logo

logo

logo

logo

logo

استقلاب الدسم

استقلاب دسم

Lipid metabolism - Métabolisme des lipides

 استقلاب الشحوم

استقلاب الشحوم

الهضم والامتصاص

أكسدة الحموض الدسمة

 

 

الشحوم (أو الدهون) lipids مجموعة غير متجانسة من الجزيئات العضوية غير المنحلة في الماء (كارهة للماء hydrophobic)، وتعد مصدر الطاقة الأساسي للجسم، كما أنها توفر حاجزاً كارهاً للماء يسمح بتجزئة المكونات المائية للخلايا والتراكيب تحت الخلوية. تقوم الشحوم أيضاً بوظائف أخرى في الجسم، فالبروستاغلاندينات والهرمونات الستيروئيدية مثلاً لها دور في ضبط الاستتباب homeostasis في الجسم، ثم إن بعض الڤيتامينات تكون ذوابة في الشحوم، ولها دور مُنَظِّم أو دورُ كوإنزيمات (تمائم إنزيمية) coenzymes في الجسم. وإن أي اضطراب أو خلل في استقلاب الشحوم يمكن أن يؤدي إلى مشاكل مرضية مهمة مثل التصلب العصيدي atherosclerosis والسمنة.

الهضم والامتصاص

يتناول الإنسان البالغ نحو 60 - 150غ من الشحوم يومياً، أكثر من 90 % منها ثلاثي أسيل الغليسيرول (الغليسيريدات الثلاثية) triglycerides؛ على حين تتكون الـ 10 % الباقية من الكولستيرول وإستراته والفسفوليبيدات والحموض الدسمة الحرة.

1 - تهيئة الشحوم الغذائية: تبدأ عملية الهضم في المعدة بحفز من إنزيم الليباز الذي تفرزه غدد في القسم الخلفي من اللسان (الليباز اللساني lingual lipase) الذي يستهدف جزيئات ثلاثي أسيل الغليسيرول الحاوية حموضاً دسمة قصيرة أو متوسطة الطول (أقل من 12 ذرة كربون C تلك الموجودة في دسم الحليب).

ويجري أيضاً تقويض ثلاثي أسيل الغليسيرول بإنزيم آخر هو الليباز المعدي gastric lipase الذي تفرزه مخاطية المعدة. وتقع درجة الحموضة (pH) الفضلى لهذين الإنزيمين بين 4 و6، علماً أن لهما دوراً مهماً عند حديثي الولادة الذين يكون دسم الحليب عندهم المصدر الأساسي للطاقة.

وتطرأ على الشحوم أيضاً عملية استحلاب في العفج، وهي عملية بالغة الأهمية؛ لأنها تُزيد مساحةَ قطيرات الشحم الكارهة للماء، وبذلك تُمَكِّن الإنزيمات الهاضمة من العمل بكفاءة وفعالية، ويجري ذلك بأن تعمل هذه الإنزيمات على السطح الفاصل بين القطيرات والوسط المائي بآليتين متتامتين هما: استخدام خواص المنظفات التي تمتاز بها الأملاح الصفراوية، وعملية المزج الميكانيكي بوساطة الحركات الحولية للأمعاء. تتفاعل هذه العوامل المُستَحلِبة مع دقائق الشحوم الغذائية والمكونات المائية في العفج محولة إياها إلى دقائق أصغر وتمنعها من الاندماج مجدداً.

2 - تقويض الشحوم الغذائية بإنزيمات المعثكلة (البنكرياس): تعمل عصارة المعثكلة المكونة من عدة إنزيمات على تقويض ثلاثي أسيل الغليسيرول وإسترات الكولستيرول والشحوم الفسفورية (الفسفوليبيدات) المأخوذة مع الطعام:

أ- تقويض ثلاثي أسيل الغليسيرول: إن جزيئات ثلاثي أسيل الغليسيرول هي جزيئات كبيرة لا يمكن امتصاصها من قبل الخلايا المخاطية في الزغابات المعوية، ولهذا تقوم إنزيمات الإستراز والليباز البنكرياسي بإزالة الحموض الدسمة المرتبطة بذرتي الكربون (1) و(3)، وحصيلة هذه الحلمهة هي أحادي أسيل الغليسيرول والحموض الدسمة الحرة.

