Какими гормонами активируется фермент липаза. Лингвальная липаза

Первое, что происходит при использовании нейтрального жира во время голодания и физической нагрузки – это активация ферментов, отвечающих за отщепление жирных кислот от триацилглицерола. Первый активируемый фермент называется триацилглицерол-липаза или ТАГ-липаза.

В настоящее время существует современная , другая концепция регуляции ферментов, отвечающих за мобилизацию триацилглицеролов в клетках. Согласно этой теории гормон-чувствительной на самом деле является HSL-липаза (hormone-sensitive lipase , здесь ДАГ-липаза ), а не ТАГ-липаза.

На данной странице изложена еще принятая, но устарешая, схема регуляции липолиза.

Кроме ТАГ-липазы, в адипоцитах имеются еще диацилглицерол-липаза (ДАГ-липаза) и моноацилглицерол-липаза (МАГ-липаза), которые постоянно активны, однако в покое их активность не проявляется из-за отсутствия субстрата. Как только в клетке после работы ТАГ-липазы появляются диацилглицеролы, начинает работать постоянно активная ДАГ-липаза, продукт ее реакции моноацилглицерол (МАГ) является субстратом для МАГ-липазы. Образующиеся жирные кислоты и глицерол покидают клетку.

Гидролиз триацилглицеролов липазами жировой клетки

Для регуляции активности ТАГ-липазы обязательно наличие гормонального влияния (адреналин, глюкагон, соматотропин, инсулин и ряд других гормонов).

Активация триацилглицерол-липазы

Гормонзависимая активация липолиза в адипоцитах адреналином и глюкагоном происходит при напряжении организма (голодание , длительная мышечная работа , охлаждение ). Активность ТАГ-липазы зависит, главным образом, от соотношения инсулин / глюкагон.

В целом последовательность событий активации липолиза по классической, но устаревшей, схеме выглядит следующим образом:

1. Молекула гормона (адреналин, глюкагон, АКТГ) взаимодействует со своим рецептором.
2. Активный гормон-рецепторный комплекс воздействует на мембранный G-белок .
3. G-белок активирует фермент аденилатциклазу .
4. Аденилатциклаза превращает АТФ в циклический АМФ (цАМФ) – вторичный посредник (мессенджер).
5. цАМФ аллостерически активирует фермент протеинкиназу А .
6. Протеинкиназа А фосфорилирует ТАГ-липазу и активирует ее.
7. ТАГ-липаза отщепляет от триацилглицеролов жирную кислоту в 1 или 3 положении с образованием диацилглицерола (ДАГ).

Каскадный механизм активации ТАГ-липазы

Кроме гормонов, влияющих на активность аденилатциклазы через G-белки, существуют иные механизмы активации. Например, соматотропный гормон увеличивает количество аденилатциклазы, глюкокортикоиды способствуют синтезу ТАГ-липазы.

Классический механизм формирования ожирения предусматривает повышение способности к образованию жира и его отложению в жировой ткани, в основном в «жировых депо», и затруднение мобилизации жира из тканей . Повышенное накопление жира в организме осуществляется за счет не столько экзогенно вводимых и эндогенно образуемых жиров, сколько углеводов. Активация циклов обмена веществ, способствующих новообразованию жиров из углеводов, при ожирении преимущественно выражена в жировой ткани. Естественно, она должна занять центральное место среди патогенетических механизмов тучности.

Жировая ткань у здорового человека составляет до 20% массы тела, но у тучного субъекта может достигать 40- 50%, а в отдельных случаях возрастать до 70%. Большую часть жировой ткани составляют триглицериды (70-90%). Жировая ткань в норме не является простым депо жира. Она обладает высокой метаболической активностью. В ней непрерывно совершаются интенсивные процессы обмена веществ, такие как синтез и гидролиз липидов: синтез жирных кислот, в том числе из углеводов, их эстерификация в триглицериды или нейтральный жир, его депонирование и расщепление с образованием жирных кислот, использование последних для энергетических целей. У здорового человека процессы липогенеза и липолиза уравновешены. Синтез жира обеспечивают два метаболических цикла - гликолитический и пентозный.

По гликолитическому пути осуществляется синтез глицерина из глюкозы через стадию образования α-глицерофосфата. Свободный глицерин в жировой ткани используется для синтеза триглицеридов. Стадии пентозного цикла включают образование пировиноградной кислоты из моносахаридов и глюкогенных аминокислот, декарбоксилирование с последующим образованием ацетил-КоА. Ацетил-КоА при участии аденозинтрифосфата (АТФ) и НАДФ-Н2 конденсируется через ряд этапов в высшие жирные кислоты. Если пентозный цикл неактивен, то в среде преобладает невосстановленный НАДФ и процессы липосинтеза неинтенсивны. При преобладании в среде восстановленного НАДФ, или НАДФ-Н2, липосинтез активируется.

Известно, что отложение жира в жировой ткани происходит в основном в результате его новообразования из углеводов пищи. Интенсивность реакций пентозного цикла и определяет скорость формирования жирных кислот из глюкозы. В жировой ткани по сравнению с другими тканями организма пентозофосфатный цикл обладает наивысшей активностью. Соотношение этого и гликолитического цикла в жировой ткани составляет приблизительно 1:1, а в печени 1: 12. В кишечной ткани обмен по пентозному циклу вообще не осуществляется [Лейтес С. М., 1967]. Расчеты по результатам исследований с меченым углеродом показали, что жировая ткань использует около 50% поступившей в нее глюкозы в реакциях гликолиза и 50% окисляется по пентозофосфатному и другим альтернативным путям обмена.

Доказано, что процессы липосинтеза при ожирении усиливаются в значительной мере повышением активности не гликолиза, а пентозофосфатного цикла [Шонка Г., Ермоленко Р. И., 1960]. Избыточное питание, особенно чрезмерное поступление углеводов с пищей, считают одним из серьезных факторов, способствующих активации пентозофосфатного цикла.

Ферментное соотношение в жировой ткани до недавнего времени изучали лишь в опытах на животных [Лейтес С. М., Давтян Н. К., 1965; Покровский А. А., Пиленицына Р. А., 1966; Когп, 1955, 1959; Korn et al., 1957]. Во многих работах показана важная роль липаз (гидролазы эфиров глицерина и жирных кислот; КФ 3.1.1.3) в процессах обмена веществ в жировой ткани.

Различают несколько типов липаз, активность которых регулируется различными факторами: липаза, активируемая адреналином; липаза, действующая в нестимулированной ткани; липаза липопротеидная, активность которой повышается при инкубации с гепарином . Жиромобилизующая липаза осуществляет гидролиз триглицеридов, обеспечивает поступление в кровь НЭЖК с последующим их использованием в качестве энергетического материала. Липазу жировой ткани, кроме адреналина, активируют норадреналин, соматотропный гормон, АКТГ. Липопротеидная липаза обладает как липолитическим, так и липосинтетическим действием в отношении триглицеридов жировой ткани . Кроме гепарина, активность липопротеидлипазы повышает добавление в инкубационную среду инсулина и глюкозы. Липопротеид-липаза в жировой ткани подготавливает липопротеиды крови к ассимиляции и синтезу триглицеридов.

