Pengngkutan dan Penyimpanan lemakDr. Surjono Winarto, MSBag. Biokimia dan Biologi Molekuler FK Untar

Pengangkutan dan Penyimpan- an lemakLemak 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 (fosfolipid, apo lipoprotein) membentuk suatu lipoprotein.Bentuk lipoprotein terdiri dari:Bagian luar (membran lapis ganda) yang mengandung fosfolipid, apolipoprotein, kolesterolBagian 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 le- mak akan ditarik dari tempat cadangan. lipoprotein memperantarai pengangkutan lemak hasil ab- sorpsi usus sebagai kilomikron yg akan dioksidasi atau di- simpan dalam jar. Adiposa Kelainan metabolisme lipoprotein akan mengakibatkan hipo-atau hiperlipoproteinemia

1. Hipertriasilgliserol contoh :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 reseptor lipoprotein

2. Hiperkolerolemia dan aterosklerosis dini 3. Deposit lemak yg berlebihan akan mengakibatkan obesitas. Abdominal obesity merupakan salah satu faktor peningkatan kematian pada hipertensi, niddm, hiper- lipidemia, hiperglisemia dan berbagai dfsfungsi endokrin

Pemisahan lipoprotein plasma dapat dilakukan dengan: 1. Ultrasentrifugas, dibedakan menjadi 1. kilomikron 2. Very low density lipoprotein (VLDL) 3. Low density lipoprotein (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 dila- kukan dengan imunoelektroforesis, lipoprotein dibedakan menjadi kilomikron, -lipoprotein, Pre- -lipoprotein dan -liporptein.

Jenis lipoprotein & fungsinya :Kilomikron mengangkut TAG dari usus ke hati & jaringan periferVLDL mengangkut TAG (hasil sintesis dalam hati) diangkut ke jaringan perifer, dalam perjalanannya TAG VLDL mengalami hidrolisis, sehingga volume VLDL mengecil menjadi IDL LDLLDL mengangkut kolesterol : ke jaringan perifer (aterogenik) ke hati ditangkap oleh reseptor apo B-100, E)

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 HDL2HDL bersifat anti aterogenik atau bersifat protektif.

Apolipoprotein atau apoprotein

komponen protein pada lipoprotein disebut apo- lipoprotein 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 kecildapat bebas berpindah tempat antara berbagai lipoproteinOleh 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 dimetabolisisasam lemak bebas dalam plasma (FFA) disebut sebagai jugasebagai NEFA (nonesterified fatty acids) atai UFA (unesteri-fied 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 eq/ml waktu post absorpsi sehabis makan dan kadarnya 0,7-o,8 eq/ml pada waktu puasa penuh, pada pendeerita DM kadar dapat meningkat sampai 2 eq/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 diesterfikasiPada 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, teru-tama pada sel otot jantung dan otot kerangkaPertukaran as. Lemak bebas berhubungan dengan kadarnya dalam plasma.Kadar as. Lemak dalam plasma ditentukan oleh kecepatan pembentukan as. Lemak asal jaringan adiposa dan kece-patan ambilan as. Lemak ini oleh jaringanKeadaan 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 deng- an 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 kilomi-kron dan VLDL dilepaskan dari sel usus atau sel hati setelah vakuola sekretorik yg mengandung lipoprotein ini menyatu dengan membran (pino-sitosis terbalik). Kilomikron mengalir melewati ru-ang antar sel dan masuk ke sistim limfatik (Lak-teal) yg mengalir ke ususVLDL 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 mengan- dung 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 ada- nya defek pada triasilgliserol transfer protein , se- hingga terjadi gangguan loading apo B dengan lemak ini. Lipoprotein yg mengandung apolipo- protein tidak terbentuk dan butir2 lemak terdapat pada usus dan hati

Kilomikron dan VLDL dimetabolisis dengan cepat

As. Lemak hasil hidrolisis TAG kilomikron dan VLDLterutama 80% diberikan pada jar adiposa , jantung dan otot, sedang sisanya 20% diberikan pada hati. Triasilgliserol kilomikron dan VLDL dihidrolisis oleh lipopro-tein 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 dilepaskandari ikatannya pada dinding pembuluh darah setelah pe-nyuntikan 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 jaringanlipoprotein 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 kolesterolHDL disintesis dan disekresikan dari hati dan usus. Mes-kipun demikian HDL nascent dari intestinum tidak mengan-dung 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 penyim-panan sementara apo C dan apo E yg dibutuhkan dlm. meta-bolisme 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 asiltranfera-se (LCAT) dan plasma penderita obstructive jaundice LCAT

dan LCAT aktivator keduanya terikat pada cakram tsb. Proses katalisis oleh LCAT mengubah kolesterol dan fosfo-lipid per-mukaan menjadi ester kolesterol da lisolesitin. OLeh karena ester kolesterol bersifat nonpolar, maka ia akan berpindah kebagian inti yg bersifat hidrofobik, sedang lisolesitin dipin-dahkan ke albumin plasma., reaksi tsb. berlangsung terus membentuk inti yg non polar yg mendorong pemisahkan kedua lapis ganda sampai terbentuk HDL yg sferis pseu-domisel yg dilapisi oleh lapisan permukaan yg terdiri dari senyawa lipid polar dan apoprotein. LCAT terlibat dalam pe-mindahan kelebihan kolesterol dari lipoprotein dan jaringanClass 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 HDLHDL3 lebih kecil yg terbentuk menerima kolesterol dari ja-ringan melalui perantaraan ATP-binding cassette trans-porter 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 ter-bentuk HDL2 yg mempunyai ukuran lebih besar namun densi-tasnya 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-

