Kyselina eikosapentaenová (EPA) je dlouhý řetězec (≥ 12 uhlík (C) atomy), polynenasycené (> 1 dvojná vazba) mastné kyseliny (anglicky: PUFAs, polynenasycené mastné kyseliny) patřící do skupiny omega-3 mastných kyselin (n-3 FS, je přítomna první dvojná vazba - jak je patrné z methylového (CH3) konce řetězce mastných kyselin - na třetí CC vazbě) - C20: 5; n-3. EPA lze dodat jak prostřednictvím strava, hlavně prostřednictvím olejů z tukových mořských ryb, jako jsou makrely, sledě, úhoři a lososi, a syntetizovány (vytvořeny) v lidském organismu z esenciální (vitální) kyseliny alfa-linolenové n-3 FS (C18: 3).
Syntéza
Kyselina alfa-linolenová je prekurzorem (prekurzorem) pro endogenní (endogenní) syntézu EPA a vstupuje do těla výhradně prostřednictvím strava, zejména prostřednictvím rostlinných olejů, jako jsou len, vlašský ořech, řepkový a sójový olej. Desaturací (vložením dvojných vazeb, přeměnou nasycené sloučeniny na nenasycenou) a prodloužením (prodloužením řetězce mastných kyselin o 2 atomy C) se kyselina alfa-linolenová metabolizuje (metabolizuje) na EPA v hladkém endoplazmatickém retikulu (strukturně bohaté buněčné organely s kanálovým systémem dutin obklopených membránami) leukocyty (bílý krev buňky) a játra buňky. Konverze kyseliny alfa-linolenové na EPA probíhá následovně.
- Kyselina alfa-linolenová (C18: 3) → C18: 4 delta-6 desaturázou (enzym, který vloží dvojnou vazbu na šestou CC vazbu - jak je patrné z karboxylového (COOH) konce řetězce mastných kyselin - přenosem elektronů) .
- C18: 4 → C20: 4 mastnou kyselinou elongázou (enzym, který se prodlužuje mastné kyseliny tělem C2).
- C20: 4 → kyselina eikosapentaenová (C20: 5) delta-5 desaturázou (enzym, který vloží dvojnou vazbu na pátou CC vazbu - jak je patrné z karboxylového (COOH) konce řetězce mastných kyselin - přenosem elektronů).
Ženy vykazují účinnější syntézu EPA z kyseliny alfa-linolenové ve srovnání s muži, což lze přičíst účinkům estrogenu. Zatímco zdravé mladé ženy přeměňují přibližně 21% kyseliny alfa-linolenové dodávané stravou (potravou) na EPA, pouze asi 8% kyseliny alfa-linolenové z potravy se přeměňuje na EPA u zdravých mladých mužů. K zajištění endogenní syntézy EPA je vyžadována dostatečná aktivita jak delta-6, tak delta-5 desaturáz. Obě desaturázy vyžadují zejména určité mikroživiny pyridoxin (vitamín B6), biotin, vápník, magnézium a zinek, aby si udrželi svoji funkci. Nedostatek těchto mikroživin vede ke snížení aktivity desaturázy a následně k narušení syntézy EPA. Kromě nedostatku mikroživin je aktivita delta-6 desaturázy také inhibována následujícími faktory:
- Zvýšený příjem nasycených a nenasycených mastné kyseliny, jako je kyselina olejová (C18: 1; n-9-FS) a kyselina linolová (C18: 2; n-6-FS).
- Alkohol konzumace ve vysokých dávkách a po dlouhou dobu, chronická konzumace alkoholu.
- Zvýšený cholesterol
- Na inzulínu závislý diabetes mellitus
- Virové infekce
- Stres - uvolňování lipolytik hormonů, jako je epinefrin, který vede ke štěpení triglyceridů (TG, trojné estery trojmocného alkohol glycerol se třemi mastnými kyseliny) a uvolňování nasycených a nenasycených mastných kyselin stimulací triglyceridů lipáza.