ب - تقويض إسترات الكولستيرول: يوجد معظم الكولستيرول الغذائي بالشكل الحر (غير المؤستر) مع وجود 10 إلى 15 % بالشكل المؤستر. تجري حلمهة إسترات والفسفوليبيدات. كما يجري تحويل الحموض الدسمة إلى شكلها المُفَعَّل، وهو الحمض الدسم مع التميم (fatty acid acyl CoA) A.

 

 

 

 

الشكل (1) المذيلات

 

6 - إفراز الشحوم من الخلايا المعوية: لكي تتحرر الشحوم من الخلايا المعوية لا بد من إحاطة إسترات الكولستيرول وثلاثيات أسيل الغليسيرول المُصطَنَعة حديثاً والشديدة الكره للماء بطبقة رقيقة تتكون من الفسفوليبيدات والكولستيرول غير المؤستر وجزيء بروتيني مفرد هو الصميم البروتيني الشحمي ب 48 (apolipoprotein B 48). تساعد هذه الطبقة على المحافظة على ثبات هذه الدقائق وزيادة انحلالها، كما تمنعها من الاندماج معاً، وتُعرَف هذه الدقائق بالدقائق الكيلوسية chylomicrons التي تتحرر من الخلايا المعوية بإفرازها بعملية التسرُّب الخلوي exocytosis منطلقة إلى الأوعية اللمفاوية لتسير في الدوران اللمفاوي حيث تدخل الدم.

وهنا لابد من التمييز بين الكيلوس chyle والكيموس chyme، فالكيلوس هو اللمف الذي يحتوي على الدقائق الكيلوسية وهذا ما يعطيه مظهراً حليبياً؛ أما الكيموس فهو الكتلة نصف السائلة من الطعام المهضوم جزئياً والتي تنطلق من المعدة إلى العفج.

7 - سوء امتصاص الشحوم: تؤدي حالات سوء امتصاص الشحوم إلى ازدياد كمية الشحوم (ومن ضمنها الڤيتامينات المنحلة بالدسم A وK وE وD والحموض الدسمة الأساسية) في البراز، وهذا ما يعرف بالإسهال الدهني steatorrhea، وتنتج هذه الاضطرابات عن خلل في هضم الشحوم أو امتصاصها؛ كما في حالات التليف الكيسي ونقص طول الأمعاء.

8 - استخدام الشحوم الغذائية في النسج: يجري تفكيك ثلاثيات أسيل الغليسيرول الموجودة في الدقائق الكيلوسية في الشعيرات الدموية وفي العضلات الهيكلية والنسج الشحمية في المقام الأول، إضافةً إلى تفكيكٍ أقل في الشعيرات الدموية وفي القلب والكلية والرئة والكبد. ويعطي التفكيك حموضاً دسمة حرة وغليسيرول بتواسط إنزيم الليبوبروتين ليباز LPL.

ويمكن أن تدخل الحموض الدسمة الحرة الناتجة من حلمهة ثلاثي أسيل الغليسيرول مباشرة إلى الخلايا العضلية أو الخلايا الشحمية المجاورة، أو أنها تنتقل في الدوران مترافقة مع الألبومين المَصْلي لتُؤخَذ من قبل الخلايا. ويمكن أن تستفيد معظم الخلايا من هذه الحموض بأكسدتها للحصول على الطاقة. أما الخلايا الشحمية فيمكنها أن تعيد أسترة الحموض الدسمة الحرة لإنتاج ثلاثي أسيل الغليسيرول الذي يُخْتَزن إلى حين الحاجة إلى الحموض الدسمة.

