inhibitori competitivi ai H M G-C o A reductazei.

H M G-C o O expresie a genei reductazei este controlată de proteina de legare a elementului de reglare a sterolului (S R E B P).

Este inhibat de nivelurile ridicate de colesterol și activat de nivelul scăzut al colesterolului.

2 Acetil-C o A până la Acetil-C o A și Acetil-C o A până la 3-Hidroxi-3-metilglutaril C o A (H M G Co A)


Discuţie

Constatarea majoră a acestui studiu a fost că deficiența canalului de glicerol adipos AQP7 a fost asociată cu obezitatea. La nivel celular, întreruperea AQP7 adipos a crescut conținutul de glicerol intracelular, a crescut activitatea enzimatică Gyk adipos și a dus la acumularea de trigliceride în adipocite (Fig. 6G ). Nu au existat diferențe semnificative în nivelurile de ARNm ale diferitelor molecule din țesutul adipos legate de lipoliză, lipogeneză și termogeneză între șoarecii WT și KO la vârsta de 10 săptămâni. Am confirmat că modificările de mai sus nu s-au datorat diferențelor în O2 consumul sau temperatura centrală înainte de apariția obezității la șoarecii KO.

Glicerol kinaza (ATP: glicerol-3-fosfotransferaza) este codificată în cromozomul X, iar deficitul de glicerol kinază la om apare ca deficiență enzimatică izolată sau ca parte a unui sindrom de delecție a genei contiguu în asociere variabilă cu distrofia musculară Duchenne și / sau hipoplazia suprarenală congenitală . Deficitul de glicerol kinază izolat are un fenotip inconstant, variind de la hiperglicerolemia asimptomatică la o tulburare metabolică severă cu creștere și întârziere psihomotorie (24-27). Gyk este o enzimă cheie care catalizează fosforilarea glicerinei în glicerol-3-P. În special în ficatul postit, Gyk îmbunătățește conversia glicerolului încorporat în glicerol-3-P pentru gluconeogeneză în paralel cu reglarea în sus a fosfoenolpiruvatului carboxicinazei. Recent, Deutscher și colegii săi (28) au analizat structura cristalină a lui Gyk în Gram-pozitiv Enterococcus casseliflavus și a determinat locul fosforilării, care a dus la creșterea de 10 până la 15 ori a activității enzimatice Gyk. Ei au demonstrat, de asemenea, fisura catalitică a lui Gyk, în care se leagă glicerina și ATP. Rezultatele lor indică faptul că activitatea enzimatică Gyk este indusă de glicerol în sine. În acest studiu, am constatat o scădere semnificativă a activității enzimatice a ficatului Gyk la șoareci KO de 12 ore la vârsta de 10 săptămâni (WT, 369,24 ± 12,43 KO, 267,54 ± 19,97 nmol · h -1 per mg de proteină, n = 5-6, P & lt 0,01) în asociere cu reducerea semnificativă a glicerinei plasmatice la șoareci KO decât șoareci WT. Cu toate acestea, rolul Gyk adipos nu a fost elucidat, deoarece nivelul expresiei Gyk în WAT este mai mic decât în ​​alte țesuturi. Lazar și colegii săi au demonstrat că tiazolidindiile au crescut semnificativ nivelul de ARNm Gyk în adipocite, rezultând acumularea de trigliceride prin îmbunătățirea conversiei glicerolului în glicerol-3-P (21). Au arătat că absorbția acidului oleic și sinteza trigliceridelor au crescut semnificativ în adipocitele transfectate cu adenovirus care exprimă Gyk. Rezultatele noastre sunt în acord cu cele din studiile de mai sus. Datele noastre au arătat că acumularea intracelulară de glicerol în Aqp7Adipocitele -KO și -Kockdown au crescut activitatea enzimatică Gyk, ducând la creșterea absorbției de acizi grași și a acumulării de trigliceride. Sunt necesare studii suplimentare pentru a investiga rolul Gyk în adipocite utilizând șoareci Gyk-transgenici și / sau -KO specifici adipos.

Am raportat anterior un caz de pierdere a mutației funcționale în gena AQP7 (Gly-264 la Val) (29). Creșterea glicerinei plasmatice ca răspuns la efort a fost afectată la subiectul cu mutație homozigotă G264V, dar subiectul nu a fost obez sau diabetic. Nu am putut concluziona că mutația funcțională AQP7 la om este asociată cu obezitatea sau diabetul, deoarece subiectul nostru identificat cu mutație homozigotă G264V a fost doar un singur caz. O analiză suplimentară a genei AQP7 umane și / sau a frecvenței mutației AQP7 la subiecții obezi ar trebui efectuată în viitor.

Recent, Verkman și colegii săi (30) au raportat prezența adipocităților mari în Aqp7 Șoareci KO. Au arătat că lungimea șoarecilor KO a fost redusă în comparație cu șoarecii WT, dar greutatea corporală a șoarecilor KO a fost similară cu șoarecii WT la vârsta de 16 săptămâni. De asemenea, am măsurat lungimea de la nas la anusul șoarecilor WT și KO la mai multe vârste, totuși, nu a existat nicio diferență în lungimea acestor șoareci (WT, 9,11 ± 0,17 cm KO, 9,01 ± 0,05 cm la vârsta de 8 săptămâni, n = 10 WT, 9,95 ± 0,05 cm KO, 9,90 ± 0,06 cm la vârsta de 14 săptămâni, n = 13 și WT, 10,42 ± 0,05 cm KO, 10,40 ± 0,05 cm la vârsta de 20 de săptămâni, n = 8). Au analizat Aqp7 șoareci nuli s-au încrucișat în fundalul genetic CD1, în timp ce noi am încrucișat Aqp7 Șoareci KO în șoareci C57BL / 6N. Speculăm că diferitele fenotipuri ale șoarecilor noștri KO și șoarecilor lor KO depind de fundalul genetic. Datele noastre anterioare și actuale sunt de acord cu datele lor în ceea ce privește similaritatea activității lipolitice și afectarea permeabilității glicerolului în WAT a șoarecilor WT și KO. Mai mult, studiul nostru actual a demonstrat clar că deficiența de AQP7 crește activitatea enzimatică Gyk adiposă in vivo și in vitro, provocând obezitate și rezistență la insulină.

