Tài liệu tham khảo
5. Tappy L, Regulation of hepatic glucose production in healthy subjects and in NIDDM. Diabeta Metab
2.5. Chuyển hóa chất béo
YA Carpentier, L Sobotka
Mục tiêu :
Mô tả các cliu trình chuyển hóa chất béo chính.
— Nấm cơ chế điểu hòa các quá trình chuyển hóa chất béo.
~ Làm quen với các thay đổi căn bản trong quá trình chuyển hóa chất béo khi
bệnh nặng.
Giới thiệu
Chất bẻo là dang dự trữ năng lượng chính trong cơ thể do đậm độ năng lượng cao của ching (1g triglyceride cung cấp 9,3 kcal) và chúa ít nước; do vậy, chất béo là hình thức
Sinh [ý học và hóa sinh học dinh dưỡng : 109 came ve Nasinhhocdinhdheong 9
dự trữ năng lượng lý tưởng ở cả động vật và thực vật (các hạt và đậu). Mô mỡ có thể tớch lủy lượng lớn năng lượng. Lượng năng lượng dự trữ trung bỡnh ở mồ mỡ ở Tigười, trưởng thành khỏe mạnh là 150.000kcal; tuy nhiên, lượng này phụ thuộc vào tổng số mỡ tích lãy. Các aoid béo được giải phóng từ mô mỡ không tan trong nước và tuần hoàn gắn với albumin huyết tương; hơn nữa, chúng có thể làm mắt:ốn. định mảng huyết tương. Trong khi các acid béo có thể bị oxi hóa bởi nhiều, nhụng không phải tắt cả các mô, các thê ceton được tạo ra ở gan từ các acid béo là cơ chat thich hợp cho hầu
hết các tế bảo. Sos
Chất béo là một thảnh phần cấu tạo quan trọng của cấu trúc té bao. Lé lưỡng cực phospholipid là phần nền tảng của tất cả các cấu trúc mang trong tắt cả tế bào. Ngội Vai trỏ cầu trúc, phospholipid mang 14 những phân tử quan trọng trong chuyển hóa, được cắt bởi nhiễu enzym khác nhau gắn kết với thụ thể tế bảo để sinh ra các phần tử có hoạt tính sinh học, chất béo có thể dùng như chất dẫn truyền tín hiện thứ hai của nhiều hormon và các phân từ có hoạt tính sinh học.
1.5.1.Các chu trình cơ bản trong chuyển hóa chất báo
Một người trưởng thành khỏe mạnh hàng ngày tiêu thụ khoảng 50-80g chất béo trong khẩu phân bình thường. Lượng này tương ứng với 30-50% năng lượng cung cấp hàng ngày trong chế độ ăn tiêu biểu của người phương Tây. Triglyceride là thành phần chất béo chính trong khẩu phần ăn (đến 95%), trong khi các thành phần cồn lại gồm phospholipid, sterol (chủ yếu là cholesterol) và các vitamin tan trong chất béo,
Tiêu hóa và hắp thu chất béo
Quá trình tiêu hóa và hấp thu chất béo có thể được phân chia thành các giai đoạn ở ruột và màng nhầy (luminal and mocosal phases):
—__ Giai đoạn ở ruột- trong suốt giải đoạn ở ruột, toần bộ thức ăn được phân tần cơ học thành các phân tử nhũ tương (bằng cách nhai thức ăn và sự co thất ruột và dạ day).
Quá trình thủy phân chất béo bằng enzym bắt đầu (với tốc độ hạn chế) ở dạ dày dưới tác dụng của enzym lipase ở lưỡi và tiếp Lục ở tá tràng và hỗng tràng dưới hoạt động kết hợp của enzym lipase tụy và colipase hoạt hóa trepsin, cũng như phospholipidase, cholesterolase, và các esterase khác. Sự hình thành các phần tử nhũ tương hóa chủ yếu được tăng cường bởi tính chất tẩy rửa của mật, đặc biệt là các acid mật mà tạo nên thể mixen. Sản phẩm cuối của quá trình phân hủy chất béo là các acid béo và B-monoacylglycerol. Các acid béo tự do, monoacylglycerol, cholesterol, Iysophospholipid và các vitamin tan trong chất béo được vận chuyển đến tế bào màng nhây cùng với acid mật tạo nên các hỗn hợp mixen. Những phần tử có một lớp này là các chất lơ lứng trong nước trong ống ruột.
