Regulation of Lipid metabolism B. Pharm Class Notes

లిపిడ్ జీవక్రియ యొక్క నియంత్రణ

లక్ష్యం

•       ఈ ఉపన్యాసం ముగింపులో, విద్యార్థి చేయగలరు

–      లిపిడ్ జీవక్రియ యొక్క హార్మోన్ల నియంత్రణను వివరించండి

–      ఫ్యాటీ యాసిడ్ బయోసింథసిస్ మరియు దాని నియంత్రణను వివరించండి

–      లిపిడ్ జీవక్రియ నియంత్రణలో ఉన్న కారకాలను జాబితా చేయండి

G ఎనరల్‌లో నియంత్రణ

•       ఎ) స్వల్పకాలిక (ప్రతిస్పందన సమయం నిమిషాలు లేదా అంతకంటే తక్కువ):

–      ఉపరితల లభ్యత

–      అలోస్టెరిక్ పరస్పర చర్యలు

–      సమయోజనీయ సవరణలు (ఫాస్ఫోరైలేషన్ / డీఫోస్ఫోరైలేషన్ )

•       బి) దీర్ఘకాలిక (గంటలు లేదా రోజుల ప్రతిస్పందన సమయం) :

–      ప్రోటీన్ (ఎంజైమ్) సంశ్లేషణ లేదా విచ్ఛిన్నం రేటులో మార్పులు

లిపిడ్ జీవక్రియ యొక్క నియంత్రణ

•       నియంత్రణ - ఒక జీవి యొక్క విభిన్న శక్తి అవసరాలు మరియు ఆహార స్థితులకు ప్రతిస్పందనగా  

•       ప్యాంక్రియాటిక్ ఎ కణాలు గ్లూకోగాన్‌ను స్రవించడం ద్వారా ఉపవాసం మరియు శక్తి-డిమాండింగ్ స్థితుల యొక్క తక్కువ రక్తంలో గ్లూకోజ్ సాంద్రతకు ప్రతిస్పందిస్తాయి; β కణాలు ఇన్సులిన్‌ను స్రవించడం ద్వారా ఆహారం మరియు విశ్రాంతి స్థితి యొక్క అధిక రక్తంలో గ్లూకోజ్ సాంద్రతకు ప్రతిస్పందిస్తాయి .

•       లక్ష్యాలు: FA సంశ్లేషణ మరియు FA ఆక్సీకరణ ఎంజైమ్‌లు

లిపిడ్ జీవక్రియ 

ప్రధాన ప్రక్రియలు:

•        ఆహార కొవ్వుల జీర్ణక్రియ, శోషణ మరియు రవాణా

•       కొవ్వు నుండి జీవక్రియ శక్తి ఉత్పత్తి : ఎ) లిపోలిసిస్, బి) β- ఆక్సీకరణ

•       కొవ్వు కణజాలంలో అదనపు కొవ్వు నిల్వ

శోషణ మరియు T రవాణా

కొవ్వు జీర్ణక్రియ యొక్క ప్రధాన ఉత్పత్తులు ఉచిత FA మరియు 2-మోనోఅసిల్‌గ్లిసరాల్ s ( ప్యాంక్రియాటిక్ లైపేస్ చర్య ద్వారా ఉత్పత్తి చేయబడినవి)

శోషణ తర్వాత , FA ఎసిల్-కోఎంజైమ్ A ( ERలో) కి సక్రియం చేయబడుతుంది , ఇది 2- మీ ఒనోఅసిల్‌గ్లిసరాల్‌తో చర్య జరిపి ట్రై ఎసిల్‌గ్లిసరాల్‌ను ఏర్పరుస్తుంది .

ERలో, TGలు కైలోమైక్రాన్‌లుగా కలుస్తాయి, ఇవి శోషరసం ద్వారా సేకరించబడతాయి మరియు రక్తప్రవాహానికి తీసుకువెళతాయి.

•       కైలోమైక్రాన్లలోని TGలు కొవ్వు కణజాలం, గుండె, అస్థిపంజర కండరం, పాలిచ్చే క్షీర గ్రంధి మరియు కొంతవరకు ప్లీహము, ఊపిరితిత్తులు, మూత్రపిండాల ద్వారా ఉపయోగించబడతాయి.