У человека с нормальным обменом веществ, не страдающего ожирением, и та и другая липаза, будучи достаточно активными, в известной мере уравновешивают процессы липогенеза и липосинтеза [Давтян Н. К., 1962; Лейтес С. М. Давтян Н. К., 1963, 1965; Давтян Н. К., Буртман Р. Н., 1964; Nestel, Havel, 1962; Stern et al., 1962; Chlouverakis, 1963, 1979, и др.].

У тучных животных снижена липолитическая активность жировой ткани . Многие авторы [Лейтес С. М., 1962, 1967; Kekwick, Pawan, 1963, 1964, и др.] сообщали, что при ожирении липолитический эффект специально подобранных диет, в том числе малой энергетической ценности, с высоким содержанием жира объясняется активацией липолитических ферментов.

Это стало предпосылкой для определения активности липаз в подкожной жировой ткани у больных ожирением в Институте питания АМН СССР [Покровский А. А., Оленева В. А., Пиленицина Р. А., 1964]. Наблюдения показали, что у всех тучных людей резко снижена активность обеих липаз. Активность жиромобилизующей липазы у больных ожирением снижена в 5 раз, липопротеидлипазы- в 2,6 раза. Те же соотношения сохранялись при применении активаторов - адреналина и гепарина.

Одновременное снижение активности двух ферментов противоположного действия позволило выдвинуть гипотезу о глубокой метаболической инертности жировой ткани у больных ожирением. Тем не менее при общей низкой активности ферментов особенно снижена активность фермента, обеспечивающего липолиз.

Соотношение липопротеидной и жиромобилизующей липаз в подкожной жировой ткани весьма демонстративно показывает преобладание у больных ожирением липосинтеза над липолизом при общей метаболической инертности жировой ткани. Сдвиг активности ферментов в сторону липосинтеза, как было показано, отчетливо виден при стимуляции физиологическими активаторами. В этих условиях соотношение активности липопротеидной и жиромобилизующей липаз в жировой ткани у тучных более чем в Образа превышало соответствующий показатель у здоровых людей. Следует не только оценить это явление с точки зрения снижения процессов биологического окисления, нарушения динамического равновесия между мобилизацией НЭЖК жировой тканью при ожирении и недостаточностью их использования в энергетических целях другими тканями организма, но и предположить своеобразное блокирование перманентного вывода НЭЖК из жировых депо, что прямо связано с торможением липолиза вследствие снижения активности ферментов.

За последние годы возрос интерес к еще одному ферменту жировой ткани - глюкозо-6-фосфат-дегидрогеназе (Г-6-ФДГ). Этот фермент является ключевым в пентозофосфатном цикле, а в жировой ткани пентозный путь превращения глюкозо-6-фосфата функционирует весьма интенсивно. Глюкозо-6-фосфат окисляется под влиянием дегидрогеназы в 6-фосфоглюконат, который затем подвергается дальнейшему окислению благодаря действию другой дегидрогеназы. Жировая ткань остается наиболее богатым источником дегидрогеназ, дегидрирующих высшие жирные кислоты. В этом отношении активность жировой ткани выше активности печени в 2-3 раза, мышц и почек-в 30 раз [Лейтес С. М., 1948, 1954]. Высокая активность Г-6-ФДГ пентозного пути еще раз свидетельствует о большой способности жировой ткани генерировать НАДФН2, необходимый для биосинтеза жирных кислот . Активность Г-6-ФДГ повышается при усиленном откармливании нормальных животных , а также при кормлении крыс пищей, обогащенной углеводами . И то, и другое, по-видимому, объясняется усилением липогенеза в условиях опытов.

Активность Г-6-ФДГ в жировой ткани определяли в микроучастке подкожной жировой клетчатки, добытой путем эксцизии из передней брюшной стенки [Мокина М. Н., 1971]. Использовали спектрофотометрический метод Корнберга и Хорекера в модификации Ю. Л. Захарьина (1967). Активность выражена в микромолях НАДФ, восстановленного за 1 мин, в расчете на 1 г растворенного белка. Белок в жировой ткани определяли методом Лоури (1967). Контролем служили 23 человека (13 мужчин в возрасте 18- 54 лет и 10 женщин в возрасте 16-50 лет) с нормальной массой тела. У лиц контрольной группы биоптат получали во время операции по поводу аппендицита.

Средние величины активности Г-6-ФДГ у людей с нормальной массой тела составили 20,42+3,28 мкМ/(мин·г) белка.

В наших исследованиях при ожирении активность Г-6-ФДГ оказалась значительно сниженной по сравнению с нормой в 3,7 раза . Тяжесть ожирения не влияла на активность фермента.

Наиболее низкая активность фермента оказалась у людей, давно страдающих ожирением. Так, если ожирение возникало с детских лет или продолжалось 15-20 лет, то активность Г-6-ФДГ была в пределах 4,46±0,76-4,92±1,45 Ед, а при давности болезни не больше 3-5 лет она составляла 12,69±1,75 Ед. У больных последней группы, относительно недавно достигших разных степеней ожирения, активность фермента была почти в 3 раза выше.

Следовательно, у больных ожирением наряду с низкой активностью липолитических ферментов в жировой ткани значительно снижена активность глюкозо-6-фосфат-дегид-рогеназы - одного из ферментов, обеспечивающих необходимое количество НАДФ для биосинтеза жирных кислот, ключевого фермента пентозного цикла. Следовательно, в определенной мере заторможен липосинтез. Представленные данные еще раз подтверждают гипотезу о своеобразной инертности метаболических процессов, о заторможенности ферментных реакций у больных ожирением.

ТЕМА 8.7. МОБИЛИЗАЦИЯ ЖИРА. ГОРМОНАЛЬНАЯ

РЕГУЛЯЦИЯ МОБИЛИЗАЦИИ ЖИРОВ

1. Жиры, депонированные в адипоцитах в абсорбтивный период, используются как источник энергии в период голодания и при длительной физической работе. Жиры являются самыми высококалорийными веществами в организме, так как жирные кислоты, входящие в их состав, являются наиболее восстановленными молекулами (т.е. содержащими много связей -СН 2 -), при окислении которых выделяется большое количество энергии. Так, при окислении 1 г жиров выделяется 9,7 ккал, а 1 г углеводов - 4,7 ккал.

Мобилизация жира происходит в основном под действием гормонов глюкагона и адреналина и представляет собой гидролиз жира в адипоцитах до жирных кислот и глицерола ферментом - гормончувствительной

Рис. 8.16. Мобилизация жира из жировых депо

ГЧ-липаза - гормончувствительная липаза (ТАГ-липаза).

После отделения первой жирной кислоты под действием ТАГ-липазы остальные сложноэфирные связи в ДАГ и МАГ гидролизуются другими липазами

липазой (или ТАГ-липазой) (рис. 8.16). Этот фермент находится в адипоцитах и активируется путем фосфорилирования через аденилатциклазную систему. Кроме гормончувствительной липазы, в регуляции мобилизации жиров участвует и белок перилипин, который в дефосфорилированной форме покрывает капли жира в адипоцитах (рис. 8.17), а при фосфорилировании отделяется от них, и молекулы ТАГ становятся доступными действию гормончувствительной липазы.

