Metabolismo do colesterol e ácidos biliares
Índice
1- A estrutura do colesterol, a sua distribuição no organismo e os seus papéis biológicos ...1 2- Visão geral do metabolismo do colesterol ...1 3- Visão esquemática da via de síntese do colesterol ...2 4- A conversão do acetil-CoA formado na mitocôndria em HMG-CoA citoplasmático e a ação da redútase de HMG-CoA ...2 5- A conversão do mevalonato em esqualeno ...3 6- A conversão do esqualeno em lanosterol e deste em colesterol ...3 7- Na síntese de uma molécula de colesterol consomem-se 18 moléculas de acetil-CoA e libertam-se 8 de CO2 e uma de formato: o colesterol tem 27 carbonos ...3 8- O farnesil-pirofosfato também é precursor na síntese de compostos que contêm unidades isoprenoides ....4 9- A digestão dos colesterídeos, a absorção do colesterol da dieta e a sua incorporação nos quilomicra ...4 10- O colesterol plasmático captado pelo fígado pode ser excretado na bílis ou segregado para o sangue incorporado nas VLDL ...5 11- A formação de reservas de colesterol nas células envolve a sua esterificação por ação da ACAT ...5 12- Regulação da síntese e da captação de colesterol pelo colesterol não esterificado presente nas
membranas das células e pelas hormonas tiroideias ...5 13- A eliminação do colesterol não implica a rotura do ciclopentanoperidrofenantreno; o colesterol é eliminado via biliar como colesterol não esterificado ou após conversão em sais biliares ...6 14- O colesterol dos tecidos extrahepáticos é eliminado do organismo via “transporte reverso do
colesterol” e subsequente excreção biliar de colesterol ou sais biliares ...6 15- O ciclo entero-hepático dos sais biliares e a “solubilização” do colesterol presente na bílis ...6 16- A via de síntese dos sais biliares primários ...7 17- A formação dos sais biliares secundários e a conjugação do ácido desoxicólico com glicina ou taurina 7 18- A regulação da 7-α-hidroxílase pelos fatores de transcrição LXR e FXR ...7 19- Mecanismos de ação dos medicamentos e da dieta usados no tratamento da hipercolesterolemia ...8
1- A estrutura do colesterol, a sua distribuição no organismo e os seus papéis biológicos
O colesterol é uma substância cuja estrutura contém um núcleo ciclo-pentano-peridro-fenantreno hidroxilado em C3, com uma dupla ligação em C5, uma cadeia alifática ramificada com 8 carbonos em C17 e dois grupos metilo, um ligado ao carbono 10 e outro ao carbono 13. No total são 27 carbonos.
O colesterol do organismo pode estar na forma livre ou pode estar esterificado com ácidos gordos sendo um dos resíduos dos colesterídeos. O colesterol presente nas membranas, na bílis e na periferia das lipoproteínas plasmáticas é colesterol não esterificado; o que está presente nas gotículas de gordura do citoplasma das células ou no miolo das lipoproteínas plasmáticas está, juntamente com triacilgliceróis, esterificado com ácidos gordos. Para além dos seus papeis estruturais o colesterol é o precursor dos sais biliares, das hormonas esteroides (sexuais e do cortex suprarrenal) e da vitamina D.
O colesterol plasmático é um componente de lipoproteínas, maioritariamente das LDL, mas também das HDL, das VLDL e das outras lipoproteínas. Cerca de ¾ do colesterol plasmático encontra-se esterificado com ácidos gordos no miolo das lipoproteínas; o restante está na forma não esterificada sendo um dos componentes da monocamada exterior.
2- Visão geral do metabolismo do colesterol
Em condições normais a quantidade de colesterol total do organismo (cerca de 140 g) mantém-se, no adulto, relativamente constante pois a quantidade que é transformada (em sais biliares, hormonas
sexuais, corticosteroides e vitamina D) ou excretada nas fezes é reposta, quer pela dieta, quer por síntese endógena. Do ponto de vista quantitativo a via mais importante de eliminação do colesterol é a sua conversão em sais biliares.
3- Visão esquemática da via de síntese do colesterol
A síntese de colesterol ocorre em todas as células nucleadas do organismo, mas é mais importante no fígado.
