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Metabolismo lipídico Las grasas (o triglicéridos) de nuestro cuerpo, estan presentes alli, ya sea por la ingesta como alimentos o fueron sintetizadas por los adipocitos o hepatocitos, a partir de los precursores de carbohidratos (Figura 1).

El metabolismo de los lípidos conlleva la oxidación de los ácidos grasos para generar energía o sintetizar nuevos lípidos a partir de moléculas constituyentes más pequeñas. El metabolismo de los lípidos se asocia con el metabolismo de los carbohidratos, ya que los productos de la glucosa (como el acetil CoA) se pueden convertir en lípidos. La imagen superior muestra la fórmula química para un triglicérido, y el panel inferior muestra la fórmula para un monoglicérido.

Figura 1. Triglicéridos degradados en un monoglicérido Una molécula de triglicéridos (a) se descompone en un monoglicérido (b). El metabolismo de los lípidos comienza en el intestino, donde los triglicéridos ingeridos se descomponen en ácidos grasos de cadena más pequeña y, posteriormente, en moléculas de monoglicéridos (ver Figura 1b) por las lipasas pancreáticas, enzimas que descomponen las grasas después de que son emulsionadas por sales biliares. Cuando los alimentos llegan al intestino delgado en forma de quimo, las células intestinales liberan una hormona digestiva llamada colecistoquinina (CCK) en la mucosa intestinal. CCK estimula la liberación de lipasa pancreática del páncreas y estimula la contracción de la vesícula biliar para liberar las sales biliares almacenadas en el intestino. CCK también viaja al cerebro, donde puede actuar como un supresor del hambre. Juntas, las lipasas pancreáticas y las sales biliares descomponen los triglicéridos en ácidos grasos libres. Estos ácidos grasos pueden ser transportados a través de la membrana intestinal. Sin embargo, una vez que atraviesan la membrana, se recombinan para formar nuevamente moléculas de triglicéridos. Dentro de las células intestinales, estos triglicéridos se empaquetan junto con las moléculas de colesterol en vesículas de fosfolípidos llamadas quilomicrones (Figura 2).

Los quilomicrones permiten que las grasas y el colesterol se muevan dentro del ambiente acuoso de sus sistemas linfático y circulatorio. Los quilomicrones abandonan los enterocitos por exocitosis e ingresan al sistema linfático a través de los lácteos en las vellosidades del intestino. Desde el sistema linfático, los quilomicrones se transportan al sistema circulatorio. Una vez en la circulación, pueden ir al hígado o almacenarse en células grasas (adipocitos) que comprenden tejido adiposo (grasa) que se encuentra en todo el cuerpo.

Esta figura muestra un quilomicrón que contiene triglicéridos y moléculas de colesterol, así como otros lípidos. Figura 2. Quilomicrones. Los quilomicrones contienen triglicéridos, moléculas de colesterol y otras apolipoproteínas (moléculas de proteínas). Funcionan para transportar estas moléculas insolubles en agua desde el intestino, a través del sistema linfático y hacia el torrente sanguíneo, que transporta los lípidos al tejido adiposo para su almacenamiento.

Lipolisis ¿Cómo se obtiene energía de la grasa ? Los triglicéridos primero se deben descomponer por hidrólisis en sus dos componentes principales:  

los ácidos grasos y el glicerol.

Este proceso, llamado lipólisis, tiene lugar en el citoplasma. Los ácidos grasos resultantes se oxidan mediante la oxidación β en acetil CoA, que se utiliza en el ciclo de Krebs. El glicerol que se libera de los triglicéridos después de la lipólisis ingresa directamente a la vía de la glucólisis como DHAP. Debido a que una molécula de triglicéridos produce tres moléculas de ácidos grasos con hasta 16 o más carbonos en cada una, las moléculas de grasa producen más energía que los carbohidratos y son una fuente importante de energía para el cuerpo humano. Los triglicéridos producen más del doble de energía por unidad de masa en comparación con los carbohidratos y las proteínas. Por lo tanto, cuando los niveles de glucosa son bajos, los triglicéridos pueden convertirse en moléculas de acetil CoA y usarse para generar ATP a través de la respiración aeróbica.

