Fettsäuren stellen dem Körper in sehr effektiver Form die dringend benötigte Energie zur Verfügung, um unseren Körper am Laufen zu halten. Dafür ist es notwendig, Fette nach der Nahrungsaufnahme in eine möglichst geschickte Form zu verpacken und zu speichern, sodass sie dem Körper schnell und ohne großen Aufwand wieder für die Energiegewinnung bereitgestellt werden können. 
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triglyceridmolekül

Bild: “Strichformel eines Fett-Triglycerides” von
Wolfgang Schaefer. Lizenz: Public Domain. (linker Teil: Glycerin; rechts von oben nach unten: Palmitinsaeure, Oelsaeure, alpha-Linolensaeure; Summenformel: C55H98O6)


Was sind Triglyceride?

Allgemeine chemische Struktur von Fetten

Bild: “ Allgemeine chemische Struktur von Fetten (R1, R2 und R3 sind Alkyl- oder Alkenylreste mit einer meist ungeraden Anzahl von Kohlenstoffatomen).” von Lü. Lizenz: Public Domain

Triacylglycerine (TAG) oder Triglyceride sind die Speicherform von Fettsäuren. Sie finden sich im menschlichen Körper vor allem in den Adipozyten des Fettgewebes. Ihr Name lässt sich durch die Veresterung von je drei freien Fettsäuren mit einem Alkohol, dem Glycerin, erklären.

Die Funktionen der TAG lassen sich durch die verschiedenen Aufgaben, die Fettsäuren im Körper erfüllen, erklären: Zunächst einmal werden Fettsäuren dringend zur Energiegewinnung benötigt. Aber auch der Einbau in Membranen in Form von beispielsweise Glykolipiden ist ein Einsatzgebiet. Fettsäuren dienen ebenfalls der posttranslationalen Modifikation von Proteinen oder können zur Hormonproduktion genutzt werden.

Der Abbau von Triglyceriden

An mehreren Stellen des Körpers werden TAG abgebaut, da sie an verschiedenen Orten vorkommen.

  1. Im menschlichen Darm: über Nahrung direkt aufgenommen
  2. Lymphe und im Blut: TAG werden in Chylomikronen verpackt transportiert
  3. Adipozyten: Mehrere TAG vereinigen sich zu Lipidtropfen; verleihen durch große Größe den Fettzellen charakteristisches Siegelringform-Aussehen
Chylomikron

Bild: “ Chylomikron” von PhilSchatz. Lizenz: CC BY 4.0

An diesen drei Stellen findet auch der Abbau von TAG statt, da sie nicht in der Lage sind, als Komplex Membranen zu überwinden, und zur Energiegewinnung ebenfalls als freie Fettsäuren vorliegen müssen. Der Abbau von TAG zu freien Fettsäuren und deren Verwertung im Citratzyklus ist ein sehr effektiver Weg der Energiegewinnung, der dem Kohlenhydrat- und Proteinabbau um circa das Doppelte überlegen ist. Dies lässt sich damit begründen, dass sie sehr unpolar sind und daher wasserfrei gelagert werden.

Der Abbau von Triglyceriden im Darm

pankreaslipase

Bild: “Pankreaslipase” von
Fvasconcellos. Lizenz: Public Domain. (alpha helices in red, beta sheets in yellow, and random coil in green, pig colipase in blue.)

Viele TAG nimmt der Mensch über die Nahrung auf, muss sie jedoch, um sie aus dem Darm resorbieren zu können, zunächst in Einzelteile zerlegen. Diese Aufgabe übernehmen sogenannte Pankreas-Lipasen, unterstützt von in den Darm ausgeschütteten Gallensalzen.

1. Schritt

Die Gallensalze verpacken die großen Fetttropfen aus TAG der Nahrung im Darm in kleine Mizellen und machen sie so den Pankreas-Lipasen zugänglich.

2. Schritt

Diese Lipasen spalten nacheinander von den TAG die freien Fettsäuren ab. So werden von den Enterozyten zu 10 % Diacylglyceride, zu 70 % Monoacylglyceride und zu 20 % Glycerin sowie die abgespaltenen freie Fettsäuren aufgenommen.

Der Abbau von Triglyceriden an membrangebundenen Lipasen

Nachdem die TAG aus dem Darm resorbiert wurden, werden sie im Epithel des Dünndarms aus ihren Einzelteilen wieder zu TAG zusammengesetzt und in Chylomikronen verpackt. Mit sogenannten Apolipoproteinen versehen, werden sie in den Chylomikronen oder als VLDL über die Lymphe und das Blut zum Zielgewebe, vor allem zum Fett- und Muskelgewebe, transportiert.

Hier werden membrangebundene Lipasen, sogenannte Lipoproteinlipasen (LPL), exprimiert. Ein wichtiger Co-Faktor für die Aktivität dieser Lipase ist das Apolipoprotein C-II. Die Lipase spaltet die TGA in freie Fettsäuren und Glycerin. Die freien Fettsäuren können anschließend entweder über freie Diffusion, über Fettsäuretransporter FATP (fatty acid transport protein) oder über die Fettsäuretranslokase CD36 in die Zelle transportiert werden.

Der Abbau von Triglyceriden im Gewebe

Da TAG die Speicherform von Fettsäuren sind, werden sie bei Energiebedarf aus dieser Speicherform wieder zu Fettsäuren umgewandelt. Dies geschieht hormongesteuert in mehreren Schritten und wird als Lipolyse bezeichnet. Bei den dafür notwendigen Lipasen handelt es sich um Esterase, welche die Esterbindungen zwischen dem Glycerin und den Fettsäuren spalten.

