เมแทบอลซมของลพด

(Lipid Metabolism)

1. บทนา

ลพดเปนสารชวโมเลกลทมบทบาทสาคญในการเปนแหลงพลงงานสารองของรางกายรอง

จากคารโบไฮเดรต และเปนองคประกอบของเยอหมเซลล (cell membrane) ทกชนด ดงนนจงพบ

ลพดไดในทกสวนของรางกายมนษย ลพดทเปนพลงงานสารองของรางกายมนษยและสตว ไดแก

ไทรเอซลกลเซอรอล (Triacylglycerol) ซงม กรดไขมน (Fatty acid) และ กลเซอรอล (Glycerol)

เปนองคประกอบ สวนลพดทเปนองคประกอบของเยอหมเซลล เนอเยอสมองและประสาท ไดแก

ฟอสโฟลพด (Phospholipid) สฟงโกลพด (Sphingolipid) และ คอเลสเตอรอล (Cholesterol)

เปนตน

2. การยอยลพดจากอาหาร การดดซมและการขนสงลพดไปยงสวนตางๆ ของรางกาย

(Lipid Digestion, Absorption and Transportation)

ไทรเอซลกลเซอรอล (บางทเรยก ไทรกลเซอไรด หรอ ไขมน; Triglycerides or Fats) พบ

ประมาณ 90% ของลพดทงหมดในอาหาร และถอวาเปนแหลงสะสมพลงงานแหลงใหญของ

รางกายมนษย เนองจากโครงสรางของไทรเอซลกลเซอรอลเปนไฮโดรคารบอน (Hydrocarbon)

เมอถกยอยสลายอยางสมบรณโดยการถกออกซไดซ จะได CO2 และ H2O เชนเดยวกบการยอย

สลายกลโคสแตจะใหพลงงานมากกวาเมอเปรยบเทยบตอจานวนคารบอนอะตอม นอกจาก

ไทรเอซลกลเซอรอลแลว ลพดทพบในอาหาร ไดแก ฟอสโฟลพด คอเลสเตอรอล และลพดอนๆ

2.1 การยอยลพดจากอาหาร

2.1.1 การยอยลพดจะเกดขนบรเวณพนทผวซงเปนรอยตอระหวางลพดกบนา

เนองจากไทรเอซลกลเซอรอลไมละลายนาแตเอนไซมทใชยอยไทรเอซลกลเซอรอลละลาย

ไดดในนา ดงนนบรเวณทจะเกดการยอยไทรเอซลกลเซอรอลดวยเอนไซมจะตองเปนบรเวณรอยตอ

ระหวางนากบลพด (Lipid-water interface) โดยบรเวณนเปนบรเวณทเอนไซมซงละลายในนาม

โอกาสสมผสกบไทรเอซลกลเซอรอล ดงนนประสทธภาพในการยอยสลายลพด จงขนกบพนท

ผวสมผสระหวางลพดกบนา กลาวคอถาเพมพนทผวระหวางชนลพดกบนาโดยการทาใหเกด

อมลชน (emulsion) จะเปนการเพมพนทผวของลพดใหสมผสกบเอนไซมทใชยอยลพดไดมากขน

นนเอง ลพดจะไมถกยอยในกระเพาะอาหาร เพราะทกระเพาะอาหารมเอนไซมสาหรบยอยลพด

ในปรมาณทนอยและสภาพ pH ในกระเพาะอาหารไมเออตอการทางานของเอนไซม ดงนนลพด

ในอาหารซงสวนใหญอยในรปไทรเอซลกลเซอรอลจะถกยอยทลาไสเลก โดยมนาด (bile

salts) เปน emulsifier หรอตวททาใหเกดอมลชน โดยทนาดมองคประกอบหลกเปนกรดนาด

(bile acids) เชน Cholic acid ทถกสรางมาจากคอเลสเตอรอล นอกจากนนาดจะประกอบดวย

ฟอสฟาทดลโคลน (Phosphatidyl choline) คอเลสเตอรอล โซเดยมไอออนและ

โพแทสเซยมไอออน โดยมการสรางนาดทตบ แลวนาไปทาใหเขมขนขนและเกบทถงนาด

(gallbladder)

กระบวนการยอยลพดเรมตนขน

โดยฮอรโมนโคลซสโทคนน

(Cholecystokinin) หรอ

Pancreozymin) และฮอรโมน

ซครทน (Secretin) จะกระตน

ใหถงนาดบบตวและขบนาด

ออกมาตามทอนาดสลาไสเลก

สวนตนเพอคลกเคลากบอาหาร

โดยกรดนาดจะรวมตวกบ

ลพด เชนไทรเอซลกลเอรอล

เกดเปนโครงสรางไมเซลล

ผสม (mixed micelle)

