Mastné kyseliny 1. Výskyt a biologický význam

Súhrn

Mastné kyseliny jsou monokarboxylové kyseliny s uhlíkovým řetězcem od 2 do 36 atomů a 0–6 dvojnými vazbami. Jejich fyzikálně-chemické vlastnosti se promítají do sloučenin, kde představují podstatnou složku (lipidy), stejně tak jako do vyšších organizovaných struktur (plazmatické membrány, lipoproteiny). Mastné kyseliny jsou syntetizovány z dvouuhlíkatých nebo tříuhlíkatých prekurzorů; jejich odbourávání ß-oxidací je doprovázeno uvolněním energie. Mastné kyseliny rozdělujeme podle počtu dvojných vazeb na nasycené, mononenasycené a vícenenasycené. Jednoduché lipidy jsou estery mastných kyselin a alkoholů – cholesterolu, glycerolu, sfingosinu a jejich derivátů. Endogenní kyseliny mohou být desaturovány až do ∆9 polohy, desaturace do vzdálenějších pozic je možná pouze u exogenních (esenciálních) kyselin (linolové (řada n-6) a α-linolenové (řada n-3)). Cirkulující lipidy ve formě lipoproteinů se skládají z esterů cholesterolu a triglyceridů v nepolárním jádru a z fosfatidylcholinu, sfingomyelinu a volného cholesterolu v polárním obalu. Neesterifikované mastné kyseliny (produkt lipolýzy a zdroj pro syntézu lipidů) jsou vázány na plazmatický albumin. Membránové lipidy, které zajišťují fluiditu i další funkce membrán, zahrnují fosfatidylcholin, fosfatidyletanolamin, sfingomyelin a další (minoritní) fosfolipidy.

Klíčová slova:
mastné kyseliny, lipidy, lipoproteiny, metabolismus.

Úvod

Mastné kyseliny (FA) jsou strukturní součástí lipidů, které spolu s bílkovinami a sacharidy představují základní stavební kameny živé hmoty (1). Jsou to buď nasycené, nebo nenasycené karboxylové kyseliny s uhlíkovým řetězcem od 2 do 36 atomů. U vyšších živočichů a rostlin dominují FA se 16 a 18 uhlíkovými atomy, tj. kyseliny palmitová, stearová, olejová a linolová. Kyseliny s řetězcem kratším než 14 a delším než 22 uhlíkových atomů představují minoritní část. Většina FA má sudý počet atomů uhlíku, vzhledem k syntéze z dvouuhlíkatých jednotek. Přibližně polovina FA je nenasycených, s 1–6 dvojnými vazbami. Vícenenasycené FA (PUFA) jsou charakterizovány pentadienovým uspořádáním dvojných vazeb.

Mastné kyseliny jsou velmi často vyjadřovány schematickým vzorcem CN:p n-x, kde CN (uhlíkové číslo) představuje celkový počet atomů uhlíku, p – počet dvojných vazeb, x – polohu první dvojné vazby od metylové skupiny (n). Strukturní vzorce a značení vybraných FA jsou uvedeny na obrázku 1.

Fyzikálně-chemické vlastnosti

Bod tání mastných kyselin se zvyšuje s rostoucí délkou řetězce a klesá s rostoucím počtem dvojných vazeb. Tyto vlastnosti se promítají i do sloučenin, kde FA představují podstatnou složku (lipidy), stejně tak jako do vyšších organizovaných struktur (plazmatické membrány, lipoproteiny). Dvojné vazby mají za fyziologických podmínek převážně cis-konfiguraci, která způsobuje ohyb uhlíkového řetězce pod úhlem 60°. Tato vlastnost určuje sterické uspořádání řetězce, snižuje van der Waalsovy interakce, a tím i bod tání (2).

Stupeň nenasycenosti (počet dvojných vazeb v cis-konfiguraci) ovlivňuje významně mikroviskozitu buněčných membrán, jejich tloušťku a následně také funkce proteinů asociovaných s membránami (enzymy, buněčné receptory, membránové transportéry a iontové kanály).