— Giai đoạn Ở màng nhây - trong ving lân cận của màng nhảy ruột, các hỗn hợp mixen phân tách ra cho phép hấp thu các phân tử chất béo suốt ruột non, trong khi acid mật được hấp thu tại đoạn cuối của hồi tràng. Một phần đáng kế cholesterol khoảng 50% và phần lớn các sterol thực vật được tái bài tiết trong ruột. Trong tế bảo ruột, glycerol và mono glyceride được tái oster hóa với các
170 Những Lẫn đề Cơ bản trong Dinh dưỡng Lâm sàng
acid béo tự do được tạo thành triglycerid. Các triglycerid tái tổng hợp này cùng với cholesterol, este cholesteryl, phospholipid và các vitamin tan trong chất béo hình thành các tiểu thể, các tiểu thể này sau khi gắn kết với apoprotein (apo B- 48 và apo A-I) được gọi là các chylomicron. Chylomycron sau đó được phóng thích vào mạch bạch huyết và liến vào hệ tĩnh mạch thông qua ống ngực.
Ngược lại với các acid béo mạch đài, các acid béo từ 6-10 nguyên tử C (được gọi là các acid béo mạch trung bình MCT) tan trong nước và phần lớn được vận chuyển trực tiếp về gan thông qua dòng máu cửa (xem Chương 2.2.2.2.).
Cơ chế chuyển hóa trong mạch của các lipoprotein huyết tương (Hình 2.5.1.) Các chylomicron lưu thông trong cơ thể thu được các apoprotein có thể trao đổi được (C-1, C-H, C-IIH, E, và một số A-IV), Hơn 80% của lõi triglyceride (TG) dude thủy phân bởi enzym lipase lipoprotein tổn tại ở vị trí màng trong của nhiều mô ngoại biên khác nhau, trong khi một số triglyceride tổn tại ở dạng tiểu thể tổn dư cùng với ester cholesteryl và các vitamin tan trong chất béo. Ở mô mỡ, lipase lipoprotein được hoạt hóa bởi insulin. Hoạt tính của enzym này chính vì vậy được gia tăng thêm sau khi tiêu thụ một chế độ ăn đa dạng có chất béo và carbohydrate.
Trong điểu kiện này, carbohydrate là chất cung cấp năng lượng chính, trong khi các acid béo tại tế bào mỡ được tái ester hóa thành triglycerid và được dự trữ ngay lập tức. Quá trình này chỉ cần một ít năng tượng, chính vì vậy quá trình tiêu hóa chất béo có ảnh hưởng nhiệt thấp. Chính vì vậy kết quả của quá trình tiêu hóa một bữa ăn đa dạng là phần lớn chất béo được tiêu hóa dự trữ ở mô mỡ.
Crag xà ˆ. Ẻ, Mã ngoài gon
Gee
Hình 2.5.1. Cơ chế chuyén héa trong mạch của các lipoprotein huyết tương
Quá trình thủy phân cde triglyceride chylomycron lam giẩm kích thước tiểu thể và dẫn đến hình thành dạng các “tiểu thể tên lưu”. Thành phần cấu tạo của những thể tổn lưu này cũng được thay đổi do cúc tiểu thể chylomicron cần các ester cholesteryl để vận chuyển từ các lipoprotein giầu LDL và HDL cholesterol, một quá trình điểu hòa bởi protein vận chuyển ester cholesteryl (CETP). Trước
đính lý học và hóa sinh học dinh dưỡng ————__ TÚ Hil
tiên đòi hỏi apo-E tạo đểu kiện hấp thu các thể tổn lưu ở gan (các tế bào gan hepatocyte) nhưng cũng có thể bởi các mô khác. Sau khi được hấp thu vào gan, các , thành phan chất béo của thể tổn hmi hoặc là được chuyển hóa hay được tái đóng gói thành các lipoprotein tỷ trọng rất thấp (VLDL).