ไทรเอซลกลเซอรอล จะ

รวมกนอยภายในสวนไมมขว

ของไมเซลล เมอเสรจสนการ

ทางานของนาดแลว ประมาณ

95%ของนาดจะถกนากลบไปใชใหม สวนอกประมาณ 5% จะสญเสยไปกบอจจาระ โดยตบ

จะตองสงเคราะหนาดขนเพอทดแทนสวนทสญเสยไป ประมาณวนละ 200-500 มลลกรม

Cholic acid

2.1.2 เอนไซมทใชในการยอยลพด

เอนไซมสาหรบยอยลพดทลาไสเลกสามารถจาแนกไดเปน 3 กลมใหญๆ ดงน

1) เอนไซม Pancreatic lipase (Triacylglycerol lipase) เปนเอนไซมทหลงจากตบออน ทา

หนาทยอยสลายไทรเอซลกลเซอรอล โดยสลายพนธะเอสเทอรทเชอมกรดไขมนกบกลเซอรอลตรง

ตาแหนงท 1 และตาแหนงท 3 ของอะตอมคารบอนของกลเซอรอล โดยยอยตรงตาแหนงท 3 กอน

แลวคอยยอยตรงตาแหนงท 1 ตามลาดบ ไดผลตภณฑ (products) เปน กรดไขมนอสระ (free

fatty acids), 1,2-diacylglycerols และ 2-acylglycerols โดยกรดไขมนอสระมกอยในรปของ

เกลอโซเดยมหรอเกลอโพแทสเซยมของกรดไขมน

ประสทธภาพการทางานของเอนไซม Pancreatic lipase จะเพมขนเมอเอนไซมทางานรวมกบ

โปรตน Pancreatic colipase โดยโปรตนชนดนจะมสวนชวยทาใหเอนไซม Pancreatic lipase มา

จบทบรเวณ lipid-water interface ไดดขน และมสวนชวยใหเอนไซมมความเสถยรมากขนดวย

2) เอนไซม Phospholipase เปนเอนไซมทหลงจากตบออน ทาหนาทยอยสลายฟอสโฟลพด ซง

เอนไซม Phospholipase มหลายชนดดวยกน ไดแก Phospholipase A1, Phospholipase A2,

Phospholipase C และ Phospholipase D เปนตน ซงแตละชนดจะยอยสลายพนธะเอสเทอรท

ตาแหนงจาเพาะแตกตางกนไป

การยอยสลายฟอสโฟลพดดวยเอนไซม Phospholipase A2

H2C – O – fatty acid HC – O – fatty acid H2C – O – fatty acid

Pancreatic lipase + Free fatty acid

H2C – O – fatty acid HC – O – fatty acid H2C - OH

Triacylglycerol

พนธะ ester H2C – OH HC – O – fatty acid H2C - OH

Pancreatic lipase

+ Free fatty acid

1,2-diacylglycerol

2-acylglycerol

ในการยอยสลายฟอสโฟลพดดวยเอนไซม Phospholipase A2 จะไดผลตภณฑเปน

Lysophospholipid

3) เอนไซม Cholesteryl ester hydrolase ทาหนาทยอยสลายพนธะเอสเทอรทเชอมระหวาง

คอเลสเตอรอล กบกรดไขมนในคอเลสเตอรลเอสเทอร (Cholesteryl ester) ทาใหไดผลตภณฑเปน

คอเลสเตอรอลกบกรดไขมนอสระ

2.2 การดดซมลพดทลาไสเลก

ผลตภณฑทไดจากการยอยสลายลพด เชน กรดไขมนอสระ Monoacylglycerol และ

Diacylglycerol จะถกดดซมเขาสเซลลเยอบผนงลาไสเลก (intestinal mucosa) ซงกระบวนการ

ดดซมนตองการนาดเปนตวชวยทาใหผลตภณฑเหลานสามารถผานชน aqueous boundary

layer ทผนงลาไสเลกได ดงนนจะเหนไดวานาดมบทบาททงตอการยอยสลายและการดดซมลพดท

ลาไสเลก ซงถามการอดตนของทอนาดจะมการดดซมลพดไดนอย และมลพดปนออกมากบ

อจจาระ (steatorrhea)

นอกจากนาดจะมบทบาทในการดดซมลพดดงกลาวขางตนแลว นาดยงมสวนชวยเพม

ประสทธภาพในการดดซมวตามนทละลายในลพด (lipid-soluble vitamins) อกดวย ตวอยางเชน

วตามนเอ วตามนด วตามนอ และวตามนเค เปนตน กรดไขมนทถกดดซมเขาสเซลลเยอบผนง

ลาไสเลก จะจบกบโปรตนในไซโทพลาซม (cytoplasm) ทมชอวา Intestinal fatty acid binding

protein (I-FABP) ซงจะชวยทาใหกรดไขมนละลายนาไดดขน

2.3 การขนสงลพดไปยงสวนตางๆ ของรางกาย

กรดไขมนอสระ (free fatty acids), Monoacylglycerols และ Diacylglycerols ทถกดด

ซมเขาสเซลลเยอบผนงลาไสเลกจะกลบมารวมตวกนใหมไดเปนไทรเอซลกลเซอรอล จากนนไทรเอ

ซลกลเซอรอลจะรวมตวกบคอเลสเตอรลเอสเทอร ฟอสโฟลพด และโปรตน ไดเปนไลโพโปรตน

(Lipoprotein) ชนดหนง เรยกวา ไคโลไมครอน (Chylomicron) โดยไคโลไมครอนน เปนไลโพ

โปรตนทมบทบาทสาคญในการขนสงไทรเอ

ซลกลเซอรอลทไดรบจากอาหาร ไปยง

อวยวะหรอสวนตางๆ ของรางกาย ไลโพ

โปรตนทกชนดจะมลกษณะเปนรปทรงกลม

(spherical particle) ประกอบดวยลพดทไม

มขวหรอไมมประจ (neutral lipids) อยดาน

ในของทรงกลมและมฟอสโฟลพด

คอเลสเตอรอล และโปรตนอยบรเวณผวดาน

นอกของทรงกลม โดยจดเรยงตวใหบรเวณท

มประจหรอมขวของโมเลกลอยทางดานนอกของทรงกลม เพอทาใหไลโพโปรตนสามารถละลาย

นาได ซงโปรตนทเปนองคประกอบของไลโพโปรตน จะเรยกวา “Apoprotein”

