Metabolismo de las grasas

Esta pretende ser la segunda entrega de mi intento de aportación para todo aquel que quiera aprender sobre la bioquímica de los alimentos a nivel básico, la primera trata sobre el metabolismo de los hidratos de carbono.

Esta entrada es más corta y algo más tediosa que la referida sobre los carbohidratos, intentaré que sea entendible y didáctica para quien la lea, ya que para eso fue pensada, pero la complejidad de la materia en sí lo hace algo complicado.

Por supuesto esta información no es mía y está sacada del libro Bioquímica, Conceptos Esenciales, de la Editorial Médica Panamericana.

Dada la gran diversidad de los lípidos sería muy extenso tratar el metabolismo de todos ellos, por lo que este texto se centrará principalmente en el estudio del metabolismo de los triacilglicéridos y los ácidos grasos.

INTRODUCCIÓN

Los lípidos son un grupo muy heterogéneo de sustancias cuya única característica común es la de ser insolubles en agua y solubles en disolventes orgánicos. Entre estos compuestos destacan los triacilglicéridos como fuente y reservorio de energía. Aunque los carbohidratos son el principal combustible de las células, las grasas también desempeñan un papel destacado como fuente de energía.

La oxidación de los ácidos grasos es importante en los seres humanos porque pueden almacenarlos como sustancias de reserva. Su valor calórico es muy elevado, 9kcal/g, duplicando el valor calórico de los carbohidratos o las proteínas. Igualmente los lípidos, más concretamente los fosfolípidos son fundamentales para la formación de membranas celulares, ya que actúan como constituyentes básicos de las mismas.

DIGESTIÓN Y ABSORCIÓN DE LÍPIDOS

La emulsión de las grasas ingeridas

Los triacilglicéridos son el mayor componente energético en la dieta humana, sin embargo estos lípidos no pueden atravesar libremente las membranas celulares, problema que se ve agravado en las células epiteliales del intestino, los enterocitos, por la presencia de una capa de agua de agua inmóvil que rodea las microvellosidades. (Recordemos que son compuestos insolubles en agua)

Para que se produzca la correcta asimilación de los mismos estos deben ser hidrolizados por distintas enzimas digestivas intestinales hasta formar compuestos anfipáticos, (nota del creador, anfipáticos son compuestos solubles en agua) que sí podrán atravesar las membranas celulares, principalmente a nivel del yeyuno.

Previamente a la digestión enzimática debe producirse la emulsión de las grasas por acción de las sales biliares, las cuales facilitan su digestión, debido a la actividad de las mismas las grandes gotas lipídicas de la dieta se transforman en numerosas gotitas de pequeño tamaño (micelas), facilitando la acción posterior de las enzimas digestivas. Las sales biliares se sintetizan en el hígado y se almacenan en la vesícula biliar hasta su utilización tras la ingesta de grasas en la dieta.

Enzimas digestivas y productos que generan

Sobre los triacilglicéridos actúa principalmente la lipasa pancreática, junto la colipasa. Estas enzimas hidrolizan los triacilglicéridos de la dieta dando, por cada molécula inicial, un monoacilglicerol y dos moléculas de ácidos grasos, aunque pueden liberar gliceron en algunos casos. Dichas sustancias ya son anfipáticas y pueden atravesar con facilidad las membranas celulares, pudiendo ser asimiladas por las células de la mucosa intestinal.

Sobre los fosfolípidos actúa la fosfolipasa A2, liberando un ácido graso y un acil lisofosfolípido, mientras que sobre los ésteres del colesterol actúa la colesterol esterasa, rindiendo colesterol y ácidos grasos.

Para poder ser transportados al resto del organismo los lípidos no pueden estar en forma libre, sino que deben constituir un complejo estable uniéndose a las apoproteínas (proteína que contiene y transporta lípidos en la sangre) para originar las llamadas lipoproteínas. En el intestino se origina principalmente un tipo de proteína llamado quilomicrón.

LIPOPROTEÍNAS

Las lipoproteínas son unas estructuras complejas que sirven para transportar los lípidos por el organismo, a nivel sanguíneo y linfático. También colaboran en el transporte de aminoácidos. Como se ha comentado anteriormente la principal proteína del intestino es el quilomicrón, esta es vertida a la linfa (http://es.wikipedia.org/wiki/Linfa), y vía linfática son transportados hasta la sangre, de tal forma que llegan primero a los tejidos periféricos y posteriormente al hígado. Este orden facilita que las grasas se almacenen en los tejidos periféricos, preferentemente en el músculo y en el tejido adiposo.