Мобилизация жиров стимулируется также норадреналином, секретируемым симпатическими нервными окончаниями при физической работе и стрессе и передающим сигнал через аденилатциклазную систему. Действие норадреналина через синапсы более эффективно, чем действие циркулирующего в крови адреналина.

В результате мобилизации жиров концентрация жирных кислот в крови увеличивается приблизительно в два раза. Время полужизни жирных кислот очень мало (менее 5 минут); это означает, что существует быстрый поток жирных кислот из жировой ткани к другим органам. Жирные кислоты, как гидрофобные молекулы, транспортируются кровью в периферические ткани в комплексе с белком альбумином, имеющим центры связывания гидрофобных молекул.

Рис. 8.17. Роль перилипина в регуляции мобилизации жиров из жировой ткани

А - до действия глюкагона; Б - после действия гормона

Перилипин (П) фосфорилируется протеинкиназой А и отделяется от жировой капли. Фосфорилированная гормончувствительная липаза (ГЧЛ) получает доступ к субстрату - ТАГ и начинает их гидролиз. П-Ф - перилипин фосфорилированный

ТЕМА 8.8. β-ОКИСЛЕНИЕ ВЫСШИХ ЖИРНЫХ КИСЛОТ - ИСТОЧНИК ЭНЕРГИИ ДЛЯ СИНТЕЗА АТФ. РЕГУЛЯЦИЯ I -ОКИСЛЕНИЯ

Жирные кислоты, как и глюкоза, являются основными «топливными молекулами». Большинство тканей, кроме нервной ткани, эритроцитов (в которых отсутствуют митохондрии), использует жирные кислоты как источник энергии.

Жирные кислоты, проникающие из крови в клетку, сначала подвергаются реакции активации под действием фермента ацил-КоА-синтетазы:

Жирные кислоты могут вступать в различные реакции: окисления, синтеза ТАГ или фосфолипидов только в виде КоА-производных.

2. β-Окисление жирных кислот - это специфический путь катаболизма

жирных кислот, продуктом которого является ацетил-КоА. Название «β-окисление» эти реакции получили потому, что окисление в радикале жирной кислоты происходит по β-углеродному атому. β-Окисление жирных кислот и последующее за ним окисление ацетил-КоА в ЦТК служат источником энергии для синтеза АТФ.

Процесс β-окисления происходит в матриксе митохондрий и только в аэробных условиях, так как он связан с ЦПЭ через коферменты дегидрогеназ, водород от которых поступает в ЦПЭ. Внутренняя мембрана митохондрий непроницаема для ацил-КоА, поэтому существует система переноса

радикала жирных кислот через мембрану в комплексе с молекулой карнитина (рис. 8.18). Фермент карнитинацилтрансфераза I, осуществляющий перенос ацила на карнитин на внешней мембране митохондрий, является регуляторным в процессе β-окисления, так как определяет скорость переноса жирных кислот внутрь митохондрий.

Рис. 8.18. Транспорт высших жирных кислот через мембраны митохондрий

Во внешней мембране митохондрий находится фермент карнитинацилтрансфераза I, который катализирует перенос ацила с КоА на небольшую молекулу - карнитин. Затем ацилкарнитин с помощью транслоказы проходит через внутреннюю мембрану митохондрий, где фермент карнитинацилтрансфераза II переносит ацил на внутримитохондриальный HS-KoA. Фермент карнитинацилтрансфераза I - регуляторный в процессе β-окисления, ингибитором этого фермента является малонил-КоА

3. После того как ацил-КоА попадает в матрикс митохондрий, начинается процесс β-окисления, представляющий собой четыре последовательные реакции, которые заканчиваются укорочением жирной кислоты на два углеродных атома, отделяющиеся в форме ацетил-КоА (рис. 8.19). Эти четыре реакции β-окисления (дегидрирование, гидратация, дегидрирование, отщепление ацетил-КоА) обычно называют «циклом β-окисления», так как имеется в виду, что одни и те же реакции повторяются с радикалом жирной кислоты до тех пор, пока вся кислота не превратится в ацетильные остатки.

Количество молекул АТФ, которые образуются при окислении жирной кислоты, можно рассчитать по формуле:

2* - энергия двух макроэргических связей АТФ используется на активацию жирной кислоты.

Рис. 8.19. Реакции β-окисления жирных кислот

4. Регуляция β-окисления. Скорость процесса β-окисления зависит от ряда факторов:

состояния голодания или сытости (т.е. соотношения инсулин - глюкагон);

активности регуляторного фермента карнитинацилтрансферазы I;

доступности субстрата - жирных кислот;

потребности клетки в энергии;

доступности кислорода.

Под действием инсулина, гормона «сытого состояния» в клетках печени появляется ингибитор регуляторного фермента карнитинацилтрансферазы I - малонил-КоА (рис. 8.18). Это вещество образуется в первой реакции синтеза жирных кислот, катализируемой регуляторным ферментом синтеза жирных кислот - ацетил-КоА-карбоксилазой. Появление в гепатоцитах малонил-КоА немедленно ингибирует β-окисление жирных кислот, таким образом, синтез и окисление жирных кислот не могут происходить одновременно. При голодании или физической работе под действием гормонов глюкагона или адреналина синтез малонил-КоА снижается и скорость β-окисления увеличивается, следовательно, окисление жирных кислот становится важным источником энергии при голодании или длительной физической работе.

В мышцах карнитинацилтрансфераза I также ингибируется малонилКоА. Хотя эта ткань не синтезирует жирные кислоты, в ней имеется изофермент ацетил-КоА-карбоксилазы, синтезирующий малонил-КоА для регуляции β-окисления. Этот изофермент фосфорилируется под действием протеинкиназы А, активируемой в клетках адреналином, и АМФ-зависимой протеинкиназой и таким образом ингибируется; концентрация малонилКоА снижается. Следовательно, при физической работе, когда в клетке появляется АМФ, под действием адреналина активируется β-окисление, однако его скорость зависит еще и от доступности кислорода. Поэтому β-окисление становится источником энергии для мышц только через 10-20 минут после начала физической нагрузки (так называемые аэробные нагрузки), когда приток кислорода к тканям увеличивается.

5. При голодании и физической работе активируется липолиз в жировой ткани и поток жирных кислот в ткани увеличивается. Жирные кислоты становятся важным источником энергии для таких тканей, как скелетные мышцы, миокард, печень. Однако мозг не может использовать жирные кислоты как источник энергии, потому что они не проникают через гематоэнцефалический барьер, являясь гидрофобными молекулами. Поэтому в таких ситуациях, особенно при длительном голодании, печень перерабатывает ~50% поступающих в нее жирных кислот в другие источники энергии - кетоновые тела, которые может утилизировать нервная ткань.

Расчет энергетического баланса β-окисления: При расчете количества АТФ, образуемого при β-окислении жирных кислот необходимо учитывать:

*количество образуемого ацетил-SКоА – определяется обычным делением числа атомов углерода в жирной кислоте на 2;

*число циклов β-окисления. Число циклов β-окисления легко определить исходя из представления о жирной кислоте как о цепочке двухуглеродных звеньев. Число разрывов между звеньями соответствует числу циклов β-окисления. Эту же величину можно подсчитать по формуле (n/2 -1), где n – число атомов углерода в кислоте,

*число двойных связей в жирной кислоте. В первой реакции β-окисления происходит образование двойной связи при участии ФАД. Если двойная связь в жирной кислоте уже имеется, то необходимость в этой реакции отпадает и ФАДН2 не образуется. Количество необразованных ФАДН2 соответствует числу двойных связей. Остальные реакции цикла идут без изменений;

*количество энергии АТФ, потраченной на активацию (всегда соответствует двум макроэргическим связям).