Rozpustnost FA ve vodě s rostoucí délkou řetězce klesá. Ve zředěných roztocích jsou FA přítomny jako monomery, ve vyšších koncentracích (nad hodnotou tzv. kritické micelární koncentrace) pak tvoří micely. V micelách jsou karboxylové skupiny orientovány směrem do vodné fáze, zatímco hydrofobní alifatická část je orientována dovnitř micely (3). Amfifilní charakter fosfolipidů (PL) se uplatňuje i v lipozómech, které nacházejí stále širší využití v medicíně (4) i dalších oborech (kosmetika).

Biosyntéza mastných kyselin

Mastné kyseliny jsou syntetizovány v cytoplazmě z dvouuhlíkatých nebo tříuhlíkatých prekurzorů za účasti přenašeče acylových skupin, NADPH a acetyl-CoA-karboxylázy (1). V mikrozomálním systému se účastní elongace malonyl-CoA, v mitochondriálním systému acetyl-CoA. Odbourávání FA ß-oxidací v mitochondriích je doprovázeno uvolněním energie. V lidské krevní plazmě a tkáních bylo identifikováno asi 60 FA, z biologického hlediska jsou relevantní pouze některé z nich. Složení FA je charakteristické jak pro jednotlivé živočišné druhy, tak i pro jednotlivé tkáně.

Lidské (obecně savčí) tkáně jsou schopny syntetizovat nasycené FA (SFA) převážně se sudým počtem atomů uhlíku. Mononenasycené FA (MFA) vznikají zavedením dvojné vazby do polohy ∆9 od uhlíkového atomu karboxylové skupiny. Reakce je katalyzována enzymem ∆9 desaturázou (1). Výsledkem desaturace kyseliny stearové (18:0) je kyselina olejová (18:1 n-9), u kyseliny palmitové (16:0) je to kyselina palmitolejová (16:1 n-7). Mononenasycené FA řady n-9 s CN 20–24 jsou elongačními produkty kyseliny olejové, FA řady n-11 jsou desaturačními a elongačními produkty kyseliny arachové (20:0), jak schematicky ukazuje obrázek 2. Další desaturací (∆6, ∆5) a elongací kyseliny olejové vzniká Meadova kyselina (20:3 n-9), kterou lidský organismus produkuje pouze při nedostatku esenciálních FA (EFA) jako substrátu pro desaturaci, ve snaze zachovat fluiditu buněčných membrán (5).

Vícenenasycené FA obsahují 2–6 dvojných vazeb v pentadienovém uspořádání. Za EFA jsou považovány PUFA s první dvojnou vazbou lokalizovanou na třetím (řada n-3) nebo šestém (řada n-6) uhlíkovém atomu od metylové skupiny. Tyto kyseliny není schopen organismus syntetizovat a je zcela závislý na jejich dietním přísunu. Základními prekurzory EFA jsou kyselina linolová (LA, 18:2 n-6) pro řadu n-6 a kyselina α-linolenová (ALA, 18:3 n-3) pro řadu n-3, zvané též mateřské FA. Obě kyseliny vznikají postupnou desaturací kyseliny olejové v endoplazmatickém retikulu a chloroplastu rostlin (1). Metabolickou přeměnu EFA ukazuje přehledně obrázek 3.

Mastné kyseliny v jednotlivých metabolických řadách mají odlišnou afinitu k enzymům i schopnost inhibovat desaturázy (v poměru FA n-3 : FA n-6 : FA n-9 ~ 10 : 3 : 1).

Klasifikace a biologické funkce

Mastné kyseliny rozdělujeme do několika skupin na základě jejich struktury, fyziologické úlohy a biologických účinků.

Nasycené mastné kyseliny

Nasycené mastné kyseliny dělíme do podskupin podle délky uhlíkového řetězce.

Mastné kyseliny s krátkým řetězcem (SCFA) zahrnují kyselinu octovou (2:0), propionovou (3:0) a máselnou (4:0); tyto kyseliny vznikají během fermentace vlákniny v proximální části tlustého střeva. Jsou rychle absorbovány, octová a částečně i propionová kyselina jsou resorbovány portální cirkulací, transportovány do jater a zde metabolizovány na glukózu (kyselina propionová) a mastné kyseliny (kyselina octová). Tento proces pokrývá 10–20 % klidového energetického výdeje organismu. Kyselina máselná a částečně i propionová jsou využívány v metabolismu kolonocytů (množení a obnova buněk).

