Обмен липидов в организме (жировой обмен)

Биохимия липидного обмена

Жировым обменом называют совокупность процессов переваривания и всасывания нейтральных жиров (триглицеридов) и продуктов их распада в желудочно-кишечном тракте, промежуточного обмена жиров и жирных кислот и выведение жиров, а также продуктов их обмена из организма . Понятия «жировой обмен» и «липидный обмен» часто используются как синонимы, т.к. входящие в состав тканей животных и растений входят нейтральные жиры и жироподобные соединения, объединяются под общим названием липиды.

По среднестатистическим данным в организм взрослого человека с пищей ежесуточно поступает в среднем 70 г жиров животного и растительного происхождения. В ротовой полости жиры не подвергаются никаким изменениям, т.к. слюна не содержит расщепляющих жиры ферментов. Частичное расщепление жиров на глицерин и жирные кислоты начинается в желудке. Однако оно протекает с небольшой скоростью, поскольку в желудочном соке взрослого человека активность фермента липазы, катализирующего гидролитическое расщепление жиров, крайне невысока, а величина рН желудочного сока далека от оптимальной для действия этого фермента (оптимальное значение рН для желудочной липазы находится в пределах 5,5--7,5 единиц рН). Кроме того, в желудке отсутствуют условия для эмульгирования жиров, а липаза может активно гидролизовать только жир, находящийся в форме жировой эмульсии. Поэтому у взрослых людей жиры, составляющие основную массу пищевого жира, в желудке особых изменений не претерпевают.

Однако в целом желудочное пищеварение значительно облегчает последующее переваривание жира в кишечнике. В желудке происходит частичное разрушение липопротеиновых комплексов мембран клеток пищи, что делает жиры более доступными для последующего воздействия на них липазы панкреатического сока. Кроме того, даже незначительное по объему расщепление жиров в желудке приводит к появлению свободных жирных кислот, которые, не подвергаясь всасыванию в желудке, поступают в кишечник и там способствуют эмульгированию жира.

Наиболее сильным эмульгирующим действием обладают желчные кислоты, попадающие в двенадцатиперстную кишку с желчью. В двенадцатиперстную кишку вместе с пищевой массой заносится некоторое количество желудочного сока, содержащего соляную кислоту, которая в двенадцатиперстной кишке нейтрализуется в основном бикарбонатами, содержащимися в панкреатическом и кишечном соке и желчи. Образующиеся при реакции бикарбонатов с соляной кислотой пузырьки углекислого газа разрыхляют пищевую кашицу и способствуют более полному перемешиванию ее с пищеварительными соками. Одновременно начинается эмульгирование жира. Соли желчных кислот адсорбируются в присутствии небольших количеств свободных жирных кислот и моноглицеридов на поверхности капелек жира в виде тончайшей пленки, препятствующей слиянию этих капелек. Кроме того, соли желчных кислот, уменьшая поверхностное натяжение на границе раздела фаз вода -- жир, способствуют дроблению больших капелек жира на меньшие. Создаются условия для образования тонкой и устойчивой жировой эмульсии с частицами диаметром 0,5 мкм и меньше. В результате эмульгирования резко увеличивается поверхность капелек жира, что увеличивает площадь их взаимодействия с липазой, т.е. ускоряет ферментативный гидролиз, а также всасывание.

Основная часть пищевых жиров подвергается расщеплению в верхних отделах тонкой кишки при действии липазы панкреатического сока. Так называемая панкреатическая липаза проявляет оптимум действия при рН около 8,0.

В кишечном соке содержится липаза, катализирующая гидролитическое расщепление моноглицеридов и не действующая на ди- и триглицериды. Ее активность, однако, невысока, поэтому практически основными продуктами, образующимися в кишечнике при расщеплении пищевых жиров, являются жирные кислоты и в-моноглицериды.

Всасывание жиров, как и других липидов, происходит в проксимальной части тонкой кишки. Фактором, лимитирующим этот процесс, по-видимому, является величина капелек жировой эмульсии, диаметр которых не должен превышать 0,5 мкм. Однако основная часть жира всасывается лишь после расщепления его панкреатической липазой на жирные кислоты и моноглицериды. Всасывание этих соединений происходит при участии желчи.

Небольшие количества глицерина, образующиеся при переваривании жиров, легко всасываются в тонкой кишке. Частично глицерин превращается в б-глицерофосфат в клетках кишечного эпителия, частично поступает в кровяное русло. Жирные кислоты с короткой углеродной цепью (менее 10 углеродных атомов) также легко всасываются в кишечнике и поступают в кровь, минуя какие-либо превращения в кишечной стенке.

Продукты расщепления пищевых жиров, образовавшиеся в кишечнике и поступившие в его стенку, используются для ресинтеза триглицеридов. Биологический смысл этого процесса состоит в том, что в стенке кишечника синтезируются жиры, специфичные для человека и качественно отличающиеся от пищевого жира. Однако способность организма к синтезу жира, специфичного для организма, ограничена. В его жировых депо могут откладываться и чужеродные жиры при их повышенном поступлении в организм.

