Pengangkutan Dan Penyimpan

Pengngkutan dan Penyimpanan lemak Dr. Surjono Winarto, MS Bag. Biokimia dan Biologi Molekuler FK Untar

Pengangkutan dan Penyimpanan lemak  • Lemak yang berasal dari makanan & jaringan adiposa harus diangkut ke berbagai jaringan dan organ untuk :  – dipakai atau dioksidasi  – disimpan sebagai cadangan. • Oleh karena lemak tidak dapat larut dalam air atau plasma, maka lemak harus bergabung dengan senyawa lain yang dapat larut di dalam air  air  (fosfolipid, apo lipoprotein) membentuk suatu lipoprotein. • Bentuk lipoprotein terdiri dari:  – Bagian luar (membran lapis ganda)  yang mengandung  – fosfolipid, apolipoprotein, kolesterol  – Bagian inti (mengandung TAG, ester kolesterol)

Kepentingan Biomedis Pada omnivora (manusia) setelah makan, kelebihan kalori akan disimpan sebagai cadangan karbohidrat atau lemak, sebaliknya pada periode negatif balan, karbohidrat dan lele mak akan ditarik dari tempat cadangan. lipoprotein memperantarai memperantarai pengangkutan lemak hasil abab sorpsi usus sebagai kilomikron yg akan dioksidasi atau disimpan dalam jar. Adiposa Kelainan metabolisme lipoprotein akan mengakibatkan hipo-atau hipoatau hiperlipoproteinemia

1. Hipertriasilgliserol contoh :diabetes :diabetes melitus, def. insulian mengakibatkan : - mobilisasi as. Lemak yg berlebihan dari jar.  Adiposa meningkat - kurangnya oenggunaan kilomikron dan VLDL Sebagian besar gangguan pengangkutan lemak diakibatkan oleh gangguan herediter pada sintesis apoprotein, enzim kunci dan dan reseptor  reseptor lipoprotein 2. Hiperkolerolemia dan dan aterosklerosis  aterosklerosis dini 3. Deposit lemak yg berlebihan akan mengakibatkan obesitas. Abdominal obesity merupakan salah satu faktor peningkatan kematian pada hipertensi, niddm, hiperlipidemia, hiperglisemia dan berbagai dfsfungsi endokrin

Pemisahan lipoprotein plasma dapat plasma  dapat dilakukan dengan: 1. Ultrasentrifugas, dibedakan menjadi 1. kilomikron 2. Very low density lipoprotein (VLDL) 3. Low density lipoprotein li poprotein (LDL) 4. Hight density lipoproteini Triasilgliserol merupakan lipid yang predominan dalam kilomikron dan VLDL, sedang kolesterol dan fosfolipid predominan dalam LDL dan HDL (lihat gambar komposisi lipid dalam berbagai fraksi lipoprotein) 2. Elektroforesis, lipoprotein dipisahkan berdasarkan sifat elektroforesis, pemisahkan yg lebih akurat dapat dilakukan dengan imunoelektroforesis, lipoprotein dibedakan menjadi kilomikron, ß-lipoprotein, Pre- ß-lipoprotein dan α-liporptein.

Jenis lipoprotein & fungsinya : 1. Kilomikron

  mengangkut

TAG dari usus



ke

hati & jaringan perifer 2. VLDL   mengangkut TAG (hasil sintesis dalam hati)   diangkut ke jaringan perifer, dalam perjalanannya TAG VLDL mengalami hidrolisis, sehingga volume VLDL mengecil menjadi IDL  LDL 3. LDL  mengangkut kolesterol :  – ke jaringan perifer (aterogenik)  – ke hati ditangkap oleh reseptor apo B-100, E)

4. HDL disintesis dalam hati

• • • •

 

mula  –  mula berbentuk cakram yang terdiri dari dua lapis membran lipid.  –  Akibat pengaruh enzim LCAT Lesitin + kol LCAT Isolesitin + Ester Kol.  – Kol diubah menjadi ester. Kol yang non polar yang akan berpindah ke bagian inti yang non polar. Bentuk HDL berubah menjadi HDL3. HDL3 mengambil Kol dari jaringan. HDL3  HDL2 HDL bersifat anti aterogenik atau bersifat protektif.