În concluzie, Aqp7 Șoarecii KO au prezentat obezitate la debutul adulților și indusă de dietă asociată cu rezistență severă la insulină. Întreruperea adipozei AQP7 este asociată cu o activitate enzimatică crescută a glicerol kinazei prin creșterea glicerinei intracelulare, creșterea absorbției de acid gras și accelerarea sintezei trigliceridelor.


Rolul acvagliceroporinelor în ficat

Condiții fiziologice

Rolurile acvagliceroporinelor în metabolismul glicerinei hepatice și în homeostazia metabolică

Glicerolul este un metabolit intermediar cu relevanță fiziologică în metabolismul energetic. Într-adevăr, glicerolul este o sursă directă de glicerol-3-fosfat (G3P), un substrat important pentru gluconeogeneza hepatică în timpul postului și pentru sinteza TAG (Brisson și colab., 2001 Reshef și colab., 2003). Glicerolul poate proveni din G3P (Mugabo și colab., 2016), produs prin utilizarea glucozei prin glicoliză sau prin conversia piruvatului, lactatului și alaninei prin gluconeogeneză. Ficatul joacă un rol central în metabolismul glicerinei, datorită contribuției sale majore (70 & # x201390%) la metabolismul glicerolului întregului corp (Reshef și colab., 2003). În diferite măsuri și cu diferite distribuții celulare, ficatul exprimă toate cele patru aquagliceroporine, AQP9 fiind de departe cea mai exprimată.

La rozătoare și la om, AQP9 este exprimat la domeniul sinusoidal al membranei plasmatice a hepatocitelor, cu fața către spațiul Disse (Elkjaer și colab., 2000 Carbrey și colab., 2003 Lindskog și colab., 2016). La om, expresia AQP9 este mai mare la hepatocite, în comparație cu celelalte câteva țesuturi în care se găsește (Lindskog și colab., 2016). In both rodents and human, AQP9 represents the major pathway for glycerol import from portal blood to hepatocytes (Jelen et al., 2011 Calamita et al., 2012). The membrane permeation represents the rate limiting step in glycerol use by the liver (Li and Lin, 1983). Once into the hepatocyte, glycerol is promptly converted into G3P by GK. In short term fasting, G3P is particularly important as a substrate for de novo synthesis of glucose (gluconeogenesis) (Brisson et al., 2001 Jelen et al., 2011 Calamita et al., 2012 Calamita et al., 2015 Bernardino et al., 2016). In rodents, liver Aqp9 is transcriptionally downregulated by insulin (Kuriyama et al., 2002), explaining why streptozotocin-induced type 1 diabetes in rodents (Carbrey et al., 2003) and insulin resistance in human (Rodríguez et al., 2014) are associated with an increase in the hepatic levels of AQP9. Consistently, ablation of Aqp9 in obese diabetic leptin receptor-deficient db/db mice decreases plasma glucose levels by 10�% (Rojek et al., 2007). A model for the hepatic glucose metabolism based on Hill and step functions was recently devised as a way to integrate the hepatic entry and handling of glycerol in the glucose-insulin axis taking into account the (i) refilling/depletion of glycogen stores during the feeding or fasted state, (ii) the influence of plasma glycerol and (iii) the liver glycerol permeability to hepatic AQP9 protein levels (D�icco et al., 2016). To follow, a system of first-order ordinary differential equations was devised delineating the dynamical involvement of AQP9 in mouse liver glycerol permeability (Gena et al., 2017). Thus, assuming the liver glycerol permeability depends on the levels of AQP9 in hepatocyte, a mathematical function was generated describing the time course with which AQP9 is involved in mouse hepatic glycerol metabolism under different nutritional conditions. The theoretical relationship was derived fitting experimental data obtained with mice in the fed, starved or re-fed states. Such a model, appropriately adapted to the human liver, has good potentials to be used as a whole body-model for glucose metabolism in normal and metabolic disorders.

Liver AQP9 has also considerable relevance to lipid metabolism as G3P also represents a key substrate for TAG synthesis (Rodríguez et al., 2011 Lebeck, 2014). Coordinately, AQP9-depleted (Aqp9 −/− ) mice display reduced liver glycerol permeability and higher levels of plasma glycerol and TAG compared to wild type (WT) (Aqp9 +/+ ) mice (Rojek et al., 2007 Calamita et al., 2012). Liver AQP9 is also controlled transcriptionally by leptin (Rodríguez et al., 2011, 2015c), however, surprisingly, the regulations exerted by both insulin and leptin on AQP9 appear to be distinct when comparing rodents with humans (Lebeck, 2014 Calamita et al., 2015). In HepG2 cells, a human hepatocellular carcinoma cell line, insulin increased while leptin decreased AQP9 expression through the activation of the phosphatidylinositol 3-kinase/protein kinase B/mammalian target of rapamycin (PI3K/Akt/mTOR) signaling cascade (Rodríguez et al., 2011) and AMP protein kinase (AMPK), via forkhead box a2 (Fox a2) (Yokoyama et al., 2011). However, the regulation exerted by both insulin and leptin on human AQP9 expression remains an open question considering that a recent work did not detect AQP9 expression in HepG2 cells (Lindskog et al., 2016). Additional work is therefore needed to fully assess the way by which insulin and leptin modulate AQP9 expression in human liver.

