• 2012. 11. 06.
• Előadó: Buday László

• béta-hidroxivajsav, acetoacetát, aceton - ezek ismertek az emberi szervezetben
• kizárólag a májban szintetizálódnak - I. típusú diabetes mellitusban illetve éhezés esetén keletkeznek
• közepesen erős savak, pk=3,5. Nagy mennyiségben metabolikus acidózist okoznak. 0,2 mM alatti érték normálisan, patológiásan 15-20 mM-nál is nagyobb koncentráció - KETOACIDÓZIS
• ketoacidózis esetén tüdőn át távozik az aceton egy része - „acetonos lehellet”

2 acetil-KoA béta ketotioláz segítségével acetoacetil-KoA-vá alakul, belőle HMG-KoA szintetázzal 3-hidroxi-3-metil-glutaril-KoA (glutársav, képletét tudni kell)- HMG liázzal acetecetsav + acetil-KoA keletkezik acetecetsavból: D-béta-hidroxivajsav (béta oxidációban L konformációjú vajsav keletkezik!) állítható elő redukcióval, NADH oxidálódik (NADH/NAD arány dönti el a reverzibilis folyamat irányát). Spontán dekarboxilációval (tehát enzim nélkül) aceton keletkezik, legegyszerűbb keton.

• glikogénraktárak merülnek ki először - cél a vércukorszint fenntartása. (Nők esetében előbb fogy el a glikogén.)
• fokozott glukóz szekréció - fokozott glukoneogenezis (aminosavak, glicerin, oxálacetát prekurzorokból) ketontest szintázishez szükséges: ne legyen oxálacetát - de nem elegendő tényező!
• fokozott lipolízis - szabad zsírsavak koncentrációja albuminhoz kötve nő a vérben, máj eloxidálja, maximális béta-oxidáció - sok acetil-koA

Ezekből következik: a glukoneogenezisben elhasználódott az oxálacetát, sok az acetil-KoA - ez a glukoneogenezis felé, glikolízis felé nem tud elmenni - ketontest szintézisben vezetődik le.

Extrahepatikus szövetek el tudják égetni a ketontesteket - például az agy (glukózt preferál - vércukorszintre, liquor cukorszintre nagyopn érzékeny) ketontestek szabadon diffundálnak a vérből a sejtekbe, lipofilek - membránon átdiffundálnak, felvételük nem inzulinfüggő (éhezésben nincs is inzulin) felvételüket két enzim katalizálja: acetoacetát-aktiváló enzim acetoacetátot ATP-vel, KoA-val aktivál, AMP és PP_i, acetoacetil-KoA keletkezik, vagy transzferáz a szukcinil-KoA KoA-ját helyezi át acetoacetátra - acetoacetil-KoA. Periférián működik a citrátkör - itt nem fogyott el az oxálacetát, mivel nem történt glukoneogenezis!

Aktivált ketontest a béta-oxidációban ég el a mitokondriumban. Transzferáz enzim az éhezés szignáljára expresszálódik - kis látencia, néhány nap múlva lesz maximális az enzim aktivitása.

Ketontestek szintézisének szabályozása (a májban): ELŐADÁSÁBRA!

éhezés állapota - lipolízis, sok szabad zsírsav - albuminról ledisszociálva a máj citoszolban aktiválódnak ATP terhére. Acil-KoA karnitinnel bejut a mitokondriumba, béta oxidáció során acetil-KoA keletkezik. Glukagon hatás miatt nincs szénhidrátból zsírsavszintézis, acetil-KoA karboxiláz gátlás alatt az acil-KoA magas szintje miatt - így nem keletkezik malonil-KoA, ami gátolná a karnitin transzportot - acetil-KoA nagy mennyiségű keletkezése.

