Lipoproteín

Lipoproteíny sú nekovalentné makromolekulové komplexy zložené z lipidov a špecifických transportných proteínov, tzv. apolipoproteínov. Rôzne typy lipidov a proteínov tvoria rôzne druhy lipoproteínových častíc, ktoré sa delia na základe svojej hustoty. Lipoproteínové častice slúžia na transport triacylglycerolov a cholesterolu v krvi a podielajú sa na regulácii syntézy cholesterolu. Defekty v syntéze súčastí lipoproteínových častíc a s nimi súviacich molekúl môžu viesť k závažným ochoreniam, medzi nimi aj k cukrovke a ateroskleróze .
Klasifikácia.
Lipoproteíny sú klasifikované podľa svojej hustoty, pričom takáto klasifikácia koreluje aj s ich klasifikáciou podľa funkcie – lipoproteíny o rôznej hustote plnia v organizme odlišné funkcie. Najväčšie sú tzv. chylomikróny, ktoré transportujú lipidy vstrebané z tenkého čreva do iných orgánov. Spolu s nimi sú najmenej husté VLDL častice (z angl. very low density lipoproteins, lipoproteíny s veľmi nízkou hustotou), ktoré prenášajú lipidy z pečeňe do iných orgánov. LDL častice (z angl. low density lipoproteins, lipoproteíny s nízkou hustotou) prenášajú cholesterol do periférnych tkanív a tým signalizujú jeho dostatok, resp. nedostatok. Najmenšie, HDL častice (z angl. high density lipoproteins, lipoproteíny s vysokou hustotou), poskytujú ostatným lipoproteínovým časticiam apolipoproteíny a pomáhajú esterifikovať cholesterol a prenášať estery cholesterolu.
Keďže sú lipidy transportované krvou, patria lipoproteíny medzi proteíny krvnej plazmy a podobne sa môžu klasifikovať podľa ich pohyblivosti v elektrickom poli. Podľa tejto klasifikácie sú rozlišované α-lipoproteíny, kam patria HDL častice, pre-β-lipoproteíny, kam sa zaraďujú VLDL častice a β-lipoproteíny, čím sa myslia LDL častice. Chylomikróny sú v porovnaní s ostatnými časticami obrovské a v elektrickom poli sa relatívne k nim skoro vôbec nepohybujú.
Apolipoproteíny.
Apolipoproteín je názov pre proteínovú zložku lipiproteínov. Existuje mnoho druhov apolipoproteínov, ktorých výskyt je na rôznych druhoch lipoproteínov odlišný. Ich funkcia sa takisto odlišuje, v rôznych tkanivách sa vyskytuje rozdielny súbor receptorov pre jednotlivé druhy apolipoproteínov. Niektoré slúžia na signalizáciu, niektoré na lokalizáciu a niektoré slúžia ako enzýmy spostredkujúce reakcie priamo na lipoproteínových časticiach alebo takéto enzýmy aktivujú. Podľa veľkosti, reakcií so špecifickými protilátkami a charakteristickej distribúcie medzi lipoproteínmi je možné klasifikovať minimálne 10 typov apolipoproteínov. V skratke sa apolipoproteíny označujú písmenami "apo", za ktorými nasleduje číslo ich triedy (A-E) a prípadne za pomlčkou rímske alebo arabské číslo, ktoré špecifikuje presný typ apolipoproteínu.
Funkcia.
Chylomikróny sú syntetizované v endoplazmatickom retikulu enterocytov z triacylglycerolov a cholesterolu vstrebaných v tenkom čreve. Odtiaľ putujú cez lymfatické tkanivo do krvi. V krvných kapilárach adipocytov (tukových buniek), srdca, kostrových svalov a mliečnych žliaz sa aktivuje ApoC-II, ktorý aktivuje enzým lipoproteín lipázu. Tá hydrolyzuje triacylglyceroly na glycerol a voľné mastné kyseliny, ktoré sa dostávajú do okolitých buniek. Chylomikróny tak transportujú energeticky bohaté mastné kyseliny do buniek, ktoré sú schopné energiu v tejto podobe využiť (srdce, svaly) alebo skladovať (adipocyty). Po hydrolýze väčšiny triacylglycerolov zostanú po chylomikrónoch tzv. chylomikrónové zvyšky, ktoré obsahujú zvyšky triacylglycerolov, cholesterol, apoE a apoB-48. Receptory v pečeni viažu apoE, čím sa spúšťa endocytóza chylomikrónových zvyškov do hepatocytov (buniek pečene). Táto metabolická cesta lipidov sa nazýva aj vonkajšia metabolická dráha.