Kyseliny s krátkým řetězcem stimulují ve střevě:

• a) absorpci sodíku, chloridů, bikarbonátů a vody,
• b) zvyšují krevní průtok tlustým střevem,
• c) stimulují proliferaci kolonocytů a produkci hlenu,
• d) stimulují autonomní nervový systém ve střevě a produkci gastrointestinálních hormonů (gastrin, enteroglukagon),
• e) snižují aciditu obsahu tlustého střeva, a tím omezují růst saprofytických bakterií i hnilobný rozklad (6).

Mastné kyseliny se středním řetězcem (MCFA) zahrnují kyselinu kapronovou (6:0), kaprylovou (8:0) a kaprinovou (10:0). Ty jsou přímo resorbovány a transportovány portální žílou, na rozdíl od ostatních FA, které jsou zabudovány do triglyceridů (TG) a PL chylomikronů (CM) a resorbují se via ductus thoracicus. K intramitochondriálnímu přenosu těchto kyselin není nutná přítomnost karnitinu ani karnitin-palmitoyl transferázy. Tukové emulze obsahující TG s MCFA (MCT) jsou využívány jako nutriční podpora, vzhledem k jejich kratšímu biologickému poločasu a vyšší stabilitě vůči lipoperoxidaci. Tyto emulze rovněž potlačují pokles klidového energetického výdeje během kalorické restrikce a používají se v redukčních dietních režimech při léčbě obezity (7).

Mastné kyseliny s dlouhým řetězcem (LCFA) zahrnují kyselinu laurovou (12:0), myristovou (14:0), palmitovou (16:0) a stearovou (18:0), které mají významný aterogenní a trombogenní potenciál. Tyto kyseliny představují 80–90 % celkových SFA přijímaných potravou. Jejich rostlinným zdrojem je především olej z kokosového ořechu (Cocos nucifera), olej z palmového jádra (Elaeis guineensis), kakaové máslo (Theobroma cao), bambucký tuk z ořechů Shea (Butyrospermum parkii) a illipové máslo z ořechů Illipe (Bassialatifola). Poslední tři produkty, které jsou významnou složkou čokolád, obsahují také asi 35 % kyseliny olejové. Potravním zdrojem LCFA z živočišné říše je máslo, vepřové sádlo a hovězí lůj (8).

Pravidelná konzumace LCFA zvyšuje hladinu cholesterolu, především cholesterolu v lipoproteinu o nízké hustotě (LDL-C), který má významný aterogenní potenciál a je dáván do souvislosti se zvýšenou úmrtností na ischemickou chorobu srdeční. Účinek jednotlivých FA na vzrůst koncentrací LDL-C klesá v řadě 12:0 > 14:0 > 16:0, účinek na pokles koncentrací cholesterolu v lipoproteinu o vysoké hustotě (HDL-C), v řadě 14:0 > 12:0 > 16:0. Kyselina stearová má neutrální účinek na koncentrace LDL-C a zvyšuje koncentrace HDL-C, jehož účinek je považován za antiaterogenní. Její trombogenní účinek je naopak považován za nejvyšší. Význam zvýšeného obsahu SFA v membránových raftech nebyl dosud zcela objasněn (9).

Aterogenní a trombogenní potenciál lze vyjádřit jako aterogenní index (AI) a trombogenní index (TI) (10):

AI = (12:0 + 4 × 14:0 + 16:0) × (PUFA n-6 + PUFA n-3 + MFA)^-1

TI = (14:0 + 16:0 +18:0) × (0,5 × MFA + 0,5 × PUFA n-6 + 3 × PUFA n-3 + PUFA n-3/ PUFA n-6)^-1

Mastné kyseliny s velmi dlouhým řetězcem (VLCFA) zahrnují kyselinu arachovou (20:0), behenovou (22:0), lignocerovou (24:0), cerotovou (26:0), montanovou (28:0) a melissovou (30:0), které jsou obsaženy v měřitelných koncentracích v krevním séru osob s vrozenými metabolickými poruchami, jako např. Zellwegerův syndrom, adrenoleukodystrofie vázaná na X-chromozóm, Refsumova choroba, Menkesova choroba (11). K léčbě těchto poruch mohou být využity PUFA n-3.

