ΜΕΛΕΤΗ ΤΩΝ ΜΗΧΑΝΙΣΜΩΝ ΔΡΑΣΗΣ ΦΥΣΙΚΩΝ ΑΝΤΙΟΞΕΙΔΩΤΙΚΩΝ ΣΤΗΝ ΛΙΠΟΠΡΩΤΕΪΝΩΝ

Transcript

1 ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΙΑΤΡΙΚΗ ΣΧΟΛΗ ΤΟΜΕΑΣ ΒΙΟΛΟΓΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΚΑΙ ΠΡΟΛΗΠΤΙΚΗΣ ΙΑΤΡΙΚΗΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΒΙΟΛΟΓΙΚΗΣ ΧΗΜΕΙΑΣ ΔΙΕΥΘΥΝΤΡΙΑ: ΚΑΘΗΓΗΤΡΙΑ Ν. ΒΑΒΑΤΣΗ-ΧΡΙΣΤΑΚΗ ΠΑΝΕΠ. ΕΤΟΣ ΑΡΙΘΜ.2597 ΜΕΛΕΤΗ ΤΩΝ ΜΗΧΑΝΙΣΜΩΝ ΔΡΑΣΗΣ ΦΥΣΙΚΩΝ ΑΝΤΙΟΞΕΙΔΩΤΙΚΩΝ ΣΤΗΝ ΟΞΕΙΔΩΣΗ ΤΩΝ ΛΙΠΟΠΡΩΤΕΪΝΩΝ ΦΕΣΛΗΚΙΔΗ Ε. ΘΕΟΧΑΡΗ ΧΗΜΙΚΟΥ ΔΙΔΑΚΤΟΡΙΚΗ ΔΙΑΤΡΙΒΗ ΥΠΟΒΛΗΘΗΚΕ ΣΤΗΝ ΙΑΤΡΙΚΗ ΣΧΟΛΗ ΤΟΥ ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟΥ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟΥ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗ 2008

2 Η ΤΡΙΜΕΛΗΣ ΕΠΙΤΡΟΠΗ Γ. ΠΑΠΑΓΕΩΡΓΙΟΥ, ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ Ν. ΒΑΒΑΤΣΗ-ΧΡΙΣΤΑΚΗ, ΚΑΘΗΓΗΤΡΙΑ ΠΕΓΙΟΥ Θ. ΑΝ. ΚΑΘΗΓΗΤΡΙΑ Η ΕΠΤΑΜΕΛΗΣ ΕΠΙΤΡΟΠΗ Γ. ΠΑΠΑΓΕΩΡΓΙΟΥ, ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ Ν. ΒΑΒΑΤΣΗ-ΧΡΙΣΤΑΚΗ, ΚΑΘΗΓΗΤΡΙΑ Ι. ΣΤΥΛΙΑΔΗΣ, ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ Ν. ΜΑΛΙΣΙΟΒΑΣ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ ΚΑΡΑΜΟΥΖΗΣ Μ. ΑΝ. ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ ΗΛΙΑΔΗΣ ΣΤΑΥΡΟΣ ΕΠΙΚΟΥΡΟΣ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ

3 ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΙΑΤΡΙΚΗ ΣΧΟΛΗ ΠΡΟΕΔΡΟΣ ΤΗΣ ΣΧΟΛΗΣ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ ΝΙΚΟΛΑΟΣ ΝΤΟΜΠΡΟΣ

4

5 Στην οικογένεια μου

6

7 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ Πρόλογος 1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ 1 Λιπίδια Λιπαρά οξέα Ονοματολογία λιπαρών οξέων Φωσφολιπίδια Τριακυλογλυκερόλες Τριγλυκερίδια Χοληστερόλη Ρύθμιση του μεταβολισμού της χοληστερόλης στο ήπαρ Ρύθμιση του μεταβολισμού της χοληστερόλης εξωηπατικά Οξυστερόλες Λιποπρωτεΐνες Απολιποπρωτεΐνες Χυλομικρά Πολύ χαμηλής πυκνότητας λιποπρωτεΐνες (VLDL) Ενδιάμεσης πυκνότητας λιποπρωτεΐνες (IDL) Χαμηλής πυκνότητας λιποπρωτεΐνες (LDL) Υψηλής πυκνότητας λιποπρωτεΐνες (ΗDL) Λιποπρωτεϊνη (α) ή Lp(a) ΕΛΕΥΘΕΡΕΣ ΡΙΖΕΣ 2.1 Εισαγωγή Ελεύθερες ρίζες Σχηματισμός ελευθέρων ριζών Βασικές χημικές ιδιότητες των ελευθέρων ριζών Δραστικές μορφές Βασικές ιδιότητες του οξυγόνου Μονήρες οξυγόνο (singlet oxygen 1 O 2 ) Όζον Σουπεροξείδιο (Ο - 2 ) Υπεροξείδιο του υδρογόνου (Η 2 Ο 2 ) Υπεροξειδικές ρίζες (ROO ) Υδροξυλικές ρίζες (ΟΗ ) Υποχλωριώδες οξύ (ΗΟCl) Οξείδιο του αζώτου (ΝΟ ) Οξειδωτικό στρες. 47

8 3. ΠΑΡΑΓΟΝΤΕΣ ΠΟΥ ΣΥΜΒΑΛΛΟΥΝ ΣΤΗΝ ΟΞΕΙΔΩΣΗ ΤΗΣ LDL 3.1. Δραστικές μορφές οξυγόνου και λιπιδική υπεροξείδωση Μηχανισμός λιπιδικής υπεροξείδωσης Έναρξη της λιπιδικής υπεροξείδωσης Υπεροξείδωση των LDL με Cu Ρόλος της Βιταµίνης Ε στην οξείδωση των LDL Αντιοξειδωτική δράση της α-τοκοφερόλης Μέθοδοι εκτίμησης της λιπιδικής υπεροξείδωσης Μαλονική διαλδεΰδη ΟΞΕΙΔΩΤΙΚΗ ΘΕΩΡΙΑ ΤΗΣ ΑΘΗΡΟΣΚΛΗΡΩΣΗΣ Εισαγωγή Οξειδωτική τροποποίηση της LDL Τόπος οξείδωσης της LDL in vivo Πιθανοί μηχανισμοί οξείδωσης της LDL in vivo Αθηροσκλήρωση: βασικοί μηχανισμοί Αθηροσκλήρωση: ένα φλεγμονώδες φαινόμενο Ομοκυστεϊνη και φλεγμονή στην αθηροσκλήρωση Το ενδοθήλιο και ο φυσιολογικός του ρόλος Διαταραχή της φυσιολογικής λειτουργίας του ενδοθηλίου Oμοκυστεΐνη και δυσλειτουργία του ενδοθηλίου Λειτουργίες των μακροφάγων Απομάκρυνση της οξειδωμένης LDL ΑΝΤΙΟΞΕΙΔΩΤΙΚΑ 5.1. Εισαγωγή Το ασκορβικό οξύ και η χημική του δομή Χημικές αντιδράσεις Αντιοξειδωτική δράση Προ-οξειδωτική δράση Η Βιταμίνη Ε Χημική δομή και ονοματολογία Σημαντικότερες διατροφικές πηγές βιταμίνης Ε Απορρόφηση και μεταφορά στο ήπαρ Καρoτενοειδή Χημική δομή Διατροφικές πηγές καροτενοειδών Βιοσύνθεση Απορρόφηση και μεταφορά Αντιοξειδωτική δράση Πολυφαινόλες Φαινολικά οξέα. 89

9 6. ΦΛΑΒΟΝΟΕΙΔΗ 6.1. Γενικά Οξείδωση αναγωγή των φλαβονοειδών Βιοσύνθεση των φλαβονοειδών Μηχανισμός αντιοξειδωτικής δράσης Βιοδιαθεσιμότητα των φλαβονοειδών Απορρόφηση και μεταβολισμός Ένζυμα που συμμετέχουν στο μεταβολισμό των πολυφαινολών Μηχανισμός αντιοξειδωτικής δράσης Σχέση δομής και αντιοξειδωτικής δράσης φλαβανοειδών Αντιοξειδωτική δράση Προ-οξειδωτική δράση ΤΡΟΠΟΙ ΜΕΤΡΗΣΗΣ ΑΝΤΙΟΞΕΙΔΩΤΙΚΗΣ ΙΚΑΝΟΤΗΤΑΣ Γενικά H μέθοδος TRAP Η μέθοδος TEAC H μέθοδος ORAC H μέθοδος FRAP Η μέθοδος DPPH Η μέθοδος του Cu Έλεγχος της υπεροξείδωσης των λιπιδίων στο μη διαχωρισμένο 110 ορό ή πλάσμα Η μέθοδος του ΑΑΡΗ MΗΧΑΝΙΣΜΟΣ ΤΗΣ ΔΡΑΣΗΣ ΤΩΝ ΑΝΤΙΟΞΕΙΔΩΤΙΚΩΝ ΣΤΗΝ ΥΠΕΡΟΞΕΙΔΩΣΗ ΤΩΝ ΛΙΠΟΠΡΩΤΕΪΝΩΝ 8.1. Εισαγωγή Μηχανισμοί δράσης των αντιοξειδωτικών Αντιοξειδωτικά που αναστέλλουν την παραγωγή ελευθέρων ριζών που προκαλείται από Cu Αντιοξειδωτικά που συνδέονται με τα ιόντα χαλκού και σχηματίζουν σύμπλοκα που είναι οξειδοαναγωγικά ανενεργά Αντιοξειδωτικά που αναστέλλουν τη σύνδεση των ιόντων χαλκού στις απολιποπρωτεΐνες Αντιοξειδωτικά που ελαττώνουν τη συγκέντρωση των υδροϋπεροξειδίων με αποσύνθεση Αντιοξειδωτικά που παρεμποδίζουν τη μεταφορά οξειδωμένων λιπιδίων Αντιοξειδωτικά που εξουδετερώνουν ή σταθεροποιούν τις ελεύθερες ρίζες Αντιοξειδωτικά που είναι σταθερές ελεύθερες ρίζες αντιδρούν με τις ρίζες και τις εξουδετερώνουν Αναγωγικά αντιδραστήρια τα οποία μπορούν να