In rat, the fasting-induced increase of liver AQP9 expression resulted a 2.6 times higher level in males than females (Lebeck et al., 2012a). Consistently, during fasting, male rats displayed unmodified plasma glycerol levels, whereas female rats displayed increased plasma glycerol levels. This was paralleled by the higher liver glycerol permeability in males than in females. Ovariectomy led to a fasted-induced profile comparable to that observed in male rats with increased liver AQP9 expression and unmodified plasma glycerol levels. These observations, together with the data acquired with the studies using cultured hepatocytes exposed to 17β-estradiol and an estrogen receptor β-agonist, suggest that the gender specific regulation of AQP9 during fasting contributes to the higher levels of plasma glycerol found in female rats than in male rats (Lebeck et al., 2012a). Decreased AQP9 protein levels were found in periportal hepatocytes of male rats in response to the peroxisome proliferator-activated receptor α (PPARα) (Lebeck et al., 2015). Obese women showed lower liver glycerol permeability compared to obese men whereas the hepatic levels of AQP9 between the two genders were comparable (Rodríguez et al., 2014). This significant observation may help explain why insulin resistance and Non-Alcoholic Fatty Liver Disease (NAFLD) have lower incidence in women than men. Gender-specific differences have been found as well for AQP3 and AQP7, two other aquaglyceroporins, with metabolic relevance in the adipose tissue (for review see Rodríguez et al., 2015b).

Probably due to the broad selectively of its channel, hepatocyte AQP9 seems to be of pleiotropic relevance, as roles in bile formation (Calamita et al., 2008 Portincasa and Calamita, 2012) and hepatic extrusion of catabolic urea (Jelen et al., 2012) have been reported. AQP9 has also been described to allow excretion of arsenic from the liver (Carbrey et al., 2009). AQP9 immunoreactivity has been also detected in the cholangiocytes lining the intrahepatic bile ducts (Gregoire et al., 2015), however, the related physiological significance remains undefined.

In addition to AQP9, but to a lesser extent and undermined by conflicting results, human hepatocytes have been also reported to express the other three aquaglyceroporins, AQP3, AQP7, and AQP10 (Rodríguez et al., 2014 Gregoire et al., 2015). Women showed increased hepatic transcript levels of AQP3 compared to men, but no gender dimorphism in the liver gene expression of AQP7 și AQP10 was observed (Rodríguez et al., 2014). Leptin upregulated AQP3 and downregulated AQP7 in the HepG2 hepatocytes (Rodríguez et al., 2011). However, in spite of these observations, the physiological meaning of hepatocyte AQP3, AQP7, and AQP10 in humans, if any, remains elusive. Human hepatic stellate cells (HSC) express AQP3 whose levels were reported to decrease during cell activation (Tardelli et al., 2017a,b). AQP3 is also found in human Kupffer cells (Gregoire et al., 2015) where it may play a role in cell repopulation during liver regeneration and be involved in the migration and proinflammatory secretion of cytokines that these cells undergo in the course of liver pathologies. Overall, the cellular and subcellular localization of AQP3, AQP7, and AQP10 in liver does not seem to overlap with that of AQP9, and additional studies are warranted to fully clarify their roles in liver. AQP9 (Tietz et al., 2005), in addition to AQP1 (Marrone et al., 2016), and AQP8 (Tietz et al., 2005 Marrone et al., 2016), has been located in rat hepatocyte membrane microdomains enriched in high-cholesterol, sphingomyelin and caveolin-1. Upon glucagon stimulation, the presence of AQP8, but not of AQP9, was increased in these membrane microdomains (Tietz et al., 2005).

The reported localization and suggested physiological relevance of liver aquaglyceroporins are described in Table 2. Figure 1 summarizes the roles played by AQP9 in liver under fasted and fed states in mouse.

TABLE 2. Reported localization and proposed physiological and pathophysiological relevance of liver aquaglyceroporins.

Liver Aquaglyceroporins in Disease

Consistent with their role in facilitating glycerol transport into and out of cells and the related control of fat accumulation and glucose homeostasis, hepatic aquaglyceroporins, in particular AQP9, are reported to be implicated in metabolic disorders affecting the liver (Table 2). The roles in metabolic diseases played by the hepatic AQPs belonging to the classic and unorthodox groups of AQPs have been reviewed elsewhere (Portincasa et al., 2008).

Liver Aquaglyceroporins in Fatty Liver Disease, Obesity, Diabetes Mellitus and Hepatocellular Carcinoma

