Metabolisme lipid adalah sintesis dan degradasilipid dalam sel, yang melibatkan pemecahan atau penyimpanan lemak untuk energi. Lemak ini diperoleh dari mengonsumsi makanan dan menyerapnya atau disintesis olehhati hewan.[1] Lipogenesis adalah proses mensintesis lemak ini.[2][3] Mayoritas lipid yang ditemukan dalam tubuh manusia dari makanan adalahtrigliserida dankolesterol.[4] Jenis lipid lain yang ditemukan dalam tubuh adalahasam lemak dan lipid membran. Metabolisme lipid sering dianggap sebagaiproses pencernaan dan penyerapan lemak makanan; namun, ada dua cara organisme dapat menggunakan lemak untuk mendapatkan energi yaitu lemak yang dikonsumsi dan lemak penyimpanan.[5]Vertebrata dan manusia menggunakan kedua metode penggunaan lemak sebagai sumber energi untuk organ sepertijantung supaya tetap berfungsi.[6] Karena lipid adalah molekul hidrofobik, lipid perlu dilarutkan sebelum metabolisme dimulai. Metabolisme lipid sering dimulai denganhidrolisis,[7] yang terjadi dengan bantuan berbagai enzim dalam sistem pencernaan.[2] Metabolisme lipid terjadi juga pada tumbuhan, meskipun prosesnya berbeda dibandingkan dengan hewan.[8] Langkah kedua setelah hidrolisis adalah penyerapan asam lemak ke dalam sel epitel dinding usus.[6] Dalam sel epitel, asam lemak dikemas dan diangkut ke seluruh tubuh.[9]
Pencernaan adalah langkah pertama untuk metabolisme lipid, dan langkah itu adalah proses memecah trigliserida menjadi unit monogliserida yang lebih kecil dengan bantuan enzimlipase. Pencernaan lemak dimulai di mulut melalui pencernaan kimiawi oleh lipase lingual. Kolesterol yang dicerna tidak dipecah oleh lipase dan tetap utuh sampai memasuki sel epitel usus halus. Lipid kemudian berlanjut ke lambung, tempat pencernaan kimiawi dilanjutkan oleh lipase lambung dan pencernaan mekanis dimulai (peristalsis). Namun, sebagian besar pencernaan dan penyerapan lipid terjadi setelah lemak mencapai usus halus. Bahan kimia dari pankreas (famili lipase pankreas dan lipase yang bergantung pada garam empedu) disekresikan ke usus halus untuk membantu memecah trigliserida,[10] bersamaan dengan pencernaan mekanik lebih lanjut, hingga masing-masing merupakan unitasam lemak individu yang dapat diserap ke dalam sel epitel usus halus.[11] Enzim ini adalah lipase pankreas yang bertanggung jawab untuk pensinyalanhidrolisis trigliserida menjadi unit asam lemak dan gliserol yang terpisah.
Langkah kedua dalam metabolisme lipid adalah penyerapan lemak. Penyerapan lemak hanya terjadi diusus halus. Setelah trigliserida dipecah menjadi asam lemak individu dangliserol, bersama dengan kolesterol, mereka akan bergabung menjadi struktur yang disebutmisel. Asam lemak dan monogliserida meninggalkan misel dan berdifusi melintasi membran untuk memasuki sel epitel usus. Dalamsitosol sel epitel, asam lemak dan monogliserida direkombinasi kembali menjadi trigliserida. Dalam sitosol sel epitel, trigliserida dan kolesterol dikemas menjadi partikel yang lebih besar yang disebut kilomikron yang merupakan struktur amfifatik yang mengangkut lemak yang dicerna.[9] Kilomikron akan melakukan perjalanan melalui aliran darah untuk memasukiadiposa dan jaringan lain dalam tubuh.[2][3][6]
Karena sifat hidrofobik dari lipid membran, trigliserida dankolesterol, mereka memerlukan protein transpor khusus yang dikenal sebagai lipoprotein.[1] Struktur amfifatik lipoprotein memungkinkan trigliserol dan kolesterol diangkut melaluidarah. Kilomikron adalah salah satu sub-kelompok lipoprotein yang membawa lemak yang dicerna dari usus halus ke seluruh tubuh. Kerapatan yang bervariasi antara jenis lipoprotein adalah karakteristik dari jenis lemak yang mereka bawa.[12] Sebagai contoh, lipoprotein densitas sangat rendah (VLDL) membawa trigliserida yang disintesis oleh tubuh kita danlipoprotein densitas rendah (LDL) mengangkut kolesterol ke jaringan perifer kita.[1][6] Sejumlah lipoprotein ini disintesis di hati, tetapi tidak semuanya berasal dari organ ini.[1]