Механизм ресинтеза триглицеридов в клетках стенки кишечника в общих чертах идентичен их биосинтезу в других тканях.

Через 2 ч после приема пищи, содержащей жиры, развивается так называемая алиментарная гиперлипемия, характеризующаяся повышением концентрации триглицеридов в крови. После приема слишком жирной пищи плазма крови принимает молочный цвет, что объясняется присутствием в ней большого количества хиломикронов (класс липопротеинов, образующихся в тонком кишечнике в процессе всасывания экзогенных липидов). Пик алиментарной гиперлипемии отмечается через 4--6 ч после приема жирной пищи, а через 10--12 ч содержание жира в сыворотке крови возвращается к норме, т. е. составляет 0,55--1,65 ммоль/л, или 50--150 мг/100 мл. К этому же времени у здоровых людей из плазмы крови полностью исчезают хиломикроны. Поэтому взятие крови для исследования вообще, а особенно для определения содержания в ней липидов, должно проводиться натощак, спустя 14 ч после последнего приема пищи .

Печень и жировая ткань играют наиболее важную роль в дальнейшей судьбе хиломикронов. Допускают, что гидролиз триглицеридов хиломикронов может происходить как внутри печеночных клеток, так и на их поверхности. В клетках печени имеются ферментные системы, катализирующие превращение глицерина в б-глицерофосфат, а неэтерифицированных жирных кислот (НЭЖК) -- в соответствующие ацил-КоА, которые либо окисляются в печени с выделением энергии, либо используются для синтеза триглицеридов и фосфолипидов. Синтезированные триглицериды и частично фосфолипиды используются для образования липопротеинов очень низкой плотности (пре-в-липопротеинов), которые секретируются печенью и поступают в кровь. Липопротеины очень низкой плотности (в этом виде за сутки в организме человека переносится от 25 до 50 г триглицеридов) являются главной транспортной формой эндогенных триглицеридов.

Хиломикроны из-за своих больших размеров не способны проникать в клетки жировой ткани, поэтому триглицериды хиломикронов подвергаются гидролизу на поверхности эндотелия капилляров, пронизывающих жировую ткань, под действием фермента липопротеинлипазы. В результате расщепления липопротеинлипазой триглицеридов хиломикронов (а также триглицеридов пре-в-липопротеинов) образуются свободные жирные кислоты и глицерин. Часть этих жирных кислот проходит внутрь жировых клеток, а часть связывается с альбуминами сыворотки крови. С током крови покидают жировую ткань глицерин, а также частицы хиломикронов и пре-в-липопротеинов, оставшиеся после расщепления их триглицеридного компонента и получившие название ремнантов. В печени ремнанты подвергаются полному распаду.

После проникновения в жировые клетки жирные кислоты превращаются в свои метаболически активные формы (ацил-КоА) и вступают в реакцию с б-глицерофосфатом, образующимся в жировой ткани из глюкозы. В результате этого взаимодействия ресинтезируются триглицериды, которые пополняют общий запас триглицеридов жировой ткани.

Расщепление триглицеридов хиломикронов в кровеносных капиллярах жировой ткани и печени приводит к фактическому исчезновению самих хиломикронов и сопровождается просветлением плазмы крови, т.е. потерей ею молочного цвета. Это просветление может быть ускорено гепарином. Промежуточный жировой обмен включает следующие процессы: мобилизацию жирных кислот из жировых депо и их окисление, биосинтез жирных кислот и триглицеридов и превращение непредельных жирных кислот.

В жировой ткани человека содержится большое количество жира, преимущественно в виде триглицеридов. которые выполняют в обмене жиров такую же функцию, как гликоген печени в обмене углеводов. Запасы триглицеридов могут потребляться при голодании, физической работе и других состояниях, требующих большой затраты энергии. Запасы этих веществ пополняются после потребления пищи. Организм здорового человека содержит около 15 кг триглицеридов (140 000 ккал) и только 0,35 кг гликогена (1410 ккал) .

Триглицеридов жировой ткани при средней энергетической потребности взрослого человека, составляющей 3500 ккал в сутки, теоретически достаточно, чтобы обеспечить 40-дневную потребность организма в энергии.

Триглицериды жировой ткани подвергаются гидролизу (липолизу) под действием ферментов липаз. В жировой ткани содержится несколько липаз, из которых наибольшее значение имеют так называемые гормоночувствительная липаза (триглицеридлипаза), диглицеридлипаза и моноглицеридлипаза. Ресинтезированные триглицериды остаются в жировой ткани, способствуя таким образом сохранению ее общих запасов.

Усиление липолиза в жировой ткани сопровождается нарастанием концентрации свободных жирных кислот в крови. Транспорт жирных кислот осуществляется весьма интенсивно: в организме человека за сутки переносится от 50 до 150 г жирных кислот.

