Acizii grasi nesaturati - de la constituenti epidermali la ingredienti cutanati valorosi

Acizii grasi nesaturati - de la constituenti epidermali la ingredienti cutanati valorosi

1. Acizii grasi in organismul uman : oxidatia acizilor grasi ca proces fiziologic

Acizii grasi reprezinta substratul energogen pentru foarte multe tesuturi cum ar fi miocardul, tesutul muscular scheletal, dar exista si organe care nu utilizeaza acizi grasi. De exemplu,  creierul nu utilizeaza in mod direct acizii grasi. in inanitie ca si in diabetul zaharat creierul utilizeaza corpii cetonici ca sursa de energie; acestia provin din acizii grasi. Eritrocitele nu au mitocondrii si nici lant respirator si deci nu pot sa utilizeze acizii grasi ca substrat energogen.

Oxidarea completa a unui acid gras se desfasoara in 3 etape majore:

-prima etapa: beta-oxidarea acizilor grasi. Este o reactie specifica catabolismului acizilor grasi. In aceasta prima etapa pe langa acetil CoA, sunt labilizati atomii de H si transferati pe coenzime.

-a doua etapa: corespunde degradarii oxidative a restului acetil care rezulta din prima etapa,

-a treia etapa: are loc oxidarea coenzimelor reduse in lantul respirator cuplat cu sinteza de ATP.

Etapa de beta-oxidare a acizilor grasi saturati cu numar par de atomi de C se desfasoara in maniera urmatoare:

Inainte de a se ajunge la beta-oxidarea propriu-zisa se mai parcurg inca alte 2 etape:

1.activarea acizilor grasi,

2.translocarea acestor acizi grasi activati din citoplasma in mitocondrie.

Fig .27  Procesul de beta-oxidatie a acizilor grasi. Cele trei compartimente parcurse de acizii grasi liberi cu ajutorul carnitinei sunt: citoplasma celulara, membrana interna a mitocondriei si spatiul matriceal intramitocondrial

Acizii grasi cu lant scurt si mediu (10 atomi C) nu sunt activati, acestia difuzeaza prin membrana mitocondriala unde sunt transformati (in mitocondrie) in esteri ai coenzimeiA, utilizand GTP ca sursa de energie. GTP poate fi regenerat in ciclul Krebs

Beta-oxidarea propriu-zisa (degradarea a acizilor grasi activati) se petrece prin 4 reactii succesive, sintetizandu-se o serie de coenzime reduse NADH₂ si FADH₂. Prima reactie este catalizata de o dehidrogenza.

Oxidarea acizilor grasi cu numar impar de atomi de C: Unele plante si diverse organisme marine sintetizeaza acizii grasi cu numar impar de atomi de C. In ultimul ciclu al beta-oxidarii a acestor acizi grasi cu numar impar se formeaza acetil CoA si in final propionil CoA care este apoi imediat convertit la succinil CoA pentru a intra mai departe in ciclul acizilor tricarboxilici. Propionil CoA poate sa rezulte in urma catabolismului a patru aminoacizi si anume: valina, izoleucina, metionina, si treonina, cat si in urma descompunerii (catabolismului) catenei laterale  a colesterolului.

Beta-oxidarea acizilor grasi in peroxizom (organite prezente in toate tipurile de celule eucariote, de dimensiuni extrem de mici; acestea cuprind o membran simpla. Acesti peroxizoni sunt sediul oxidarii multor compusi endogeni si exogeni).

Referat: Vitaminele - surse alimentare de vitamine Referat: 41 de sfaturi pentru viata lunga recomandate de doctor

Beta-oxidarea acizilor grasi cu catena lunga. Oxidarile sunt catalizate de enzime specifice numite oxidaze. Aceste oxidaze necesita prezenta oxigenului.

Aceasta beta-oxidare in peroxizom va conduce la acetil-CoA dar fara a fi asociata cu sinteza de ATP la acest nivel. Acetil CoA format difuzeaza din peroxizom in mitocondrie unde este oxidata la CO₂ si H₂O cu sinteza cuplata de ATP sau este convertita la corpi cetonici.

Calea peroxizomala cuprinde aceleasi transferuri chimice ca si calea mitocondriala, insa enzimele sunt diferite. Carnitina nu este necesara pentru transportul acizilor grasi in peroxizom.

Beta-oxidarea peroxizomala nu este depenta de trasnportul radicalilor acil sub forma de esteri ai carnitinei.

Beta-oxidarea acizilor grasi nesaturati cu 2 sau mai multe legaturi duble: Din aceasta categorie mai important sunt acidul palmitoleic care are C16 , o dubla legatura in delta 9, acidul oleic (C18, o dubla legatura delta 9), acidul linoleic(C18, 2 duble legaturi delta 9,12,), acidul linoleic (C18, 3 duble legaturi delta in pozitiile: 9, 12, 15), acidul arahidonic (C20, 4 duble legaturi delta, in pozitiile: 5, 8, 11, 14).