The pathology of NAFLD is multifactorial and characterized by ectopic accumulation of TAG in the liver ranging from simple fatty liver (hepatic steatosis) to NASH and to cirrhosis (irreversible, advanced scarring of the liver) (Chalasani et al., 2012). NAFLD is often associated with the metabolic syndrome often characterized by obesity and diabetes mellitus with insulin resistance. NAFLD and NASH are the object of intensive investigation, especially regarding the pathogenic pathways leading to excessive TAG accumulation within the liver parenchyma (Tiniakos et al., 2010). AQP9 is hypothesized to be involved in the hepatic synthesis of TAG in NAFLD as indicated by (i) the amelioration of high fat diet-induced NAFLD in rats with knockdown of hepatic AQP9 (Cai et al., 2013), (ii) the increase in hepatocyte AQP9 expression accompanying the development of fatty liver in diet-induced obese (DIO) mice (Hirako et al., 2016), (iii) the impairment of hepatocyte AQP9 and glycerol permeability found in an animal model of NAFLD [leptin-deficient mice (ob/ob mice)] (Gena et al., 2013) and in patients with obesity, insulin-resistance and NAFLD (Rodríguez et al., 2014). However, some data do not support this hypothesis as db/db mice made AQP9 knockdown had similar TAG content as db/db mice (Spegel et al., 2015), and as unmodified AQP9 expression was found in obese ob/ob mice (Rodríguez et al., 2015c). The downregulation of AQP9 during obesity and/or diabetes could represent a compensatory mechanism selected at decreasing substrate availability for de novo TAG synthesis, thereby counteracting the ectopic accumulation of TAG into hepatocytes, and reducing gluconeogenesis, thereby thwarting the progression of hyperglycemia (Gena et al., 2013 Rodríguez et al., 2014, 2015b). However, in patients with morbid obesity, no relationship could be found between AQP9 expression and the degree of hepatic steatosis or fibrosis (Miranda et al., 2009). N3-PUFA (㲓 polyunsaturated fatty acids)-depleted female rats (an animal model of metabolic syndrome displaying various features of the disease including the hepatic over-accumulation of TAG) showed reduced AQP9 protein levels and increased hepatic glycerol uptake as compared to control animals (Portois et al., 2012a). It is therefore conceivable that AQP9 increases early during onset of steatosis while decreases at a later stage of the disease, when fat accumulation becomes excessive. Thus, the involvement of AQP9 in fatty liver should be contextualized within the origin of the disease, pathogenic profile and sex of the investigated animals and subjects. Further studies are therefore required to fully assess the etiopathological involvement and modulation of AQP9 in NAFLD-NASH. Nevertheless, the pharmacological interest toward liver AQP9 is strong as this aquaglyceroporin has good potentials to be a novel molecular target for therapeutic intervention in NAFLD and NASH. While selective small molecule AQP9 inhibitors with low micromolar IC50 values have already been reported and work is ongoing to increase the aqueous solubility of such blockers (Jelen et al., 2011 Wacker et al., 2013), preliminary studies using NAFLD cell models showed that silencing of AQP9 prevents or alleviates the degree of steatosis (Wang et al., 2013).

AQP9 seems to be of minor pathophysiological relevance in the fatty liver disease of alcoholic origin. A rapid increase in glycerol import and cell size was seen when rat primary hepatocytes were acutely exposed to acetaldehyde, an oxidation product derived from ethanol by the action of the hepatic enzyme alcohol dehydrogenase (Potter et al., 2011). The acute effects of acetaldehyde, while mediated by AQP9, were interpreted as mostly due to the binding of acetaldehyde to hepatocyte membranes and consequent changes in cell permeability. Exposure to ethanol, in spite of not changing AQP9 expression, increased the activity of GK and PEPCK (phosphoenolpyruvate carboxykinase), leading to increased production of G3P, which thereby could contribute to alcoholic hepatic steatosis (Potter et al., 2011).

Contrary to liver steatosis, a recent work using subcutaneously xenografted liver tumors in nude mice showed that hepatic AQP9 overexpression inhibit hepatocellular carcinoma by upregulating forkhead-box protein O1 (FOXO1) expression (Li et al., 2016). Decreased AQP9 expression was shown in hepatocellular carcinoma (Zhang et al., 2016). Novel strategies based on clinically feasible approaches may be developed to restore AQP9 expression for the prevention and treatment of hepatocellular carcinoma.

A recent study showed that treatment with estrogen protects against ovariectomy-induced hepatic steatosis by increasing hepatocyte AQP7 expression (Fu et al., 2016). Liver AQP7 was therefore suggested to play an important role in lipogenesis representing a potential target for the prevention and treatment of fatty liver disease in postmenopausal women.

Human HSC AQP3 was suggested to interact with the PNPLA3 I148M variant in causing hepatic steatosis, NASH, fibrosis and cancer (Tardelli et al., 2017a). A profound reduction of AQP3 in HSC carrying the PNPLA3 I148M polymorphism correlated with decreased PPARγ activation, which could be rescued by rosiglitazone, a PPARγ agonist, and blocking of JNK. This finding triggers the appealing idea that targeting AQP3 within HSCs activation may lead to the development of new treatments for liver fibrosis in PNPLA3 I148M patients.


Physiological relevance of energy metabolism and AMPK in white adipocytes

It is necessary to assess whether changes in energy metabolism occur in adipocytes during treatments that affect adiposity, insulin resistance, and other components of the metabolic syndrome. In this respect, the effects of several typical treatments such as administration of leptin, 57, 58, 59, 60, 61 bezafibrate, 62, 63 adrenoreceptor agonists, 48, 64, 65, 66, 67, 68 dietary n-3 polyunsaturated FA 69, 70, 71 or fasting 66, 72, 73, 74 can be compared with a phenotype of the aP2-Ucp1 transgenic mice. 20, 21, 26 In all of these situations, fat accumulation is reduced and disturbances related to the metabolic syndrome are improved. Importantly, in most cases the expression of various UCPs is upregulated, FA oxidation increased, in situ lipogenesis suppressed, and LPL-mediated clearance of TG in the white fat is augmented. Opposite changes in the activity of FA oxidation and lipogenesis probably reflect the elimination of an inhibitory effect of malonyl-CoA on the transport of FA into mitochondrial matrix mediated by carnitine palmitoyl transferase-1 (CPT-1). 75 In the white fat, due to a low activity of CPT-1, FA oxidation is relatively slow and FAs are directed towards esterification, 76 unless the oxidation is activated by leptin 77 and probably also by other treatments (see above). Alterations in the energy charge of adipocytes, as revealed by changes in the cellular ATP content and/or ATP/ADP and ATP/AMP ratios, were detected not only in the aP2-Ucp1 mice, 25, 27 but also during fasting 66 and after administration of β-adrenergic agonists. 64, 66