Окисление жирных кислот с нечетным числом углеродных атомов . Ж к-ты с нечетным числом углеродов поступают в организм с растительной пищей и морепродуктами. Их окисление происходит по обычному пути до последней реакции, в которой обр-ся пропионил-SКоА. Суть превращений пропионил-SКоА сводится к его карбоксилированию, изомеризации и обр-ию сукцинил-SКоА. В этих реакциях участвуют биотин и В12.

Окисление ненасыщенных жирных кислот. При окислении ненасыщенных жирных кислот возникает потребность клетки в дополнительных ферментах изомеразах. Эти изомеразы перемещают двойные связи в жирнокислотных остатках из γ- в β-положение и переводят природные двойные связи из цис- в транс-положение. Т.о., уже имеющаяся двойная связь готовится к β-окислению и пропускается первая реакция цикла, в которой участвует ФАД.

Глицерин – трехатомный спирт, водорастворим и легко всасывается из кишечника и по воротной вене поступает в печень. Окисление глицерина

Глицерин сначала фосфорилируется с участием АТФ до глицерофосфата (3-фосфоглицерол). Затем под действием НАД-зависимой глицерофосфатдегидрогеназы окисляется до 3-фосфоглицеринового альдегида. Фосфоглицериновый альдегид далее может окисляться до пировиноградной и молочной кислоты.

Связь в-окисления с ЦК и Дц : Таким образом, молекула жирной кислоты в конце концов распадается до продуктов, имеющих всего два углеродных атома, превращающихся в цикле трикарбоновых кислот. Восстановленные коферменты впоследствии вновь окисляются в дыхательной цепи с одновременным образованием макроэргических фосфатов. С точки зрения образования АТР, окисление жирных кислот составляет основной энергетический резерв организма.

Регуляция в-окисления: Ключевой фермент – карнитинацилтрансфераза1, аллостерический фермент, в печени его аллостерический ингибитор – малонилКоА. Активируют: катехоламины, СТГ, глюкагон. Ингибирует: инсулин.

Е значение в-окисление имеет для скелетных мышц (50% Е), для сердечной мышцы (70%), головной мозг и другие нервные ткани, а также эритроциты не используют жирные к-ты для окисления; они не поступают в головной мозг, т.к. не проходят ч/з гематоэнцефалический барьер.

23. Липолиз и липогенез. Значение. Зависимость липогенеза от ритма питания и состава пищи. Регуляция липолиза и липогенеза. Транспорт и использование жирных кислот, образующихся при мобилизации жира.

Синтезируясь во время и сразу после приема пищи (липогенез) и запасаясь в жировой ткани, триацилглицеролы являются формой хранения насыщенных и мононенасыщенных жирных кислот. Распад триацилглицеролов (триглицеридов) по-другому называется липолиз или мобилизация жира. Он идет в жировых клетках постоянно и обычно существует равновесие между синтезом и распадом ТАГ.

Даже в состоянии покоя организма печень, сердце, скелетные мышцы и другие ткани (кроме эритроцитов и нейроцитов) более 50% энергии получают из окисления жирных кислот, поступающих из жировой ткани благодаря фоновому липолизу. По мере уменьшения резервов глюкозы клетки все больше энергии получают из окисления жирных кислот. Таким образом, насыщенные жирные кислоты выполняют роль своеобразного буфера энергии в организме. Мобилизация триацилглицеролов и окисление жирных кислот активируется при нормальных физиологических стрессовых ситуациях – эмоциональный стресс, мышечная работа, голодание, при патологических состояниях – сахарный диабет I типа, другие гормональные заболевания (гиперкортицизм, гипертиреоз). В результате липолиза в адипоцитах образуются свободный глицерол и жирные кислоты. Глицерол с кровью доставляется в печень и почки, здесь фосфорилируется и окисляется в метаболит гликолиза диоксиацетонфосфат. В зависимости от условий ДАФ может включаться в реакции глюконеогенеза (при голодании, мышечной нагрузке) или окисляться в гликолизе до пировиноградной кислоты. Жирные кислоты транспортируются в крови в комплексе с альбуминами плазмы:

При физической нагрузке – в мышцы,

В обычных условиях и при голодании – в мышцы и большинство тканей, однако при этом около 30% жирных кислот захватывается печенью.

При голодании и физической нагрузке после проникновения в клетки жирные кислоты вступают на путь β-окисления.

В целом мобилизацию жира можно представить как последовательность следующих событий:

1.Липолиз – гормонзависимый распад ТАГ в жировой ткани или резервных ТАГ в самой клетке.

2.Транспорт жирных кислот из жировой ткани по крови в комплексе с альбумином.

3.Проникновение жирной кислоты в цитозоль клетки-мишени.

4.Активация жирной кислоты через присоединение HS-КоА.

5.Карнитин-зависимое перемещение жирной кислоты в митохондрию.

6.Окисление жирной кислоты с образованием ацетильных групп (в форме ацетил-S-КоА).

7.Сгорание ацетил-S-КоА в цикле лимонной кислоты или синтез (только в печени) кетоновых тел.

В качестве источника энергии могут использоваться только свободные, т.е. неэстерифицированные, жирные кислоты. Поэтому триглицериды сначала гидролизуются при помощи специфических тканевых ферментов – липаз – до глицерина и свободных жирных кислот. Последние из жировых депо могут переходить в плазму крови (мобилизация высших жирных кислот), после чего они используются тканями и органами тела в качестве энергетического материала. В жировой ткани содержится несколько липаз, из которых наибольшее значение имеют триглицеридлипаза (так называемая гормоночувствитель-ная липаза), диглицеридлипаза и моноглицеридлипаза. Активность двух последних ферментов в 10–100 раз превышает активность первого. Три-глицеридлипаза активируется рядом гормонов (например, адреналином, норадреналином, глюкагоном и др.), тогда как диглицеридлипаза и мо-ноглицеридлипаза не чувствительны к их действию. Триглицеридлипаза является регуляторным ферментом. Первое, что происходит при использовании нейтрального жира во время голодания и физической нагрузки – это активация фермента, отвечающего за отщепление первой жирной кислоты от триацилглицерола. Фермент называется гормон-чувствительная триацилглицерол-липаза или ТАГ-липаза. Кроме ТАГ-липазы, в адипоцитах имеются еще диацилглицерол-липаза (ДАГ-липаза) и моноацилглицерол-липаза (МАГ-липаза), активность которых высока и постоянна, однако в покое эта активность не проявляется из-за отсутствия субстрата. Как только в клетке после работы ТАГ-липазы появляются диацилглицеролы начинает работать постоянно активная ДАГ-липаза, продукт ее реакции моноацилглицерол (МАГ) является субстратом для МАГ-липазы. Образующиеся жирные кислоты и глицерол покидают клетку. Для регуляции активности ТАГ-липазы обязательно наличие гормонального влияния (адреналин, глюкагон, соматотропин, инсулин и др).