VLDL lipoprotein van chuyén chủ yếu triglycerid và vitamin tan trong chất béo từ gan đến các mô ngoại biên. Sau khi được tiết vào hệ tuần hoàn, xay ra chi yếu trong giai đoạn giữa các bữa ăn, VLDL trải qua quá trình chuyển hóa trong mạch gần tương tự như chylomicron, có nghĩa JA cung cấp các apoprotein có khá năng trao đổi, thủy phân một phần lớn các trìgliceride, sự cung cấp được điều hòa bởi CETP của este cholesteryl, và hình thành các tiểu thể tổn lưu là các lipoprotein
tỷ trọng trung bình (IDL). Tuy nhiên, trong khi một phần IDL (khoảng 50%) được tách ra và vùi trong tế bào (chủ yếu là ở gan), phần còn lại qua quá trình thủy phân chất béo hỗ trợ của triglyeeride và phospholipid và được chuyển đổi thành các lipoprotein tỷ trọng thấp giàu cholesterol (LDL); quá trình này chỉ xảy ra gan.
Các tiểu thể LDL vận chuyển chủ yếu cholesterol và phospholipid (thanh phan chất béo chính của màng tế bào) tối cần thiết cho sự phục hồi các tế bào ở mô ngoại biên. Ngoài ra, LDL cồn cung cấp các vitamin tan trong chất béo. Các tiểu thể LDL bình thường được tách khỏi hệ tuần hoàn bởi quá trình endocytosis sau khi liên kết với thụ thể LDL đặc biệt mà có thể nhận biết được các apoprotein B và/hay E. Quá trình này xảy ra phần lớn ở gun và được điều khiển bởi cơ chế điều hòa nhằm tránh sự tích lũy cholesterol tai t bào. LDL có thể dễ đàng vượt qua nội mê bởi quá trình transcytosis và khoảng 25-30% LDL bình thường tổn tại ở vị trí đưới nội mô (intimal) của thành tĩnh mạch; trong điểu kiện sinh lý học, LDL
é § ° Chay yao Oo 0
° | 0
So J Cf ơ Chay ret
Qe ơ
0° ơ
Huyết lượng Nội mạc mạch Glia Ngoại mạc
Hình 2.5.2. Sự di chuyển vào động mạch của lipoprotein ~ từ 8)
442 Những Vẫn dé Cơ bản trong Dinh dưỡng Lâm sang
lipoprotein tré lại nguyên vẹn về hệ tuân hoàn (Hình 2.5.2.). Tuy nhiên, ở dưới nội m6, LDL có thể bị tấn công bởi các gốc tự do sinh ra bởi các đại thực bào và bị chấn thương peroxi hóa. Những tiểu thể được thay đổi này sau đó bị các đại thực bào ăn theo thể thực bào thông qua các thụ thể scavenger tạo điểu kiện thuận lợi tích lũy cholesterol và hình thành tế bào bọt. Ngoài ra, LDL bi oxi hóa làm độc hại tế bào và làm giảm sự phát triển phản ứng viêm trong thành động mạch; sự khởi đầu của thương tổn xơ vữa thành động mạch có liên quan đến suy chức chức năng nội mô, thay đổi sự phóng thích NƠ, tạo ra các phân tử bám dính, và làm tăng sinh các tế bào
cơ tron.
Các lipoprotein tý trọng cao (HDL) được hình thành ở gan và trong ruột từ lớp lưỡng cực phospholipid có chứa apo A-1. Những tiểu thể này có thể chất thêm cholesterol trong tế bào và mô ngoài gan thông qua ATP gắn kết hệ thống cassette A-1, chúng đóng một vai trò quan trọng trong việc vận chuyển ngược cholesterol từ ngoại vi trở lại gan. Ngoài ra, các tiểu thể HDL bình thường có chứa các enzym quan trọng và đóng vai trò bảo vệ chống lại quá trình peroxi hóa và viêm.
Các chức năng cơ bản của các lipoprotein khác nhau được tóm tắt trong Bắng 2.5.1.