1. Schritt

Die Hormone Adrenalin und Glucagon werden ausgeschüttet und stimulieren die 7TM-Rezeptoren des Fettgewebes, sodass eine Adenylatcyclase aktiviert wird. Dadurch steigt der intrazelluäre cAMP-Spiegel an und die Proteinkinase A wird aktiv.

2. Schritt

Durch die Proteinkinase A werden das Protein Perilipin und eine hormonsensitive Lipase phosphoryliert. Perilipin leistet nun die Vorarbeit für den Abbau: Zunächst macht es die TAG leichter angreifbar, in dem es die gespeicherten Fetttröpfchen umformt. Es aktiviert außerdem die Adipozyten-Triacylglycerinlipase ATGL, die vor allem TGA zu Diacylglyeriden und einer freien Fettsäure speichert. Zu einem geringen Anteil spaltet sie auch Diacyl- und Monoacylglyceride.

3. Schritt

Die durch die Proteinkinase A phosphorylierte hormonsensitive Lipase HSL spaltet nun vom Diacylglyerin eine weitere Fettsäure ab, sodass nur noch ein Monoacylglycerin übrig bleibt. Zusätzlich kann aber auch Triacyl- und Monoacylglyceride sowie Cholesterin spalten. Durch Dephosphorylierung kann die HSL wieder inaktiviert werden.

4. Schritt

Das übrig bleibende Monoacylglycerin wird im Anschluss durch eine Monoacylglycerin-Lipase MAGL zu einer freien Fettsäure und Glycerin gespalten.

5. Schritt

Die entstandenen freien Fettsäuren werden, an Albumin gebunden, zum Zielgewebe transportiert, welches gerade die Energie benötigt, und dort weiter abgebaut. Das Glycerin wird zur Leber transportiert und über die Zwischenschritte des Glycerin-3-Phosphats und Dihydroxyacetonphosphats zu Glycerinaldehyd-3-Phosphat isomerisiert.

Das Glycerinaldehyd-3-Phosphat kann zur Gluconeogenese genutzt und in Glucose umgewandelt werden oder im Zuge der Glykolyse zu Pyruvat abgebaut werden. Auch der umgekehrte Weg vom Glycerinaldehyd-3-Phosphat zum Glycerin zurück ist über die oben genannten Zwischenschritte möglich.

struktureller Aufbau der Lipolyse

Bild: “Lipolyse” von PhilSchatz. Lizenz: CC BY 4.0

Pathobiochemie

Die Hypertriglyceridämie

Bei der sogenannten Hypertriglyceridämie handelt es sich um eine Fettstoffwechselstörung, bei der Werte von über 180 mg/dl als Triglycerid-Spiegel im Blut gemessen werden. Dieser Erkrankung kann primärer, das heißt angeborener Art, oder sekundärer, als erworbener Art sein.

Die primären Hypertriglyceridämien entstehen durch einen Mangel oder eine Funktionsunfähigkeit der Enzyme, die am Triglyceridabbau beteiligt sind. Dies können beispielsweise die Lipoproteinlipase LPL, das Apolipoprotein C-II oder aber auch ein LDL-Rezeptor-Mangel sein.

Die sekundären Hypertriglyceridämien treten begleitend bei anderen Stoffwechselerkrankungen wie zum Beispiel Diabetes mellitus, Morbus cushing oder Hypothyreose auf. Sie können aber auch durch Fehlernährungen wie Adipositas oder Alkoholismus ausgelöst werden. Auch Nierenerkrankungen, Störungen des Immunsystems und Medikamente wie Beta-Blocker und Hormonpräparate sind in diesem Zusammenhang zu nennen.

Beliebte Prüfungsfragen zum Triglyceridabbau

Die Lösungen befinden sich unterhalb der Quellenangaben.

1. Wenn Glucagon ausgeschüttet wird…

  1. …sinkt die Lipolyse.
  2. …steigt die Lipolyse.
  3. …werden 7TM-Rezeptoren blockiert.
  4. …wird eine Adenylatcyclase aktiviert.
  5. …sinkt der intrazelluläre cAMP-Spiegel.

2. Die ATGL ist verantwortlich für…

  1. …intrazellulären TAG-Abbau.
  2. …TAG-Abbau im Darm.
  3. …TAG-Abbau an der Lipoproteinlipase.
  4. …TAG-Abbau im Blut.
  5. …intrazellulären TAG-Aufbau.

3. Sinkt die Aktivität der Lipoproteinlipase…

  1. …werden mehr TAG in die Zellen aufgenommen.
  2. …werden mehr TAG extrazellulär gespalten.
  3. …werden mehr TAG der Lipolyse zugeführt.
  4. …werden weniger TAG aus dem Darm resorbiert.
  5. …werden weniger TAG in die Zellen aufgenommen.

Quellen

Chylomikronen via Lecturio 

Lipide via Lecturio

Löffler/Petrides: Biochemie, 9. Auflage – Springer

Schartl, Manfred: Biochemie und Molekularbiologie des Menschen, 1. Auflage – Elsevier

Stryer, Lubert: Biochemie, 7. Auflage – Springer

Lösungen zu den Prüfungsfragen: 1B, 2A, 3E



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