Eikosapentaensyre (EPA) er en langkjedet (≥ 12 karbon (C) atomer), flerumettet (> 1 dobbeltbinding) fettsyre (engelsk: PUFAs, flerumettet fettsyrer) som tilhører gruppen omega-3 fettsyrer (n-3 FS, er den første dobbeltbinding tilstede - sett fra metyl (CH3) enden av fettsyrekjeden - ved den tredje CC-bindingen) - C20: 5; n-3. EPA kan leveres både gjennom kosthold, hovedsakelig gjennom oljer av fet marin fisk, som makrell, sild, ål og laks, og syntetisert (dannet) i den menneskelige organismen fra essensiell (vital) n-3 FS alfa-linolensyre (C18: 3).
Syntese
Alfa-linolensyre er forløperen (forløperen) for den endogene (endogene) syntesen av EPA og kommer ut i kroppen utelukkende gjennom kosthold, hovedsakelig gjennom vegetabilske oljer, som f.eks lin, valnøtt, raps og soyabønneoljer. Gjennom desaturering (innsetting av dobbeltbindinger, omvandling av en mettet forbindelse til en umettet) og forlengelse (forlengelse av fettsyrekjeden med 2 C-atomer), metaboliseres (metaboliseres) alfa-linolensyre til EPA i det glatte endoplasmatiske retikulum (strukturelt rik celleorganell med et kanalsystem med hulrom omgitt av membraner) av leukocytter (hvit blod celler) og leveren celler. Omdannelsen av alfa-linolensyre til EPA forløper som følger.
- Alfa-linolensyre (C18: 3) → C18: 4 ved delta-6 desaturase (enzym som setter inn en dobbeltbinding ved den sjette CC-bindingen - sett fra karboksyl (COOH) enden av fettsyrekjeden - ved overføring av elektroner) .
- C18: 4 → C20: 4 av fettsyreelongase (enzym som forlenger fettsyrer av en C2-kropp).
- C20: 4 → eikosapentaensyre (C20: 5) av delta-5 desaturase (enzym som setter inn en dobbeltbinding ved den femte CC-bindingen - sett fra karboksyl (COOH) enden av fettsyrekjeden - ved overføring av elektroner).
Kvinner viser mer effektiv EPA-syntese fra alfa-linolensyre sammenlignet med menn, noe som kan tilskrives effekten av østrogen. Mens friske unge kvinner konverterer ca 21% av alfa-linolensyre som tilføres alimentært (gjennom mat) til EPA, blir bare ca. 8% av alfa-linolensyre fra mat omgjort til EPA hos friske unge menn. For å sikre endogen syntese av EPA kreves tilstrekkelig aktivitet av både delta-6 og delta-5 desaturaser. Begge desaturaser krever spesielt mikronæringsstoffer pyridoksin (vitamin B6), biotin, kalsium, magnesium og sink, for å opprettholde sin funksjon. Mangel på disse mikronæringsstoffene fører til en reduksjon i desaturaseaktivitet og deretter til nedsatt EPA-syntese. I tillegg til mikronæringsstoffmangel hemmes delta-6 desaturase-aktivitet også av følgende faktorer:
- Økt inntak av mettet og umettet fettsyrerslik som oljesyre (C18: 1; n-9-FS) og linolsyre (C18: 2; n-6-FS).
- Alkohol forbruk i høye doser og over lang tid, kronisk alkoholforbruk.
- Økt kolesterol
- Insulinavhengig diabetes mellitus
- Virusinfeksjoner
- Stress - frigjøring av lipolytisk hormoner, som epinefrin, som fører til spaltning av triglyserider (TG, trippelestere av det treverdige alkohol glyserol med tre fettete syrer) og frigjøring av mettede og umettede fettsyrer gjennom stimulering av triglyserid lipase.