Связанные с альбуминами (простые растворимые в воде белки, проявляющие высокую связывающую способность) жирные кислоты с током крови попадают в органы и ткани, где подвергаются в-окислению (цикл реакций деградации жирных кислот), а затем окислению в цикле трикарбоновых кислот (цикл Кребса). Около 30% жирных кислот задерживается в печени уже при однократном прохождении через нее крови. Некоторое количество жирных кислот, не использованных для синтеза триглицеридов, окисляется в печени до кетоновых тел. Кетоновые тела, не подвергаясь дальнейшим превращениям в печени, попадают с током крови в другие органы и ткани (мышцы, сердце и др.), где окисляются до СО 2 и Н 2 О.

Триглицериды синтезируются во многих органах и тканях, но наиболее важную роль в этом отношении играют печень, стенка кишечника и жировая ткань. В стенке кишечника для ресинтеза триглицеридов используются моноглицериды, в больших количествах поступающие из кишечника после расщепления пищевых жиров. При этом реакции осуществляются в следующей последовательности: моноглицерид + жирнокислотный ацил-КоА (активированная уксусная кислотыа)> диглицерид; диглицерид + жирно-кислотный ацил-КоА > триглицерид.

В норме количество триглицеридов и жирных кислот, выделяющихся из организма человека в неизмененном виде, не превышает 5% от количества жира, принятого с пищей. В основном выведение жира и жирных кислот происходит через кожу с секретами сальных и потовых желез. В секрете потовых желез содержатся главным образом водорастворимые жирные кислоты с короткой углеродной цепью; в секрете сальных желез преобладают нейтральные жиры, эфиры холестерина с высшими жирными кислотами и свободные высшие жирные кислоты, выведение которых обусловливает неприятный запах этих секретов. Небольшое количество жира выделяется в составе отторгающихся клеток эпидермиса.

При заболеваниях кожи, сопровождающихся повышенной секрецией сальных желез (себорея, псориаз, угри и др.) или усиленным ороговением и слущиванием клеток эпителия, выведение жира и жирных кислот через кожу значительно увеличивается.

В процессе переваривания жиров в желудочно-кишечном тракте всасывается около 98% жирных кислот, входящих в состав пищевых жиров, и практически весь образовавшийся глицерин. Оставшееся небольшое количество жирных кислот выделяется с калом в неизмененном виде или же подвергается превращению под воздействием микробной флоры кишечника. В целом за сутки у человека с калом выделяется около 5 г жирных кислот, причем не менее чем половина их имеет полностью микробное происхождение. С мочой выделяется небольшое количество короткоцепочечных жирных кислот (уксусная, масляная, валериановая), а также в-оксимасляная и ацетоуксусная кислоты, количество которых в суточной моче составляет от 3 до 15 мг. Появление высших жирных кислот в моче наблюдается при липоидном нефрозе, переломах трубчатых костей, при заболеваниях мочевых путей, сопровождающихся усиленным слущиванием эпителия, и при состояниях, связанных с появлением в моче альбумина (альбуминурия).

Схематическое изображение ключевых процессов в системе липидного метаболизма представлено в Приложении А.

Сокращения

ТАГ – триацилглицеролы

ФЛ – фосфолипиды ХС – холестерин

сХС – свободный холестерин

эХС – этерифицированный холестерин ФС – фосфатидилсерин

ФХ – фосфатидилхолин

ФЭА – фосфатидилэтаноламин ФИ – фосфатидилинозитол

МАГ – моноацилглицерол

ДАГ – диацилглицерол ПНЖК – полиненасыщенные жирные кислоты

ЖК – жирные кислоты

ХМ – хиломикроны ЛПНП – липопротеины низкой плотности

ЛПОНП – липопротеины очень низкой плотности

ЛПВП – липопротеины высокой плотности

КЛАССИФИКАЦИЯ ЛИПИДОВ

Возможность классификации липидов сложна, так как в класс липидов входят вещества весьма разнообразные по своему строению. Их объединяет только одно свойство – гидрофобность.

СТРОЕНИЕ ОТДЕЛЬНЫХ ПРЕДСТАВИТЕЛЕЙ ЛИ-ПИДОВ

Жирные кислоты

Жирные кислоты входят в состав практически всех указанных классов липидов,

кроме производных ХС.

жире человека жирные кислоты характеризуются следующими особенностями:

четное число углеродных атомов в цепи,

отсутствие разветвлений цепи

наличие двойных связей только в цис -конформации

свою очередь и сами жирные кислоты неоднородны и различаются длиной

цепи и количеством двойных связей .

К насыщенным жирным кислотам относится пальмитиновая (С16), стеариновая

(С18) и арахиновая (С20).

К мононенасыщенным – пальмитолеиновая (С16:1), олеиновая (С18:1). Эти жирные кислоты находятся в большинстве пищевых жиров.