10 εξουδετερώσουν μέχρι δύο ελεύθερες ρίζες ανά μόριο Αντιοξειδωτικά που αλληλεπιδρούν με τις ελεύθερες ρίζες και σχηματίζουν ελεύθερες ρίζες λιγότερο δραστικές (σταθεροποιούν τις ελεύθερες ρίζες) Αντιοξειδωτικά με μικτό μηχανισμό Προγραμματισμός και αξιολόγηση του τρόπου δράσης των αντιοξειδωτικών από τα αποτελέσματά τους στις κινητικές της υπεροξείδωσης Yπεροξείδωση που προκαλείται από το χαλκό Yπεροξείδωση που προκαλείται από το ΑΑΡΗ 126 ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ 1. ΥΛΙΚΑ 1.1 Αντιδραστήρια Αναλώσιμα Εργαστηριακός εξοπλισμός ΜΕΘΟΔΟΙ 2.1Απομόνωση των LDL Aπομάκρυνση του EDTA Προσδιορισμός της χοληστερόλης Οξείδωση των LDL με Cu Οξείδωση των λιποπρωτεϊνών του ορού με Cu Οξείδωση των LDL και των λιποπρωτεϊνών με ΑΑΡΗ Προσδιορισμός της μαλονικής διαλδεΰδης ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ 3.1 Διάλυση φλαβονοειδών Προσδιορισμός βέλτιστης συγκέντρωσης αντιοξειδωτικού Μέτρηση 1 ης ομάδας αντιοξειδωτικών Μέτρηση 2 ης ομάδας αντιοξειδωτικών Μέτρηση 3 ης ομάδας αντιοξειδωτικών ΣΥΖΗΤΗΣΗ ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ 172

11 6. ΠΕΡΙΛΗΨΗ SUMMARY ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ 177

12

13 ΠΡΟΛΟΓΟΣ Στις μέρες μας, έχει αναγνωριστεί ο ρόλος που διαδραματίζουν οι χαμηλής πυκνότητας λιποπρωτεΐνες (LDL) στην αθηρογένεση και πιο συγκεκριμένα οι οξειδωμένες μορφές της. Γι αυτό το λόγο, έχει γίνει μεγάλη προσπάθεια εύρεσης μεθόδων που να αντιμετωπίζουν το φαινόμενο. Τα τελευταία χρόνια μεγάλη προσοχή δόθηκε σε κάποιες ουσίες, οι οποίες κατά κανόνα αποτελούν συστατικά των φυτών και τη σχέση που φαίνεται να έχουν με την επιτυχή αντιμετώπιση αυτού του φαινομένου. Οι ουσίες αυτές είναι έγχρωμες επί το πλείστον και χρησιμοποιούνταν παλαιότερα ως βαφές. Ονομάζονται φλαβονοειδή και αποτελούν μία μεγάλη ομάδα πολυφαινολικών ενώσεων. Σε αυτές τις ενώσεις έχουν αποδοθεί ευεργετικές επιδράσεις σε πολλές ασθένειες που ως κοινό τους γνώρισμα έχουν τα αυξημένα επίπεδα οξειδωτικού στρες, τη δημιουργία δηλαδή επικίνδυνων ελευθέρων ριζών στον ανθρώπινο οργανισμό. Για τις ουσίες που καταπολεμούν τη δημιουργία ελευθέρων ριζών στον ανθρώπινο οργανισμό έχει καθιερωθεί η ονομασία αντιοξειδωτικά. Αντιοξειδωτικό ή αναγωγικό (reductant) είναι μία ουσία που δίνει ηλεκτρόνια σε ένα άλλο αντιδραστήριο, το οποίο με την πρόσληψη των ηλεκτρονίων ανάγεται. Τα τελευταία χρόνια οι βιβλιογραφικές αναφορές που έχουν σχέση με τα φλαβονοειδή έχουν ξεπεράσει κάθε προσδοκία. Με τον καιρό αποδίδονται ολοένα και περισσότερες ευνοϊκές επιδράσεις των φλαβονοειδών στον ανθρώπινο οργανισμό και η ανάγκη για εξεύρεση κάποιων, ακόμα πιο αποτελεσματικών, αντιοξειδωτικών είναι πιο άμεση από ποτέ. Για να γίνει όμως αυτό, είναι απαραίτητο να γίνει κατανοητός ο μηχανισμός με τον οποίο δρουν τα φλαβονοειδή στον ανθρώπινο οργανισμό και ποια είναι τα χαρακτηριστικά εκείνα της δομής του που το καθιστούν ισχυρό αντιοξειδωτικό. Σε αυτόν τον τομέα υπάρχει ένα έλλειμμα, καθώς τόσο η πολυπλοκότητα της δομής των φλαβονοειδών, όσο και αυτή του ανθρώπινου οργανισμού καθιστούν τη μελέτη ιδιαίτερα δύσκολη. Μέρος αυτού του κενού, καλείται να καλύψει η παρούσα διδακτορική διατριβή, η οποία έλαβε χώρα στο Εργαστήριο Βιολογικής Χημείας της Ιατρικής Σχολής του Αριστοτελείου Πανεπιστημίου Θεσσαλονίκης. Νιώθω υποχρέωση να ευχαριστήσω πρώτιστα την καθηγήτρια κ. Νόρμα Βαβάτση-Χριστάκη, τόσο για την ευκαιρία που μου έδωσε να εργαστώ στο Εργαστήριο της Βιολογικής Χημείας, όσο και για τη βοήθειά της στην έγκαιρη ολοκλήρωση της διατριβής αυτής. Ένα τεράστιο ευχαριστώ οφείλω στον καθηγητή κ. Γεώργιο Παπαγεωργίου για τη βοήθεια που μου παρείχε όλο τον καιρό που εργάστηκα στο Εργαστήριο υπό τη καθοδήγηση του. Χωρίς τις καίριες υποδείξεις του και τις ανεξάντλητες γνώσεις του, η ολοκλήρωση της διατριβής αυτής θα ήταν αδύνατη. 13

14 Σημαντικότατη ήταν επίσης η βοήθεια που μου παρείχε η αναπληρώτρια καθηγήτρια κ. Θεοδοσία Πέγιου με την ειλικρινή και συνεχή συμβολή της στη διόρθωση της διατριβής, καθώς και με την αναγνώριση των προσπαθειών μου. Μεγάλο ευχαριστώ από βάθους καρδιάς οφείλω στον επίκουρο καθηγητή κ. Σταύρο Ηλιάδη. Πότε με τις γνώσεις του σε θέματα άγνωστα για το γράφοντα, πότε με τη γνώση του σε πειραματικά πρωτόκολλα και μεθόδους, πότε με την προθυμία στη διόρθωση του κειμένου, συνέβαλε τα μέγιστα, από την πρώτη μέχρι την τελευταία μέρα, στην περάτωση της εργασίας. Μεγάλο ευχαριστώ και στην κ. Καλή Μακέδου, ιατρό βιοπαθολόγο, η οποία πρόσφερε τα μέγιστα με την εμπειρία της στην εύκολη εξοικείωσή μου με τον εξοπλισμό των εργαστηρίων αλλά και με την άψογη γνώση της ελληνικής γλώσσας συνέβαλε σημαντικά στη διόρθωση του κειμένου. Δεν θα έπρεπε να παραλείψω και τη συμβολή της τελειοφοίτου του τμήματος Φαρμακευτικής του Α.Π.Θ. κ. Ελένης Ρωμανοπούλου, η οποία με τη γνώση της στη φαρμακοκινητική και τη βιοδιαθεσιμότητα των φλαβονοειδών και το πολύ καλό της υπόβαθρο στο χειρισμό των Η/Υ βοήθησε σημαντικά στην ολοκλήρωση της διατριβής. Τελευταία, και σίγουρα όχι λιγότερο σημαντική, άφησα την αγαπημένη μου οικογένεια, η οποία στη διάρκεια όλων αυτών των ετών που προσπαθούσα να εκπληρώσω το όνειρο μου, μου πρόσφερε απόλυτη οικονομική και ψυχολογική υποστήριξη. Τους ευχαριστώ μέσα από την καρδιά μου για όλα, αν και δεν πιστεύω ότι λόγια μπορούν εύκολα να εκφράσουν την ευγνωμοσύνη που νιώθω. 14

15 ΓΕΝΙΚΟ ΜΕΡΟΣ

16

17 1. ΛΙΠΙΔΙΑ Γενικά Λιπίδια είναι οι ουσίες που υπάρχουν στους ζωντανούς οργανισμούς, είναι αδιάλυτες στο νερό και διαλυτές σε μη πολικούς διαλύτες όπως π.χ. αιθέρα, βενζόλιο, χλωροφόρμιο, πετρελαϊκό αιθέρα, με τη βοήθεια των οποίων εκχυλίζονται από διάφορες βιολογικές πηγές 1. Τέτοιες ενώσεις είναι δυσδιάλυτες ή πολύ λίγο διαλυτές στο νερό, είναι δηλαδή υδρόφοβες. Με βάση τον πιο πάνω ορισμό τα λιπίδια είναι μία ετερογενής κατηγορία ενώσεων που δεν έχουν κοινά δομικά χαρακτηριστικά, σε σχέση με άλλες κατηγορίες ενώσεων όπως π.χ. οι υδρογονάνθρακες. Πολλά από τα λιπίδια είναι ιοντικά ή πολικά παράγωγα υδρογονανθράκων. Αυτά τα λιπίδια είναι αμφίφιλα μόρια, δηλαδή μέρος της μορφής τους είναι υδρόφιλο και το υπόλοιπο υδρόφοβο. Με βάση τη χημική τους δομή τα λιπίδια ταξινομούνται ως εξής : 1. Λιπαρά οξέα (κορεσμένα και ακόρεστα) 2. Λιπίδια που περιέχουν γλυκερόλη i. Μονο- δι- και τριακυλογλυκερόλες ii. Φωσφογλυκερίδια 3. Λιπίδια που περιέχουν σφιγγοσίνη (Σφιγγολιπίδια) i. Κεραμίδια ii. Σφιγγομυελίνες iii. Ουδέτερα Γλυκοσφιγγολιπίδια iv. Όξινα Γλυκοσφιγγολιπίδια 4. Στεροειδή και τα παράγωγα τους i. Χοληστερόλη ii. Στεροειδείς ορμόνες (κορτικοστεροειδή, γεννητικές ορμόνες) 5. Τερπενοειδή και τα παράγωγα τους (ουσίες αιθέριων ελαίων των φυτών, καροτενοειδή, κ.α.) 6. Προσταγλανδίνες 1. Λειτουργικά, οι διάφορες κατηγορίες των λιπιδίων είναι απαραίτητες για κάθε έμβιο οργανισμό, καθώς αποτελούν απαραίτητα συστατικά των βιολογικών μεμβρανών, χρησιμεύουν ως σημαντικές αποθήκες ενέργειας των οργανισμών, αποτελούν καύσιμα μόρια, ενώ συμμετέχουν και στις πορείες μεταγωγής σήματος μέσα στο κάθε κύτταρο αλλά και στην επικοινωνία μεταξύ των κυττάρων. 17