 Apolipoprotein atau apoprotein komponen protein pada lipoprotein disebut apolipoprotein atau apoprotein  Apolipoprotein memegang beberapa peranan: 1. Sebagai bagian dari struktur lipoprotein, misalnya apo-B 2. Segai kofaktor enzim, misalnuya  Apo CII kofaktor enzim lipoprotein lipase  Apo AI kofaktor lesitin:kolesterol asiltransferase 3. Sebagai ligand untuk interaksi lipoprtein dengan reseptor  Apo B-100 merupakan polipeptida tunggal yg terpanjang mengandung 4536 AA, Apo B-48 (48% panjang apoB-100)

mempunyai mRNA yg sama dengan apo B-100, pada usus waktu sintesis apo-B, suatu stop kodon yg tidak terdapat pada genom DNA, diintrodukksikan melalui suatu mekanisme editing yg menghentikan proses translasi pada  AA ke 2153, sehingga terbentuk ApoB48.  Apo C-I, C-II dan CIII merupakan polipeptida yg lebih kecil dapat bebas berpindah tempat antara berbagai lipoprotein Oleh karena lipoprotein juga mengandung komponen karbohidrat, maka lipoprotein juga merupakan glikoprotein.  Apo-E kaya akan arginin dapat diisolasi dari VLDL dan HDL  Asam lemak dengan cepat dimetabolisis asam lemak bebas dalam plasma (FFA) disebut sebagai juga sebagai NEFA (nonesterified fatty acids) atai UFA (unesterified fatty acid)

terdiri dar palmitat. Stearat, palmitoleat, oleat, linoleat dan as. Lemak tak jenuh majemuk, terdapat dalam ikatan dengan abumin. Berasal dari hidrolisis triasilgliserol jar. Adiposa atau hasil hidrolisis oleh lipoprotein lipase ekstrahepatik pada waktu pengambilan as. Lemak oleh jaringan. Kadarnya dalam darah bervariasi dari 0,5 µeq/ml waktu post absorpsi sehabis makan dan kadarnya 0,7-o,8 µeq/ml pada waktu puasa penuh, pada pendeerita DM kadar dapat meningkat sampai 2 µeq/m. Kadarnya menurun sesaat sehabis makan kemudian meningkat lagi sampai saat mau makan lagi. Pada binatang pemamah biak yg terus menerus mendapat masukan nutrien dari usus kadar as. Lemak tetap rendah

 Perpindahan as. Lemak plasma berlangsung cepat, 25-50% as. Lemak dioksidasi untuk memenuhi kebutuhan energi jar. dan sisanya diesterfikasi Pada keadaan kelaparan jumlah as. Lemak yg dioksidasi  jauh lebih banyak . As. lemak ini berasal dari as. Lemak yg terdapat dalam sirkulasi dan as. Lemak asal jaringan, terutama pada sel otot jantung dan otot kerangka Pertukaran as. Lemak bebas berhubungan dengan kadarnya dalam plasma. Kadar as. Lemak dalam plasma ditentukan oleh kecepatan pembentukan as. Lemak asal jaringan adiposa dan kecepatan ambilan as. Lemak ini oleh jaringan Keadaan gizi tampaknya tidak berbepangaruh terhadap ambilan as. Lemak oleh jaringan. Akan tetapi keadaan gizi akan mengubah proporsi as. Lemak yg dioksidasi daripada yang diesterifikasi. Pada keadaan piuasa lebih banyak as. Lemak yg dioksidasi daripada keadaan kenyang.