- Aldring
I tillegg til EPA-syntese fra alfa-linolensyre, er delta-6 og delta-5 desaturase og fettsyreelongase også ansvarlig for omdannelsen av linolsyre (C18: 2; n-6-FS) til arakidonsyre (C20: 4 ; n-6-FS) og oljesyre (C18: 1; n-9-FS) til henholdsvis eikosatriensyre (C20: 3; n-9-FS). Alfa-linolensyre og linolsyre konkurrerer om de samme enzymsystemene i syntesen av andre biologisk viktige flerumettede fettstoffer. syrer, med alfa-linolensyre med høyere affinitet (binding styrke) for delta-6-desaturase sammenlignet med linolsyre. Hvis for eksempel mer linolsyre enn alfa-linolensyre tilføres i kosthold, er det en økt endogen syntese av den proinflammatoriske (betennelsesfremmende) omega-6-fettsyrearakidonsyren og en redusert endogen syntese av den antiinflammatoriske (antiinflammatoriske) omega-3-fettsyren EPA. Dette illustrerer relevansen av et kvantitativt balansert forhold mellom linolsyre og alfa-linolensyre i dietten. Ifølge det tyske ernæringsselskapet (DGE) er forholdet mellom omega-6 og omega-3 fettig syrer i dietten bør være 5: 1 når det gjelder en forebyggende effektiv sammensetning. Det overdrevne inntaket av linolsyre - i samsvar med dagens kosthold (gjennom kornkimoljer, solsikkeolje, vegetabilsk og diett margarin, etc.) og den suboptimale enzymaktiviteten, spesielt delta-6 desaturase på grunn av hyppige mikronæringsstoffer mangler, næringsstoffer interaksjoner, hormonelle påvirkninger osv., er grunnen til at EPA-syntese fra alfa-linolensyre hos mennesker er veldig treg og på et lavt nivå (maksimalt 10% i gjennomsnitt), og det er derfor EPA regnes som en essensiell (vital) forbindelse fra dagens perspektiv. For å nå den nødvendige mengden på 1 g EPA, er inntak av ca. 20 g ren alfa-linolensyre - tilsvarende ca. 40 g linolje - nødvendig. Imidlertid er denne mengden ikke praktisk, noe som gjør forbruket av EPA-rik forkjølelse-Vann fisk, som sild og makrell, (2 fiskemåltider / uke, tilsvarende 30-40 g fisk / dag) eller direkte administrasjon av EPA gjennom fiskeolje kapsler så viktig. Bare en diett rik på EPA sørger for optimale konsentrasjoner av denne svært umettede fettsyren i menneskekroppen.
Absorpsjon
EPA kan være til stede i dietten både i fri form og innbundet triglyserider (TG, trippelestere av det treverdige alkohol glyserol med tre fettsyrer) og fosfolipider (PL, fosfor-holdig amfifil lipider som essensielle komponenter i cellemembraner), som er utsatt for mekanisk og enzymatisk nedbrytning i mage-tarmkanalen (munn, mage, tynntarm). Gjennom mekanisk spredning - tygging, mage- og tarmperistaltikk - og under påvirkning av galle, kosthold lipider emulgeres og brytes dermed ned i små oljedråper (0.1-0.2 µm) som kan angripes av lipaser (enzymer som spalter frie fettsyrer (FFS) fra lipider → lipolyse). Pregastric (base av tunge, primært i tidlig barndom) og gastrisk (mage) lipaser initierer spaltning av triglyserider og fosfolipider (10-30% av diettlipider). Imidlertid forekommer hovedlipolysen (70-90% av lipidene) i tolvfingertarmen (duodenal) og jejunum (jejunum) under påvirkning av pankreas (pankreas) esteraser, slik som bukspyttkjertel lipase, karboksylesterlipase, og fosfolipase, hvis utskillelse (sekresjon) stimuleres av kolecystokinin (CCK, peptidhormon i mage-tarmkanalen). Monoglyseridene (MG, glyserol forestret med en fettsyre, slik som EPA), lyso-fosfolipider (glyserol forestret med en fosforsyre), og frie fettsyrer, inkludert EPA, resulterende fra TG- og PL-spalting kombineres i tynntarmslumen sammen med andre hydrolyserte