Kyselina eikozapentaénová (EPA) je s dlhým reťazcom (≥ 12 uhlík (C) atómy), polynenasýtené (> 1 dvojitá väzba) mastné kyseliny (anglicky: PUFAs, polynenasýtené) mastné kyseliny) patriaci do skupiny omega-3 mastných kyselín (n-3 FS, prvá dvojitá väzba je prítomná - ako je zrejmé z metylového (CH3) konca reťazca mastných kyselín - na tretej CC väzbe) - C20: 5; n-3. EPA je možné dodávať prostredníctvom protokolu strava, hlavne prostredníctvom olejov z tučných morských rýb, ako sú makrela, sleď, úhor a losos, a syntetizuje sa (tvoria) v ľudskom organizme z esenciálnej (životne dôležitej) kyseliny alfa-linolénovej n-3 FS (C18: 3).
syntéza
Kyselina alfa-linolénová je prekurzorom (prekurzorom) endogénnej (endogénnej) syntézy EPA a do tela vstupuje výlučne prostredníctvom strava, hlavne prostredníctvom rastlinných olejov, ako sú napr ľan, vlašský orech, repkový a sójový olej. Desaturáciou (vložením dvojitých väzieb, premenou nasýtenej zlúčeniny na nenasýtenú) a predĺžením (predĺžením reťazca mastných kyselín o 2 atómy C) sa kyselina alfa-linolénová metabolizuje (metabolizuje) na EPA v hladkom endoplazmatickom retikule (štrukturálne bohatá bunková organela s kanálovým systémom dutín obklopených membránami) z leukocyty (biely krv bunky) a pečeň bunky. Konverzia kyseliny alfa-linolénovej na EPA prebieha nasledovne.
- Kyselina alfa-linolénová (C18: 3) → C18: 4 delta-6 desaturázou (enzým, ktorý zavádza dvojitú väzbu na šiestej CC väzbe - pri pohľade z karboxylového (COOH) konca reťazca mastných kyselín - prenosom elektrónov) .
- C18: 4 → C20: 4 elongázou mastných kyselín (enzým, ktorý sa predlžuje mastné kyseliny orgánom C2).
- C20: 4 → kyselina eikosapentaenová (C20: 5) delta-5 desaturázou (enzým, ktorý vnáša dvojitú väzbu na piatu CC väzbu - ako je zrejmé z karboxylového (COOH) konca reťazca mastných kyselín - prenosom elektrónov).
Ženy vykazujú účinnejšiu syntézu EPA z kyseliny alfa-linolénovej v porovnaní s mužmi, čo možno pripísať účinkom estrogénu. Zatiaľ čo zdravé mladé ženy premieňajú asi 21% kyseliny alfa-linolénovej dodávanej v potrave (potravou) na EPA, iba asi 8% kyseliny alfa-linolénovej z potravy sa premieňa na EPA u zdravých mladých mužov. Na zabezpečenie endogénnej syntézy EPA je potrebná dostatočná aktivita delta-6 aj delta-5 desaturáz. Obe desaturázy vyžadujú predovšetkým určité mikroživiny pyridoxín (vitamín B6), biotín, vápnik, magnézium a zinok, aby si zachovali svoju funkciu. Nedostatok týchto mikroživín vedie k zníženiu aktivity desaturázy a následne k zhoršeniu syntézy EPA. Okrem deficitu mikroživín aktivitu delta-6 desaturázy inhibujú aj nasledujúce faktory:
- Zvýšený príjem nasýtených a nenasýtených mastné kyseliny, ako je kyselina olejová (C18: 1; n-9-FS) a kyselina linolová (C18: 2; n-6-FS).
- Alkohol konzumácia vo vysokých dávkach a dlhodobo, chronická konzumácia alkoholu.
- Zvýšený cholesterol
- Inzulín-dependentný diabetes mellitus
- Vírusové infekcie
- Stres - uvoľňovanie lipolytického hormóny, ako je epinefrín, ktorý vedie k štiepeniu triglyceridy (TG, trojité estery trojmocného alkohol glycerol s tromi tučnými kyseliny) a uvoľňovanie nasýtených a nenasýtených mastných kyselín stimuláciou triglyceridov lipáza.