أما الغليسيرول المتحرر من ثلاثي أسيل الغليسيرول فيُستعمل في الكبد حصراً لإنتاج الغليسيرول 3 - فسفات الذي يمكنه دخول مسلك التحلل السكري أو استحداث السكر بأكسدته إلى ثنائي هدروأسيتون فسفات dihydroyaceton phosphate (DHAP).

إن بقايا الدقائق الكيلوسية التي تحتوي على إسترات الكولستيرول والفسفوليبيدات والصمائم البروتينية الشحمية وكمية قليلة من ثلاثي أسيل الغليسيرول، ترتبط مع مستقبِلات كبدية K، ويجري التقامها إلى داخل الخلايا، بعدها تُحَلمَه هذه البقايا إلى العناصر المكونة لها. ويمكن إعادة استخدام الكولستيرول والأسس الآزوتية (النتروجينية) في الفسفوليبيدات في عمليات أخرى في الجسم.

أكسدة الحموض الدسمة

تتأكسد الحموض الدسمة لتوفير الطاقة اللازمة للجسم بفضل تفاعلات تتواسطها إنزيمات متعددة، تُعرَف بمجملها “أوكسيدازات الحموض الدسمة fatty acid oxidases”، لكن في البداية يُنَشَّط الحمض في مرحلتين: في المرحلة الأولى يتفاعل الحمض الدسم مع ATP ليشكل أدينيلات الحمض الدسم fatty acid adenylate (حمض دسم-AMP ):

الوصف: D:\d\المجلد الثاني للتقانة اخراج\بوك 2 تقانة\43\34-2_fmt.jpeg

لكن هذا الحمض الدسم-AMP لا يستطيع دخول المتقدرة mitochondrion إلا إذا تمت أسترته بمجموعة هدروكسيل تأتي من الكارنيتين [(CH3)3 - N+ - CH2 -CHOH - CH2CO)]، وبعد عبوره غشاء المتقدرة يرتبط الحمض الدسم ثانية بالكوإنزيم A بإنزيم ناقل transferase موجود على الجانب الآخر من الغشاء.

وهكذا تتحول الحموض الدسمة في تفاعلات متتالية إلى حموض مُنَشَّطة (أسيل كوإنزيم A)، يترافق ذلك بالفسفرة بالـ ATP الذي يتحول إلى AMP (الشكل2 ).

الوصف: D:\d\المجلد الثاني للتقانة اخراج\بوك 2 تقانة\43\34-3_fmt.jpeg

الشكل (2): تفاعلات أكسدة الحموض الدسمة

يلي ذلك أكسدة بتائية β-oxidation؛ أي أكسدة الكربون الثاني (β) ابتداء من زمرة الكربوكسيل (المرحلة 2 من الشكل 2). بعد ذلك تحدث عملية الأكسدة في تفاعلين: في التفاعل الأول تُفصَل ذرة هدروجين من الكربون α وذرة هدروجين أخرى من الكربون β فينتج حمض دسم غير مشبع في α و β مطابقاً لحمض الكروتونيك crotonic acid، حيث نازع هدروجين الأسيل كوإنزيم acyl- CoA dehydrogenase A هو الإنزيم المحفز؛ على حين يقوم التميم العامل cofactor الفلافين أدينين ثنائي النوكليوتيد FAD (فلافوبروتين Fp) بدور العامل المُؤَكسِد، ويتقبل الهدروجين ويتحول إلى Fp H2.

ثم يُضاف الماء لإشباع الرابطة المزدوجة ليتشكل β- هدروكسي أسيل كوإنزيم Α، بوساطة إنزيم الكروتوناز crotonase (إنويل هيدراز enoyl hydrase) (المرحلة 3 من الشكل 2)، وبعد ذلك تُنزَع ذرتا هدروجين من حمض β- هدروكسي ليتشكل β- كيتو أسيل كوإنزيم A (β- ketoacyl-Co A)، والعامل المؤكسِد هو النيكوتين أميد أدينين ثنائي النوكليوتيد NAD (المرحلة 4 من الشكل 2).