Mononenasycené mastné kyseliny

Mononenasycené mastné kyseliny rozlišujeme podle konfigurace dvojné vazby. Hlavními představiteli FA v cis configuraci jsou kyselina olejová (18:1 n-9), vakcenová (18:1 n-7) a palmitolejová (16:1 n-7). Endogenní původ mají dále kyseliny myristolejová (14:1 n-5), gondoová (20:1 n-9), eruková (22:1 n-9) a nervonová (24:1 n-9c), které jsou přítomny pouze v minoritním zastoupení. Exogenního původu jsou kyseliny gadolová (20:1 n-11), eruková a cetolová (22:1 n-11). Kyselina eruková, která je hojně zastoupena v oleji nekultivované řepky olejné (Brassica campestris), je považována za kardiotoxickou. Experimenty s laboratorními zvířaty ukázaly depozita tuku následované lézemi myokardu (12). Tyto nálezy daly podnět k vypěstování tzv. bezerukové řepky, kde je obsah kyseliny erukové minimální. Konzumace oleje s vyšším obsahem kyseliny erukové měla u pacientů s adrenoleukodystrofií pozitivní účinky na fluiditu membrán krevních destiček, ale negativní účinky na myokard je třeba mít rovněž na zřeteli (13).

Kyselina olejová v dietě má antiaterogenní i antitrombotické účinky (zvyšuje poměr HDL-C/LDL-C, snižuje agregabilitu destiček). Inkorporace kyseliny olejové do plazmatických lipidů (esterů cholesterolu (CE), TG a PL lipoproteinových částic) zvyšuje jejich odolnost vůči lipoperoxidaci. Náhrada SFA za kyselinu olejovou (v množství zhruba 7 energetických %) snižuje koncentrace TG, LDL-C a zvyšuje koncentrace HDL-C spolu s úpravou inzulínové rezistence. Podmínkou je příjem tuků, který nepřesahuje 30 energetických % (14). Kyselina olejová je majoritní kyselinou olivového oleje (Olea europaea), saflorového oleje ze semínek světlice barvířské (Carthamus tinctorius), kultivovaného řepkového oleje (Brassica campestris), kanolového oleje z geneticky modifikované řepky (Canola), oleje z burských ořechů (Arachis hypogaea), z lískových ořechů (Corylusamericana), sladkých mandlí (Prunusamygdalus dulcis)a avokáda (Persea gratissima). Nižší obsah kyseliny olejové (40–50 %) je v oleji z ovoce palmy olejné(Elaeis guineensis), v oleji z rýžových otrub (Oryza sativa), kukuřičném (Zea mays) a sezamovém oleji (Sesamum indicum). Řada olejnatých plodin je geneticky modifikována za účelem zvýšení obsahu kyseliny olejové, která nepodléhá snadno lipoperoxidaci a působí příznivě na obsah krevních lipidů (8).

Šlechtěním kanoly, která za normálních podmínek obsahuje asi 1% kyseliny stearové, lze získat produkt s vysokým obsahem (až 40 %) této kyseliny, což je výhodné pro výrobu margarínů. Kyselina stearová je známa tím, že nezvyšuje obsah cholesterolu v krvi (na rozdíl od kyselin palmitové a myristové).

Hlavními představiteli FA s trans konfigurací dvojné vazby jsou kyselina elaidová (18:1 n-9t) a trans-vakcenová (18:1 n-7t). Pro lidský organismus jsou trans-FA exogenními kyselinami, jejichž aterogenní účinek je vyšší než u SFA. Hlavním zdrojem kyseliny elaidové v potravě jsou margaríny a ztužené pokrmové tuky (rostlinné oleje hydrogenované za použití nekvalitního katalyzátoru), kyselina trans-vakcenová se nachází v másle a dalších mléčných výrobcích (vzniká působením bakterií v zažívacím traktu přežvýkavců). Hydrogenované tuky se používají při přípravě cukrářských výrobků a rychlého občerstvení (tzv. “fast food”). Sterická konfigurace trans-FA je podobná jako u SFA, což se projevuje v obdobném účinku na rigiditu, a tím i vlastnosti buněčných membrán. Trans MFA jsou asi dvakrát účinnější pro vzrůst LDL-C a snížení HDL-C než SFA a je diskutován jejich vliv na vzestup koncentrace Lp(a). Působení obou zmíněných kyselin na lidský organismus není identické a rozdíly jsou stále předmětem studia (15, 16).