В целом последовательность событий активации липолиза выглядит следующим образом:

1.Молекула гормона (адреналин, глюкагон, АКТГ) взаимодействует со своим рецептором.

2.Активный гормон-рецепторный комплекс воздействует на мембранный G-белок.

3.G-белок активирует фермент аденилатциклазу.

4.Аденилатциклаза превращает АТФ в цАМФ – вторичный посредник (мессенджер).

5. цАМФ аллостерически активирует фермент протеинкиназу А.

6.Протеинкиназа А фосфорилирует ТАГ-липазу и активирует ее.

7.ТАГ-липаза отщепляет от триацилглицеролов жирную кислоту в 1 или 3 положении с образованием диацилглицерола (ДАГ). Активная триглицеридлипаза расщепляет триглицерид на диглицерид и жирную кислоту. Затем при действии ди- и моноглицеридлипаз образуются конечные продукты липо-лиза – глицерин и свободные жирные кислоты, которые поступают в кровяное русло.

Скорость липолиза триглицеридов не является постоянной, она подвержена регулирующему влиянию различных факторов, среди которых особое значение имеют нейрогормональные.

Связанные с альбуминами плазмы крови в виде комплекса свободные жирные кислоты с током крови попадают в органы и ткани, где комплекс распадается, а жирные кислоты подвергаются либо β-окислению, либо частично используются для синтеза триглицеридов, глицерофосфолипидов, сфингофосфолипидов и других соединений, а также на эстерификацию холестерина. При физической работе и других состояниях организма, требующих повышенных энергозатрат, потребление триглицеридов жировой ткани как энергетического резерва увеличивается.

Активируют: катехоламины (адреналин), глюкагон, тироксин, кортизол, цАМФ. Ингибирует: инсулин.

Липогенез – это синтез жира из глицерина и жирных к-т. Происходит в печени и жировой ткани. Глицерин и жирные к-ты должны быть в активной форме. В жировой тк глицеролкиназа отсутствует, поэтому активная форма обр-ся из ДОАФ – метаболита гликолиза (из глюкозы). Синтез жира протекает в адбсортивный период (после еды). Молекулы жира в адипоцитах объединяются крупной каплей и явл-ся компактной формой хранения Е запасов. Обмен жира в жировой тк протекает очень активно: обновляется полностью за несколько дней. В печени ежесуточно обр-ся 20-50г жира, который поступает в кровь в составе ЛПОНП. Ключевой фермент: ацилтрансфераза. Активируют: инсулин, эстрогены и АТФ. Ингибируют: катехоламины, СТГ, йодтиронины, АКТГ, АДФ. Синтез нейтральных жиров происходит за счет этерификации глицеро-1-фосфата двумя активированными жирными кислотами. Фосфатная группа образованной фосфатидной кислоты отщепляется фосфатазами, что приводит к образованию диацилглицерина, который далее реагирует с другой активированной жирной кислотой, образуя триацилглицерин. Триацилглицерины составляют энергетическое депо организма. Они обладают очень высокой теплотой окисления, равной 37,6 кДж/моль. Жиры локализованы в жировых клетках (адипоцитах) и характеризуются высокой скоростью метаболизма. Их превращение непосредственно регулируется гормонами, в частности инсулином и адреналином. Реакции биосинтеза липидов могут идти в гладкой эндоплазматической сети клеток всех органов. Субстратом для синтеза жиров de novo является глюкоза. Как известно, попадая в кл, глюкоза превращается в гликоген, пентозы и окисляется до пировиноградной кислоты. При высоком поступлении глюкоза используется для синтеза гликогена, но этот вариант ограничивается объемом клетки. Поэтому глюкоза "проваливается" в гликолиз и превращается в пируват либо напрямую, либо через пентозофосфатный шунт. Во втором случае образуется НАДФН, который понадобится впоследствии для синтеза жирных к-т. Пируват переходит в митохондрии и декарбоксилируется в ацетил-SКоА и вступает в ЦТК. Однако в состоянии покоя, при отдыхе, при наличии избыточного количества энергии в клетке реакции ЦТК (в частности, изоцитратдегидрогеназная реакция) блокируются избытком АТФ и НАДН. В результате накапливается первый метаболит ЦТК – цитрат. По градиенту концентрации он перемещается в цитозоль, расщепляется с образованием ацетил-SКоА, который далее используется в биосинтезе холестерола, жирных кислот и триацилглицеролов. Оксалоацетат, также образуемый из цитрата, восстанавливается до яблочной кислоты и возвращается в митохондрии *посредством малат-аспартатного челнока (на рисунке не показан), *после декарбоксилирования малата до пирувата НАДФ-зависимым малик-ферментом. Образованный НАДФН будет использован при синтезе жирных кислот.

Голодание, мышечная работа, покой в постабсорбтивный период. В постабсорбтивный период и при голодании хиломикроны и ЛПОНП в крови отсутствуют. Так как данному состоянию обычно сопутствует гипогликемия, то для ее компенсации из поджелудочной железы секретируется глюкагон. Под влиянием глюкагона и других гормонов в жировых депо активируется расщепление ТАГ до жирных кислот и глицерола (липолиз). Транспорт жирных кислот, вышедших в кровь, осуществляется альбумином. При физической работе гормоны адреналин, соматотропин и глюкокортикоиды, влияя на адипоциты, также вызывают в них липолиз и выход жирных кислот в кровь. В комплексе с альбумином эти кислоты главным образом доставляются в мышцу для обеспечения мышечного сокращения. В состоянии покоя, когда процессы пищеварения уже закончились, при краткосрочном и длительном голодании, при физической нагрузке в большинстве клеток, кроме нейронов и эритроцитов, жирные кислоты сгорают в процессах β-окисления и ЦТК, обеспечивая 50% и более всей энергии клетки. В печени при длительном голодании (более 20 часов) жирные кислоты направляются в кетогенез на синтез кетоновых тел. Кетоновые тела далее разносятся по организму, преобразуются в ацетил-SКоА и используются для энергетического обеспечения клеток.

24. Биосинтез жирных кислот: последовательность реакций, физиологическое значение, регуляция.

Биосинтез жирных кислот наиболее активно происходит в цитозоле клеток печени, кишечника, жировой ткани в состоянии покоя или после еды.

Условно можно выделить 4 этапа биосинтеза:

1. Образование ацетил-SКоА из глюкозы, других моносахаров или кетогенных аминокислот.

2. Перенос ацетил-SКоА из митохондрий в цитозоль:*может быть в комплексе с карнитином, подобно тому как переносятся внутрь митохондрии высшие жирные кислоты, но здесь транспорт идет в другом направлении, *обычно в составе лимонной кислоты, образующейся в первой реакции ЦТК.

Поступающий из митохондрий цитрат в цитозоле расщепляется АТФ-цитрат-лиазой до оксалоацетата и ацетил-SКоА. Оксалоацетат в дальнейшем восстанавливается до малата, и последний либо переходит в митохондрии (малат-аспартатный челнок), либо декарбоксилируется в пируватмалик-ферментом ("яблочный" фермент).

3. Образование малонил-SКоА из ацетил-SКоА. Карбоксилирование ацетил-SКоА катализируется ацетил-SКоА-карбоксилазой, мульферментным комплексом из трех ферментов.