في التفاعل التالي (المرحلة 5 من الشكل 2) - وهو تفاعل انشطار cleavage - ينشطر كيتو أسيل كوإنزيم A ليتشكل حمض دسم أقل من الحمض الأساسي بذرتي كربون. وفي الوقت نفسه يندمج الحمض الذي جرى تقصيره في جزيءٍ آخر من الكوإنزيم A في مجموعة الكربوكسيل الجديدة التي تشكلت ليتكون حمضٌ جديدٌ مُنَشَّط، والإنزيم المحفز هو الثيولاز-β (كيتوثيولاز (β-ketothiolase.

يمر الحمض الجديد المُنَشَّط في سلسلة التفاعلات نفسها، وتتكرر العملية حتى يُرجَع الحمض الدسم بتمامه إلى أستيل كوإنزيم A.

وهكذا تؤدي عملية أكسدة الحموض الدسمة - مثلاً حمض النخل palmitic acid ذو الـ 16 كربوناً- إلى تشكل 8 جزيئات من الأستيل كوإنزيم Α، الذي إما أن يُؤَكسَد في دورة كْرِبس متحولاً إلى ثنائي أكسيد الكربون؛ وإما أن يتكاثف مع جزيء آخر بانفصال الكوإنزيم Α لتتشكل الأجسام الكيتونية.

الوصف: D:\d\المجلد الثاني للتقانة اخراج\بوك 2 تقانة\43\34-4_fmt.jpeg

الأجسام الكيتونية: لدى زيادة كميات الحموض الدسمة الناتجة من تقويض الشحوم في الكبد - كما يحصل عند الصيام - لا يتأكسد الأستيل كوإنزيم Α كله، بل يتحول جزيئان منه إلى أسيتو حمض الخل (أسيتوأسيتات) acetoacetic acid لا يستطيع الكبد أن يؤكسدهما، فيتحول أحدهما مباشرة إلى الأسيتون acetone، ويتحول الثاني بتجريد الهدروجين (بإنزيم نازع الهدروجين dehydrogenase) إلى β- هدروكسي حمض الزبدة (β-هدروكسي بوتيرات) β−hydroxybutyric acid، كما يبينه الشكل (3)، تعرف هذه المركبات الثلاثة بالأجسام الكيتونية ketone bodies التي تعد مصدراً مهماً للطاقة في النسج المحيطة بها؛ علماً أن أسيتو حمض الخل و3 - هدروكسي حمض الزبدة في الدم تنتقل إلى النسج المحيطة حيث يعاد تحولهما إلى أستيل كوإنزيم Α الذي يتأكسد بحلقة كْرِبس.

الوصف: D:\d\المجلد الثاني للتقانة اخراج\بوك 2 تقانة\43\34-5_fmt.jpeg

الشكل (3): الأجسام الكيتونية

 

إن الإنتاج الزائد للأجسام الكيتونية - الذي يفوق استعماله - يؤدي إلى ارتفاع مستوياته في الدم؛ مسبباً مرض وجود الكيتون في الدم ketonemia ومن ثَم انتقاله إلى البول، فيسبب وجود الكيتون في البول ketonuria، وهما حالتان مرضيتان تشاهدان في الحالات غير المضبوطة من الداء السكري نمط I المعتمد على الأنسولين.

إضافة إلى استخدام الأجسام الكيتونية مصدراً للطاقة من قِبَل النسج المحيطة بها - كما ذُكِرَ سابقاً- فإن الدماغ والنسج خارج الكبد تستطيع الاستفادة منها أيضاً؛ ما عدا خلايا الدم الحمر التي تنقصها المتقدرات، ولا يستطيع الكبد استخدام الأجسام الكيتونية وقوداً على الرغم من إنتاجه لها وذلك بسبب غياب إنزيم الثيوفوراز thiophorase.