Vícenenasycené mastné kyseliny

Vícenenasycené mastné kyseliny obsahují dvě a více dvojných vazeb v molekule. Endogenní PUFA jsou řady n-9 a organismus je syntetizuje při nedostatku esenciálních PUFA. Tyto PUFA, které jsou výhradně exogenního původu, rozdělujeme do dvou skupin: řady n-3 a řady n-6. Mají výrazný antiaterogenní i antitrombotický účinek, který je dán jejich komplexním působením na koncentrace lipoproteinů, fluiditu membrán, funkci membránových enzymů a receptorů, modulaci produkce eikosanoidů, regulaci krevního tlaku a metabolismus minerálů. Přítomnost většího počtu dvojných vazeb v molekule FA však zvyšuje možnost lipoperoxidace.

Vícenenasycené FA řady n-6: Mateřskou kyselinou je LA, jejími hlavními metabolickými produkty jsou kyselina γ-linolenová (18:3 n-6), dihomo-γ-linolenová (20:3 n-6) a arachidonová (20:4 n-6); minoritními složkami této řady jsou kyselina adrenová (22:4 n-6) a dokosapentaenová (22:5 n-6). Vysoký obsah PUFA n-6 (> 60 %) má olej sojový(Glycine soja), slunečnicový (Helianthus annuus), pupalkový (Oenothera biennis), saflorový olej z genetické variety světlice barvířské (Carthamus tinctorius), olej z hroznových jadérek (Vitis vinifera), z máku setého (Papaver somniferum), semínek brutnáku (Borago officinalis) a černého rybízu (Ribes nigrum). Nižší obsah (40–50 %) má olej z pšeničných klíčků (Triticum vulgare), kukuřice (Zea mays), vlašských ořechů (Juglansregia), semen bavlníku (Gossypium) a sezamu (Sesamum indicum) (8).

Vícenenasycené FA n-6 jsou aktivátory receptorů aktivovaných peroxizomovými proliferátory (PPAR γ > α). Jejich metabolický účinek zahrnuje zvýšenou syntézu cholesterolu, zvýšenou aktivitu LDL-receptorů (která je důsledkem jejich zvýšené mRNA), zvýšenou aktivitu cholesterol 7α-hydroxylázy (Cyp 7A1) a sníženou konverzi VLDL na LDL. Suplementace PUFA n-6 vede k poklesu celkového cholesterolu, LDL-C a HDL-C a ke zvýšené oxidaci a oxidabilitě částic LDL. Konečným efektem je „up-regulace” LDL-receptorů a aktivity Cyp 7A1. Jako ligandy PPAR-γ zvyšují PUFA n-6 inzulínovou senzitivitu, mění distribuci tuku a velikost adipocytů (17, 18). Kyselina arachidonová je hlavním prekurzorem eikosanoidů (prostaglandinů a tromboxanů 2. série a leukotrienů 4. série), účinných signálních molekul uvnitř i vně buňky (19).

Vícenenasycené FA řady n-3: Mateřskou kyselinou je ALA, hlavními metabolickými produkty jsou kyseliny timnodonová (eikosapentaenová, EPA, 20:5 n-3) a klupadonová (dokosahexaenová, DHA, 22:6 n-3), v menší míře pak kyselina dokosapentaenová (22:5 n-3). Zdrojem kyseliny α-linolenové jsou semena a listy některých rostlin: sojové boby (Glycine max), lněné semeno (Linum usitatissimum), semena černého rybízu (Ribes nigrum) a listy brutnáku (8). Konverze ALA na její metabolity s 20–22 CN je podstatně efektivnější u mořských živočichů než u člověka, a proto jsou EPA a DHA v lidském organismu také převážně exogenního původu (20). Tyto kyseliny, především pak DHA, jsou ve vysoké míře obsaženy v nervové tkáni a v retině, kde zajišťují správnou funkci těchto orgánů; dále hrají důležitou roli v signálové transdukci, pravděpodobně regulací signalizace G-proteinu (21).

