Lipide

• Einteilung nach chemischer Struktur
  • Apolar
    • Fettsäuren 
    • Triacylglycerine (TAGs)
    • Isoprenlipide (z.B. Terpene und Steroide) 
  • Amphiphil
    • Phospholipide (z.B. Phosphoglyceride)
    • Sphingolipide (z.B. Sphingomyelin, viele Glycolipide)
• Einteilung nach Verseifung
  • Verseifbare Lipide: Alle Lipide mit einer Esterbindung, an der eine Verseifung stattfinden kann
    • TAGs, Phosphoglyceride
  • Nicht-verseifbare Lipide: Alle Lipide ohne Esterbindung
    • Fettsäuren, Isoprenlipide

Kugelförmiges Assoziat amphiphiler Lipide; die polaren Köpfchen werden nach außen gestreckt und grenzen an das wässrige Medium an, die apolaren Schwänze ragen nach innen und bilden eine eigene Phase

 Bläschen, das von einer Lipiddoppelschicht umhüllt wird und eine wässrige Phase einschließt

Meistens als Triacylglycerine (TAGs)

Esterasen, die von TAGs und Cholesterinestern Fettsäuren abspalten. Lipasen kommen nicht nur im Verdauungstrakt vor (Magen- und Pankreaslipase), sondern auch auf der Oberfläche von Endothelzellen verschiedener Gewebe (Lipoproteinlipase) und in den Zellen des Fettgewebes (hormonsensitive Lipase).

• Magenlipase
• Pankreaslipase
• Hormonsensitive Lipase
• Lipoproteinlipase

• Bildungsort: Hauptzellen des Magens
• Funktion: Spaltet bereits im Magen etwa 15% der TAGs aus der Nahrung in β-Monoacylglycerin und zwei Fettsäuren

Die Magenlipase spaltet hauptsächlich kurzkettige Fettsäuren ab. Diese kommen häufig in der Muttermilchvor, sodass die Magenlipase beim Säugling eine größere Rolle spielt als beim Erwachsenen.

• Bildungsort: Exokriner Anteil des Pankreas
• Sekretion: Über den Ductus pancreaticus gemeinsam mit den anderen Verdauungsenzymen ins Duodenum
• Funktion: Spaltet die restlichen TAGs (überwiegend mit langkettigen Fettsäuren) hauptsächlich in β-Monoacylglycerin und zwei Fettsäuren 

In geringem Umfang entstehen auch Diacylglycerine und Glycerin.

• Bildungsort: Hauptsächlich in den Zellen des Fettgewebes
• Funktion: Spaltet die in den Adipozyten gespeicherten Triacylglycerine und Diacylglycerine zu Monoacylglycerinen (Lipolyse)

• Bildungsort und Sekretion: Hauptsächlich in Fettgewebe und Muskulatur
• Vorkommen: Auf der extrazellulären Seite der Zellmembran insb. von Endothelzellen der Blutkapillaren verschiedener Gewebe
• Funktion: Spaltet die im Blut in Lipoproteinen (bspw. in Chylomikronen) gebundenen Triacylglycerine in Fettsäuren und Glycerin und bereitet sie so auf die Aufnahme in die Zellen vor

Die Spaltprodukte der Fettverdauung bilden gemeinsam mit den Gallensäuren gemischte Micellen.

• Aufnahme in die Enterozyten
  • Micellen zerfallen beim Kontakt mit dem Bürstensaum der Enterozyten
  • Spaltprodukte der Fettverdauung gelangen per freier Diffusion in die Enterozyten
• Weiterverarbeitung in Enterozyten

• Kern: Hydrophobe Lipide
• Hülle: Hydrophilere Lipidanteile und hydrophile Proteine, sog. Apolipoproteine
  • Funktion: Halten die hydrophoben Lipide in Lösung und enthalten Signale, die den Transport zu bestimmten Zellen regulieren
  • Besonderheit: Einige Apolipoproteine können zwischen den verschiedenen Lipoproteinen ausgetauscht werden, z.B. wird ApoC und ApoE von HDL auf VLDL übertragen

Chylomikronen sind sehr TAG-reiche Lipoproteine, die in den Mucosazellen des Darms synthetisiert und größtenteils von den membranständigen Lipoproteinlipasen der Endothelzellen des extrahepatischen Gewebes abgebaut werden.

• Funktion: Chylomikronen transportieren die mit der Nahrung aufgenommenen TAGs von den Mucosazellen des Duodenums über die Lymphe in den Blutkreislauf

1. Austausch von Apolipoproteinen mit HDL im Blut; Chylomikronen erhalten ApoC und -E
2. Abbau der enthaltenen TAGs durch die Lipoproteinlipase auf den Kapillarendothelien von extrahepatischem Gewebe, insb. Herz- und Skelettmuskulatur, Fettgewebe
3. Aufnahme der freigesetzten Fettsäuren durch Gewebe
4. Überbleibsel („Remnants“): Abbau in der Leber

Lipoproteinlipase

VLDLs (very low densitiy lipoprotein) sind ebenfalls sehr TAG-reiche Lipoproteine. Sie werden in der Leber synthetisiert und genau wie die Chylomikronen von den Lipoproteinlipasen abgebaut.