•       ఈ కణజాలాలు (కానీ కాలేయం మరియు మెదడు కాదు) లైపోప్రొటీన్ లైపేస్ (LPL) ను వ్యక్తీకరిస్తాయి , ఇది కేశనాళిక ఎండోథెలియం యొక్క ఉపరితలంతో జతచేయబడి, TG లను FA మరియు 2-మోనోసైల్‌గ్లిసరాల్స్‌కు హైడ్రోలైజ్ చేస్తుంది ; ఉత్పత్తులు కణాల ద్వారా తీసుకోబడతాయి

LPL యొక్క L స్థాయి వద్ద నియంత్రణ

•       కొవ్వు కణజాలంలో , LPL మొత్తం ఆహారం/ ఇన్సులిన్ ద్వారా పెరుగుతుంది మరియు ఆకలితో తగ్గుతుంది

•       దీనికి విరుద్ధంగా, గుండెలో LPL మొత్తం ఇన్సులిన్ ద్వారా తగ్గిపోతుంది మరియు ఆకలితో పెరుగుతుంది

•       ఆహార కొవ్వు ప్రధానంగా కొవ్వు కణజాలానికి (నిల్వ కోసం) బాగా తినిపించిన స్థితిలో కానీ ఉపవాస సమయంలో కండరాలకు (ఆక్సీకరణ కోసం) మళ్లించబడుతుంది.

A dipose T సంచిక నుండి FA విడుదల

•       హార్మోన్-సెన్సిటివ్ లిపేస్ కొవ్వు కణజాలంలో నిల్వ చేయబడిన కొవ్వును గ్లిసరాల్ మరియు FAలుగా మారుస్తుంది, ఇవి సీరం అల్బుమిన్‌కు కట్టుబడి సుదూర ప్రాంతాలకు రవాణా చేయబడతాయి (కాలేయం మరియు ప్రేగులు లిపోప్రొటీన్ల రూపంలో లిపిడ్‌లను విడుదల చేస్తాయి)

•       జలవిశ్లేషణ రేటు రక్తంలో FAల సాంద్రతను నియంత్రిస్తుంది మరియు తద్వారా FA ఆక్సీకరణను నియంత్రిస్తుంది

హార్మోన్ - ఎస్ సెన్సిటివ్ లిపేస్ స్థాయిని నియంత్రించడం _ _

•       శారీరక వ్యాయామం , ఒత్తిడి లేదా ఉపవాసం సమయంలో విడుదలయ్యే నోర్‌పైన్‌ఫ్రైన్ , ఎపినెఫ్రైన్ మరియు గ్లూకాగాన్ β- రిసెప్టర్లు, cAMP, PKA (ప్రోటీన్ కినేస్ A), మరియు HSL (హార్మోన్ సెన్సిటివ్ లిపేస్) ద్వారా లిపోలిసిస్‌ను ప్రేరేపిస్తాయి .  

     Þ రక్త FA స్థాయిలు    

     Þ ఇతర కణజాలాలలో (కాలేయం, కండరాలు) β- ఆక్సీకరణ ప్రేరణ

     Þ కాలేయంలో కీటోన్ బాడీల ఉత్పత్తిని ప్రేరేపించడం

మెకానిజం

•       విశ్రాంతి స్థితిలో, హార్మోన్-సెన్సిటివ్ లిపేస్ సైటోప్లాస్మిక్ మరియు కొవ్వు బిందువు యొక్క ఉపరితలం పెరిలిపిన్ అనే ప్రోటీన్‌తో కప్పబడి ఉంటుంది.

•       cAMP-ప్రేరేపిత ప్రోటీన్ కినేస్ A ఫాస్ఫోరైలేట్ పెరిలిపిన్ మరియు లైపేస్ Þ పెరిలిపిన్ కొవ్వు బిందువు నుండి విడిపోతుంది, అయితే లైపేస్ కొవ్వు బిందువుతో బంధిస్తుంది

ఇన్సులిన్ తిన్న తర్వాత విడుదల చేయబడుతుంది మరియు నిల్వ చేయడానికి అర్హత ఉన్న ఆహార పోషకాలు (గ్లూకోజ్, కొవ్వు ఆమ్లాలు మరియు అమైనో ఆమ్లాలు) సమృద్ధిగా ఉన్నాయని సూచిస్తుంది.

–      ఇన్సులిన్ ఫాస్ఫోడీస్టేరేస్ డిగ్రేడింగ్ cAMP ద్వారా HSL ని నిరోధిస్తుంది

కాబట్టి, లిపిడ్ జీవక్రియ నియంత్రణలో గ్లూకాగాన్ : ఇన్సులిన్ నిష్పత్తి ప్రధానమైనది.

