BIOSINTESIS ASILGLISEROL DAN SFINGOLIPID

Mohon maaf lama udah ga posting, ini saya sampaikan posting untuk materi kuliah biokimia. banyak gambar dan rumus yang tidak bisa masuk. untuk itu, silahkan download disini agar mendapat file yang lebih lengkap. 

Senyawa-senyawa asilgliserol merupakan jumlah lipid terbesar di dalam tubuh. Triasilgliserol adalah senyawa lipid yang penting di dalam timbunan lemak (gajih) dan dalam makanan. Selain itu, senyawa asilgliserol, khususnya fosfolipid, menjadi komponen penting membran plasma dan membran lainnya. Fosfolipid juga mengambil bagian dalam proses metabolisme banyak senyawa lipid. Glikospingolipid yang mengandung sfingosin dan residu gula, disamping asam-asam lemak, membentuk 5-10% dari senyawa lipid pada membran plasma.

 

1. Biosintesis Asilgliserol

Reaksi yang meliputi hidrolisis triasilgliserol oleh lipase dapat dibalik di dalam laboratorium. Namun pembalikan reaksi bukan mekanisme untuk sintesis senyawa-senyawa asilgliserol di dalam jaringan. Sebelum disatukan ke dalam asilgliserol, baik gliserol dan asam lemak diaktifkan terlebih dahulu oleh ATP. Enzim gliserol kinase akan mengkatalisis proses aktivasi gliserol menjadi sn-gliserol-3-fosfat. Jika enzim ini tidak ada atau dengan aktivitas rendah seperti dalam jaringan otot atai adiposa sebagian besar gliserol-3-fosfat harus berasal dari zat antara pada sistem glikolisis, yaitu dihidroksiaseton fosfat, yang membentuk gliserol-3-fosfat melalui reduksi dengan NADH, yang dikatalisis oleh gliserol-3-fosfat dehidrogenase.

Biosintesis Triasilgliserol

Asam lemak diaktifkan menjadi asil-KoA oleh enzim asil-KoA sintetase, dengan menggunakan ATP dan KoA. Dua molekul asil KoA bergabung dengan gliserol-3-fosfat untuk membantuk senyawa fosfatidat (1,2-diasilgliserol fosfat). Proses ini berlangsung dalam dua tahap lewat lisofosfatidat, yang mula-mula dikatalisis oleh gliserol-3-fosfat asiltransferase dan kemudian oleh 1-asil gliserol-3-fosfat asiltransferase (lisofosfatidat asiltransferase). Senyawa fosfatidat diubah oleh enzim fosfatidat fosfohidrolase menjadi 1,2-diasilgliserol. Dalam mukosa usus terdapat lintasan monoasilgliserol, dan lewat lintasan ini monoasilgliserol diubah menjadi 1,2-diasilgliserol sebagai akibat dari adanya enzim monoasilgliserol asiltransferase. Molekul asil KoA berikutnya akan mengalami esterifikasi dengan diasilgliserol hingga terbentuk triasilgliserol yang dikatalisis oleh diasdilgliserol transferase. Sebagian aktivitas enzim ini berada dalam retikulum endoplasma sel, tapi sebagian lagi berada dalam mitokondria. Aktivitas fosfotidat fosfohidrase terutama ditemukan dalam fraksi supernatan bebas-partikel tetapi juga terikat dengan membran plasma.

Biosintesis Fosfogliserol

Senyawa-senyawa fosfolipid dapat disintesis dari fosfatidat, misalnya fosfatidilinositol, atau dari 1,2-diasil gliserol, misalnya fosfatidilkolin dan fosfatidiletanolamin. Dalam sintesis fosfattidilinositol, senyawa sitidin trifosfat (CTP), yaitu senyawa fosfat berenergi tinggi dari ATP bereaksi dengan fosfatidat untuk membentuk sitidin-difosfat-diasilgliserol (CDP-diasilgliserol). Akhirnya senyawa ini bereaksi dengan inisitol, dengan dikatalisis oleh enzim CDP-diasilgliserol inositol transferase, untuk membentuk fosfatidilinositol. Melalui fosforilasi berurutan, fosfotidilinositol mula-mula ditransformasikan menjadi fosfatidilinositol 4-fosfat dan kemudian menjadi fosfatidilinositol-4,5-bifosfat. Senyawa terakhir ini dipecah menjadi diasilgliserol dan inositol trifosfat oleh hormon-hormon yang meningkatkan Ca²⁺. Kedua produk ini bertindak sebagai pengantar kedua dalam kerja hormon tersebut.

Dalam biosintesis fosfatidilkolin dan fosfatdiletanolamin pertama-tama harus diubah menjadi kolin aktif atau etanolamin aktif. Proses perubahan ini merupakan proses dua tahap yang meliputi reaksi dengan ATP untuk membentuk sitidin difosfokolin (CDP-kolin) atau sitidin difosfoetanolamin (CDP-etanolamin). Dalam bentuk ini, kolin atau etanolamin bereaksi dengan 1,2-diasilgliserol sehingga basa terfosforilasi (fosfokolin dan fosfoatanolamin) akan dialihkan kepada diasilgliserol untuk membentuk masing-masing fosfatidikolin atau fosfatidietanolamin.