De forma esquemática a via metabólica está resumidamente representada na tabela abaixo. Esta tabela põe em evidência que na formação de uma molécula de colesterol se gastam 18 moléculas de acetil-CoA, que levam à formação de 6 moléculas de hidroxi-metil-glutaril-CoA e que estas se convertem em 6 moléculas de mevalonato. De seguida, as 6 moléculas de mevalonato (6C) são convertidas em 6 unidades isoprenoides (5C) ativadas (primeiro, 6 moléculas de isopentenil-pirofosfato, sendo que, de seguida, 2 destas moléculas se convertem no isómero dimetilalil-pirofosfato). A partir de 2 moléculas de dimetilalil-pirofosfato e 2 de isopentenil-pirofosfato formam-se 2 moléculas de geranil-pirofosfato (10C) sobrando 2 moléculas de geranil-pirofosfato. Estas 2 moléculas de isopentenil-pirofosfato vão reagir com as 2 moléculas de geranil-isopentenil-pirofosfato formando 2 moléculas de farnesil-pirofosfato (15C). Duas moléculas de farnesil-farnesil-pirofosfato vão reagir entre si para formar o esqualeno (30C) que, de seguida, se converte em lanosterol (30C). O lanosterol vai depois, numa serie de reações, converter-se em colesterol (27C).
4- A conversão do acetil-CoA formado na mitocôndria em HMG-CoA citoplasmático e a ação
da redútase de HMG-CoA
O acetil-CoA que é substrato na síntese de colesterol está no citoplasma e teve de ser transportado da matriz da mitocôndria, o local onde se forma no decurso do catabolismo dos nutrientes. Este transporte envolve a ação da síntase do citrato dentro da matriz (ver Equação 1), a saída do citrato para o citoplasma e a ação da líase do ATP-citrato já no citoplasma (ver Equação 2).
Equação 1 acetil-CoA + oxalacetato → citrato + CoA
Equação 2 citrato + CoA + ATP → acetil-CoA + oxalacetato + ADP + Pi
A partir de 3 moléculas de acetil-CoA forma-se hidroxi-metil-glutaril-CoA (HMG-CoA) por ação sequenciada de duas enzimas presentes no citoplasma: a tiólase e a síntase do HMG-CoA citoplasmáticas (ver Equação 3 e Equação 4). Embora a sequência reativa seja a mesma, estas enzimas são isoenzimas das que, nas mitocôndrias hepáticas, estão envolvidas na síntese dos corpos cetónicos. Formado a partir de 3 acetilos (2C) do acetil-CoA, o resíduo hidroxi-metil-glutarato do HMG-CoA contém 6 carbonos.
O passo limitante da velocidade da síntese do colesterol é a síntese do mevalonato (6C) que é catalisada pela redútase do HMG-CoA (ver Equação 5), uma enzima do retículo endoplasmático. Equação 3 2 acetil-CoA → acetoacetil-CoA + CoA
Equação 4 acetoacetil-CoA + acetil-CoA → HMG-CoA + CoA Equação 5 HMG-CoA + 2 NADPH → mevalonato + CoA + 2 NADP+
3 Acetil-CoA 3 Acetil-CoA 3 Acetil-CoA 3 Acetil-CoA 3 Acetil-CoA 3 Acetil-CoA
HMG-CoA HMG-CoA HMG-CoA HMG-CoA HMG-CoA HMG-CoA
mevalonato mevalonato mevalonato mevalonato mevalonato mevalonato isopentenil-PP isopentenil-PP isopentenil-PP isopentenil-PP isopentenil-PP isopentenil-PP isopentenil-PP isopentenil-PP dimetilalil-PP isopentenil-PP isopentenil-PP dimetilalil-PP
isopentenil-PP geranil-PP isopentenil-PP geranil-PP
farnesil-PP farnesil-PP
esqualeno lanosterol colesterol
5- A conversão do mevalonato em esqualeno
Em 3 passos reativos, o mevalonato é fosforilado por ação de duas cínases e descarboxilado gerando-se o isopentenil-pirofosfato. O somatório das ações catalíticas das duas cínases e da descarboxílase que levam à formação do isopentenil-pirofosfato é expresso pela Equação 6. O isopentenil-pirofosfato é de seguida isomerizado a dimetilalil-pirofosfato (Equação 7).