ไคโลไมครอนจะถกปลอยเขาสระบบนาเหลอง (Lymph system) แลวเขาสกระแสเลอด (Blood

stream) เพอลาเลยงไปยงเนอเยอ (tissues) ตางๆ ของรางกายตอไป โดยถาเจาะเลอดหลงจาก

รบประทานอาหารใหมๆ จะพบวาซรม (serum) มสขาวขน ทงนเนองมาจากมหยดนามนเลกๆ ใน

รปไคโลไมครอนเปนจานวนมากนนเอง ไคโลไมครอนจะเคลอนทไปสเนอเยอตางๆ ตามกระแส

เลอดทไปเลยงเนอเยอนนๆ เชน กลามเนอ (muscle) ตบ (liver) และเนอเยอไขมน (adipose

tissue) ซงเสนเลอดฝอย (capillary) ในเนอเยอเหลานจะมเอนไซม Lipoprotein lipase สาหรบ

ยอยสลายไทรเอซลกลเซอรอลใหไดกรดไขมนและกลเซอรอล แลวคอยดดซมผานเขาสเซลลของ

เนอเยอดงกลาวตอไป โดยเอนไซม Lipoprotein lipase จะเกาะอยทผนงเสนเลอดฝอย และอยใน

(ก)

โครงสรางโดยทวไปของไลโพโปรตนซงประกอบดวยฟอสโฟ

ลพด คอเลสเตอรอล และโปรตนอยทบรเวณผวดานนอก

รปทไมทางานจนกวาจะไดรบการกระตนดวยโปรตนชนด Apoprotein C-II ซงเปนองคประกอบใน

โมเลกลของไคโลไมครอนนนเอง

สาหรบกรดไขมนทซมเขาไปในเซลลจะจบกบโปรตน Fatty acid binding protein (FABP) และถก

เปลยนใหอยในรปของ Fatty acyl-CoA กอนจะถกนาเขาสไมโทคอนเดรย เพอยอยสลายตอไป

สวนกลเซอรอลจะถกเปลยนเปนสารตวกลาง (intermediate) ในวถไกลโคลซส (glycolysis)

ไลโพโปรตนชนดอนนอกเหนอจากไคโลไมครอน จะเรยกชอตามระดบความหนาแนน

(density) ของโมเลกล โดยไลโพโปรตนแตละชนดจะประกอบดวย โปรตน ฟอสโฟลพด ไทรเอซล

กลเซอรอล และคอเลสเตอรอลในปรมาณทแตกตางกน ดงแสดงในตารางท 1 โดยเรยงลาดบไลโพ

โปรตนทมความหนาแนนจากนอยไปมากเปน (1) Chylomicron, (2) Very low-density

lipoprotein (VLDL), (3) Intermediate-density lipoprotein (IDL), (4) Low-density lipoprotein

(LDL) และ (5) High-density lipoprotein (HDL)

ไคโลไมครอนมความหนาแนนนอยทสด แตมขนาดใหญทสด และมไทรเอซลกลเซอรอล

เปนองคประกอบมากทสด สวนไลโพโปรตนชนด VLDL จะมไทรเอซลกลเซอรอลเปนองคประกอบ

มากเปนอนดบสองรองจากไคโลไมครอน โดย VLDL จะทาหนาทในการขนสงไทรเอซลกลเซอรอล

จากตบไปยงเนอเยอไขมน สาหรบ LDL และ HDL จะทาหนาทในการขนสงคอเลสเตอรอล โดย

LDL ทาหนาทขนสงคอเลสเตอรอลทสงเคราะหจากตบไปยงเนอเยอตางๆ สวน HDL ทาหนาท

Bloodstream

เสนเลอดฝอย (capillary)

Chylomicron

ขนสงคอเลสเตอรอลสวนเกนจากเนอเยอตางๆ กลบมาสตบ สวนไลโพโปรตนชนด IDL นนจะทา

หนาทเปนตวตงตนสาหรบการสงเคราะหไลโพโปรตนชนด LDL

สาหรบ Apoproteins ชนดตางๆ ซงเปนองคประกอบในโมเลกลของไลโพโปรตน จะม

บทบาทและหนาทแตกตางกน ดงแสดงในตารางท 2

ตารางท 1 คณสมบตและองคประกอบของไลโพโปรตนชนดตางๆ ของมนษย (ทมา: Mathews CK,

van Holde KE, Ahern KG. Biochemistry 3rd edition. 2000; หนา 631)