Biosintesis Fosfolipid Gliserol Eter & Plasmalogen

Senyawa asilgliserol plasmelogenetik merupakn salah satu senyawa pada posisi 1 (atau 2) mempunyai residu alkenil, yang mengandung ikatan vinil eter aldehidrogenik   (-CH₂-O-CH=CH-R’). Dihidroksi asetin fosfat merupakan prazat moeitas gliserol. Senyawa ini bergabung dengan asil Koa menjadi 1-asilhidroksiketon fosfat. Raksi pertukaran berlangsung diantara gugus asil dan akohol rantai panjang, sehingga 1-alkilhidroksiketon fosfat (yang mengandung ikatan eter) diubah menjadi 1-alkilglisrol-3-fosfat, dengan adanya NADPH. Setelah asilasi, selanjutnya pada posisi 2, senyawa 1-alkil-2-asilgliserol-3-fosfat yang dihasilkan dihidrolisis menjadi derivat glisrol bebas. Senyawa plasmalogen dibentuk dari desaturasi derivat analog 3-fosfoetanolamin dalam mitokondria terdiri atas senyawa plasmalogen. Faktor pengaktif-trombosit disintesis dari derivat 3-fosfokolin yang bersesuaian dan dikenal sebagai senyawa 1-alkil-2-asetil-sn-gliserol-3-fosfokolin.

2. Biosintesis Sfingolipid

Senyawa asam amino-sfingosin disintesis di dalam retikulum endoplasma. Dengan mengikuti proses aktivasi melalui perhubungan dengan piridokasalfosfat, asam amino serin bergabung dengan palmitoil-KoA untuk membentuk 3-ketosfinganin sesudah hilangnya CO₂. Sfingosin sendiri dibentuk setelah tahap reduksi, yang diketahui menggunakan NADPH sebagai donor H. Tahap ini kemudian diikuti oleh tahap oksidasi yang melibatkan enzim plavoprotein; tahap oksidasi ini analog dengan tahap asil KoA dehidrogenase dalam oksidasi-β.

Seramida (N-asilsfingosin) dibentuk melalui penggabungan asil-KoA dan spingosin. Gugus asil sering diwakili oleh asam monoenoat atau asam lemak jenuh rantai panjang.

Spingomielin merupakan fosfolipid dan dibentuk kalau seramida bereaksi dengan CDP-kolin atau dengan fosfattidilkolin; reaksi yang disebutkan pertama analog dengan reaksi yang dipakai dalam biosintesis fosfatidilkolin.

Secara khas, asam lemak C₂₄ terdapat dalam banyak senyawa glikospingolipid, khususnya senyawa glikospingolipid di dalam otak (asam lignoserat, serebronat dan nervonat). Asam lignoserat (C₂₃H₄₇COOH) disintasis sepenuhnya dari asetil KoA. Asam serebronat yaitu derivat 2-hidroksi asam lignoserat, dibentuk darinya. Asam nervonat (C₂₃H₄₅COOH), suatu asam tak jenuh tunggal, terbentuk melalui perpanjangan asam oleat.

Senyawa glikosfingolipid yang paling sederhana (serebrosida) adalah galaktosilseramida (GalCer) dan glukoseramida (GlcCer). Galcer merupakan senyawa lipid yang penting pada mielin, sedangkan glcCer adalah glikosfingilipid yang penting pada jaringan ekstraneural serta menjadi prazat sebagian besar senyawa glikosfingiolipd yang lebih kompleks.

Uridin difosfogalaktosa epimerase menggunakan uridin difosfat glukosa (UDPGlc) sebagai substrat dan melaksanakan epimerasi moeitas glukosa menjadi galaktosa, dan dengan demikian membentuk uridin difosfat galaktosa (UDPGal). Galaktosilseramida dibentuk dalam suatu reaksi antara seramida dan UDPGal. Sulfogalaktosilseramida dibentuk sesudah reaksi selanjutnya dengan 3’-fosfoadenosin-5’-fosfosulat (PAPS;”sulfat aktif”). PAPS juga terlibat dalam biosintesis senyawa sulfo(galakto)gliserolipid dan steroid sulfat.

Gangliosida disintesis dari seramida melalui penambahan bertahap senyawa-senyawa gula aktif dan asam sialat yaitu biasanya asam N-astilneuraminat. Gangliosida dengan berat molekul yang semakin tinggi bisa dibentuk dalam jumlah yang besar. Sebagian besar enzim yang mengalihkan gula dari senyawa nukleotida gula (glikosil transferase) ditemukan dalam aparatus golgi.

Glikosfingolipid merupakan unsur pembentuk lipatan luar membran plasma, dan sebagian unsur pembentuk tersebut, senyawa ini mungkin mempunyai peranan pentig dalam komunikasi serta kontak antar sel, sebagian senyawa glikosfingolipid merupakan antigen . Rantai oligosakarida yang serupa dijumpai dalam senyawa glikoproteindi dalam membran plasma. Jenis-jenis gangliosida tertentu berfungsi sebagai reseptor untuk toksin bakteri.