Experiments in the aP2-Ucp1 transgenic mice strongly support a role of adipocyte AMPK in situations that lead to a reduction of adiposity. Adenovirus-induced hyperleptinemia in rats activates AMPK and induces mitochondrial biogenesis and transcription factors PGC-1α and FOXC2. 61 Under these conditions, body fat is depleted, expression of UCP1 and UCP2 in white adipose tissue is upregulated, FA oxidation is increased, and expression of lipogenic genes is profoundly suppressed. In fact, the induction of UCPs by leptin in adipose tissue, leading to a drop in the intracellular energy charge, would partly explain the activation of AMPK. Correspondingly, in the skeletal muscle, AMPK mediates the effects of leptin on lipid metabolism 78, 79 and antidiabetic drugs such as TZD stimulate AMPK by decreasing the ATP/AMP ratio. 80 Furthermore, adipocyte-secreted hormone adiponectin with insulin-sensitizing properties increases glucose uptake into adipocytes by inducing AMPK. 81 In rodents, TZD stimulate AMPK in adipose tissue, 82 while parallel inductions of glycerol kinase 83 and phosphoenolpyruvate carboxykinase 84 presumably lead to a futile cycling of FA within the cells. However, such mechanism may not operate in human patients treated with TZD. 85 Recent studies even indicate the involvement of AMPK in the effects of physical exercise in adipose tissue. 86


Metode

Subiecte

Six young, healthy male volunteers participated in the study. Their mean age (range) was 24.3 years (22–28), weight 79.8 kg (73–86), and height 186 cm (180–191). The average body mass index was 23.1 kg m −2 (20.9–25.0). The lean body mass was 66.8 kg (63–73) and the fat mass was 11.7 kg (6.9–15.3). The abdominal fat mass in the region from the diaphragm to the femoral heads was 2.7 kg (1.6–3.4). Peak oxygen uptake was 3716 ml min −1 (3307–4161). The subjects were given a written and an oral description of the study and the possible risks and discomfort involved before giving their voluntary consent to participate. The study was performed according to the Declaration of Helsinki II and was approved by the Ethical Committee of the Copenhagen and Frederiksberg Communities, Denmark.

Protocol

About 2 weeks prior to the experiment the subjects had their maximal oxygen uptake determined. They exercised in a semi-recumbent position on an electrically braked cycle ergometer (Ergometrics er900L, Ergoline, Bitz, Germany) initially at 50 W increasing by 50 W every 2 min until exhaustion. Oxygen uptake and carbon dioxide output were measured continuously during the test by an Oxycon champion system (Jaeger, Wuerzburg, Germany) using a facemask and the breath-by-breath technique. Whole body composition was determined by DEXA-scanning (Lunar DPX-IQ, software version 4.6c, Lunar Corporation, Madison, WI, USA) using the medium scan mode and extended research analysis. Abdominal fat mass was determined in a region of interest as described in Jensen și colab. (1995) . On the days prior to the experiments the subjects consumed their habitual diet but refrained from food items containing carbohydrates from source with a high 13 C-background. Twenty-four hours prior to the experiment they refrained from vigorous physical activity. The experiment started at 8 a.m. when the subjects arrived in the laboratory after an overnight fast from 10 p.m. The experiment consisted in general of three periods, a pre-exercise resting period (baseline), an exercise period in which the subjects exercised at 60 % of their maximal power output, and a post-exercise resting period. The baseline, resting period was of 30 min duration, and it was initiated 90 min after the start of the infusions of indocyaninegreen (ICG), and a prime of NaH 13 CO3 ( 1.5 μmol kg −1 ), a primed ( 1.5 μmol kg −1 ) constant infusion of [1,1,2,3,3- 2 H5] glycerol ( 0.142 μmol kg −1 min −1 ) and a constant infusion of [U- 13 C] palmitate ( 0.0135 μmol kg −1 min −1 ). After the baseline period the subjects exercised for 60 min at 60 % of maximal power output. The exercise was performed in the semi-recumbent position. At the onset of exercise the infusion rate of [U- 13 C]palmitate and [1,1,2,3,3- 2 H5]glycerol was doubled and immediately on termination of exercise the infusion rate was decreased to the pre-exercise resting infusion rate. After exercise the subjects were studied for another 3 h during rest. During both the pre- and post-exercise periods subjects were in the recumbent position.

Acetate recovery was assessed in three of the volunteers at least 2 weeks after the above-described study was performed to correct for underestimation of FA oxidation rates. In addition, acetate recovery was assessed in three additional volunteers. The protocol was identical to that described above, but recovery was extended to 6 h. In addition, three of the volunteers were studied during 9 h at rest. A catheter was inserted in a forearm vein for the continuous infusion of [1,2- 13 C]acetate ( 0.104 μmol kg −1 min −1 ) with a NaH 13 CO3 prime ( 1.5 μmol kg −1 ). The acetate infusion rate during exercise was doubled at the onset of exercise and decreased to the resting infusion rate at termination of exercise. Whole body acetate recovery was determined by measuring 13 CO2 enrichment in the breath and used to correct whole body and splanchnic palmitate oxidation, as it has been shown that systemic acetate recovery is similar to splanchnic acetate recovery ( Mittendorfer și colab. 1998 ).