Tipos y función de las lipoproteínas

Existen distintos tipos de lipoproteínas: Quilomicrones (QM), VLDL (lipoproteínas de muy baja densidad), IDL (lipoproteínas de densidad intermedia), LDL (lipoproteínas de baja densidad) y HDL (lipoproteínas de alta densidad). Su principales diferencias se encuentran en su densidad y tamaño.

(Aquí me permito hacer un offtopic del libro y añado los valores recomendados para la salud de las principales lipoproteínas y su función)

  • LDL, es el considerado colesterol malo, a su vez es la principal forma del transporte del colesterol a los tejidos, sus valores “recomendados” y lo pongo así porque esto cambia con el tiempo, son de menos de 100mg/dl (miligramos por decilitro de sangre) considerándose alto de 130mg/dl en adelante y muy alto en cifras de 190mg/dl o superior. Suele estar relacionado con enfermedades cardiovasculares y me gustaría añadir que en personas con cardiopatías o antecedentes de las mismas en familiares de primer grado (Padre, Madre o hermanos menores de 50 años +-) las cifras recomendadas son de -70mg/dl.
  • HDL, es el conocido como el colesterol bueno, su función es eliminar el exceso de colesterol en los tejidos y devolverlo al hígado para su metabolismo o excreción según sea necesario. Los valores óptimos se cifran en 40mg/dl para hombres y 50mg/dl para mujeres. Wikipedia dice que un HDL superior a 60mg/dl ayuda a proteger de una cardiopatía, como opinión personal creo que es bastante relativo, ya que un HDL mayor de 60mg/dl sumado a un LDL en torno a 180mg/dl o superior nos dará una suma de colesterol total superior alto, lo que también puede ser indicador de problemas relacionados con dislipidemias.
  • VLDL, es el encargado de transportar los triglicéridos sintetizados en el hígado a los tejidos periféricos, se considera un tipo de colesterol malo por su alto contenido en triglicéridos y ayuda (malamente) al colesterol a acumularse en las paredes de las arterias, sus valores saludables oscilan entre 5 y 40mg/dl.

Relacionadas con la acumulación o falta de alguna lipoproteína en plasma encontramos bastantes enfermedades, a continuación cito las más comunes.

Hipercolesterolemia Familiar, está caracterizada por una hipercolesterolemia, es fuertemente genética y tiene un riesgo aterogénico alto (riesgo por formación de una placa de grasa conocida como ateroma, que se deposita en las paredes arteriales obstruyendo el flujo de sangre, pudiendo producir una afección cardiaca), suele producirse por acumulación del LDL y su causa se encuentra en un fallo en el receptor de la lipoproteína (LDL).

Hiperbetaproteinemia Familiar, está caracterizada por una hipercolesterolemia y también tiene una relación con la genética, presentando igual que la anterior un riesgo aterogénico alto. Se produce por acumulación de LDL y VLDL, su causa se encuentra en el fallo del receptor LDL además se un incremento en la síntesis de VLDL.

Hipertriacilglicerolemia Familiar, está caracterizada por una elevación en los niveles de triglicéridos y tiene un riesgo aterogénico moderado, se produce por acumulación de VLDL y triglicéridos, la causa de la misma es un incremento en la síntesis de VLDL.

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METABOLISMO DE LOS ÁCIDOS GRASOS

Lipólisis

La lipólisis es el mecanismo de movilización de los lípidos que se encuentran almacenados como reservorio de energía, esta movilización sucede cuando hay una deficiencia del aporte energético o cuando se ayuna. Estos lípidos acumulados en forma de triacilglicéridos se encuentran en forma anhidra, como gotitas de grasa, en el citoplasma de las células adiposas. El primer paso para su catabolismo es la hidrólisis, por medio de la enzima triglicérido lipasa intracelular, que origina como productos los componentes de los triacilglicéridos: glicerol y tres ácidos grasos.

La enzima triglicérido lipasa actúa bajo una estrecha regulación hormonal: el glucagón y la adrenalina potencian su actividad, favoreciendo la lipólisis, mientras que la insulina bloquea la lipólisis. (esto es causado por un conjunto de fosforilaciones y desfosforilaciones que no creo que interesen a nadie.)