PENGANGKUTAN DAN PENYIMPANAN LIPID

Pengangkutan Lipid

            Lemak yang diserap dalam makanan dan lipid yang disintesis oleh hati serta jaringan adiposa harus diangkut di antara berbagai jaringan dan organ tubuh untuk digunakan serta disimpan. Karena lipid tidak larut dalam air, timbul permasalahan bagaimana pengangkutannya dalam plasma darah. Permasalahan tersebut dipecahkan melalui pengikatan senyawa-senyawa lipid non polar (triasilgliserol dan ester kolestril) dengan lipid ampifatik(posfolipid dan kolesterol) serta protein untuk membentuk lipoprotein  yang bisa bercampur dengan air

Ekstraksi senyawa lipid plasma dengan pelarut lipid yang sesuai, dan pemisahan hasil ekstraksi selanjutnya menjadi berbagai kelompok lipid memperlihatkan adanya trigliserol, posfolipid, kolesterol dan ester kolesteril. Disamping itu terlihat pula adanya fraksi asam lemak rantai panjang tak teresterifikasi(asam lamak bebas) dalam jumlah yang jauh lebih sedikit dan membentuk kurang dari 5% total asam lemak yang ada di dalam plasma darah. Asam lemak bebas kini dikenal sebagai lipid plasma yang secara metabolik paling aktif.

            Lemak murni mempunyai densitas lebih rendah daripada densitas air. Oleh karena itu, semakin tinggi proporsi lipid terhadap protein dalam lipoprotein, semakin rendah densitasnya (tabel 01). Sifat ini dipakai untuk memisahkan berbagai lipoprotein dalam plasma darah dengan ultra sentrifugasi. Komposisi berbagai fraksi lipoprotein yang berlainan ini dan diperoleh melalui sentrifugasi diperlihatkan pula dalam tabel 01

Selain penggunaan berbagai teknik yang bergantung pada densitasnya, lipoprotein dapat pula dapat pula dipisahkan menurut sifat-sifat elektroforesisnya menjadi lipoprotein  α, -β, pre-β dan dapat diidentifikasi lebih akurat dengan cara-cara imuno elektroforesis.

Diluar FFA sudah dikenali 4 kelompok penting lipoprotein yang mempunyai makna penting secara fisiologis dan dalam diagnosis klinik. Keempat kelompk ini adalah:

Ø  Kilomikron yang berasal dari penyerapan triasilgliserol dalam usus.

Ø  Very Low density lipoprotein (VLDL atau pre-β-lipoprotein) yang berasal dari hati untuk mengeluarkan triasilgliserol

Ø  Low density lipoprotein (LDL) yang memperlihatkan tahap akhir dalam katabolisme VLDL.

Ø  High density lipoprotein (HDL atau α -lipoprotein) yang terlibat dalam metabolisme VLDL, kimikron dan juga  kolesterol.

Triasil gliserol merupakan unsur lipid yang dominan di dalam kimikron dan VLDL, sedangkan kolesterol dan fosfolipid masing-masing dominan dalam LDL dan HDL.

Pengangkutan Triasilgliserol

            Berdasarkan definisinya, kilomikron  ditemukan dalam cairan getah bening (chyle) yang dibentuk hanya oleh sistem limfatik yang mengaliri usus halus. Kilimikron ini bertanggung jawab atas pengangkutan semua lipid dari makanan di dalam sirkulasi darah. Pembentukan kilomikron meningkat bersamaan dengan semakin besarnya jumlah triasilgliserol yang diserap.

        Sebagian VLDL plasma berasal dari hati. VLDL merupakan alat pengangkut triasilgliserol dari hati ke jaringan ekstrahepatik. Antara mekanisme pembentukan kilomikron oleh sel-sel usus dan pembentukan VLDL oleh sel-sel parenkim hati terdapat banyak persamaan. Apoliprotein B (Apoliprotein utama LDL atau -β-lipoprotein) disintesis oleh ribosom dalam retikulum endoplasmik kasar dan disatukan dengan lipoprotein dalam retikulum endoplasmik halus merupakan  tempat utama triasil gliserol. Lopoprotein mengalir lewat aparatus dan dalam organ sel ini diperkirakan terjadi penambahan residu karbohidrat pada lipoprotein. Kilomikron dan VLDL dilepas dari sel usus atau sel hati melalui penyatuan vakuola sekresi dengan membran sel (pinositosis kebalikan). Kilomikron mengalir dalam ruang antar sel usus dan akhirnya berjalan ke dalam sistem limfatik (lakteal), yang mengosongkam isisnya ke dalam intestinum. VLDL disekresikan oleh sel parenkim hati ke dalam ruang Disse dan kemudian ke dalam sinusoid hepatika lewat fenestra dala lapisan endotel. Kesamaan antara dua proses tersebut dan mekanisme anatominya sangat mencolok, karena – di luar kelenjar mammai – usus dan hati merupakan satu-satunya jaringan yang mengekresikan lipid tertentu. Ketidakmampuan lipid tertentu yang berukuran kilomikron dan VLDL tersebut untuk melintasi sel-sel endotel pembuluh  kapiler tanpa proses hidrolisis sebelumnya, mungkin menjadi alasan bagi lemak makanan memasuki sirkulasi darah lewat sistem limfatik (duptus toraksikus) dan bukan lewat forta hati.

       Walaupun demikian, baik kilomikron maupun VLDL yang terisolasi dari darah sama-sama mengandung apolipoprotein C dan E, lipoprotein “nascent” atau lipoprotein yang baru disekresikan hanya mengandung sedikit atau tidak mengandung sama sekali apolipoprotein tersebut, dan komplemen lengkap polipeptida apo C serta E terlihat diekstrasi melalui pengalihan dari HDL begitu kilomikron dan VLDL memasuki sirkulasi darah.