Glukoneogenezisben elhasznált oxálacetát - nem működik a citrátkör - ketontestek szintézise felé eltolódó folyamat.

inzulin relatív vagy teljes hiányával járó betegség

I. típusú: inzulin-függő, fiatalkori

II. típusú: nem inzulinfüggő, időskori

Fiatalkori: általában béta-sejtek sérülnek, nincs vagy kevés az inzulin - sovány betegek, inzulin adásos terápia Időskori: elhízott beteg inzulinigényét nem fedezi a béta-sejtek működése - később kimerülhet az inzulintermelés, inzulirezisztencia alakul ki. Terápia: diéta, fogyás, mozgás, később orális anti-diabetikumok, végső esetben inzulinterápia

Ketontest keletkezésének oka inzulin-függő cukorbetegségben: inzulin-glukagon arány felborul - mivel nincs inzulin. Domináló glukagon: állandóan jellemző szabad zsírsav felszabadulás, máj ezeket felveszi, lebontás nincs gátolva, mert nincs malonil-KoA. Sok acetil-KoA keletkezik - citrátkörbe az oxálacetát hiánya miatt belépni nem tud, ketontestek szintetizálódnak - a glukagon túlsúly állandó glukoneogenezist okoz. Magas a vércukorszint - de a máj ezt csak tovább emeli glukoneogenezissel. Inzulin adásával leáll a zsírsavkeletkezés, glukoneogenezis, vércukorszint lecsökken, mert a perifériás szövetek felveszik.

Szerkezete: szteránváz, ABCD gyűrűk, A csoporthoz hidroxilcsoport - észterkötés kialakításának lehetősége. Kis polaritás ebben a csoportban: membránban eltűnik, mert észtert képez. Vízben rosszul oldódik, szabadon (membránban) vagy észterként van jelen. Napi szintézis: 2 g, szteroid hormonok szintézise (gonádok, mellékvesekéreg). D vitamin prekurzor, lebontásakor epesavak keletkeznek belőle a májban - a vérbe visszaszívódik.

Jóllakottsági állapot: zsírsavszintézis - koleszterinszintézis első lépései: ketontest szintézishez hasonló! Mitokondriumból citrátfüggő módon kilép az acetil-KoA a plazmába, citoszolban acetil-KoA-ból acetoacetil-KoA, majd HMG-KoA, belőle koleszterin. Ketontest szintézis a máj mitokondriumában - koleszterinszintézis sejtek (nem csak máj) citoszoljában - enzimek izoformái vannak jelen két különböző kompartmentben.

Összességében 22 lépés - HMG-KoA-ból HMG-KoA reduktáz enzim segítségével, NADPH oxidációjával mevalonsav keletkezik. Ez a folyamat az elkötelező lépés, szabályozott - végtermék gátlás, sok koleszterin legátolja a reduktázt. Magas exogén koleszterin (koleszterinbevitel) állandó koleszteringátlás - szintézisfolyamat el van nyomva. Genetikusan beállított koleszterinszint jellemző. Biológiai izoprének keletkeznek a mevalonsavból, szkvalén majd lanoszterin, végül koleszterin keletkezik.

Acetil-KoA béta-ketotiolázzal - acetoacetil-KoA - HMG-KoA - mevalonsav Biológiai izoprének keletkezése: (geranil és farnezil keletkezéséig ismerni kell a folyamatot) eredményeként két öt szénatomos blokk alakul ki, egymás izomerjei - ezekből szintetizálható a szkvalén. Ötösével hozzáadott szénláncok (geranil-PP, farnezil-PP intermedierekkel ezek a lipid természetű molekulák fehérjék membránlokalizációját is végzik a sejtekben). Farnezil-PP-ból kettő összekapcsolódásával harminc szénatomos szkvalén keletkezik. Szkvalénból lanoszterin, enzimatikus lépések, kettős kötések átrendeződésével koleszterin keletkezik.

• HMG-KoA reduktáz - kulcsenzim, kettős szintű szabályozás. Enzim lebontásának sebessége szabályozható - féléletidő 3 óra. Lebontás sebessége: koleszterin-függő kináz, az enzimet inaktiváló hatással foszforilálja - inaktív enzim degradálódik. Ha kevés a koleszterin, nincs meg a kináz általi gátlás. Expresszió szintű szabályozás: koleszterinszint magas - transzkripció gátlása, nem keletkezik mRNS - ez hosszabb távú hatás.

LDL-receptorok mennyisége (LDL szállít koleszterint a perifériára): sok receptor - receptormediált endocitózissal sok koleszterin jut be - receptor down-reguláció

Máj kulcsszerepe: legmagasabb HMG-KoA reduktáz aktivitás, legtöbb LDL receptor expressziója, itt történik epesavakká történő átalakítás is.

Koleszterinészterek előállítása: LCAT és ACAT.

LCAT: lecitin-koleszterin aciltranszferáz (lecitin: foszfatidil-kolin) - foszfolipidek egyik zsírsavját áthelyezi a koleszterin OH-csoportjára, vérben, HDL-lel asszociál (HDL a koleszterint visszaszállítja a májba).

