Metabolismo Del Colesterol

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ESTRUCTURA DEL COLESTEROL

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• Un núcleo de ciclopentanoperhidrofrenantreno.
• Un núcleo hidroxilo (-OH) en la posición C3 con conformación α.
• Un centro insaturado entre C5-C6.
• Grupos metilo en C13 y C10, que serán C18 y C19 respectivamente.
• Una cadena hidrocarbonada de 8 C unido a C17 del anillo D.

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CARACTERISTICAS DEL COLESTEROL

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Su concentración en sangre normal está entre 150-200 mg/100ml. Es una molécula poco soluble en agua (0,2mg/100ml) por lo que para poder transportarse a través de la sangre estará unido a otros compuestos que le permitan alta solubilidad como las lipoproteínas plasmáticas (LDL, VLDL y HDL) que transportan el colesterol con el grupo OH libre y con la cabeza asomando hacia el exterior (están en la parte externa de la lipoproteína) , son el 70% del colesterol circulante, del cual el 70% está formando ésteres: un ácido graso largo (linoleico) se esterifica con el OH de C3 del colesterol siendo hidrófobo.
También es abundante en la bilis (390 mg/100ml) con un 4% de estéres de colesterol.

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Reacción de Liebermann-Burchard (colesterol)

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consiste en que al añadir ácido sulfúrico y anhídrido acético en una disolución del esterol en cloroformo da colores desde purpura rojizo a azul verdoso del cual se medirá su absorbancia realizando un patrón. Esta es la determinación colorimétrica basada en la Ley de Lambert-Beer.
La determinación de las cantidades de colesterol libre y colesterol estratificado se realizan por cromatografía de gas-líquido o líquida de alta resolución (HPLC) en fase inversiva. Esta técnica se utiliza para coger partículas de LDL oxidado, que son indicativas de patogenia, y podemos llegar a cuantificar su concentración.

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Determinacion de colesterol por saponificacion

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"Saponificación es la reacción contraria a la esterificación (formación de un enlace éster entre un OH y un ácido graso). Con la saponificación obtenemos la sal correspondiente con el ácido graso."
Lo primero que se realiza es una extracción usando una mezcla de dos bases con agua para realizar una reacción para tener la fase orgánica en la cual irá el colesterol, y obtendremos colesterol purificado, en el que encontramos la forma esterificada y la no esterificada. Si inicialmente realizamos después de la extracción una reacción de saponificación podemos obtener el colesterol libre total, ya que los que estén libres no se verán afectados por la reacción de saponificación, y los que estén esterificados se convertirán en colesterol libre.

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SÍNTESIS DE COLESTEROL

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La podemos localizar en el Retículo Endoplásmico Liso y en el citosol del hígado y de los tejidos productores de hormonas esteroideas como los ovarios, testículos… Para poder comenzar la síntesis necesitamos NADPH y Acetil-CoA, por lo que presenta el mismo paso inicial que en la síntesis de triglicéridos.
Posee 4 fases:
*SÍNTESIS DE MEVALONATO A PARTIR DE ACETATO
*CONVERSION MEVALONATO A ISOPRENOS ACTIVADOS
*CONDENSACIÓN DE 6 ISOPRENOS PARA FORMAR ESCUALENO
*CONVERSIÓN DEL ESCUALENO EN COLESTEROL

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SÍNTESIS DE MEVALONATO A PARTIR DE ACETATO

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• Sacamos el Acetil-CoA al exterior en forma de citrato, gastando en el proceso 1 ATP. Una vez fuera el citrato se combierte de nuevo en Acetil-CoA a través de la citrato liasa.
• Cuando tenemos 2 Acetil-CoA estos se condensan a través de tiolasa obteniendo Acetoacetil-CoA que se condensará con otro Acetil-CoA por la HMG-CoA sintasa obteniendo β-hidroxi- β-metilglutaril-CoA (HMG-CoA). Estos enzimas son isoformas citosólicas con la misma función y nombre que los dos primeros de la síntesis de cuerpos cetónicos en hepaticitos, pero estas últimas son isoformas mitocondriales.
• Hasta aquí es igual pero ahora actúa el enzima más importante de estas reacciones, el HMG-CoA reductasa que marca un paso limitante de la ruta. Como reductasa utiliza NADPH y va a liberar CoASH generando un alcohol primario que es el Mevalonato que nos permitirá obtener una sustancia altamente reactiva en las fases siguientes.
BALANCE: 3 Acetil-CoA + 3 ATP + 2 NADPH 1 Mevalonato