- Stárnutí
Kromě syntézy EPA z kyseliny alfa-linolenové jsou delta-6 a delta-5 desaturáza a elongáza mastných kyselin také zodpovědné za přeměnu kyseliny linolové (C18: 2; n-6-FS) na kyselinu arachidonovou (C20: 4 ; n-6-FS) a kyselina olejová (C18: 1; n-9-FS) na kyselinu eikosatrienovou (C20: 3; n-9-FS). Kyselina alfa-linolenová a kyselina linolová tedy soutěží o stejné enzymové systémy při syntéze dalších biologicky důležitých polynenasycených mastných kyselin kyseliny, s kyselinou alfa-linolenovou, která má vyšší afinitu (vazba pevnost) pro delta-6 desaturázu ve srovnání s kyselinou linolovou. Je-li například v produktu dodáno více kyseliny linolové než kyseliny alfa-linolenové stravadochází ke zvýšené endogenní syntéze prozánětlivé (zánět podporující) omega-6 mastné kyseliny arachidonové a ke snížení endogenní syntézy protizánětlivé (protizánětlivé) omega-3 mastné kyseliny EPA. To ilustruje význam kvantitativně vyváženého poměru kyseliny linolové a kyseliny alfa-linolenové ve stravě. Podle Německé společnosti pro výživu (DGE) je poměr omega-6 k omega-3 mastným kyseliny ve stravě by mělo být 5: 1, pokud jde o preventivně účinné složení. Nadměrný příjem kyseliny linolové - v souladu s dnešní stravou (prostřednictvím olejů z obilných klíčků, slunečnicový olej, rostlinný a dietní margarín atd.) a suboptimální aktivita enzymu, zejména delta-6 desaturázy v důsledku častého nedostatku mikroživin, živin interakcí, hormonální vlivy atd., jsou důvodem, proč je syntéza EPA z kyseliny alfa-linolenové u lidí velmi pomalá a na nízké úrovni (v průměru maximálně 10%), což je důvod, proč je EPA považována za esenciální (životně důležitou) sloučeninu perspektivní. K dosažení požadovaného množství 1 g EPA je nutný příjem asi 20 g čisté kyseliny alfa-linolenové - což odpovídá asi 40 g lněného oleje. Toto množství však není praktické, což činí spotřebu EPA bohatou studený-voda ryby, jako jsou sledě a makrely, (2 rybí jídla / týden, což odpovídá 30-40 g ryb / den) nebo přímé správa EPA až do konce rybí tuk kapsle tak významné. Pouze strava bohatá na EPA zajišťuje optimální koncentrace této vysoce nenasycené mastné kyseliny v lidském těle.
Vstřebávání
EPA může být ve stravě přítomen jak ve volné formě, tak ve vázané formě triglyceridů (TG, trojné estery trojmocného alkohol glycerol se třemi mastnými kyselinami) a Fosfolipidy (PL, fosfor-obsahující amfifilní lipidy jako základní složky buněčných membrán), které podléhají mechanické a enzymatické degradaci v gastrointestinálním traktu (ústa, žaludek, tenké střevo). Mechanickou disperzí - žvýkáním, žaludeční a střevní peristaltikou - a působením žluč, dietní lipidy jsou emulgovány, a tak se štěpí na malé kapičky oleje (0.1-0.2 µm), které mohou být napadeny lipázami (enzymy které štěpí volné mastné kyseliny (FFS) lipidy → lipolýza). Pregastric (základna jazyk, zejména v raném dětství) a žaludeční (žaludek) lipázy iniciují štěpení triglyceridů a Fosfolipidy (10-30% dietních lipidů). Hlavní lipolýza (70-90% lipidů) se však vyskytuje v duodenum (duodenální) a jejunum (jejunum) působením pankreatických (pankreatických) esteráz, jako je pankreatická lipáza, karboxylester lipáza a fosfolipázy, jehož sekrece (sekrece) je stimulována cholecystokininem (CCK, peptidový hormon zažívacího traktu). Monoglyceridy (MG, glycerol esterifikovaný mastnou kyselinou, jako je EPA), lyso-Fosfolipidy (glycerol esterifikovaný a kyselina fosforečná) a volné mastné kyseliny, včetně EPA, vzniklé štěpením TG a PL se kombinují v lumen tenkého střeva spolu s dalšími hydrolyzovanými