4. Синтез пальмитиновой кислоты. Осуществляется мультиферментным комплексом "синтаза жирных кислот" (синоним пальмитатсинтаза) в состав которого входит 6 ферментов и ацил-переносящий белок (АПБ). Ацил-переносящий белок включает производное пантотеновой кислоты – 6-фосфопантетеин (ФП), имеющий HS-группу, подобно HS-КоА. Один их ферментов комплекса, 3-кетоацил-синтаза, также имеет HS-группу в составе цистеина. Взаимодействие этих групп обусловливает начало и продолжение биосинтеза жирной кислоты, а именно пальмитиновой кислоты. Для реакций синтеза необходим НАДФН. В первых двух реакциях последовательно присоединяются малонил-SКоА к фосфопантетеину ацил-переносящего белка и ацетил-SКоА к цистеину 3-кетоацилсинтазы. 3-Кетоацилсинтаза катализирует третью реакцию – перенос ацетильной группы на С2 малонила с отщеплением карбоксильной группы. Далее кетогруппа в реакциях восстановления (3-кетоацил-редуктаза), дегидратации (дегидратаза) и опять восстановления (еноил-редуктаза) превращается в метиленовую с образованием насыщенного ацила, связанного с фосфопантетеином. Ацилтрансфераза переносит полученный ацил на цистеин 3-кетоацил-синтазы, к фосфопантетеину присоединяется малонил-SКоА и цикл повторяется 7 раз до образования остатка пальмитиновой кислоты. После этого пальмитиновая кислота отщепляется шестым ферментом комплекса тиоэстеразой. Удлинение цепи жирных кислот

Синтезированная пальмитиновая кислота при необходимости поступает в эндоплазматический ретикулум или в митохондрии. Здесь с участием малонил-S-КоА и НАДФН цепь удлиняется до С18 или С20. Удлиняться могут и ненасыщенные жирные кислоты (олеиновая, линолевая, линоленовая) с образованием производных эйкозановой кислоты (С20). Но двойная связь животными клетками вводится не далее 9 атома углерода, поэтому ω3- и ω6-полиненасыщенные жирные кислоты синтезируются только из соответствующих предшественников.

Синтезир-ся в орг-ме в основном пальмитиновая к-та. При необходимости ж к-ты с большим числом углеродных атомов. Ненасыщенные ж к-ты обр-ся на мембранах ЭПС с участием О2, НАДН и В5. Под воздействием ферментов десатураз обр-ся пальмитиновая и олеиновая к-ты. Полиненасыщенные ж к-ты (линолевая, арахидоновая, линоленовая) должны поступать с пищей. Источником углевода для синтеза ж к-т служит ацетилКоА, обр-ся при распаде углеводов. Избыток углеводов, поступающих в орг-м трансформир-ся в ж к-ты, а затем в жиры.

Лимитирующим ферментом является ацетил-КоАкарбоксилаза. Аллостерические активаторы - АТФ и цитрат, ингибиторы - жирные кислоты с длинной цепью. Инсулин, эстрогены активируют, катехоламины и стресс ингибируют синтез жирных кислот. Значение:при распаде УВ обр ацетил-Коа, который используется в синтезе ЖК, т.о. избыток УВ запасается в виде жира.

25. Пути образования и использования ацетил-КоА. Биосинтез и значение кетоновых тел. Пределы изменений концентрации кетоновых тел в крови в норме, при голодании и сахарном диабете.

АцетилКоА - это центральный метаболит липидного обмена.

Источники: 1)Глюкоза 2)глицерин 3)АК} (при кратковременной напряженной мышечной работе) 4)Жирные к-ты (в-окисление при длительной мышечной работе, голодании, на холоде, при беременности и сахарном диабете). Пути использования образовавшегося ацетилКоА зависят от функционального состояния клетки (энергетический заряд) и ее специфики. Если в кл достаточно АТФ, то он используется на синтез ж к-т,т.к. АТФ активирует ключевой фермент ситеза ж к-т, а их накопление стимулирует синтез жира. Распад жира тормозится и в-окисление при этом тоже тормозится. Напряженная мышечная работа, стресс, увел-ие секреции катехоламинов активирует липолиз, в-окисление ж к-т; в этом случае актив-ся синтез кетоновых тел и ЦТК.

Пути использования: 1. окисляется в цикле Кребса(90%); 2. используется в синтезе ЖК (9%) 3. Образование В-гидрокси-в-метилглутарилКоА (а из него либо холестерин, либо кетоновые тела -1%)

При состояниях, сопровождающихся снижением глюкозы крови, клетки органов и тканей испытывают энергетический голод. Так как окисление жирных кислот процесс "трудоемкий", а нервная ткань вообще неспособна окислять жирные кислоты, то печень облегчает использование этих кислот тканями, заранее окисляя их до уксусной кислоты и переводя последнюю в транспортную форму – кетоновые тела. К кетоновым телам относят три соединения близкой структуры – ацетоацетат, 3-гидроксибутират и ацетон. Стимулом для образования кетоновых тел служит поступление большого количества жирных кислот в печень. Как уже указывалось, при состояниях, активирующих липолиз в жировой ткани, не менее 30% образованных жирных кислот задерживаются печенью. К таким состояниям относится голодание, сахарный диабет I типа, длительные физические нагрузки. Так как синтез ТАГ в этих условиях невозможен, то жирные кислоты из цитозоля попадают в митохондрии и окисляются с образованием кетонов. Кроме отмеченных ситуаций, количество кетоновых тел в крови возрастает при алкогольном отравлении и потреблении жирной пищи. При богатой жирами диете, особенно у детей, жирные кислоты не успевают включиться в состав ТАГ и ЛПОНП и частично переходят в митохондрии, что увеличивает синтез кетоновых тел. При алкогольном отравлении субстратом для синтеза кетонов является ацетил-SКоА, синтезируемый при обезвреживании этанола. В обычных условиях синтез кетоновых тел также идет, хотя в гораздо меньшем количестве. Для этого используются как жирные кислоты, так и безазотистые остатки кетогенных и смешанных аминокислот. Синтез ацетоацетата происходит только в митохондриях печени, далее он либо восстанавливается до 3-гидроксибутирата, либо спонтанно декарбоксилируется до ацетона. Далее все три соединения поступают в кровь и разносятся по тканям. Ацетон, как летучее вещество, легко удаляется с выдыхаемым воздухом и потом. Все кетоновые тела могут выделяться с мочой. Используются кетоновые тела клетками всех тканей, кроме печени и эритроцитов. Особенно активно, даже в норме, они потребляются миокардом и корковым слоем надпочечников. Реакции утилизации кетоновых тел примерно совпадают с обратным направлением реакций синтеза. В цитозоле 3-гидроксибутират окисляется, образующийся ацетоацетат проникает в митохондрии, активируется за счет сукцинил-SКоА и превращается в ацетил-SКоА, который сгорает в ЦТК.

Регуляция синтеза кетоновых тел . Регуляторный фермент синтеза кетоновых тел - ГМГ-КоА синтаза.

*ГМГ-КоА-синтаза - индуцируемый фермент; его синтез увеличивается при повышении концентрации жирных кислот в крови. Концентрация жирных кислот в крови увеличивается при мобилизации жиров из жировой ткани под действием глюкагона, адреналина, т.е. при голодании или физической работе.

