Vet en Vetzuren
Vet is een belangrijke voedingsstof voor het lichaam. Vet kan namelijk veel energie aan de cellen leveren, wat nodig is voor de cellen om goed te functioneren. Vetten zijn opgebouwd uit verschillende onderdelen: vetzuren en glycerol. Het meeste vet in voeding is opgebouwd uit drie vetzuren en één glycerolmolecuul (zie de figuur hieronder). Deze vetten worden “triglyceriden” genoemd. In onze maag en in de darmen worden de vetzuren van het glycerol afgesplitst. De vetzuren en het glycerol worden vanuit de darm opgenomen in het bloed en naar de verschillende cellen gebracht. Zowel de vetzuren als het glycerol kunnen in de cellen worden afgebroken en er kan energie worden vrijgemaakt. Dit kunnen de cellen gebruiken.
Vetzuren zijn grote moleculen, die bestaan uit ketens van koolstof- en waterstofatomen (zie de figuur hiernaast). De ketens van koolstof- en waterstofatomen kunnen verschillen in lengte. In onze voeding zitten vetten met korte, middellange en vooral langeketenvetzuren. De lengte van een vetzuur wordt bepaald door het aantal koolstofatomen. Langeketenvetzuren bestaan uit ketens van 12 tot 24 koolstofatomen.
triglyceride (schematische voorstelling)
glycerol
een lange-keten-vetzuur
Vetzuuroxidatie en Vetzuuroxidatiestoornissen
Om energie uit vetzuren te kunnen halen, moeten de vetzuren worden afgebroken tot kleinere stukjes. Dit gebeurt in de mitochondriën (de "energiecentrales" van de cel - zie "achtergrond").
De afbraak van vetzuren in de mitochondriën wordt de ‘vetzuuroxidatie' genoemd. Door de vetzuuroxidatie zijn cellen in het lichaam in staat energie vrij te maken uit de vetzuren. Hiervoor zijn verschillende stappen nodig:
- de vetzuren komen het mitochondrion binnen
- in het mitochondrion worden de vetzuren afgebroken
- de afgebroken stukjes van de vetzuren worden omgezet in energie (ATP)
In de eerste stap is carnitine een belangrijke stof. Carnitine kan worden beschouwd als een soort gids die langeketenvetzuren helpt om het mitochondrion binnen te komen. Carnitine wordt met hulp van het enzym OCTN2 de cel in gebracht. De langeketenvetzuren worden buiten het mitochondrion met behulp het enzym carnitine palmitoyl transferase 1 (CPT1) gebonden aan carnitine. Wanneer een vetzuur is gekoppeld aan carnitine, noemen we dit een acylcarnitine. Het acylcarnitine wordt met behulp van het enzym carnitine-acylcarnitine translocase (CACT) het mitochondrion binnen gebracht. Eenmaal in het mitochondrion wordt carnitine met behulp van het enzym carnitine palmitoyl transferase 2 (CPT2) van het acylcarnitine afgehaald, waardoor er weer een vetzuur ontstaat. Het gebruikte carnitine kan het mitochondrion weer verlaten om opnieuw te worden gebonden aan een langeketenvetzuur. Zo kan het lichaam carnitine recyclen om de langeketenvetzuren in de mitochondriën te krijgen.
De tweede stap is het afbreken van de langeketenvetzuren in het mitochondrion. Bij deze stap worden er telkens kleine stukjes van de vetzuren afgebroken die door de cellen kunnen worden omgezet in ATP, een energievorm die de cel kan gebruiken. Bij het afbreken worden steeds twee koolstofatomen van de vetzuurketen afgeknipt met behulp van verschillende enzymen. Omdat niet alle vetzuren even groot zijn, zijn er verschillende enzymen voor het afbreken van korte-, middellange- of langeketenvetzuurketens. De langeketenvetzuren worden vooral afgebroken door de enzymen Very Long Chain Acyl-coA Dehydrogenase (VLCAD) en Mitochondrial trifunctional protein (MTP). Als één van die enzymen niet goed werkt, ontstaat een langeketenvetzuuroxidatiestoornis.
Bij de derde stap wordt er uit de twee koolstofatomen die in de eerdere stappen van de vetzuren zijn afgebroken ATP vrijgemaakt. Dit gebeurt via de citroenzuurcyclus en de ademhalingsketen.
De vetzuuroxidatie - uitgelegd met een voorbeeld
De vetzuuroxidatie en de werking van de verschillende enzymen is ook goed uit te leggen door het mitochondrion voor te stellen als een hout gestookte energiecentrale, waarin boomstammen van verschillende lengtes (de langeketenvetzuren) worden verbrand, zoals is weergegeven in de onderstaande afbeelding. De boomstammen worden eerst per kar (carnitine) de energiecentrale (het mitochondrion) binnengebracht. De karren die hiervoor nodig zijn worden door het enzym OCTN2 door het hek (de celwand) het terrein van de centrale op gebracht (de cel in). Eenmaal op het terrein helpt het enzym CPT1 om de boomstammen op de karren te laden (de langeketenvetzuren worden aan de carnitines gebonden en er ontstaan acylcarnitines). De op de kar geladen boomstammen worden vervolgens door het enzym CACT de energiecentrale (het mitochondrion) binnen gebracht. In de centrale worden de boomstammen van de kar afgehaald door het enzym CPT2 (de acylcarnitines worden weer afgebroken tot langeketenvetzuren en carnitine). Nu kunnen de boomstammen door de enzymen VLCAD, MTP en LCHAD in kleinere stukken worden gezaagd, zodat ze uiteindelijk in de oven passen en kunnen worden verbrand (er wordt energie opgewekt).
Ditzelfde voorbeeld zal worden gebruikt om bij het kopje ‘ziekten’ uit te leggen hoe de verschillende lange keten-vetzuuroxidatiestoornissen ontstaan.