Setelah kilomikron (atau lipoprotein lain) mencapai jaringan, partikel-partikel ini akan dipecah olehlipoprotein lipase di permukaan luminalsel endotelial dalamkapiler untuk melepaskan trigliserida.[14] Trigliserida akan dipecah menjadi asam lemak dan gliserol sebelum memasuki sel dan kolesterol yang tersisa akan kembali mengalir melalui darah ke hati.[13]
Dalam sitosol sel (misalnya sel otot),gliserol akan dikonversi menjadi gliseraldehida 3-fosfat, yang merupakan perantara dalamglikolisis, untuk mendapatkan oksidasi lebih lanjut dan menghasilkan energi. Namun, langkah utamakatabolisme asam lemak terjadi dimitokondria.[15] Asam lemak rantai panjang (lebih dari 14 karbon) perlu dikonversi menjadi Asil-KoA agar dapat melewati membran mitokondria.[6] Katabolisme asam lemak dimulai dalam sitoplasma sel ketika asil-KoA sintetase menggunakan energi dari pembelahan ATP untuk mengkatalisasi penambahankoenzim A ke asam lemak.[6] Asil-KoA yang dihasilkan melintasi membran mitokondria dan memasuki proses oksidasi beta. Produk utama jalur oksidasi beta adalahasetil-KoA (yang digunakan dalamsiklus asam sitrat untuk menghasilkan energi), NADH, dan FADH.[15] Proses oksidasi beta membutuhkan enzim berikut: asil KoA dehidrogenase, enoil-KoA hidratase, 3-hidroksasil-KoA dehidrogenase, dan 3-ketoasil-KoA tiolase.[13] Diagram di sebelah kanan menunjukkan bagaimana asam lemak diubah menjadi asetil-KoA. Reaksi bersih keseluruhan, menggunakan palmitoil KoA (16: 0) sebagai model substrat adalah:
Selain lemak makanan, penyimpanan lemak yang disimpan dalamjaringan adiposa adalah salah satu sumber energi utama bagi organisme hidup.[16]Triasilgliserol, membran lipid dan kolesterol dapat disintesis oleh organisme melalui berbagai jalur.
Ada dua kelas utama lipid membran: gliserofosfolipid dansfingolipid. Meskipun banyak lipid membran berbeda disintesis dalam tubuh kita, jalur berbagi pola yang sama. Langkah pertama adalah mensintesis tulang belakang (sfingosin ataugliserol), langkah kedua adalah penambahan asam lemak ke tulang belakang untuk membuat asam fosfatidat. Asam fosfatidat selanjutnya dimodifikasi dengan perlekatan kelompok kepala hidrofilik yang berbeda ke tulang punggung. Biosintesis lipid membran terjadi pada membran retikulum endoplasma.[17]
Asam fosfatidat juga merupakan prekursor untuk biosintesis trigliserida. Asam fosfatidat fosfotase mengkatalisis konversi asam fosfatidat menjadi diasilgliserida, yang akan dikonversi menjadi triasilgliserida oleh asiltransferase. Biosintesis trigliserida terjadi dalam sitosol.[18]
Prekursor untuk asam lemak adalah asetil KoA dan terjadi di sitosol sel[18] Reaksi bersih keseluruhan, menggunakan palmitat (16:0) sebagai model substrat adalah:
8 Asetil-koA + 7 ATP + 14 NADPH + 6H + → palmitat + 14 NADP + + 6H2O + 7ADP + 7P¡
Kolesterol dapat dibuat dariasetil-KoA melalui jalur beberapa langkah yang dikenal sebagai jalur isoprenoid. Kolesterol sangat penting karena mereka dapat dimodifikasi untuk membentuk berbagaihormon dalam tubuh seperti progesteron.[6] Sebanyak 70% biosintesis kolesterol terjadi di sitosol sel hati.
Gangguan metabolisme lipid adalah penyakit di mana masalah terjadi dalam menghancurkan atau mensintesis lemak (atau zat seperti lemak).[19] Gangguan metabolisme lipid dikaitkan dengan peningkatan konsentrasi lipid plasma dalam darah sepertikolesterol LDL, VLDL, dantrigliserida yang paling sering menyebabkan penyakit kardiovaskular.[20] Sebagian besar waktu gangguan ini turun temurun, yang berarti itu adalah kondisi yang diturunkan dari orang tua ke anak melalui gen mereka.[19] Penyakit Gaucher (tipe I, II, dan III), penyakit Niemann-Pick, penyakit Tay-Sachs, dan penyakit Fabry adalah semua penyakit di mana mereka yang menderita dapat memiliki gangguan metabolisme lipid tubuh mereka.[21] Penyakit yang lebih jarang mengenai gangguan metabolisme lipid adalah sitosterolemia, Penyakit Wolman, penyakit Refsum, dan xanthomatosis serebrotendinous.[21]
.PMID 19725772. .PMID 27293434. .PMID 27148161. .PMID 20919643.