18 1.1 Λιπαρά οξέα Λιπαρά οξέα είναι τα αλειφατικά μονοκαρβονικά οξέα που βρίσκονται στη φύση. Τα περισσότερα από αυτά έχουν άρτιο αριθμό ατόμων άνθρακα κυρίως μεταξύ 14 και 24 (Πίνακας 1) 1,2. Πρόκειται για ενώσεις που υπάρχουν στα κύτταρα, κυρίως ενωμένες με εστερικό ή αμιδικό δεσμό στα μόρια διαφόρων λιπιδίων. Σε ελεύθερη μορφή υπάρχουν μόνο σε μικρές σχετικά συγκεντρώσεις (5% των λιπαρών οξέων του πλάσματος). Τα ελεύθερα λιπαρά οξέα είναι μη εστεροποιημένα, μακριάς αλυσίδας λιπαρά οξέα και θεωρούνται τα πιο ενεργά από μεταβολικής πλευράς, λιπίδια του πλάσματος. Πίνακας 1.1. Ορισμένα λιπαρά οξέα που απαντούνται στη φύση. Αριθμός ατόμων άνθρακα Αριθμός διπλών δεσμών Κοινό όνομα Συστηματικό όνομα Χημικός τύπος 4 0 Βουτυρικό Βουτανοϊκό CH 3 (CH 2 ) 2 COOH 6 0 Καπροϊκό Εξανοϊκό CH 3 (CH 2 ) 4 COOH 8 0 Καπρυλικό Οκτανοϊκό CH 3 (CH 2 ) 6 COOH 10 0 Καπρικό Δεκανοϊκό CH 3 (CH 2 ) 8 COOH 12 0 Λαουρικό Δωδεκανοϊκό CH 3 (CH 2 ) 10 COOH 14 0 Μυριστικό Δεκατετρανοϊκό CH 3 (CH 2 ) 12 COOH 16 0 Παλμιτικό Δεκαεξανοϊκό CH 3 (CH 2 ) 14 COOH 16 1 Παλμιτελαϊκό cisδ 9 - Δεκαεξενικό CH 3 (CH 2 ) 5 CH=CH(CH 2 ) 7 COOH 18 0 Στεατικό Δεκαοκτανοϊκό CH 3 (CH 2 ) 16 COOH 18 1 Ελαϊκό cis Δ 9 - Δεκαοκταενικό 18 2 Λινελαϊκό cis,cis-δ 9,Δ 12 - Δεκαοκταδιενικό 18 3 Λινολενικό cis,cis,cis Δ 9,Δ 12,Δ 15 - δεκαοκτατριενικό CH 3 (CH 2 ) 7 CH=CH(CH 2 ) 7 COOH CH 3 (CH 2 ) 4 (CH=CHCH 2 ) 6 COOH CH3CH 2 (CH=CHCH 2 ) 3 (CH 2 ) 6 COOH 20 0 Αραχιδονκό Εικοσανοϊκό CH 3 (CH 2 ) 18 COOH 18

19 1.2. Ονοματολογία λιπαρών οξέων Η συστηματική ονοματολογία για ένα λιπαρό οξύ προκύπτει από το όνομα του αρχικού υδρογονάνθρακα με αλλαγή της κατάληξης από ιο σε ικο. Για παράδειγμα, το κορεσμένο λιπαρό οξύ, C 18 καλείται δεκαοκτανικό οξύ, διότι ο αρχικός υδρογονάνθρακας είναι το δεκαοκτάνιο. Ένα C 18 καλείται δεκαοκτανικό οξύ, ενώ το αντίστοιχο λιπαρό οξύ με ένα διπλό δεσμό καλείται δεκαοκτενικό οξύ, με δύο διπλούς δεσμούς δεκαοκταδενικό οξύ, με τρεις δεκαοκτατριενικό οξύ κ.ο.κ. Ο συμβολισμός 18:0 σημαίνει λιπαρό οξύ με δεκαοχτώ άτομα άνθρακα χωρίς διπλούς δεσμούς, ενώ ο συμβολισμός 18:2 δηλώνει ότι υπάρχουν δύο διπλοί δεσμοί. Τα άτομα άνθρακα του λιπαρού οξέος αριθμούνται αρχίζοντας από το τελικό καρβοξύλιο. Τα άτομα άνθρακα στις θέσεις δύο και τρία συχνά ονομάζονται α και β αντίστοιχα. Το πλέον απομακρυσμένο άτομο άνθρακα ονομάζεται και ω-άτομο άνθρακα. Η θέση του διπλού δεσμού δηλώνεται με το σύμβολο Δ με έναν εκθέτη. Για παράδειγμα, cis-δ 9 σημαίνει ότι υπάρχει ένας διπλός δεσμός cis μεταξύ των ατόμων 9 και 10. Εναλλακτικά, η θέση του διπλού δεσμού μπορεί να υποδειχθεί με αρίθμηση από τον πιο απομακρυσμένο άνθρακα, με τον ω-άνθρακα (άνθρακας μεθυλικής ομάδας) να φέρει τον αριθμό 1. Ένα λιπαρό οξύ ω-3 έχει το διπλό δεσμό μεταξύ των ατόμων 3 και 4 μετρώντας από το τέλος της ανθρακικής αλυσίδας. Τα λιπαρά οξέα ιοντίζονται σε φυσιολογικό ph και επομένως είναι πιο σωστό να αναφερόμαστε σε αυτά όπως σε καρβοξυλικά ιόντα, δηλαδή παλμιτικό η δεκαεξανικό ή ελαϊκό κ.ο.κ. 3 Από τα κορεσμένα λιπαρά οξέα αυτά που απαντώνται συχνότερα στα ζωικά λίπη είναι το παλμιτικό (16:0) και το στεατικό ή στεαρικό. Τα ακόρεστα οξέα που συναντούμε συχνότερα στα ζωικά λίπη είναι το παλμιτολεϊκό ή παλμιτελαϊκό (16:1 Δ 9 ) και το ολεϊκό ή ελαϊκό (18:1 Δ 9 ). Η ύπαρξη διπλού δεσμού διαφοροποιεί τις φυσικές ιδιότητες των λιπαρών οξέων. Έτσι, τα λιπαρά οξέα που έχουν διπλό δεσμό έχουν αυξημένη διαλυτότητα και χαμηλότερο σημείο τήξεως σε σχέση με το αντίστοιχα ακόρεστα. Εκτός από τα ακόρεστα λιπαρά οξέα με ένα διπλό δεσμό (μονοακόρεστα) που απαντώνται στη φύση, υπάρχουν και πολυακόρεστα λιπαρά οξέα, που έχουν δύο ή περισσότερους διπλούς δεσμούς. Τα θηλαστικά μπορούν να συνθέτουν κορεσμένα και μονοακόρεστα λιπαρά οξέα, αλλά δεν μπορούν να συνθέσουν τα πολυακόρεστα λινολεϊκό (18:2 Δ 9,12 ) και λινολενικό οξύ (18:3Δ 9,12,15 ). Τα πολυακόρεστα αυτά λιπαρά οξέα είναι απαραίτητα για την ανάπτυξη και για το λόγο πρέπει να λαμβάνονται από φυτικές τροφές, όπου βρίσκονται σε αφθονία. 1 19

20 1.3. Φωσφολιπίδια Στην κατηγορία των φωσφολιπιδίων ή φωσφατιδίων ανήκουν παράγωγα της φωσφορικής γλυκερόλης και φωσφορικής σφιγγοσίνης. Οι ενώσεις αυτές αποτελούν τα κύρια συστατικά των βιολογικών μεμβρανών. Επίσης ιδιαίτερα σημαντικός μπορεί είναι ο ρόλος ορισμένων φωσφολιπιδίων ως πρόδρομων ενώσεων των κυτταρικών μεμβρανών για β-αγγελιοφόρα μηνύματα που είναι απαραίτητα για τη ρύθμιση του μεταβολισμού. 2 Τα φωσφολιπίδια βρίσκονται σε μεγάλες συγκεντρώσεις σε όλες τις βιολογικές μεμβράνες. Αποτελούνται από τέσσερα συστατικά : λιπαρά οξέα, έναν κυρίως κορμό στον οποίο προσδένονται τα λιπαρά οξέα, μία φωσφορική ομάδα και μία αλκοόλη, προσδεμένη στη φωσφορική ομάδα (Σχήμα 1.1) Λιπαρό οξύ Λιπαρό οξύ Γ λ υ κ ε ρ ό λ η Φωσφορικό Αλκοόλη Σχήμα 1.1 Σχηματική δομή ενός φωσφολιπιδίου. Τα λιπαρά οξέα σχηματίζουν ένα υδρόφοβο φραγμό, ενώ το υπόλοιπο μόριο έχει υδρόφιλο χαρακτήρα που του επιτρέπει να αλληλεπιδρά με το περιβάλλον. Η εξέδρα με την οποία προσδένονται τα φωσφολιπίδια μπορεί να είναι η γλυκερόλη, μία αλκοόλη τριών ανθράκων, ή η σφιγγοσίνη, μία πιο πολύπλοκη αλκοόλη. Τα φωσφολιπίδια που προκύπτουν από τη γλυκερόλη ονομάζονται φωσφογλυκερίδια και αποτελούνται από ένα κορμό γλυκερόλης στον οποίο προσδένονται δύο αλυσίδες λιπαρών οξέων και μία φωσφορυλιωμένη αλκοόλη. Στα φωσφογλυκερίδια, οι υδροξυλικές ομάδες των ανθράκων C-1 και C-2 της γλυκερόλης εστεροποιούνται με τις καρβοξυλικές ομάδες δύο λιπαρών οξέων. Η υδροξυλική ομάδα του άνθρακα C-3 της γλυκερόλης εστεροποιείται με φωσφορικό οξύ. Όταν δε γίνονται άλλες προσθήκες, η ένωση που προκύπτει ονομάζεται φωσφατιδικό (ή 3-φωσφορική διακυλογλυκερόλη) που είναι το πιο απλό φωσφογλυκερίδιο. Είναι όμως ένα σημαντικό ενδιάμεσο μόριο στη βιοσύνθεση των άλλων φωσφογλυκεριδίων Τα κύρια φωσφογλυκερίδια είναι παράγωγα του φωσφατιδικού και προέρχονται από την εστεροποίηση της φωσφορικής ομάδας τους με την υδροξυλική ομάδα μιας αλκοόλης. Οι πιο κοινές αλκοολικές ομάδες των 20