lipidy, jako je cholesterolu, a žlučové kyseliny za vzniku smíšených micel (sférické struktury o průměru 3 - 10 nm, ve kterých je lipid molekuly jsou uspořádány tak, aby voda- části rozpustné molekuly jsou otočeny směrem ven a části molekuly nerozpustné ve vodě jsou otočeny dovnitř) - micelární fáze pro solubilizaci (zvýšení rozpustnosti) - které umožňují příjem lipofilních (v tucích rozpustných) látek do enterocytů (buněk tenkého střeva) epitel) z duodenum a jejunum. Nemoci gastrointestinálního traktu spojené se zvýšenou produkcí kyseliny, jako je Zollinger-Ellisonův syndrom (zvýšená syntéza hormonu gastrin nádory v pankreatu nebo horní části tenké střevo), umět vést postiženým vstřebávání lipidů molekuly a tím i steatorea (patologicky zvýšený obsah tuku ve stolici), protože tendence k tvorbě micel klesá s poklesem pH v lumen střeva. Tlustý vstřebávání za fyziologických podmínek se pohybuje mezi 85-95% a může nastat dvěma mechanismy. Na jedné straně, MG, lyso-PL, cholesterolu a EPA mohou procházet fosfolipidovou dvojitou membránou enterocytů pomocí pasivní difúze kvůli jejich lipofilní povaze a na druhé straně zapojením membrány Proteinů, jako je FABPpm (protein vázající mastné kyseliny plazmatické membrány) a FAT (translokáza mastných kyselin), které jsou kromě tenké střevo, Jako játra, ledvina, tuková tkáň - adipocyty (tukové buňky), srdce a placenta, umožňující absorpci lipidů do buněk. Dieta s vysokým obsahem tuku stimuluje intracelulární (uvnitř buňky) expresi FAT. V enterocytech se EPA, která byla začleněna (absorbována) jako volná mastná kyselina nebo ve formě monoglyceridů a uvolněna pod vlivem intracelulárních lipáz, váže na FABPc (protein vázající mastné kyseliny v cytosolu), který má vyšší afinita k nenasyceným než k nasyceným mastným kyselinám s dlouhým řetězcem a je vyjádřena (vytvořena) zejména v okraji štětce jejunu. Následná aktivace proteinu vázaného EPA pomocí adenosin trifosfát (ATP) -závislý acyl-koenzym A (CoA) syntetáza (→ EPA-CoA) a přenos EPA-CoA na ACBP (protein vázající acyl-CoA), který slouží jako intracelulární složka a transportér aktivovaného dlouhého řetězce mastné kyseliny (acyl-CoA), na jedné straně umožňuje resyntézu triglyceridů a fosfolipidů v hladkém endoplazmatickém retikulu (bohatě rozvětvený kanálový systém rovinných dutin uzavřených membránami) a - odstraněním mastných kyselin z difúzní rovnováhy - začleněním další mastné kyseliny do enterocytů na straně druhé. Poté následuje inkorporace TG a PL obsahující EPA do chylomikronů (CM, lipoproteiny) složených z lipidů - triglyceridů, fosfolipidů, cholesterolu a estery cholesterolu - a apolipoproteiny (proteinová část lipoproteinů, funkce jako strukturální lešení a / nebo rozpoznávání a dokování molekulynapříklad pro membránové receptory), jako je apo B48, AI a AIV, a jsou odpovědné za transport lipidů ze stravy absorbovaných ve střevě do periferních tkání a játra. Místo toho, aby byly uloženy v chylomikronech, mohou být TG a PL obsahující EPA také transportovány do tkání ve VLDL (velmi nízké hustota lipoproteiny). K odstranění absorbovaných dietních lipidů pomocí VLDL dochází zejména ve stavu hladovění. Reesterifikace lipidů v enterocytech a jejich začlenění do chylomikronů může být narušena u některých onemocnění, jako je Addisonova nemoc (adrenokortikální nedostatečnost) a lepek-indukovaná enteropatie (chronické onemocnění z sliznice tenkého střeva kvůli nesnášenlivost lepku), což má za následek snížení tuku vstřebávání a nakonec steatorea (patologicky zvýšený obsah tuku ve stolici).