Triasilgliserol pada Kilomikron dan VLDL Dihidrolisis oleh Lipoprotein Lipase

Antara kemampuan jaringan untuk menyatukan asam-asam lemak triasilgliserol lipoprotein dan aktivitas enzim lipoprotein lipase, terdapat korelasi yang bermakna. Enzim ini berada pada dinding pembuluh darah kapiler yang terikat rantai proteoglikan pada heparan sulfat, dan ditemukan dalam jaringan adiposa, jantung, paru, medula renalis, aorta, diafragma serta glandula mammai dalam keadaan laktasi. Darah normal tidak mengandung enzim tersebut dalam jumlah berarti, namun setelah penyuntikan heparin lipoprotein lipase akan dilepas dari heparan sulfat yang mengikatnya, lalu masuk ke dalam darah dengan disertai penjernihan lipemia. Lipase juga dilepaskan dari hati oleh sejumlah besar heparin, tetapi enzim ini memperhatikan sifat-sifat yang berbeda dengan sifat-sifat lipoprotein lipase dan tidak mudah bereaksi dengan kilomikron.

Baik fosfolipid maupun apolipoprotein C-II (polopeptida berukuran lebih kecil yang dapat dialihkan secara bebas diantara beberapa lipoprotein yang berlainan) diperlukan sebagai kofaktor untuk aktivitas lipoprotein lipase. Apo C-II mempunyai tempat pengikatan fosfolipid spesifik yang lewat tempat pengikatan ini melekat pada protein. Jadi, kilomikron dan VLDL menghasilkan enzim untuk proses metabolismenya sendiri bersama dengan substrat dan kofaktornya. Hidrolisis berlansung sementara lipoprotein terikata dengan enzim tersebut pada endotelium.

Triasilgliserol dihidrolisis terus lewat diasilgliserol menjadi monoasilgliserol yang kemudian dihidrolisis menjadi asam lemak bebas dan gliserol. Sebagian asam lemak bebas yang dilepaskan ini akan kembali ke dalam sirkulasi darah dan melekat pada albumin, namun jumlah terbesarnya akan diangkut ke dalam jaringan (gambar 07).

Reaksi dengan lipoprotein lipase mengakibatkan hilangnya 90% triasilgliserol pada kilomikron dan hilangnya apo C (yang kembali pada HDL) tetapi bukan APO E. Lipoprotein yang dihasilkan atau sisa kilomikron menjadi lebih kaya dengan kolesterol dan ester kolesteril dengan hilangnya triasilgliserol. Perubahan yang sama terjadi pada VLDL, dengan pembentukan sisa-sisa VLDL atau IDL (intermediate-density lipoprotein). Sisa-sisa kilomikron diambil oleh hati sedangkan senyawa ester kolesteril dan triasilgliserol akan dihidrolisis serta dimetabolasi.

Metabolasi LDL

Sebagian besar LDL terbentuk dari VLDL, dan sebagian produksi LDL dilaksanakan oleh hati. HDL disintesis disekresikan baik dari hati maupun intestinum (gambar 07). Namun demikian HDL nascent (baru disekresikan) hanya mengandung apolipoprotein A (α-lipoprotein). Funsi utama HDL adalah sebagai tempat penyimpanan untuk apolipoprotein A dan C yang dibutuhkan dalam metabolisme kilomikron dan VLDL.

HDL nascent terdiri atas lapisan ganda fosfolipid berbentuk cakram yang mengandung hapolipoprotein dan kolesterol bebas. Lipoprotein ini serupa dengan partikel yang ditemukan dalam plasma penderita defisiensi enzim lesitin: kolesterol asiltransferase (LCAT) dan dalam plasma penderita ikterusobstruktif. LCAT dan aktivator LCAT apolipoprotein A-I- terikat dengan cakram tersebut. Proses katalisis oleh LCAT mengubah fosfolipid permukaan dan kolesterol bebas menjadi ester kolesteril dan lisolesitin. Ester kolestril nonpolar bergerak ke bagian enterior yang bersifat hidrofobik, sementara lisolesitin dialihkan pada albuminplasma. Reaksi tersbut berlanjut dengan menghasilkan inti nonpolar yang mengupayakan pemisahan lapisan ganda menjadi HDL sferis pseudomisel, yang disalut oleh selaput permukan senyawa lipid polar dan apolipoprotein.

Kolesterol yang tereksterifikasi dapat dialihkan dari HDL kepada lipoprotein yang intensitasnya lebih rendah seperti kilomikron, VLDL dan LDL, dengan bantuan protein pengalih ester kolesterol (Apo D) yang merupakan unsur lain pembentuk HDL. Jadi, protei pengalih ester kolesteril memungkinkan pengangkutan ester kolesteril pada HDL ke hati lewat sisa-sisa kilomikron serta VLDL atau lewat pengambilan LDL dalam hati.

 

Peranan hati dalam pengangkutan dan metabolisme lipid

Hati melaksanakan sejumlah fungsi utama dalam metabolisme lipid, yang diantaranya:

Ø  Hati memudahkan pencernaan dan penyerapan lipid melalui getah empedu yang mengandung kolesterol serta garam-garam empedu yang disintesis dalam hati.

Ø  Hati mempunyai sejumlah sistem enzim yang aktif untuk sintesis serta oksidasi asam-asam lemak dan untuk sintesis triasilgliserol, fosfolipid serta kolesterol.

Ø  Hati mensintesis lipoprotein plasma.

Ø  Hati mengubah asam-asam lemak menjadi badan keton (ketogenesis)

Ø  Hati berperan dalam metabolisme lipoprotein plasma.

