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Metabolismo dei lipidi: cos’è e come funziona

Introduzione

Il metabolismo dei lipidi permette di ottenere la quasi totalità del fabbisogno energetico perché, contrariamente a quanto si potrebbe pensare, il metabolismo degli zuccheri contribuisce solo per l’1%. Gli zuccheri rivestono quindi un’importanza marginale per la fornitura di energia al corpo. In un organismo sano presenti circa 10Kg di riserve di lipidi, immagazzinate per lo più nel tessuto adiposo e in parte nelle cellule, come gocce. Muscolo cardiaco, reni, fegato e muscolo scheletrico, nella condizione di riposo, sono i principali consumatori di grassi.

Cos’è il metabolismo dei lipidi

Il metabolismo dei lipidi è un processo complesso che coinvolge differenti fasi:

-          Esogena: assunzione di grassi attraverso l’alimentazione

-          Endogena: produzione di lipidi all’interno del corpo

-          Catabolica: scomposizione o trasformazione dei grassi in diverse strutture contenenti lipidi.

I grassi alimentari, nella forma di trigliceridi, colesterolo, colesteril estere e acidi grassi, vengono assorbiti dall’intestino dopo tutti i vari passaggi del processo digestivo.

I trigliceridi presenti nell’organismo vengono introdotti attraverso il cibo oppure sintetizzati da adipociti o epatociti a partire dai carboidrati. Il metabolismo lipidico implica l’ossidazione degli acidi grassi  sia per generare energia che per sintetizzare nuovi grassi da molecole più piccole; viene assimilato al metabolismo dei carboidrati perché i prodotti del glucosio, come l’acetil-coenzima A, possono essere convertiti in lipidi.

Come funziona il metabolismo dei lipidi

Il metabolismo dei lipidi inizia nell’intestino, dove i trigliceridi ingeriti vengono scomposti in acidi grassi a catena corta e poi in molecole di monogliceridi dalla lipasi pancreatica, un enzima che scompone i grassi dopo che questi sono stati emulsionati dai sali biliari. 

Quando il cibo raggiunge l’intestino tenue sotto forma di chimo, le cellule intestinali rilasciano nella mucosa intestinale la colecistochinina, un ormone della digestione, che stimola a sua volta il rilascio della lipasi pancreatica e la contrazione della cistifellea per rilasciare i sali biliari  nell’intestino.

La colecistochinina arriva fino al cervello, dove agisce da soppressore del senso di fame.

Gli acidi grassi liberi sono il risultato della scomposizione dei trigliceridi ad opera dell’azione combinata della lipasi pancreatica e dei sali biliari. Questi acidi grassi vengono trasportati attraverso la membrana intestinale e, una volta attraversata, si ricombinano di nuovo per formare nuove molecole di trigliceridi. Queste, all’interno delle cellule intestinali, sono assemblate a molecole di colesterolo in vescicole fosfolipidiche chiamate chilomicroni che permettono ai grassi e al colesterolo di muoversi all’interno dell’ambiente acquoso dei sistemi circolatorio e linfatico. I chilomicroni abbandonano le cellule epiteliali (enterociti) per esocitosi ed entrano nel sistema linfatico attraverso i villi intestinali; da qui vengono trasportati nel sistema circolatorio e possono così sia giungere al fegato che essere stoccati nelle cellule lipidiche (adipociti).

Lipolisi (catabolismo lipidico)

Per ottenere energia dai grassi, è necessario che prima i trigliceridi vengano scomposti per idrolisi nei loro due principali componenti, acidi grassi e glicerolo. Questo processo, chiamato lipolisi, ha luogo nel citoplasma. Gli acidi grassi che ne risultano vengono degradati, per mezzo della beta ossidazione, in Acetil-coenzima A, utilizzato dal ciclo di Krebs. Il glicerolo rilasciato dai trigliceridi dopo la lipolisi entra direttamente nel percorso della glicolisi come diidrossiacetone fosfato (DHAP). Poiché una molecola di trigliceride fornisce tre molecole di acidi grassi, con 16 o più atomi di carbonio presenti in ognuna di esse, le molecole di grasso sviluppano più energia rispetto ai carboidrati e alla proteine: in ambito energetico, i trigliceridi hanno una resa più che doppia, per massa unitaria. Quindi, se i livelli di glucosio sono bassi, i trigliceridi possono essere convertiti in molecole di Acetil-coenzima A e utilizzati per generare ATP attraverso la respirazione aerobica.

Chetogenesi

Nel caso in cui l’Acetil-coenzima A viene prodotto in eccesso dall’ossidazione degli acidi grassi e il ciclo di Krebs non è in grado di gestirlo, esso viene utilizzato per la creazione di corpi chetonici. Questi svolgono una funzione di alimentazione energetica quando i livelli di glucosio sono troppo bassi; i casi in cui entrano in azione sono legati a lunghi periodi di digiuno o a patologie (come ad esempio il diabete non controllabile) che non permettono di utilizzare la maggior parte del glucosio in circolazione. In entrambi i casi vengono liberate le riserve di grasso per generare energia attraverso il ciclo di Krebs.