คณสมบตและองคประกอบ Chylomicron VLDL IDL LDL HDL

ความหนาแนน (g/mL) <0.95 0.950-

1.006

1.006-

1.019

1.019-

1.063

1.063-

1.210

องคประกอบ (% dry weight)

โปรตน 2 8 15 22 40-55

ไทรเอซลกลเซอรอล 86 55 31 6 4

คอเลสเตอรอลอสระ

(free cholesterol)

2 7 7 8 4

คอเลสเตอรลเอสเทอร

(cholesteryl ester)

3 12 23 42 12-20

ฟอสโฟลพด 7 18 22 22 25-30

โปรตน (Apoproteins)

ทเปนองคประกอบ

A-I, A-II,

B-48

C-I, C-II,

C-III

B-100,

C-I, C-II,

C-III, E

B-100,

C-I, C-II,

C-III, E

B-100

A-I, A-II,

C-I, C-II,

C-III,

D, E

3. การยอยสลายกรดไขมน

กรดไขมนทไดจากการยอยสลายไทรเอซลกลเซอรอลในกระแสเลอดจะถกนาเขาสเซลล และ

เขาสไมโทคอนเดรยเพอยอยสลายใหไดพลงงานตอไป โดยปฏกรยาหลกในการยอยสลายกรด

ไขมน คอ บตาออกซเดชน (β-oxidation) สวนปฏกรยาอนๆ ในการยอยสลายกรดไขมน ไดแก

แอลฟาออกซเดชน (α-oxidation) และโอเมกาออกซเดชน (ω-oxidation)

3.1 การนากรดไขมนเขาสไมโทคอนเดรย

กรดไขมนทพบในไซโทพลาซมของเซลลไดมาจากการสงเคราะหขนเองในไซโทพลาซม

และไดมาจากภายนอกเซลล เชน ไดจากการสลายไทรเอซลกลเซอรอลจากอาหาร และการสลาย

ไทรเอซลกลเซอรอลจากเนอเยอไขมน โดยกรดไขมนในไซโทพลาซมจะอยในรป Acyl-CoA ซงกรด

ไขมนจะเชอมตอกบโคเอนไซมเอ (Coenzyme A) ดวยพนธะไทโอเอสเทอร (thioester) โดยม

เอนไซม Fatty acyl-CoA ligase (หรอบางทเรยก Acyl-CoA synthetase) เปนตวเรงปฏกรยาการ

เชอมตอ (ligation) (รปท 12) ซงปฏกรยานใชพลงงานจาก ATP 1 โมเลกลแตเทยบเทากบ 2 high

energy phosphate bond ดงนนจงเทยบไดวาปฏกรยานใชพลงงานของเซลลเทากบ 2 ATP

รปท 12 กรดไขมนสรางพนธะ ไทโอเอสเทอร (thioester) กบ Coenzyme A ไดเปน Fatty acyl-CoA

(ทมา: Mathews CK, van Holde KE, Ahern KG. Biochemistry 3rd edition. 2000; หนา 641)

กรดไขมนทอยในรป Acyl-CoA สามารถผานเยอหมชนนอก (outer membrane) ของ

ไมโทคอนเดรยไดแตไมสามารถผานเยอหมชนใน (inner membrane) ได ดงนนในการนากรด

ไขมนผานเยอหมชนในของไมโทคอนเดรยจงตองใชคารนทน (Carnitine) เปนตวพากรดไขมนผาน

เยอหมชนในเขาสเมทรกซ (matrix) ของไมโทคอนเดรย ปฏกรยาทเปลยนใหกรดไขมนจากรปของ

Fatty acyl-CoA ไปอยในรปของ Fatty acyl-carnitine จะเรงปฏกรยาดวยเอนไซม Carnitine

acyltransferase I ทฝงอยในเยอหมชนนอกของไมโทคอนเดรย (รปท 13) โดยอตราการนากรด

ไขมนเขาสไมโทคอนเดรยเพอการยอยสลาย จะขนกบอตราการเรงปฏกรยาของเอนไซม Carnitine

acyltransferase I ดงนนปฏกรยานจงเปนตาแหนงสาคญในการควบคมการสลายกรดไขมนในไม

โทคอนเดรย โดยมาโลนลโคเอ (Malonyl-CoA) ซงเปนสารตวกลางตวแรกในวถการสงเคราะหกรด

ไขมนสามารถยบยงการทางานของเอนไซม Carnitine acyltransferase I ได ดงนนเมอเซลลมการ

R-COO - + ATP + CoA-SH

R-C-S-CoA + AMP + PPi ‖ O

Fatty acyl-CoA ligase (acyl-CoA synthetase)

สงเคราะหกรดไขมนกจะมการยบยงวถการสลายกรดไขมนโดยการยบยงการนากรดไขมนเขาสไม

โทคอนเดรยนนเอง

รปท 13 กรดไขมนทจบอยกบ Coenzyme A ในรป Fatty acyl-CoA จะถกยายไปจบกบ Carnitine ไดเปน

Fatty acyl-carnitine ซงสามารถผานเยอหมชนในของไมโทคอนเดรยได (ทมา: Mathews CK, van Holde KE,

Ahern KG. Biochemistry 3rd edition. 2000; หนา 642)