Setelah disosiasi as. Lemak akan terikat pada protein pengangkut as. Lemak yg bekerja sebagai kotransport transmembran dengan ion Na+. Setelah masuk kedalam sel as. Lemak diikat oleh protein pengangkut as. Lemak Triasilgliserol diangkut dari usus dalam bentuk kilomikron dan sdari hati dalam bemtuk VLDL Pembentukan lipoprotein Terdapat persaman antara pembentukan kilomi-kron dan VLDL.  Apo B dibentuk dalam retikulum endoplasmik kasar yg akan disatukan lipoprotein yg baru dibentuk dalam retikulum endoplasmik halus yg merupan tempat pembentukan TAG

Lipoprotein kemudian mengalir lewat aparatus Golgi, dimana karbohidrat ditambahkan kilomikron dan VLDL dilepaskan dari sel usus atau sel hati setelah vakuola sekretorik yg mengandung lipoprotein ini menyatu dengan membran (pinositosis terbalik). Kilomikron mengalir melewati ruang antar sel dan masuk ke sistim limfatik (Lakteal) yg mengalir ke usus VLDL diskresikan oleh sel parenkimal sel setelah VLDL menalir melewati ruang disse dan masuk kedalam sinussoid melewati celah2 (fenestrata)

yg terdapat dinding pembatas endotelial. kilomikron dan VLDL yg baru terbentuk mengandung sedikit Apo C dan E dan baru mengandung  Apo C dan E penuh setelah transfer kedua apo tersebut dari HDL.  Apo B penting untuk pembentukan kilomikron dan  VLDL. Pada abetalipoproteinemia (suatu penyakit yg  jarang) Apo B tidak dapat berfungsi karena adanya defek pada triasilgliserol transfer protein , sehingga terjadi gangguan loading apo B dengan lemak ini. Lipoprotein yg mengandung apolipoprotein tidak terbentuk dan butir2 lemak terdapat pada usus dan hati

Kilomikron dan VLDL dimetabolisis dengan cepat  As. Lemak hasil hidrolisis TAG kilomikron dan VLDL terutama 80% diberikan pada jar adiposa , jantung dan otot, sedang sisanya 20% diberikan pada hati. Triasilgliserol kilomikron dan VLDL dihidrolisis oleh lipoprotein lipase yg terikat pada proteoglikan yg bermuatan negative dari rantai heparin sulfat dinding endotel pembuluh darah. Lipase ini dapat ditemukan pada jar.  Adiposa jantung, Aorta, paru, diafragma, mamae yg sedang laktasi, ginjal dan limpa. Enzim ini tidak aktive dalam hati, dalam kedaan normal tidak ditemukan dalam darah dan akan dilepaskan dari ikatannya pada dinding pembuluh darah setelah penyuntikan heparin

Fosfolipid dan apo CII merupakan kofaktor utk aktivitas lipoprotein lipase, sedang apo AII dan apo CIII merupakan inhibitor enzim. Hidolisis ini berlangsung berturut-turut membentuk diasilgliserol dan monoasilgliserol sampai terbentuk gliserol dan Asam lemak yg akan masuk kedalam darah dan diikat oleh albumin untuk diangkut ke jaringan lipoprotein lipase jantung mempunyai Km  yg rendah untuk triasilgliserol, kurang lebih 1/10 lipoprotein lipase jaringan, sehingga enzim dapat mengatur kembali pengangkutan asam lemak dari jaringan menuju jantung pada keadaan puasa, dimana kadar triasilgliserol darah renah. Demikian pula pada mamae yg sedang laktasi akan terjadi pengaturan kembali pengangkutan As. Lemak TAG untuk sintesis lemak dalam cairan susu

HDL mengambil bagian dalam metabolisme triasilgliserol dan kolesterol HDL disintesis dan disekresikan dari hati dan usus. Meskipun demikian HDL nascent dari intestinum tidak mengandung apo C dan apo E, tetapi hanya mengandung apo A. Jadi apo C dan apo E yg disintesis dalam hati dipindahkan ke HDL intestinum ketika HDL ini masuk kedalam plasma. Fungsi utama HDl adalah bertindah sbg. Tempat penyimpanan sementara apo C dan apo E yg dibutuhkan dlm. metabolisme kilomikron dan VLDL. HDL nascent berbentuk spt. cakram dengan lapis ganda fosfolipid, mengandung apo A dan kolesterol bebas. Lipoprotein ini mirip dengan partikel yg ditemukan dalam plasma penderita def. enzim lesitin : kolesterol asiltranferase (LCAT) dan plasma penderita obstructive jaundice LCAT