Catheterizations

The subjects were catheterized in a subcutaneous vein on the anterior abdominal wall, in a hepatic vein and in a radial artery. The subcutaneous, abdominal vein was catheterized as previously described ( Simonsen și colab. 1994 ) using a polyurethane catheter (o.d. 0.9 mm Ohmeda, Swindon, UK). The catheterization was done by ultrasound Colour-Doppler guidance, because this enables catheterization of a vein in the subcutaneous tissue not visible through the skin. After catheterization, the catheter was kept patent throughout the study by continuous infusion of isotonic sodium chloride at a rate of 40 ml h −1 . The right femoral vein was catheterized during local analgesia (lignocaine (lidocaine) 1 %, 5–10 ml) and a polyethylene catheter (o.d. 2.0 mm) was advanced to a right-sided hepatic vein and left in situ with the tip positioned 3–4 cm from wedge position during the rest of the experiment. The catheterization was done during fluoroscopic control. This catheter was kept patent during the experiment by regular flushing with isotonic sodium chloride containing 1 i.u. ml −1 heparin. Another catheter was inserted into the radial artery of the non-dominant arm during local analgesia (1 ml 1 % lignocaine). The catheterization was performed with an Artflon catheter (Ohmeda). The catheter was kept patent during the experiment by regular flushing with isotonic sodium chloride. A forearm vein was catheterized for infusion of ICG and the stable isotope tracers. After catheterization procedures, primed or constant infusions of ICG and metabolic tracers were started.

Measurements

Adipose tissue blood flow.

Adipose tissue blood flow was measured by the 133 Xe washout technique as described in Bülow (2001) . About 1 MBq of 133 Xe dissolved in 0.1 ml isotonic sodium chloride was injected into the subcutaneous, abdominal adipose tissue on the contralateral side of the catheter position. The washout of 133 Xe was registered by a scintillation counter system (Mediscint Oakfield Instruments, Oxford, UK) strapped to the skin above the 133 Xe depot. The calculation of adipose tissue blood flow was performed using an average tissue/blood partition coefficient of 8 for the subjects ( Bülow și colab. 1987 ).

Splanchnic blood flow.

Splanchnic plasma flow was measured by continuous infusion of ICG ( Henriksen & Winkler, 1987 ). Immediately after the catheterization a primed (1 mg) continuous infusion ( 170 μg min −1 ) of ICG was given for the rest of the experiment. Blood samples for determination of splachnic plasma flow were drawn in triplicate (5 min intervals) at the same time as the metabolites were measured. The ICG concentration was determined in plasma by spectrophotometry at 804 and 905 nm. Splanchnic blood flow was calculated from splanchnic plasma flow by correction with simultaneously measured haematocrit values.

Blood sampling.

Blood samples were preferably drawn simultaneously from the three catheters. However, sometimes the blood flow level in the adipose tissue limited the rate at which blood could be drawn from the subcutaneous catheter, and in such situations a time delay developed between the samples drawn from this site and the samples drawn from the artery and hepatic vein. Generally, for measurements of glycerol, FA, TAG and 3-OH-butyrate, three sample-sets were drawn during the baseline rest period, three samples during exercise every 20 min, and finally every 30 min in the post-exercise period. The post-exercise period lasted 3 h. The blood was collected in vials at 4 °C, and whole blood was immediately deproteinized or the blood was collected in 4 °C EDTA-containing tubes and immediately centrifuged at 4 °C. The samples were stored at -20 °C until analysis.

Blood analysis.

The analyses were performed in duplicate. 3-OH-butyrate levels were measured in neutralized, deproteinized extracts of whole blood, and glycerol, FA and TAG were measured in plasma as previously described ( Bülow și colab. 1999 ).

Tracer analysis.

Glycerol enrichment was measured by gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS, Automass II, Finnigan, France). In preparation for GC-MS analysis, plasma samples were processed to make a trifluorobutyrate derivative of glycerol. For the preparation of the fluorobutyrate derivative of glycerol, 3 ml of ethanol: choloroform (2.3: 1) was added to 200 μl of plasma, mixed and centrifuged. The top layer was extracted again with 2 ml choroform and 1 ml of H2O (adjusted to pH = 2, with HCl), mixed and centrifuged. The top layer was evaporated under a stream of N2. Two hundred microlitres of heptafluorobutyric acid anhydride in ethylacetate (1:3 v/v) was added to the residue and heated for 10 min at 70 °C. The solution was evaporated under a stream of N2 and the residue re-dissolved in 1 ml ethyl acetate. The glycerol enrichment was determined by splitless injection of 1 μl onto a 30 m capillary fused-silica column (CP-SIL 8CB, Chrompack, The Netherlands), injector temperature was set at 265 °C. Helium carrier gas was used at a flow rate of 1.8 ml min −1 . Typically, the GC oven was programmed from an initial 50 °C to 300 °C ( 50 °C held 1 min 50–85 °C, ramp 20 °C min −1 , 85–88 °C, ramp 0.5 °C min −1 88–300 °C, ramp 50 °C min −1 , held for 10 min ). The instrument was controlled by Finnigan Lucy 4.0 software. The isotopic enrichment of glycerol was determined using electron impact ionization selectively monitoring ions at mass-to-charge ratio (m/z) of 252–256, representing the molecular ions of unlabelled (252) and labelled derivatives (256), respectively. The isotopic ratios corresponding to the ratio of isotopomer peak areas were automatically calculated at the end of each analysis by MassRatio V2.0 software (CMRC, Denmark).

