ما هي الدهون ؟

[Hany Abo EL-Dahab]

الدهون هي جزيئات تحتوي على الهيدروكربونات وتشكل اللبنات الأساسية لبنية ووظيفة الخلايا الحية. تشمل أمثلة الدهون الدهون والزيوت والشمع وبعض الفيتامينات (مثل A وD وE وK) والهرمونات ومعظم غشاء الخلية الذي لا يتكون من البروتين.

الدهون غير قابلة للذوبان في الماء لأنها غير قطبية، ولكنها بالتالي قابلة للذوبان في المذيبات غير القطبية مثل الكلوروفورم.

مما تتكون الدهون؟​

تتكون الدهون بشكل أساسي من الهيدروكربونات في صورتها الأقل، مما يجعلها شكلاً ممتازًا لتخزين الطاقة، فعندما يتم استقلابها تتأكسد الهيدروكربونات لإطلاق كميات كبيرة من الطاقة. ونوع الدهون الموجودة في الخلايا الدهنية لهذا الغرض هو الدهون الثلاثية، وهو استر يتكون من الجلسرين وثلاثة أحماض دهنية.

من أين تأتي الدهون؟​

يتم تحويل الكربوهيدرات الزائدة في النظام الغذائي إلى الدهون الثلاثية، والتي تنطوي على تخليق الأحماض الدهنية من أسيتيل CoA في عملية تعرف باسم تكوين الدهون، وتحدث في الشبكة الإندوبلازمية. في الحيوانات والفطريات، يتعامل بروتين واحد متعدد الوظائف مع معظم هذه العمليات، بينما تستخدم البكتيريا إنزيمات منفصلة متعددة. بعض أنواع الأحماض الدهنية غير المشبعة لا يمكن تصنيعها في خلايا الثدييات، ولذلك يجب استهلاكها كجزء من النظام الغذائي، مثل أوميغا 3.

ويشارك أسيتيل CoA أيضًا في مسار الميفالونات، المسؤول عن إنتاج مجموعة واسعة من الأيزوبرنويدات، والتي تشمل الدهون المهمة مثل الكوليسترول وهرمونات الستيرويد.

الدهون القابلة للتحلل وغير القابلة للتحلل​

الدهون التي تحتوي على مجموعة وظيفية استر قابلة للتحلل في الماء. وتشمل هذه الدهون المحايدة، والشموع، والدهون الفوسفاتية، والجليكوليبيدات. تتكون الدهون والزيوت من الدهون الثلاثية، التي تتكون من الجلسرين (1،2،3-ثلاثي هيدروكسي بروبان) و3 أحماض دهنية لتكوين التريستر. توجد الدهون الثلاثية في الدم، ويتم تخزينها في الخلايا الدهنية. ينتج عن التحلل المائي الكامل لثلاثي الجلسرين ثلاثة أحماض دهنية وجزيء جلسرين.

تفتقر الدهون غير القابلة للتحلل إلى مثل هذه المجموعات الوظيفية وتشمل الستيرويدات والفيتامينات القابلة للذوبان في الدهون (A وD وE وK).

الأحماض الدهنية​

الأحماض الدهنية هي أحماض كربوكسيلية طويلة السلسلة (عادة 16 ذرة كربون أو أكثر) والتي قد تحتوي أو لا تحتوي على روابط كربون-كربون مزدوجة. يكون عدد ذرات الكربون دائمًا عددًا زوجيًا وعادةً ما تكون غير متفرعة. حمض الأوليك هو الأحماض الدهنية الأكثر وفرة في الطبيعة.