La descomposición de los ácidos grasos, llamada oxidación de ácidos grasos o beta (β) -oxidación, comienza en el citoplasma, donde los ácidos grasos se convierten en moléculas de acilo graso CoA. Este acilo graso CoA se combina con carnitina para crear una molécula de acil carnitina grasa, que ayuda a transportar el ácido graso a través de la membrana mitocondrial. Una vez dentro de la matriz mitocondrial, la molécula de acil carnitina grasa se convierte nuevamente en acilo CoA grasa y luego en acetil CoA (Figura 3). El acetil CoA recién formado ingresa al ciclo de Krebs y se usa para producir ATP de la misma manera que el acetil CoA derivado del piruvato.

Esta figura muestra las reacciones que descomponen los ácidos grasos. El panel superior muestra la conversión de ácidos grasos en carnitina. El panel inferior muestra la conversión de carnitina en acetil-CoA. Figura 3. Desglose de los ácidos grasos. Durante la oxidación de los ácidos grasos, los triglicéridos se pueden descomponer en moléculas de acetil CoA y usarse para obtener energía cuando la glucosa disminuye.

Cetogénesis Si se crea un exceso de acetil CoA a partir de la oxidación de los ácidos grasos el ciclo de Krebs se sobrecarga y no se puede manejar, el acetil CoA se desvía de su ruta, para crear cuerpos cetonicos. Estos cuerpos cetónicos pueden servir como combustible si los niveles de glucosa son demasiado bajos en el cuerpo. Las cetonas sirven como combustible en tiempos de inanición prolongada o cuando los pacientes sufren de diabetes no controlada y no pueden utilizar la mayor parte de la glucosa circulante. En ambos casos, las reservas de grasa se liberan para generar energía a través del ciclo de Krebs y generarán cuerpos de cetona cuando se acumula demasiada acetil CoA. En esta reacción de síntesis de cetona, el exceso de acetil CoA se convierte en hidroximetilglutaril CoA (HMG CoA). HMG CoA es un precursor del colesterol y es un intermediario que se encuentra posteriormente, se convierte en βhidroxibutirato, el cuerpo cetónico primario en la sangre.

Figura 4. Cetogénesis. El exceso de acetil CoA se desvía del ciclo de Krebs a la vía de la cetogénesis. Esta reacción se produce en las mitocondrias de las células hepáticas. El resultado es la producción de β-hidroxibutirato, el cuerpo cetónico primario que se encuentra en la sangre. OXIDACION DE LOS CUERPOS CETONICOS Los órganos que clásicamente se cree que dependen únicamente de la glucosa, como el cerebro, pueden usar cetonas como fuente de energía alternativa. Esto mantiene el funcionamiento del cerebro cuando la glucosa es limitada. Cuando las cetonas se producen más rápido de lo que pueden usarse, pueden descomponerse en CO2 y acetona.

La acetona se elimina por exhalación. Un síntoma de la cetogénesis es que el aliento del paciente huele dulce como el alcohol. Este efecto proporciona una forma de saber si un diabético controla adecuadamente la enfermedad. El dióxido de carbono producido puede acidificar la sangre, lo que lleva a la cetoacidosis diabética, una condición peligrosa en los diabéticos. Las cetonas se oxidan para producir energía para el cerebro. El beta (β) hidroxibutirato se oxida a acetoacetato y se libera NADH. Se añade una molécula de HS-CoA al acetoacetato, formando acetoacetil CoA. El carbono dentro de la acetoacetil CoA que no está enlazado a la CoA se desprende, dividiendo la molécula en dos. Este carbono se une a otra HS-CoA libre, lo que da como resultado dos moléculas de acetil CoA. Estas dos moléculas de acetil CoA se procesan luego a través del ciclo de Krebs para generar energía (Figura 5).