Plasma palmitate concentration was determined by GC (Autosystem XL, Perkin Elmer, USA) using heptadecanoic acid as internal standard, and 13 C-enrichment of plasma palmitate was determined by gas chromatograph-combustion-isotope ratio mass spectrometry (GC-C-IRMS, Hewlett Packard 5890- Finnigan GC combustion III-Finnigan Delta plus , Finnigan MAT, Germany). In preparation of GC and GC-C-IRMS analysis, plasma samples were processed to make a methyl derivative of palmitate. To 200 μl of plasma 100 μl of the internal standard heptadecanoic acid ( 110 mg dl −1 ) was added, and lipids extracted according the Folch method ( Folch și colab. 1957 ). The plasma tri-, di- and mono-acylglycerols, phospholipids, cholesterol and FAs were isolated by thin-layer chromatography (petroleum ether, diethyl ether, acetic acid, 120:25:1.5 v/v/v) on silica gel 60 plates (Merck, Germany). The plates were left to dry under nitrogen and sprayed with rhodamine 6G solution (0.01 % in methanol). The different lipid fractions were visualized under long-wave ultraviolet light and the FAs, identified by means of FA standards run on separate lanes of the same plate, scraped off into glass tubes. The FAs were extracted twice with hexane, which was then evaporated under a stream of nitrogen. To the isolated FA band, 2 ml of methanol and iso-octane (4:1 v/v), and 0.2 ml of acetyl chloride were added and heated for 1 h at 100 °C. Thereafter, 5 ml of 6 % potassium carbonate was added and mixed. After centrifugation, the upper layer was evaporated under N2 and re-dissolved in iso-octane. The FA concentrations were determined by injecting 2 μl in the split mode (1/5), onto a 30 m capillary fused-silica column (Rtx-2330, Restex, USA), injector temperature at 300 °C. Helium carrier gas was used at a flow rate of 1.8 ml min −1 . Typically, the GC oven was programmed from an initial 140 °C to 255 °C ( 140 °C held 1 min 140–194 °C, ramp 2 °C min −1 , 194–215 °C, ramp 4 °C min −1 215–255 °C, ramp 20 °C min −1 , held for 10 min ). The 13 C-palmitate enrichment was determined by injecting 2 μl onto a 30 m capillary fused-silica column (Rtx-2330, Restex, USA), via a HP-PTV injector. The injectors vent-flow was set at 5 p.s.i., and the initial temperature was 85 °C for 1 min followed by a ramp of 50 °C min −1 to 255 °C. Typically the GC oven was programmed from an initial 85 °C to 255 °C ( 85 °C held 2 min 85–135 °C, ramp 10 °C min −1 , 135–145 °C, ramp 1 °C min −1 145–255 °C, ramp 20 °C min −1 , held for 10 min ). The C-IRMS was controlled by Isodat ver6 software. The isotopic enrichment of palmitate was expressed as the Δ difference between the 13 C/ 12 C ratio of the sample and a known laboratory reference standard related to Pee Dee Belemnitella (PDB) limestone. The methyl derivative of palmitate contains 17 carbons of which 16 are from the palmitate, thus tracer/tracee ratio (TTR) of palmitate was corrected by a factor 17/16.

Samples of arterial, adipose and hepatic venous blood, and expired breath for measurement of 13 CO2 enrichment were determined by gas chromatograph-isotope ratio mass spectrometry (GC-IRMS, Deltaplus, Finnigan MAT, Germany). Ten ml of expired air was collected in a vacutainer. The 13 C/ 12 C ratio was determined by split injection (ratio 1: 4) of 20 μl of the expired air onto a poraplot Q column (Chrompack, The Netherlands), injector and column at 30 °C). For the determination of blood CO2 enrichment, CO2 was liberated by adding 0.5 ml of 2.5 m phosphoric acid to 0.5 ml of blood in a 10 ml vacutainer. The tubes were brought to pressure with pure helium. The 13 C- to 12 C ratio was determined by split injection (ratio 1 : 10) of 20 μl of the headspace on the GC-IRMS. The isotopic enrichment of breath or blood CO2 was expressed as the Δ per mil difference between 13 C/ 12 C of the sample and that of a known laboratory reference standard related to PDB.

Calcule

Whole body measurements

Unde ECO2 is the breath 13 C/ 12 C ratio, VCO2 is the carbon dioxide output (μmol min −1 ) and Ar is the mean acetate correction factor as measured in an identical experiment with [1,2- 13 C]acetate infusion (Fig. 1).

Acetate recovery during 9 h of rest, and 2 h rest followed by 1 h of exercise and 6 h of recovery

Valorile sunt mijloace ± s.e.m. Six subjects were studied using the same protocol as the actual study, but with an extended recovery period of 6 h. Acetate recovery was studied in three subjects during 9 h of rest.

Regional measurements.

C v,CO2, Ca,CO2, și Ev,CO2, Ea,CO2, are the blood CO2 concentration and enrichment in TTR in the hepatic vein and artery, respectively. CA, Cv și EA, Ev are the concentration and enrichment in TTR in the radial artery and hepatic or adipose vein, respectively. The parameter Ac is the acetate correction factor measured at whole body level (Table 1) on the assumption that labelled carbon recovery from acetate across the splanchnic area is similar to that of the whole body ( Mittendorfer și colab. 1998). All palmitate data were converted to total FA by dividing the palmitate data by the fractional contribution of palmitate total FA concentration of each subject (0.22 ± 0.1).

