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Giuseppe Castaldo » 10.Metabolismo delle lipoproteine


I principali lipidi del metabolimo

I lipidi sono classificati sulla base della loro struttura chimica; alcuni di essi hanno una grande importanza nel nostro metabolismo, come il colesterolo, la cui struttura è mostrata nella figura in alto, che è un costituente importante delle membrane biologiche ed è anche il composto di base per la sintesi degli ormoni steroidei e degli acidi biliari.

Anche i trigliceridi hanno un ruolo rilevante nel nostro organismo; i trigliceridi, come si vede nella figura in basso, sono costituiti da una molecola di glicerolo esterificata con tre acidi grassi uguali (trigliceride semplice) o diversi (trigliceride misto).

In questa lezione discuteremo del metabolismo delle lipoproteine, e degli indicatori di laboratorio che permettono di effettuare una valutazione di questo metabolismo.

Struttura del colesterolo

Struttura del colesterolo

Struttura dei trigliceridi

Struttura dei trigliceridi


Digestione dei lipidi

I lipidi rappresentano il 20-40% delle calorie assunte con la dieta; i principali lipidi contenuti negli alimenti sono:

  • trigliceridi
  • fosfogliceridi
  • colesterolo
  • esteri del colesterolo

Per comprendere meglio il metabolismo di questi composti, è utile rivedere, su un testo di biochimica, la loro struttura. I lipidi assunti con la dieta, sono soggetti a due principali processi (già studiati nel corso di fisiologia):

  • emulsionamento, in cui i lipidi assunti con la dieta e presenti nell’intestino sono circondati da strutture polari (principalmente sali biliari rilasciati dal fegato) formando delle strutture chiamate micelle;
  • digestione (o idrolisi), che avviene attraverso l’intervento di enzimi digestivi rilasciati dal pancreas ed immessi nell’intestino.

A questo punto i lipidi sono assorbiti dall’enterocita.

Struttura di una micella

Struttura di una micella


Lipoproteine

L’enterocita quindi assorbe il colesterolo, e gli acidi grassi che, all’interno della cellula, ricostituiscono i trigliceridi.

I lipidi sono composti non idrosolubili, quindi, per poter essere immessi nel sangue e trasportati ai diversi organi e tessuti, devono essere in qualche modo resi idrosolubili. Per questo motivo, essi vengono circondati da un involucro di proteine (chiamate apoproteine) e formano una struttura (mostrata in figura) che prende il nome di lipoproteina.

La lipoproteina quindi è costituita da un involucro esterno proteico, ed un “core” centrale che contiene lipidi.

Nel nostro organismo vengono formate alcune classi di lipoproteine che sono classificate in base a:

  • Densità
  • Contenuto proporzionale di lipidi e proteine
  • Tipo di apoproteina
  • Tipo prevalente di lipidi contenuti nel core.
Struttura di una lipoproteina

Struttura di una lipoproteina


Classificazione delle lipoproteine

Le principali classi di lipoproteine sono le seguenti:

  • Chilomicroni
  • VLDL: very low density lipoproteins, ossia lipoproteine a densità molto bassa
  • IDL: intermediate density lipoproteins, ossia lipoproteine a densità intermedia
  • LDL: low density lipoproteins, ossia lipoproteine a bassa densità
  • HDL: high density lipoproteins, ossia lipoproteine ad alta densità

Passando dai chilomicroni alle HDL, il rapporto tra contenuto di lipidi e contenuto di proteine diminuisce, e quindi la densità della lipoproteina progressivamente aumenta. Nelle prossime figure vedremo in dettaglio la composizione delle diverse lipoproteine.

Oltre ai lipidi, anche le apoproteine che costituiscono le diverse classi di lipoproteine sono differenti; queste apoproteine, oltre a svolgere la funzione di costituire un involucro intorno al “core” lipidico per rendere la molecola più idrosolubile, hanno anche alcune funzioni specifiche che discuteremo successivamente.