dan LCAT aktivator keduanya terikat pada cakram tsb. Proses katalisis oleh LCAT mengubah kolesterol dan fosfo-lipid permukaan menjadi ester kolesterol da lisolesitin. OLeh karena ester kolesterol bersifat nonpolar, maka ia akan berpindah kebagian inti yg bersifat hidrofobik, sedang lisolesitin dipindahkan ke albumin plasma., reaksi tsb. berlangsung terus membentuk inti yg non polar yg mendorong pemisahkan kedua lapis ganda sampai terbentuk HDL yg sferis pseudomisel yg dilapisi oleh lapisan permukaan yg terdiri dari senyawa lipid polar dan apoprotein. LCAT terlibat dalam pemindahan kelebihan kolesterol dari lipoprotein dan jaringan Class B scanvenger receptor B1 (SR-B1) telah diidentifikasikan sebagai reseptor HDL dalam hati. Pada hati HDL berikatan dengan reseptor melalui perantaraan apoA-I dimana ester kolesterol kemudian dilepaskan kedalam sel

Sedang Apo A-I tidak diambil oleh sel hati. Pengankutan kolesterol dari jaringan ke hati dikenal sebagai pengangkutan balik keolesterol (reserve cholesterol transport) diperantai oleh HDL HDL3 lebih kecil yg terbentuk menerima kolesterol dari jaringan melalui perantaraan ATP-binding cassette transporter I (ABC-1), yg merupakan anggota protein pengangkut yg mengkopel hidrolisis ATP dengan pengikatan dan pengangkutan suatu substrat ke membran. Kolesterol yg diterima oleh HDL3 diesterifikasi oleh LCAT , sehingga terbentuk HDL2 yg mempunyai ukuran lebih besar namun densitasnya lebih rendah. Setelah melepaskan kolesterol ester melalui SR-BI dan hidrolisis TAG oleh lipase hepatik membentuk kembali HDL3, sedang apo A1 yg tidak diambil oleh hati masuk kedalam hati akanbergabung dengan sejumlah fosfolipida dan kolesterol membentuk pre- ß  – 

- HDL yg merupakan HDL paling poten dalam menginduksi efluks kolesterol dari jaringan untuk membentuk diskoidal HDL, kelebihan apoA-1 dipecah dalam ginjal. Kadar HDL (HDL2) berbanding terbalik dgn kadar TAG dan sebanding dengan aktiviitas lipoprotein lipase, hal ini disebabkan adanya senyawa2 yg ada pada permukaan seperti fosfolipid dan Apo C yg dilepas pada waktu hidrolisis kilomikron dan VLDL dan membantu pembentukan pre HDL dan diskoidal HDL Kadar HDL2 berbanding terbalik dengan insidens sterosklerosis koroner, mungkin sebagai akibat efeisiensi pengangkutan balik kolesterol HDLc (HDL1) dapat ditemukan dalam darah binatang yg diinduksi dengan diit tinggi kolesterol (diit induced hypercholesterolemnia) dan apolipoproteinnya satu2nya

 adalah apo E

Peranan hati dalam meningkatkan lemak  Hati memegang peranan dalam meningkatkan lemak. • Fungsi: 1. Menghasilkan cairan empedu yang mengandung garam  –  garam empedu untuk mengemulsikan dan absorpsi lemak • Dalam hati Kol  as empedu  garam empedu. 2. Mengandung sistem untuk sintesis : • asam lemak, TAG, Fosfolipid 3. Pembentukan benda – benda keton 4. Metabolisme lipoprotein

• Sintesis VLDL (Very Low Density Lipoprotein) dalam hati  – TAG merupakan prazat TAG di dalam VLDL hati.  – TAG disintesis dari : • Gliserol (Glukosa  Gliserol 3 - )

• Asam lemak  •  Asam lemak berasal dari 2 sumber :  – sintesis dalam hati  – asam lemak plasma

• Pada keadaan gizi baik

 sintesis

asam lemak

meningkat • Pada keadaan tertentu:  – Starvation (kelaparan)  – DM  – Keracunan hamil  – Keto asidosis asam lemak plasma meningkat, yaitu akibat peningkatan lipolisis jaringan adiposa.

