Entrada dos ácidos graxos na mitocôndria

Os ácidos graxos livres que, provindos do sangue, entram no citosol, não podem passar diretamente para o interior da mitocôndria, onde estão as enzimas responsáveis por sua oxidação. Esses ácidos graxos livres necessitam ser conduzidos até a matriz. O processo de entrada é mediado pela L-carnitina, sendo esse o passo limitante da velocidade e de oxidação de ácidos graxos no interior da mitocôndria e ponto de regulação. O processo de transferência dos ácidos graxos para o interior da mitocôndria ocorre em três passos (três reações enzimáticas) :

♦ A enzima acil-coA sintetase (família de isoenzimas presentes na membrana mitocôndria externa) agem nos ácidos graxos catalisando a formação de uma ligação tio-ester entre o grupo tiol da coenzima A para liberar um acil-coA graxo. Esse processo é favorecido pela hidrolise de duas ligações de alta energia do ATP. Os derivados do acil coa graxo são compostos de alta energia.

♦ Os ésteres de acetil coA graxo formados na membrana mitocôndria externa não cruzam a membrana mitocôndria interna intacta. Assim o grupo acil-graxo é transientemente ligado hidroxila da carnitina formando o derivado acil-graxo carnitina essa transesterificação é catalisada pela carnitina acil-transferase 1 também presente na face externa da membrana mitocondrial interna chega a matriz por difusão facilitada por meio do transportados acil carnitina/carnitina.

♦ No terceiro e ultimo passo do processo de entrada o grupo acil graxo é transferido enzimáticamente da carnitina para coenzima A intramitocondrial pela enzima carnitina acil transferase 2, essa isoenzima está localizada na face interna da membrana mitocondrial interna onde ela regenera acetil coa graxo e o libera juntamente com a carnitina livre na matriz mitocondrial. A carnitina reentra no espaço entre as membranas mitocondriais externa e interna por meio do mesmo tranportador acil-carnitina/carnitina. Uma vez no interior da mitocôndria o acil-coA graxo sofre rapidamente a ação de um conjunto de enzimas existente na matriz.

Entrada dos ácidos graxos no interior da mitocondria por meio do transportados de acil-carnitina/carnitina.

Estudo de caso

Efeito da deficiência da L-carnitina no organismo

Um paciente desenvolve uma doença caracterizada por fraqueza muscular progressiva espasmos musculares dolorosos. Esses sintomas são agravados pelo jejum, exercícios e uma dieta rica em gorduras. O homogeneizado de uma amostra do músculo do paciente oxida o oleato adicionado mais lentamente do que os homogeneizados de amostras de músculos obtida de indivíduos saudáveis. Quando a carnitina foi adicionada ao homogeneizado do músculo do paciente a velocidade de oxidação do oleato se igualou aquela dos homogeneizado controle. O paciente foi diagnosticado como tendo deficiência de carnitina, o diagnostico foi estabelecido uma vez que ao adicionar carnitina ocorreu um aumento da velocidade de oxidação do oleato no homogeneizado de músculo do paciente. A entrada de ácidos graxos mediados por carnitina na mitocôndria é a etapa da velocidade limitante na oxidação de ácidos graxos. A deficiência de carnitina diminui a oxidação dos ácidos graxos. Adicionar carnitina então acarretará aumento da velocidade.
A deficiência de carnintina poderia ser resultante de uma deficiência de lisina , seu precursor, ou de um defeito de uma das enzimas na via de biossíntese da carnitina. Os sintomas expostos são agravados pelo jejum exercícios e dieta rica em gordura, porque tudo isso aumenta a necessidade metabólica para oxidação dos ácidos graxos.