Jako ligandy PPAR-α mají PUFA n-3 řadu pleiotropních metabolických účinků. Předpokládá se, že aktivace PPAR-α má za následek pokles lipogeneze a sekrece VLDL potlačením vazebné bílkoviny pro sterol regulující elementy (SREBP-1), dále vzrůst aktivity lipoproteinové lipázy, pokles koncentrace apolipoproteinu C-III a zvýšený reversní transport cholesterolu. Jako výživový doplněk indukují PUFA n-3 expresi odpřahujících proteinů a denzitu mitochondrií pomocí β-oxidace FA ve svalech (22).

Imunomodulační aktivita PUFA n-3 souvisí s jejich schopností potlačovat aktivaci T-lymfocytů. Tato aktivace vyžaduje acylované proteiny, které jsou lokalizovány převážně v membránových raftech, z nichž se uvolňují zvýšeným působením PUFA n-3 (23).

Konjugované mastné kyseliny: Nejhojnějšími FA s konjugovaným systémem dvojných vazeb jsou izomery LA (CLA). FA se vyskytují v červeném mase a mléčných produktech. Krávy volně se pasoucí v přírodě mají několikanásobně vyšší obsah CLA ve svalovině i mléce než krávy živené uměle. Nejčastěji se vyskytuje kyselina rumenová, izomer c9, t11 CLA (RA), v menším množství pak izomery t7, c9 > c11, t13 > c8, t10 > t10, c12 (24). Kyselina rumenová vzniká desaturací kyseliny trans-vakcenové (18:1 t11), která je produktem bakteriálního působení v zažívacím traktu přežvýkavců a je také dominující trans FA v mléčných produktech. Konjugované FA mají tedy obdobný původ jako trans FA, jejich biologické účinky jsou však většinou příznivé. V experimentálních studiích in vitro i in vivo bylo zjištěno jak antioxidační působení konjugovaných FA (pravděpodobně v důsledku tvorby FA s furanovou strukturou), tak i antikancerogenní účinky. Ty byly paradoxně zjištěny ve studii zabývající se účinky přepáleného tuku (25). Izomer 18:2 t10, c12 inhiboval akumulaci tuku in vivo, izomer 18:2 c9, t11 zlepšoval parametry lipidového metabolismu ovlivněním exprese SREBP-1c a LXRα v játrech (26). Optimismus daný výsledky experimentálních studií se bohužel nepotvrdil jednoznačně ve studiích humánních; jako hlavní důvod lze předpokládat výrazně nižší dávkování pro člověka než pro experimentální zvířata (27). Tyto rozdíly a také rozdíly v účincích jednotlivých izomerů budou zřejmě ještě delší dobu středem pozornosti pro základní výzkum.

Mastné kyseliny jako strukturální komponenty lipidů

Jednoduché lipidy jsou estery mastných kyselin a alkoholů – cholesterolu, glycerolu, sfingosinu a jejich derivátů. Podle typu báze rozlišujeme následující lipidové třídy (28):

• mastný alkohol – vosky
• cholesterol – cholesterol estery
• glycerol – triglyceridy, diglyceridy, monoglyceridy
• alkenylglycerol – eter-lipidy, plazmalogeny
• fosfoglycerol – glycerofosfolipidy
• glycerylhexosid – glyceroglycolipidy
• sfingosin – ceramidy
• fosfosfingosin – sfingofosfolipidy
• glykosfingosin – glykosfingolipidy

Strukturní vzorce jsou uvedeny na obrázku 4. Patofyziologické působení FA přímo souvisí s úlohou jednotlivých lipidů.

Cirkulující lipidy ve formě lipoproteinů se skládají z CE (60–70 % celkového cholesterolu) a TG v nepolárním jádru a z fosfatidylcholinu, sfingomyelinu a volného cholesterolu v polárním obalu. Neesterifikované FA (NEFA), produkty lipolýzy a zdroj pro syntézu lipidů, jsou v plazmě vázány na albumin (29).