lipider, slik som kolesterolog gallesyrer for å danne blandede miceller (sfæriske strukturer med en diameter på 3-10 nm, hvor lipiden molekyler er ordnet slik at Vann-oppløselige molekyldeler vendes utover og de vannuoppløselige molekyldelene vendes innover) - micellær fase for oppløseliggjøring (økning i løselighet) - som muliggjør opptak av lipofile (fettløselige) stoffer i enterocytter (celler i tynntarmen epitel) av tolvfingertarmen og jejunum. Sykdommer i mage-tarmkanalen assosiert med økt syreproduksjon, som f.eks Zollinger-Ellison syndrom (økt syntese av hormonet gastrin av svulster i bukspyttkjertelen eller øvre tynntarm), kan føre til funksjonshemmede absorpsjon av lipid molekyler og dermed til steatoré (patologisk økt fettinnhold i avføringen), fordi tendensen til å danne miceller avtar med en reduksjon i pH i tarmlumen. fett absorpsjon under fysiologiske forhold er mellom 85-95% og kan forekomme med to mekanismer. På den ene siden, MG, lyso-PL, kolesterol og EPA kan passere gjennom fosfolipid-dobbeltmembranen til enterocytter ved passiv diffusjon på grunn av deres lipofile natur, og på den annen side ved involvering av membran proteiner, slik som FABPpm (fettsyrebindende protein i plasmamembranen) og FAT (fettsyretranslokase), som er tilstede i andre vev i tillegg til tynntarm, Eksempel leveren, nyre, fettvev - fettceller (fettceller), hjerte og placentafor å tillate lipidopptak i cellene. Et fettfattig kosthold stimulerer intracellulær (inne i cellen) uttrykk for FAT. I enterocytter er EPA, som er blitt innlemmet (tatt opp) som en fri fettsyre eller i form av monoglyserider og frigitt under påvirkning av intracellulære lipaser, bundet til FABPc (fettsyrebindende protein i cytosolen), som har en høyere affinitet for umettede enn for mettede langkjedede fettsyrer og uttrykkes (dannes) spesielt i penselgrensen til jejunum. Påfølgende aktivering av proteinbundet EPA av adenosin trifosfat (ATP) -avhengig acyl-koenzym A (CoA) syntetase (→ EPA-CoA) og overføring av EPA-CoA til ACBP (acyl-CoA-bindende protein), som fungerer som et intracellulært basseng og transportør av aktivert langkjedet fettsyrer (acyl-CoA), muliggjør resyntese av triglyserider og fosfolipider i det glatte endoplasmatiske retikulumet (rikt forgrenet kanalsystem med plane hulrom omsluttet av membraner) på den ene siden, og - ved å fjerne fettsyrer fra diffusjonsvekt - inkorporering av ytterligere fettsyrer i enterocytter på den andre. Dette blir fulgt av inkorporering av henholdsvis EPA-holdig TG og PL i chylomikroner (CM, lipoproteiner) sammensatt av lipider - triglyserider, fosfolipider, kolesterol og kolesterolestere - og apolipoproteiner (proteindel av lipoproteiner, fungerer som strukturelle stillas og / eller gjenkjenning og docking molekylerfor membranreseptorer), som apo B48, AI og AIV, og er ansvarlige for transporten av lipider i kosten absorbert i tarmen til perifere vev og leveren. I stedet for å bli lagret i chylomikroner, kan henholdsvis EPA-holdige TG og PL også transporteres til vev i VLDL (veldig lav tetthet lipoproteiner). Fjerning av absorberte diettlipider av VLDL forekommer spesielt i sultetilstand. Reesterifisering av lipider i enterocytter og deres innlemmelse i chylomicrons kan svekkes i visse sykdommer, som f.eks. Addisons sykdom (binyrebarkinsuffisiens) og gluten-indusert enteropati (kronisk sykdom av slimhinne av tynntarmen pga glutenintoleranse), noe som resulterer i redusert fett absorpsjon og til slutt steatorrhea (patologisk økt fettinnhold i avføringen).
