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SECCIÓN II El metabolismo metabolismo celular celular C O N C E P TO S C L AV E INTRODUCCIÓN La oxidación de los ácidos grasos Los lípidos, tal y como se ha estudiado en el capítulo 3, son un grupo m...

SECCIÓN II El metabolismo metabolismo celular celular C O N C E P TO S C L AV E INTRODUCCIÓN La oxidación de los ácidos grasos Los lípidos, tal y como se ha estudiado en el capítulo 3, son un grupo muy hetero- desempeña un destacado papel géneo de sustancias en los cuales la única característica común es la de ser insolu- como fuente de energía. bles en agua y solubles en disolventes orgánicos. Entre estos compuestos destacan los triacilglicéridos como fuente y reservorio de energía. Aunque los carbohidratos son el combustible principal de las células, las grasas también desempeñan un des- tacado papel como fuente de energía. La oxidación de los ácidos grasos es impor- tante en los animales superiores, que pueden almacenar grasas como sustancias de reserva. El valor calórico es muy elevado; se cifra alrededor de 9 kcal/g y duplica prácticamente al valor calórico de los hidratos de carbono. Igualmente los lípidos, más concretamente los fosfolípidos, son fundamentales para la formación de membranas celulares, ya que actúan como constituyentes básicos de las mismas. Dada la gran diversidad de los lípidos, sería muy extenso tratar el metabolismo de todos ellos, por lo que este capítulo se va a centrar principalmente en el estudio del metabolismo de los triacilglicéridos y los ácidos grasos, si bien se fijarán unas peque- ñas nociones sobre el metabolismo de los demás lípidos (colesterol, esfingolípidos y fosfoacilglicéridos). Primero se estudiará la digestión de los lípidos, su transporte en sangre y, posteriormente, las principales rutas metabólicas de los ácidos grasos, como la b-oxidación y su biosíntesis. Se hará especial hincapié en el aprovechamiento ener- gético de los lípidos, principalmente de los ácidos grasos; y, desde este punto de vista, se estudiará el metabolismo de los cuerpos cetónicos (Fig. 13‑1). Figura 13‑1. Principales rutas del metabolismo lipídico. 292  Metabolismo de los lípidos 13 Grasas ingeridas en la dieta Figura 13‑2. Digestión y absorción de los triglicéridos de la dieta. Vesícula biliar Intestino delgado 1. En el intestino delgado se produce la emulsión de las grasas de la dieta por las sales biliares, mediante la formación de micelas mixtas 2. Las lipasas pancreáticas degradan los triglicéridos y otros lípidos Mucosa intestinal 3. Los ácidos grasos y otros productos de ruptura son ApoC-II absorbidos porr lala mucosa mucosa intestinall y convertidos en triglicéridoss y otros lípidos 4. Los triglicéridos junto con otros lípidos son incorporados junto con colesterol y apolipoproteínas Lipoproteína en quilomicrones que serán liberados al sistema linfático DIGESTIÓN Y ABSORCIÓN DE LOS LÍPIDOS La emulsión de las grasas ingeridas Los triacilglicéridos son el mayor componente energético en la dieta humana y de los animales superiores en general. Sin embargo, estos lípidos no pueden atravesar libremente las membranas celulares, lo que se agrava en las células epiteliales del in-- testino, los enterocitos, por la presencia de una capa de agua libre que rodea las mi-- crovellosidades. Para que se produzca la correcta asimilación de los lípidos, éstos de-- ben ser hidrolizados por distintas enzimas digestivas intestinales hasta formar com-- puestos anfipáticos, que sí podrán atravesar las membranas celulares, principalmente al nivel del yeyuno. Pero previamente a la digestión enzimática, debe producirse la C O N C E P TO S C L AV E emulsión de las grasas por acción de las sales biliares, las cuales facilitan la digestión (Fig. Fig. 13‑2 ). Debido a la actividad detergente de las sales biliares, las grandes gotas 13‑2). Previamente a la digestión enzi‑‑ lipídicas de la dieta se transforman en numerosas gotitas de pequeño tamaño (mice-- mática deb debe e pr prod oduc irsse la emu ucir mull‑ las), consiguiendo aumentar enormemente la superficie; esto facilita la actuación de sión de las grasas a paparti rtirr de la lass las enzimas digestivas. La emulsión de las grasas se ve favorecida por los movimien-- sales es biliar biliares, es, las cuales facilit acilitan an tos peristálticos intestinales. Las sales biliares se sintetizan en el hígado y se almace-- la digestión. nan en la vesícula biliar hasta su utilización tras la ingesta de grasas de la