Estery cholesterolu představují transportní a zásobní formu cholesterolu v organismu; při teplotě vnitřního prostředí tvoří tekuté krystaly. Majoritní kyselinou transportních CE je LA (cca 50 %), následovaná kyselinou olejovou (18 %), palmitovou (15 %) a arachidonovou (7 %) (30). Intracelulární CE obsahují převážně kyselinu olejovou a palmitolejovou. U savců jsou CE syntetizovány intravaskulárně v reakci katalyzované enzymem lecitin : cholesterol acyl transferázou (LCAT). Tento enzym přenáší FA z prostředního uhlíkového atomu lecitinu na 3-ß-OH skupinu cholesterolu za vzniku CE a lyzolecitinu. Estery cholesterolu tvoří podstatnou část jádra lipoproteinů LDL a HDL; jsou také hlavní komponentou lipidových inkluzí makrofágů a pěnových buněk v aterosklerotických lézích.

Triglyceridy jsou hlavní složkou jádra lipoproteinů o velmi nízké hustotě (VLDL), chylomikronů a lipidových inkluzí adipocytů. Nejhojnější FA v TG je kyselina olejová (40 %), dále pak kyseliny palmitová (22 %) a linolová (20 %) (31). Podobné zastoupení FA má také tuková tkáň: kyselina olejová 50 %, palmitová 22 % a linolová 12 %.

Fosfolipidy jsou spolu s neesterifikovaným cholesterolem hlavními lipidovými složkami polárního (hydrofilního) obalu lipoproteinů. Molekuly PL se volně zaměňují jak mezi jednotlivými lipoproteiny, tak mezi obaly lipoproteinů a plazmatickými membránami. Tento proces je realizován pomocí specifických bílkovinných přenašečů. Složení a obsah jednotlivých PL v obalu lipoproteinů je s výjimkou chylomikronů podobné u všech hlavních lipoproteinových tříd. Nejhojnějším PL je fosfatidylcholin (lecitin, PC), jehož obsah v plazmě dosahuje 60–70 %, následován sfingomyelinem (SM) (10–20 %), lyzofosfatidylcholinem (LPC) (3–5 %) a fosfatidylethanolaminem (PE) (2–6 %). Minoritními PL v plazmě jsou fosfatidylserin (PS) (1–2 %) a fosfatidylinozitol (PI) (1–2 %). V plazmatickém PC jsou nejhojnějšími FA kyseliny palmitová (30 %), linolová (25 %), stearová (14 %), olejová (11 %) a arachidonová (11 %) (30).

Některé parciální estery – monoglyceridy, diglyceridy, LPC a ceramidy – jsou intermediárními produkty syntézy či degradace dalších lipidů (jednoduchých i složených); jejich koncentrace v plazmě jsou velmi nízké, některé z nich ve funkci druhých poslů regulují řadu buněčných aktivit. Složení FA v těchto minoritních lipidech reflektuje složení FA v mateřských lipidových třídách.

Neesterifikované FA jsou v plazmě za fyziologických podmínek přítomny pouze ve velmi nízkých koncentracích (0,5–1,0 mmol/l), jejich profil je podobný jako u TG (32). Neesterifikované FA mohou být oxidovány, reesterifikovány nebo metabolizovány (elongovány či desaturovány). Při fyzické aktivitě jsou oxidovány ve svalech, v klidovém režimu v játrech a myokardu. Většina NEFA je reesterifikována v játrech na TG a PL. Limitujícím krokem pro mobilizaci NEFA z tukové tkáně je aktivita hormon-senzitivní lipázy. Zvýšené koncentrace NEFA působí toxicky na plazmatické membrány, což může mít za následek arytmie, protrombogenní účinky ap. V kombinaci se zvýšenou koncentrací glukózy urychlují vznik reaktivních kyslíkatých a dusíkatých sloučenin i iniciaci a rozvoj endoteliální dysfunkce.