Sekresi VLDL Hepatik

Senyawa-senyawa triasilgliserol hepatik merupakan prazat triasilgliserol yang terkandung di dalam VLDL plasma. Sintesis trasil gliserol menghasilkan rangsangan segera untuk pembentukan dan sekresi VLDL. Asam-asam lemak yang digunakan dalam sintesis senyawa triasilgliserol hepatik berasal dari:

1.      sintesis di dalam hati dari asetil-KoA yang terutama berasal dari karbohidrat,

2.      asam lemak bebas dari dalam darah.

Faktor-faktor yang mendorong sintesis triasilgliserol dan sekresi VLDL oleh hati yaitu: (1) pemberian makanan yang kaya karbohidrat, sehingga meningkatakan kecepatan lipogenesis dan esterifikasi asam lemak; (2) kadar asam lemak bebas yang tinggi dalam darah; (3) adanya insulin dengan konsentrasi tinggi, dan glukagon dengan konsentrasi rendah, yang akan meningkatkan sintesis, esterifikasi asam lemak dan menghambat proses oksidasinya.

Jaringan Adiposa merupakan Simpanan Utama Triasilgliserol Dalam Tubuh

Simpanan triasilgliserol terus-menrus mengalami lipolisis (hidrolisis) dan resterifikasi (gambar 09). Banyak faktor nutrisi, metabolisme dan hormonal yang mengatur metabolisme pada jaringan adiposa bekerja pada proses esterifikasi atau lipolisis. Hasil akhir kedua proses ini menentukan besaran depot asam lemak bebas dalam jaringan adiposa, yang selanjutnya menjadi sumber dan penentu kadar asam lemak bebas yang beredar dalam plasma.

Penyediaan Senyawa Gliserol 3-fosfat Mengatur Esterifikasi: Lipolisis Dikendalikan oleh Lipase yang Peka Hormon

Dalam jaringan adiposa, triasilgliserol disintesis dari asil-KoA dan gliserol 3-fosfat. Karena enzim gliserol kinase memperlihatkan aktivitas yang rendah dalam jaringan adiposa, senyawa gliserol tidak dapat dimanfaatkan sampai taraf lanjut dalam proses esterifikasi asil-KoA. Untuk penyediaan senyawa gliserol 3-fosfat, jaringan tersebut bergantung pada glikolisis dan pasokan glukosa.

Triasilgliserol menjalani hidrolisis oleh enzim lipase yang peka hormon untuk membentuk asam-asam lemak bebas dan gliserol. Karena gliserol tidak dapat segera dimanfaatkan dalam jaringan ini, senyawa tersebut akan berdifusi untuk memasuki plasma dan digunakan oleh jaringan sperti hati dan otot yang memiliki enzim aktif gliserol kinase. Asam lemak bebas yang terbentuk dari lipolisis dapat diubah kembali dalam jaringan menjadi asil-KoA oleh enzim asil-KoA sintetase dan menjalani resterifikasi dengan senyawa gliserol 3-fosfat untuk membentuk triasilgliserol. Jadi, dalam jaringan terdapat siklus lipoprotein dan resterifikasi yang berkesinambungan.

Peningkatan Metabolisme Glukosa Mengurangi Keluaran Asam Lemak Bebas

Kalau penggunaan glukosa oleh jaringan adiposa meningkat, aliran keluar asam lemak bebas akan berkurang, namun pelepasa gliserol akan berlangsung terus. Efek tersebut dianggap terjadi sebagai akibat penyediaan gliserol 3-fosfat, yang meningkatkan esterifikasi asam-asam lemak bebas lewat asil-KoA.

Glukosa dapat melewati beberapa lintasan metabolisme dalam jaringan adiposa, yang mencakup oksidasi menjadi CO₂ lewat siklus asam sitrat, oksidasi dalam lintasan pentosa fosfat, konversi menjadi asam-asam lemak rantai panjang, dan pembukaan asilgliserol lewat gliserol 3-fosfat. Namun dengan berkurangnya pemakain total glukosa, sebagian besar glukosa akan diarahkan kepada pembentukan  gliserol 3-fosfat untuk esterifikasi asil-KoA, yang membantu mengurangi aliran keluar asam-asam lemak bebas.

Insulin Mengurangi Keluaran Asam Lemak Bebas

Kecepata pelepasan asam lemak bebas dari jaringan adiposa dipengaruhi oleh banyak hormon, dan hormon-hormon ini mempengaruhi laju esterifikasi atau laju lipolisis. Insulin menghambat pelepasan asam lemak bebas dari jaringan adiposa, yang diikuti dengan penurunan kadar asam lemak bebas dalam plasma. Hormon ini menigkatkan lipogenesis, sintesis asilgliserol dan juga menambah oksidasi glukaosa menjadi CO₂ lewat lintasn pentosa fosfat.

Funngsi utama dari hormon insulin pada jaringan adiposa adalah menghambat aktivitas enzim lipase yang peka hormon, dengan menurunkan pelepasan, nukan saja asam-asam lemak bebas tetapi juga gliserol. Jaringan adiposa jauh lebih peka terhadap insulin dibandingkan dengan banyak jatingan lainnya, dan hal ini menunjukkan jaringan adiposa sebagai tempat kerja insulin yang penting dalam keadaan in vivo.