Los ácidos grasos salen del adipocito y se unen en sangre a la albumina, esta proteína plasmática transporta típicamente entre dos y cuatro moléculas de ácidos grasos, si bien puede llegar a transportar hasta seis. Estos ácidos grasos movilizados llegan hasta los tejidos que requieran energía, típicamente el hígado, el músculo cardiaco y el músculo esquelético. En estos tejidos los ácidos grasos serán oxidados en una vía metabólica muy importante, denominada β-oxidación, para producir grandes cantidades de energía.

Otra fuente importante de ácidos grasos son los fosfolípidos, componentes de la membrana celular. Estos lípidos estructurales están sometidos a una renovación continua, por tanto su degradación y síntesis son constantes.

El glicerol también sale a la sangre ya que en el tejido adiposo no puede metabolizarse, de la sangre es retirado por el hígado donde se transforma para entrar en la gluconeogénesis a nivel hepático o para seguir por la vía glucolítica. (Definición y explicación en el capítulo anterior de los carbohidratos).

Degradación de los ácidos grasos, La β-oxidación

En la misma se producen sucesivas oxidaciones en el carbono β de la molécula, que van separando fragmentos en forma de acetil CoA, para incorporarse posteriormente al Ciclo de Krebs.

Lo importante de esta parte es lo siguiente:

La β-oxidación tiene lugar en la matriz mitocondrial, por lo tanto es necesario que el ácido graso penetre en este orgánulo, sin embargo, y aquí viene lo interesante, las largas moléculas de acetil CoA no pueden entrar en la mitocondria, al no poder atravesar su membrana interna. Una parte logra penetrar ayudada por un sistema de lanzadera y la otra parte se transfiere a un transportador denominado carnitina para formar un intermediario acil-carnitina, gracias a la acción de la carnitina-acil transferasa – I. La acil-carnitina puede atravesar las membranas mitocondriales debido a la presencia de un transportador específico. La carnitina-acil-carnitina translocasa, que se localiza en la membrana interna mitocondrial. Este transportador a la vez que introduce la acil-carnitina en el interior mitocondrial, saca carnitina al espacio intermembrana, una vez aquí las moléculas de acil CoA comienzan el proceso degradativo de la β-oxidación. Este proceso consta de cuatro pasos que se repiten consecutivamente hasta que toda la molécula ha sido degradada, para finalmente entrar en el Ciclo de Krebs y producir energía.

Al final, todos los productos originados en la β-oxidación se aprovechan en la mitocondria para rendir más energía.

Voy a permitirme añadir un poco de broscience, aventurándome a decir (ahora que casi terminó el verano y los palos serán menores) que el único uso que le veo a la suplementación con L-Carnitina, siempre y cuando sea asimilada, que es algo que aún no está del todo claro, es como función de transportador de ácidos grasos dentro de la mitocondria, y no como “quemagrasas” como es su nombre común.

Por último comentar que los ácidos grasos insaturados son más difíciles de degradar porque constan de dobles enlaces en su estructura, estos se oxidan por la vía general pero deben intervenir otras dos enzimas para que pueda completarse la β-oxidación.

La biosíntesis de ácidos grasos

Puesto que la capacidad de los animales para almacenar glucosa es bastante limitada, la ruta biosintética que conduce desde la glucosa a los ácidos grasos es una vía muy importante. La glucosa ingerida en exceso se convierte en ácidos grasos y éstos, a su vez en triacilglicéridos que pueden almacenarse en grandes cantidades en el tejido adiposo. (No nos asustemos, esto no significa que si ceno una rebanada de pan se acumula en grasa, el metabolismo es muchísimo más complejo que eso y el ser humano, principalmente las personas con grandes cantidades de masa muscular poseen una gran capacidad almacenar la glucosa como glucógeno.)

Esta biosíntesis está regulada principalmente a nivel hormonal, siendo favorecida por la insulina e inhibida por el glucagón, (nuevamente este tema es muy complejo y no creo que interese demasiado que explique todas las fases, si alguien lo cree oportuno que lo comente y se añade).

CUERPOS CETÓNICOS

Los cuerpos cetónicos, acetoacetato, hidroxiburato y acetona, son sustancias que se producen a partir de acetil CoA en las mitocondrias del tejido hepático, cuando la velocidad de β-oxidación supera a la velocidad de oxidación del Ciclo de Krebs, por ejemplo en situaciones de ayuno.

Estos compuestos, que se pueden distribuir a través del sistema circulatorio por todos los tejidos, sirven como fuente de energía para el corazón, el músculo y otros tejidos. Así, favorecen un ahorro de glucosa que es fundamental para otra serie de tejidos que dependen más estrechamente de este carbohidrato para obtener energía, como el cerebro y los glóbulos rojos. Incluso si se produce un ayuno muy prolongado pueden ser utilizados por el cerebro como fuente de energía alternativa a la glucosa.