Membránové lipidy, které zajišťují fluiditu i další funkce membrán, zahrnují jako hlavní PL třídy PC, PE, SM a jako minoritní PL třídy PS, PI, LPC a lyzofosfatidylethanolamin. Složení FA jednotlivých lipidových tříd výrazně ovlivňuje fluiditu membrán (33). Nejhojnějšími PL v buněčných membránách jsou PC a PE, s dominující kyselinou palmitovou a vysokým obsahem PUFA. Vyšší obsah PUFA má obvykle PE. Hlavní PL třídy výrazně ovlivňují biochemii membrán; organely mají obvykle mnohem více PE než buněčné membrány, které mají větší obsah SM. Zastoupení jednotlivých PL v membránách a složení jejich FA jsou charakteristické jak pro živočišné druhy, tak i pro jednotlivé tkáně; např. membrány jaterních buněk mají vysoký obsah PC, membrány mozkových buněk jsou bohaté na gangliosidy; buněčné membrány bakterií mají naopak nejvíce zastoupený PE.

Závěr

Struktura mastných kyselin a s ní související fyzikální a chemické vlastnosti předurčují tyto sloučeniny jako významné součásti živých organismů. V lipoproteinech se uplatňuje možnost atero- či antiaterogenního působení, v membránách jsou důležitým faktorem pro jejich fluiditu. V triglyceridech tukové tkáně slouží jako zdroj energie a izolátory, vícenenasycemé mastné kyseliny odštěpené z fosfolipidů jsou zdrojem pro tvorbu eikosanoidů, hrají roli v přenosu signálů, modulují transkripci genů a jsou důležitými ligandy receptorů. V neposlední řadě jsou využívány i v léčbě a prevenci některých onemocnění. O těchto vlastnostech bude pojednávat 2. díl této práce.

Zkratky

AI – aterogenní index

ALA – kyselina α-linolenová (α-linolenic acid)

CE – cholesterol ester

CLA – konjugovaná kyselina linolová (conjugated linoleic acid)

CN – uhlíkové číslo (carbon number)

CoA – koenzym A

Cyp 7A1 – cholesterol 7α-hydroxyláza

DHA – kyselina dokosahexaenová (docosahexaenoic acid)

DPA – kyselina dokosapentaenová (docosapentaenoic acid)

EFA – esenciální mastné kyseliny (essential fatty acids)

EPA – kyselina eikosapentaenová (eicosapentaenoic acid)FA – mastné kyseliny (fatty acids)

HDL-C – cholesterol v lipoproteinu o vysoké hustotě (high density lipoprotein cholesterol)

LA – kyselina linolová (linoleic acid)

LCAT – lecitin : cholesterol acyl transferáza

LCFA – mastné kyseliny s dlouhým řetězcem (long chain fatty acids)

LDL-C – cholesterol v lipoproteinu o nízké hustotě (low density lipoprotein cholesterol)

LPC – lyzofosfatidylcholin

LXR – jaterní receptor X (liver X receptor)

MCFA – mastné kyseliny se středním řetězcem (medium chain fatty acids)

MCT – triglyceridy se středním řetězcem (medium chain triglycerides)

MFA – mononenasycené mastné kyseliny (monounsaturated fatty acids)

mRNA – messenger ribonukleová kyselina

NADPH – nikotinamid adenosin fosfát – redukovaná forma

NEFA – neesterifikované mastné kyseliny (nonesterified fatty acids)

PC – fosfatidylcholin

PE – fosfatidyletanolamin

PI – fosfatidylinositol

PL – fosfolipidy

PPAR – receptory aktivované peroxizomovými proliferátory (peroxisome proliferator activated receptor)

PS – fosfatidylserin

PUFA – vícenenasycené mastné kyseliny (polyunsaturated fatty acids)

RA – kyselina rumenová (rumenic acid)

SCFA – mastné kyseliny s krátkým řetězcem (short chain fatty acids)

SFA – nasycené mastné kyseliny (saturated fatty acids)

SM – sfingomyelin

SREBP – vazebná bílkovina pro sterol regulující elementy (sterol regulatory element binding protein)

TG – triglycerid

TI – trombogenní index

VLCFA – mastné kyseliny s velmi dlouhým řetězcem (very long chain fatty acids)

VLDL – lipoprotein o velmi nízké hustotě (very low density lipoprotein)

Práce byla podporována výzkumným záměrem MSM 0021620820 a MSM 0021620807.

Adresa pro korespondenci:

RNDr. Eva Tvrzická, CSc.

IV. interní klinika 1. LF UK a VFN

U Nemocnice 2, 128 08 Praha 2

fax: +420 224 923 524, e-mail: eva.tvrzicka@vfn.cz