గ్లూకోకార్టికాయిడ్లు, గ్రోత్ హార్మోన్ మరియు థైరాయిడ్ హార్మోన్లు లిపోలిటిక్ ప్రోటీన్ల సంశ్లేషణను ప్రేరేపించడం ద్వారా లిపోలిసిస్‌ను సులభతరం చేస్తాయి:

β- ఆక్సీకరణ

•       FAలు ER పొరపై ఎంజైమ్‌ల ద్వారా ఎసిల్-CoAకి సక్రియం చేయబడతాయి మరియు కార్నిటైన్ ద్వారా మైటోకాండ్రియన్‌లోకి రవాణా చేయబడతాయి

•       β- ఆక్సీకరణ p ప్రేరేపిస్తుంది :

–      ఎసిటైల్-CoA, NADH, FADH ₂

FA O xidation యొక్క నియంత్రణ

•       A) కణజాలం ద్వారా FAల ఉపయోగం ప్లాస్మా F FA స్థాయికి అనులోమానుపాతంలో ఉంటుంది; కాబట్టి, FA ఆక్సీకరణ HSL స్థాయిలో నియంత్రించబడుతుంది

–      డి యూరింగ్ ఫాస్టింగ్ , కొవ్వు కణజాల లిపోలిసిస్ (HSL) యొక్క హార్మోన్ల ప్రేరణ పెద్ద మొత్తంలో FA అందిస్తుంది

–      CPT1 యొక్క పెరిగిన కార్యాచరణ కారణంగా కాలేయంలో FA ఆక్సీకరణం చెందుతుంది (ఎస్టెరిఫైడ్ కంటే) (క్రింద చూడండి)

–      β- ఆక్సీకరణ ద్వారా ఏర్పడిన ఎసిటైల్-CoA ఉపవాస సమయంలో బయోసింథసిస్ కోసం ఉపయోగించబడదు , TCA చక్రం ద్వారా దాని ఆక్సీకరణ తక్కువగా ఉంటుంది మరియు ఇది కీటోన్ బాడీల సంశ్లేషణకు ప్రాధాన్యతగా ఉపయోగించబడుతుంది.

•       ఒక కార్బోహైడ్రేట్-రిచ్ భోజనం తర్వాత

డి యూరింగ్ ఉపవాసం

•       B) కార్నిటైన్-పాల్మిటోయిల్ ట్రాన్స్‌ఫేరేస్ I (CPT 1 ) మలోనిల్-CoA ద్వారా నిరోధించబడుతుంది, ఇది FA బయోసింథసిస్‌లో ఎసిటైల్-CoA కార్బాక్సిలేస్ Þ β- ఆక్సీకరణ FA సంశ్లేషణ క్రియాశీలంగా ఉన్నప్పుడు నిరోధిస్తుంది.

–      ఈ విధంగా, తినిపించిన స్థితిలో, కాలేయంలోకి ప్రవేశించే దాదాపు అన్ని FAలు ఎసిల్‌గ్లిసరాల్స్‌కు ఎస్టెరిఫై చేయబడతాయి మరియు VLDL రూపంలో కాలేయం నుండి బయటికి రవాణా చేయబడతాయి.

–      ఆకలి ప్రారంభంతో FA స్థాయి పెరుగుతుంది, ACC అసిల్-CoA ద్వారా నిరోధించబడుతుంది మరియు మలోనిల్-CoA తగ్గుతుంది Þ β- ఆక్సీకరణ ప్రేరణ

FA B iosynthesis

•       అధిక కార్బోహైడ్రేట్ ఆహారంలో   అదనపు శక్తి కొవ్వు రూపంలో నిల్వ చేయబడుతుంది

•       కాలేయంలో, పాలిచ్చే క్షీర గ్రంధి, మరియు, కొంతవరకు,  కొవ్వు కణజాలంలో

•       కాలేయంలో సంశ్లేషణ చేయబడిన FA VLDL రూపంలో విడుదల చేయబడిన TGలకు ఎస్టెరిఫై చేయబడుతుంది.

•       VLDL LPL చర్య ద్వారా ఉపయోగించబడుతుంది ( ప్రధానంగా కొవ్వు కణజాలంలో )

•       ఎసిటైల్-CoA నుండి మలోనిల్-CoA ఏర్పడటం అనేది ఒక కోలుకోలేని ప్రక్రియ, ఇది ఎసిటైల్-CoA కార్బాక్సిలేస్ -  ఒక మల్టీఫంక్షనల్ పాలీపెప్టైడ్ ద్వారా ఉత్ప్రేరకమవుతుంది.

