نظام مكوك كارنيتين وآثاره

ترتبط الأحماض الدهنية ذات العائمة الحرة المنبعثة من الأنسجة الدهنية في الدم بجزيء بروتين الناقل يسمى ألبومين المصل ، والذي ينقل الأحماض الدهنية إلى السيتوبلازم للخلايا المستهدفة مثل القلب والعضلات الهيكلية وغيرها من خلايا الأنسجة ، حيث تكون للوقود. ولكن قبل استخدام الأحماض الدهنية من قبل الخلايا المستهدفة لإنتاج ATP وأكسدة بيتا ، يجب تنشيط الأحماض الدهنية بأطوال سلسلة من 14 كربونات أو أكثر ثم نقلها إلى مصفوفة الميتوكوندريا للخلية من خلال ثلاثة تفاعلات إنزيمية لـ كارنيتين المكوك.التفاعل الأول لمكوك الكارنيتين هو عملية من خطوتين محفزة من قبل عائلة من isozymes من توليفات الأسيل-COA في غشاء الميتوكوندريا الخارجي ، مما يسهل تنشيط COA الأحماض الدهنية عن طريق تشكيل روابط ثيويستر بين كربوكسيل الأحماض الدهنية والثيول Acyl-Coa.in في الخطوة الأولى من التفاعل ، يحفز Synthetase Acyl-CoA نقل مجموعة أحادي الفوسفات الأدينوزين (AMP) من جزيء ATP إلى حمض دهني ، مما يؤدي . يتم تحلل البيروفوسفات الذي يتكون من التحلل المائي لروابط طاقة عالية في ATP على الفور بواسطة بيروفوسفاتاز غير عضوي إلى جزيئين من PI. تهاجم مجموعة الثيول من COA الخلوي الأسيلادينيلات ، مما يؤدي إلى تشكيل AMP لتشكيل Thioester Acyl-Coa. Arnitine لتشكيل acylcarnitine الدهنية. يتم تحفيز هذا transesterification بواسطة إنزيم في غشاء الميتوكوندريا الخارجي يسمى Carnitine acyltransferase 1 (المعروف أيضًا باسم carnitine palmityltransferase 1 ، cpt1). Carnitine-acylcarnitine translocase (CACT) الموجود على الغشاء الداخلي للميتوكوندريا. لكل جزيء من الأسيلة الدهنية التي تدخل المصفوفة ، فإن هذا المضاد يعيد جزيءًا واحدًا من الكارنيتين من المصفوفة إلى مساحة الغشاء الداخلي.

في التفاعل الثالث والأخير لمكوك الكارنيتين ، يتم نقل مجموعة الأسيل الدهنية من الأسيلتين الدهنية إلى COA ، وتجديد جزيئات الأسيل الدهنية وجزيئات carnitine الحرة. يُعرف أيضًا باسم Carnitine Palmitoyltransferase 2 ، CPT2) الموجود على السطح الداخلي للغشاء الداخلي للميتوكوندريا. ثم يتم نقل جزيء الكارنيتين المتشكل إلى مساحة الغشاء عبر نفس الناقلات القتالية (Cact) ، بينما يدخل الأسيل coa الدهون β- أكسدة.

ينظم أكسدة بيتا الأحماض الدهنية

عملية الدخول بوساطة الكارنيتين هي عامل الحد من المعدل لأكسدة الأحماض الدهنية وهي نقطة تنظيمية مهمة.

كبح

عندما يتم تزويد الكبد بالجلوكوز الذي لا يمكن أكسده أو تخزينه كجليكوجين ، يبدأ الكبد في تصنيع الدهون الثلاثية بنشاط من الجلوكوز الزائد. وهذا يزيد من تركيز malonyl-coa Acyltransferase 1 ، الذي يمنع الوصول إلى الأحماض الدهنية إلى مصفوفة الميتوكوندريا لأكسدة بيتا. هذا تثبيط يمنع انهيار الأحماض الدهنية أثناء حدوث التوليف.

تفعيل

يحدث تنشيط مكوك كارنيتين بسبب الحاجة إلى أكسدة الأحماض الدهنية المطلوبة لإنتاج الطاقة. بعد تقلصات العضلات المكثفة أو الصيام ، تنخفض تركيزات ATP وتزداد AMP ، مما يؤدي إلى تنشيط البروتين المنشط AMP (AMPK). -coa carboxylase ، الذي يحفز عادة تخليق malonyl-coa. هذا الفسفرة يمنع الكربوكسيلاز الأسيتيل-COA ، والذي بدوره يقلل من تركيزات malonyl-coa. توريد ATP.

عنصر الاستنساخ

مستقبلات ALPHA المنشط بتروكيزيسيسوم (PPARα) هي مستقبلات نووية تعمل كعامل نسخ. 1 و 2 ، وقصيرة ، متوسطة ، طويلة ، وسلاسل الأسيل الأسيل الأسيل-CoA الأسيل-CoA والإنزيمات ذات الصلة.يعمل PPARα كعامل نسخ في سياقين ؛ كما هو موضح سابقًا ، عندما يزداد الطلب على الطاقة على هدم الدهون ، كما هو الحال أثناء الصيام بين الوجبات أو أثناء الجوع المطول. من بين أشياء أخرى ، التحول الأيضي للقلب من الجنين إلى المولود الجديد. في الجنين ، تكون مصادر الوقود في عضلة القلب هي الجلوكوز واللاكتات ، ولكن في القلب الوليدي ، الأحماض الدهنية هي الوقود الرئيسي اللازم لتفعيل PPARα ، لذلك هو يمكن بدوره تنشيط الجينات اللازمة لاستقلاب الأحماض الدهنية في هذه المرحلة.

الآثار الفسيولوجية

وكمثال على التوليف الطبيعي ، فإن شخصًا 70 كجم (150 رطلاً) ينتج 11-34 ملغ من الكارنيتين يوميًا. الأدوات التي تتناول نظامًا غذائيًا مختلطًا مع اللحوم الحمراء وغيرها من المنتجات الحيوانية تستهلك حوالي 60-180 ملغ من الكارنيتين يوميًا ، بينما يستهلك النباتيين حوالي 10-12 ملغ يوميًا. يتم امتصاص الغالبية (54-86 ٪) من الكارنيتين التي تم الحصول عليها من النظام الغذائي في الأمعاء الدقيقة قبل دخول مجرى الدم. حوالي 20 غرام (0.71 أوقية) ، كلها تقريبا موجودة في خلايا العضلات والهيكل العظمي. يتم استقلاب الكارنيتين بمعدل حوالي 400 ميكرول (65 ملغ) في اليوم ، أقل من 1 ٪ من متاجر الجسم.