يتكون الغشاء الذي يحيط بالخلية من البروتينات والدهون. اعتمادًا على موقع الغشاء ودوره في الجسم، يمكن أن تشكل الدهون ما بين 20 إلى 80 بالمائة من الغشاء، والباقي عبارة عن بروتينات. الكولسترول، الذي لا يوجد في الخلايا النباتية، هو نوع من الدهون التي تساعد على تصلب الغشاء. حقوق الصورة: المعهد الوطني للعلوم الطبية العامة

الشموع/الدهون والزيوت​

هذه استرات تحتوي على أحماض كربوكسيلية طويلة السلسلة وكحولات طويلة. الدهون هو الاسم الذي يطلق على فئة من الدهون الثلاثية التي تظهر على شكل صلب أو شبه صلب في درجة حرارة الغرفة، وتوجد الدهون بشكل رئيسي في الحيوانات. الزيوت عبارة عن دهون ثلاثية تظهر على شكل سائل في درجة حرارة الغرفة، وتوجد الزيوت بشكل رئيسي في النباتات وأحيانًا في الأسماك.

أحادي/بولي غير مشبع ومشبع​

تسمى تلك الأحماض الدهنية التي لا تحتوي على روابط كربون-كربون مزدوجة مشبعة. تسمى تلك التي تحتوي على رابطتين مزدوجتين أو أكثر بالمركبات غير المشبعة. حمض الأوليك هو حمض أحادي غير مشبع، لأنه يمتلك رابطة مزدوجة واحدة.

الدهون المشبعة عادة ما تكون مواد صلبة ومشتقة من الحيوانات، في حين أن الدهون غير المشبعة هي سوائل وعادة ما يتم استخراجها من النباتات.

تفترض الدهون غير المشبعة هندسة معينة تمنع الجزيئات من التجمع بكفاءة كما تفعل في الجزيئات المشبعة، مما يؤدي إلى ميلها إلى الوجود كسائل وليس مادة صلبة. وبالتالي فإن درجة غليان الدهون غير المشبعة أقل من درجة غليان الدهون المشبعة.

تخليق ووظيفة الدهون في الجسم​

يتم استخدام الدهون مباشرة، أو يتم تصنيعها بطريقة أخرى، من الدهون الموجودة في النظام الغذائي. هناك العديد من مسارات التخليق الحيوي لتكسير وتصنيع الدهون في الجسم.

تشمل الوظائف البيولوجية الرئيسية للدهون تخزين الطاقة، حيث يمكن تفكيك الدهون لإنتاج كميات كبيرة من الطاقة. تشكل الدهون أيضًا المكونات الهيكلية لأغشية الخلايا، وتشكل رسلًا وجزيئات إشارات مختلفة داخل الجسم.

الوظائف البيولوجية للدهون​

من المعروف الآن أن الدهون تلعب دورًا أكثر أهمية في الجسم مما كان يُعتقد سابقًا. وكان من المعروف سابقاً أن الدهون تلعب دور تخزين الطاقة أو تكوين أغشية الخلايا وحدها. لقد وجد الباحثون أن الدهون لها دور بيولوجي أكثر تنوعًا وانتشارًا في الجسم من حيث الإشارات داخل الخلايا أو التنظيم الهرموني المحلي وما إلى ذلك.

يتم تصنيع الدهون في الجسم باستخدام مسارات التخليق الحيوي المعقدة. ومع ذلك، هناك بعض الدهون التي تعتبر ضرورية وتحتاج إلى استكمالها في النظام الغذائي.

في عام 1929، على سبيل المثال، أثبت جورج وميلدريد بور أن حمض اللينوليك كان مكونًا غذائيًا أساسيًا. أضاف بيرجستروم وصامويلسون وآخرون في عام 1964 إلى معرفة دور الدهون في الجسم من خلال اكتشاف أن الأحماض الدهنية الأساسية الأراكيدونات كانت مقدمة التخليق الحيوي للبروستاجلاندينات مع آثارها على الالتهابات والأمراض الأخرى.

في عام 1979 تم اكتشاف أول فسفوليبيد نشط بيولوجيًا وعامل تنشيط الصفائح الدموية وكان هناك وعي متزايد فيما يتعلق بالفوسفاتيديلينوسيتول ومستقلباته في الإشارات الخلوية والرسائل.

دور الدهون في الجسم​

للدهون عدة أدوار في الجسم، بما في ذلك العمل كرسائل كيميائية وتخزين وتوفير الطاقة وما إلى ذلك.