•       ఇది ఎంజైమ్ అణువు యొక్క 3 పాలీపెప్టైడ్‌లలో (లేదా డొమైన్‌లు) ఒక లైస్ అవశేషాల అమైనో సమూహానికి సమయోజనీయంగా కట్టుబడి ఉన్న బయోటిన్ ప్రొస్థెటిక్ సమూహాన్ని కలిగి ఉంటుంది.

•       ఈ ఎంజైమ్ ద్వారా ఉత్ప్రేరకపరచబడిన రెండు-దశల ప్రతిచర్య - బైకార్బోనేట్ (HCO3) నుండి ఉద్భవించిన కార్బాక్సిల్ సమూహం మొదట ATP ఆధారిత ప్రతిచర్యలో బయోటిన్‌కు బదిలీ చేయబడుతుంది. బయోటినిల్ సమూహం CO2 యొక్క తాత్కాలిక క్యారియర్‌గా పనిచేస్తుంది, మలోనిల్-CoAను అందించడానికి రెండవ దశలో ఎసిటైల్-CoAకి బదిలీ చేస్తుంది.

•       ప్రధానంగా a t ఎసిటైల్-CoA కార్బాక్సిలేస్ (ACC) స్థాయి :

•       కొవ్వు ఆమ్లాల పొడవైన కార్బన్ గొలుసులు పునరావృతమయ్యే నాలుగు-దశల క్రమంలో సమావేశమవుతాయి.

•       ఈ ప్రతిచర్యల సమితి ద్వారా ఉత్పత్తి చేయబడిన సంతృప్త ఎసిల్ సమూహం సక్రియం చేయబడిన మలోనిల్ సమూహంతో తదుపరి సంక్షేపణకు ఉపరితలం అవుతుంది.

•       చక్రం గుండా ప్రతి మార్గంతో, కొవ్వు ఎసిల్ గొలుసు రెండు కార్బన్‌ల ద్వారా విస్తరించబడుతుంది.

•       గొలుసు పొడవు 16 కార్బన్‌లకు చేరుకున్నప్పుడు, ఉత్పత్తి (పాల్‌మిటేట్,) చక్రాన్ని వదిలివేస్తుంది.

•       పాల్‌మిటేట్‌లోని C-16 మరియు C-15 కార్బన్‌లు మిథైల్ మరియు కార్బాక్సిల్ కార్బన్ పరమాణువుల నుండి తీసుకోబడ్డాయి, ప్రారంభంలో సిస్టమ్‌ను ప్రైమ్ చేయడానికి నేరుగా ఉపయోగించే ఎసిటైల్-CoA; మిగిలిన కార్బన్ పరమాణువులు అసిటైల్-CoA నుండి మలోనిల్-CoA ద్వారా తీసుకోబడ్డాయి

•       పాల్‌మిటేట్‌లోని C-16 మరియు C-15 కార్బన్‌లు మిథైల్ మరియు కార్బాక్సిల్ కార్బన్ పరమాణువుల నుండి తీసుకోబడ్డాయి, ప్రారంభంలో సిస్టమ్‌ను ప్రైమ్ చేయడానికి నేరుగా ఉపయోగించే ఎసిటైల్-CoA; మిగిలిన కార్బన్ పరమాణువులు అసిటైల్-CoA నుండి మలోనిల్-CoA ద్వారా తీసుకోబడ్డాయి

•       ఎలక్ట్రాన్-వాహక కోఫాక్టర్ మరియు రిడక్టివ్ అనాబాలిక్ సీక్వెన్స్‌లోని యాక్టివేటింగ్ గ్రూపులు రెండూ ఆక్సిడేటివ్ క్యాటాబోలిక్ ప్రక్రియలో ఉన్న వాటి నుండి భిన్నంగా ఉంటాయి - సింథటిక్ సీక్వెన్స్‌లో తగ్గించే ఏజెంట్ NADPH మరియు యాక్టివేటింగ్ గ్రూపులు రెండు వేర్వేరు ఎంజైమ్-బౌండ్ OSH సమూహాలు.

•       అన్ని ప్రతిచర్యలు మల్టీఎంజైమ్ కాంప్లెక్స్, ఫ్యాటీ యాసిడ్ సింథేస్ ద్వారా ఉత్ప్రేరకమవుతాయి.

పాల్మిటేట్ సంశ్లేషణ యొక్క మొత్తం ప్రక్రియ

ఫ్యాటీ ఎసిల్ చైన్ రెండు-కార్బన్ యూనిట్ల ద్వారా యాక్టివేట్ చేయబడిన మలోనేట్ ద్వారా విరాళంగా పెరుగుతుంది, ప్రతి దశలో CO2ని కోల్పోతుంది.

