Lipáza
Obsah boxu
Šablona:Infobox enzym Lipáza je jakýkoliv enzym, který katalyzuje hydrolýzu (rozklad) tuků (lipidů). Lipázy jsou podtřídou esteráz. Hrají klíčovou roli v procesech trávení, transportu a zpracování lipidů ve většině živých organismů. Geny kódující lipázy se nacházejí dokonce i v některých virech.
V lidském těle jsou nejdůležitější pro trávení tuků přijatých v potravě, ale účastní se i metabolismu lipoproteinů a mobilizace tukových zásob z tukové tkáně. Jejich schopnost rozkládat tuky je také široce využívána v průmyslu.
📜 Historie a objev
První pozorování enzymatické aktivity schopné štěpit tuky provedl francouzský fyziolog Claude Bernard v polovině 19. století. Při studiu funkce slinivky břišní zjistil, že její šťáva dokáže emulgovat a rozkládat tuky. Tento enzym byl později pojmenován pankreatická lipáza a stal se jedním z prvních podrobně studovaných enzymů trávicího traktu. Další výzkum v průběhu 20. století odhalil existenci mnoha dalších typů lipáz s různými funkcemi a lokalizacemi v těle i v jiných organismech, jako jsou bakterie a houby.
⚙️ Funkce a mechanismus účinku
Hlavní funkcí lipáz je katalýza hydrolýzy esterových vazeb v triacylglycerolech (triglyceridech), což vede k uvolnění mastných kyselin a glycerolu (nebo mono- a diacylglycerolů).
Reakce probíhá následovně: Triacylglycerol + H₂O → Diacylglycerol + Mastná kyselina
Tato reakce může pokračovat dále, dokud se neuvolní všechny tři mastné kyseliny.
Katalytický mechanismus
Většina lipáz využívá katalytickou triádu, což je specifické uspořádání tří aminokyselinových zbytků v aktivním místě enzymu. Nejčastěji se jedná o serin, histidin a kyselina asparagová. Serinový zbytek funguje jako nukleofil, který atakuje karbonylovou skupinu esterové vazby v substrátu. Tento mechanismus je podobný jako u serinových proteáz.
Interfaciální aktivace
Charakteristickým rysem mnoha lipáz je tzv. interfaciální aktivace. Tyto enzymy jsou nejaktivnější na rozhraní mezi vodnou a lipidovou fází (např. na povrchu tukové kapénky). V čistě vodném roztoku je jejich aktivita nízká. Mají jakousi "pokličku" (anglicky lid), která v nepřítomnosti lipidů zakrývá aktivní místo. Při kontaktu s lipidovým povrchem se tato poklička odklopí, což umožní substrátu přístup do aktivního místa a spustí katalytickou reakci. Tento mechanismus zajišťuje, že lipázy působí cíleně tam, kde jsou tuky přítomny.
🧬 Typy lipáz a jejich význam v lidském těle
V lidském těle se nachází několik typů lipáz, které se liší svou lokalizací a specifickou funkcí.
Pankreatická lipáza (PL)
Je nejdůležitější trávicí lipázou. Je produkována acinárními buňkami slinivky břišní a vylučována do dvanáctníku. Zde štěpí tuky z potravy, které byly předtím emulgovány žlučovými kyselinami ze žluči. Pro svou plnou funkci potřebuje kofaktor zvaný kolipáza, který ji chrání před inaktivací žlučovými solemi a pomáhá jí vázat se na povrch tukových kapének.
Žaludeční lipáza
Produkována hlavními buňkami žaludeční sliznice. Je kyselostabilní, což znamená, že je aktivní v kyselém prostředí žaludku (pH 3–6). Je zvláště důležitá u kojenců pro trávení tuků z mateřského mléka. U dospělých se podílí na trávení tuků přibližně 10–30 %.
Jazyková lipáza
Je produkována Ebnerovými žlázami na jazyku, ale aktivní se stává až v kyselém prostředí žaludku, podobně jako žaludeční lipáza. Společně zahajují proces trávení tuků ještě předtím, než se potrava dostane do tenkého střeva.
Lipoproteinová lipáza (LPL)
Tato lipáza se nachází na povrchu endotelových buněk vystýlajících krevní kapiláry, zejména v tukové tkáni, srdečním a kosterním svalstvu. Její funkcí je štěpit triacylglyceroly transportované v chylomikronech (z potravy) a VLDL (z jater) na mastné kyseliny a glycerol. Uvolněné mastné kyseliny jsou pak vychytávány okolními buňkami a využity jako zdroj energie nebo uloženy do zásoby.