رسل كيميائيون​

تستخدم جميع الكائنات متعددة الخلايا رسائل كيميائية لإرسال المعلومات بين العضيات والخلايا الأخرى. وبما أن الدهون عبارة عن جزيئات صغيرة غير قابلة للذوبان في الماء، فهي مرشحة ممتازة للإشارة. ترتبط جزيئات الإشارة أيضًا بالمستقبلات الموجودة على سطح الخلية وتحدث تغييرًا يؤدي إلى إجراء ما.

يمكن للدهون التأشيرية، في شكلها الأستر، أن تتسلل إلى الأغشية ويتم نقلها لتحمل الإشارات إلى خلايا أخرى. قد ترتبط هذه ببروتينات معينة أيضًا وتكون غير نشطة حتى تصل إلى موقع العمل وتواجه المستقبل المناسب.

تخزين وتوفير الطاقة​

الدهون المخزنة هي ثلاثي الجلسرين. وهي خاملة وتتكون من ثلاثة أحماض دهنية وجلسرين.
يتم إطلاق الأحماض الدهنية في صورة غير مؤسترة، أي على شكل أحماض دهنية حرة (غير مُسترة) من ثلاثي الجلسرين أثناء الصيام لتوفير مصدر للطاقة ولتكوين المكونات الهيكلية للخلايا.

لا يتم تقدير الأحماض الدهنية الغذائية ذات السلسلة القصيرة والمتوسطة الحجم ولكنها تتأكسد بسرعة في الأنسجة كمصدر "للوقود".

يتم أسترة الأحماض الدهنية ذات السلسلة الأطول أولاً إلى ثلاثي الجلسرين أو الدهون الهيكلية.

صيانة درجة الحرارة​

تساعد طبقات الدهون تحت الجلد أيضًا في العزل والحماية من البرد. يتم الحفاظ على درجة حرارة الجسم بشكل أساسي عن طريق الدهون البنية بدلاً من الدهون البيضاء. الأطفال لديهم تركيز أعلى من الدهون البنية.

تشكيل طبقة الدهون الغشائية​

أحماض اللينوليك واللينولينيك هي أحماض دهنية أساسية. هذه تشكل أحماض الأراكيدونيك والإيكوسابنتاينويك والدوكوساهيكسانويك. هذه للدهون الغشائية.

تتكون الدهون الغشائية من الأحماض الدهنية المتعددة غير المشبعة. تعتبر الأحماض الدهنية المتعددة غير المشبعة مهمة كمكونات للدهون الفوسفاتية، حيث يبدو أنها تمنح العديد من الخصائص المهمة للأغشية. واحدة من أهم الخصائص هي سيولة ومرونة الغشاء.

تكوين الكولسترول​

يقع جزء كبير من الكوليسترول في أغشية الخلايا. ويتواجد أيضًا في الدم بشكل حر على شكل بروتينات دهنية في البلازما. البروتينات الدهنية عبارة عن تجمعات معقدة من الدهون والبروتينات التي تجعل انتقال الدهون في محلول مائي أو مائي ممكنًا وتمكن من نقلها في جميع أنحاء الجسم.

يتم تصنيف المجموعات الرئيسية على أنها الكيلومكرونات (CM)، والبروتينات الدهنية منخفضة الكثافة جدًا (VLDL)، والبروتينات الدهنية منخفضة الكثافة (LDL)، والبروتينات الدهنية عالية الكثافة (HDL)، بناءً على الكثافات النسبية.

يحافظ الكوليسترول على سيولة الأغشية من خلال التفاعل مع مكوناتها الدهنية المعقدة، وتحديدًا الدهون الفوسفاتية مثل الفوسفاتيديل كولين والسفينغوميلين. يعد الكوليسترول أيضًا بمثابة مقدمة للأحماض الصفراوية وفيتامين د والهرمونات الستيرويدية.