Le proprietà delle classi di lipoproteine

Le principali caratteristiche delle lipoproteine sono le seguenti:

  • Chilomicroni, sono le lipoproteine più grandi. Hanno un elevato rapporto tra lipidi e proteine, e questo ne determina la bassissima densità; i principali lipidi presenti nel core sono i trigliceridi; in superficie contiene diverse apoproteine (Apo A-I, Apo B, Apo C ed Apo E).
    • I chilomicroni sono la classe di lipoproteine formate nell’enterocita dopo l’assorbimento intestinale dei lipidi, ed hanno la principale funzione di trasportare i trigliceridi ai tessuti, principalmente quello adiposo e muscolare .
  • VLDL (very low density lipoprotein, ossia lipoproteine a densità molto bassa), sono al secondo posto dopo i chilomicroni per densità e per contenuto in trigliceridi; contengono inoltre una quota di colesterolo.
  • Le VLDL sono sintetizzate nel fegato; trasportano e cedono una parte dei loro lipidi ai diversi tessuti, e gradualmente si trasformano in IDL.
  • IDL (intermediate density lipoprotein) hanno densità intermedia, e minor rapporto lipidi/proteine rispetto alle VLDL. Derivano dalle VLDL dopo che queste hanno ceduto una quota di trigliceridi al tessuto adiposo, quindi, rispetto alle VLDL contengono una minor quota di trigliceridi; contengono inoltre colesterolo.

La principale apoproteina di superficie è l’Apo B. Le IDL sono a loro volta i precursori delle LDL.

Le proprietà delle classi di lipoproteine (segue)

  • LDL (low density lipoprtoein, ossia lipoproteine a bassa densità), contengono, come quota lipidica, soprattutto esteri del colesterolo; derivano dalle IDL (rispetto alle quali sono molto più piccole) ed hanno la funzione di trasportare il colesterolo al fegato.
    • In superficie contengono principalmente l’Apo B che serve ad interagire con un recettore specifico localizzato sulla superficie dell’epatocita; attraverso questa interazione la LDL viene internalizzata dall’epatocita e trasporta il colesterolo all’interno della cellula epatica.
  • HDL (high density lipoprotein, ossia lipoproteine ad alta densità) sono le lipoproteine che contengono la minor quota percentuale di lipidi rispetto alle proteine, e contengono principalmente fosfolipidi e colesterolo.

La funzione delle HDL è quella di “recuperare” colesterolo dai tessuti, come ad esempio dai vasi arteriosi. Per questo motivo vengono considerate lipoproteine “buone” poiché proteggono dallo sviluppo di aterosclerosi.

Il meccanismo di recupero è favorito dalla presenza dell’enzima LCAT (L-colesterolo aciltrasferasi), che aggiunge un gruppo acile al carbonio 3 del colesterolo, rendendo il colesterolo ancor più liposolubile, e favorendo quindi il suo ingresso nel core della HDL.

Funzione delle apoproteine

Come abbiamo accennato in precedenza, le diverse apoproteine presenti sulla superficie della lipoproteina non hanno soltanto la funzione di favorire la solubilizzazione dei lipidi e quindi il loro trasporto nel sangue, ma hanno anche numerose funzioni specifiche. Giusto a titolo di esempio ne citiamo alcune:

  • La Apo B 48 presente sui chilomicroni, serve a riconoscere il recettore per i chilomicroni sulla cellula adiposa, e quindi favorisce il rilascio di trigliceridi al tessuto adiposo;
  • La Apo CII presente sulla superficie del chilomicrone, attiva l’enzima lipoprotein-lipasi, che serve a scindere il legame tra glicerolo ed acidi grassi presenti nei trigliceridi e facilitando così l’ingresso degli acidi grassi nel tessuto adiposo;
  • La Apo B 100, presente sulle LDL serve a riconoscere il recettore presente sulla superficie dell’epatocita, consentendo così l’ingresso della LDL nella cellula epatica.