- Starnutie
Okrem syntézy EPA z kyseliny alfa-linolénovej sú za premenu kyseliny linolovej (C6: 5; n-18-FS) na kyselinu arachidónovú (C2: 6) zodpovedné aj delta-20 a delta-4 desaturáza a elongáza mastných kyselín. (n-6-FS) a kyselina olejová (C18: 1; n-9-FS) až kyselina eikosatriénová (C20: 3; n-9-FS). Kyselina alfa-linolénová a kyselina linolová teda súperia o rovnaké enzýmové systémy pri syntéze ďalších biologicky dôležitých polynenasýtených mastných kyselín. kyseliny, s kyselinou alfa-linolénovou, ktorá má vyššiu afinitu (väzba pevnosť) pre delta-6 desaturázu v porovnaní s kyselinou linolovou. Ak sa napríklad v produkte dodáva viac kyseliny linolovej ako kyseliny alfa-linolénovej stravaexistuje zvýšená endogénna syntéza prozápalovej (zápalovo podporujúcej) omega-6 mastnej kyseliny arachidónovej a znížená endogénna syntéza protizápalovej (protizápalovej) omega-3 mastnej kyseliny EPA. To ilustruje význam kvantitatívne vyváženého pomeru kyseliny linolovej a kyseliny alfa-linolénovej v strave. Podľa Nemeckej spoločnosti pre výživu (DGE) je pomer omega-6 k omega-3 mastným látkam kyseliny v strave by malo byť 5: 1 z hľadiska preventívne účinného zloženia. Nadmerný príjem kyseliny linolovej - v súlade s dnešnou stravou (prostredníctvom olejov z obilných klíčkov, slnečnicový olej, zeleninový a diétny margarín atď.) a suboptimálna aktivita enzýmov, najmä delta-6 desaturázy v dôsledku častého nedostatku mikroživín, živín interakcie, hormonálne vplyvy atď., sú dôvodom, prečo je syntéza EPA z kyseliny alfa-linolénovej u ľudí veľmi pomalá a na nízkej úrovni (v priemere maximálne 10%), čo je dôvod, prečo sa EPA považuje za podstatnú (životne dôležitú) zlúčeninu perspektíva. Na dosiahnutie požadovaného množstva 1 g EPA je nevyhnutný príjem asi 20 g čistej kyseliny alfa-linolénovej - čo zodpovedá asi 40 g ľanového oleja. Toto množstvo však nie je praktické, čo znemožňuje konzumáciu EPA studený-voda ryby ako sleď a makrela (2 rybie jedlá / týždeň, čo zodpovedá 30-40 g rýb / deň) alebo priame správa dohôd o hospodárskom partnerstve do rybí tuk kapsule tak významné. Iba strava bohatá na EPA zaisťuje optimálne koncentrácie tejto vysoko nenasýtenej mastnej kyseliny v ľudskom tele.