Equação 6 mevalonato + 3 ATP → isopentenil-pirofosfato + 3 ADP + Pi + CO2 Equação 7 isopentenil-pirofosfato ↔ dimetilalil-pirofosfato
O isopentenilo e o dimetilalilo são álcoois monoinsaturados e ramificados com 5 carbonos e são coletivamente designados por unidades isoprenoides. As formas ligadas ao pirofosfato (isopentenil-pirofosfato e dimetilalil-(isopentenil-pirofosfato) estão “ativadas” (a ligação entre o grupo fosfato diretamente ligado à unidade isoprenoide é de tipo fosfoéster) e participam como substratos em reações catalisadas por uma transférase, às vezes designada por síntase do farnesil-pirofosfato ou por prenil-transférase. Esta transférase catalisa a síntese de geranil-pirofosfato (10C; ver Equação 8) a partir de uma molécula de dimetilalil-pirofosfato e outra de isopentenil-pirofosfato e também a síntese de farnesil-pirofosfato (15C; ver Equação 9) quando uma molécula do geranil-pirofosfato formado reage com outra molécula de isopentenil-pirofosfato. Em ambos os casos o outro produto é o pirofosfato.
O esqualeno (30C) forma-se a partir de duas moléculas de farnesil-pirofosfato. A síntase do esqualeno é uma redútase dependente do NADPH que está presente no retículo endoplasmático (ver Equação 10).
O pirofosfato libertado nas ações catalíticas da prenil-transférase e da síntase do esqualeno vai ser hidrolisado pela ação catalítica da pirofosfátase inorgânica (ver Equação 11)
Equação 8 isopentenil-pirofosfato + dimetilalil-pirofosfato → geranil-pirofosfato + PPi Equação 9 geranil-pirofosfato + isopentenil-pirofosfato → farnesil-pirofosfato + PPi Equação 10 2 farnesil-pirofosfato + NADPH → esqualeno + 2 PPi + NADP+
Equação 11 PPi + H2O → 2 Pi
A equação soma que descreve a síntese do esqualeno a partir do acetil-CoA citoplasmático é a Equação 12. Doze das treze moléculas de NADPH que se oxidam neste processo são oxidadas pela ação da redútase do HMG-CoA (ver Equação 5) e a restante pela ação catalítica da síntase do esqualeno (ver Equação 10).
Equação 12 18 acetil-CoA + 18 ATP + 13 NADPH →
esqualeno + 18 CoA + 18 ADP + 18 Pi + 6 CO2 + 13 NADP+
6- A conversão do esqualeno em lanosterol e deste em colesterol
O esqualeno sofre a ação sequenciada de duas enzimas levando à formação do primeiro composto cíclico da via metabólica: o lanosterol.
As reações envolvidas na transformação do lanosterol (30C) em colesterol (27C) são muito complexas e mal conhecidas no que se refere à ordem em que ocorrem, mas envolvem a libertação de três carbonos na forma de formato e CO2. No processo estão envolvidas oxídases e oxigénases de função mista em que ocorre a oxidação do NADPH, de uma desidrogénase dependente do NAD+ e de várias redútases dependentes do NADPH [1]. A equação soma que descreve a síntese do colesterol a partir de esqualeno é a Equação 13.
Equação 13 esqualeno + 16 NADPH + 2 NAD+ + 11 O2 →
colesterol + formato + 2 CO2 + 16 NADP+ + 2 NADH
7- Na síntese de uma molécula de colesterol consomem-se 18 moléculas de acetil-CoA e
libertam-se 8 de CO2 e uma de formato: o colesterol tem 27 carbonos
A soma da Equação 12 e da Equação 13 é a Equação 14 e corresponde ao processo global da síntese de colesterol a partir de 18 moléculas de acetil-CoA. Dos 36 átomos de carbono existentes nos resíduos de acetato das 18 moléculas de acetil-CoA donde se partiu apenas 27 passam a fazer parte do colesterol. Os nove átomos de carbono sobrantes perdem-se na forma de CO2 (8 moléculas) e de formato (uma molécula).