ACAT: Acil-KoA-koleszterin aciltranszferáz, máj ER-ban észtert képez, VLDL-be csomagolja, szekrációra kerül, perifériára jut a koleszterin észter formájában. Két enzim: ellenkező irányú koleszterintranszport.

VLDL/LDL sorsa ábra (tankönyv)

Máj szekretál: naszcens VLDL (triglicerid, koleszterinészter). ApoC, E átvételével érett VLDL - perifériára jut. Lipoprotein lipáz aktiválódik (Apoc), triglicerid kiemésztése. ApoC leadásával IDL - ez LDL-lé ApoE leadásával, trigliceridszint lecsökkenésével alakul. LDL koleszterinészterekkel tele - B100 receptormediált endocitózis - koleszterinészterek kiszabadulása, koleszterin felhasználása. Felhansználásra nem kerülő LDL - visszaszállítódik a májba.

HDL szerepe: éretlen HDL bélben, májban alakul ki - koleszterint vesz fel a szövetektől, kilomikrontól. LCAT észtereket szintetizál - HDL3-HDL2 átalakulás. HDL2 nem kerül receptor-mediált endocitózissal a sejtekbe - leadja a koleszterint, majd HDL-má alakul. A zsírsavleadás máj lipázzal, a koleszterinleadás SR-B1 receptorral történik - HDL kikötődik a sejthez, koleszterinészter-transzportot indukál, folyamata nem ismert.

HDL/LDL arány jelentősége: koleszterinszint meghatározása a máj-periféria utakon - magas szint atheroszklerózist, szívinfarktust indukál. HDL: védőfaktor, eltávolítja a perifériáról a koleszterint. Női ösztrogén szint: magasabb HDL/LDL arány, később lesz érelmeszesedés, kevesebb szívinfarktus.

Klinikai vonatkozások: magas LDL-szint érelmeszesedést, infarktust valószínűsít. Familiáris hiperkoleszterinémia II - nincs receptor, fiatalkori infarktus.

Segíthet: májtranszplantáció - van rajta receptor, az életkor kissé kitolható. Endogén koleszterinszintézis gátolható a HMG-KoA reduktáz gátlásával.

• 2012. 11. 07.
• Elődadó: Buday László

Szerep: sejten belüli kompartmentek, terek elszigetelése a feladatuk. Csoportjaik: foszfolipidek (foszfátészter kötés), glikolipidek (glukóz alapú molekulát tartalmaz). Foszfolipidek: glicerofoszfolipidek, szfingolipidek, glikolipidek: szfingolipidek, galactolipidek.

Egyéb szerep:

• Foszfatidil-kolin (lecitin) - koleszterin stabilizálása az epében, LCAT enzim kofaktora a HDL-ben
• Glikoszfingolipidek - vércsoportmarkerek
• Szfingolipidek: axonokat körülvevő mielinhüvelyben
• Dipalmitoil-lecitin: surfactant, tüdő alveolus felületi feszültségét csökkenti
• Foszfatidil-inozitol-foszfátok: jelátvitel, glikoproteineket horgonyoz ki membránhoz.
• PAF (thrombocyta aktiváló faktor): éter-lipid

Szerkezet: (előadás ábrája!)

• triglicerid - glicerin + 3 zsírsav
• glicerofoszfolipidek - glicerin + 2 zsírsav + foszfát + alkohol
• szfingolipidek (ceramid) - szfingozin + zsírsav + szabad OH csoportra származékok csoportjai
• Szfingomielin - szfingolipid foszfáttal és kolinnal
• Glikoszfingolipid - szfingolipid + mono/diszacharid
• Galactilipid (szulfolipid): glicerin + 2 zsírsav + mono/diszacahrid + szulfát (csak növényekben!)

foszfáthoz alkohol - valamilyen poláros csoport, pl. etanolamin, kolin, szerin, glicerin, inozitolgyűrű (hat szénatom, mindegyikhez OH csoport - foszforilációs lehetőségek), kapcsolódhat hozzá másik foszfolipid is - pl. kardiolipid. Csak hidrogén: foszfatidsav.

Glicerofoszfolipidek szintézise: két stratégia ismert emlősökben.