Vstrebávanie
EPA môže byť v strave prítomný vo voľnej forme aj vo viazanom stave triglyceridy (TG, trojité estery trojmocného alkohol glycerol s tromi mastnými kyselinami) a fosfolipidy (PL, fosfor-obsahujúce amfifilné látky lipidy ako základné zložky bunkových membrán), ktoré podliehajú mechanickej a enzymatickej degradácii v gastrointestinálnom trakte (ústa, žalúdok, tenké črevo). Mechanickou disperziou - žuvaním, žalúdočnou a črevnou peristaltikou - a pôsobením žlč, diétne lipidy sú emulgované a tým sa štiepia na malé olejové kvapôčky (0.1 - 0.2 μm), ktoré môžu byť napadnuté lipázami (enzýmy ktoré štiepia voľné mastné kyseliny (FFS) z lipidy → lipolýza). Pregastrická (základňa jazyk, predovšetkým v ranom detstve) a žalúdočné (žalúdok) lipázy iniciujú štiepenie triglyceridy a fosfolipidy (10 - 30% lipidov v strave). Hlavná lipolýza (70-90% lipidov) sa však vyskytuje v dvanástnik (duodenálne) a jejunum (jejunum) pôsobením pankreatických (pankreatických) esteráz, ako je pankreatická lipáza, karboxylester lipáza a fosfolipázy, ktorého sekrécia (sekrécia) je stimulovaná cholecystokinínom (CCK, peptidový hormón gastrointestinálneho traktu). Monoglyceridy (MG, glycerol esterifikované mastnou kyselinou, ako je EPA), lyzovanéfosfolipidy (glycerol esterifikovaný a kyselina fosforečná) a voľné mastné kyseliny vrátane EPA, ktoré sú výsledkom štiepenia TG a PL, sa kombinujú v lúmene tenkého čreva spolu s ďalšími hydrolyzovanými lipidmi, ako sú napr. cholesterolua žlčové kyseliny za vzniku zmiešaných micel (sférické štruktúry s priemerom 3 - 10 nm, v ktorých je lipid molekuly sú usporiadané tak, aby voda-rozpustné časti molekuly sú otočené smerom von a vo vode nerozpustné časti molekuly sú otočené dovnútra) - micelárna fáza pre solubilizáciu (zvýšenie rozpustnosti) - ktoré umožňujú absorpciu lipofilných (v tukoch rozpustných) látok do enterocytov (buniek tenkého čreva) epitel) dvanástnik a jejunum. Choroby gastrointestinálneho traktu spojené so zvýšenou produkciou kyseliny, ako napr Zollingerov-Ellisonov syndróm (zvýšená syntéza hormónu gastrín nádormi v pankrease alebo v hornej časti tenké črevo), môcť viesť postihnutým vstrebávanie lipidu molekuly a teda na steatorea (patologicky zvýšený obsah tuku v stolici), pretože tendencia k tvorbe micel klesá s poklesom pH v črevnom lúmene. Tuk vstrebávanie za fyziologických podmienok je medzi 85-95% a môže sa vyskytovať dvoma mechanizmami. Na jednej strane MG, lyso-PL, cholesterolu a EPA môžu prechádzať cez fosfolipidovú dvojitú membránu enterocytov pasívnou difúziou kvôli ich lipofilnej povahe a na druhej strane zapojením membrány proteíny, ako sú FABPpm (proteín viažuci mastné kyseliny plazmatickej membrány) a FAT (translokáza mastných kyselín), ktoré sú okrem iných prítomné aj v iných tkanivách. tenké črevo, Ako sú pečeň, oblička, tukové tkanivo - adipocyty (tukové bunky), srdce a placentaumožňujúce absorpciu lipidov do buniek. Diéta s vysokým obsahom tukov stimuluje intracelulárnu (vo vnútri bunky) expresiu FAT. V enterocytoch sa EPA, ktorá bola inkorporovaná (absorbovaná) ako voľná mastná kyselina alebo vo forme monoglyceridov a uvoľnená pod vplyvom intracelulárnych lipáz, viaže na FABPc (proteín viažuci mastné kyseliny v cytosole), ktorý má vyššiu afinitu k nenasýteným ako k nasýteným mastným kyselinám s dlhým reťazcom a je vyjadrená (tvorená) najmä v kefovom okraji jejuna. Následná aktivácia proteínu viazaného EPA pomocou adenozín trifosfát (ATP) -závislý acyl-koenzým A (CoA) syntetáza (→ EPA-CoA) a prenos EPA-CoA na ACBP (proteín viažuci acyl-CoA), ktorý slúži ako intracelulárny pool a transportér aktivovaného dlhého reťazca mastné kyseliny (acyl-CoA), na jednej strane umožňuje resyntézu triglyceridov a fosfolipidov v hladkom endoplazmatickom retikule (systém bohatých rozvetvených kanálov rovinných dutín uzavretých membránami) a - odstránením mastných kyselín z rovnováhy difúzie - zabudovaním ďalšie mastné kyseliny do enterocytov na strane druhej. Nasleduje inkorporácia TG a PL obsahujúcich EPA do chylomikrónov (CM, lipoproteínov) zložených z lipidov - triglyceridov, fosfolipidov, cholesterolu a estery cholesterolu - a apolipoproteíny (proteínová časť lipoproteínov, funguje ako štruktúrne skelety a / alebo rozpoznávanie a dokovanie molekulynapríklad pre membránové receptory), ako napríklad apo B48, AI a AIV, a sú zodpovedné za transport lipidov prijatých v čreve do periférnych tkanív a pečeň. Namiesto toho, aby boli uložené v chylomikrónoch, môžu byť TG a PL obsahujúce EPA transportované do tkanív vo VLDL (veľmi nízke hustota lipoproteíny). K odstráneniu absorbovaných lipidov z potravy pomocou VLDL dochádza najmä v stave hladu. Reesterifikácia lipidov v enterocytoch a ich inkorporácia do chylomikrónov môže byť narušená pri určitých ochoreniach, ako sú napr. Addisonova choroba (adrenokortikálna nedostatočnosť) a lepok-indukovaná enteropatia (chronická choroba z sliznice tenkého čreva v dôsledku intolerancia lepku), čo má za následok zníženie tuku vstrebávanie a nakoniec steatorea (patologicky zvýšený obsah tuku v stolici).