21 φωσφογλυκεριδίων είναι της σερίνης, της αιθανολαμίνης, της χολίνης, της γλυκερόλης και της ινοσιτόλης. Η σφιγγομυελίνη είναι ένα μεμβρανικό φωσφολιπίδιο που δεν προκύπτει από γλυκερόλη. Πράγματι, ο κορμός της σφιγγομυελίνης αποτελείται από σφιγγοσίνη, μια αμινοαλκοόλη που περιέχει μια επιμήκη ακόρεστη υδρογονανθρακική αλυσίδα. Στη σφιγγομυελίνη, η αμινική ομάδα της σφιγγοσίνης συνδέεται με το λιπαρό οξύ ενός αμιδικού δεσμού. Επίσης, η πρωτοταγής υδροξυλική ομάδα της σφιγγοσίνης εστεροποιείται σε φωσφορυλο-χολίνη. 3 Σχήμα 1.2 Αναπαράσταση της δομής ενός φωσφολιπιδίου Τριακυλογλυκερόλες Τριγλυκερίδια Στη φύση τα λιπαρά οξέα σπάνια θα τα βρούμε ελεύθερα. Συνήθως είναι ενωμένα με άλλα μόρια, είτε με εστερικούς, είτε με αμιδικούς δεσμούς. Εστεροποίηση λιπαρών οξέων με γλυκερίνη έχει ως αποτέλεσμα τη δημιουργία ουδέτερων λιπών. Όταν ένα από τα τρία υδροξύλια της γλυκερίνης εστεροποείται με λιπαρό οξύ προκύπτει ένα μονογλυκερίδιο. Δύο εστεροποιημένα υδροξύλια δημιουργούν ένα διγλυκερίδιο και τέλος όταν τα τρία υδροξύλια της γλυκερίνης εστεροποιούνται με λιπαρά οξέα προκύπτει ένα τριγλυκερίδιο. Τα λιπαρά οξέα ενός τριγλυκεριδίου μπορεί να είναι τα ίδια ή και διαφορετικά. Όταν τα ακραία οξέα είναι διαφορετικά, τότε ο άνθρακας στη θέση 2 γίνεται ασύμμετρος. Μια τριακυλογλυκερόλη χαρακτηρίζεται ως απλή, όταν και τα τρία λιπαρά οξέα της είναι ίδια. Αν τα λιπαρά οξέα είναι διαφορετικά, τότε η τριακυλογλυκερόλη είναι μικτή. (Σχήμα 1.3) Οι απλές τριακυλογλυκερόλες ονομάζονται από το λιπαρό οξύ που περιέχουν π.χ. τριπαλμιτοϋλογλυκερόλη. Στην 21

22 ονομασία των μικτών τριακυλογλυκερολών μας βοηθά η χρήση των αριθμών 1,2, και 3 που αναφέρονται στη γλυκερόλη, π.χ. 1-παλμιτοϋλο-2,3-διστεαρογλυκερόλη. Το σημείο τήξης μίας τριακυλογλυκερόλης εξαρτάται από τα λιπαρά οξέα που περιέχει το μόριο της και αυξάνει με το μήκος της ανθρακικής αλυσίδας των λιπαρών οξέων. Οι τριακυλογλυκερόλες που είναι στερεές σε θερμοκρασία δωματίου αναφέρονται ως λίπη, ενώ αν είναι υγρές αναφέρονται ως έλαια. Αποτελούν το μεγαλύτερο μέρος των εναποθηκευμένων λιπών σε ζώα και φυτά. Στα θηλαστικά η κύρια εναποθήκευση γίνεται στο κυτταρόπλασμα των λιποκυτάρων, τα οποία είναι κύτταρα που έχουν ως εξειδίκευση τη σύνθεση και εναποθήκευση των τριακυλογλυκερολών, καθώς και την άμεση κινητοποίηση τους σε περίπτωση ανάγκης. Είναι ενώσεις αδιάλυτες στο νερό και δεν έχουν πολικές ομάδες, γεγονός που τους επιτρέπει να αποθηκευτούν στο λιπώδη ιστό σε άνυδρη κατάσταση. Έτσι, μπορούν να αποθηκευτούν μεγάλα ποσά τριακυλογλυκερολών σε μικρό σχετικά χώρο. Το γεγονός αυτό σε συνδυασμό με την απόδοση των λιπαρών οξέων σε ενέργεια, που είναι μεγαλύτερη από την αντίστοιχη των πρωτεϊνών και των υδατανθράκων, κάνει τις ενώσεις αυτές ιδεώδεις και πολύτιμες αποθήκες ενέργειας στα ζώα και τα φυτά. Οι τριακυλογλυκερόλες υδρολύονται με οξέα, βάσεις και ενζυμικά με τις λιπάσες, όπως π.χ. τη λιπαση του παγκρεατικού υγρού. Η υδρόλυση με βάσεις των τριακυλογλυκερολών ονομάζεται σαπωνοποίηση και οδηγεί στην παραγωγή σαπώνων. Σχήμα 1.3 Γενικός τύπος τριακυλογλυκερόλης Χοληστερόλη Ένα από τα θεμελιώδη ζωικά λιπίδια είναι η χοληστερόλη.(εικόνα 4). Το στεροειδές αυτό, που έχει 27 άτομα C στο μόριο του, βρίσκεται σε όλα τα ζωικά κύτταρα και τροποποιεί τη ρευστότητα της μεμβράνης τους. Αποτελεί επίσης, πρόδρομη ένωση των χολικών οξέων, κάποιων βιταμινών, αλλά και στεροειδών ορμονών, όπως η προγεστερόνη, η τεστοστερόνη, η οιστραδιόλη, και η κορτιζόλη, ενώ συμμετέχει και στο σχηματισμό της μυελίνης του νευρικού ιστού. 1,2 Μεγάλα ποσά χοληστερόλης βρίσκονται στο ήπαρ (0,3%), το δέρμα (0,3%), το νευρικό ιστό (2%), το έντερο (0,2%) και τα επινεφρίδια (10%). Η μεγάλη 22

23 συγκέντρωση της χοληστερόλης στα επινεφρίδια έχει σχέση με τη βιοσύνθεση των στεροειδών ορμονών που γίνεται σε αυτό τον αδένα. Η χοληστερόλη προέρχεται είτε εξωγενώς από τις διάφορες τροφές, είτε από τη βιοσύνθεση από ακετυλολομάδες του ακετυλο-coa. Βιοσύνθεση χοληστερόλης γίνεται σε πολλούς ιστούς ιδιαίτερα όμως στο ήπαρ και στο λεπτό έντερο. Η βιοσύνθεση της χοληστερόλης γίνεται στο κυτταρόπλασμα των κυττάρων με μία συνθετική πορεία τριών σταδίων. Και τα 27 άτομα του άνθρακα της χοληστερόλης προέρχονται από την ακετυλομάδα του ακετυλο-coa. 1. Το πρώτο στάδιο είναι η σύνθεση του πυροφωσφορικού ισοπεντενυλίου, μίας ενεργοποιημένης ισοπρενικής ομάδας που αποτελεί τον θεμελιώδη οικοδομικό λίθο της χοληστερόλης. 2. Το δεύτερο σταδιο είναι η συμπύκνωση έξι μορίων πυροφωσφορικού ισοπεντενυλίου για να σχηματιστεί σκουαλένιο. 3. Στο τρίτο στάδιο, το σκουαλένιο κυκλοποιείται και στη συνέχεια το τετρακυκλικό προϊόν μετατρέπεται σε χοληστερόλη. 2 Η χοληστερόλη που λαμβάνεται από την τροφή εξαρτάται από το βιοτικό επίπεδο αλλά και από τις διατροφικές συνήθειες του καταναλωτή. Κάτοικοι χωρών με ψηλό βιοτικό επίπεδο και ιδίως αυτοί που καταναλώνουν υψηλές ποσότητες κρέατος εισάγουν με τη τροφή τους καθημερινά mg χοληστερόλης και από το ποσό αυτό απορροφούν mg/ημέρα. Όταν το ποσό της χοληστερόλης της τροφής είναι μικρό, η απορρόφηση της είναι πιο αποτελεσματική. Αντίθετα, όταν ξεπερνά τα 500mg/ημέρα, η απορόφηση περιορίζεται στο 30-35%. Είναι κάπως πιο εύκολο με μικρή προσοχή στην επιλογή της τροφής να περιορίσει κανείς το ποσό της χοληστερόλης που προσλαμβάνει σε mg/ημέρα. Κάτω από τις συνθήκες αυτές θα απορροφηθούν περίπου mg. Για να περιοριστεί ακόμα περισσότερο το ποσό αυτό, θα πρέπει να ελαττωθεί το ποσό της χοληστερόλης στα mg/ημέρα, κάτι που όμως προϋποθέτει αυστηρό διαιτητικό περιορισμό. Φυτικές στερόλες, όπως η β-σιτοστερόλη δεν απορροφώνται καλά από τον άνθρωπο και η παρουσία τους παρεμποδίζει την απορρόφηση της χοληστερόλης. Έτσι χορηγούνται μεγάλα ποσά β-σιτοστερόλης σε άτομα με υπερχοληστερολαιμία σε μία προσπάθεια να μειωθεί το ποσό της χοληστερόλης που απορροφάται. Το μεγαλύτερο μέρος της χοληστερόλης των τροφών είναι στην ελεύθερη μορφή. Οι εστέρες της στερόλης αυτής διασπώνται στο έντερο με τη δράση της χοληστερολεστεράσης του παγκρεατικού υγρού. Επειδή η χοληστερόλη είναι δυσδιάλυτη σε υδατικά μέσα, η γαλακτωματοποίηση με τη βοήθεια των χολικών οξέων και η ενσωμάτωση της σε μικύλλια που περιέχουν χολικά οξέα και φωσφολιπίδια είναι απαραίτητα στοιχεία για την απορρόφηση της. Το μεγαλύτερο μέρος της απορρόφησης γίνεται στον ειλεό με διάχυση μέσα στα κύτταρα του εντερικού βλενογόνου. Στα κύτταρα αυτά η χοληστερόλη εστεροποιείται και στη συνέχεια ενσωματώνεται στα χυλομικρά μαζί με μία μη εστεροποιημένη 23