*ГМГ-КоА-синтаза ингибируется высокими концентрациями свободного кофермента А.

*Когда поступление жирных кислот в клетки печени увеличивается, КоА связывается с ними, концентрация свободного КоА снижается, и фермент становится активным.

*Если поступление жирных кислот в клетки печени уменьшается, то, соответственно, увеличивается концентрация свободного КоА, ингибирующего фермент. Следовательно, скорость синтеза кетоновых тел в печени зависит от поступления жирных кислот.

Кетоновые тела образуются в печени и выполняют следующие функции: 1. Энергетическая. Скелетная и сердечная мышцы, мозг и др внепеченочные ткани обеспечивают энергетические потребности за счет катаболизма кетоновых тел. Печень не может окислять кетоновые тела. 2.необходимы для образования миелиновых оболочек нервов и белого вещества головного мозга.

Утилизация кетоновых тел происходит в митохондриях. Бета-гидроксибутират превращается в ацетоацетат, а ацетоацетат вступает в реакцию с промежуточным продуктом ЦТК - сукцинил-КоА. При длительном голодании кетоновые тела становятся основным источником энергии для скелетных мышц, сердца и почек. Таким образом глюкоза сохраняется для окисления в мозге и эритроцитах. Уже через 2-3 дня после начала голодания концентрация кетоновых тел в крови достаточна для того, чтобы они проходили в клетки мозга и окислялись, снижая его потребности в глюкозе. β-Гидроксибутират (рис. 8-34), попадая в клетки, дегидрируется NAD-зависимой дегидрогеназой и превращается в ацетоацетат. Ацетоацетат активируется, взаимодействуя с сук-цинил-КоА - донором КоА: Ацетоацетат + Сукцинил-КоА → Ацетоацетил- КоА + Сукцинат

Реакцию катализирует сукцинил-КоА-ацето-ацетат-КоА-трансфераза. Этот фермент не синтезируется в печени, поэтому печень не использует кетоновые тела как источники энергии, а производит их "на экспорт". Кетоновые тела - хорошие топливные молекулы; окисление одной молекулы β-гидроксибутирата до СО2 и Н2О обеспечивает синтез 27 молекул АТФ. Эквивалент одной макроэргической связи АТФ (в молекуле сукцинил-КоА) используется на активацию ацетоацетата, поэтому суммарный выход АТФ при окислении одной молекулы β-гидроксибутирата - 26 молекул.

В норме процессы синтеза и использования кетоновых тел уравновешены, поэтому концентрация кетоновых тел в крови и в тканях обычно очень низка, и составляет 0,12-0,30 ммоль/л.. В норме в крови кол-во КТ 1-3 мг, в моче 40мг. При сахарном диабете 10-50 мг в моче. Накопление кетоновых тел в организме называется кетозом.Он сопровождается кетонемией и кетонурией. Физиологиеский кетоз – при голодании, тяжелой мышечной работе, у новорожденных. Патологический – при сахарном диабете. Однако при общем или при углеводном голодании может нарушаться баланс между образованием и утилизацией кетоновых тел. Это связано с тем, что скорость образования кетоновых тел зависит от скорости -окисления жирных кислот в печени, а процесс -окисления ускоряется при усилении липолиза (распада жира) в жировой ткани. Усиление липолиза может происходить под действием гормона адреналина, при мышечной работе, при голодании. При недостатке инсулина (сахарный диабет) также происходит усиление липолиза. При усилении липолиза увеличивается скорость утилизации кетоновых тел, которые являются важными источниками энергии при мышечной работе, голодании.

Постепенное истощение запасов углеводов при сахарном диабете приводит к относительному отставанию утилизации кетоновых тел от кетогенеза. Причина отставания: не хватает сукцинил-КоА и ЩУК, которые, в основном, являются продуктом обмена углеводов. Поэтому верно выражение: "Жиры сгорают в пламени углеводов". Это означает, что для эффективного использования продуктов распада жира необходимы продукты углеводного обмена: сукцинил-КоА и ЩУК.

Т.о., при углеводном голодании концентрация кетоновых тел в крови увеличивается. На 3-й день голодания концентрация кетоновых тел в крови будет примерно 2-3 ммоль/л, а при дальнейшем голодании - гораздо более высокой. Это состояние называют гиперкетонемия. У здоровых людей при мышечной работе и при голодании наблюдается гиперкетонемия, но она незначительна.

Похожая ситуация характерна для сахарного диабета. При сахарном диабете клетки постоянное сильнейшее углеводное голодание, потому что глюкоза плохо проникает в клетки. Наблюдается активация липолиза и повышается образование кетоновых тел. При тяжелых формах сахарного диабета концентрация кетоновых тел в крови может быть еще выше, и достигать опасных для жизни значений: до 20 ммоль/л и более. Все кетоновые тела являются органическими кислотами. Их накопление приводит к сдвигу pH в кислую сторону. В клинике повышение концентрации кетоновых тел в крови называется гиперкетонемия, а сдвиг pH при этом в кислую сторону - кетоацидоз. Нарушается работа многих ферментативных систем. Увеличение концентрации ацетоацетата приводит к ускоренному образованию ацетона. Ацетон - токсичное вещество (органический растворитель). Он растворяется в липидных компонентах клеточных мембран и дезорганизует их. Страдают все ткани организма, а больше всего - клетки нервной ткани. Это может проявляться потерей сознания (гипергликемическая кома). В очень тяжелых случаях может наступить гибель организма. Организм пытается защититься, поэтому часть кетоновых тел удаляется с мочой. Появление кетоновых тел в моче - это кетонурия. Для распознавания гипер- и гипогликемической комы применяется экспресс-диагностика кетоновых тел. Основана на том, что гиперкетонемия приводит к выведению кетоновых тел с мочой (кетонурия). Поэтому проводят цветную реакцию на наличие кетоновых тел в моче. Раньше диагноз ставили по запаху ацетона изо рта больного при гипергликемической коме (запах гнилых яблок).

26. Синтез холестерина, регуляция. Биологическое значение холестерина. Атеросклероз. Факторы риска для развития атеросклероза.

Холестерол - стероид, характерный только для животных организмов. Он синтезируется во многих тканях человека, но основное место синтеза - печень. В печени синтезируется более 50% холестерола, в тонком кишечнике - 15- 20%, остальной холестерол синтезируется в коже, коре надпочечников, половых железах. В сутки в организме синтезируется около 1 г холестерола; с пищей поступает 300-500 мг. Холестерин (Холестерол) представляет собой одноатомный спирт. Включает кольца циклопентанпергидрофенантрена и 8-углеродную боковую цепь. Биосинтез холестерола происходит в эндоплазматическом ретикулуме. Источником всех атомов углерода в молекуле является ацетил-SКоА, поступающий сюда из митохондрий в составе цитрата, также как при синтезе жирных кислот. При биосинтезе холестерола затрачивается 18 молекул АТФ и 13 молекул НАДФН. Образование холестерола идет более чем в 30 реакциях, которые можно сгруппировать в несколько этапов:1. Синтез мевалоновой кислоты. Первые две реакции синтеза совпадают с реакциями кетогенеза, но после синтеза 3-гидрокси-3-метилглутарил-SКоА вступает в действие фермент гидроксиметил-глутарил-SКоА-редуктаза (ГМГ-SКоА-редуктаза), образующая мевалоновую кислоту.