RER Fat oxidation (g min −1 ) FA oxidation (%) Ra,FA/Ra,glyc FArel/Glycrel FA upt/Rd,FA(%) FArel/Ra,FA(%) Glyc upt/Rdglyc(%) Glycrel/Ra,glyc(%)
Whole body
Rest 0.80 ± 0.02 0.08 ± 0.01 45 ± 4 2.4 ± 0.3
Exercițiu 0.85 ± 0.02 * 0.52 ± 0.10 * 71 ± 6 * 2.0 ± 0.3
3 h recovery 0.77 ± 0.03 * 0.10 ± 0.02 * 41 ± 4 2.5 ± 0.2
Splanchnic area
Rest 12 ± 4 4.8 ± 0.8 45 ± 7 17 ± 3 43 ± 10 7 ± 1
Exercițiu 15 ± 4 5.3 ± 1.3 24 ± 4 * 11 ± 3 37 ± 7 5 ± 1
3 h recovery 13 ± 4 6.2 ± 1.2 50 ± 8 * 17 ± 4 38 ± 4 7 ± 1
Abdominal fat tissue‡
Rest n.d. 2.8 ± 0.5 0.1 ± 1.0† 35 ± 7 2.7 ± 1.6 27 ± 2
Exercițiu n.d. 2.8 ± 0.4 −1.3 ± 1.3† 24 ± 4 2.2 ± 1.0 19 ± 3
3 h recovery n.d. 2.7 ± 0.4 2.0 ± 1.8† 38 ± 5 2.0 ± 0.5 41 ± 4 *
  • RER is the respiratory exchange ratio fat oxidation is the total fat oxidation measured via indirect calorimetry FA is fatty acid RA is rate of appearance Rd is rate of disappearance n.d., not detectable * significantly different from rest † not different from zero. ‡Fat tissue was 11.7 ± 1.1 kg for the 6 subjects from DEXA measurements, and assuming that abdominal fat is representative for all fat depots. The recovery data presented are the average of the measurements made after 2.5 and 3 h of recovery.

Whole body and splanchnic FA reesterification.

The fate of FA taken up by splanchnic tissue was estimated from the relative contributions of (1) oxidation, percentage palmitate taken up oxidized, (2) ketone body formation, estimated from the splanchnic 3-OH-butyrate output assuming that 1 FA is needed for the formation of 8 ketone bodies and that the 3-OH-butyrate and acetoacetate are formed in a 1 : 1 relation, (3) reesterification into TAG, estimated from the splanchnic net TAG release multiplied by 3.

Statistics.

All the data are presented as mean ± s.e.m. The results were analysed by repeated-measures ANOVA with time as a within-subject factor. The significance of substrate net exchange and tracer exchange was analysed by comparing mean values with zero using a paired t Test.


Activation of adipose tissue glycerokinase contributes to increased white adipose tissue mass in mice fed a high-fat diet

Investigate the pathways of glycerol-3-P (G3P) generation for triacylglycerol (TAG) synthesis in retroperitoneal (RWAT) and epididymal (EWAT) white adipose tissues from high-fat diet (HFD)-fed mice.

Metode

Mice were fed for 8 weeks a HFD and glycolysis, glyceroneogenesis and direct phosphorylation of glycerol were evaluated, respectively, by 2-deoxyglucose uptake, phosphoenolpyruvate carboxykinase (PEPCK-C) activity and pyruvate incorporation into TAG-glycerol, and glycerokinase activity and glycerol incorporation into TAG-glycerol in both tissues.

Rezultate

HFD increased body and adipose tissue mass and serum levels of glucose and insulin, which were accompanied by glucose intolerance. RWAT and EWAT from HFD-fed mice had increased rates of de novo fatty acid (FA) synthesis (52% and 255%, respectively). HFD increased lipoprotein lipase (LPL) activity and content in EWAT (107%), but decreased in RWAT (79%). HFD decreased the lipolytic response to norepinephrine (57%, RWAT and 25%, EWAT), β3-adrenoceptor content (50%), which was accompanied by a decrease in phosphorylated-hormone-sensitive lipase (

80%) and phosphorylated-adipocyte triacylglycerol lipase (

60%) in both tissues. HFD decreased the in vitro rates of glucose uptake (3.5- and 6-fold), as well as in glyceride-glycerol synthesis from pyruvate (

3.5-fold) without changes in PEPCK-C activity and content in RWAT and EWAT, but increased glycerokinase activity(

3-fold) and content (90 and 40%) in both tissues.

Concluzie

The data suggest that direct phosphorylation of glycerol by glycerokinase may be responsible for maintaining the supply of G3P for the existing rates of FA esterification and TAG synthesis in RWAT and EWAT from HFD-fed mice, contributing, along with a lower lipolytic response to norepinephrine, to higher adiposity.


Husk are usually not consumed, but they can be processed into fiber supplements (Brown, 2015). Known for its rich fiber source, bran makes up about 15% of th.

al. prepared new aminocellulose derivatives by nucleophilic substitution reaction with ethylenediamine (EDA) and selected oligoamines starting from 6(2)-O-to.

Under oxidative conditions, certain nucleobases (for example, adenine and cytosine) can form N-oxides. Also, the C8 position of guanosine is vulnerable to hy.

Illustrations incorporate the dietary lipid cholesterol, the sex hormones estradiol and testosterone and the mitigating drug dexamethasone. Steroids have two.

Diastereo isomeers - It the configurational changes considered C2, C3, or C4 in glucose. Example: Mannose, galactose. Annomerism - It is the spatial configur.

The liquid-factions performed by a complete scarification to a high DE hydro lysate with amylo-glucosidase to an assortment of the monosaccharide dextrose an.

(Glucose/Fructose) Disaccharides: are formed by two monosaccharides or two sugar molecules. (Glucose+Fructose) Polysaccharides: are formed by a series of mon.

Bran from a wide array of cereal grains have been shown to have an effect on postprandial glucose levels, colon cancer, serum cholesterol, and body mass (Jam.

The molecular weight of bovine hemoglobin is about 64.5 kDa. In terms of its structure, hemoglobin is a tetramer consisting of 2 pairs of polypeptide chains .

A tertiary halogenoalkane will undergo SN1 and not SN2 reaction. In an SN1 reaction, the tertiary carbocation intermediate is trigonal planar and the inco.


Priveste filmarea: Glicerina (Ianuarie 2022).