Transport og distribusjon
Lipidrike chylomikroner (bestående av 80-90% triglyserider) skilles ut (skilles ut) i interstitielle rom av enterocytter ved eksocytose (transport av stoffer ut av cellen) og transporteres bort via lymfe. Via truncus intestinalis (uparret lymfatisk oppsamlingsstamme i bukhulen) og ductus thoracicus (lymfesamlingsstamme i brysthulen), kommer chylomikronene inn i subclavia blodåre (subclavian vene) og halsvenen (halsvenen), henholdsvis, som konvergerer for å danne brachiocephalic venen (venstre side) - angulus venosus (venøs vinkel). Venae brachiocephalicae fra begge sider forener seg for å danne den uparrede overlegen vena cava (superior vena cava), som åpner seg inn i høyre forkammer av hjerte. Ved pumpekraften til hjerteblir chylomikroner introdusert i det perifere sirkulasjon, hvor de har en halveringstid (tid der en verdi som synker eksponentielt med tiden, halveres) på omtrent 30 minutter. Under transport til leveren spaltes de fleste triglyseridene fra chylomicrons i glyserol og frie fettsyrer, inkludert EPA, under påvirkning av lipoprotein lipase (LPL) plassert på overflaten av endotelceller av blod kapillærer, som tas opp av perifert vev, slik som muskel- og fettvev, delvis ved passiv diffusjon og delvis bærermediert - FABPpm; FETT. Gjennom denne prosessen nedbrytes chylomikroner til chylomikronrester (CM-R, fettfattige chylomikronresterpartikler), som, formidlet av apolipoprotein E (ApoE), binder til spesifikke reseptorer i leveren. Opptak av CM-R i leveren forekommer via reseptormediert endocytose (invaginasjon av cellemembran → kvelning av CM-R-holdige vesikler (endosomer, celleorganeller) inn i celleinteriøret). CM-R-rike endosomer smelter sammen med lysosomer (celleorganeller med hydrolysering enzymer) i cytosolen i leverceller, noe som resulterer i spalting av frie fettsyrer, inkludert EPA, fra lipidene i CM-Rs. Etter binding av den frigitte EPA til FABPc, oppstår dens aktivering av ATP-avhengig acyl-CoA-syntetase og overføring av EPA-CoA til ACBP, gjenesterifisering av triglyserider og fosfolipider. De resyntetiserte lipidene kan metaboliseres ytterligere (metaboliseres) i leveren og / eller inkorporeres i VLDL (veldig lav tetthet lipoproteiner) for å passere dem via blodet til ekstrahepatisk ("utenfor leveren") vev. Som VLDL sirkulerer i blod binder seg til perifere celler, triglyseridene spaltes ved innvirkning av LPL og fettsyrene som frigjøres, inkludert EPA, blir internalisert ved passiv diffusjon og transmembrantransport proteiner, som henholdsvis FABPpm og FAT. Dette resulterer i katabolismen av VLDL til IDL (mellomliggende tetthet lipoproteiner) og deretter til LDL (lipoproteiner med lav tetthet; kolesterolrike lipoproteiner med lav tetthet), som forsyner kolesterol i perifere vev. I cellene i målvev, som blod, lever, hjerne, hjerte, og hud, Kan EPA innlemmes - avhengig av cellefunksjonen og behovene - i fosfolipidene til cellemembraner så vel som membranene til celleorganeller, slik som mitokondrier (“Energikraftverk” av celler) og lysosomer (celleorganeller med sur pH og fordøyelse enzymer), brukt som utgangsstoff for syntesen av betennelsesdempende (betennelsesdempende) eikosanoider (hormonlignende stoffer som fungerer som immunmodulatorer og nevrotransmittere), for eksempel serie 3 prostaglandiner og serie 5 leukotriener, eller lagret i form av triglyserider. Tallrike studier har vist at fettsyremønsteret til fosfolipider i cellemembraner er sterkt avhengig av fettsyresammensetningen i dietten. Dermed forårsaker høyt EPA-inntak en økning i andelen EPA i plasmamembranfosfolipider ved å forskyve arakidonsyre, og derved øke membranfluiditeten, som igjen har effekter på membranligand interaksjoner, permeabilitet (permeabilitet), intercellulære interaksjoner og enzymaktiviteter.
degradering
Katabolisme (nedbrytning) av fettsyrer forekommer i alle kroppens celler og er lokalisert i mitokondrier (“Energikraftverk” av celler). Unntak er erytrocytter (røde blodlegemer), som mangler mitokondrier, og nerveceller, som mangler enzymer som bryter ned fettsyrer. Reaksjonsprosessen med fettsyrekatabolisme kalles også ß-oksidasjon, siden oksidasjon skjer ved ß-C-atomet i fettsyrene. Ved ß-oksidasjon nedbrytes de tidligere aktiverte fettsyrene (acyl-CoA) oksidativt til flere acetyl-CoA (aktivert eddiksyre bestående av 2 C-atomer) i en syklus som kjøres gjentatte ganger. I denne prosessen forkortes acyl-CoA med 2 C-atomer - tilsvarende en acetyl-CoA - per "kjøring". I motsetning til mettede fettsyrer, hvis katabolisme forekommer i henhold til ß-oksidasjonsspiralen, gjennomgår umettede fettsyrer, som EPA, flere konverteringsreaksjoner under nedbrytningen - avhengig av antall dobbeltbindinger - fordi de er cis-konfigurert i naturen (begge substituentene er på samme side av referanseplanet), men for ß-oksidasjon må de være i transkonfigurasjon (begge substituentene er på hver sin side av referanseplanet). For å bli gjort tilgjengelig for ß-oksidasjon, må EPA bundet i henholdsvis triglyserider og fosfolipider først frigjøres av hormonfølsomme lipaser. I sult og stresset situasjoner intensiveres denne prosessen (→ lipolyse) på grunn av økt frigjøring av lipolytisk hormoner slik som adrenalin. EPA frigitt under lipolyse kan mates direkte til ß-oksidasjon i samme celle eller også i andre vev som den når via blodstrømmen bundet til albumin. I cytosolen av celler aktiveres EPA av ATP-avhengig acyl-CoA-syntetase (→ EPA-CoA) og transporteres over den indre mitokondrielle membranen inn i mitokondrie-matrisen ved hjelp av karnitin, et reseptormolekyl for aktiverte langkjedede fettsyrer I mitokondriell matrise introduseres EPA-CoA i ß-oksidasjon, hvis syklus kjøres en gang - som følger.