Gli organi come il cervello, che solitamente fanno affidamento sul solo glucosio come fonte energetica, possono utilizzare come alternativa i chetoni. In questo modo il cervello si tiene attivo anche quando le scorte di glucosio sono ridotte o esaurite. Se i chetoni sono prodotti più rapidamente di quanto possono essere utilizzati, vengono scomposti in CO2 e acetone; quest’ultimo viene espulso tramite l’espirazione e infatti uno dei sintomi della chetogenesi è l’odore di alcol proveniente dalla respirazione.

I chetoni danno luogo all’ossidazione per produrre energia utile al cervello

Lipogenesi

Quando i livelli di glucosio hanno raggiunto il limite, l’Acetil-coenzima A in eccesso, generato dalla glicolisi, può essere convertito in acidi grassi, in trigliceridi, in colesterolo, in sali biliari e in steroidi. Questo processo, chiamato lipogenesi, ha luogo nel citoplasma degli adipociti (cellule dei grassi) e degli epatociti (cellule epatiche) e crea grassi dall’Acetil CoA. L’ingestione di glucosio o carboidrati oltre il fabbisogno dell’organismo, porta l’Acetil CoA a trasformare la quantità in eccesso in grassi. La disponibilità di Acetil CoA è fondamentale per la litogenesi, che inizia proprio con l’Acetil CoA per poi proseguire con l’aggiunta di due atomi di carbonio da un’altra molecola di Acetil CoA. Il processo si ripete fino a che la catena di acidi grassi non raggiunge la lunghezza adeguata.

Anche se la litogenesi si verifica nel citoplasma, l’Acetil CoA necessario viene creata nei mitocondri e non può essere trasportato attraverso la membrana mitocondriale. Per risolvere il problema, il piruvato viene convertito sia in acido ossalacetico che in Acetil CoA, utilizzando due diversi enzimi: il piruvato carbossilasi per l’acido ossalacetico e il piruvato deidrogenasi per l’Acetil CoA.

L’Acetil CoA e l’acido ossalacetico si combinano per formare il carrier del citrato, che è in grado di attraversare la membrana mitocondriale ed entrare nel citoplasma. Qui, il citrato viene riconvertito in acido ossalacetico e Acetil CoA; il primo viene quindi trasformato in malato idrogenasi e, in seguito, in piruvato, che torna indietro attraverso la membrana mitocondriale in attesa del successivo ciclo di lipogenesi.

L’Acetil CoA viene convertito in Malonil-CoA per essere utilizzato nella sintesi degli acidi grassi.

Panoramica di riepilogo

I lipidi sono disponibili nell’organismo attraverso tre diverse fonti: possono essere assunti con l’alimentazione, stoccati nei tessuti adiposi o sintetizzati nel fegato.

I grassi ingeriti con i cibi vengono digeriti nell’intestino tenue, mentre i trigliceridi vengono scomposti in monogliceridi e acidi grassi liberi, per poi essere trasportati attraverso la mucosa intestinale. Una volta compiuto questo passaggio, i trigliceridi sono sintetizzati nuovamente e trasportati al fegato e ai tessuti adiposi. Gli acidi grassi vengono degradati, per mezzo della beta ossidazione, in molecole di Acetil-coenzima A con due atomi di carbonio, utilizzate nel ciclo di Krebs per generare ATP. La produzione in eccesso di Acetil-coenzima A può essere utilizzata per la sintesi di corpi chetonici, che vengono a loro volta degradati per creare alimentazione energetica in caso di risorse di glucosio limitate.

Se l’Acetil-coenzima A è in eccesso a causa di un’assunzione di carboidrati o glucosio superiore al fabbisogno dell’organismo, viene utilizzato per la sintesi degli acidi grassi o per la lipogenesi.

La lipolisi permette di ottenere energia dai grassi, degradando i trigliceridi per idrolisi in glicerolo e acidi grassi, rendendoli più semplici da processare per l’organismo.

Problemi legati al metabolismo dei lipidi

Il metabolismo, come abbiamo visto, è un processo attraverso il quale il corpo genera energia partendo dalle sostanze che vengono ingerite. Se tutto viene svolto in maniera corretta, l’energia prodotta può essere utilizzata immediatamente o essere immagazzinata per i momenti di bisogno. Al contrario, se si presentano dei problemi, possono insorgere alcune patologie.

Per quanto riguarda il metabolismo dei lipidi, le malattie ad esso associate, come quella di Gaucher e di Tay-Sachs, sono di origine ereditaria. I lipidi sono grassi o sostanze a base di grassi e includono oli, acidi grassi, cere e colesterolo. Le due patologie sopra elencate sono dovute ad una carenze di enzimi preposti alla scomposizione dei lipidi; oppure, gli enzimi lavorano in maniera corretta e il corpo non riesce a convertire i grassi in energia. Questo provoca un pericoloso accumulo di grassi nell’organismo e, nel tempo, può danneggiare tessuti e cellule, specie nel cervello, nel sistema nervoso periferico, nel fegato, nella milza e nel midollo osseo. Poiché queste patologie sono ereditarie, è possibile eseguire uno screening neonatale con l’applicazione di test specifici, in grado di diagnosticare una eventuale malattia.

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