Sejumlah Besar Hormon Mampu Menggalakkan Lipolisis

Sejumlah hormon dapat mempercepat pelepasan asam lemak bebas dari jaringan adiposa dan menaikkan kadar asam lemak plasma dengan meningkatkan kecepatan lipolisis pada simpanan triasilgliserol (gambar 10). Hormon-hormon ini meliputi efinefrin, norefinefrin, glukagon, hormon adrenokortikotrofik (ATCH), hormon perangsang α-dan β-melanosit (MSH), hormon pertumbuhan (GH) dan vasopresin. Untuk memperoleh efek yang optimal, sebagian besar proses lipolitik ini memerlukan keberadaan hormon tiroid dan glukokortikoid. Kedua hormon ini tidak meningkatkan lipolisis secara mencolok tetapi bekerja dengan kemampuan fasilitasi dan memudahkan berkenaan dengan faktor-faktor endokrin lipolitik lainnya.

 

Hormon yang bekerja cepat dalam menggalakkan lipolisis adalah ketekolamina, melaksanakanya dengan merangsang aktivitas adenilat siklase, yaitu enzim yang mengubah ATP menjadi cAMP. Dengan merangsang enzim protein kinase yang bergantung pada cAMP, senyawa cAMP akan mengubah bentuk inaktif enzim triasilgliserol lipase peka hormon menjadi bentuk aktif enzim lipase. Lipolisis sebagian besar dikendalikan oleh jumlah cAMP yang ada dalam jaringan. Senyawa cAMP diuraikan menjadi 5’-AMP oleh enzim fosfodiesterase senyawa 3’,5’-nukleotida siklik.

Insulin bekerja antagonis terhadap efek hormon lipotetik. Efek antilipotetik yang dimiliki insulin dapat ditimbulkan oleh penghambatan sintesis cAMP pada tempat adenilat siklase. Efek hormon pertumbuhan dalam menggalakkan lipolisis bekerja lambat. Efek ini tergantung pada sintesis protein terlibat dalam pembentukan cAMP. Hormon-hormon glukokortikoid mengglakkan lipolisis lewat sintesis protein lipase yang baru melalui lintasan yang tidak bergantung cAMP dapat dihambat oleh insulin.

 

SINTESIS, PENGANGKUTAN DAN EKSKRESI KOLESTEROL

Kolesterol adalah molekul biologis yang berperan sangat penting dalam sintesis membran sel, prekusor sintesis hormon steroid, hormon korteks adrenal dan sintesis asam- asam empedu dan vitamin D. Kolesterol terdiri atas high density cholesterol (HDL), low density cholesterol (LDL) dan trigliserida. HDL berperan dalam membawa kolesterol dari aliran darah ke hati. LDL berperan dalam membawa kolesterol kembali ke aliran darah. Kolesterol yang terdapat dalam tubuh dapat berasal dari makanan (eksogen) atau disintesis oleh tubuh (endogen).

Kolesterol merupakan jenis lemak yang paling dikenal oleh masyarakat. Kolesterol merupakan komponen utama pada struktur selaput sel dan merupakan komponen utama sel otak dan saraf. Kolesterol merupakan bahan perantara untuk pembentukan sejumlah komponen penting seperti vitamin D (untuk membentuk & mempertahankan tulang yang sehat), hormon seks (contohnya Estrogen & Testosteron) dan asam empedu (untuk fungsi pencernaan ). Kolesterol tubuh berasal dari hasil pembentukan di dalam tubuh (sekitar 500 mg/hari) dan dari makanan yang dimakan. Pembentukan kolesterol di dalam tubuh terutama terjadi di hati (50% total sintesis) dan sisanya di usus, kulit, dan semua jaringan yang mempunyai sel-sel berinti. Jenis-jenis makanan yang banyak mengandung kolesterol antara lain daging (sapi maupun unggas), ikan dan produk susu. Makanan yang berasal dari daging hewan biasanya banyak mengandung kolesterol, tetapi makanan yang berasal dari tumbuh-tumbuhan tidak mengandung kolesterol.

 

1.        Biosintesis Kolesterol

Sintesis kolesterol di mulai dari perpindahan asetil-KoA dari mitokondria ke sitosol, khususnya di peroksisom. Biosintesis kolesterol terjadi di 25 % di organ hati dan 10% di usus (Endo,at all,1976). Terdapat lima tahapan utama dalam biosintesis kolesterol yaitu:

a.           Mevalonat, yang merupakan senyawa enam-carbon, disintesis dari asetil KoA

Sintesis kolsterol berlangsung dilur mitokondria. Pada mulanya, dua  molekul asetil KoA berkondensasi membentuk asetoasetik KoA dan reaksi kondensasi ini dikatalisis enzim sitosol tiolase. reaksi lain yang berlangsung di dalam hati, yaitu senyawa setoasetat yang dibuat di dalam mitokonsria dalam lintasan ketogenesis berdifusi ke dalam sitosol dan mungkin diaktifkan menjadi asetoasetil  KoA oleh enzim asetoasetil KoA sintetase, dengan menggunakan ATP dan KoA. Asetoasetil KoA berkondensasi dengan molekul asetil KoA berikutnya untuk membentuk 3-hidroksi-3-metilglutarin-KoA (HMG-KoA) dan reaksi kondensasi ini dikatalisis oleh enzim HMG-KoA sintetase. HMG-KoA diubah menjadi mevalonat dalam sebuah proses reduksi dua tahap oleh NADPH dengan dikatalisis oleh enzim HMG-KoA reduktase.