2. Синтез изопентенилдифосфата. На этом этапе три остатка фосфат присоединяются к мевалоновой кислоте, затем она декарбоксилируется и дегидрируется.

Триацилглицеролы (ТАГ, триглицериды, триацилглицерины, нейтральные жиры) являются наиболее распространенными липидами в организме человека. В состав ТАГ входит трехатомный спирт глицерол и три жирные кислоты. Жирные кислоты могут быть насыщенные (пальмитиновая, стеариновая) и мононенасыщенные (пальмитолеиновая, олеиновая). По строению можно выделить простые и сложные ТАГ. В простых ТАГ все жирные кислоты одинаковые, например трипальмитат, тристеарат. В сложных ТАГ жирные кислоты отличаются, например, дипальмитоилстеарат, пальмитоилолеилстеарат.

Путь катаболизма триацилглицеролов начинается с их гидролиза до жирных кислот и глицерола под действием липазы; в основном этот процесс происходит в жировой ткани. Высвободившиеся жирные кислоты поступают в плазму крови, где связываются сывороточным альбумином. Затем свободные жирные кислоты переходят в ткани, где они либо окисляются, либо вновь подвергаются эстерификации. Ткани многих органов (печени, сердца, почек, мышц, легких, семенников, мозга), а также жировая ткань способны окислять длинноцепочечные жирные кислоты. Однако поступление этих кислот в клетки мозга затруднено. Что касается судьбы глицерола, то она зависит от того, присутствует ли в данной ткани необходимый активирующий фермент глицеролкиназа (Биосинтез триацилглицеролов и фосфолипидов: метаболическая карта). Значительное количество этого фермента обнаружено в печени, почках, кишечникче, бурой жировой ткани и в молочных железах в период лактации.

Переваривание ТАГ в кишечнике осуществляется под воздействием панкреатической липазы с оптимумом рН 8,0-9,0. В кишечник она поступает в виде пролипазы, активируемой при участии колипазы. Колипаза, в свою очередь, активируется трипсином и затем образует с липазой комплекс в соотношении 1:1. Панкреатическая липаза отщепляет жирные кислоты, связанные с С1 и С3 атомами углерода глицерола. В результате ее работы остается 2-моноацилглицерол (2-МАГ). 2-МАГ всасываются или превращаются моноглицерол-изомеразой в 1-МАГ. Последний гидролизуется до глицерола и жирной кислоты. Примерно 3/4 ТАГ после гидролиза остаются в форме 2-МАГ и только 1/4 часть ТАГ гидролизуется полностью.

В жировой ткани содержится несколько липаз, из которых наибольшее значение имеют триглицеридлипаза (так называемая гормоночувствитель-ная липаза), диглицеридлипаза и моноглицеридлипаза. Активность двух последних ферментов в 10–100 раз превышает активность первого. Три-глицеридлипаза активируется рядом гормонов (например, адреналином, норадреналином, глюкагоном и др.), тогда как диглицеридлипаза и мо-ноглицеридлипаза не чувствительны к их действию. Триглицеридлипаза является регуляторным ферментом.

Установлено, что гормоночувствительная липаза (триглицеридлипаза) находится в жировой ткани в неактивной форме, и активация ее гормонами протекает сложным каскадным путем, включающим участие по крайней мере двух ферментативных систем. Процесс начинается со взаимодействия гормона с клеточным рецептором, в результате чего модифицируется структура рецептора (сам гормон в клетку не поступает) и такой рецептор активирует аденилатциклазу (КФ 4.6.1.1). Последняя, как известно, катализирует образование циклического аденозинмонофосфата (цАМФ) из аденозинтрифосфата (АТФ):

Образовавшийся цАМФ активирует фермент протеинкиназу (КФ 2.7.1.37), который путем фосфорилирования неактивной триглицеридлипазы превращает ее в активную форму (рис. 11.1). Активная триглицеридлипаза расщепляет триглицерид на диглицерид и жирную кислоту. Затем при действии ди- и моноглицеридлипаз образуются конечные продукты липо-лиза – глицерин и свободные жирные кислоты, которые поступают в кровяное русло. Скорость липолиза триглицеридов не является постоянной, она подвержена регулирующему влиянию различных факторов, среди которых особое значение имеют нейрогормональные. Связанные с альбуминами плазмы крови в виде комплекса свободные жирные кислоты с током крови попадают в органы и ткани, где комплекс распадается, а жирные кислоты подвергаются либо β-окислению, либо частично используются для синтеза триглицеридов, глицерофосфолипидов, сфингофосфолипидов и других соединений, а также на эстерификацию холестерина.

Рис. 11.1. Липолитический каскад (по Стайнбергу).

ТГ - триглицериды; ДГ - диглицериды; МГ - моноглицериды; ГЛ - глицерин; ЖК - жирные кислоты.

Обмен липидов регулируется ЦНС. Кора большого мозга оказывает трофическое влияние на жировую ткань либо через нижележащие отделы ЦНС – симпатическую и парасимпатическую системы, либо через эндокринные железы. В настоящее время установлен ряд биохимических механизмов, лежащих в основе действия гормонов на липидный обмен.

Известно, что длительный отрицательный эмоциональный стресс, сопровождающийся увеличением выброса катехоламинов в кровяное русло, может вызвать заметное похудание. Уместно напомнить, что жировая ткань обильно иннервируется волокнами симпатической нервной системы, возбуждение этих волокон сопровождается выделением норадреналина непосредственно в жировую ткань. Адреналин и норадреналин увеличивают скорость липолиза в жировой ткани; в результате усиливается мобилизация жирных кислот из жировых депо и повышается содержание неэстерифи-цированных жирных кислот в плазме крови. Как отмечалось, тканевые липазы (триглицеридлипаза) существуют в двух взаимопревращающихся формах, одна из которых фосфорилирована и каталитически активна, а другая – нефосфорилирована и неактивна. Адреналин стимулирует через аденилатциклазу синтез цАМФ. В свою очередь цАМФ активирует соответствующую протеинкиназу, которая способствует фосфорилированию липазы, т.е. образованию ее активной формы. Следует заметить, что действие глюкагона на липолитическую систему сходно с действием кате-холаминов.

Не подлежит сомнению, что секрет передней доли гипофиза, в частности соматотропный гормон, оказывает влияние на липидный обмен. Гипофункция железы приводит к отложению жира в организме, наступает гипофизарное ожирение. Напротив, повышенная продукция СТГ стимулирует липолиз, и содержание жирных кислот в плазме крови увеличивается. Доказано, что стимуляция липолиза СТГ блокируется ингибиторами синтеза мРНК. Кроме того, известно, что действие СТГ на липолиз характеризуется наличием лаг-фазы продолжительностью около 1 ч, тогда как адреналин стимулирует липолиз почти мгновенно. Иными словами, можно считать, что первичное действие этих двух типов гормонов на липолиз проявляется различными путями. Адреналин стимулирует активность аденилатциклазы, а СТГ индуцирует синтез данного фермента. Конкретный механизм, с помощью которого СТГ избирательно увеличивает синтез аденилатциклазы, пока неизвестен.