24 χοληστερόλη που ελευθερώνεται στη λέμφο και από εκεί μέσω του θωρακικού πόρου στο αίμα. Μετά την απομάκρυνση των τριγλυκεριδίων στο αίμα με τη δράση της λιποπρωτεϊνικής λιπάσης τα κατάλοιπα των χυλομικρών, που περιέχουν τους εστέρες της χοληστερόλης, προσλαμβάνονται από το ήπαρ, που είναι και το κυριότερο όργανο μεταβολισμού της στερόλης αυτής. 1 Σχήμα 1.4 Δομή του μορίου της χοληστερόλης Ρύθμιση του μεταβολισμού της χοληστερόλης στο ήπαρ Η έλλειψη κατάλληλων ενζύμων δεν επιτρέπει στους οργανισμούς να χρησιμοποιούν τη χοληστερόλη ως καύσιμο μόριο, δηλαδή να την αποδομούν και να την οξειδώνουν προς CO 2 και Η 2 Ο. Διαθέτουν όμως κατάλληλους μηχανισμούς με τους οποίους αποφεύγεται η υπερφόρτωση των ιστών σε χοληστερόλη. Έτσι υπάρχουν ρυθμιστικοί μηχανισμοί της βιοσυνθέσης, μεταφοράς, απεκκρίσης, και χρήσης της στερόλης αυτής. Οι μηχανισμοί αυτοί δεν είναι τελείως γνωστοί. Διάφορες ανωμαλίες που προκύπτουν σε αυτούς τους μηχανισμούς οδηγούν σε εναπόθεση της χοληστερόλης μαζί με άλλα λιπίδια στην εσωτερική επιφάνεια των αγγείων προκαλώντας αθηροσκλήρωση. Η αθηροσκλήρωση μπορεί να οδηγήσει σε απόφραξη αγγείων της καρδιάς (έμφραγμα) ή του εγκεφάλου (εγκεφαλική προσβολή). Το ήπαρ είναι το κυριότερο όργανο επεξεργασίας, τόσο της ενδογενούς όσο και της εξωγενούς χοληστερόλης. Η ρύθμιση της βιοσύνθεσης της χοληστερόλης γίνεται με τη βοήθεια της αναγωγάσης 3-υδροξυ-3-μεθυγλουταρυλο συνυενζύμου Α (HMG-CoA) με τους ακόλουθους τρόπους: α) Από τη χοληστερόλη της τροφής : Με ανασταλτική επίδραση της βιοσύνθεσης της στερόλης αυτής στο ήπαρ, αφού κάποιο παράγωγο του μεταβολισμού της δρα κατασταλτικά στη βιοσύνθεση της HMG-CoA αναγωγάσης, με αποτέλεσμα την ελάττωση του ρυθμού βιοσύνθεσης της χοληστερόλης. Αυτό μπορεί να γίνει και με ανθρώπινη παρέμβαση με τη χορήγηση ειδικών ενώσεων ή 24

25 φαρμάκων που αναστέλλουν τη δημιουργία του HMG-CoA. Αυτές οι ενώσεις ονομάζονται στατίνες και είχαν αρχικά σχεδιαστεί για να μειώνουν τα επίπεδα της LDL χοληστερόλης στο αίμα, αποδείχτηκε όμως ότι επιτυγχάνουν επίσης την αναστολή της HMG-CoA αναγωγάσης. 5,6 Με αδρανοποίηση της HMG-CoA αναγωγάσης. Το ένζυμο ρυθμίζεται με φωσφορυλίωση-αποφωσφορυλίωση. Έτσι, στην περίπτωση που υπάρχει μεγάλη ποσότητα εξωγενούς χοληστερόλης, το ένζυμο αδρανοποιείται με φωσφορυλίωση που καταλύεται από μία κινάση και ενεργοποιείται με αποφωσφορυλίωση από μία φωσφατάση. β) Υπάρχει παλίνδρομος μηχανισμός αναστολής της HMG-CoA αναγωγάσης από το μεβαλονικό, το άμεσο προϊόν της δράσης του ενζύμου, αλλά και από την ενδογενή χοληστερόλη, το κύριο προϊόν του μεταβολικού αυτού δρόμου. γ) Το χηνοδεοξυχολικό οξύ, ένα από τα χολικά οξέα, που αποτελούν τα κύρια προϊόντα μεταβολισμού της χοληστερόλης, ασκεί ισχυρή δραση στη HMG- CoA αναγωγάση δ) Χορήγηση ινσουλίνης, ή θυροειδικών ορμονών αυξάνει τη δράση της HMG-CoA αναγωγάσης, ενώ το γλουκαγόνο και τα γλυκοκορτικοειδή την ελαττώνουν Ρύθμιση του μεταβολισμού της χοληστερόλης στα κύτταρα των διάφορων ιστών Όπως ήδη αναφέρθηκε, η χοληστερόλη συντίθεται στο ήπαρ. Στη συνέχεια, μεταφέρεται με τη βοήθεια των λιποπρωτεϊνών στους διάφορους ιστούς για να χρησιμοποιηθεί. Τα περισσότερα κύτταρα διαθέτουν στην κυτταροπλασματική τους μεμβράνη ειδικούς LDL-υποδοχείς, για την πρόσληψη των χαμηλής πυκνότητας λιποπρωτεϊνών (LDL), με τη μορφή των οποίων μεταφέρεται η χοληστερόλη στο αίμα από το ήπαρ στους άλλους ιστούς. Μετά τη σύνδεση των LDL στους ειδικούς αυτούς υποδοχείς, το σύμπλεγμα λιποπρωτεΐνης-υποδοχέα με ενδοκύττωση περνά μέσα στο κύτταρο ως ενδοπλασματικό κυστίδιο. Ακολουθεί η σύντηξη των κυστιδίων αυτών με τα λυσσοσωμάτια και η υδρόλυση των πρωτεϊνών από τα λυσοσωματικά ένζυμα. Υδρολύονται, επίσης, και οι εστέρες της χοληστερόλης από μια λυσοσωματική λιπάση. Η χοληστερόλη που απελευθερώνεται με τον τρόπο αυτό μεταφέρεται με μία πρωτεΐνη φορέα, προκειμένου να ενσωματωθεί σε μεμβράνες. Η περίσσεια της χοληστερόλης αποτελεί την ενδοκυττάρια δεξαμενή της στερόλης αυτής, η οποία αυξάνει με ποικίλους τρόπους, όπως είναι η πρόσληψη λιποπρωτεϊνών που μεταφέρουν χοληστερόλη, δηλαδή LDL, με τους LDL- 25

26 υποδοχείς ή με τους υποδοχείς εκκαθαριστές ή η υδρόλυση των εστέρων της χοληστερόλης από το ένζυμο υδρολάση των εστέρων της χοληστερόλης. 5 Αντίθετα, η εστεροποίηση της χοληστερόλης με την καταλυτική δράση της ακυλο-coa-χοληστερόλης-ακυλοτρανσφεράσης (ACAT), ελαττώνει την ενδοκυττάρια δεξαμενή της χοληστερόλης. Η δεξαμενή της ενδοκυττάριας χοληστερόλης μειώνεται επίσης με χρήση της χοληστερόλης για τη σύνθεση στεροειδών ορμονών, με πρόσληψη της από την HDL, η οποία γίνεται με τη βοήθεια της λεκιθινοχοληστερολο-ακυλοτρανσφεράσης (LCAT), για ανάστροφη μεταφορά της χοληστερόλης προς το ήπαρ. Παράλληλα, η περίσσεια αυτής της χοληστερόλης μέσα στα κύτταρα ασκεί δύο δράσεις που ρυθμίζουν το ποσό της χοληστερόλης μέσα στο κύτταρο α) δρα κατασταλτικά στην HMG-CoA αναγωγάση και αναστέλλεται η de novo σύνθεση της χοληστερόλης μέσα στο κύτταρο και β) αναστέλλεται η βιοσύνθεση των LDL υποδοχέων μέσα στο κύτταρο. Σε ένα φυσιολογικό άτομο η βιοσύνθεση της χοληστερόλης στα κύτταρα των ιστών είναι σχεδόν πάντα σε καταστολή, αφού οι LDL υποδοχείς παρουσιάζουν μεγάλη τάση να συνδεθούν με LDL, ακόμη και όταν το ποσό των LDL στο αίμα είναι σχετικά χαμηλό Οξυστερόλες Τα προϊόντα οξείδωσης της χοληστερόλης ονομάζονται οξυστερόλες και σχηματίζονται άμεσα με την αθηροσκλήρωση. 7 Το γεγονός ότι η υπερχοληστερολαιμία σχετίζεται άμεσα με την δημιουργία αθηρωματικών πλακών σε συνδυασμό με την ανενεργότητα του μορίου της χοληστερόλης, όπως αυτό αποδείχτηκε σε διάφορες μελέτες, 8-10 οδηγεί στο συμπερασμα ότι αυτό πρέπει να υποστεί κάποια δομική αλλαγή για να αποκτήσει κάποια δραστικότητα. Οι οξυστερόλες αποτελούν την πιο πιθανή δομή. Οι οξυστερόλες αποτελούν μία μεγάλη ομάδα ενώσεων. Δρουν ως ενδιαμέσα στην αλληλουχία αντιδράσεων για την αποσύνθεση της χοληστερόλης καθώς μπορούν έυκολα να διαπεράσουν τη κυτταρική μεμβράνη και με αυτό τον τρόπο να διευκολύνουν την καταστροφή της χοληστερόλης. Οι οξυστερόλες είναι μία μεγάλη ομάδα ρυθμιστικών μορίων που έχει αποδειχθεί ότι έχουν σημαντικές και ποικίλες βιοχημικές ιδιότητες. 11 Η πιο σημαντική λειτουργία τως οξυστερολών έχει να κάνει με τη ρύθμιση βασικών πρωτεϊνών της ομοιόστασης της χοληστερόλης. Λειτουργούν επίσης ως υπόστρωμα για τη σύνθεση των στεροειδών ορμονών, ενώ είναι και ενδιάμεσα στη μεταφορά των στερολών από την περιφέρεια στο ήπαρ. 12 Έχουν εντοπιστεί αυξημένα επίπεδα οξυστερολών σε ανθρώπινο πλάσμα και σε κλάσματα απομονωμένου LDL κυρίως σε ασθενείς που πάσχουν από υπερχοληστερολαιμία. Σε μελέτες που έγιναν 13,14 βρέθηκαν οξυστερόλες σε 26