dieta. Los triacilglicéridos son digeridos por la li lipasa pasa pa pancreá ncreática tica hasta Enzimas digestivas y productos que generan formar compuestos anfipáticos, que pued uedenen atr atrav avesa esarr las mem mem‑‑ Sobre los triacilglicéridos actúa principalmente la lipasa pancreática, junto con branas del enterocito. la colipasa. Estas enzimas hidrolizan los triacilglicéridos de la dieta dando, por 293  SECCIÓN II El metabolismo metabolismo celular celular Triacilglicéridos Ésteres de colesterol cada molécula inicial, un monoacilglicerol y dos moléculas de ácidos grasos, aunque pueden liberar glicerol en algunos casos. Dichas sustancias ya son anfi- páticas y pueden atravesar con facilidad las membranas celulares, pudiendo ser asimiladas por las células de la mucosa intestinal (véase Fig. 13‑2). Una vez dentro de la célula, los lípidos son reconstruidos en triacilglicéridos. Sobre los fosfolípidos actúa la fosfolipasa A2, liberando un ácido graso y un acil lisofosfolípido; mientras que, sobre los ésteres de colesterol, interviene la coles‑ terol esterasa, rindiendo colesterol y ácidos grasos. Todos estos compuestos anfi- Colesterol páticos son asimilados por los enterocitos y, de igual manera que se ha descrito libre con los triacilglicéridos, en su interior se regeneran los lípidos iniciales. Para poder Fosfolípidos Apoproteína ser transportados al resto del organismo, los lípidos no pueden estar en forma li- bre, sino que deben constituir un complejo estable uniéndose a las apoproteínas Figura 13‑3. Estructura de una lipoproteína. para originar las llamadas lipoproteínas. En el intestino se origina, principalmente, un tipo de lipoproteína denominado quilomicrón, que es liberado a la linfa. Capa externa FAC LIPOPROTEÍNAS Capa Interna TCE Las lipoproteínas viajan por la linfa y la sangre Las lipoproteínas son unas estructuras complejas que sirven para transportar los lípi- dos por el organismo, a nivel sanguíneo y linfático. También colaboran en el trans- C O N C E P TO S C L AV E porte de aminoácidos. En la figura 13‑3 se puede apreciar la disposición típica de una lipoproteína: formada por una capa externa constituida por fosfolípidos, apo- L as lipoproteínas sirve sirven n para proteínas y colesterol libre, de naturaleza anfipática, mientras que en el interior se transportar los distintos lípidos acumulan los triacilglicéridos y el colesterol esterificado, compuestos totalmente hi- por el organismo, y también cola‑ drofóbicos. La principal lipoproteína del intestino es el quilomicrón, como se ha boran en el transporte de ami‑ comentado anteriormente. Los quilomicrones son vertidos a la linfa y, vía linfática, noácidos. son transportados hasta la sangre, de tal forma que llegan primero a los tejidos peri- L a s distintas lipoproteín lipoproteínas as se féricos y posteriormente al hígado. Este orden facilita que las grasas se almacenen en caracterizan por su densi densidad dad y los tejidos periféricos, preferentemente en el músculo y en el tejido adiposo. por la relación de lípidos y pro‑ teínas que las constituyen. Tipos y función de las lipoproteínas Los lípidos asimilados a nivel intestinal se empaquetan junto Existen distintos tipos de lipoproteínas: quilomicrones (QM), VLDL (lipoproteínas con proteínas originando los qui‑ de muy baja densidad), IDL (lipoproteínas de densidad intermedia), LDL (lipopro- lomicrones.. teínas de baja densidad) y HDL (lipoproteínas de alta densidad). Se diferencian principalmente por su densidad y tamaño, de modo que su nombre deriva de esta propiedad. Las diferencias de densidad permiten su aislamiento fácilmente mediante técnicas de ultracentrifugación o de electroforesis (Fig. 13‑4). En la tabla 13‑1 se ¿A qué se debe la diferente densidad de las lipoproteínas? Figura 13‑4. (a) Perfil de las lipoproteínas tras una ultracentrifugación. (b) Perfil elec‑ troforético de las lipoproteínas. 294  Metabolismo de los lípidos 13 Tabla 13‑1. Composición y características físico‑químicas de las lipoproteínas plasmáticas QM VLDL IDL LDL HDL Características físico‑químicas Electroforesis Origen b Pre‑b byb Pre‑b b a Densidad (g/mL) < 0,95 0,95‑1,006 1,006‑1,019 1,019‑1,063 1,063‑1,210 Diámetro (nm) 90‑100 30‑90 25‑30 20‑25 7‑20 Componentes (% de peso seco) Proteínas 1‑2,5 5‑10 15‑20 20‑25 40‑55 Triacilglicéridos 85‑90 50‑60 30 6‑10 3‑4 Colesterol libre 1‑3 5‑10 7‑9 7‑10 3‑4 Ésteres de colesterol 3‑5 10‑15 22‑24 35‑42 12‑20 Fosfolípidos 6‑9 15‑20 22‑26 15‑22 25‑35 Ácidos grasos libres