Equação 14 18 acetil-CoA + 18 ATP + 29 NADPH + 2 NAD+ + 11 O2 →
colesterol + formato + 8 CO2 + 18 ADP + 18 Pi + 18 CoA + 29 NADP+ + 2 NADH Com exceção da redútase do HMG-CoA todas as enzimas envolvidas na conversão de acetil-CoA em farnesil-pirofosfato são enzimas do citoplasma; tal como a redútase do HMG-CoA todas as enzimas envolvidas na conversão do farnesil-pirofosfato em colesterol estão no retículo endoplasmático.
8- O farnesil-pirofosfato também é precursor na síntese de compostos que contêm unidades
isoprenoides
A via metabólica descrita ramifica-se a partir do farnesil-pirofosfato.
O farnesil-pirofosfato (15C), para além de poder originar o esqualeno (ver Equação 10), também pode reagir com uma ou mais moléculas de isopentenil-pirofosfato (5C) formando unidades poli-isoprenoides ativadas com um número de carbonos que é um múltiplo de 5.
Estas unidades estão na origem de compostos como, por exemplo, a ubiquinona (da cadeia respiratória), o dolicol (álcool envolvido na N-glicosilação de proteínas no retículo endoplasmático) e também participa na formação do grupo heme a dos citocromos a e a3 do complexo IV da cadeia respiratória.
Além disso, as unidades poli-isoprenoides ativadas podem ser transferidas para proteínas que passam a designar-se por proteínas preniladas. As cadeias isoprenoides são hidrofóbicas e têm um papel na ligação (não covalente) das moléculas de que fazem parte às membranas das células.
9- A digestão dos colesterídeos, a absorção do colesterol da dieta e a sua incorporação nos quilomicra
Embora sintetizemos cerca de 0,5-1 g de colesterol/dia, uma parte do colesterol que substitui o que é eliminado tem origem na dieta (geralmente <0,5 g/dia). Assim, considerando o valor de 140 g como a quantidade de colesterol total no organismo e constância nesta quantidade, cerca de 1% do colesterol do organismo é renovado no período de 1 dia. Considerando um indivíduo em que a concentração plasmática de colesterol total é de 200 mg/dL e 3L de plasma, o colesterol da dieta que é absorvido por dia representa cerca de 5-10% do colesterol contido no plasma1.
Os colesterídeos (ésteres de colesterol) da dieta são hidrolisados no lúmen intestinal por ação de uma hidrólase de origem pancreática (estérase de ésteres de colesterol). Para a absorção do colesterol é indispensável a presença de sais biliares no lúmen intestinal; sem formação das micelas mistas o colesterol não entra em contacto com a membrana celular do polo apical dos enterócitos.
O transporte de colesterol para dentro dos enterócitos é mediado pelo transportador NPC1L1 (da expressão inglesa “Niemann-Pick C1–like 1”) [2], mas uma parte do colesterol que entra para os enterócitos acaba por sair para o lúmen do intestino via ação (transporte ativo) dos transportadores ABCG5 e ABCG8 (das expressões inglesas “ATP binding cassete G5” e “ATP binding cassete G8”) .
Nos enterócitos, o colesterol é reesterificado por ação da ACAT (acil-colesterol-acil-transférase ou transférase de acilo de acil-CoA e colesterol; ver Equação 15). Os ésteres de colesterol formados e o colesterol não esterificado são depois incorporados nos quilomicra que acabam por aparecer no plasma sanguíneo a seguir às refeições. Os ésteres de colesterol, juntamente com os triacilgliceróis, fazem parte do miolo dos quilomicra; o colesterol livre fica, juntamente com fosfolipídeos, na monocamada exterior destas partículas.
Equação 15 acil-CoA + colesterol → colesterídeo + CoA
1 Se considerarmos um total de 6 g de colesterol nos 3 L de plasma de um adulto, a ingestão de 0,4 g/dia de colesterol
corresponde a 6,7%. Este valor contrasta com os casos da glicose e dos triacilgliceróis. No caso dos triacilgliceróis a 90 mg/dL (trigliceridemia normal em jejum) correspondem 2,7 g nos 3L de plasma; uma ingestão de 100 g/dia de lipídeos é quase 40 vezes superior aos triacilgliceróis contidos no plasma. No caso da glicose, a 90 mg/dL (glicemia normal em jejum), correspondem, nos 12 L de líquido extracelular (plasma + líquido extracelular não plasmático) 11 g de glicose; uma ingestão de 400 g/dia de glicídeos é também quase 40 vezes superior à glicose no líquido extracelular total. Ou seja, enquanto o colesterol da dieta diária corresponde a uma pequena fração do colesterol plasmático, nos casos dos triacilgliceróis e da glicose acontece exatamente o contrário.