تكوين البروستاجلاندين ودوره في الالتهاب​

الأحماض الدهنية الأساسية، أحماض اللينوليك واللينولينيك هي سلائف للعديد من أنواع الإيكوسانويدات المختلفة، بما في ذلك الهيدروكسي إيكوساتاترين والبروستانويدات (البروستاجلاندين والثرومبوكسان والبروستاسيكلين)، واللوكوترين (والليبوكسينات) والمريزولفينات وما إلى ذلك. تلعب هذه دورًا مهمًا في الألم والحمى والحمى. الالتهاب وتخثر الدم.

الفيتامينات "التي تذوب في الدهون".​

تعتبر الفيتامينات "التي تذوب في الدهون" (A وD وE وK) من العناصر الغذائية الأساسية التي لها وظائف عديدة.

يقوم أسيل الكارنيتين بنقل واستقلاب الأحماض الدهنية داخل وخارج الميتوكوندريا.

تساعد مادة البوليبرينول ومشتقاتها المفسفرة على نقل الجزيئات عبر الأغشية.

الكارديوليبينات هي نوع فرعي من الجليسروفوسفوليبيدات التي تحتوي على أربع سلاسل أسيل وثلاث مجموعات جلسرين. أنها تنشط الإنزيمات المشاركة في الفسفرة التأكسدية.

التمثيل الغذائي للدهون​

يتم امتصاص الدهون من الأمعاء وتخضع لعملية الهضم والتمثيل الغذائي قبل أن يتمكن الجسم من الاستفادة منها. معظم الدهون الغذائية عبارة عن دهون وجزيئات معقدة يحتاج الجسم إلى تكسيرها للاستفادة من الطاقة واستخلاصها.

هضم الدهون​

ويتكون هضم الدهون من هذه المراحل الرئيسية:-

1. استيعاب
2. استحلاب الدهون
3. هضم الدهون
4. التمثيل الغذائي للدهون
5. انحلال

امتصاص الدهون​

يتم امتصاص الأحماض الدهنية قصيرة السلسلة (ما يصل إلى 12 ذرة كربون) مباشرة.

الدهون الثلاثية والدهون الغذائية غير قابلة للذوبان في الماء وبالتالي يصعب امتصاصها. ولتحقيق ذلك، يتم تقسيم الدهون الغذائية إلى جزيئات صغيرة تزيد من المساحة المعرضة للهجوم السريع بواسطة الإنزيمات الهاضمة.

استحلاب الدهون​

تخضع الدهون الغذائية للاستحلاب مما يؤدي إلى تحرير الأحماض الدهنية. يتم تحقيق ذلك عن طريق التحلل المائي البسيط لروابط الإستر في الدهون الثلاثية.

يتم تقسيم الدهون إلى جزيئات صغيرة عن طريق المنظفات والخلط الميكانيكي. يتم تنفيذ العمل المنظف عن طريق العصارات الهضمية، ولكن بشكل خاص عن طريق الدهون المهضومة جزئيًا (صابون الأحماض الدهنية وموناسيل الجلسرين) والأملاح الصفراوية.

تحتوي الأملاح الصفراوية مثل حمض الكوليك على جانب كاره للماء (طارد للماء) وجانب آخر محب للماء أو محب للماء. وهذا يسمح لهم بالذوبان عند واجهة الزيت والماء، مع سطح كاره للماء ملامس للدهون ليتم امتصاصه والسطح المحب للماء في الوسط المائي. وهذا ما يسمى عمل المنظفات وهذا يستحلب الدهون وينتج مذيلات مختلطة.

تعمل المذيلات المختلطة كمركبات نقل للدهون القابلة للذوبان في الماء بشكل أقل من الطعام وأيضًا للكوليسترول والفيتامينات القابلة للذوبان في الدهون A وD وE وK.

هضم الدهون​

بعد الاستحلاب يتم تحلل الدهون أو تحللها بواسطة الإنزيمات التي يفرزها البنكرياس. أهم إنزيم يشارك هو الليباز البنكرياسي. يقوم الليباز البنكرياسي بتكسير روابط الإستر الأولية، روابط الإستر 1 أو 3. هذا يحول الدهون الثلاثية إلى 2-أحادي الجلسريد (2-أحادي الجلسرين). أقل من 10% من الدهون الثلاثية تبقى غير متحللة في الأمعاء.