Fig 28. Beta-oxidarea acizilor grasi polinesaturati

Pentru a fi degradati acizii grasi cu mai multe legaturi duble necesita interventia unei alte enzime auxiliare numita epimeraza care transforma izomerul D la izomerul L beta hidroxiacil CoA, care este substratul obitnuit pentru beta-oxidare.

2. Acizii grasi polinesaturati din membranele celulelor pielii: peroxidarea din atacul radicalic ca proces patologic al expunerii pielii la UVA

Acizii grasi nesaturati sunt constituenti importanti ai organului cutanat, pe de o parte pentru ca intra in constitutia membranelor celulare epidermice si dermice, pe de alta parte pentru ca participa la sinteza de ceramide epidermice, prin aditia lor la molecula de sfingosina.

Fig. 29. Structura de baza a unei ceramide epidermice

Actualmente se considera insa ca toate cele trei clase de lipide din piele: ceramide, colesterol, acizi grasi, sunt esentiale pentru mentinerea in parametri normali a epidermului, iar pastrarea unui raport echilibrat: ceramide / colesterol / acizi grasi de      3 / 1 / 1 este o conditie importanta pentru realizarea functiei de bariera a stratului cornos impotriva procesului numit TEWL (trans-epidermal water loss: pierderea de apa trans-epidermala). [21]

Expunerea acuta a pielii la UV produce o scadere dramatica a acizilor grasi epidermici, fapt care poate deveni critic, in caz de cumulare a efectului, fiind un dintre verigile patogenice ale fotoimbatranirii cutanate.  Un astfel de studiu este cel al lui Eun Ju Kim si colab, care evidentiaza prin biopsia cutanata scaderea acizilor grasi, la diverse intervale orare dupa expunerea la UV  [22].

Fig 30  Iradierea acuta cu UV produce scaderea nivelelor de acizi grasi epidermal,iin pielea umana , in vivo,iin studiul lui Eun Ju Kim si colab.

Biopsiile prezentate sunt a unui subiect uman in varsta de 26 ani, dupa iradierea UV, la intervalele orare mentionate. Figura A prezinta acizii grasi din piele, iar figura B trigliceridele, determinate printr-o metoda de fluorescenta enzimatica [38]

In conditii de stres sau de expunere repetata la UVA, acizii grasi polinesaturati din piele devin cea mai vulnerabila tinta la atacul radicalic, datorita prezentei dublelor legaturi din structura lor.

In structura fosfolipidelor membranare acizii grasi polinesaturati cel mai frecvent intalniti sunt acidul linoleic (C18:2 Δ^9,12), acidul linolenic (C 18:3 Δ^6,9,12) si acidul arahidonic (C 20:4 Δ^5,8,11,14

Radiatiile UVA s-au dovedit initiatori eficienti ai procesului de peroxidare lipidica. Mecanismul peroxidarii acizilor grasi polinesaturati este prezentat in  fig 31.

Fig 31. Mecanismul peroxidarii acizilor grasi polinesaturati.

Procesul de peroxidare a acizilor grasi polinesaturati cuprinde urmatoarele etape: un radical liber extrage un atom de hidrogen din pozitia alilica, cu transformarea acidului gras polinesaturat intr-un radical lipidic; urmeaza rearanjarea intramoleculara a dublelor legaturi cu formarea unei diene conjugate; in urma reactiei dintre diena conjugata si oxigenul molecular se formeaza un radical peroxil; radicalul peroxil poate reactiona cu alta molecula de acid gras polinesaturat, formand radicali lipidici, cu transformarea radicalului peroxil in hidroperoxid lipidic.

Alternativ, radicalul peroxil poate forma peroxizi ciclici. Peroxizii lipidici odata formati sufera sciziuni ce duc la propagarea lantului de reactii, la reactii de ramificare si de descompunere. Prin descompunerea peroxizilor lipidici se formeaza o mare diversitate de compusi: alcani (etan, pentan), aldehide (dialdehida malonica, hexanal, 4-hidroxinonenal), acizi grasi epoxi si hidroxi.

Peroxidarea lipidelor membranare afecteaza structura si functiile membranei plasmatice si a membranelor organitelor. Astfel, sunt perturbate potentialele transmembranare, fluxurile ionice si transportul transmembranar, sunt inactivati receptorii de membrana si sunt dereglate caile de semnalizare. Prin procesul de peroxidare lipidica se modifica nu numai componentele membranare de natura lipidica, ci chiar si proteinele, in urma reactiei unor aminoacizi (Cys, Lys) cu produsii aldehidici de peroxidare (dialdehida malonica, hexanal, 4-hidroxinonenal).

Radiatiile UVA induc vacuolizarea reticulului endoplasmic, separarea nucleului de citoplasma [40].

Studiile dermatologice au indicat ca o iradierea cronica cu UVA determina leziuni ale membranelor mitocondriale din toate tipurile de celule ale pielii [40].