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CONVERSION MEVALONATO A ISOPRENOS ACTIVADOS

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El mevalonato pasa por tres reacciones para obtener 3-fosfo-5-pirofosfomevalonato gastando un total de 3 ATP. Así mediante la mevalonato fosfotransferasa se obtiene 5- fosfomevalonato, que con la fosfomevalonato quinasa da lugar a 5-pirofosfomevalonato, que finalmente con la pirofosfomevalonato deshidrogenasa da 3-fosfo-5-pirofosfomevalonato.
• Obtenemos finalmente dos isoprenos de 5C activados, usando un mevalonato para cada uno: pirofosfato de isopentenilo y pirofosfato de dimetilalilo.
BALANCE: 2 Mevalonatos + 6 ATP 1 Pirofosfato de Isopentenilo + 1 Pirofosfato de dimetilalilo

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CONDENSACIÓN DE 6 ISOPRENOS PARA FORMAR ESCUALENO

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• Una enzima prenil transferasa cataliza la condensación cabeza-cola entre los dos isoprenos activados dando un isopreno activado de 10 C, el Pirofosfato de Geranilo. Gasta más o menos 1 ATP.
• En el Retículo Endoplásmico Liso, otra prenil transferasa cataliza la condensación cabeza-cola entre el Pirofosfato de Geranilo y una molécula de Pirofosfato de Isopentenilo, produciendo Pirofosfato de Farnesilo con 15 C.
• El enzima escualeno sintasa, cataliza la condensación cabeza-cabeza entre dos Pirofosfatos de Farnesilo, produciéndose Escualeno de 30 C y gastando 1 NADPH.
• Ahora tenemos un compuesto de 30 C por lo que nos sobran 3. Ahora vendrán reacciones de oxidación-reducción que van a hacer que obtengamos la molécula de colesterol

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CONVERSIÓN DEL ESCUALENO EN COLESTEROL

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• El Escualeno se reorganiza y adopta una forma en anillos que es una estructura estable que recuerda a la del colesterol.
• La Escualeno Monoxigenasa o Epoxidasa gasta 1 NADPH y oxígeno al mismo tiempo, pero no es una oxidasa de función mixta porque es una monoxigenasa. Se va a formar un peróxido entre los carbonos 2 y 3, ya tenemos el oxígeno que creará el OH en el C3. Obtenemos 2,3-Epoxido de Escualeno.
• Ahora con una ciclasa se formarán anillos reales y convertimos en Lanosterol. Quedan 14 reacciones más a nivel del REL para obtener
Colesterol
• La formación de colesterol se llevará a cabo con unas reacciones como:
o Desmetilaciones que eliminan tres metilos.
o Desplazamiento del doble enlace desde C8 a C5.
o Reducción del doble enlace de C24.

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Síntesis de ésteres de colesterol

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Existe un enzima muy importante que encontramos en prácticamente cualquier tejido, es el enzima Acil-CoA: Colesterol Acil Transferasa (ACAT). Este enzima se localiza en la membrana del Retículo Endoplásmico y se encarga de transferir una molécula de ácido graso a la posición C3 del colesterol formando un éster de colesterol.
En la mayoría de tejidos suele producir una esterificación con oleico y se almacenan formando gotas en los tejidos, siendo una fuente de almacenamiento de colesterol. A nivel hepático, los ésteres de colesterol se usan para sintetizar sales biliares con las que se excreta el colesterol. Sin embargo hay una excepción con el sistema nervioso, ya que en este se almacena el colesterol en forma no esterificada.

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RENDIMIENTO SINTESIS DE COLESTEROL

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Cada molécula de mevalonato requiere 3 ATP del paso de 3 AcetilCoA de mitondria a citosol, y 2 NADPH para la actividad HMG-CoA reductasa. Por tanto:
• 2 NADPH y 3 ATP para la síntesis de 1 mevalonato.
• Se requieren 6 moléculas de mevalonato para obtener 1 molécula de escualeno. 6x(3 ATP + 2 NADPH)=18 ATP + 12 NADPH
• Cada escualeno obtenido desde los 6 mevalonatos supone como mínimo el gasto de unos 24 ATP + 2 NADPH.
• Por lo tanto, se gastarían un mínimo de 42 ATP y 14 NADPH, para obtener una molécula de colesterol.

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REGULACIÓN DE LA SÍNTESIS DE COLESTEROL

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Un punto de regulación importante es la enzima HMG-CoA Resuductasa, que se regulan por el propio nivel de colesterol y por las señales de insulina o glucagón, esto va a afectar a la modificación covalente de la enzima, es decir, a su fosforilación.
Puede estar desforsforilado (insulina) en este caso estaria activada, y fosforilada (glucagon) en este caso estaria inactivada.
*los niveles altos de colesterol van a hacer que se inhiba su síntesis del gen de la HMG-CoA reductasa
*Las sales biliares hacen el mismo efecto que el colesterol. Una síntesis de sales biliares altas producen una inhibición del gen.