27 ανθρώπινα μακροφάγα κύτταρα και στην αθηροσκληρωτική πλάκα και για αυτό πιστεύεται ότι παίζουν ένα σημαντικό ρόλο στη δημιουργία της. Οι οξυστερόλες που υπάρχουν στον οργανισμό μπορεί να προέρχονται είτε από εξωγενή πηγή είτε από ενδογενή πηγή. (Πίνακας 2). Τα τρόφιμα που είναι πλούσια σε οξυστερόλες είναι κυρίως αυτά που έχουν αφυδατωθεί, έχουν υποστεί επεξεργασία με ακτινοβολία ή υψηλή θερμοκρασία ή έχουν μαγειρευθεί παρουσία οξυγόνου. Έτσι, τα αυγά 15 και το γάλα 16 σε σκόνη είναι πλούσια σε οξυστερόλες ενώ άλλα τρόφιμα που μπορεί να περιέχουν οξυστερόλες, είναι τα γαλακτοκομικά, το κόκκινο κρέας και τα διάφορα είδη κατεργασμένων ψαριών. Πίνακας 1.2 Προέλευση των οξυστερολών του πλάσματος και των ιστών. Εξωγενείς Πηγές Ενδογενείς Πηγές Διατροφή Ήδη υπάρχουσα στα τρόφιμα Σχηματίζεται από αυτοξείδωση των τροφίμων Ενζυμική οδός 7 α -υδροξυλάση 27- υδροξυλάση 7-κετονο-δεϋδρογονάση 5 α, 6 α εποξειδάση Μη ενζυμική οδός Επίδραση δραστικών μορφών οξυγόνου Επίδραση υπεροξυ και αλκοξυ ριζών από λιπιδική υπεροξείδωση Mέσω του συστήματος HOCl 2, H 2 O Λιποπρωτεΐνες Οι λιποπρωτεΐνες είναι σφαιρικά, μακρομοριακά συμπλέγματα λιπιδίων και πρωτεϊνών. Αποτελούν τα μέσα μεταφοράς με τα οποία αδιάλυτα στο νερό λιπίδια κυκλοφορούν στο αίμα, αλλά παίζουν και σημαντικό ρόλο στο μεταβολισμό της χοληστερόλης και των τριγλυκεριδίων. 1 (Πίνακας 1.3) 27

28 Πίνακας 1.3 Γενικά χαρακτηριστικά των λιποπρωτεϊνών του πλάσματος. Είδος λιποπρωτεΐνης Μέγεθος Πυκνότητα (g/ml) Αναλογία τριγλυκερολώνχοληστερεστέρων Αναλογία λιπιδίωνπρωτεϊνών Αποπρωτεΐνες που συσχετίζονται Χυλομικρά 1000 nm < Apo B-48, ApoA, ApoC, ApoE, ApoH VLDL 70 nm ApoE, ApoB- 100, ApoC IDL 40 nm ApoE, ApoB- 100, ApoC LDL 20 nm ApoB-100, ApoC, ApoE, Apo(a) HDL 10 nm ApoA-1, ApoC, ApoD, ApoE Εξωτερικά, οι λιποπρωτεΐνες περιβάλλονται από ένα υδρόφιλο κέλυφος, το οποίο σχηματίζουν οι αποπρωτεΐνες σε συνδυασμό με φωσφολιπίδια και ελεύθερη (μη εστεροποιημένη) χοληστερόλη και ένα κεντρικό υδρόφοβο τμήμα, τον πυρήνα, ο οποίος αποτελείται από εστεροποιημένη χοληστερόλη και τριγλυκερίδια. Οι λιποπρωτεΐνες διαφέρουν μεταξύ τους ως προς το μέγεθος (Σχήμα 1.5), την πυκνότητα και την ηλεκτροφορητική τους κινητικότητα. Ο διαχωρισμός σε πέντε τάξεις γίνεται με δύο μεθόδους, την υπερφυγοκέντηση και την ηλεκτροφόρηση. Η ονομασία τους εξαρτάται από τη μέθοδο διαχωρισμού και είναι τα χυλομικρά, τις πολύ χαμηλής πυκνότητας λιποπρωτεΐνες (VLDL) ή προλιποπρωτεΐνες β, τις ενδιάμεσης πυκνότητας (IDL), τις χαμηλής πυκότητας (LDL), ή β-λιποπρωτεΐνες, και τις υψηλής πυκνότητας λιποπρωτεΐνες (HDL) ή α-λιποπρωτεΐνες. 1 Σχήμα 1.5 Αναλογία μεγεθών των διάφορων λιποπρωτεϊνών. 28

29 Απολιποπρωτεΐνες Οι πρωτεΐνες των λιποπρωτεϊνών, που ονομάζονται αποπρωτεΐνες ή απολιποπρωτεΐνες διακρίνονται σε πέντε οικογένειες και χαρακτηρίζονται με τα γράμματα A, B, C, D και E. Μέλη της ίδιας οικογενείας διακρίνονται με προσθήκη ενός λατινικού αριθμού μετά το γράμμα, για παράδειγμα λιποπρωτεΐνη Α-Ι, Α-ΙΙ κ.λ.π. Όλες οι αποπρωτεΐνες συνθέτονται στο ήπαρ και ορισμένες στο επιθήλιο του λεπτού εντέρου. Κάποιες από αυτές είναι σταθερά συνδεδεμένες πάνω στα σωματίδια των λιποπρωτεϊνών, ενώ άλλες μεταφέρονται ελεύθερα σε άλλες λιποπρωτεΐνες (Πίνακας 1.4). Η κύρια λιποπρωτεΐνη των HDL είναι η Α (Apo A). Η αποπρωτεΐνη Β (Αpo B) είναι η κύρια αποπρωτεΐνη των LDL, αλλά ανευρίσκεται και στις VLDL και στα χυλομικρά. Εντούτοις, η Αpo B των χυλομικρών (Β-48) είναι μικρότερη από την Αpo B-100 των LDL και των VLDL. Η Αpo B-48 συντίθεται στο έντερο και η Αpo B-100 στο ήπαρ. Οι αποπρωτεΐνες C (Ι, ΙΙ, και ΙΙΙ) είναι μικρότερα πολυπεπτίδια, τα οποία εύκολα μεταφέρονται μεταξύ των διάφορων λιποπρωτεϊνών. Η αποπρωτεΐνη D βρίσκεται στο σωματίδιο των HDL, ενώ η αποπρωτεΐνη Ε απομονώνεται απο τις VLDL και τις HDL. Πίνακας 1.4. Κατηγορίες των αποπρωτεϊνών και οι λειτουργίες τους. Αποπρωτεΐνη Μοριακό βάρος (kda) Λειτουργία που επιτελεί Apo A-I 29 βασική πρωτεΐνη της HDL, ενεργοποιεί την LCAT Apo A-II 17.4 κυρίως στην HDL, αυξάνει τη δραστικότητα της ηπατικής λιπάσης Apo A-IV 46 βρίσκονται κυρίως στις λιποπρωτεΐνες πλούσιες σε λιπίδια Apo B Βρίσκεται αποκλειστικά στα χυλομικρά Apo B Βασική αποπρωτεΐνη της LDL, ενώνεται με τον υποδοχέα της LDL, υψηλά επίπεδα της Apo B-100 σχετίζονται με υψηλό κίνδυνο καρδιαγγειακών νοσημάτων Apo C-I 7.6 Σχετίζονται με ενεργοποίηση της LCAT Apo C-II 8.9 Ενεργοποιεί την LPL, έλλειψη της έχει ως αποτέλεσμα των αύξηση των επιπέδων χυλομικρών και τριγλυκερολών Apo C-III 8.75 αναστέλει την LPL Apo D 33 βρίσκεται μόνο στην HDL, σχετίζεται στενά με την LCAT Apo E 34 τρεις γνωστές Apo E (Ε 2, Ε 3, Ε 4 ) αποτρέπει την ανάπτυξη της αθηροσκλήρωσης Οι αποπρωτεΐνες έχουν διαφόρους ρόλους: α) αποτελούν συμπαράγοντες ενζύμων, π.χ. η Apo C-II στην λιποπρωτεϊνική λιπάση (LPL), η Apo A-I στην LCAT, β) λειτουργούν ως πρωτεΐνες-μεταφορείς που μεταφέρουν λιπίδια, π.χ. η Apo-D και γ) μεσολαβούν στην αλληλεπίδραση των λιπορωτεϊνών με τους 29