Полиненасыщенные жирные кислоты содержат от2-х и более двойных связей,

разделенных метиленовой группой. Кроме отличий по количеству двойных связей, кислоты различаются их положением относительно начала цепи (обозначается че-

рез греческую букву "дельта") или последнего атома углерода цепи (обозначается

буквой ω "омега").

По положению двойной связи относительно последнего атома углерода полине-

насыщенные жирные кислоты делят на

ω-6-жирные кислоты – линолевая (С18:2, 9,12), γ-линоленовая (С18:3, 6,9,12),

арахидоновая (С20:4, 5,8,11,14). Эти кислоты формируют витамин F , и со-

держатся в растительных маслах.

ω-3-жирные кислоты – α-линоленовая (С18:3, 9,12,15), тимнодоновая (эйкозо-

пентаеновая, С20;5, 5,8,11,14,17), клупанодоновая (докозопентаеновая, С22:5,

7,10,13,16,19), цервоновая (докозогексаеновая, С22:6, 4,7,10,13,16,19). Наи-

более значительным источником кислот этой группы служит жир рыб холодных

морей. Исключением является α-линоленовая кислота, имеющаяся в конопля-

ном, льняном, кукурузном маслах.

Роль жирных кислот

Именно с жирными кислотами связана самая известная функция липидов – энер-

гетическая. Благодаря окислению жирных кислот ткани организма получает более

половины всей энергии (см β-окисление), только эритроциты и нервные клетки не используют их в этом качестве.

Другая, и очень важная функция жирных кислот заключается в том, что они яв-ляются субстратом для синтеза эйкозаноидов – биологически активных веществ, из-меняющих количество цАМФ и цГМФ в клетке, модулирующих метаболизм и актив-ность как самой клетки, так и окружающих клеток. Иначе эти вещества называют ме-стные или тканевые гормоны.

К эйкозаноидам относят окисленные производные эйкозотриеновой (С20:3), ара-хидоновой (С20:4), тимнодоновой (С20:5) жирных кислот. Депонироваться они не мо-гут, разрушаются в течение нескольких секунд, и поэтому клетка должна синтезиро-вать их постоянно из поступающих полиеновых жирных кислот. Выделяют три ос-новные группы эйкозаноидов: простагландины, лейкотриены, тромбоксаны.

Простагландины (Pg ) –синтезируются практически во всех клетках,кромеэритроцитов и лимфоцитов. Выделяют типы простагландинов A, B, C, D, E, F. Функ-ции простагландинов сводятся к изменению тонуса гладких мышц бронхов, мочепо-ловой и сосудистой системы, желудочно-кишечного тракта, при этом направленность изменений различна в зависимости от типа простагландинов и условий. Они также влияют на температуру тела.

Простациклины являются подвидом простагландинов (Pg I ) ,но дополнительнообладают особой функцией – ингибируют агрегацию тромбоцитов и обусловливают вазодилатацию. Синтезируются в эндотелии сосудов миокарда, матки, слизистой желудка.

Тромбоксаны (Tx ) образуются в тромбоцитах,стимулируют их агрегацию и вы-

зывают сужение сосудов.

Лейкотриены (Lt ) синтезируются в лейкоцитах,в клетках легких,селезенки,моз-

га, сердца. Выделяют 6 типов лейкотриенов A , B , C , D , E , F . В лейкоцитах они сти-

мулируют подвижность, хемотаксис и миграцию клеток в очаг воспаления, в целом они активируют реакции воспаления, предотвращая его хронизацию. Вызывают со-

кращение мускулатуры бронхов в дозах в 100-1000 раз меньших, чем гистамин.

Дополнение

В зависимости от исходной жирной кислоты все эйкозаноиды делят на три группы:

Первая группа – образуется из линолевой кислоты, в соответствии с чис-лом двойных связей простагландинам и тромбоксанам присваивается индекс

1, лейкотриенам – индекс 3: например, Pg E 1, Pg I 1, Tx A 1, Lt A 3.

Интересно, что PgE 1 ингибирует аденилатциклазу в жировой ткани и пре-пятствует липолизу.

Вторая группа синтезируется из арахидоновой кислоты, по тому же прави-лу ей присваивается индекс 2 или 4: например, Pg E 2, Pg I 2, Tx A 2, Lt A 4.

Третья группа эйкозаноидов происходит из тимнодоновой кислоты, по числу

двойных связей присваиваются индексы 3 или 5: например, Pg E 3, Pg I 3, Tx A 3, Lt A 5

Подразделение эйкозаноидов на группы имеет клиническое значение. Особен-но ярко это проявляется на примере простациклинов и тромбоксанов:

Результирующим эффектом применения более ненасыщенных жирных кислот является образование тромбоксанов и простациклинов с большим числом двойных связей, что сдвигает реологические свойства крови к снижению вяз-

кости, понижению тромбообразования, расширяет сосуды и улучшает крово-

снабжение тканей.