Faktor  faktor yang memperbesar sintesis TAG dan sekresi VLDL oleh hati: 1. Keadaan sehabis makan 2. Makan banyak karbohidrat  – 

Di dalam hati, sukrosa dihidrolisis menjadi :  – glukosa  – fruktosa epimerase  Glukosa

3. Minum etanol 4. Kadar insulin meningkat dan kadar glukagon rendah

Perlemakan hati dapat dipandang sebagai akibat : 1. Berhubungan dengan peningkatan asam lemak yang meninggi (keadaan – keadaan apa saja ?)  – DM  – Kelaparan • DM & kelaparan  lipolisis meningkat  – Makan banyak lemak  Absorpsi oleh hati meningkat   pembentukan  VLDL meningkat Peningkatan pembentukan TAG tidak diimbangi dengan sekresi VLDL TAG tertimbun  perlemakan hati  sirosis

2. Hambatan metabolik dalam pembentukan •

VLDL dalam hati: Hambatan dapat diakibatkan: 1. Hambatan sintesis apolipoprotein pada retikulum endoplasmik kasar 2. Hambatan penggabungan lemak & apolipoprotein  pada retikulum endoplasmik halus 3. Gangguan penyediaan fosfolipid  def lipotropik faktor mis lesitin 4. Gangguan dalam mekanisme sekresi

Beberapa zat dapat menyebabkan perlemakan hati:  Antibiotika puromisin, etionin, carbon tetrachlorida  Mengganggu pembentukan apolipoprotein • Kloroform • Timbal •  Arsen • CCl4   radikal bebas   peroksida   kerusakan membran sel. • Etionin  menggantikan gugus metionin dalam 5 adenosil metionin (donor metil)   pengurangan pembentukan ATP •  Asam orotat   gangguan glikosilasi pada Apparatus Golgi •  Viamin E  (antioksidan)   tidak dapat mencegah perusakan oleh radikal bebas   tetapi membantu penyembuhan kerusakan hati. •

Pengaruh alkohol pada hati •  Alkoholisme mengakibatkan:  – Peningkatan kadar asam lemak plasma • belum jelas apakah terlibat lipolisis yang meningkat  – Hiperlipidemia  – Sirosis • Pada hati : •  Alkohol menghambat oksidasi asam lemak. •  Asam lemak diesterifikasi   TAG (sintesis TAG endogen meningkat)  perlemakan  sirosis.

OKSIDASI ALKOHOL DALAM HATI 1.  Alkohol

CH3 – CH2OH alk DH CH3 – COH NAD NADH++ H+ 

•

 CH3COOH

asetat

 Akibat peninggian NADH + H+ 1. Gangguan siklus asam sitrat   gangguan pembentukan ATP 2. Hiperlaktademia  gangguan ekskresi asam urat  serangan gout. •  Asam asetat yang terbentuk akibat oksidasi alkohol  dipakai untuk sintesis kolesterol.

2.

Oksidasi Alkohol melalui (MEOS)  Alkohol + NADPH + H++ O2

sistem

mikrosomal

MEOS

sitokrom P450 asetaldehida + NADP + H2O

• • •

Seperti diketahui metabolisme obat memerlukan sitokrom P450  Alkohol mengakibatkan persaingan enzim yang diperlukan met obat  menghambat met obat. Minum alkohol berbarengan minum phenobarbital  – apa akibatnya ??.

