Fyziologie
8.3.3 Lipidy
8.3.3 Lipidy
Lipidy (tuky) jsou organické sloučeniny, pro něž je charakteristická nerozpustnost ve vodě. V lidském organismu jsou nejbohatším zdrojem energie, tvoří hlavní energetické zásoby, tuková tkáň je ovšem důležitá i izolačně a má strukturní funkce. Lipidy mají i funkci ve stavbě orgánů, zejm. buněčných membrán.
Chemicky k lipidům patří triglyceridy rovněž nazývané triacylglyceroly, jde o estery mastných kyselin a alkoholu glycerolu (ten může vázat tři mastné kyseliny, proto triglyceridy).
Mastné kyseliny jsou organické karboxylové kyseliny s dlouhým uhlíkovým řetězcem (obv. 16, 18 či 20 atomů uhlíku). Dělí se na nasycené (mají jen jednoduché vazby) a nenasycené, tzn. takové, kde je mezi některými uhlíky i dvojná vazba (jedna či více), přičemž podle polohy této dvojné vazby se označují omega 3, 6 apod. Dvojná vazba mění vlastnosti kyseliny, nenasycené mastné kyseliny jsou typické pro tuky, které jsou za normální teploty tekuté, tedy pro rostlinné oleje, ale jsou též v rybím tuku. Důležité jsou pak i v organismu, kde právě příznivě působí na stav cév, metabolismu, vznikají z nich biologicky důležité látky. Naopak velký přívod nasycených mastných kyselin z živočišných tuků není žádoucí, je rizikovým faktorem aterosklerózy a onemocnění srdce a cév. Umělým procesem se nenasycené mastné kyseliny mohou hydrogenovat (čili nasytit), čímž vznikají „ztužené“ tuky. Mastné kyseliny jsou výrazným zdrojem energie, metabolizují se v mitochondriích buněk procesem zvaným beta-oxidace. Konečným produktem je aktivní octová kyselina (acetyl-koenzym A), který vstupuje do Krebsova cyklu, ale může být i zdrojem syntézy mastných kyselin (přibližně zpětný chod při dostatku energie) a ketolátek.
Kromě glycerolu mohou být mastné kyseliny vázány i na jiné alkoholy, zejm. sfingosin, vznikají tzv. sfingolipidy. Ty mohou být fosforylovány (fosfolipidy). Fosfolipidy jsou významnou stavební složkou buněčných membrán, protože mají část polární (danou fosfátovou skupinou) a část nepolární (řetězec mastné kyseliny). V membráně jsou dvě vrsty fosfolipidů, k sobě uvnitř jsou nepolární části, ven pak části polární (hydrofilní). Fosfolipidy jsou i součástí nervových obalů (myelinu), podobně jako jsou v nervovém systému i sfingoglykolipidy (např. cerebrosidy), kterou jsou rovněž významně obsaženy v nervovém systému.
K lipidům se řadí i steroidy, z nichž nejhojnější je cholesterol. Je výchozí látkou syntézy dalších steroidní látek, vitaminu D a steroidních hormonů, je rovněž obsažen v membráně buněk. Je dodáván potravou, ale rovněž syntetizován v těle.
Lipoproteiny
Protože tuky jsou nerozpustné ve vodě, jsou v krvi přenášeny převážně v komplexních molekulách zvaných lipoproteiny. Jsou to kulovité částice, kde jsou tuky a bílkovinné částice zvané apoproteiny. Nepolární triglyceridy a estery cholesterolu jsou v centru částice, zatímco povrch (plášť) tvoří polární molekuly fosfolipidů. Apoproteiny jsou důležité pro metabolismus lipoproteinů. Jednotlivé lipoproteiny se liší svou velikostí, hustotou, obsahem přenášených lipidů, apoproteiny, místem vzniku, metabolismem atd. Patří k nim:
Chylomikrony, které vznikají ve střevě a přenášejí vstřebané tuky.
VLDL (lipoproteiny o velmi nízké hustotě) přenášejí zejména tuky z jater a jsou východiskem dalších lipoproteinů, a to
LDL (lipoproteiny o nízké hustotě), které na rozdíl od VLDL již neobsahují triglyceridy, ale převážně jen estery cholesterolu. Tento cholesterol je přenášem do tkání včetně buněk, které cholesterol vyžadují, ale jeho zvýšené množství rizikovým z hlediska vzniku aterosklerózy na rozdíl od
HDL (lipoproteiny o vysoké hustotě), které přenášejí cholesterol z tkání zpět do jater; tento lipoprotein, resp. jeho dostatečné množství je žádoucí a představuje ochranu před vznikem kardiovaskulárních nemocí.