تركيب الحموض الدسمة:

تُقَدَّم نسبة كبيرة من الحموض الدسمة للإنسان في الطعام - إضافة إلى جزيئات البروتين والكربوهدرات وجزيئات أخرى يحصل عليها من طعامه بكميات تفوق حاجة الجسم - تعد طليعةً للأستيل كوإنزيم Α (الذي ينتج من أكسدة البيروفات) الذي يستخدم لتركيب الحموض الدسمة. والخطوة الأولى في تركيب الحموض الدسمة الجديدة هي كربكسلة carboxylation الأستيل كوإنزيم Α، لتشكيل المالونيل كوإنزيم Α وهذا الأمر يتطلب وجودالوصف: الوصف: الوصف: 4206.jpgوالـ ATP وتميم إنزيمي هو البيوتين (enz-biotin)، وربما يجري هذا التفاعل في مرحلتين: في الأولى تحدث كربكسلة البيوتين في موقع الآزوت 1 في تفاعل يعتمد الـ ATP لتكوين-N-1كربوكسميد بيوتين 1-N carboxamide biotin؛

الوصف: D:\d\المجلد الثاني للتقانة اخراج\بوك 2 تقانة\43\34-6_fmt.jpeg

وفي المرحلة الثانية تُنقَل زمرة الكربوكسيل إلى الأستيل كوإنزيم A لتتشكل المالونيل كوإنزيم A.

الوصف: D:\d\المجلد الثاني للتقانة اخراج\بوك 2 تقانة\43\34-7_fmt.jpeg

ولكي يستمر التركيب يجب نقل مجموعة المالونيل من الكوإنزيم A إلى بروتين حامل محدَّد هو البروتين حامل الأسيل (acyl carrier protein (ACP، ويحفز ذلك إنزيم نوعي بالنسبة إلى كل مركب يسمى ناقل الـ ACP-CoA (CoA-ACP transferase)، فينتج من ذلك المالونيل ACP-، ثم يربط هذا الأخير بأسيل ACP- ليتشكل β-حمض كيتو- (β-keto acid-ACP) ACP .

الوصف: D:\d\المجلد الثاني للتقانة اخراج\بوك 2 تقانة\43\34-8_fmt.jpeg

وبسبب تحرر ثنائي أكسيد الكربون CO2 تكون سلسلة كربون الأسيل قد استطالت مرتين، أي تشكَّلَ β-حمض كيتو مرتبط بـ ACP، يعود فيتحول إلى حمض دسم بتفاعلات تحفزها إنزيمات نوعية بالنسبة إلى مركبات ACP مرتبطة ببروتين معقد، بعكس نوعية إنزيمات الأكسدة لمركبات الكوإنزيم A، فإذا تكررت هذه التفاعلات يتشكل جزيء حمض دسم فيه حتى 16 أو 18 ذرة كربون. وعندما يصل الحمض إلى هذا الطول فإنه ينتقل من ACP إلى CoA بوساطة إنزيم نازع للأسيل deacylase، فيتحرر حمض دسم يرتبط بغليسيرول لتتشكل فسفوليبيدات وغليسيريدات ثلاثية تُخزَن وتُدَوَّر بشكل ليبوبروتينات.

تركيب الغليسيريدات الثلاثية

يجري تركيب الغليسيريدات الثلاثية - التي تتألف من الغليسيرول المرتبط بثلاثة حموض دسمة بروابط إستيرية - في الكبد والنسج الدهنية والغدد اللبنية الثديية، ابتداء من فسفات الغليسيرول glycerophosphate ومشتقات الحموض الدسمة للكوإنزيم A. ويتواسط ربط أول حمضين بفسفات الغليسيرول مجموعة من الإنزيمات تسمى الناقلات transferase، ليتشكل حمض الفسفاتيد، لكن يجب فصل مجموعة الفسفات ليتشكل 1 - 2 - ثنائي غليسيريد قبل أن ينتقل حمض دسم ثالث لتشكيل ثلاثي الغليسيريد؛ علماً أن ثلاثيات الغليسيريد يمكن أن تتشكل أيضاً في مخاطية الأمعاء بدءاً من غليسيريدات أحادية من دون المرور بحمض الفسفاتيد مادة وسيطة.

