لیپولیز چیست؟ بخش اول

لیپولیز یک فرآیند بیوشیمیایی برای شکستن و هیدرولیز تری‌ گلیسرول‌ یا تری‌گلیسریدها به اسیدچرب و گلیسرول است. به آنزیم‌های درگیر در این فرایند لیپاز گفته می‌شود.

این فرآیند حیاتی است، زیرا تری‌گلیسرید ‏در شکل غیر هیدرولیزه خود نمی‌تواند به درون سلول‌ها نفوذ کند.

در بدن ما 3 نوع لیپولیزوجود دارد که در زیر به آن اشاره خواهد شد و لیپولیز در آن به جذب یا آزاد کردن اسیدهای چرب و گلیسرول‌های سلولی و در نتیجه به لیپیدها و انرژی احتیاج دارد.

• لیپولیز دستگاه گوارش مسئول شکستن وتجزیه و در نتیجه جذب تری‌گلیسرول رژیم غذایی است. این آنزیم‌هادر دهان، معده، پانکراس لیپاز وبه دوشکل 1 و 2 (‏PLRP1‎‏ و ‏PLRP2‎‏) هستند.‏
• لیپولیز عروقی میانجی هیدرولیز لیپوپروتئین‌های مرتبط با تری‌گلیسرول‌های ‏بستر مویرگی و آنزیم‌های دخیل لیپوپروتئین لیپاز (LPL) و لیپاز کبدی هستند.
• لیپولیز ‏ درون سلولی مسئول هیدرولیز تری‌گلیسرول‌های ذخیره شده در چربی‌های کوچک درون سلولی و شامل لیپاز خنثی و اسیدی هستند.

لیپاز اسیدی، PH بهینه 4 یا 5 دارد. آنها از مهم‌ترین آنزیم‌های هیدرولیتیک اسید تری‌اسیل گلیسرول در لیزوزوم هستند و می‌توانند استرهای کلسترول را نیز هیدرولیز کنند. این آنزیم‌ها در درجه اول بر روی چربی‌های لیپوپروتئین و اندوسیتوز با واسطه گیرنده تاثیر گرفته و به لیزوزوم تبدیل می‌شوند. با این حال، فعالیت آنها در کنار ماکرواتوفاژی، یک روش لیزوزوم است که کاتابولیسم اجزاء سیتوپلاسمی مانند بیماری غیرطبیعی در پروتئین‌ها و همچنین اندامک‌های آسیب دیده و اضافی را آزاد و به سیتوزولِ محصولات هیدرولیزی تبدیل می‌کند.
PH لیپاز سیتوزولیِ خنثی بطور بهینه در حدود 7 و شامل: چربی لیپاز تری گلیسرید (ATGL)، لیپاز حساس به هورمون (HSL، EC 3.1.1.79) و منوآکیلگلیسرول لیپاز (MGL) است. در ادامه این مقاله ما به تجزیه و تحلیل چربی درون سلولی توسط لیپاز خنثی و مقررات هورمونی و غیر هورمونی آن با توجهی خاص به بافت چربی سفید خواهیم پرداخت، با کلینیک زیبایی دکتر قانعی همراه باشید :

ATGL, HSL, MGL و لیپولیز

اسیدهای چرب ذخیره شده در بافت چربی سفید با عنوان تری‌گلیسرول شناخته شده و معرف بیشترین انرژی ذخیره شده در یوکاریوت‌های (هوهسته‌ای‌های) بیشتر هستند. هنگامیکه انرژی بیشتری مورد احتیاج است، مانند زمانیکه فعالیت بدنی بیشتر و طولانی مدت است، هیدرولیز تری‌اسیل‌گلیسرول اتفاق افتاده و اسیدهای چرب در داخل خون آزاد می‌شوند.