Ak strava jedinca obsahuje viac lipidov, ako je využiteľných pre výrobu energie alebo iných molekúl, sú triacylglyceroly a cholesteroly premenené na svoje estery a zbalené do VLDL častíc, ktoré putujú do krvi (endogénna metabolická dráha). Zvýšený výskyt VLDL častíc v krvi je tiež spôsobený zvýšeným príjmom sacharidov, ktoré sú v pečeni štiepené na glukózu a cez glykolýzu a následnú syntézu z acetylkoenzýmu A sú premieňané na triacylgklyceroly. VLDL okrem lipidových esterov obsahuje aj apoB-100, apoC-I, apoC-II, apoC-III a apoE. Krvou sú transportované do svalov a tukového tkaniva, kde apoC-II, podobne ako v prípade chylomikrónov, aktivuje lipoproteín lipázu a spôsobuje uvoľnenie voľných mastných kyselín do buniek. Adipocyty mastné kyseliny opäť premieňajú na triacylglyceroly a produkujú v podobe tukových kvapôčok. Myocyty (svalové bunky), naopak, mastné kyseliny oxidujú a získavajú z nich energiu. Strata triacylglycerolov spôsobuje premenu VLDL na zvyšky po VLDL (tiež IDL, z angl. intermediate-density lipoproteins, lipoproteíny so strednou hustotou). IDL sa po ďalšom odstránení triacylglycerolov menia na LDL častice, bohaté na cholesterol a estery cholesterolu a obsahujúce predovšetkým apoB-100. Tie prenášajú cholesterol do svalov, štítnej žľazy a tukového tkaniva, prípadne do makrofágov. Cholesterol, ktorý nie je využitý týmito tkanivami, je transportovaný LDL časticami späť do pečene, ktorá má tzv. LDL receptor pre apoB-100. Ten sprostredkuje endocytózu LDL častíc do hepatocytov, z ktorých môžu byť z tohto zvyškového cholesterolu syntetizové cholové kyseliny alebo môže byť skladované v podobe kvapôčok. Týmto spôsobom je zároveň signalizovaný dostatok cholesterolu a zastavená syntéza cholesterolu z acetylkoenzýmu A v pečeni.
HDL častice sa zúčastňujú endogénneho transportu a metabolizmu cholesterolu tzv. reverznou metabolickou dráhou. Vznikajú v tenkom čreve a v pečeni a obsahujú len malé množstvo lipidov. Ich prevažnú časť tvorí apoA-I a všetky ostatné lipoproteíny. Tiež obsahujú enzým lecitín-cholesterol acyl transferázu, ktorá katalyzuje vznik esteru cholesterolu z lecitínu (čiže fosfatidylcholínu). Cholesterol esterifikujú a preberajú od chylomikrónov a VLDL častíc, čím sa menia z nascentných HDL častíc v tvare disku na zrelé HDL častice so sférickým tvarom. Cholesterol tiež môžu preberať od makrofágov. Následneho transportujú do pečene, prípadne ho môžu dodávať LDL časticiam. V pečeni sa HDL viažu na receptor SR-BI, ktorý nesprostredkuje endocytózu, ale iba selektívne transportuje cholesterol do hepatocytov. Cholesterol sa v nich následne mení na cholové kyseliny a ich soli, ktoré sú skladované v žlčníku.
Poruchy metabolizmu lipoproteínov.
Poruchy v metabolizme lipoproteínov sú väčšinov dané genetickou poruchou v géne pre niektorý z apolipoproteínov alebo ich receptorov, môžu však byť podmienené aj iným ochorením. Pri ochorení sa väčšinou zvyšuje množstvo jednej z tried lipoproteínových častíc a tieto ochorenia sa súhrnne nazývajú hyperlipoproteinémie. Podľa toho, ktorá trieda lipoproteínov je v krvi nadprodukovaná, je možné rozdeliť hyperlipoproteinémie na 5 typov.
Typ I: Familiárna hyperchylomikronémia.
Pri tomto type hyperlipoproteinémie je v krvi zvýšená frakcia chylomikrónov, čo môže byť spôsobené nedostatočnou aktivitou lipoproteín lipázy alebo apolipoproteínu C-II. Typickými príznakmi sú xantómy (žlté tukové ložiská v koži), hepatomegália, tuk v sietnici a pankreatitída.
Typ II: Familiárna hypercholesterolémia.
Pri tomto ochorení je zvýšená frakcia buď iba LDL častíc (typ IIa) alebo LDL aj VLDL častíc (typ IIb). Druhý typ je v populácii hojnejší a najčastejšie ho spôsobuje defekt v LDL receptoroch spôsobený mutáciou. Toto ochorenie je dedičné autozomálne dominantne a je jedným z najčastejších príčin aterosklerózy, keďže pre poruchu LDL receptoru nie je do adipocytov a hepatocytov prostredníctvom LDL častíc prenesený signál o dostatočnom množstve cholesterolu v krvi.
Typ III: Choroba širokého β-pruhu.
Toto ochorenie je signalizované zvýšením IDL frakcie v krvi, čo je spôsobené poruchou apolipoproteínu E alebo jeho receptoru. Názov tejto choroby je odvodený z rozšírenia frakcie β po elektroforetickej separácii lipoproteínov. U jedincov s chorobou širokého β-pruhu sa typicky v 20. roku života objavuje ateroskleróza.
Typ IV: Familiárna hypertriacylglycerolnémia.
Pri tomto ochorení je zvýšená hladina VLDL častíc, jej príčina však nie je známa. Často je spájaná s cukrovkou a zvýšenou toleranciou voči zvýšenej koncentrácii glukózy v krvi a predpokladá sa, že je pri nej znížená aktivita lipoproteín lipázy. U postihnutých jedincov sa často objavuje ateroskleróza.
Typ V: Familiárna kombinovaná hyperlipidémia.
Familiárna kombinovaná hyperlipidémia je vlastne kombináciou typov I a IV metabolických porúch lipoproteínov. Je pri nej zvýšená frakcia chylomikrónov a VLDL častíc a je spôsobená zvýšeným príjmom lipidov v potrave.