ప్రారంభ ఎసిటైల్ సమూహం పసుపు రంగులో ఉంటుంది, మలోనేట్ యొక్క C-1 మరియు C-2 షేడ్ పింక్, మరియు CO2 వలె విడుదల చేయబడిన కార్బన్ ఆకుపచ్చ రంగులో ఉంటుంది.

ప్రతి రెండు-కార్బన్ చేరిక తర్వాత, తగ్గింపులు పెరుగుతున్న గొలుసును నాలుగు, ఆపై ఆరు, ఎనిమిది కార్బన్‌లు మరియు మొదలైన వాటి యొక్క సంతృప్త కొవ్వు ఆమ్లంగా మారుస్తాయి. తుది ఉత్పత్తి పాల్మిటేట్.

కొవ్వు ఆమ్లాల సంశ్లేషణ నియంత్రణ

1) ఎసిటైల్-CoA కార్బాక్సిలేస్ సిట్రేట్ ద్వారా అలోస్టెరికల్‌గా యాక్టివేట్ చేయబడుతుంది మరియు పాల్మిటోయిల్-CoA వంటి లాంగ్-చైన్ FAల CoA-థియోస్టర్‌లచే నిరోధించబడుతుంది (బాగా తినిపించిన కాలేయం అధిక సిట్రేట్ స్థాయిని కలిగి ఉంటుంది మరియు ఉపవాస కాలేయం కంటే తక్కువ ఎసిల్-CoA స్థాయిని కలిగి ఉంటుంది)

మైటోకాండ్రియన్ నుండి సైటోప్లాజంలోకి రావడానికి ఎసిటైల్-CoA తప్పనిసరిగా సిట్రేట్‌గా మార్చబడాలి

•       2) ఎసిటైల్-CoA కార్బాక్సిలేస్ ఇన్సులిన్ ద్వారా ప్రేరేపించబడుతుంది మరియు గ్లూకాగాన్ మరియు ఎపినెఫ్రిన్ ద్వారా నిరోధించబడుతుంది

–      గ్లూకాగాన్ మరియు ఎపినెఫ్రిన్ m t he cAMP- ఆధారిత ప్రోటీన్ కినేస్ A యొక్క క్రియాశీలతను ఎడియేట్ చేస్తుంది, ఇది ACC ని నిష్క్రియం చేస్తుంది

–      cAMPని క్షీణింపజేసే ఫాస్ఫోడీస్టేరేస్‌ని ప్రేరేపించడం ద్వారా i nsulin ఈ క్యాస్కేడ్‌ను వ్యతిరేకిస్తుంది

–      ఇన్సులిన్ ACC మరియు ఫ్యాటీ యాసిడ్ సింథేస్ యొక్క సంశ్లేషణను ప్రేరేపిస్తుంది, ఆకలి దానిని నిరోధిస్తుంది (దీర్ఘకాలిక నియంత్రణ )

•       3) ఎసిటైల్-CoA కార్బాక్సిలేస్ AMP-యాక్టివేటెడ్ ప్రోటీన్ కినేస్ (AMPK) ద్వారా ఫాస్ఫోరైలేషన్ ద్వారా నిరోధించబడుతుంది

–      సెల్యులార్ ఎనర్జీ ఛార్జ్ చాలా తక్కువగా ఉన్నప్పుడు (అధిక AMP / ATP నిష్పత్తి) AMPK సక్రియం చేయబడుతుంది మరియు FA సంశ్లేషణ వంటి అనవసరమైన బయోసింథటిక్ మార్గాలను స్విచ్ ఆఫ్ చేయడం ద్వారా శక్తి కొరతను తట్టుకునేందుకు సెల్‌కి సహాయపడుతుంది.

–      కాలేయంలో, AMPK ఇన్సులిన్ ద్వారా నిరోధించబడుతుంది

ACC యొక్క నియంత్రణ - O పరిశీలన

దీర్ఘకాలిక R ఎగ్యులేషన్

•       ఆకలి మరియు /లేదా సాధారణ వ్యాయామం, రక్తంలో గ్లూకోజ్ సాంద్రతను తగ్గించడం ద్వారా శరీరం యొక్క హార్మోన్ సమతుల్యతను మారుస్తుంది

•       ఇది లిపిడ్ బయోసింథసిస్ (ACC, ఫ్యాటీ యాసిడ్ సింథేస్) లో దీర్ఘకాలిక క్షీణతతో పాటు FA ఆక్సీకరణ ఎంజైమ్‌ల (హార్ట్ LPL) స్థాయిలలో దీర్ఘకాలిక పెరుగుదలకు దారితీస్తుంది.