التمثيل الغذائي للدهون​

تدخل الأحماض الدهنية قصيرة السلسلة إلى الدورة الدموية مباشرة ولكن يتم إعادة أسترة معظم الأحماض الدهنية مع الجلسرين في الأمعاء لتكوين الدهون الثلاثية التي تدخل إلى الدم كجزيئات بروتين دهني تسمى الكيلومكرونات.
يعمل الليباز البروتين الدهني على الكيلومكرونات لتكوين الأحماض الدهنية. يمكن تخزينها على شكل دهون في الأنسجة الدهنية، واستخدامها للطاقة في أي نسيج يحتوي على الميتوكوندريا باستخدام الأكسجين وإعادة استرته إلى الدهون الثلاثية في الكبد وتصديرها على شكل بروتينات دهنية تسمى VLDL (البروتينات الدهنية منخفضة الكثافة جدًا).

لدى VLDL نتيجة مماثلة للكيلومكرونات ويتم تحويله في النهاية إلى LDL (البروتينات الدهنية منخفضة الكثافة). الأنسولين يحاكي الليباز البروتين الدهني.

أثناء الجوع لفترات طويلة من الزمن يمكن أيضًا تحويل الأحماض الدهنية إلى أجسام كيتونية في الكبد. يمكن استخدام هذه الأجسام الكيتونية كمصدر للطاقة بواسطة معظم الخلايا التي تحتوي على الميتوكوندريا.

انحلال​

يتم تكسير الأحماض الدهنية بواسطة أكسدة بيتا. يحدث هذا في الميتوكوندريا و/أو في البيروكسيسومات لتوليد أسيتيل مرافق الإنزيم أ. هذه العملية هي عكس تخليق الأحماض الدهنية: تتم إزالة شظايا الكربون من نهاية الكربوكسيل للحمض. يحدث هذا بعد إزالة الهيدروجين والترطيب والأكسدة لتكوين حمض بيتا كيتو.

ثم يتحول الأسيتيل CoA إلى ATP وCO 2 وH 2 O باستخدام دورة حمض الستريك ويطلق طاقة تبلغ 106 ATP. تتطلب الأحماض الدهنية غير المشبعة خطوات إنزيمية إضافية للتحلل.

صحة الدهون والتغذية​

تلعب الدهون أدوارًا متنوعة في الأداء الطبيعي للجسم:

• أنها بمثابة مواد البناء الهيكلية لجميع أغشية الخلايا والعضيات
• أنها توفر الطاقة للكائنات الحية - حيث توفر أكثر من ضعف محتوى الطاقة مقارنة بالكربوهيدرات والبروتينات على أساس الوزن
• أنها تعمل كرسل جزيئية وجزيئات الإشارة في الجسم

تعتبر الدهون أيضًا مؤشرات حيوية للمرض وتشارك في العديد من الحالات المرضية. ومن المعروف أيضًا أن الدهون تلعب دورًا في التعديل الوراثي وتؤثر على خطر الإصابة بالأمراض المزمنة.

الدهون الغذائية​

يجب تناول بعض الأحماض الدهنية في النظام الغذائي. وهذا يشمل الأحماض الدهنية الأساسية (EFAs)، وحمض اللينوليك (LA، وهو حمض أوميغا 6 الدهني، 18: 2 ن -6)، وحمض اللينولينيك (LNA، وهو حمض أوميغا 3 الدهني، 18: 3 ن -3). تساعد هذه في تكوين الأحماض الدهنية المتعددة غير المشبعة (PUFAs) المستخدمة في الهياكل الخلوية وكمقدمات للتخليق الحيوي للعديد من الجزيئات التنظيمية في الجسم مثل PUFAs طويلة السلسلة، وحمض الأراكيدونيك، وحمض الإيكوسابنتاينويك (EPA، 20:5n-3)، و حمض الدوكوساهيكسانويك (DHA، 22:6n-3) والإيكوسانويدات. يعد DHA مرة أخرى ضروريًا للنمو العصبي والشبكي الطبيعي عند الرضع والأطفال الصغار.