Doprava a distribúcia
Chylomikróny bohaté na lipidy (pozostávajúce z 80 - 90% triglyceridov) sa vylučujú (vylučujú) do intersticiálnych priestorov enterocytov exocytózou (transport látok z bunky) a transportujú preč cez lymfa. Cez truncus intestinalis (nepárový lymfatický zberný kmeň brušnej dutiny) a ductus thoracicus (lymfatický zberný kmeň hrudnej dutiny) vstupujú chylomikróny do podklíčkovej žila (podkľúčová žila), respektíve jugulárna žila (jugulárna žila), ktoré sa zbiehajú a vytvárajú brachiocefalickú žilu (ľavá strana) - angulus venosus (venózny uhol). Venae brachiocephalicae oboch strán sa spájajú a vytvárajú nepárového predstaveného dutá žila (superior vena cava), ktorá ústi do pravé átrium z srdce. Čerpacou silou srdce, chylomikróny sa zavádzajú do periférnych zariadení obeh, kde majú polčas (čas, v ktorom sa hodnota, ktorá sa s časom exponenciálne znižuje, zníži na polovicu) približne 30 minút. Počas transportu do pečene sa väčšina triglyceridov z chylomikrónov štiepi pôsobením lipoproteínu na glycerol a voľné mastné kyseliny vrátane EPA. lipáza (LPL) umiestneného na povrchu endotelových buniek krv kapiláry, ktoré sú absorbované periférnymi tkanivami, ako sú svaly a tukové tkanivá, čiastočne pasívnou difúziou a čiastočne sprostredkovanou nosičom - FABPpm; TUK. Týmto procesom sa chylomikróny degradujú na zvyšky chylomikrónu (CM-R, častice zvyškov chylomikrónu s nízkym obsahom tuku), ktoré sa sprostredkované apolipoproteínom E (ApoE) viažu na špecifické receptory v pečeni. Dochádza k absorpcii CM-R do pečene. prostredníctvom receptorom sprostredkovanej endocytózy (invagináciu z bunková membrána → uškrtenie vezikúl obsahujúcich CM-R (endozómy, bunkové organely) do vnútra bunky). Endozómy bohaté na CM-R fúzujú s lyzozómami (bunkové organely s hydrolýzou) enzýmy) v cytosole pečeňových buniek, čo vedie k štiepeniu voľných mastných kyselín vrátane EPA z lipidov v CM-R. Po naviazaní uvoľneného EPA na FABPc, jeho aktivácii ATP-závislou acyl-CoA syntetázou a prenose EPA-CoA na ACBP, dochádza k reesterifikácii triglyceridov a fosfolipidov. Resyntetizované lipidy môžu byť ďalej metabolizované (metabolizované) v pečeni a / alebo zabudované do VLDL (veľmi nízke hustota lipoproteíny), aby cez ne prešli cez krvný obeh do extrahepatálnych („mimo pečene“) tkanív. Pretože VLDL cirkuluje v krv viaže sa na periférne bunky, triglyceridy sú štiepené pôsobením LPL a uvoľnené mastné kyseliny vrátane EPA sú internalizované pasívnou difúziou a transmembránovým transportom proteíny, ako napríklad FABPpm a FAT. To vedie k katabolizmu VLDL na IDL (medziprodukt hustota lipoproteíny) a následne na LDL (lipoproteíny s nízkou hustotou; lipoproteíny s nízkou hustotou bohaté na cholesterol), ktoré zásobujú periférne tkanivá cholesterolom. V bunkách cieľových tkanív, ako je krv, pečeň, mozog, srdce a koža, EPA sa môže zabudovať - v závislosti od funkcie a potrieb bunky - do fosfolipidov