10-O colesterol plasmático captado pelo fígado pode ser excretado na bílis ou segregado para o sangue incorporado nas VLDL
O fígado capta o colesterol da dieta aquando da endocitose dos quilomicra remanescentes que ocorre via ligação das apo E aos recetores de LDL e LRP (da expressão inglesa “LDL receptor related protein”). O colesterol presente no fígado pode ter tido origem na dieta, mas também pode ter sido aí sintetizado ou resultar da captação endocítica das IDL e LDL ou da captação do colesterol das HDL. O fígado excreta colesterol na bílis (quer como colesterol não esterificado, quer como sais biliares formados a partir do colesterol), mas parte do colesterol hepático passa para a corrente sanguínea incorporado nas VLDL.
As VLDL contêm colesterol não esterificado e esterificado; tal como em todas as células do organismo, a esterificação hepática do colesterol ocorre por ação da ACAT (acil-colesterol-acil-transférase). As VLDL podem (via IDL) dar origem às LDL que sofrem endocitose nos tecidos (incluindo o fígado que, de facto, é o órgão mais importante na captação das LDL) ligando-se previamente aos recetores das LDL.
O colesterol dos tecidos extra-hepáticos que foi captado pelas HDL também é vertido no fígado (transporte reverso de colesterol).
11-A formação de reservas de colesterol nas células envolve a sua esterificação por ação da ACAT
O principal mecanismo pelo qual o colesterol plasmático (esterificado e não esterificado) é captado para os tecidos envolve a ação dos recetores das LDL que se ligam às LDL (e também às IDL e quilomicra remanescentes) permitindo a sua endocitose. Enquanto os recetores são recuperados e regressam à membrana celular, dentro das células os ésteres de colesterol são hidrolisados nos lisossomas levando à formação de colesterol livre. Uma parte deste colesterol e uma parte do que é sintetizado pelas células vão ser esterificados com ácidos gordos gerando ésteres de colesterol (ação da ACAT; ver Equação 15) que se agrupam (juntamente com triacilgliceróis) em gotículas intracelulares, constituindo uma reserva de colesterol.
12-Regulação da síntese e da captação de colesterol pelo colesterol não esterificado presente nas membranas das células e pelas hormonas tiroideias
O colesterol não esterificado intracelular está maioritariamente nas membranas existentes nas células e é este colesterol que regula negativamente, quer a síntese de colesterol, quer a captação das LDL plasmáticas.
Estes efeitos do colesterol devem-se à inibição de genes codificadores de enzimas da via da síntese de colesterol (como, por exemplo, os que codificam a síntase do HMG-CoA e a redútase do HMG-CoA) e o gene do recetor das LDL [3].
O mecanismo de regulação envolve um fator de transcrição denominado SREBP-2 (da expressão inglesa “Sterol Regulatory Element Binding Protein-2”) que, para ter ação ativadora da transcrição dos genes acima referidos, tem de ser primeiramente ativado por proteólise: um dos fragmentos proteicos resultantes desta proteólise é a forma ativa do fator de transcrição SREBP-2.
A proteólise é ativada por uma proteína denominada SCAP (da expressão inglesa “SREBP
cleavage activating protein”2) que é sensível ao nível de colesterol nas membranas da célula. A clivagem proteolítica e a consequente ativação do SREBP-2 estão aumentadas quando os níveis de colesterol baixam nas células. Quando os níveis de colesterol celular estão aumentados este processo hidrolítico não acontece e não ocorre a ativação da transcrição dos genes codificadores da síntase HMG-CoA, da redútase do HMG-CoA e do recetor das LDL.
O SREBP-2 é um componente de um mecanismo homeostático que promove a síntese de colesterol e a captação celular de colesterol do plasma quando este baixa nas células. Ao provocar aumento da atividade dos recetores de LDL, a diminuição do colesterol nas células faz baixar a concentração de LDL no plasma.