آثار PUFA​

تساعد الدهون الغذائية في الوظائف البيوكيميائية والفسيولوجية كمعدلات لتصرفات الخلايا والجينات. على سبيل المثال، ترتبط PUFAs n-6 وn-3 بمستقبلات البيروكسيسوم المنشط بالناشر (PPARs) على الجينات. يعد جين PPAR مهمًا لاستقلاب الدهون والكربوهيدرات. وتلعب هذه أيضًا دورًا في الأمراض المزمنة مثل مرض السكري والحالات الالتهابية.

تم العثور على PUFA في النظام الغذائي للحد من خطر الإصابة بأمراض القلب والأوعية الدموية والسرطانات. بالإضافة إلى ذلك، من المعروف أن الأحماض الدهنية n-3 تقلل من شدة وأعراض الأمراض الالتهابية المزمنة، بما في ذلك التهاب المفاصل الروماتويدي ومرض التهاب الأمعاء، وقد تفيد أيضًا في تصحيح الاضطرابات النفسية.

تعدل PUFAs عملية التخليق الحيوي للإيكوسانويد في الأنسجة وأنواع الخلايا المختلفة، وهذا يمكن أن يؤثر على التعبير الجيني.

الأطعمة التي تحتوي على PUFA​

PUFA موجود في ثلاثة أشكال في الغذاء. وهي موجودة في LNA في الخضروات والبذور الزيتية والمكسرات، وEPA وDHA في أسماك المياه الباردة والطحالب.
SDA غني بالزيوت النباتية (مثل زيت بذور القنب وزيت بذور الكشمش الأسود) ولكن يمكن عزله وتركيزه من الأسماك البحرية. وبما أن الأحماض الدهنية n-3 لا يمكن تصنيعها في الجسم، فيجب تناولها مباشرة أو تكوينها من LNA.

المكملات الغذائية والتحصين​

يجب أن يكون النظام الغذائي منخفضًا بالدهون المشبعة. ومع ذلك، فإن الأحماض الدهنية الأساسية وn-3 PUFA مهمة في النظام الغذائي.

تتم أيضًا إضافة مصادر PUFAs n-3 مباشرة إلى حليب الأطفال لتوفير ما يكفي من DHA للتطور الطبيعي للجهاز العصبي أثناء مرحلة الطفولة المبكرة. تتم إضافة هذه المكملات إلى منتجات الألبان وغير الألبان لتقليل خطر الإصابة بأمراض القلب ومخاطر السرطان وخطر السمنة. يتم احتواء n-3 PUFA وإضافته في مسحوق السمك وزيت السمك والزيوت النباتية وزيت بذر الكتان وزيت الكانولا وما إلى ذلك.

الدهون والفيتامينات​

يعد الحد الأدنى من الدهون الغذائية أمرًا مهمًا لأنه يساعد في امتصاص الفيتامينات القابلة للذوبان في الدهون (A وD وE وK) والكاروتينات.

الدهون والأمراض المزمنة​

تلعب الدهون الموجودة في النظام الغذائي دورًا في الإصابة بالأمراض المزمنة. على سبيل المثال، يُعزى ما يصل إلى 70% من جميع حالات السرطان في الولايات المتحدة إلى النظام الغذائي. يصاب حوالي نصف السكان وفقًا لوزارة الزراعة الأمريكية بمرض مزمن مرتبط بالنظام الغذائي ومسؤول عن الأسباب الرئيسية للوفاة مثل أمراض القلب والسرطان والسكتة الدماغية والسكري وتصلب الشرايين. وهذا يرفع تكاليف الرعاية الصحية السنوية في الولايات المتحدة إلى 250 مليار دولار. تؤدي الدهون العالية، وخاصة الدهون المتحولة والدهون غير المشبعة، إلى أمراض القلب والتهاب المفاصل التنكسي والالتهابي وهشاشة العظام والسمنة والسرطان وما إلى ذلك.