- Acyl-CoA → alfa-beta-trans-enoyl-CoA (umettet forbindelse) → L-beta-hydroksyacyl-CoA → beta-ketoacyl-CoA → acyl-CoA (Cn-2).
Resultatet er en EPA forkortet med 2 C atomer, som må være enzymatisk transkonfigurert ved sin cis dobbeltbinding før du går inn i neste reaksjonssyklus. Siden den første dobbeltbinding av EPA - sett fra COOH-enden av fettsyrekjeden - er lokalisert på et oddetalls C-atom (→ beta-gamma-cis-enoyl-CoA), isomerisering til alfa-beta-trans- enoyl-CoA, som er et mellomprodukt for ß-oksidasjon, skjer direkte under påvirkning av en isomerase. Etter at to ß-oksidasjons-sykluser har blitt kjørt igjen og fettsyrekjeden er forkortet med ytterligere 2 x 2 C-atomer, finner trans-konfigurasjonen av neste cis-dobbeltbinding av EPA sted, som - sett fra COOH-enden av fettsyrekjede - ligger på et partall C-atom (→ alfa-beta-cis-enoyl-CoA). For dette formål blir alfa-beta-cis-enoyl-CoA hydratisert til D-beta-hydroxyacyl-CoA av en hydratase (enzym som inkorporerer H2O i et molekyl) og deretter isomerisert til L-beta-hydroxyacyl-CoA av en epimerase ( enzym som endrer det asymmetriske arrangementet av et C-atom i et molekyl). Sistnevnte kan introduseres direkte i reaksjonssyklusen som et mellomprodukt for ß-oksidasjon. Inntil den aktiverte EPA er fullstendig nedbrutt til acetyl-CoA, er det ytterligere 3 konverteringsreaksjoner (2 isomerasereaksjoner, 1 hydratase-epimerase-reaksjon) og 5 ytterligere ß-oksidasjons-sykluser, slik at ß-oksidasjon kjøres totalt 9 ganger, 5 konverteringsreaksjoner (3 isomerase, 2 hydratase-epimerasereaksjoner) - tilsvarende 5 eksisterende cis-dobbeltbindinger - finner sted og 10 acetyl-CoA samt reduserte koenzymer (9 NADH2 og 4 FADH2) dannes. Acetyl-CoA som følge av EPA-katabolisme blir introdusert i sitratsyklusen, der oksidativ nedbrytning av organisk materiale skjer for å oppnå reduserte koenzymer, slik som NADH2 og FADH2, som sammen med de reduserte koenzymer fra ß-oksidasjon i luftveiene kjede brukes til å syntetisere ATP (adenosin trifosfat, universell form av umiddelbart tilgjengelig energi). Selv om umettede fettsyrer krever konverteringsreaksjoner (cis → trans) under ß-oksidasjon, avslørte helkroppsanalyser i fettfrie matede rotter at merkede umettede fettsyrer utviser tilsvarende rask nedbrytning som mettede fettsyrer.
utskillelse
Under fysiologiske forhold, bør ikke fettutskillelse i avføring overstige 7% ved et fettinntak på 100 g / dag på grunn av den høye absorpsjonshastigheten (85-95%). Malassimilasjonssyndrom (nedsatt næringsstoffutnyttelse på grunn av redusert nedbrytning og / eller absorpsjon), for eksempel på grunn av utilstrekkelig galle syre og bukspyttkjertelen juice sekresjon og tynntarms sykdom, henholdsvis, kan føre til reduksjon av tarmfettabsorpsjon og dermed til steatorrhea (patologisk økt fettinnhold (> 7%) i avføringen).