Jaterní lipáza (HL)
Nachází se v játrech a podílí se na metabolismu lipoproteinů. Hraje roli v přeměně lipoproteinů o střední hustotě (IDL) na lipoproteiny o nízké hustotě (LDL) a v metabolismu lipoproteinů o vysoké hustotě (HDL).
Hormon-senzitivní lipáza (HSL)
Tato lipáza se nachází uvnitř adipocytů (tukových buněk). Její aktivita je regulována hormony. Adrenalin, noradrenalin a glukagon ji aktivují (např. při hladovění nebo stresu), což vede k rozkladu uložených triacylglycerolů (lipolýze) a uvolnění mastných kyselin do krevního oběhu, kde slouží jako zdroj energie pro ostatní tkáně. Naopak inzulin její aktivitu tlumí.
🩺 Klinický význam
Stanovení hladiny lipázy v krevním séru je důležitým diagnostickým nástrojem.
- Akutní pankreatitida: Je hlavním markerem pro zánět slinivky břišní. Při poškození buněk slinivky se lipáza masivně uvolňuje do krevního oběhu. Její hladina stoupá během 4–8 hodin od začátku příznaků, vrcholí kolem 24 hodin a zůstává zvýšená déle než hladina amylázy (dalšího pankreatického enzymu), což z ní činí specifičtější a citlivější ukazatel.
- Chronická pankreatitida: V pozdních stádiích může být produkce lipázy snížená, což vede k nedostatečnému trávení tuků.
- Cystická fibróza: U pacientů s tímto onemocněním dochází k ucpání vývodů slinivky hustým hlenem, což brání uvolňování trávicích enzymů do střeva. Důsledkem je malabsorpce tuků, která se projevuje mastnou, objemnou stolicí (steatorea). Léčba spočívá v podávání léků obsahujících pankreatické enzymy, včetně lipázy.
- Léčba obezity: Léčivo Orlistat (Xenical, Alli) je inhibitor žaludeční a pankreatické lipázy. Tím, že blokuje jejich funkci, snižuje vstřebávání tuků z potravy až o 30 %. Nestrávený tuk je pak vyloučen z těla stolicí.
🏭 Průmyslové a biotechnologické využití
Lipázy, zejména ty získávané z mikroorganismů (bakterií a hub), mají široké uplatnění v různých průmyslových odvětvích díky své stabilitě a specifitě.
- Potravinářský průmysl: Používají se při zrání sýrů k uvolňování mastných kyselin, které přispívají k typické chuti a vůni. Dále se využívají k modifikaci tuků a olejů (např. výroba margarínů) a ke zlepšení textury pečiva.
- Prací a čisticí prostředky: Jsou běžnou složkou moderních pracích prášků a prostředků na mytí nádobí. Účinně odstraňují skvrny na bázi tuků, jako je olej, máslo, rtěnka nebo omáčky, a to i při nízkých teplotách.
- Výroba biopaliv: Lipázy se používají jako biokatalyzátory pro transesterifikaci rostlinných olejů a živočišných tuků za vzniku bionafty. Tento proces je ekologičtější alternativou ke konvenční chemické katalýze.
- Farmaceutický průmysl: Využívají se pro syntézu léků, kde je potřeba vytvořit specifické enantiomery (zrcadlové formy molekul), protože lipázy jsou často vysoce stereospecifické.
- Kožedělný a textilní průmysl: Používají se k odstraňování tuků z kůží a ke zpracování přírodních vláken.
- Papírenský průmysl: Pomáhají odstraňovat pryskyřici a jiné lipofilní látky z dřevěné buničiny.
🔬 Pro laiky
Představte si lipázu jako mikroskopické "nůžky na tuky". Když sníte něco tučného, například hranolky, máslo na chlebu nebo tučné maso, vaše tělo nemůže tyto velké molekuly tuku jen tak vstřebat a využít.
1. Nejprve žluč z jater tuk "rozbije" na maličké kapičky, podobně jako když myjete mastné nádobí saponátem. Tím se zvětší povrch, na kterém mohou "nůžky" pracovat. 2. Poté slinivka břišní vypustí do střeva armádu těchto lipázových nůžek. 3. Lipázy se pustí do práce a stříhají velké molekuly tuku na mnohem menší stavební kameny – mastné kyseliny a glycerol. 4. Tyto malé kousky už mohou snadno projít stěnou střeva do krve. Odtud je tělo roznese tam, kde jsou potřeba – buď je okamžitě spálí jako energii, nebo si je uloží do tukových zásob na horší časy.
Když lékaři v nemocnici měří hladinu lipázy v krvi, zjišťují tím, jestli slinivka břišní funguje správně. Pokud je slinivka zanícená nebo poškozená, začne tyto "nůžky" nekontrolovaně uvolňovat do krve a jejich hladina prudce stoupne.