1. Внимание исследователей к ω -3 кислотам привлек феномен эскимосов, ко-

ренных жителей Гренландии и народов российского Заполярья. На фоне высо-кого потребления животного белка и жира и очень незначительного количе-ства растительных продуктову них отмечался ряд положительных особен-ностей:

отсутствие заболеваемости атеросклерозом, ишемической болезнью

сердца и инфарктом миокарда, инсультом, гипертонией;

увеличенное содержание ЛПВП в плазме крови, уменьшение концентрации общего ХС и ЛПНП;

сниженная агрегация тромбоцитов, невысокая вязкость крови

иной жирнокислотный состав мембран клеток по сравнению с европейца-

ми – С20:5 было в 4 раза больше, С22:6 в 16 раз!

Такое состояние назвали АНТИАТЕРОСКЛЕРОЗ .

2. Кроме этого, в экспериментах по изучению патогенеза сахарного диабета было обнаружено, что предварительное применение ω -3 жирных кислот пре-

дотвращало у экспериментальных крыс гибель β -клеток поджелудочной желе-зы при использовании аллоксана (аллоксановый диабет).

Показания к применению ω -3 жирных кислот:

профилактика и лечение тромбозов и атеросклероза,

диабетические ретинопатии,

дислипопротеинемии, гиперхолестеролемия, гипертриацилглицеролемия,

аритмии миокарда (улучшение проводимости и ритмичности),

нарушение периферического кровообращения

Триацилглицеролы

Триацилглицеролы (ТАГ) являются наиболее распространенными липидами в

организме человека. В среднем доля их составляет 16-23% от массы тела взросло-го. Функциями ТАГ является:

резервно-знергетическая, у среднего человека запасов жира хватает на поддер-

жание жизнедеятельности в течение 40 дней полного голодания;

теплосберегающая;

механическая защита.

Дополнение

Иллюстрацией к функции триацилглицеролов служат требования к уходу за

недоношенными детьми, у которых не успела еще развиться жировая про-слойка – их необходимо чаще кормить, принимать дополнительные меры против переохлаждения младенца

В состав ТАГ входит трехатомный спирт глицерин и три жирные кислоты. Жир-

ные кислоты могут быть насыщенные (пальмитиновая, стеариновая) и мононенасы-щенные (пальмитолеиновая, олеиновая).

Дополнение

Показателем непредельности жирнокислотных остатков в ТАГ является йодное число. Для человека он равен 64, у сливочного маргарина 63, в конопля-ном масле – 150.

По строению можно выделить простые и сложные ТАГ. В простых ТАГ все жир-

ные кислоты одинаковые, например трипальмитат, тристеарат. В сложных ТАГ жир-

ные кислоты отличаются, : дипальмитоилстеарат, пальмитоилолеилстеарат.

Прогоркание жиров

Прогоркание жиров – это бытовое определение широко распространенного в природе перекисного окисления липидов.

Перекисное окисление липидов представляет собой цепную реакцию, в которой

образование одного свободного радикала стимулирует образование других свобод-

ных радикалов. В результате из полиеновых жирных кислот (R) образуются их гид-роперекиси (ROOH).В организме этому противодействуют антиоксидантные систе-

мы, включающие витамины Е, А, С и ферменты каталаза, пероксидаза, супероксид-

дисмутаза.

Фосфолипиды

Фосфатидная кислота (ФК) –промежуточное со-

единение для синтеза ТАГ и ФЛ.

Фосфатидилсерин (ФС), фосфатидилэтаноламин (ФЭА, кефалин), фосфатидилхолин (ФХ, лецитин) –

структурные ФЛ, вместе с ХС формируют липидный

бислой клеточных мембран, регулируют активность мембранных ферментов и проницаемость мембран.

Кроме этого, дипальмитоилфосфатидилхолин , являясь

поверхностно–активным веществом, служит основным компонентом сурфактанта

легочных альвеол. Его недостаток в легких недоношенных приводит к развитию син-

дрома дыхательной недостаточности. Еще одной функцией ФХ является его участие в образовании желчи и поддержании находящегося в ней ХС в растворенном со-

Фосфатидилинозитол (ФИ) –играет ведущую роль в фосфолипид–кальциевом

механизме передачи гормонального сигнала в клетку.

Лизофосфолипиды –продукт гидролиза фосфолипидовфосфолипазой А2.

Кардиолипин –структурный фосфолипид в мембране митохондрий Плазмалогены –участвуют в построении структуры мембран,составляют до

10% фосфолипидов мозга и мышечной ткани.

Сфингомиелины –основное их количество расположено в нервной ткани.

ВНЕШНИЙ ОБМЕН ЛИПИДОВ.

Потребность в липидах взрослого организма составляет 80-100 г в сутки, из них

растительных (жидких) жиров должно быть не менее 30%.