1. Foszfatidsav kiindulási anyag (trigliceridszintézishez is kell, megtalálható a sejtekben). CTP-vel aktiválódik - lipidek általában CTP-vel aktiválódnak - CDP-diacilglicerol keletkezik pirofoszfát lehasadásával, két nagy energiájú kötés hasítása lesz szükséges. Alkohol molekula: citidin-monofoszfát (CMP) lehasadása mellett beköt, kialakul a megfelelő glicerofoszfolipid. Foszfatidil-inozitol, foszfatidil-glicerol, kardiolipin szintetizálódik ezen a módon.

2. Alkohol aktiválódik, aktiváló ATP - alkohol-foszfát alakul ki, ADP visszamarad. Foszforilált alkohol + CTP - CDP-alkohol + pirofoszfát - három nagyenergiájú kötés hasítása szükséges! CDP kötött alkohol diacilglicerollal glicerofoszfolipid alakul ki, CMP visszamarad. Foszfatidil-kolin, foszfatidil-etanolamin szintetizálódik ezen a módon.

Példa: Foszfatidil-etanolamin szintézise

etanolamin-kináz foszforilálja az etanolamint, foszfoetanolamin-citidil-transzferáz CDP-etanolamint, etanolamin foszfotranszferáz foszfatidil-etanolamint alkot.

ER-ben: foszfatidil-etaolaminból az etanolamint szerinre lecserélő enzim, revezribilis reakció. Foszfatidil-szerin dekarboxiláz a máj mitokondriumában foszfatidil etanolamint hoz létre a foszfatidil-szerinből.

Klinikai vonatkozás: respiratory distress syndrome (RDS)

Újszülött halálozás 20 %-a erre vezethető vissza! Koraszülöttek tüdejében kis mennyiségű surfactant. Ha nincs, akkor a légvétel utáni kilégzéskor az alveolusok összeesnek, újbóli belégzés akadályozott. A surfactant csak az utolsó hetekben szintetizálódik meg a II. típusú pneumocyták által. 34. gesztációs hétre a lecitin/szfigomielin aránynak legalább 2-nek kell lennie az amnionfolyadékból vett mintában. Ha alacsonyabb, szteroid adható - fokozza a surfactant termelését.

Koraszülötteknek surfactant spray-t adnak, exogén pótolható.

• A1 - első szénatomhoz kapcsolódó zsírsav emésztése, szabad zsírsav + lizofoszfolipid (például lizofoszfoetanolamin) - név: membránhoz hozzáadva lizálják a sejtet - a termék.
• A2 - második zsírsav leválasztása - szintén szabad zsírsav + lizofoszfolipid
• C - foszfát előtt hasít, glicerin után. Inozitol-foszfolipideket bont, Ca2+ szint szabályozásához kapcsolódóan.
• D - foszfát után hasít

Palmitoil-KoA + szerin - béta-ketoszfinganin keletkezik dekarboxilációval és KoA lehasadásával. Ketocsoport redukálódik NADPH-val - szfinganin keletkezik. Acil-csoport megkötése (KoA-val aktivált) aminocsoporthoz - savamid-kötéssel beépül, ez lesz a második hosszú szénlánc. N-acil-szfinganin kevert funkciójú oxigenáz segítségével ceramid alaplánc keletkezik - belőle szintetizálódik a többi származék. Pl. szfingomielin-szintázzal foszfatidil-kolinból diacilglicerol lehasadásával + ceramiddal szfingomielin keletkezik - gyors ingerületvezetés lipidje. UDP-galaktóz transzferáz enzim galaktózt ceramidba beépít: galaktocerebrozid keletkzeik.

Gangliozidok lebontása: gangliozid GM1 - ceramid + glukóz + galaktóz + N-acetil-galaktózamin + N-acetil neuraminsav. Galaktóz lehasítása béta-galaktozidázzal gangliozid GM2 keletkezik - ennek az enzimnek a hiánya generalizált gangliozidózis. Hexózaminidáz A enzim hasításával gangliozid GM3, hiánya Tay-Sachs betegséget okoz (mentális retardáció, vakság, bénulás, korai halál) Glukocerebrozidáz enzim defektusa Gaucher betegséget okoz - lehet csecsemőkori, fiatalkori, felnőttkori megjelenése - agysorvadás, spleno- és hepatomegália, dementia. Szfingomielináz enzim szfingomielint bont le ceramiddá - hiánya Neumann-Pick kórt okoz (csecsemőkori halál).