Algumas hormonas também têm efeitos no metabolismo do colesterol. As hormonas tiroideias, por exemplo, estimulam simultaneamente a síntese de colesterol (via aumento da transcrição do gene da redútase de HMG-CoA) e a síntese de recetores de LDL. O efeito das hormonas tiroideias nos recetores de LDL permite compreender que estas hormonas baixem a concentração plasmática de LDL; previsivelmente, no hipotiroidismo os doentes têm o colesterol associado às LDL aumentado.
13-A eliminação do colesterol não implica a rotura do ciclopentanoperidrofenantreno; o colesterol é eliminado via biliar como colesterol não esterificado ou após conversão em sais biliares
Ao contrário do que acontece com os glicídeos, os triacilgliceróis (e outros lipídeos) e as proteínas em que em que os carbonos são eliminados nos pulmões na forma de CO2, o colesterol é eliminado nas fezes na forma de colesterol não esterificado e de sais biliares que passam para o lúmen intestinal incorporados na bílis. O colesterol que é convertido em hormonas esteróides (no córtex das glândulas suprarrenais e nas gónadas) é uma pequena fração do que é eliminado pelo fígado através da bílis. Já foi referido que o colesterol presente no fígado pode ter tido origem na síntese endógena ou ser captado do plasma (diversas lipoproteínas).
14-O colesterol dos tecidos extrahepáticos é eliminado do organismo via “transporte reverso do colesterol” e subsequente excreção biliar de colesterol ou sais biliares
Nos tecidos extrahepáticos, o colesterol que vai sendo sintetizado e o que é captado do plasma também acaba eliminado na bílis através do chamado “transporte reverso do colesterol”.
O colesterol dos tecidos extra-hepáticos é transportado para o fígado via HDL e, no processo de captação do colesterol dos tecidos pelas HDL, participa o transportador ABC-A1 (da expressão inglesa “ATP binding cassete-A1” e também o recetor de limpeza B1 (ligando das apo AI). À medida que o colesterol vai passando dos tecidos para as HDL vai sendo esterificado (ação da LCAT - lecitina colesterol acil-transférase; ver Equação 16) e incorporado no miolo das HDL.
Equação 16 lecitina + colesterol → éster de colesterol + lisolecitina
Na chamada “via direta do transporte reverso do colesterol”, os ésteres de colesterol do miolo das HDL vão sendo captados no fígado e neste processo também participa o recetor de limpeza B1. Após verterem o colesterol no fígado, as HDL passam a ser pequenas partículas denominadas HDL pré-β (contêm apenas apo AI e algumas moléculas de fosfolipídeos e de colesterol) que permanecem no plasma sanguíneo e vão iniciar um novo ciclo de captação de colesterol.
Na chamada “via indireta do transporte reverso do colesterol”, os ésteres de colesterol do miolo das HDL são transferidos para o miolo das LDL, VLDL e quilomicra em troca por triacilgliceróis destas partículas (ação da CETP; da expressão inglesa “cholesteryl ester transfer protein”). Os ésteres de colesterol que passaram para as LDL, VLDL e quilomicra acabam captados pelo fígado aquando da endocitose das LDL (via recetores das LDL) ou das VLDL remanescentes e quilomicra remanescentes (via recetores das LDL e LRPs).
15-O ciclo entero-hepático dos sais biliares e a “solubilização” do colesterol presente na bílis
Os sais biliares são esteroides (contêm ciclopentanoperidrofenantreno hidroxilado) e são sintetizados no fígado a partir do colesterol. No polo canalicular (voltado para os canalículos biliares) dos hepatócitos existem transportadores (transporte ativo) que catalisam a excreção dos sais biliares para a bílis. Depois de excretados na bílis e chegarem ao lúmen do duodeno (durante a digestão), uma parte dos sais biliares acaba por se perder nas fezes.
No entanto, em grande parte, os sais biliares são reabsorvidos na parte terminal do intestino delgado (no íleo) sendo de novo excretados no fígado. Este processo designa-se por ciclo entero-hepático dos sais biliares e envolve transportadores (transporte ativo) situados nos polos apical e basal dos enterócitos (íleo) e nos polos capilar e canalicular dos hepatócitos [4].