Cetogénesis

La cetogénesis es la formación de los cuerpos cetónicos, básicamente consiste en la condensación de dos moléculas de acetil CoA por acción de una tiolasa. (Nuevamente es más de lo mismo, si alguien quiere saberlo yo le presto el libro xD, pero es un cacao explicar cada enlace paso por paso)

Utilización de los cuerpos cetónicos

El uso de los cuerpos cetónicos depende de las fluctuaciones de los niveles de glucosa en sangre. Así, después de las comidas, cuando la cantidad de glucosa es elevada, todos los tejidos incluidos el músculo liso, usan la glucosa como fuente principal de energía.

En ese momento el hígado aprovecha para almacenar glucosa en forma de glucógeno, cuando los niveles empiezan a descender, el hígado intenta mantener los niveles de glucosa en sangre liberando las reservas que anteriormente había almacenado en forma de glucógeno, así como generando nuevas moléculas de glucosa a través de la gluconeogénesis.

A su vez ciertos tejidos como el músculo cardiaco y esquelético comienzan a usar como principal fuente de energía los ácidos grasos procedentes de la lipólisis del tejido adiposo, favoreciendo así un menor consumo de glucosa. Los cuerpos cetónicos son enviados a la sangre para que también sirvan de fuente de energía a diversos tejidos. Cuando el proceso de inanición o ayuno es muy prolongado y se agotan las reservas de glucógeno decayendo los niveles de glucosa en sangre, (Esto es muuuuuy complicado, las reservas no se agotan con un simple entrenamiento o con una doble sesión diaria, tienen que darse varios factores, entrenamientos lácticos, bajo o nulo consumo de carbohidratos en la dieta durante días, o la combinación de ambos) la gran mayoría de tejidos pasa a alimentarse de ácidos grasos y cuerpos cetónicos. Incluso el cerebro puede adaptarse y utilizar los cuerpos cetónicos como fuente de energía, en gran parte debido a que no puede aprovechar la energía procedente de los ácidos grasos.

Esta situación de ayuno lleva a un descenso importante del consumo de glucosa, que queda reservada casi de manera exclusiva para los glóbulos rojos.

Además el hígado sigue generando pequeñas cantidades de glucosa a través de la gluconeogénesis, principalmente a partir del glicerol procedente de la lipólisis, pero también a partir de aminoácidos o del aprovechamiento del ácido láctico.

CONCEPTOS CLAVE

1.- En la degradación de los lípidos a nivel intestinal, gracias a las diferentes enzimas digestivas y a las sales biliares, se originan compuestos anfipáticos de fácil asimilación a nivel intestinal.

2.- Una vez dentro de los enterocitos, los lípidos son reconstruidos y distribuidos por la sangre junto con diversas apoproteínas en forma de lipoproteínas.

3.- Las lipoproteínas permiten el transporte de los diversos lípidos procedentes de la dieta, así como de los lípidos endógenos, a los distintos tejidos.

4.- Los triacilglicéridos sirven de almacén de energía y se sintetizan a través de la lipogénesis, proceso muy importante en los adipocitos.

5.- La movilización de las grasas se realiza a través de la lipólisis y su transporte por la sangre gracias a la albumina, para llegar a los tejidos que usarán los ácidos grasos como fuente de energía, quemándolos por β-oxidación previa activación y transporte mediado por la carnitina a la mitocondria.

6.- La síntesis de cuerpos cetónicos se realiza a partir de moléculas de acetil CoA que se utilizan como sustitutos de los hidratos de carbono, en los momentos de ayuno prolongado o inanición.

7.- Relacionados con los ácidos grasos existen una serie de enfermedades mayormente de tipo cardiovascular, las más importantes son las producidas por la acumulación o la falta de alguna liproproteína en plasma.

Como comentario final decir que las grasas están encargadas en gran medida de la función hormonal del cuerpo, pero esto es un tema más delicado y del que no tengo demasiada idea por lo que he preferido no hablar, si alguien cree oportuno añadir una parte relacionada con el tema nuevamente que lo comente y se procederá a su estudio, esto está hecho con el fin de que todos aprendamos lo mejor y más sencillo posible dentro de lo que cabe, así que toda crítica constructiva es bienvenida.

Resumido y compilado para Fisiomorfosis.net por A. Rodríguez