Bang 2.5.1. Chức năng cơ bản của llpoprotein
Vận chuyển triglycerid từ ruột và gan về các mô ngoại biên (chế độ ăn và aoid béo dự trữ) Vận chuyển chalesterol va phospholipid đến mồ ngoại biên, các tuyển và gan
Vận chuyển các vitamin tan trorig chất béo Vận chuyển các enzym chống -oxl hóa Trung hòa các nội độc tổ
Ảnh hưởng của qúa trinh oxi hóa chất béo lên sửc đề kháng, tình trạng viêm và nghẽn mạch Sự chuyển trạng thái của một số tiêu thể từ hộ tuần hoàn đắn vị trỉ mảng trong mạch của tĩnh mạch (trong cả hai hướng)
LÍ 1 PT
1.5.2. Chuyển hóa chất béo khi đói
Khi déi, các acid béo không bị ester héa- NEFA (hay cdc acid béo tu do ~ FFA) được phóng thích vào huyết tương từ quá trình thủy phân triglyceride ở mô mỡ; hầu
hết các NEFA tuần hoàn đều được gắn kết với albumin. Các NEFA có thể cung cấp năng lượng cho nhiều mô bao gồm cả cơ tìm và cơ xương và được sử dụng phần lớn ở gan, cho quá trình oxi hóa, tổng hợp triglyceride, cholesterol và phospholipid và tiết ra VLDL. Trong trạng thái đói kéo dài, gan Ebinephiin
cũng tạo ra thể celon, là cơ chất chính cho nhiễu | Norepinephrin Insutin
mô, bao gồm cả não. Hoạt tính thủy phân chất béo ở N\, ⁄ mô mỡ chịu trách nhiệm cho sự phóng thich NEFA ~“
dược điều hòa bở sự cân bằng giữa các hormon kích thích (cytokine) và các hormon kìm chế enzym
lipase nhạy cảm với hormon — HSL (Hình 2.5.3). - Quá trình chuyển đổi trong huyết tương của NEEA sửa son Nhan nho former nhanh với thời gian bán hủy chỉ khoảng vài phúi. Khi hormon (HLSì ở mô mỡ
+ HSL
TAG ————————> FFA
Sinh lý học và hóa sinh học dinh dưỡng 113
Ester hoa
FFA + Glycerol-P Glycerol-P + FFA
Son he Triglycerides
"OX 1
0, + HO HSL
Thé ceton
Gan Mô mỡ
Hình 2.5.4. Chu trình acid béo giữa gan và mô mỡ
tốc độ phóng thích các acid béo vượt tốc độ oxi hóa chất béo, một vài acid béo tự do từ mô mỡ (chỉ một nữa trong điểu kiện nghỉ ngơi) được tái ester hóa thành triglyceride 6 gan*®, Những triglyceride này sau đó được tiết vào đồng máu dưới dạng các VLDL lipoprotein tạo thành chu trình acid béo (Hình 2.5.4.). Trong quá trình tập luyện thể dục kéo dài, quá trình oxi hóa và tập hợp chất béo có thể tăng gap vài lần”, Cung cấp thức ăn làm giảm một phân chu trình nảy nhưng không ức te 26 ĐC han do vậy, sau bữa ăn, một tỷ lệ VLDL triglycerid bắt nguồn từ
1.5.3. Ảnh hưởng của stress phẫu thuật, nhiễm trùng và suy chức năng cơ quan
Quá trình chuyển hóa lipoprotein và chất béo có thể bị thay đổi nghiêm trọng trong những điểu kiện bệnh lý này. Sau khi phẫu thuật và khi bệnh nặng, hoạt độ của enzym lipase nhạy cẩm với hormon tăng lên đáng kể để đáp ứng với catecholamine và yếu tố viêm cytokin (TNE-œ và TL-1), gây nên tốc độ huy động các acid béo cao từ mô mỡ. Trong điều kiện nảy, acid béo phỏng thích vào huyết tương thường dư thừa vượt quá nhu cầu oxi hóa chất béo. Các acid béo chủ yêu được thanh lọc bởi gan và được tái ester hóa thành TG. Tuy nhiên, sự hình thành TG ở gan có thể tăng đáng kế khi bệnh nặng và thườn, không đạt đủ một lượng tăng. tương của VLDL tiết ra; điều nảy làm gan bị nhiễm mới"! ›