تركيب الفسفوليبيدات (الفسفاتيدات)

الفسفاتيدات هي السلف المشترك للاصطناع الحيوي لثلاثي أسيل الغليسيرولات ولكثير من الغليسيرولات الفسفورية والكارديوليبين. ويجري تركيبها في الشبكة السيتوبلاسمية الداخلية الملساء smooth endoplasmic reticulum، ثم تنقل إلى أجهزة غولجي ثم إلى أغشية العضيات أو الغشاء البلاسمي، أو تفرز من الخلية عن طريق الإخراج الخلوي (الإيماس) exocytosis. وتقوم بتركيبها جميع الخلايا باستثناء الخلايا الحمر الناضجة. على حين يحدث تركيب الغليسيريدات الثلاثية - كما ذكر سابقاً- بالدرجة الأولى فقط في الكبد والنسج الدهنية والغدد اللبنية الثديية وفي خلايا مخاطية الأمعاء.

أخيراً الفسفوليبيدات هي الليبيدات السائدة في الغشاء الخلوي، حيث ترتبط بجزئها الكاره للماء مع الأجزاء اللاقطبية لمُكَوِّنات الغشاء مثل الغليكوليبيدات والبروتينات والكولستيرول. وهي تعمل مستودعاً للمراسيل الثانوية الهرمونية داخل الخلوية ولبعض البروتينات، وكذلك مثبتاتٍ للأغشية الخلوية. أما الفسفوليبيدات غير المرتبطة بالغشاء الخلوي فإنها تقوم بوظائف إضافية في الجسم؛ مُكَوِّناتٍ لفاعلاتٍ بالسطح surfactants الرئوي ومكوناتٍ جوهرية للصفراء، حيث تساعد خواصها التنظيفية على جعل الكولستيرول ذواباً. إن عامل تنشيط الصفيحات هو ألكيل الشحم الفسفوري. كما أنها تعد مهمة في الاتصالات بين الخلوية وفي التماس؛ ومستقبلاتٍ للسموم الجرثومية (مثلاً السم الذي يسبب الكوليرا) ومركباتٍ للزمر الدموية ABO.

 

رويدة أبو سمرة

 

 

مراجع للاستزادة:

- John W. Pelley, Elsevier’s Integrated Biochemistry. Mosby, 2007.

ترجمة سحر الفاهوم وغادة الأخرس، مراجعة محيي الدين جمعة (سلسلة الكتاب الطبي الجامعي، المركز العربي للتعريب والترجمة والنشر، دمشق، 2000).

-Peter N. Campbell, Biochemistry Illustrated, Longman, 1994.

ترجمة رويدة أبوسمرة ونزار شفيق حمود (المركز العربي للتعريب والترجمة والتأليف والنشر، دمشق 1996).

- Richard A. Harvey, Pamela C. Champe, Lippincott’s Illustrated Reviews Biochemistry, Lippincott Williams, 2007.

ترجمة وإعداد سمير الدالاتي (دار اللآلىء، دمشق).

-R. K. Murray, Harper’s Biochemistry, Mcgraw-Hill, 1996.

ترجمة وإشراف رويدة أبوسمرة، نزار حمود، عماد أبو عسلي (دار المعاجم للنشر، دمشق 1997).

-Harper’s Illustrated Biochemistry, McGraw-Hill, Inc., 2009.

-R. J. Brooker, E. P. Widmaier, L. E. Graham and P. D. StilING, Biology, McGraw-Hill, 2008.

 


التصنيف : الفيزيولوجيا
النوع : الفيزيولوجيا
المجلد: المجلد الثاني
رقم الصفحة ضمن المجلد :
مشاركة :

اترك تعليقك



آخر أخبار الهيئة :

البحوث الأكثر قراءة

هل تعلم ؟؟

عدد الزوار حاليا : 568
الكل : 27460078
اليوم : 70115