คารนทน (รปท14) สงเคราะหจากกรดอะมโนไลซน (lysine) ทตบและไต สามารถพบได

ในเซลลทวไปโดยเฉพาะอยางยงในเซลลกลามเนอ นอกจากนยงพบคารนทนไดทวไปในเซลลพช

และสตว ถารางกายขาดคารนทนจะทาใหไมสามารถนากรดไขมนเขาสไมโทคอนเดรยเพอยอย

สลายได ทาใหมการสะสมไทรเอซลกลเซอรอลในเซลลมากขน ในทางตรงกนขามถามคารนทน

เพมขนในเซลลจะทาใหมการนากรดไขมนเขาสไมโทคอนเดรยเพอยอยสลายมากขนได

รปท 14 โครงสรางทางเคมของคารนทน (Carnitine)

Fatty acyl-carnitine สามารถผานเยอหมชนในเขาสเมทรกซของไมโทคอนเดรยได

จากนนกรดไขมนจะถกยายกลบมาเชอมตอกบ Coenzyme A เพอใหอยในรปของ Fatty acyl-

CoA แลวปลอยคารนทนอสระออกมาเพอนากลบไปใชใหมตอไป โดยเอนไซมทเรงปฏกรยาน คอ

เอนไซม Carnitine acyltransferase II ทฝงอยในเยอหมชนในโดยอยทางดานเมทรกซของไมโท

คอนเดรย (รปท 13) จากนนกรดไขมนทอยในรปของ Fatty acyl-CoA จะถกใชเปนสารตงตน

สาหรบปฏกรยาการยอยสลายกรดไขมนทจะไดกลาวถงตอไป

3.2 การยอยสลายกรดไขมนโดยวถบตาออกซเดชน (β-oxidation)

การสลายกรดไขมนโดยวถบตาออกซเดชน เปนการสลายพนธะระหวางคารบอน

ตาแหนงบตา (β) และแอลฟา (α) หรอตาแหนงท 3 และ 2 ตามลาดบ ของกรดไขมน โดยปฏกรยา

การสลายจะเกยวของกบการเกดออกซเดชนของคารบอนตาแหนงบตา จงเรยกวถการสลายกรด

ไขมนนวา “บตาออกซเดชน (β-oxidation)” เมอการเกดออกซเดชนสนสดลงจะไดผลตภณฑทม

จานวนคารบอน 2 อะตอม กลาวคอ จะมการสลาย Hydrocarbon chain ของกรดไขมนทละ 2

คารบอนอะตอมนนเอง

ขนตอนหลกของปฏกรยาการยอยสลายแบงออกเปน 4 ขนตอน คอ (1) ปฏกรยาการ

ขจดไฮโดรเจน (Dehydrogenation) ครงท 1 (2) ปฏกรยาการเตมนา (Hydration) (3) ปฏกรยา

การขจดไฮโดรเจน (Dehydrogenation) ครงท 2 และ (4) ปฏกรยาการตดพนธะไทโอเอสเทอร

(Thiolytic cleavage) ซงกรดไขมนชนดตางๆ เชนกรดไขมนอมตวทมจานวนคารบอนเปนเลขค

กรดไขมนอมตวทมจานวนคารบอนเปนเลขค และกรดไขมนไมอมตว จะถกสลายโดยวถบตา

ออกซเดชนดวยขนตอนหลกคลายกนแตมรายละเอยดปลกยอยแตกตางกนเลกนอย

3.2.1 การยอยสลายกรดไขมนอมตวทมจานวนคารบอนเปนเลขค

กรดไขมนทพบในธรรมชาตสวนใหญจะมจานวนคารบอนเปนเลขค โดยกรดไขมน

อมตวทมจานวนคารบอนเปนเลขคและพบมากในธรรมชาต ไดแก Palmitic acid ซงมจานวน

คารบอน 16 อะตอม โดย Palmitic acid จะถกนาเขาสไมโทคอนเดรยและอยในรปของ Palmitoyl

CoA เพอถกยอยสลายโดยวถบตาออกซเดชน ซงปฏกรยาการยอยสลายกรดไขมนอมตวในรปของ

Fatty acyl-CoA ทมจานวนคารบอนเปนเลขคเกดขนเปนลาดบดงน (รปท 15)

1) ปฏกรยาการขจดไฮโดรเจน (Dehydrogenation) ครงท 1

เปนปฏกรยาทมการดงเอาอะตอมของไฮโดรเจนออกจากคารบอนตาแหนงท 2

และ 3 ของ Fatty acyl-CoA ไดผลตภณฑเปน trans-∆2-enoyl-CoA โดยอาศยเอนไซม Fatty

acyl-CoA dehydrogenase เปนตวเรงปฏกรยา และม FAD เปนหมพรอสเทตก (prosthetic

group) ของเอนไซมเปนตวรบอะตอมของไฮโดรเจน โดย FAD รบอะตอมของไฮโดรเจนมา 2

อะตอมเกดเปน FADH2 ซงสามารถเขาสระบบขนสงอเลกตรอน (electron transport system) ท

บรเวณเยอหมชนในของไมโทคอนเดรย และไดพลงงานออกมาเทากบ 2 ATP

Fatty acyl-CoA + E-FAD trans-∆2- enoyl-CoA + E-FADH2

2) ปฏกรยาการเตมนา (Hydration)