A bílis não contém apenas sais biliares: um outro componente é o colesterol que também é excretado no polo canalicular dos hepatócitos por transporte ativo (transportador do tipo ABC; ATP
binding cassete). Os fosfolipídeos são outros dos componentes da bílis.
O colesterol mantém-se “solubilizado” na bílis devido à presença dos sais biliares e dos fosfolipídeos mas, quando há alterações nas proporções dos componentes da bílis, o colesterol pode precipitar dentro da vesícula biliar dando origem a cálculos.
Tal como acontece com os sais biliares, uma parte do colesterol excretado na bílis acaba por se perder nas fezes. Uma outra parte do colesterol da bílis é, juntamente com o colesterol da dieta, absorvida e incorporada nos quilomicra.
16-A via de síntese dos sais biliares primários
Os sais biliares costumam classificar-se em primários (os que se originam primariamente a partir de colesterol) e secundários (os que resultam da transformação dos primeiros pelas bactérias durante a sua passagem pelo intestino).
Os sais biliares são sintetizados nos hepatócitos; a sua síntese é muito complexa e ainda não está completamente esclarecida. Os ácidos biliares primários são o glicocólico, o taurocólico, o glicoquenodesoxicólico e o tauroquenodesoxicólico; o prefixo glico- significa que contêm um resíduo de glicina e o prefixo tauro- que contêm um resíduo de taurina (é um derivado da cisteína). A ligação entre os ácidos cólico ou quenodesoxicólico e a glicina ou a taurina é de tipo amida envolvendo os grupos carboxílicos destes ácidos e os grupos amina da glicina ou da taurina.
A reação limitante da velocidade da síntese dos sais biliares é a catalisada pela 7-αααα-hidroxílase do retículo endoplasmático, uma mono-oxigénase de função mista da família dos citocromos P450 (ver Equação 17).
Equação 17 colesterol + NADPH + O2 → 7-α-hidroxicolesterol + NADP+ + H2O
O ácido biliar sintetizado em maior quantidade é o ácido cólico, que contém 24 carbonos e que, para além dos hidroxilos em C3 (o que já existia no colesterol) e C7 (formado pela ação da 7-α-hidroxílase), contém um hidroxilo em C12. No decurso da síntese do ácido cólico a partir do 7-α -hidroxicolesterol ocorre uma hidroxilação no carbono 12 e três carbonos libertam-se na forma de propionil-CoA. O ácido cólico, por ação de uma sintétase com uma atividade similar à sintétase de acil-CoA que envolve os ácidos gordos, é tioesterificado com a coenzima A (ver Equação 18). Seguidamente ocorre a transferência do resíduo colil da colil-CoA formada para a glicina ou para a taurina gerando, respetivamente, os ácidos glicocólico ou taurocólico (ver Equação 19).
O processo de síntese do ácido quenodesoxicólico é semelhante mas, neste caso, não ocorre a hidroxilação em C12. A conjugação com a glicina e a taurina também tem lugar gerando os ácidos glicoquenodesoxicólico e tauroquenodesoxicólico (ver Equação 20).
Equação 18 colato + CoA + ATP → colil-CoA + AMP + PPi
Equação 19 colil-CoA + glicina ou taurina → glicocolato ou taurocolato + CoA Equação 20 quenodesoxicolil-CoA + glicina ou taurina →
glicoquenodesoxicolato ou tauroquenodesoxicolato + CoA
17-A formação dos sais biliares secundários e a conjugação do ácido desoxicólico com glicina ou taurina
Os ácidos biliares secundários resultam da ação das bactérias intestinais que promovem, quer a rotura das ligações com a taurina e a glicina, quer a redução do hidroxilo em C7 gerando os ácidos desoxicólico (derivado do ácido cólico e contendo dois grupos hidroxilo, um em C3 e outro em C12) e o litocólico (derivado do ácido quenodesoxicólico e contendo apenas um grupo hidroxilo em C3). A maior parte do ácido litocólico perde-se nas fezes, mas o desoxicólico é, em grande parte, reabsorvido, conjugado com glicina e taurina no fígado e re-excretado na bílis na forma de glicodesoxicólico e taurodesoxicólico.