С пищей поступают триацилглицерины, фосфолипиды и эфиры ХС.

Ротовая полость.

Принято считать,что во рту переваривание липидов не идет. Тем не менее, име-ются данные о секреции у младенцев липазы языка железами Эбнера. Стимулом к секреции лингвальной липазы являются сосательные и глотательные движения при кормлении грудью. Эта липаза имеет оптимум рН 4,0-4,5, что близко к рН желудоч-ного содержимого грудных детей. Она наиболее активна в отношении молочных ТАГ с короткими и средними жирными кислотами и обеспечивает переваривание около 30% эмульгированных ТАГ молока до 1,2-ДАГ и свободной жирной кислоты.

Желудок

Собственная липаза желудка у взрослого не играет существенной роли в пере-

варивании липидов из-за ее низкой концентрации, того, что оптимум ее рН 5,5-7,5,

отсутствия эмульгированных жиров в пище. У грудных младенцев липаза желудка более активна, так как в желудке детей рН около 5 и жиры молока эмульгированы.

Дополнительно жиры перевариваются за счет липазы, содержащейся в молоке ма-

тери. В коровьем молоке липаза отсутствует.

Тем не менее, теплая среда, перистальтика желудка вызывает эмульгирование жиров и даже низко активная липаза расщепляет незначительные количества жира,

что важно для дальнейшего переваривания жиров в кишечнике. Наличие мини-

мального количества свободных жирных кислот стимулирует секрецию панкреатиче-ской липазы и облегчает эмульгирование жиров в двенадцатиперстной кишке.

Кишечник

Переваривание в кишечнике осуществляется под воздействием панкреатической

липазы с оптимумом рН 8,0-9,0. В кишечник она поступает в виде пролипазы, пре-

вращающейся в активную форму при участии желчных кислот и колипазы. Колипаза, активируемый трипсином белок, образует с липазой комплекс в сотношении 1:1.

действующей на эмульгированные жиры пищи. В результате образуются

2-моноацилглицерины, жирные кислоты и глицерин. Примерно 3/4 ТАГ после гидро-

лиза остаются в форме 2-МАГ и только 1/4 часть ТАГ гидролизуется полностью. 2-

МАГ всасываются или превращаются моноглицерид-изомеразой в 1-МАГ. Послед-ний гидролизуется до глицерина и жирной кислоты.

До 7 лет активность панкреатической липазы невелика и достигает максимума к

панкреатическом соке также имеется активи-

руемая трипсином фосфолипаза А2, обнаружена

активность фосфолипазы С и лизофосфолипазы. Образующиеся лизофосфолипиды являются хо-

рошим поверхностно-активным веществом, поэто-

му они способствуют эмульгированию пищевых жиров и образованию мицелл.

кишечном соке имеется активность фосфо-

липазы А2 и С.

Для работы фосфолипаз необходимы ионы Са2+, способствующие удалению

жирных кислот из зоны катализа.

Гидролиз эфиров ХС осуществляет холестерол-эстераза панкреатического сока.

Желчь

Состав

Желчь имеет щелочную реакцию. В ней выделяют сухой остаток – около 3% и воду –97%. В сухом остатке обнаруживается две группы веществ:

попавшие сюда путем фильтрации из крови натрий, калий, креатинин, холесте-рин, фосфатидилхолин

активно секретируемые гепатоцитами билирубин, желчные кислоты.

норме существует соотношение желчные кислоты : ФХ : ХС равное 65:12:5 .

сутки образуется около 10 мл желчи на кг массы тела, таким образом, у взрос-лого человека это составляет 500-700 мл. Желчеобразование идет непрерывно, хо-тя интенсивность на протяжении суток резко колеблется.

Роль желчи

Наряду с панкреатическим соком нейтрализация кислого химуса, поступаю-

щего из желудка. При этом карбонаты взаимодействуют с НСl, выделяется углекис-лый газ и происходит разрыхление химуса, что облегчает переваривание.

Обеспечивает переваривание жиров

эмульгирование для последующего воздействия липазой,необходима комби-

нация [желчные кислоты, ненасыщенные кислоты и МАГ];

уменьшает поверхностное натяжение , что препятствует сливанию капель жи-ра;

образование мицелл и липосом, способных всасываться.

Благодаря п.п.1,2 обеспечивает всасывание жирорастворимых витаминов .

Экскреция избытка ХС,желчных пигментов,креатинина,металловZn, Cu, Hg,

лекарства. Для ХС желчь – единственный путь выведения, выводится 1-2 г/сут.