เปนปฏกรยาทมการเตมหมไฮดรอกซล (-OH) และอะตอมของไฮโดรเจน (-H) ท

ไดจากโมเลกลของนาเขาทตาแหนงพนธะคของ trans-∆2-enoyl-CoA ไดผลตภณฑเปน L-3-

hydroxyacyl-CoA (บางตาราเรยก L-β-hydroxyacyl-CoA) โดยอาศยเอนไซม Enoyl-CoA

hydratase เปนตวเรงปฏกรยา

trans-∆2- enoyl-CoA + H2O L-3-hydroxyacyl-CoA

3) ปฏกรยาการขจดไฮโดรเจน (Dehydrogenation) ครงท 2

เปนปฏกรยาทมการดงเอาอะตอมของไฮโดรเจนออกจากคารบอนตาแหนงท 2

และ 3 ของ L-3-hydroxyacyl-CoA ไดผลตภณฑเปน 3-ketoacyl-CoA หรอ β-ketoacyl-CoA

โดยอาศยเอนไซม 3-hydroxyacyl-CoA dehydrogenase เปนตวเรงปฏกรยา และม NAD+ เปน

ตวรบอะตอมของไฮโดรเจน โดย NAD+ รบอะตอมของไฮโดรเจนมา 1 อะตอมเกดเปน NADH ซง

สามารถเขาสระบบขนสงอเลกตรอน (electron transport system) ทบรเวณเยอหมชนในของไม

โทคอนเดรย และไดพลงงานออกมาเทากบ 3 ATP

L-3-hydroxyacyl-CoA + NAD+ 3-ketoacyl-CoA + NADH + H+

4) ปฏกรยาการตดพนธะไทโอเอสเทอร (Thiolytic cleavage)

เปนปฏกรยาขนตอนสดทายของวถบตาออกซเดชน โดยมการตดคารบอน 2

อะตอมในรปของอะเซตลโคเอ (Acetyl-CoA) ออกจากโมเลกลของกรดไขมน โดยมเอนไซม β-

ketothiolase หรอเรยกสนๆ วา Thiolase เปนตวเรงปฏกรยา และเมอสนสดปฏกรยานจะไดกรด

ไขมนในรปของ Fatty acyl-CoA ทมจานวนคารบอนนอยกวาเดม 2 อะตอม

Fatty acyl-CoA dehydrogenase

(E = Enzyme)

Enoyl-CoA hydratase

3-hydroxyacyl-CoA dehydrogenase

รปท 15 การยอยสลายกรดไขมนอมตว Palmitoyl-CoA ซงมจานวนคารบอนเปนเลขค โดยวถบตาออกซเดชน

(β-oxidation) (ทมา: Mathews CK, van Holde KE, Ahern KG. Biochemistry 3rd edition. 2000; หนา 643)

ในการสลายกรดไขมน 1 รอบซงประกอบดวย 4 ปฏกรยาดงกลาว จะมการตด

คารบอน 2 อะตอมทางดานปลาย –COOH ในโมเลกลของกรดไขมน ใหไดเปน Acetyl-CoA สวน

กรดไขมนทเหลอในรป Fatty acyl-CoA จะมจานวนคารบอนลดลง 2 อะตอม และในแตละรอบ

ของวถบตาออกซเดชนจะเกด FADH2 และ NADH อยางละ 1 โมเลกล สวน Fatty acyl-CoA ทสน

ลงจะถกนาเขาสวถบตาออกซเดชนซาอกหลายรอบจนได Acetyl-CoA ทงหมด โดยรอบสดทายจะ

ได Acetyl-CoA 2 โมเลกล ดงนน Palmitoyl-CoA ซงมจานวนคารบอน 16 อะตอม จะเกดบตา

ออกซเดชน 7 รอบ และได Acetyl-CoA ทงหมดเทากบ 8 โมเลกล Acetyl-CoA ทได จะเขาสวฏ

จกรเครบสหรอ Citric acid cycle

Fatty acyl-CoA dehydrogenase

Enoyl-CoA hydratase

3-hydroxyacyl-CoA dehydrogenase

β-ketothiolase

(Fatty acyl-CoA)

3.2.2 การยอยสลายกรดไขมนไมอมตว

กรดไขมนไมอมตวหรอกรดไขมนทมพนธะค จะถกยอยสลายโดยวถบตาออกซเดชน

เชนเดยวกบกรดไขมนอมตว เพยงแตเมอถงตาแหนงพนธะคซงมกจะอยในรป cis จะตองม

เอนไซม Enoyl-CoA isomerase (รปท 17) มาชวยเลอนตาแหนงพนธะคและปรบใหอยในรป

trans เพอใหสามารถถกยอยสลายตอโดยวถบตาออกซเดชนได นอกจากนยงมเอนไซม 2,4-

dienoyl-CoA reductase มาชวยกาจดพนธะค 1 พนธะ เมอมพนธะค 2 พนธะทคารบอนตาแหนง

2 และ 4 โดยการเตมอะตอมของไฮโดรเจนทพนธะค 1 พนธะ ซง NADPH จะเปนตวใหอะตอมของ

ไฮโดรเจน จากนนจะมการปรบตาแหนงและรปลกษณะของพนธะคทเหลอดวยเอนไซม Enoyl-

CoA isomerase ใหสามารถถกยอยโดยวถบตาออกซเดชนไดตอไป

ตวอยางของกรดไขมนไมอมตวทพบไดมาก ไดแก Oleic acid, Linoleic acid และ

Linolenic acid เปนตน

enoyl-CoA isomerase

2,4-dienoyl-CoA

reductase

enoyl-CoA isomerase

รปท 17 การยอยสลายกรดไขมนไมอมตวโดยวถบตาออกซเดชนตองใชเอนไซมเพมเตมเพอปรบตาแหนง

และรปลกษณะของพนธะคใหสามารถถกยอยสลายได (ทมา: Mathews CK, van Holde KE, Ahern KG.