bunkových membrán, ako aj do membrán bunkových organel, ako napr. mitochondrie („Energetické elektrárne“ buniek) a lyzozómy (bunkové organely s kyslým pH a tráviacim účinkom enzýmy), ktorý sa používa ako východisková látka na syntézu protizápalových (protizápalových) látok eikosanoidy (látky podobné hormónom, ktoré pôsobia ako imunomodulátory a neurotransmitery), ako napríklad séria 3 prostaglandíny a leukotriény série 5 alebo skladované vo forme triglyceridov. Početné štúdie preukázali, že štruktúra mastných kyselín fosfolipidov v bunkových membránach silne závisí od zloženia mastných kyselín v strave. Vysoký príjem EPA teda spôsobuje zvýšenie podielu EPA vo fosfolipidoch plazmatickej membrány vytláčaním kyseliny arachidónovej, čím sa zvyšuje tekutosť membrány, čo má zase účinky na membránový ligand. interakcie, permeabilita (permeabilita), medzibunkové interakcie a enzýmové aktivity.
degradácia
Katabolizmus (odbúravanie) mastných kyselín sa vyskytuje vo všetkých bunkách tela a je lokalizovaný v mitochondrie („Energetické elektrárne“ článkov). Výnimky sú erytrocyty (červené krvinky), ktoré chýbajú mitochondriea nervové bunky, ktorým chýbajú enzýmy štiepiace mastné kyseliny. Reakčný proces katabolizmu mastných kyselín sa nazýva aj ß-oxidácia, pretože k oxidácii dochádza na ß-C atóme mastných kyselín. Pri ß-oxidácii sa predtým aktivované mastné kyseliny (acyl-CoA) oxidačne rozkladajú na niekoľko acetyl-CoA (aktivovaných octová kyselina skladajúci sa z 2 atómov C) v cykle, ktorý prebieha opakovane. V tomto procese sa acyl-CoA skracuje o 2 atómy uhlíka - čo zodpovedá jednému acetyl-CoA - na jeden cyklus. Na rozdiel od nasýtených mastných kyselín, ktorých katabolizmus nastáva podľa ß-oxidačnej špirály, prebiehajú nenasýtené mastné kyseliny, ako napríklad EPA, počas svojej degradácie niekoľkými konverznými reakciami - v závislosti od počtu dvojitých väzieb - pretože sú v prírode konfigurované cis (oba substituenty sú na tej istej strane referenčnej roviny), ale pre ß-oxidáciu musia byť v trans-konfigurácii (oba substituenty sú na opačných stranách referenčnej roviny). Aby bolo možné získať ß-oxidáciu, musí sa najskôr EPA viazaný v triglyceridoch a fosfolipidoch uvoľniť hormonálne citlivými lipázami. V hladovaní a stres situáciách je tento proces (→ lipolýza) zosilnený v dôsledku zvýšeného uvoľňovania lipolytického hormóny ako adrenalín. EPA uvoľňovaný počas lipolýzy sa môže priamo privádzať k ß-oxidácii v tej istej bunke alebo tiež v iných tkanivách, do ktorých sa dostane cez krvný obeh viazaný na bielkovina. V cytosóle buniek je EPA aktivovaná na ATP závislou acyl-CoA syntetázou (→ EPA-CoA) a transportovaná cez vnútornú mitochondriálnu membránu do mitochondriálnej matrice pomocou karnitínu, molekuly receptora pre aktivované mastné kyseliny s dlhým reťazcom .V mitochondriálnej matrici sa EPA-CoA zavádza do ß-oxidácie, ktorej cyklus prebieha raz - nasledovne.