• Funktion: VLDL-Partikel transportieren endogen gebildete TAGs sowie Cholesterin von der Leber in die extrahepatischen Gewebe

1. Anreicherung mit ApoC und ApoE durch Apolipoproteinaustausch mit HDL im Blut 
2. Abbau der enthaltenen TAGs durch die Lipoproteinlipase
3. Umwandlung in IDL („VLDL-Remnants“) und Aufnahme in die Leberzellen oder weitere Umsetzung zu LDL

LDL (low density lipoprotein) sind die cholesterinreichsten Lipoproteine. Sie enthalten Apolipoprotein B-100 als charakteristisches Protein, d.h. dessen Anteil ist im Verhältnis wesentlich höher als bei VLDL und IDL. 

• Funktion: LDL-Partikel transportieren v.a. Cholesterin und Cholesterinester von der Leber zu den extrahepatischen Geweben, wo diese u.a. als Membranbausteine und als Ausgangsstoff für Biosynthesen dienen

1. Bindung an den LDL-Rezeptor der extrahepatischen Gewebe (Ligand für den LDL-Rezeptor ist ApoB-100)
2. Aufnahme des LDL/LDL-Rezeptor-Komplexes mittels Endozytose
3. Fusion der Endosomen mit Lysosomen
4. Spaltung der Apolipoproteine durch saure Proteasen, Spaltung der Cholesterinester durch saure Lipasen, LDL-Rezeptor wird recycelt
5. Freies Cholesterin verlässt das Lysosom 

• Aktiviert die Acyl-CoA-Cholesterin-Acyltransferase (ACAT) und damit die Veresterung und Speicherung des Cholesterins
• Hemmt die HMG-CoA-Reduktase und damit die Cholesterinbiosynthese

HDLs, die Lipoproteine mit der höchsten Dichte, kommen in mindestens drei Unterformen vor. 

• Funktion: HDL-Partikel transportieren Cholesterin und Cholesterinester von den extrahepatischen Geweben zur Leber, wo sie ausgeschieden werden

• HDL-Vorstufen werden ausgehend von in der Leber und im Dünndarm synthetisiertem ApoA-I gebildet, an das sich u.a. Phospholipide und Cholesterin anlagern
• Binden das von der Leber synthetisierte Enzym Lecithin-Cholesterin-Acyltransferase (LCAT) 
  • Von LCAT katalysierte Reaktion: Cholesterin + Phosphatidylcholin ⇄ Cholesterinester + Lysophosphatidylcholin 
  • Aktivierung der LCAT: Durch das in HDL enthaltene ApoA-I
  • Die Cholesterinester werden ins Innere der HDL geschleust, die Oberfläche wird frei für die Bindung weiteren Cholesterins
• HDL1, HDL2, HDL3: Entstehen mit steigendem Cholesteringehalt, der durch die LCAT-Aktivität bedingt ist

• Kurz- und mittelkettige Fettsäuren: Passieren den Enterozyten und gelangen ins Pfortaderblut, wo sie an Albumin gebunden transportiert werden
• Langkettige Fettsäuren: Werden aktiviert und mit Monoacylglycerin reverestert, sodass wieder TAGs entstehen

1. Aktivierung 
   • Fettsäure wird durch die Acyl-CoA-Synthetase auf ein Molekül Coenzym A übertragen
   • Es entsteht eine aktivierte Fettsäure (Acyl-CoA )
2. Veresterung 
   • Aus Monoacylglycerin und aktivierten Fettsäuren (Acyl-CoA) entstehen wieder TAGs
   • Transport der TAGs zum Golgi-Apparat
3. Bildung von Chylomikronen 
   • Assoziation mit dem amphiphilen Apolipoprotein B-48 und Phospholipiden
4. Sekretion: Chylomikronen werden in die Lymphe sezerniert und gelangen über den Ductus thoracicus ins Blut

• Verdauung
  • Cholesterinesterase
    • Katalysierte Reaktion: Cholesterinester → Cholesterin + freie Fettsäure
    • Cofaktor: Gallensäuren
• Resorption: Nach Micellenbildung mit Gallensäuren per freier Diffusion
• Weiterverarbeitung: Reveresterung im Zytosol der Enterozyten und Einbau in Chylomikronen

• Als Cholesterin: Gemeinsam mit Lecithin und Gallensäuren in Form von wasserlöslichen Micellen (Im Darm wird dieses Cholesterin von Bakterien zu Coprosterin reduziert und ausgeschieden.)
• Als Gallensäure (Cholesterin wird in den Leberzellen zum Teil zu Gallensäuren umgewandelt. In dieser Form durchläuft es den enterohepatischen Kreislauf.)

Der Transport von Cholesterin im Blut erfolgt mittels Lipoproteinen

• Transport vom Darm in die Leber: Gemeinsam mit TAGs in Chylomikronen bzw. Chylomikronen-Remnants 
• Transport von der Leber zu den Geweben: Mittels VLDL und LDL
• Transport von den Geweben zur Leber : Mittels HDL und IDL

Das Steranskelett des Cholesterins kann vom Körper zwar auf- aber nicht wieder abgebaut werden. Cholesterin wird daher über die Galle als ganzes Molekül oder modifiziert in Form von Gallensäuren ausgeschieden.

• Abbau: Insbesondere durch Phospholipase A2
• Resorption
  • Fettsäuren: Nach Mizellenbildung mittels freier Diffusion
  • Glycerin: Mittels freier Diffusion
  • Alle anderen: Über entsprechende Carrierproteine
• Weiterverarbeitung: Resynthese zu Phosphoglyceriden in den Enterozyten