• Metabolisme glukosa yang meningkat dalam hati mengurangi pengeluaran asam lemak pada plasma Sebab Peningkatan glikolisis glukosa menyediakan banyak gliseraldehida 3P yang diperlukan untuk sintesi TAG. •  Lihat gambar hubungan met lipid antara  jaringan adiposa dan darah



Pengaruh Hormon terhadap metabolisme lemak  • Dibagi menjadi 2 golongan hormon: 1. Yang menyebabkan lipolisis  –  ACTH (Adreno Cortico Trophic Hormone)  – TSH (Thyroid Stimulating Hormone)  – Glukagon  – Epinefrin dan norepinefrin Bekerja pada enzim adenilat siklase yaitu mengaktifkan enzim ini. Enzim ini mengubah ATP menjadi cAMP. cAMP mengaktifkan cAMP dependent dan protein kinase, enzim ini mengubah hormone sensitive triacylglycerol (inaktif)  menjadi hormone sensitive lipase a (aktif).

Hormone sensitive lipasea  menghidrolisis TAG menjadi FFA + diasilgliserol. Diasil gliserol lipase  menghidrolisis diasilgliserol menjadi FFA + moasilgliserol. Monoasil gliserol lipase  menghidrolisis monoasil gliserol  FFA + Gliserol Gliserol   pergi ke jaringan yang mempunyai enzim gliserokinase, untuk diubah kembali menjadi TAG. FFA  pergi ke jaringan untuk : • Dioksidasi • Diesterifikasi (TAG, ester Kolesterol)

1. Yang meningkatkan lipogenesis • Contoh insulin :  – Menghambat enzim adenilat siklase  – Mengaktifkan enzim fosfodiesterase, yaitu enzim yang mengubah cAMP menjadi AMP • Metil xantin (kopi   kafein)  menghambat kerja adenosin, yaitu zat yang dapat menghambat adenilat siklase. •  Akibat   sehabis minum kopi   segar, kenapa?

Ringkasan: 1. Oleh karena lemak tidak dapat larut dalam air, maka lemak nonpolar harus bergabung dengan lemak amfipatik dan protein utk membentuk apolipoprotein yg dapat diangkut dalam plasma ke baerbagai jaringan 2. Telah dikenal empat kelompok lipoprotein utama. Kilomikron mengangkut lemak yg berasal dari hasil penyerapan dan pencernaan. Very low density lipoprotein (VLDL) mengangkut triasilgli serol dari hati

Low-density lipoprotein (LDL) merupakan lipoprotein kaya kolesterol berasal dari metabolisme  VLDL dan high-density lipoprotein (HDL) yg juga kaya kolesterol selain berfungsi mengangkut kolesterol dari jaringan juga terlibat dalam metabolisme lipopoprotein lain 3. Kilomikron dan VLDL pertama-tama dimetabolisis dengan jalan hidrolisis oleh enzim lipoprotein lipase jaringan, sebagian besar triasilgliserol dikeluarkan dan lipoprotein-sisa (lipoprotein remnant) tertinggal dalam sirkulasi. Lipoprotein sisa ini kemudian diambil oleh hati dengaj jalan endositosis yg diperantai receptor LDL

 4. Apolipoprotein merupakan bagian protein dari lipopro ltein. Protein ini bekerja sebagai aktivator enzim (misalnya apo C-II dan apo A-I) atau sebagai ligand untuk reseptor sel (misal, ApoA-I, ApoE dan apo B-100) 5. Ketidak seimbangan antara kecepatan pemben tukan triasilgliserol dalam hati dan sekresi VLDL akan mengakibatkan perlemakan hati. Keadaan ini mempunyai makna klinik pada alkoholisme, yg dapat berkembang menjadi sirosis dan disfungsi hati 6. Triasilgliserol merupakan cadangan lemak utama dalam  jaringan adiposa. Triasillgiserol akan d hidrolisis oleh  “hormone sensitive lipase” menjadi asam lemak dan gliserol, asam lemak tersebut akan diikat oleh serum albumin dan diangkut ke jaringan untuk dipergunakan sebagaibahan bakar. Hormone sensitive lipase distimulasi oleh epinefrin dan norepinefrin, dan dihambat oleh insulin