Metabolismus lipoproteinů
Z lipoproteinů se postupně uvolňují tuky, mění se zastoupení příslušných bíkovin (apoproteinů) a dochází i k interakci navzájem. V metabolismu hrají roli specifické enzymy, vzájemná interakce lipoproteinů s výměnou apoproteinů, vlastní apoproteiny (aktivují různé enzymy, umožňují vazbu na specifické receptory, které pak vychytávají daný lipoprotein v tkáních.
1. Zevní cesta slouží k přenosu tuků vstřebaných z potravy, tuky jsou přenášeny chylomikrony tvořenými ve střevě, které procházejí mízou do krve; jsou zdrojem tuků pro tkáně, kde se z nich (ve svalové či tukové tkáni) uvolňují triglyceridy a mastné kyseliny. Zbytky vstupují do jater.
2. Vnitřní cesta je přenos tuků vzniklých v organismu mezi jednotlivými orgány a tkáněmi. V játrech je syntetizován VLDL, obsahuje triglyceridy i cholesterol; triglyceridy se dostávají do tkání a slouží jako zdroj energie (či se ukládají do tukové tkáně), z VLDL se stává LDL, který obsahuje již jen převážně cholesterol.
3. Reverzní cesta je zpětný přenos cholesterolu z tkání pomocí HDL. Mimojaterní cholesterol se dostává do jater a je vyloučen do žluči. Tento systém představuje ochranu před vznikem aterosklerózy.
Hyperlipoproteinemie
Jde o poruchy metabolismu tuků, kde jsou v krvi zvýšeny koncentrace lipoproteinů. Dělí se podle typu lipoproteinu, který je zvýšen, ale z praktických hledisek se často dělí podle typu tuku, který je v krvi zvýšen:
- hypercholesterolemie: zvýšená koncentrace cholesterolu v krvi
- hypertriglyceridemie: zvýšená koncentrace triglyceridů v krvi
- hyperlipidemie obecně: zvýšená koncentrace tuků v krvi
- dyslipoproteinémie je porucha složení tuků v krvi, obv. je to kombinace vysokého LDL cholesterolu a triglyceridů a nízkého HDL cholesterolu.
Příčiny jsou někdy dědičné (vzácné formy podmíněné mutací jednoho genu), většinou se kombinují dědičné předpoklady a vliv zevních faktorů, tj. způsobu výživy a míry fyzické aktivity.
Sekundární hyperlipoproteinémie provázejí jiná základní onemocnění. Nejvýznamější je cukrovka, dále některé choroby ledvin, snížená funkce štítné žlázy, u některých žen hormonální antikoncepce.
Často jsou tyto poruchy spojeny s obezitou a tzv. metabolickým syndromem.
Hyperlipoproteinemie jsou rizikové. Vysoká koncentrace cholesterolu (zejm. je-li zvýšena frakce LDL) je riziková pro vznik aterosklerózy a infarktu myokardu. Vysoká koncentrace triglyceridů může také působit na vznik aterosklerózy, ale těžké samostatné formy zvyšují riziko vzniku akutního zánětu slinivky břišní.
Naopak samotné výrazné zvýšení HDL cholesterolu je žádoucí, působí na něj kromě genetického pozadí (ochranně působí i ženské pohlavní hormony estrogeny) i správná výživa, fyzická aktivita a malé dávky alkoholu (vysoký příjem alkoholu je nežádoucí nejen kvůli riziku poškození jater, nervů apod., ale i pro možné poškození srdce).
Ketolátky jsou zdrojem energie pro řadu tkání. Vznikají z metabolitů tuků, resp. mastných kyselin, a to z aktivní octové kyseliny (acetyl-CoA). Patří k nim dvě poměrně silné kyseliny – acetoctová a beta-hydroxymáselná. Metabolitem je aceton.
Ketolátky zvýšeně vznikají při hladovění nebo při diabetu 1. typu. Tehdy není k dispozici glukóza, více se štěpí tuky jako náhradní zdroj energie.
Protože ketolátky jsou kyselé, dochází k okyselení vnitřního prostředí a tzv. ketoacidóze (druh metabolické acidózy). Dech bývá cítit po acetonu a ketolátky lze prokázat i v moči.