18-A regulação da 7-αααα-hidroxílase pelos fatores de transcrição LXR e FXR
A síntese de sais biliares é regulada ao nível da 7-αααα-hidroxílase (ver Equação 17) cuja síntese é estimulada quando a concentração intracelular de sais biliares baixa no fígado ou a de colesterol aumenta. A indução da síntese de 7-α-hidroxílase quando o colesterol aumenta nos hepatócitos é mediada por um fator de transcrição denominado “liver X receptor” 3 (LXR). No efeito oposto, exercido pelos sais biliares, está envolvido um outro fator de transcrição denominado “farnesoid X receptor”4 (FXR) (ou “biliar acid receptor” - BAR). O FXR liga-se aos sais biliares e esta forma ligada tem efeito inibidor na transcrição do gene da 7-α-hidroxílase.
A colestiramina é um fármaco que pode ser usado para baixar o colesterol plasmático. O seu mecanismo de ação baseia-se na sua capacidade de se ligar aos sais biliares no lúmen do intestino impedindo a sua reabsorção. A diminuição dos sais biliares no fígado provoca diminuição da forma ligada
3 Uma tradução possível seria “recetor hepático X”.
do FXR o que estimula a síntese da 7-α-hidroxílase e, consequente, o catabolismo do colesterol (ou seja, a sua conversão em sais biliares).
19-Mecanismos de ação dos medicamentos e da dieta usados no tratamento da
hipercolesterolemia
Existe uma correlação positiva entre a concentração de colesterol total plasmático (e o colesterol das LDL) e desenvolvimento de lesões ateroscleróticas nas artérias; no caso do colesterol das HDL a correlação é negativa.
O enriquecimento da dieta em ácidos gordos poli-insaturados pode ser útil no tratamento da hipercolesterolemia pois provoca inibição da transcrição de genes de enzimas da via da síntese de colesterol como a redútase do HMG-CoA e a síntase do farnesil-pirofosfato [5]. Atualmente, os medicamentos mais usados para baixar o colesterol das LDL são os inibidores da redútase da HMG-CoA (as estatinas); o efeito inibidor das estatinas deve-se ao facto de competirem com o substrato fisiológico (o HMG-CoA) pelo centro ativo da enzima [6]. Um outro medicamento que pode ser usado no tratamento da hipercolesterolemia (quando esta resulta de aumento das LDL) é o ezetimibe que inibe, nos enterócitos, o transportador NPC1L1 [2].
A inibição da síntese endógena de colesterol ou a diminuição da sua absorção intestinal provoca diminuição da sua concentração intracelular e, consequentemente, aumento (via SREBP-2) da atividade dos recetores das LDL e diminuição da concentração plasmática das LDL.
Por mecanismos desconhecidos, quer os ácidos gordos poli-insaturados, quer as estatinas também tendem a fazer subir a concentração plasmática do colesterol das HDL.
Como já referido, o farnesil-pirofosfato, para a além de participar na síntese de colesterol, também está na origem de outras substâncias endógenas que contém polímeros de unidades isoprenoides como a ubiquinona (ou coenzima Q), os citocromos a e a3 do complexo IV da cadeia respiratória, o dolicol e proteínas preniladas das membranas. Alguns (muito raros) casos de toxicidade observados com doses altas de estatinas poderão dever-se à inibição da síntese de alguma destas substâncias.
1. Gaylor, J. L. (2002) Membrane-bound enzymes of cholesterol synthesis from lanosterol, Biochem Biophys Res Commun. 292, 1139-46.
2. Wang, D. Q. (2007) Regulation of intestinal cholesterol absorption, Annu Rev Physiol. 69, 221-48.
3. Weber, L. W., Boll, M. & Stampfl, A. (2004) Maintaining cholesterol homeostasis: sterol regulatory element-binding proteins, World J Gastroenterol. 10, 3081-7.
4. Azer, S. A. (2004) Do recommended textbooks contain adequate information about bile salt transporters for medical students?, Adv Physiol Educ. 28, 36-43.
5. Le Jossic-Corcos, C., Gonthier, C., Zaghini, I., Logette, E., Shechter, I. & Bournot, P. (2005) Hepatic farnesyl diphosphate synthase expression is suppressed by polyunsaturated fatty acids, Biochem J. 385, 787-94.