30 αντίστοιχους υποδοχείς των ιστών, π.χ. η Apo B-100 και η Apo E για τον LDL υποδοχέα, η Apo E για τον υποδοχέα των κατάλοιπων και η Apo A-I για τον υποδοχέα των HDL Χυλομικρά Η χοληστερόλη που προσλαμβάνεται με τη τροφή συμμετέχει στο σχηματισμό μικυλλίων και, εν συνεχεία, μεγαλομοριακών συμπλεγμάτων που καλούνται χυλομικρά. 17,18 Τα χυλομικρά αποτελούνται κατά 98% από λιπίδια. Είναι οι μεγαλύτερες λιποπρωτεΐνες και περιέχουν στον πυρήνα τους περίπου 88% τριγλυκερίδια, 3% εστεροποιημένη χοληστερόλη, ενώ οι αποπρωτεΐνες που περιέχουν εντοπίζονται στην εξωτερική στοιβάδα τους και ανέρχονται μόλις σε 1-2%. Ο κυριότερος ρόλος των χυλομικρών είναι να μεταφέρουν τα λιπαρά οξέα των τριγλυκεριδίων και τη χοληστερόλη από το έντερο στο λιπώδη ιστό και στο ήπαρ αντίστοιχα, αλλά και σε άλλα σημεία της περιφέρειας. 19 Η μέγιστη συγκέντρωση τους στο πλάσμα επιτυγχάνεται 3-6 ώρες μετά από ένα λιπαρό γεύμα. Κατά την είσοδο τους στο λεμφικό σύστημα εμπλουτίζονται με την ΑpoE και δανείζονται την Αpo C-II από τις HDL, η οποία ενεργοποιεί την LPL. Μόλις τα χυλομικρά εισέλθουν στον αγγειακό χώρο, τα τριγλυκερίδια υδρολύονται από την LPL. Η LPL είναι ένα ένζυμο το οποίο βρίσκεται πάνω στον ενδοθήλιο των αγγειακών τριχοειδών, αγκυστρωμένο με πρωτεογλυκάνες, και διεγείρεται από την Apo C-II. 5 Η υδρόλυση των τριγλυκεριδίων γίνεται μόλις οι λιποπρωτεΐνες έρχονται σε επαφή με το ένζυμο στο ενδοθήλιο, απελευθερώνοντας: α) λιπαρά οξέα, τα οποία κατευθύνονται προς τους ιστούς και β) τις αποπρωτεΐνες Α-Ι, Α-ΙΙ και C-II, που οδηγούνται στις HDL. Σχηματίζονται έτσι τα κατάλοιπα των χυλομικρών (remnants) που περιέχουν, πλέον, μόνο τις Apo B-48 και Apo E οι οποίες σε αντίθεση με τα χυλομικρά δεν παρουσιάζουν αθηρογόνες ιδιότητες. Τα κατάλοιπα των χυλομικρών προσλαμβάνονται από ειδικούς υποδοχείς του ηπατοκυττάρου, τους Apo E, που αναγνωρίζουν την Apo E, και έτσι μεταφέρουν τη χοληστερόλη στο ήπαρ Πολύ χαμηλής πυκνότητας λιποπρωτεΐνες (VLDL) Οι VLDL είναι μεγαλομοριακά συμπλέγματα που περιέχουν λιπίδια σε ποσοστό 90%. Από αυτά τα 60% είναι τριγλυκερίδια και το 15% χοληστερόλη. Παράγονται στο ήπαρ, είτε από εξωγενή λιπίδια που προέρχονται από το μεταβολισμό των χυλομικρών, είτε από ενδογενή που προέρχονται από το μεταβολισμό των υδατανθράκων. Ο ρόλος των VLDL είναι η μεταφορά, κυρίως, των τριγλυκεριδίων από το όργανο αυτό σε άλλους ιστούς και, ιδιαίτερα, στο 30

31 λιπώδη ιστό. Επίσης, η σύνθεση των VLDL γίνεται και στα κύτταρα του εντερικού βλενογόνου, από όπου ελευθερώνονται στη λέμφο. 1 Οι σημαντικότερες αποπρωτεΐνες που περιέχονται στις VLDL είναι οι Αpo B-100, Apo C-II και η Apo E. Η σύνθεση των VLDL αυξάνει κατά το σακχαρώδη διαβήτη, στην παχυσαρκία και με τη λήψη αλκόολ. Ο μηχανισμός σχηματισμού τους είναι ανάλογος με εκείνο σχηματισμού των χυλομικρών από τα εντερικά κύτταρα. Η αποπρωτεΐνη Β σχηματίζεται στα ριβοσωμάτια του αδρού ενδοπλασματικού δικτύου των ηπατικών παρεγχυματικών κυτάρων και ενσωματώνεται στις λιποπρωτεΐνες στο λείο ενδοπλασματικό δίκτυο, όπου συντίθενται χοληστερόλη και, κατά κύριο λόγο τα τριγλυκερίδια. Οι VLDL περνούν από τη συσκευή Golgi και απελευθερώνονται από τα ηπατικά κύτταρα, τελικά, στην κυκλοφορία, αποτελούμενες από τριγλυκερίδια, χοληστερόλη και αποπρωτεΐνη Β-100. Στη συνέχεια, οι VLDL εμπλουτίζονται με τις αποπρωτεΐνες C και Ε, τις οποίες προσλαμβάνονται από τις HDL. Με τρόπο ανάλογο με τα χυλομικρά, τα τριγλυκερίδια των VLDL υδρολύονται από την LPL του τοιχώματος των αγγείων, αφού αυτή πρώτα ενεργοποιηθεί από την Apo C-II των VLDL. Έτσι, οι VLDL παρέχουν και το υπόστρωμα και τους συμπαράγοντες για τη δράση της LPL. Τα τριγλυκερίδια υδρολύονται προοδευτικά σε διγλυκερίδια και μονογλυκερίδια, και τελικά σε ελεύθερα λιπαρά οξέα και γλυκερόλη. Ταυτόχρονα, απελευθερώνονται οι Apo C, οι οποίες επιστρέφουν στις HDL. Με την υδρολυτική αυτή διάσπαση των τριγλυκεριδίων σχηματίζονται τα κατάλοιπα των VLDL, που ονομάζονται ενδιάμεσης πυκνότητας λιποπρωτεΐνες Ενδιάμεσης πυκνότητας λιποπρωτεΐνες (IDL) Οι IDL είναι λιποπρωτεΐνες με μικρή διάρκεια ζωής, και αποτελούν το αποτέλεσμα της δράσης της LPL πάνω στις VLDL και τον πρόδρομο των LDL. Οι IDL περιέχουν περίπου ίσα ποσά χοληστερόλης και τριγλυκεριδίων και οι σημαντικότερες αποπρωτεΐνες τους είναι οι Β και Ε. Δύο είναι οι πιθανοί δρόμοι που μπορούν να ακολουθήσουν οι IDL: να κατευθυνθούν προς το ήπαρ, όπου εισέρχονται με τους ειδικούς για τους υποδοχείς LDL ή να μετατραπούν σε LDL, μετά από την περαιτέρω υδρόλυση των τριγλυκεριδίων τους Χαμηλής πυκνότητας λιποπρωτεΐνες (LDL) Οι LDL είναι υπεύθυνες για τη μεταφορά περίπου του 70% της ολικής χοληστερόλης του πλάσματος και θεωρούνται οι πιο αθηρογόνες λιποπρωτεΐνες. Ο ρόλος τους είναι η μεταφορά της χοληστερόλης από το ήπαρ στους περιφερειακούς ιστούς. 21 Αποτελούνται από ένα υδρόφοβο πυρήνα που περιέχει εστέρες της 31

32 χοληστερόλης (48% της συνολικής μάζας) και τριγλυκερόλες (13%), που περιβάλλονται από φωσφολιπίδια (28%), ελεύθερη χοληστερόλη (10%) και την αποπρωτεΐνη Β-100 που αποτελεί το 21% της LDL. Οι LDL παρουσιάζουν διαφορές στο μέγεθος, την πυκνότητα, και το μοριακό τους βάρος. Αυτό οφείλεται στη διαφορετική περιεκτικότητα τους σε λιπίδια. Μείωση της περικεκτικότητας σε λιπίδια συνεπάγεται αύξηση της πυκνότητας της LDL. 22 Φωσφολιπίδιο Ελεύθερη χοληστερόλη Εστέρες χοληστερόλης Τριγλυκερίδια Πολυπεπτίδια (απολιποπρωτεΐνες) Σχήμα 1.6 Μοριακή σύσταση των LDL. Στη συνέχεια, οι LDL κατά 30% κατευθύνονται προς τους περιφερικούς ιστούς και κατά 70 % προς το ήπαρ. Εκεί παραλαμβάνονται από τους ειδικούς υποδοχείς των LDL, οι οποίοι φέρουν θέσεις σύνδεσης για τις αποπρωτεΐνες των LDL, δηλαδή τις Apo B-100 και Apo E. Στον τελικό τους αυτό προορισμό οι LDL αποδομούνται μέσα στο κύτταρο, απελευθερώνοντας χοληστερόλη. Για τη μείωση της συγκέντρωσης της LDL στον ανθρώπινο οργανισμό και την καταπολέμηση με αυτό τον τρόπο πιθανής αθηρογένεσης, χρησιμοποιούνται μία ομάδα ενώσεων που δρουν ως αναστολείς της αναγωγάσης του 3-υδροξυ-3- μεθυλογλουταρυλο συνυενζύμου Α (HMG-CoA). 23 Η HMG-CoA αναγωγάση, όπως έχει ήδη αναφερθεί είναι το ένζυμο που συντελεί στην αντίδραση βιοσύνθεσης της χοληστερόλης. Αυτές οι ενώσεις είναι γνωστές ως στατίνες. Οι στατίνες είναι μοριακά ανάλογα του 3-υδροξυ 3-μεθυλογλουταρικού οξέος, και έχει βρεθεί ότι εκτός από τη μείωση της παραγωγής της ενδογενούς χοληστερόλης, παρουσιάζουν μία πληθώρα ευεργετικών επιδράσεων στον οργανισμό. Πιο συγκεκριμένα, οι στατίνες έχουν αντιφλεγμονώδη 24 και αντιθρομβωτική δράση, 25 καθώς επίσης προκύπτει ότι βελτιώνουν την ενδοθηλιακή λειτουργία