Образование желчных кислот

Синтез желчных кислот идет в эндоплазматическом ретикулуме при участии ци-тохрома Р450, кислорода, НАДФН и аскорбиновой кислоты. 75% ХС образуемого в

печени участвует в синтезе желчных кислот. При экспериментальном гиповитами-

нозе С у морских свинок развивались, кроме цинги, атеросклероз и желчнокаменная болезнь. Это связано с задержкой ХС в клетках и нарушением растворения его в

желчи. Желчные кислоты (холевая, дезоксихолевая, хенодезоксихолевая) синтези-

руются в виде парных соединений с глицином – гликопроизводные и с таурином – тауропроизводные, в соотношении 3:1 соответственно.

Кишечно-печеночная циркуляция

Это непрерывная секреция желчных кислот в просвет кишечника и их реабсорб-ция в подвздошной кишке. В сутки происходит 6-10 таких циклов. Таким образом,

небольшое количество желчных кислот (всего 3-5 г) обеспечивает переваривание

липидов, поступающих в течение суток.

Нарушение желчеобразования

Нарушение желчеобразования чаще всего связаны с хроническим избытком ХС в организме, так как желчь является единственным способом его выведения. В ре-зультате нарушения соотношения между желчными кислотами, фосфатидилхолином и холестерином образуется перенасыщенный раствор холестерина из которого по-следний осаждается в виде желчных камней . Кроме абсолютного избытка ХС в развитии заболевания играет роль недостаток фосфолипидов или желчных кислот при нарушении их синтеза. Застой в желчном пузыре, возникающий при неправиль-ном питании, приводит к сгущению желчи из -за реабсорбции воды через стенку, не-достаток воды в организме также усугубляет эту проблему.

Считается, что желчные камни имеются у 1/3 населения Земли, к пожилому возрасту эти значения достигают 1/2.

Интересны данные о способности ультразвукового исследования выявлять

желчные камни только в 30% имеющихся случаев.

Лечение

Хенодезоксихолевая кислота в дозе 1 г/сут. Вызывает снижение осаждения ХС

растворение ХС камней. Камни размером с горошину без билирубиновых наслое-

ний растворяются в течение полугода.

Ингибирование ГМГ-S-КоА-редуктазы (ловастатин) – снижает в 2 раза синтез

Адсорбция ХС в желудочно-кишечном тракте (холестираминовые смолы,

Questran) и предотвращение его всасывания.

Подавление функции энтероцитов (неомицин) – снижение всасывания жиров.

Хирургическое удаление подвздошной кишки и прекращение реабсорбции

желчных кислот.

Всасывание липидов.

Происходит в верхнем отделе тонкого кишечника в первые 100 см.

Короткие жирные кислоты всасываются без каких либо дополнительных ме-ханизмов, напрямую.

Другие компоненты образуют мицеллы с гидрофильным и гидрофобным

слоями. Размеры мицелл в 100 раз меньше самых мелких эмульгированных жиро-вых капелек. Через водную фазу мицеллы мигрируют к щеточной каемке слизистой

оболочки.

Относительно самого механизма всасывания липидов нет устоявшегося пред-ставления. Первая точка зрения заключается в том, что мицеллы проникают внутрь

клетки целиком путем диффузии без затраты энергии. В клетках происходит распад

мицелл и выход желчных кислот в кровь, ЖК и МАГ остаются и образуют ТАГ. По другой точке зрения, поглощение мицелл идет пиноцитозом.

И, наконец, в-третьих , возможно проникновение в клетку только липидных ком-

понентов, а желчные кислоты всасываются в подвздошной кишке. В норме всасывается 98% пищевых липидов.

Нарушения переваривания и всасывания могут возникать

при болезнях печени и желчного пузыря, поджелудочной железы, стенки кишеч-ника,

повреждении энтероцитов антибиотиками (неомицин, хлортетрациклин);

избытке кальция и магния в воде и пище, которые образуют соли желчных ки-слот, препятствуя их функции.

Ресинтез липидов

Это синтез липидов в стенке кишечника из посту-

пающих сюда экзогенных жиров, частично могут ис-пользоваться и эндогенные жирные кислоты.

При синтезе триацилглицеролов поступившая

жирная кислота активируется через присоединение ко-

энзима А. Образовавшийся ацил-S-КоА участвует в реакциях синтеза триацилглице-

ридов по двум возможным путям.

Первый путь –2-моноацилглицеридный ,происходит при участии экзогенных2-МАГ и ЖК в гладком эндоплазматическом ретикулуме: мультиферментный комплекс

триглицерид-синтазы формирует ТАГ

При отсутствии 2-МАГ и высоком содержании ЖК активируется второй путь ,

глицеролфосфатный механизм в шероховатом эндоплазматическом ретикулуме. Источником глицерол-3-фосфата служит окисление глюкозы, так как пищевой глице-

рол быстро покидает энтероциты и уходит в кровь.

Холестерол этерифицируется с использованием ацил S - КоА и фермента АХАТ. Реэтерификация холестерола напрямую влияет на его всасывание в кровь. В настоящее время ищутся возможности подавления этой реакции для снижения концентрации ХС в крови.