Schema del metabolismo delle lipoproteine

Volendo quindi schematizzare il metabolismo delle lipoproteine, possiamo dire che:

  1. Colesterolo e trigliceridi vengono assorbiti a livello intestinale
  2. L’epatocita incorpora colesterolo ma soprattutto trigliceridi nel chilomicrone
  3. Il chilomicrone passa in circolo e raggiunge il tessuto adiposo; attraverso l’Apo B 48 di superficie il chilomicrone riconosce un recettore e attraverso l’Apo CII attiva l’enzima lipoprotein lipasi. Quest’enzima scinde il legame tra acidi grassi e glicerolo presente nei trigliceridi e favorisce l’ingresso deglia cidi grassi nell’adipocita.
  4. Le LDL, che derivano da lipoproteine a più bassa densità, trasportano il colesterolo al fegato che ha bisogno di colesterolo per la sintesi dei sali biliari; l’Apo B 100 presente sulla superficie della LDL riconosce un recettore sull’epatocita e questo favorisce l’ingresso della LDL (e quindi di colesterolo) nel fegato. Le LDL tendono anche a cedere colesterolo all’endotelio vascolare, innescando il processo dell’aterosclerosi.
  5. Le HDL trasportano colesterolo ai tessuti steroidogenici, ad esempio le ghiandole del corticosurrene che hanno bisogno di colesterolo per la sintesi degli ormoni steroidei, ma recupera anche il colesterolo depositato sull’endotelio vascolare.

In realtà il metabolismo delle lipoproteine è molto più complesso, e vi sono una serie di lipoproteine intermedie che si formano durante il loro metabolismo; per chi desidera approfondire l’argomento è possibile far riferimento ad un buon testo di biochimica.

Correlazioni cliniche

  1. La lipoprotein-lipasi presente sulla superficie dell’adipocita è anche attivata dall’insulina, liberata nel sangue dalle cellule beta del pancreas endogeno dopo un pasto abbondante in zuccheri e lipidi; se la secrezione di insulina è difettosa, l’attivazione della lipoprotein lipasi è ridotta, quindi i trigliceridi dei chilomicroni non sono depositati adeguatamente nel tessuto adiposo, e questo può causare l’aumento dei livelli sierici di trigliceridi.
  2. Quando le LDL entrano nel fegato trasportando colesterolo, viene inibita la sintesi di colesterolo endogeno, e viene inibita la sintesi del recettore epatico per Apo B-100; quindi si riduce l’ulteriore ingresso di LDL nel fegato. Per questo motivo, l’assunzione di grosse quantità di colesterolo con la dieta, provoca l’aumento di LDL nel sangue e predspone alla deposizione di colesterolo nei vasi.
  3. La difettosa interazione tra Apo B e recettore epatico dovuta a mutazioni che alterano la struttura dell’Apo B o più raramente del recettore riducono l’interazione e riducono l’ingresso dell’Apo B nel fegato. Di conseguenza una maggior quantità di Apo B resta in circolo, ed il colesterolo in esse contenuto tende a depositarsi nei vasi arteriosi favorendo lo sviluppo di aterosclerosi. L’alterazione congenita dell’interazione tra Apo B 100 e recettore epatico è responsabile dell’ipercolesterolemia familiare, a trasmmissione autosomica dominante, molto frequente nella razza caucasica (incidenza: 1:500).
  4. Le HDL svolgono un’azione di recupero del colesterolo depositato a livello dell’endotelio vascolare, per questo motivo il colesterolo contenuto nelle HDL è definito colesterolo “buono”.

I materiali di supporto della lezione

Gaw. A. Biochimica Clinica, Milano, Elsevier Masson, 2007

L. Spandrio, Biochimica Clinica, Sorbona, 2000

L. Sacchetti, Medicina di laboratorio e diagnostica genetica, Sorbona, 2007

G. Federici, Medicina di laboratorio, Milano, Mc Graw Hill, 2008

Zatti, Medicina di laboratorio, Napoli, Idelson-Gnocchi, 2006

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