Figura 5. Oxidación de la cetona. Cuando la glucosa está limitada, los cuerpos cetónicos se pueden oxidar para producir acetil CoA que se utilizará en el ciclo de Krebs para generar energía.

Lipogénesis Cuando los niveles de glucosa son abundantes, el exceso de acetil CoA generado por la glucólisis se puede convertir en ácidos grasos, triglicéridos, colesterol, esteroides y sales biliares. Este proceso, llamado lipogénesis, crea lípidos (grasa) de la acetil CoA y tiene lugar en el citoplasma de los adipocitos (células grasas) y los hepatocitos (células hepáticas). Cuando consume más glucosa o carbohidratos de los que su cuerpo necesita, su sistema utiliza acetil CoA para convertir el exceso en grasa. Aunque hay varias fuentes metabólicas de acetil CoA, se deriva más comúnmente de la glucólisis. La disponibilidad de Acetil CoA es significativa, ya que inicia la lipogénesis. La lipogénesis comienza con acetil CoA y avanza mediante la adición posterior de dos átomos de carbono de otro acetil CoA; este proceso se repite hasta que los ácidos grasos tengan la longitud adecuada. Debido a que este es un proceso anabólico creador de bonos, se consume ATP. Sin embargo, la creación de triglicéridos y lípidos es una forma eficiente de almacenar la energía disponible en carbohidratos. Los triglicéridos y los lípidos, moléculas de alta energía, se almacenan en el tejido adiposo hasta que se necesitan. Aunque la lipogénesis se produce en el citoplasma, la acetil CoA necesaria se crea en las mitocondrias y no se puede transportar a través de la membrana mitocondrial. Para resolver este problema, el piruvato se convierte en oxaloacetato y acetil CoA. Se requieren dos enzimas diferentes para estas conversiones. El oxaloacetato se forma a través de la acción de la piruvato carboxilasa, mientras que la acción de la piruvato deshidrogenasa crea acetil CoA. El oxaloacetato y el acetil CoA se combinan para formar citrato, que puede atravesar la membrana mitocondrial e ingresar al citoplasma. En el citoplasma, el citrato se convierte de nuevo en oxaloacetato y acetil CoA. El oxaloacetato se convierte en malato y luego en piruvato. El piruvato cruza la membrana mitocondrial para esperar el próximo ciclo de lipogénesis. El acetil CoA se convierte en malonil CoA que se usa para sintetizar ácidos grasos. La figura 6 resume las vías del metabolismo de los lípidos.

Figura 6. Metabolismo lipídico. Los lípidos pueden seguir una de varias vías durante el metabolismo. El glicerol y los ácidos grasos siguen diferentes vías.

Capítulo de repaso Los lípidos están disponibles para el cuerpo de tres fuentes. Pueden ingerirse en la dieta, almacenarse en el tejido adiposo del cuerpo o sintetizarse en el hígado. Las grasas ingeridas en la dieta se digieren en el intestino delgado. Los triglicéridos se descomponen en monoglicéridos y ácidos grasos libres, luego se importan a través de la mucosa intestinal. Una vez cruzados, los triglicéridos se resintetizan y se transportan al hígado o al tejido adiposo. Los ácidos grasos se oxidan a través de ácidos grasos o β-oxidación en moléculas de acetil CoA de dos carbonos, que luego pueden ingresar al ciclo de Krebs para generar ATP. Si se crea un exceso de acetil CoA y se sobrecarga la capacidad del ciclo de Krebs, se puede usar el acetil CoA para sintetizar cuerpos de cetona. Cuando la glucosa es limitada, los cuerpos cetónicos se pueden oxidar y usar como combustible. El exceso de acetil CoA generado por el exceso de glucosa o la ingesta de carbohidratos se puede usar para la síntesis de ácidos grasos o lipogénesis. Acetil CoA se utiliza para crear lípidos, triglicéridos, hormonas esteroides, colesterol y sales biliares. La lipólisis es la descomposición de los triglicéridos en glicerol y ácidos grasos, haciéndolos más fáciles de procesar para el cuerpo.