- Acyl-CoA → alfa-beta-trans-enoyl-CoA (nenasýtená zlúčenina) → L-beta-hydroxyacyl-CoA → beta-ketoacyl-CoA → acyl-CoA (Cn-2).
Výsledkom je EPA skrátená o 2 atómy C, ktorá musí byť pred vstupom do nasledujúceho reakčného cyklu enzymaticky transkonfigurovaná na svojej cis dvojnej väzbe. Pretože prvá dvojitá väzba EPA - ako je vidieť na konci reťazca mastných kyselín s COOH - je lokalizovaná na nepárne číslovanom atóme C (→ beta-gama-cis-enoyl-CoA), je izomerizácia na alfa-beta-trans- enoyl-CoA, ktorý je medziproduktom ß-oxidácie, sa vyskytuje priamo pôsobením izomerázy. Po opätovnom spustení dvoch ß-oxidačných cyklov a skrátení reťazca mastných kyselín o ďalšie 2 x 2 atómy uhlíka nastáva trans konfigurácia nasledujúcej cis dvojnej väzby EPA, ktorá - pri pohľade z konca COOH reťazec mastných kyselín - je umiestnený na párnom atóme C (→ alfa-beta-cis-enoyl-CoA). Za týmto účelom sa alfa-beta-cis-enoyl-CoA hydratuje na D-beta-hydroxyacyl-CoA pomocou hydratázy (enzýmu, ktorý do molekuly začleňuje H2) a následne izomerizuje na L-beta-hydroxyacyl-CoA pomocou epimerázy ( enzým, ktorý mení asymetrické usporiadanie atómu C v molekule). Posledne menovaný je možné priamo zaviesť do jeho reakčného cyklu ako medziprodukt ß-oxidácie. Kým sa aktivovaný EPA úplne nerozloží na acetyl-CoA, sú potrebné 3 ďalšie konverzné reakcie (2 izomerázové reakcie, 1 hydratáza-epimerázová reakcia) a 5 ďalších ß-oxidačných cyklov, takže ß-oxidácia prebehne celkovo 9-krát, Prebieha 5 konverzných reakcií (3 izomerázy, 2 hydratázové-epimerázové reakcie) - čo zodpovedá 5 existujúcim cis-dvojitým väzbám a vytvára sa 10 acetyl-CoA a redukované koenzýmy (9 NADH2 a 4 FADH2). Acetyl-CoA, ktorý je výsledkom katabolizmu EPA, sa zavádza do citrátového cyklu, v ktorom dochádza k oxidačnej degradácii organických látok za účelom získania redukovaných koenzýmov, ako sú NADH2 a FADH2, ktoré spolu so zníženými koenzýmami z ß-oxidácie v dýchacích cestách reťazce sa používajú na syntézu ATP (adenozín trifosfát, univerzálna forma okamžite dostupnej energie). Aj keď nenasýtené mastné kyseliny vyžadujú počas ß-oxidácie konverzné reakcie (cis → trans), analýzy celého tela u potkanov bez kŕmenia odhalili, že označené nenasýtené mastné kyseliny vykazujú podobnú rýchlu degradáciu ako nasýtené mastné kyseliny.
vylučovanie
Za fyziologických podmienok by vylučovanie tuku stolicou nemalo presahovať 7% pri príjme tuku 100 g / deň kvôli vysokej miere absorpcie (85 - 95%). Malassimilačný syndróm (zhoršené využitie živín v dôsledku zníženého odbúravania a / alebo absorpcie), napríklad v dôsledku nedostatočného žlč sekrécia kyseliny a pankreatickej šťavy, respektíve ochorenie tenkého čreva, môže viesť na zníženie absorpcie tukov v čreve a tým na steatorea (patologicky zvýšený obsah tuku (> 7%) v stolici).