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 dise-babkan adanya senyawa2 yg ada pada permukaan seperti fosfolipid dan Apo C yg dilepas pada waktu hidrolisis kilo-mikron dan VLDL dan membantu pembentukan pre HDL dan diskoidal HDLKadar HDL2 berbanding terbalik dengan insidens steroskle-rosis koroner, mungkin sebagai akibat efeisiensi pengangkutan balik kolesterolHDLc (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 lemakHati memegang peranan dalam meningkatkan lemak.Fungsi:Menghasilkan cairan empedu yang mengandung garam garam empedu untuk mengemulsikan dan absorpsi lemakDalam hati Kol as empedu garam empedu. Mengandung sistem untuk sintesis : asam lemak, TAG, FosfolipidPembentukan benda benda ketonMetabolisme 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 hatiasam lemak plasma

Pada keadaan gizi baik sintesis asam lemak meningkatPada keadaan tertentu: Starvation (kelaparan)DMKeracunan hamilKeto asidosis asam lemak plasma meningkat, yaitu akibat peningkatan lipolisis jaringan adiposa.

Faktor faktor yang memperbesar sintesis TAG dan sekresi VLDL oleh hati:Keadaan sehabis makanMakan banyak karbohidratDi dalam hati, sukrosa dihidrolisis menjadi :glukosa fruktosa epimerase GlukosaMinum etanolKadar insulin meningkat dan kadar glukagon rendah

Perlemakan hati dapat dipandang sebagai akibat :Berhubungan dengan peningkatan asam lemak yang meninggi (keadaan keadaan apa saja ?)DMKelaparanDM & kelaparan lipolisis meningkatMakan banyak lemak Absorpsi oleh hati meningkat pembentukan VLDL meningkatPeningkatan pembentukan TAG tidak diimbangi dengan sekresi VLDLTAG tertimbun perlemakan hati sirosis

Hambatan metabolik dalam pembentukan VLDL dalam hati: Hambatan dapat diakibatkan:Hambatan sintesis apolipoprotein pada retikulum endoplasmik kasarHambatan penggabungan lemak & apolipoprotein pada retikulum endoplasmik halusGangguan penyediaan fosfolipid def lipotropik faktor mis lesitinGangguan dalam mekanisme sekresi

Beberapa zat dapat menyebabkan perlemakan hati: Antibiotika puromisin, etionin, carbon tetrachlorida Mengganggu pembentukan apolipoproteinKloroformTimbal ArsenCCl4 radikal bebas peroksida kerusakan membran sel.Etionin menggantikan gugus metionin dalam 5 adenosil metionin (donor metil) pengurangan pembentukan ATPAsam orotat gangguan glikosilasi pada Apparatus GolgiViamin 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 meningkatHiperlipidemiaSirosisPada hati :Alkohol menghambat oksidasi asam lemak. Asam lemak diesterifikasi TAG (sintesis TAG endogen meningkat) perlemakan sirosis.

OKSIDASI ALKOHOL DALAM HATIAlkohol CH3 CH2OH alk DH CH3 COH CH3COOH NADNADH++ H+ asetat

Akibat peninggian NADH + H+Gangguan siklus asam sitrat gangguan pembentukan ATPHiperlaktademia gangguan ekskresi asam urat serangan gout.Asam asetat yang terbentuk akibat oksidasi alkohol dipakai untuk sintesis kolesterol.

Oksidasi Alkohol melalui sistem mikrosomal (MEOS)Alkohol + NADPH + H++ O2 MEOS sitokrom P450asetaldehida + 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:Yang menyebabkan lipolisisACTH (Adreno Cortico Trophic Hormone) TSH (Thyroid Stimulating Hormone)GlukagonEpinefrin dan norepinefrinBekerja 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 lipasea (aktif).

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

Yang meningkatkan lipogenesis Contoh insulin :Menghambat enzim adenilat siklaseMengaktifkan enzim fosfodiesterase, yaitu enzim yang mengubah cAMP menjadi AMPMetil 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 triasilgliserol dari hati

Low-density lipoprotein (LDL) merupakan lipopro- tein kaya kolesterol berasal dari metabolisme VLDL dan high-density lipoprotein (HDL) yg juga kaya kolesterol selain berfungsi mengangkut ko- lesterol dari jaringan juga terlibat dalam metabo- lisme lipopoprotein lain 3. Kilomikron dan VLDL pertama-tama dimetabolisis dengan jalan hidrolisis oleh enzim lipoprotein li- pase jaringan, sebagian besar triasilgliserol dike- luarkan dan lipoprotein-sisa (lipoprotein remnant) tertinggal dalam sirkulasi. Lipoprotein sisa ini kemudian diambil oleh hati dengaj jalan endosi- tosis 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 menga- kibatkan perlemakan hati. Keadaan ini mempunyai makna klinik pada alkoholisme, yg dapat berkembang menjadi sirosis dan disfungsi hati6. 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 distimu- lasi oleh epinefrin dan norepinefrin, dan dihambat oleh insulin

7. Jaringan lemak tengguli merupakan tempat pemben- an panas yg disebutnonshivering thermogenesis, jaringan ini dapat ditemukan pada binatang yang melakukan hibernasi dan yang baru dilahirkan, mungkin penting bagai diit induced thermogenesis. Thermo- genesis ini dapat berlangsung akibat adanya protein yang disebut thermogenin yang bertindak sebagai sbg. proteon conductance pathway yang berlangsung mela- lu membran dalam mitokhondria, dengan i uncoupling oxidation daripada fosforilasi