Preguntas de Repaso 1. Los lípidos en la dieta pueden ser ________. A. Se descompone en energía para el cuerpo. B. almacenado como triglicéridos para su uso posterior C. convertido en acetil CoA Todo lo anterior 2. La vesícula biliar proporciona ________ que ayudan al transporte de lípidos a través de la membrana intestinal. A. lipasas B. colesterol C. proteínas D. sales biliares 3. Los triglicéridos son transportados por quilomicrones porque _____ A. no se pueden mover fácilmente en el torrente sanguíneo porque son grasas, mientras que la sangre es agua B. Son demasiado pequeños para moverse por sí mismos. C. los quilomicrones contienen enzimas que necesitan para el anabolismo D. no pueden discurrir a través la membrana intestinal 4. ¿Qué molécula produce la mayor cantidad de ATP?

A. carbohidratos B. FADH2 C. triglicéridos D. NADH 5. ¿Qué moléculas pueden entrar en el ciclo de Krebs? A. quilomicrones B. acetil CoA C. monogliceridos D. Cuerpos Cetonicos 6. El Acetil CoA se puede convertir a todos los siguientes, excepto ___ Cuerpos Cetonicos B. ácidos grasos C. polisacáridos D. triglicéridos Preguntas de pensamiento crítico 1. Discuta cómo los carbohidratos pueden almacenarse como grasa. 2. Si el aliento de un diabético huele a alcohol, ¿qué podría significar esto? Glosario beta (β) -hidroxibutirato Cuerpo cetónico primario producido en el cuerpo. -oxidación beta (β) oxidación de ácidos grasos sales biliares Sales que se liberan del hígado en respuesta a la ingestión de lípidos y rodean los triglicéridos insolubles para ayudar a su conversión a monoglicéridos y ácidos grasos libres. colecistoquinina (CCK), Hormona que estimula la liberación de lipasa pancreática y la contracción de la vesícula biliar para liberar sales biliares. Quilomicrones, vesículas que contienen colesterol y triglicéridos que transportan los lípidos de las células intestinales a los sistemas linfático y circulatorio oxidación de ácidos grasos, desglosamiento de ácidos grasos en ácidos grasos de cadena más pequeña y acetil CoA hidroximetilglutaril CoA (HMG CoA) Molécula creada en el primer paso de la creación de cuerpos cetónicos a partir de acetil CoA. cuerpos cetónicos fuente alternativa de energía cuando la glucosa es limitada, creada cuando se crea demasiada acetil CoA durante la oxidación de los ácidos grasos lipogénesis, Síntesis de lípidos que se produce en el hígado o en los tejidos adiposos. Lipólisis, Desglose de los triglicéridos en glicerol y ácidos grasos moleculas de monogliceridos Lípido que consiste en una única cadena de ácido graso unida a un esqueleto de glicerol lipasas pancreáticas Enzimas liberadas del páncreas que digieren los lípidos en la dieta.

Triglicéridos, lípidos o grasas, que consisten en tres cadenas de ácidos grasos unidas a un esqueleto de glicerol Respuestas para preguntas de pensamiento crítico 1. Los carbohidratos se convierten en piruvato durante la glucólisis. Este piruvato se convierte en acetil CoA y procede a través del ciclo de Krebs. Cuando se produce un exceso de acetil CoA que no puede procesarse a lo largo del ciclo de Krebs, el acetil CoA se convierte en triglicéridos y ácidos grasos para almacenar en el hígado y el tejido adiposo. 2. Si la diabetes no está controlada, las células no absorben ni procesan la glucosa en la sangre. Aunque los niveles de glucosa en la sangre son altos, no hay glucosa disponible para que las células se conviertan en energía. Debido a la falta de glucosa, el cuerpo recurre a otras fuentes de energía, incluidas las cetonas. Un efecto secundario de usar cetonas como combustible genera un olor dulce de alcohol en la respiración.