Sau phẫu thuật, sự thanh lọc triglycerid tăng lên dẫn đến mức TG trong huyết tương không tăng; ngoài ra, tổng quá trình oxi hóa chất béo trong cd thể cũng tăng
lên. Tuy nhiên, trong khi bị nhiễm trùng và bệnh nặng, quá trình thủy phân triglyceride và oxi hóa chất béo có thể tăng lên. Điều này xảy ra có thể là đo ảnh hưởng kìm hãm của nội độc tố (LPS) và TNE-œ lên hoạt tính của enzym lipase lipoprotein, và thường tác động xấu lên sự phân phối oxi. Trong suốt những điểu kiện như vậy, quá trình thủy phân glucose yếm khí là nguôn cung cấp năng lượng chính cho các mô ngoại biên và chất béo được oxi hóa tại gan nhằm sinh năng
1i4 Những Vấn dé Cơ bản trong Dinh dưỡng Lâm sang
lượng cho quá trình tổng hợp tạo glucose từ lactt. Vì chỉ có một phần nhỏ các acid béo phóng thích từ mô mỡ được oxi hóa, nên có sự tích lũy triglyceride không chí ở gan mà còn ở các mô ngoại biên bao gỗm tim, tụy và cơ; trong điều kiện nà y (được gọi là lipotoxieity) có thể có sự suy giảm chức năng đáng kể.
Ngược lại với mức triglycerid huyết tương, nông độ cholesterol bị suy yếu không đổi khi chấn thương và nhiễm trùng, và có mối quan hệ mật thiết đến mức độ chấn thương của mô và đáp ứng viêm. Hạ cholesterol máu ở bệnh nhân nặng dường như có lương quan với tỷ lệ tử vong và có thể được sử dụng như là một dấu hiệu chẩn đoán. Giải thích cho vấn để hạ mức cholesterol máu vẫn chưa rõ ràng do sự hình thành cholesterol ở gan dường như tăng lên. Nổng độ LDL và HDL cholesterol đặc biệt giảm và có liên quan đến tăng quá trình dị hóa HDL và ứ trệ cholesterol giàu LDL ở khoang ngoài mạch (Hình 2.5.2.) và sự hấp thu của chúng bởi các đại thực bào hoạt động.
Bệnh nặng cũng liên quan đến các thay đổi vể chất lượng thành phẩn lipoprotein:
— VEDI c6 nhiéu hon 6 sphingolipid, và có thể ảnh hưởng đến sự hấp thu các tiểu
thể tổn lưu ở gan. Cùng với tăng sự hình thành dẫn đến tăng hàm lượng VLDL trong huyết tương. Tuy nhiên, sự tăng VLDL này cũng có thể có tác dụng bảo vệ do VLDL có thể liền kết nội độc tố và tạo điểu kiện thuận lợi cho quá trình phân hủy nó ở các tế bào nhu mô gan.
—_ LDL nhạy cảm với các chấn thương peroxi hóa. Tuy nhiên, LDL tý trọng nhổ cũng có thể được tạo ra trong các điều kiện stress và có thể dễ dàng vượt qua màng nội mô. Ở đó các tiểu thể LDL đã bị oxi hóa có thể làm giảm viêm và các chất huyết khối trung gian cho các đáp ứng viêm không ngừng.
— HDL đòi hỏi một lượng lớn các amyloid A trong huyết thanh (một chất phân ứng pha cấp tính) có thể thay thế cho apo A-l, làm thúc đẩy quá trình dị hóa HDL và ảnh hướng lớn đến vai trò của chúng trong quá trình vận chuyển ngược các cholesterol; thay vào đó, HDL cung cấp các thành phần chất béo cho các vị trí mô bị chấn thương và viêm. Trong điều kiện bệnh nghiêm trọng, HDL vận chuyển theo ít tổng lipid hơn và có thể dẫn đến tỷ lệ cholesterol tự do cao hơn so với bị ester hóa. Ngoài ra trong trường hợp nhiễm trùng, HDL mất các enzym bảo vệ chúng và trở nên tiền viêm và có thể gây nên tình trạng tiễn xơ vữa.