Biochemistry 3rd edition. 2000; หนา 646)

3.2.3 การยอยสลายกรดไขมนทมจานวนคารบอนเปนเลขค

กรดไขมนทมจานวนคารบอนเปนเลขคสามารถพบไดในพช สตวเคยวเอองและสตว

ทะเล จะถกยอยสลายโดยวถบตาออกซเดชนเชนเดยวกน แตในรอบสดทายของการเก◌ดบตา

ออกซเดชนจะได Acetyl-CoA 1 โมเลกลและโพรพโอนลโคเอ (Propionyl-CoA) 1 โมเลกล ซง

Propionyl-CoA จะถกเปลยนเปนเมทลมาโลนลโคเอ (Methylmalonyl-CoA) และ ซกซนลโคเอ

(Succinyl-CoA) ตามลาดบ (รปท 18) แลว Succinyl-CoA จะเขาสวฏจกรเครบสตอไป

รปท 18 การเปลยน Propionyl-CoA ไป

เปน Succinyl-CoA

(ทมา: Mathews CK, van Holde KE,

Ahern KG. Biochemistry 3rd edition.

2000; หนา 647)

3.3 การยอยสลายกรดไขมนโดยวถแอลฟาออกซเดชน (α-oxidation)

วถแอลฟาออกซเดชนใชยอยสลายกรดไขมนบางชนดซงมหมเมทล (-CH3) ทคารบอน

ตาแหนงบตา ทาใหกรดไขมนชนดดงกลาวไมสามารถถกยอยสลายโดยวถบตาออกซเดชน กรด

ไขมนชนดดงกลาว ไดแก กรดไฟทานก (Phytanic acid) ซงถกเปลยนมาจากสารไฟทอล (Phytol)

ทเปนองคประกอบของคลอโรฟลล (Chlorophyll) ในพช (รปท 22)

การยอยสลายกรดไฟทานกตองอาศยปฏกรยาแอลฟาออกซเดชน (รปท 23) โดยเกด

ออกซเดชนทคารบอนตาแหนงแอลฟาของกรดไฟทานก แลวมการกาจดหมคารบอกซลออกไปใน

รปของ CO2 ไดผลตภณฑเปนกรดพรสทานก (Pristanic acid) ซงสามารถถกยอยสลายตอโดยวถ

บตาออกซเดชน คนทขาดเอนไซมในวถแอลฟาออกซเดชนอนเนองมาจากมความผดปกตทางดาน

พนธกรรม จะทาใหเปนโรค Refsum’s ซงจะมการสะสมของกรดไฟทานกในกระแสเลอดและ

เนอเยอตางๆ ของรางกาย และทาใหมความผดปกตทางระบบประสาทมาแตกาเนด

(Phytanic acid)

Reduction

Oxidation

รปท 22 สารไฟทอล (Phytol) เมอรบประทานเขาไป

จะเปลยนไปเปนกรดไฟทานก (Phytanic acid)

(ทมา: Mathews CK, van Holde KE, Ahern KG.

Biochemistry 3rd edition. 2000; หนา 649)

รปท 23 การยอยสลายกรดไฟทานก (Phytanic acid) โดยวถแอลฟาออกซเดชน

(ทมา: Mathews CK, van Holde KE, Ahern KG. Biochemistry 3rd edition. 2000; หนา 649)

3.4 การยอยสลายกรดไขมนโดยวถโอเมกาออกซเดชน (ω-oxidation)

โอเมกาออกซเดชนเกดขนท endoplasmic reticulum ของเซลลตบ และไต โดยกรด

ไขมนทเปนสารตงตนสาหรบวถโอเมกาออกซเดชนจะมจานวนคารบอน 10 หรอ12 อะตอม ซงจะ

เกดออกซเดชนทคารบอนตาแหนงโอเมกา (ω) โดยเปลยนหมเมทล (-CH3) ใหเปนหมคารบอกซล

(-COOH) ไดผลตภณฑเปนกรดไดคารบอกซลก (Dicarboxylic acid) โดยปฏกรยาแรกเปนการ

เตมหมไฮดรอกซลทคารบอนตาแหนงโอเมกา อาศยการทางานของเอนไซม Mixed-function

oxidase (รปท 24) ซงเกยวของกบ Cytochrome P450 และ NADPH จากนนจะมเอนไซม

Alcohol dehydrogenase และ เอนไซม Aldehyde dehydrogenase เขามาเกยวของ ตามลาดบ

α-oxidation (defective in

Refsum’s disease)

Decarboxylation

Oxidation

(Phytanic acid)