Doprava a distribuce
Chylomikrony bohaté na lipidy (skládající se z 80-90% triglyceridů) se vylučují (vylučují) do intersticiálních prostorů enterocytů pomocí exocytózy (transport látek z buňky) a transportují se pryč lymfy. Přes truncus intestinalis (nepárový lymfatický sběrný kmen břišní dutiny) a ductus thoracicus (lymfatický sběrný kmen hrudní dutiny) vstupují chylomikrony do podklíčkové žíla (podklíčková žíla), respektive krční žíla (krční žíla), které se sbíhají a tvoří brachiocefalickou žílu (levá strana) - angulus venosus (žilní úhel). Venae brachiocephalicae na obou stranách se spojily a vytvořily nepárového představeného vena cava (superior vena cava), která ústí do pravé síně z srdce. Čerpací silou srdce, chylomikrony jsou zavedeny do periferních oběh, kde mají poločas (čas, ve kterém je hodnota, která se s časem exponenciálně snižuje na polovinu) přibližně 30 minut. Během transportu do jater se většina triglyceridů z chylomikronů štěpí na glycerol a volné mastné kyseliny, včetně EPA, působením lipoproteinu lipáza (LPL) umístěný na povrchu endotelových buněk krev kapiláry, které jsou absorbovány periferními tkáněmi, jako jsou svaly a tukové tkáně, částečně pasivní difúzí a částečně zprostředkovaným nosičem - FABPpm; TLUSTÝ. Tímto procesem se chylomikrony degradují na zbytky chylomikronu (CM-R, částice zbytku chylomikronu s nízkým obsahem tuku), které se zprostředkované apolipoproteinem E (ApoE) vážou na specifické receptory v játrech. Dochází k příjmu CM-R do jater prostřednictvím receptorem zprostředkované endocytózy (invaze z buněčná membrána → uškrcení vezikulů obsahujících CM-R (endozomy, buněčné organely) do buněčného vnitřku). Endosomy bohaté na CM-R fúzují s lysosomy (buněčné organely s hydrolýzou) enzymy) v cytosolu jaterních buněk, což má za následek štěpení volných mastných kyselin, včetně EPA, z lipidů v CM-R. Po navázání uvolněného EPA na FABPc, jeho aktivaci ATP-dependentní acyl-CoA syntetázou a přenosu EPA-CoA na ACBP dochází k reesterifikaci triglyceridů a fosfolipidů. Resyntetizované lipidy mohou být dále metabolizovány (metabolizovány) v játrech a / nebo zabudovány do VLDL (velmi nízké hustota lipoproteiny), které jimi procházejí krví do extrahepatálních („mimo játra“) tkání. Jako VLDL cirkulující v krev váže se na periferní buňky, triglyceridy jsou štěpeny působením LPL a uvolněné mastné kyseliny, včetně EPA, jsou internalizovány pasivní difúzí a transmembránovým transportem Proteinů, například FABPpm a FAT. To má za následek katabolismus VLDL na IDL (meziprodukt hustota lipoproteiny) a následně na LDL (lipoproteiny s nízkou hustotou; lipoproteiny s nízkou hustotou bohaté na cholesterol), které zásobují periferní tkáně cholesterolem. V buňkách cílových tkání, jako je krev, játra, mozek, srdce a kůže, EPA může být zabudován - v závislosti na funkci a potřebách buňky - do fosfolipidů buněčných membrán i do membrán buněčných organel, jako jsou mitochondrie („Energetické elektrárny“ buněk) a lysozomy (buněčné organely s kyselým pH a trávením enzymy), používaný jako výchozí látka pro syntézu protizánětlivých (protizánětlivých) látek eikosanoidy (látky podobné hormonům, které působí jako imunomodulátory a neurotransmitery), jako je řada 3 prostaglandiny a leukotrieny řady 5 nebo skladované ve formě triglyceridů. Četné studie ukázaly, že struktura mastných kyselin fosfolipidů v buněčných membránách je silně závislá na složení mastných kyselin ve stravě. Vysoký příjem EPA tedy způsobuje zvýšení podílu EPA ve fosfolipidech plazmatické membrány vytěsněním kyseliny arachidonové, čímž se zvyšuje tekutost membrány, což má zase účinky na membránový ligand interakcí, permeabilita (permeabilita), mezibuněčné interakce a enzymové aktivity.
degradace
Katabolismus (degradace) mastných kyselin se vyskytuje ve všech buňkách těla a je lokalizován v mitochondrie („Energetické elektrárny“ článků). Výjimky jsou erytrocyty (červené krvinky), které chybí mitochondriea nervové buňky, které postrádají enzymy štěpící mastné kyseliny. Reakční proces katabolismu mastných kyselin se také nazývá ß-oxidace, protože k oxidaci dochází na atomu ß-C mastných kyselin. Při ß-oxidaci se dříve aktivované mastné kyseliny (acyl-CoA) oxidačně odbourávají na několik acetyl-CoA (aktivovaných octová kyselina skládající se ze 2 atomů C) v cyklu, který probíhá opakovaně. V tomto procesu je acyl-CoA zkrácen o 2 atomy C - což odpovídá jednomu acetyl-CoA - na „běh“. Na rozdíl od nasycených mastných kyselin, jejichž katabolismus probíhá podle ß-oxidační spirály, procházejí nenasycené mastné kyseliny, jako je EPA, během své degradace několika konverzními reakcemi - v závislosti na počtu dvojných vazeb - protože jsou v přírodě konfigurovány cis (oba substituenty jsou na stejné straně referenční roviny), ale pro ß-oxidaci musí být v trans-konfiguraci (oba substituenty jsou na opačných stranách referenční roviny). Aby byly k dispozici pro ß-oxidaci, musí být EPA vázaná v triglyceridech a fosfolipidech nejprve uvolněna hormonálně citlivými lipázami. V hladovění a stres situacích je tento proces (→ lipolýza) zesílen kvůli zvýšenému uvolňování lipolytik hormonů jako adrenalin. EPA uvolňovaný během lipolýzy může být přiváděn přímo k β-oxidaci ve stejné buňce nebo také v jiných tkáních, do kterých se dostává prostřednictvím krevního oběhu vázaného na albumin. V cytosolu buněk je EPA aktivována ATP-dependentní acyl-CoA syntetázou (→ EPA-CoA) a transportována přes vnitřní mitochondriální membránu do mitochondriální matrice pomocí karnitinu, molekuly receptoru pro aktivované mastné kyseliny s dlouhým řetězcem V mitochondriální matrici se EPA-CoA zavádí do ß-oxidace, jejíž cyklus probíhá jednou - následovně.