 

b.   Unit isoprenoid dinbentuk dari mevalonatmelalui pelepasan CO₂

Mevalonat mengalami fosforilasi oleh AT untuk membentuk beberapa senyawa antara terfosforilasi aktif. Dengan bantuan reaksi dekarboksilasi terbentuk iso-pentenilpirofosfat.

c.           Enam unit isorenoid mengadakan kondensasi untuk membentuk senyawa antara skualena

Tahap ini meliputi kondensasi tiga molekul isompentenilpirofosfat untuk membentuk farnesil pirofosfat. Proses ini terjadi lewat isomerisasi senyawa isopentenilpirofosfat yang meliputi pergeseran ikatan rangkap untuk membentuk dimetilalil pirofosfat, kemudian diikuti oleh kondensasi dengan molekul isopentil pirofosfat lainnya hingga terbentuk senyawa antara geranil pirofosfat. Kondensasi selanjutnya dengan isopentenilpirofosfat membentuk farsenil pirofosfat. Dua molekul fernesil pirofosfat berkondensasi pada ujung irofosfat dalam sebuah reaksi yang meliputi pertama-tama eliminasi pirofosfat hingga terbentuk praskuelena pirofosfat dan kemudian diukuti oleh reduksi dengan NADPH yang disertai eliminasi radikal pirofosfat sisanya. Senyawa yang dihasilkan adalah skualena. Selanjutnya lintasan  trans-metilglukonat mengeluarkan dimetililpirofosfat dan mengembalikannya lewat trans-3metilglutakonat-KoA, menjadi HMG-KoA. Lintasan ini memegang peranan penting dalam keseluruhan laju sintesis kolesterol.

d.           Skualena mengalami siklisasi untuk menghasilkan senyawa steroid induk yaitu lanosterol

Skualena memunyai struktur yang sangat mirip dengan inti steroid. Sebelum terjadi penutupan cincin, skualena diubah menjadi skualena 2,3-dioksida oleh enzim oksidase dengan fungsi campuran di dalam reticulum endoplasma, yaitu enzim skualena epoksidase. Gugus metal pada C₁₄ dipindahkan kepada C₁₃, dan pada C₈ kepada C₁₄ ketika terjadi siklisasi yang dikatalisis oleh enzim oksidoskualena: lanosterol siklase.

e.           Kolesterol dibentuk dari lanosterol setelah melewati beberapa tahapan

Dalam tahap ini terjadi pembentukan kolesterol dari lanosterol yang berlangsung di dalam reticulum endoplasma dan meliputi perubahan pada inti steroid serta rantai samping. Gugus metal pada C₁₄ dioksidasi menjadi CO₂ untuk membentuk 14-desmetil lanosterol. Dua gugus metal pada C₄ dikeluarkan untuk memproduksi zimosterol. D^7,24-kolestadienol dibentuk dari zimosterol melalui pergeseran ikatan rangkap diantara C₈ dan C₉ ke posisi diantara C₈ dan C₇. Demosterol dibentuk pada titik ini oleh pergeseran ikatan rangkap dalam cincin B, untuk mengambil posisi diantara C₅ dan C₆, seperti halnya dalam kolesterol. Kolesterol dihasilkan ketika ikatan rangkap pada rantai samping direduksi. 

2.        Pengangkuan kolesterol

Kolesterol pada umunya ditemukan dalam bentuk teresterifikasi. Kolesterol diangkut dalam lipoprotein pada plasma. Ester kolesterol dalam makanan akan dihidrolisis menjadi kolesterol bebas, yang kemudian bercampur dengan kolesterol bebas dari makanan dan kolesterol empedu sebelum diserap dari dalam usus bersama dengan unsure lipid lainnya. Senyawa ini bercampur dengan kolesterol yang disintesis dalam usus, kemudian disatukan ke dalam kilomikron. Dari kolesterol yang diserap, 80-90% akan mengalami esterifikasi dengan asam lemak rantai panjang di dalam mukosa usus. Ketika kilomikron bereaksi dengan lipoprotein lipase untuk membentuk sisa kilomikron, hanya sekitar 5% ester kolesteril yang hilang dan sisanya diambil oleh hati ketika sisa kilomikron bereaksi dengan reseptor apoE atau reseptor LDL dan dihidrolisis menjadi kolesterol bebas, VLDL yang terbentuk dalam hati mengangkut kolesterol ke dalam plasma. Sebagian besar kolesterol dalam VLDL tertahan di dalam sisa VLDL (IDL) yang diambil oleh hati atau diubah menjadi LDL yang selanjutnya akan diambil oleh reseptor LDL dalam hati dan jaringan ekstrahepatic.

Akitivitas LCAT berkaitan dengan jenis HDL yang mengandung apoA-I. Dengan teresterifikasinya kolesterol dalam HDL, perbedaan gradient (konsentrasi) akan terjadi dan menarik kolesterol dari jaringan serta lipoprotein lainnya. Protein pemindah ester kolesteril akan memperlancar proses pemindahan ester kolesteril dari HDL ke VLDL, LDL dan dalam jumlah kecil kepada kilomikron. Protein ini memungkinkan pemindahan triasil gliserol ke arah yang berlawanan. Karena itu, protein tersebut menghilangkan inhibisi produk hasil aktivitas LCAT dalam HDL. Secara bersamaan, HDL2 yang kaya triasil gliserol, melepaskan muatan di dalam hati setelah bereaksi dengan enzim lipase hepatic kemudian didaur ulang sebagai HDL3.

 

3.        Ekskresi kolesterol

Kolesterol yang diekskresikan ke dalam empedu akan diserap kembali. Ekskresi garam empedu akan diserap kembali ke dalam sirkulasi porta, diambil oleh hati dan diekskresikan kembali ke dalam empedu. Garam empedu yang tidak diserap diekskresikan ke dalam feses.