6 cycles of β-oxidation

ปลายทงสองขางของกรดไดคารบอกซลก สามารถเชอมตอกบ Coenzyme A และเขาส

ไมโทคอนเดรยเพอยอยสลายตอโดยวถบตาออกซเดชนได วถโอเมกาออกซเดชนมกเกดขนเมอ

รางกายมระดบคโทนบอด (Ketone bodies) สง (ดเรองคโทนบอดในหวขอถดไป) ซงการสลาย

กรดไขมนดวยวถนจะชวยลดปรมาณ Acetyl-CoA ซงเปนสารตงตนสาหรบการสงเคราะหคโทน

บอด โดยผลตภณฑสดทายของการสลายกรดไดคารบอกซลกโดยวถบตาออกซเดชนในไมโทคอน

เดรย จะได Succinic acid และ Adipic acid (รปท 24)

4. คโทนบอด (Ketone bodies)

ในรางกายของมนษยและสตวเลยงลกดวยนมสวนใหญ Acetyl-CoA ทตบสามารถถก

เปลยนไปเปนคโทนบอดได ซงไดแก Acetone, Acetoacetate และ D-β-hydroxybutyrate (รปท

25) ในภาวะทมปรมาณ Acetyl-CoA มากเกนอตราการทางานของวฏจกรเครบส จะมการขนสง

Acetyl-CoA ในรปของคโทนบอดไปยงเนอเยออนๆ โดย Acetone ซงสงเคราะหในปรมาณนอย

ทสดจะระเหยออกไปพรอมกบลมหายใจออก สวน Acetoacetate และ D-β-hydroxybutyrate จะ

รปท 24 วถโอเมกาออกซเดชน (ω-oxidation) ใน

endoplasmic reticulum

(ทมา: Nelson DL and Cox MM. Lehninger

Principles of Biochemistry. 3rd edition. 2000;

หนา 615)

Mixed-function oxidase

Alcohol dehydrogenase

Aldehyde dehydrogenase

β-oxidation

Succinate Adipate (adipic acid)

ถกขนสงผานกระแสเลอดไปยงเนอเยออนทตองใชพลงงานมาก เชน กลามเนอรางกาย กลามเนอ

หวใจ และไต เปนตน สาหรบสมองซงปกตจะใชกลโคสเปนแหลงใหพลงงาน สามารถจะใช

Acetoacetate และ D-β-hydroxybutyrate ไดเชนกน โดยใชเปนแหลงใหพลงงานในสภาวะทอด

อาหารเปนเวลานานๆ (starvation) ซงเปนสภาวะทขาดกลโคสไปเลยงสมองนนเอง

สาหรบเอนไซมทเกยวของกบการสงเคราะหคโทนบอด ไดแก เอนไซม Thiolase, HMG-

CoA synthase, HMG-CoA lyase, D-β-hydroxybutyrate dehydrogenase และ Acetoacetate

decarboxylase (รปท 25)

ในคนปกตจะมการสงเคราะห Acetone ในปรมาณทนอยมาก ซงการสงเคราะห Acetone

เปนปฏกรยาท Acetoacetate มการสญเสยหมคารบอกซลไป เนองจากมเอนไซม Acetoacetate

decarboxylase เปนตวเรงปฏกรยา หรอปฏกรยาการสญเสยหมคารบอกซลสามารถเกดขนไดเอง

(spontaneous)

รปท 25 การสงเคราะหคโทนบอด (Ketone bodies)

จาก Acetyl-CoA ในไมโทคอนเดรยของเซลลตบ

(ทมา: Nelson DL and Cox MM. Lehninger

Principles of Biochemistry. 3rd edition. 2000; หนา

616)

ผ ปวยโรคเบาหวานจะพบ Acetone ระดบสงในกระแสเลอด เนองจากมการผลต

Acetoacetate ในปรมาณสงนนเอง จงทาใหมกลน Acetone ในลมหายใจออกของผ ปวย

โรคเบาหวาน ซงบางครงเปนประโยชนกบแพทยในการวนจฉยผ ปวยโรคเบาหวาน นอกจากนการม

Acetoacetate และ D-β-hydroxybutyrate สงในกระแสเลอด จะทาใหเลอดม pH ตา และเกด

ภาวะ Acidosis ซงเปนอนตรายถงชวตได โดยในผ ปวยเบาหวานทตรวจพบคโทนบอดสงผดปกต

ทงในปสสาวะและในกระแสเลอด จะเรยกวาเกดภาวะ “Ketosis”

D-β-hydroxybutyrate สามารถถกใชเปนแหลงใหพลงงานไดเพราะสามารถเปลยนไปเปน

Acetoacetate และ Acetoacetyl-CoA ตามลาดบ (รปท 26) จากนน Acetoacetyl-CoA สามารถ

ถกยอยสลายไดเปน Acetyl-CoA 2 โมเลกลโดยอาศยเอนไซม Thiolase เปนตวเรงปฏกรยา และ

Acetyl-CoA ทไดสามารถเขาสวฏจกรเครบสตอไป

รปท 26 การใช D-β-hydroxybutyrate เปน

แหลงพลงงาน

(ทมา: Nelson DL and Cox MM. Lehninger

Principles of Biochemistry. 3rd edition.

2000; หนา 617)