فعالیت‌های پی‌درپی این سه آنزیم در بافت چربی منجر به هیدرولیز تری‌گلیسرول کامل خواهد شد. در این فرایند، بیش از 90 درصد فعالیت‌های لیپولیتیک در آدیپوسیت‌های داخل بدن و چربی‌های کشت شده در بافت‌ها، ATGL و HSL انجام می‌شود.

لیپاز تری گلیسرید چربی

در 3 لیپاز خنثی اشاره شده در بالا، ATGL‏ ‏در سال 2004 و زودتر از بقیه کشف شد. نقش این آنزیم در کاتابولیسم تری‌اسیل گلیسرول پس از تحقیقات مفصل بر روی نیاموشان جهش یافته فاقد آنزیم و بر روی انسان در جهش ژن کدگذاری شده مشخص شد. در انسان، برای مثال، تجمع تری‌سیل‌گلیسرول سیستمی، چربی و کاردیومیوپاتی مشاهده شد. این تحقیقات مشخصاً نشان داد که فعالیت‌های ATGL به حرکت کارآمدتر تری‌گلیسرول چربی و بافت های بدون چربی نیاز دارند.

آنزیم‌های انسان، توسط ژن کروموزوم ‎11p15.5‎ کدگذاری شده است و به خانواده پروتئین‌های دامنه پروتئینی تعلق دارند که در 8 عضو نیاموشان و 9 عضو انسان قرار گرفته‌اند. دامنه گلیکوپروتئین در نیمه ترمینال N وجود داشته و حاوی آنزیم‌های فعال است. در مقابل، نیمه ترمینال C است در درجه اول، یک عملکرد تنظیم شده دارد و در منطقه هیدروفوبیک مسئول اتصال چربی‌های کوچک است که برای فعالیت‌های آنزیمی درون بدن لازمند.

آنزیم ارتولوگ در همه یوکاریوت‌ها چون بی‌مهرگان، مهره‌داران و همچنین قارچها و گیاهان وجود دارند.

آنزیم کاتالیز یا همان اولین مرحله هیدرولیز تری‌اسیل گلیسرول، منجر به شکل‌گیری دی‌آسیل‌گلیسرول (DAG) و یا دی‌آسیل‌گلیسرول ‏و اسیدهای چرب می‌شود:

تری‌اسیل گلیسرول + H₂0 → دی‌آسیل‌گلیسرول ‏ + اسیدهای چرب

ATGL منجر به هیدرولیز‎ زنجیره استرsn-2 ‎ می‌شود، اما در نتیجه تعامل با CGI-58 (پایین)، به زنجیره sn-1 تبدیل می‌شود. بنابراین  ATGL‏ نقشی کلیدی در متابولیسم دارد و همانطور که در تحقیقات بر روی نیاموشانی که از بی‌آنزیمی رنج می‌برند، آمده است‏ فقدان اسیدهای چرب غیر استریفیه باعث مصرف زیاد گلوکز برای تولید انرژی، هیپوگلیسمی، هیپومتابولیسم و هیپوترمیا طی 6 ساعت خواهد شد. در مقایسه با فعالیت تری‌اسیل گلیسرول، آنزیم هیچ فعالیت جزیی و یا حتی ناچیز کاتالیزوری در منو‌آسیل‌گلیسرول ‏(MAG) و یا مونوگلیسرید، دی‌آسیل‌گلیسرول‏، استرهای کلسترول و استرهای رتینول ندارد. فعالیت آنزیم با نظم کامل انجام می‌شود و در تعامل با فعال یا مهارکردن پروتئین‌ها است. برخی چربی‌های‌ موضعی کوچک در زیر مشخص شده‌اند:

CGI-58

مانند لیپاز پانکراس و LPL، که در حضور پروتئین‌های فعال‌کننده بسیار پُرکار هستند، فعالیت کاتالیزوری ATGL ‏توسط پروتئین فعال ژن تطبیقی 58 (CGI-58)، که باعث تحریک مرحله اول لیپولیز درون سلولی می‌شود، افزایش می‌یابد. این پروتئین حفاظت شده در میان این گونه‌ها، در انسان توسط یک ژن روی کروموزوم 3p21 کد گذاری شده است و با پروتئین دامنه ATGL تعامل دارد. تحریک زمانی روی می‌دهد که دو پروتئین همگن تجمع کرده باشند. اهمیت این فعالیت تحریکی بر این واقعیت تاکید دارد که کمبود و یا عملکرد نادرست، باعث تجمع سیستمیک بالای تری‌گلیسرول در انسان و موش‌ها خواهد شد.  CGI-58 در درجه اول در تعامل با perilipin-1 (در زیر آنرا می‌بینید)، یک پروتئین است که باعث پوشش دادن چربی‌ها می‌شود و در شرایط آزمایشگاهی به عنوان یک acyltransferase acylglycerol-3-فسفات آسیل کوآی وابسته عمل می‌کند.

G0S2

این مهارکننده ATGL، در اصل در سلول‌های تک هسته‌ای خونی شناسایی شده است، جایی که عملکرد آن از فاز G0 به G1 در چرخه سلولی نشات می‌گیرد و بنابراین با نام پروتئین G0G1 ‎ تبدیل به پروتئین ‎2 (G0S2) می‌شود. در انسان، این پروتئین توسط ژن کروموزوم ‎ 1q32.2‎کدگذاری شده است. G0S2 در بسیاری از بافت‌ها با بالاترین درجه پس از تخمدان، عضله، و کلیه در بافت‌های چربی و کبد وجود دارد و در بخش‌های مختلف سلولی مانند سیتوپلاسم، میتوکندری، شبکه آندوپلاسمی و چربی‌های کوچک نیز دیده می‌شود. پروتئین در سلول‌های بخش‌هایِ مختلف، کارایی‌های مختلفی مانند:

• لیپولیز
• چرخه سلولی و
• احتمالا آپوپتوز دارد که توانایی آن تعامل با BCL2 و یک عامل ضد آپوپتوز میتوکندری است.

G0S2‎ مانند CGI-58‎ با دامنه پروتئینی ATGL در درون بدن، در محل تجمع چربی‌های کوچک و همچنین آنزیم مهارکننده، بسته به ارتباط فیزیکی میان منطقه ترمینال N در G0S2 ‎  و دامنه پروتئین در تعامل است. اگرچه، به نظر نمی‌رسد که این ارتباط مستقیم در تجمع فعال‌کننده‌‌ی  CGI-58‎ دیده شود.

PEDF

دیگر پروتئین درگیر در تنظیم فعالیت‌های ATGL ‎، عامل مشتق شده رنگدانه اپیتلیوم (PEDF) است و باعث تحریک هیدرولیز تری‌گلیسرول در بافت چربی، کبد و ماهیچه از طریق فعالیت‌های لیپاز می‌شود. این پروتئین که از آن به تفصیل یاد شده است، متعلق به خانواده سرپین مهارنشده بوده و فعالیت‌های زیادی چون تاثیر بر اثرات ضد التهابی، آنتی اکسیدانی، عصبی، ضد توموری و ضد رگ‌زایی دارد. این پروتئین متصل به آنزیم بوده و باعث فعال‌شدن آن می‌شود. این فعالیت ممکن است منجر به گسترش استئاتوز کبدی و پاتوژنز مقاوم در برابر انسولین شود. در نهایت، به نظر می‌رسد که برای انتقال ATGL ‎ به چربی‌های کوچک به انتقال پروتئین و چربی در اندام‌های غشاء سلولی احتیاج است. در حقیقت، انتقال آن به چربی‌های کوچک در غیاب  Sar1، ARF1 ‎ و یا GBF1‎ انجام نمی‌شود و آنزیم‌ها با شبکه آندوپلاسمی ارتباط خود را حفظ کرده و چربی‌های کوچک در آن رشد می‌کنند.

ادامه دارد…