Trong điều kiện bệnh nặng các phân tử HDL vận chuyển ít lipid tông hơn, vả tỷ lệ các cholesterol tụ: do nhiều hơn so với cholesterol đã bị cster hóa.
Tóm tắt
Chất béo không chỉ là chất cung cấp năng lượng quan trọng mà còn một số các vitamin tan trong nước và một số acid béo đóng vai trò như là chất điều hòa chuyển
hóa. Sau khi ăn một bữa ăn đa dạng, chất béo được ưu tiên dự trữ ở mô mỡ trong khi carbohydrate bị oxi hóa. Trong khí nhịn đói, các acid béo được giải phóng từ mô mỡ và trở thành chất cung cấp năng lượng ở gan và các mô ngoài gan. Quá trình này được điểu khiển hiện quả bởi insulin và cutecholamin điểu hòa enzym nhạy cảm với hormon và lipase lipoprotein.
đinh l học và hóa sinh học dinh dưỡng H5
Trong giai đoạn bệnh nặng, quá trình thủy phân của mô mỡ tăng lên cùng với quá trình oxi hóa chất béo giảm gây nên tăng sự hình thành triglyceride và tích trữ chúng ở gan (và một số mô khác), với sự tăng hình thành VLDL, Trường hợp này có thể tham gia vào suy chức năng các cơ quan trầm trọng hơn. Ngoài ra một số.
thay đối chính đã được quan sát đối với nổng độ và thành phần của các lipopratein giàu cholesterol trong huyết tương.
Tài liệu tham khảo
1. Iriyama K, Carpemlier YA. CHnieal significance of transfer of apolipoproteins between triacylglycerolrich particles in lipid emulsions and plasma lipoproteins, Nutrition 1994; 10: 252-4, 2, Hacquebard M, Carpentier YA. Vitamin E: absorption, plasma transport and cell uptake. Curr Opin Clin Nutr Metab Car 2005; 8: 133-8, 3. Nordesgaard BG, Nielsen LB. Atherosclerosis and arlerial influx of li . . s proteins. Curr Opin i in Lipi Lipid
1994; 5; 252-7, mp rope Epi
Adiels M, Westerbacka J, Soro-Paavonen A el al. Acute suppression of VLDL(1) secretion rate by ingulin is associated with hepatic fat content and insulin resistunce, Diabetologia 2007; 50: 2356-65 Julius U. Influence of plasma free fatty acids on lipoprotein synthesis and dyslipidemia. Exp Clin Endocrinol Diabetes 2003; 111: 246-50.
6, Shaw JH, Wolfe PR. Fatty acid and glycerol kinclics in septic patients with gastrointestinal cancer.
The response lo glucose infusion and parenteral foeding. Ann Surg 1987; 205: 368-76,
Horowitz JF, Kicin 8. Lipid metabolism during endurance exercise. Am J Clin Nutr 2000; 72(Suppl) 5588-638.
Barrows BR, Parks EJ. Contributions of ditferent fatty acid sources to very low-densily lipoprotein- triacylglycerol in the fasted and fed slates. J Clin Endocrinol Metab 2006: 91: 1446-52,
9. Magkos F, Mitlendorfer B. Stable isolope-labeled tracers for the investigation of fatty acid and triglyceride metabolism in human in vivo, Clin Lipiđol 2089; 4: 215-230.
10. Shaw JH, Wolfe RR. An integrated unalysis of glucose, fal, and protein metabolism in severely
traumatized patients. Studies in the basal state and the response to talal parenteral nutrition. Ann Surg 1989; 209; 63-72.
-_ Wol RR, Martini WZ. Changes in intermediary metabolism in sovere surgical ilness, World J Surg 2000; 24: 639-47,
12, Martini WZ, Irtun O, Chinkes DL et al. Alteration o hepatic fatty acid metabolism atlor burn injury in pigs. IPEN 2001; 25: 310-6.
13. Hacquebard M, Ducarl A, Schmartz D et al, Changes in plasma LD, and HDL composition in patients undergoing cardiac surgery. Lipids. 2007: 42: 1143-537,
+ Carpentier YA, Scruel ©. Changes in the concentration and composition of plasma lipoproteins during the acute phase response. Curr Opin Clin Nutr Metab Care 2002; 5: 153-8.