- Acyl-CoA → alfa-beta-trans-enoyl-CoA (nenasycená sloučenina) → L-beta-hydroxyacyl-CoA → beta-ketoacyl-CoA → acyl-CoA (Cn-2).
Výsledkem je EPA zkrácená o 2 atomy C, která musí být před vstupem do dalšího reakčního cyklu enzymaticky transkonfigurována na své cis dvojné vazbě. Protože první dvojná vazba EPA - jak je patrné z konce řetězce COOH v mastných kyselinách - je lokalizována na lichém atomu C (→ beta-gama-cis-enoyl-CoA), je izomerace na alfa-beta-trans- enoyl-CoA, který je meziproduktem beta-oxidace, se vyskytuje přímo působením izomerázy. Poté, co byly znovu spuštěny dva ß-oxidační cykly a řetězec mastných kyselin byl zkrácen o další 2 x 2 atomy C, nastává trans konfigurace další cis dvojné vazby EPA, která - při pohledu z COOH konce řetězec mastných kyselin - je umístěn na sudém atomu C (→ alfa-beta-cis-enoyl-CoA). Za tímto účelem je alfa-beta-cis-enoyl-CoA hydratován na D-beta-hydroxyacyl-CoA pomocí hydratázy (enzym, který do molekuly zabuduje H2) a následně izomerizován na L-beta-hydroxyacyl-CoA pomocí epimerázy ( enzym, který mění asymetrické uspořádání atomu C v molekule). Ten může být přímo zaveden do svého reakčního cyklu jako meziprodukt ß-oxidace. Dokud se aktivovaná EPA úplně nerozloží na acetyl-CoA, jsou nutné 3 další konverzní reakce (2 isomerasové reakce, 1 hydratáza-epimerázová reakce) a 5 dalších β-oxidačních cyklů, takže ß-oxidace proběhne celkem 9krát, Probíhá 5 konverzních reakcí (3 isomerázy, 2 hydratázy-epimerázové reakce) - což odpovídá 5 existujícím cis-dvojným vazbám a vzniká 10 acetyl-CoA a redukované koenzymy (9 NADH2 a 4 FADH2). Acetyl-CoA, který je výsledkem katabolismu EPA, se zavádí do citrátového cyklu, ve kterém dochází k oxidační degradaci organických látek za účelem získání redukovaných koenzymů, jako jsou NADH2 a FADH2, které společně se sníženými koenzymy z ß-oxidace v dýchacích cestách řetězce se používají k syntéze ATP (adenosin trifosfát, univerzální forma okamžitě dostupné energie). Přestože nenasycené mastné kyseliny vyžadují během ß-oxidace konverzní reakce (cis → trans), celotělové analýzy u potkanů krmených bez tuku odhalily, že značené nenasycené mastné kyseliny vykazují podobnou rychlou degradaci jako nasycené mastné kyseliny.
Vylučování
Za fyziologických podmínek by vylučování tuků ve stolici nemělo překročit 7% při příjmu tuku 100 g / den kvůli vysoké rychlosti absorpce (85-95%). Malassimilační syndrom (zhoršené využití živin v důsledku sníženého rozkladu a / nebo absorpce), například v důsledku nedostatečného žluč sekrece kyselé a pankreatické šťávy a onemocnění tenkého střeva v tomto pořadí vést ke snížení absorpce tuku ve střevě a tím k steatorea (patologicky zvýšený obsah tuku (> 7%) ve stolici).