33 Υψηλής πυκνότητας λιποπρωτεΐνες (ΗDL) Οι HDL παράγονται στο ήπαρ, στο έντερο αλλά και στην περιφέρεια από τον καταβολισμό της VLDL των χυλομικρών. Αποτελούνται από πρωτεΐνες (33%), από εστέρες της χοληστερόλης (31%), και τριγλυκερόλες (16%). Οι κύριες πρωτεΐνες του σωματιδίου της HDL είναι οι αποπρωτεΐνες Α-Ι και Α-ΙΙ, όμως περιέχεται και ένας μεγάλος αριθμός από άλλες πρωτεΐνες, όπως η Αpo C-I, C-II, C-III ΑpoE, ΑpoJ, ΑpoL, το ένζυμο της λεκιθινοχοληστερολακυλοτρανσφεράσης (LCAT) παραοξονάση ορού (ΡΟΝ 1) και η ακετυλοϋδρολάση του παράγοντα ενεργοποιήσης των αιμοπεταλίων (PAF-AH). Κατά τη διάρκεια φλεγμονής, συνδέονται στην HDL νέες πρωτεΐνες, όπως το αμυλοειδές Α και η σερουλοπλασμίνη. 27 Πρόσφατες μελέτες δείχνουν ότι το ώριμο σφαιρικό μόριο των HDL προέρχεται από ένα πρόδρομο δισκοειδές μόριο, που περιέχει σαν κύριο πρωτεϊνικό τμήμα την αποπρωτεΐνη Apo A-I και το οποίο σχηματίζεται από την ενσωμάτωση των καταλοίπων επιφανείας. Τα κατάλοιπα επιφανείας σχηματίζονται από τη δράση της LPL, είτε στα χυλομικρά είτε στις VLDL. 28 Ο μετασχηματισμός του πρόδρομου δισκοειδούς μορίου στις ώριμες HDL 3, και στη συνέχεια στις HDL 2, ρυθμίζεται από την LCAT, η οποία συντίθεται στο ήπαρ και ενεργοποιείται από την Apo A-I και την C-I. 29 Έτσι, κατά το μετασχηματισμό των VLDL σε ΙDL και τελικά σε IDL οι C αποπρωτεΐνες μεταφέρονται στις HDL, οι οποίες στο μεταξύ έχουν ωριμάσει σε μόριο. Έτσι οι HDL λειτουργούν σαν αποθήκη της Apo C-II στο πλάσμα. Λίγα είναι γνωστά για τους τόπους καταβολισμού των HDL. Το μόνο που είναι σίγουρο είναι οι Αpo C-II και οι Αpo A-I και Α-ΙΙ επιστρέφουν στις VLDL και στα χυλομικρά από όπου τις είχαν «δανειστεί» οι HDL. Πρέπει να τονιστεί ότι οι Αpo A-I και Α-ΙΙ αποτελούν το 90% της συνολικής πρωτεΐνης των HDL. 19 Οι HDL 3 απομακρύνονται από την κυκλοφορία με τους λεγόμενους HDL 3 υποδοχείς (cubulin), ενώ οι HDL 2 απομακρύνονται με τους υποδοχείς SRB 1. 30,31 O ρόλος των HDL είναι η μεταφορά της χοληστερόλης, αφού πρώτα εστεροποιηθεί και με τη βοήθεια της LCAT, από την περιφέρεια προς το ήπαρ όπου και καταβολίζεται. 1 Eκτός από το σημαντικό ρόλο που παίζουν στην απομάκρυνση των λιπιδίων και των αποπρωτεϊνών κατά τον καταβολισμό των VLDL και των χυλομικρών, αποτελούν σημαντική αποθήκη της Αpo C-II στο πλάσμα. Τέλος, μεταφέρουν χοληστερόλη και στους ενδοκρινείς αδένες. Επιπλέον, οι HDL λειτουργούν και σαν όχημα μεταφοράς μικρών μορίων, όπως βακτηριακοί λιποπολυσακχαρίτες και β-καροτένια, και παρουσιάζουν αντιοξειδωτική και αντιφλεγμονώδη δράση. Οι HDL έχουν σημαντική αντιαθηρογόνο δράση και αυτό, γιατί εκτός από τη συμβολή τους στην μεταφορά της χοληστερόλης από τους ιστούς στο ήπαρ, λειτουργούν ως μεταφορείς μικρών μορίων, όπως το β-καροτένιο, μόρια που με τη σειρά τους παρουσιάζουν αντιοξειδωτική και αντιφλεγμονώδη δράση. Εξάλλου, οι HDL έχουν ικανότητα να συσσωρεύουν στην επιφάνεια τους μεγάλο αριθμό λιπιδικών υδροϋπεροξειδίων τα 33

34 οποία τα απορροφούν από τα περιφερειακά κύτταρα και τα οδηγούν στο ήπαρ. 32 Αντίθετα, υπό συγκεκριμένες συνθήκες, οι HDL μπορούν να προάγουν και την αθηρογένεση. 27 Οι χαμηλές τιμές τους θεωρούνται ανεξάρτητος παράγοντας κινδύνου για τα καρδιοαγγειακά νοσήματα. Από τους μηχανισμούς που περιγράφηκαν προηγουμένως μπορεί να διαπιστωθεί ότι ο μεταβολισμός των λιπιδίων μπορεί να διαιρεθεί σε τρεις μικρότερες διαδικασίες, που καλούνται εξωγενής, ενδογενής και ανάστροφη οδός. Η πέψη των τροφών περιλαμβάνει την αποδομή των λιπών και το σχηματισμό των τριγλυκεριδίων στο έντερο καθώς και την ενσωμάτωση τους στα χυλομικρά, που μεταφέρονται στο ήπαρ και στην περιφέρεια. Το ήπαρ μετατρέπει τα λίπη που φτάνουν σε αυτό και την περίσσεια των υδατανθράκων σε τριγλυκερίδια και τα ενσωματώνει στις VLDL. Έτσι, τα κύρια τριγλυκερίδια είναι τα κύρια λιπίδια της εξωγενούς οδού. Στην περιφέρεια οι VLDL μετατρέπονται σε IDL και LDL, οι οποίες επιστρέφουν στο ήπαρ, όπου προσλαμβάνονται από τους LDL-υποδοχείς. Η ανάστροφη οδός της χοληστερόλης συμπεριλαμβάνει την κινητοποίηση της χοληστερόλης από την περιφέρεια, π.χ. τα αιμοφόρα αγγεία, και τη μεταφορά της πίσω στο ήπαρ με τη βοήθεια των HDL. Οι οδοί αυτοί δεν είναι ανεξάρτητοι ο ένας από τον άλλο, αλλά συνδέονται μεταξύ τους με ένα πολύπλοκο μεταβολικό δίκτυο Λιποπρωτεΐνη (α) ή Lp(a) Η Lp(a), ή λιποπρωτεΐνη(α), είναι μία λιποπρωτεΐνη που θεωρείται ένας ανεξάρτητος παράγοντας κινδύνου για τα καρδιαγγειακά νοσήματα, όταν τα επίπεδα της στο πλάσμα υπερβαίνουν τις φυσιολογικές τιμές, δηλαδή mg/dl. 33 Οι Albers και Hazzard ταυτοποίησαν την Lp(a) το 1977 και έδειξαν ότι αποτελείται από χαμηλής πυκνότητας λιποπρωτεΐνη (LDL) με την απολιποπρωτεΐνη Β (ΑpoB ), μαζί με μία ακόμη πρωτεΐνη, την απολιποπρωτεΐνη (α), Αpo(a). 34 Ο Μc Lean και οι συνεργάτες του απέδειξαν ότι το γονίδιο της Lp(a) είναι ομόλογο σε πολύ μεγάλο βαθμό με αυτό του πλασμινογόνου. 35 Αυτή η ομολογία που παρατηρείται ανάμεσα στην απολιποπρωτεΐνη (α) και το πλασμινογόνο οδήγησε εύλογα στην υπόθεση ότι η Lp(a) μπορεί να είναι όχι μόνο αθηρογόνος παράγοντας εξαιτίας της ομοιότητας της με την LDL, αλλά και προθρομβωτικός παράγοντας λόγω της ομοιότηας της Lp(a) με το πλασμινογόνο. Το γεγονός αυτό μπορεί να οδηγήσει στο συσχετισμό της αθηροσκλήρωσης με τη θρόμβωση. 36,37 34

35 2. ΕΛΕΥΘΕΡΕΣ ΡΙΖΕΣ 2.1 Εισαγωγή Το στοιχείο οξυγόνο (Ο) βρίσκεται στον αέρα που αναπνέουμε με τη μορφή διατομικού μορίου (Ο 2 ) και αποτελεί το 21 % του ατμοσφαιρικού αέρα. Όλοι οι αερόβιοι οργανισμοί (ζώα, φυτά, βακτηρίδια) χρειάζονται το οξυγόνο για την παραγωγή ενέργειας. Ενώ, όμως, το οξυγόνο είναι απαραίτητο στοιχείο για τη ζωή, κάτω από ορισμένες συνθήκες μπορεί να γίνει πολύ τοξικό. Η τοξικότητά του σε συγκεντρώσεις μεγαλύτερες από 21 % είναι γνωστή από πολύ παλιά (κατάδυση, υποβρύχια κολύμβηση κ.λ.π.). 'Όμως, σε ορισμένες περιπτώσεις, ακόμη και σε συγκεντρώσεις 21 %, μπορεί να έχει τοξική επίδραση στους ζωντανούς οργανισμούς. Η επίδραση αυτή ποικίλλει ανάλογα με τον οργανισμό, την ηλικία, τη φυσιολογική κατάσταση, αλλά και τη διατροφή. Ο ΗR. Gershman και ο D. Gilbert το 1954, για να εξηγήσουν την τοξικότητα του οξυγόνου πρότειναν τη θεωρία των ελευθέρων ριζών οξυγόνου. Η θεωρία αυτή ενοχοποιεί για την τοξικότητα του οξυγόνου τις ελεύθερες ρίζες οξυγόνου που παράγονται κατά το μεταβολισμό του και όχι το ίδιο το οξυγόνο. Η θεωρία αυτή στη συνέχεια επιβεβαιώθηκε και αναπτύχθηκε από τους J. McCord και Ι. Fridovich το 1969, με την ανακάλυψη της ρίζας του σουπεροξειδίου. 38 Το τελευταίο τέταρτο του αιώνα, σε πολλές και σημαντικές ασθένειες, όπως ο καρκίνος, τα καρδιαγγειακά νοσήματα, η νόσος του Parkinson, η νόσος Alzheimer αλλά και στο φαινόμενο της γήρανσης έχει αποδοθεί σημαντικό μερίδιο ευθύνης στις ελεύθερες ρίζες Ελεύθερες ρίζες Σε ένα κανονικό ομοιοπολικό δεσμό τα δύο ηλεκτρόνια που συμμετέχουν σε ένα μοριακό τροχιακό είναι συζευγμένα (paired) και έχουν αντιπαράλληλο σπιν που συμβολίζεται ( ). Αντίθετα στις ρίζες (radicals) που ονομάζονται και ελεύθερες ρίζες (free radicals, FRs) ένα ή περισσότερα ηλεκτρόνια σε ένα ή περισσότερα ατομικά ή μοριακά τροχιακά είναι ασύζευκτο ή ασύζευκτα (unpaired) και έχουν παράλληλο σπιν που συμβολίζεται ( ). Σε ακολουθία με αυτά που προαναφέρθηκαν ελεύθερες ρίζες είναι άτομα ή μόρια που περιέχουν ένα ή περισσότερα ασύζευκτα ηλεκτρόνια 40. Ο ευρύς αυτός ορισμός συμπεριλαμβάνει το άτομο του υδρογόνου (Η) που έχει ένα ασύζευκτο ηλεκτρόνιο, το μόριο του οξυγόνου (Ο 2 ) που έχει δύο ασύζευκτα ηλεκτρόνια, το οξείδιο του αζώτου (ΝΟ) που έχει ένα ασύζευκτο ηλεκτρόνιο, καθώς και τα περισσότερα μεταβατικά μέταλλα, όπως ο Fe 2+ και ο Fe 3+ που έχουν αντίστοιχα 4 και 5 ασύζευκτα ηλεκτρόνια και ο Cu 2+ που έχει ένα ασύζευκτο ηλεκτρόνιο. Το 35