Asam empedu primer disintesis dalam hati oleh kolesterol. Asam empedu ini adalah asam kolat (yang ditemukan dalam jumlah besar) serta asam kenodeoksikolat, dan keduanya dibentuk dari prazat yang sama di mana prazat ini sendiri berasal dari kolesterol.

Reaksi 7a-hidroksilasi pada kolesterol merupakan tahap pertama yang harus ada dalam biosintesis asam empedu, dan reaksi ini membatasi kecepatan dalam lintasan untuk sintesis asam empedu tersebut. Reaksi tersebut dikatalisis oleh enzim 7a-hidroksilase, yaitu suatu enzim mikrosomal. Reaksi 7a-hidroksilasi ini memerlukan oksigen NADPH serta sitokrom P450, dan tampaknya merupakan reaksi monooksigenase yang khas. Tahap hidroksilase berikutnya juga dikatalisis oleh enzim monooksigenase. Defisiensi vitamin C akan menggangu pembentukan asam empedu pada tahap 7a-hidroksilasi, dan menyebabkan penumpukan kolesterol serta aterosklerosis pada hewan marmut yang menderita penyakit skorburt.

Awal lintasan pada biosintesis asam empedu akan terbagi menjadi satu sublintasan yang meghasilkan kolil KoA yang ditandai oleh gugus ekstra a-OH pada posisi 12, dan lintasan lain yang menghasilkan kenodeoksikolil KoA. Di luar perbedaan ini, kedua lintasan meliputi reaksi hidroksilasi dan pemendekan rantai samping yang serupa, untuk menghasilkan struktur asam empedu yang khas dengan gugus a-OH pada posisi 3 serta 7 dan saturasi penuh pada inti steroid. Asam empedu primer ini memasuk empedu sebagai konyugat glisin atau taurin. Pada manusia rasio konyugat glisin terhadap taurin normalnya 3:1. Mengingat getah empedu mengandung kalium serta natrium dengan jumlah yang bermakna dan pHnya alkalis, maka diasumsikan bahwa asam empedu dan konyugatnya sebenarnya berbentuk garam karena itu geah empedu dunamakan garam empedu.

Sebagian dari asam empedu primer yang ada dalam usus mengalami beberapa perubahan selanjutnya oleh aktivitas bakteri intestinal. Perubahan ini mencakup reaksi dekonyugasi dan 7a-hidroksilasi, yang menghasilkan asam empedu sekunder, yaitu asam deoksikolat dari asam kolat, dan asam litokolat dari asam kenodeoksikolat.

Meskipun hasil pencernaan lemak, termasuk kolesterol, diserap dalam bagian 100 cm pertama usus halus, namun asam empedu rimer dan sekunder hampir tanpa terkecuali diserap di dalam ileum, dengan pengaliran sekitar 98-99% asam empedu yang diekskresikan ke dalam usus kembali ke hati lewat sirkulasi porta. Peristiwa ini dikenal sebagai sirkulasi enterohepatik. Akan tetapi, asam litokolat tidak diserap kembali dalam jumlah yang berarti karena sifat tak larut yang dimilikinya.

Sebagian kecil garam empedu (mungkin hanya 400mg/hari) tidak ikut diserap dan dengan demikian dikeluarkan dari tubuh bersama feses. Meskipun jumlah ini sangat sedikit, namun lintasan tersebut merupakan lintasan utama untuk mengeluarkan kolesterol. Sirkulasi enterohepatik garam empedu terjadi begitu efisien sehingga tiap harinya depot asam empedu yang relative kecil (sekitar 3-5 gram) yang didaur melalui intestinum sebanyak 6-10 kali dengan jumlah kehilangan yang kecil dalam feses, yaitu kurang lebih sebanyak 1-2% per kali lintasan lewat sirkulasi enterohepatik. Namun demikian, setiap harinya, asam empedu dengan jumlah sama seperti jumlah yang hilang dalam feses akan disintesis dari kolesterol dalam hati, sehingga depot asam empedu dapat dipertahankan dengan ukuran yang tetap. Hal ini dicapai lewat system pengendalian umpanbalik. Tahap utama yang membatasi kecepatan reaksi biosintesis asam empedu terletak pada reaksi 7a-hidroksilasi, dan tahap tersebut dalam biosintesis kolesterol berada pada tahap HMG-KoA reduktase. Aktivitas kedua enzim ini sering mengalami perubahan yang sejajar, sehingga sulit dipastikan apakah penghambatan sintesis asam empedu pertama-tama terjadi pada tahap HMG-KoA reduktase atau pada reaksi 7a-hidroksilase. Kedua enzim memperlihatkan variasi diurnal serupa pada aktivitasnya. Induksi gen bagi 7a-hidroksilase oleh kolesterol dalam makanan dan supresinya oleh asam empedu pernah diperagakan. Dalam hal ini, kembalinya garam empedu ke hepar lewat sirkulasi enterohepatik merupakan pengendalian yang penting karena jika terganggu, proses ini akan mengaktifkan enzim 7a-hidroksilase. Enzim (di samping HMG-KoA reduktase) dapat dikendalikan oleh reaksi fosforilasi-defosforilasi yang kovalen. Berbeda dengan HMG-KoA reduktase, bentuk terfosforilasi itulah yang meningkatkan aktivitas kerja enzim 7a-hidroksilase.