Фосфолипиды ресинтезируются двумя путями–с использованием1,2-МАГ длясинтеза фосфатидилхолина или фосфатидилэтаноламина, либо через фосфатид-ную кислоту при синтезе фосфатидилинозитола.

Транспорт липидов

Липиды транспортируются в водной фазе крови в составе особых частиц – ли-попротеинов .Поверхность частиц гидрофильна и сформирована белками,фосфо-липидами и свободным холестеролом. Триацилглицеролы и эфиры холестерола со-ставляют гидрофобное ядро.

Белки в липопротеинах обычно называются апобелками ,выделяют несколько их типов–А, В, С, D, Е. В каждом классе липопротеинов находятся соответствующие ему апобелки, вы-полняющие структурную, ферментативную и кофакторную функции.

Липопротеины различаются по соотноше-

нию триацилглицеролов, холестерола и его

эфиров, фосфолипидов и как класс сложных белков состоят из четырех классов.

хиломикроны (ХМ);

липопротеины очень низкой плотности (ЛПОНП, пре-β-липопротеины, пре-β-ЛП);

липопротеины низкой плотности (ЛПНП, β-липопротеины, β-ЛП);

липопротеины высокой плотности (ЛПВП, α-липопротеины, α-ЛП).

Транспорт триацилглицеролов

Транспорт ТАГ от кишечника к тканям осуществляется в виде хиломикронов, от печени к тканям – в виде липопротеинов очень низкой плотности.

Хиломикроны

Общая характеристика

формируются в кишечнике из ресинтезированных жиров,

в их составе 2% белка, 87% ТАГ, 2% ХС, 5% эфиров ХС, 4% фосфолипидов. Ос-

новным апобелком является апоВ-48 .

в норме натощак не обнаруживаются, в крови появляются после приема пищи,

поступая из лимфы через грудной лимфатический проток, и полностью исчеза-

ют через 10-12 часов.

не атерогенны

Функция

Транспорт экзогенных ТАГ из ки-шечника в ткани, запасающие и исполь-

зующие жиры, в основном жировую

ткань, легкие, печень, миокард, лакти-рующую молочную железу, костный

мозг, почки, селезенку , макрофаги

Утилизация

На эндотелии капилляров вышепе-

речисленных тканей находится фер-

мент липопротеинлипаза , прикреп-

ленная к мембране гликозаминоглика-нами. Она гидролизует ТАГ, находящиеся в составе хиломикронов до свободных

жирных кислот и глицерина. Жирные кислоты перемещаются в клетки, либо остают-ся в плазме крови и в комплексе с альбумином разносятся с кровью в другие ткани. Липопротеинлипаза способна удалить до 90% всех ТАГ, находящихся в хиломикроне или ЛПОНП. После окончания ее работы остаточные хиломикроны попадают в

печень и разрушаются.

Липопротеины очень низкой плотности

Общая характеристика

синтезируются в печени из эндогенных и экзогенных липидов

8% белка, 60% ТАГ, 6% ХС, 12% эфиров ХС, 14% фосфолипидов Основным белком является апоВ-100 .

в норме концентрация 1,3-2,0 г/л

слабо атерогенны

Функция

Транспорт эндогенных и экзогенных ТАГ от печени в ткани, запасающие и ис-

пользующие жиры.

Утилизация

Аналогично ситуации с хиломикронами, в тканях они подвергаются воздействию

липопротеинлипазы, после чего остаточные ЛПОНП либо эвакуируются в печень, либо превращаются в еще одну разновидность липопротеинов – липопротеины низ-

кой плотности (ЛПНП).

МОБИЛИЗАЦИЯ ЖИРОВ

В состоянии покоя печень, сердце, скелетные мышцы и другие ткани (кроме

эритроцитов и нервной ткани) более 50% энергии получают из окисления жирных ки-слот, поступающих из жировой ткани благодаря фоновому липолизу ТАГ.

Гормонзависимая активация липолиза

При напряжении организма (голодание, длительная мышечная работа, охлаж-

дение) происходит гормон-зависимая активация ТАГ-липазы адипоцитов . Кроме

ТАГ- липазы, в адипоцитах имеются еще ДАГ- и МАГ- липазы, активность которых вы-сока и постоянна, однако в покое она не проявляется из-за отсутствия субстратов.

В результате липолиза образуются свободный глицерол и жирные кислоты . Глицерол с кровью доставляется в печень и почки, эдесь фосфорилируется и превращается в метаболит гликолиза глицеральдегидфосфат. В зависимости от ус-

ловий ГАФ может включаться в реакции глюконеогенеза (при голодании, мышечной нагрузке) или окисляться до пировиноградной кислоты.

Жирные кислоты транспортируются в комплексе с альбуминами плазмы крови

при физической нагрузке – в мышцы

при голодании – в большинство тканей и около 30% захватываются печенью.

При голодании и физической нагрузке после проникновения в клетки жирные ки-

слоты вступают на путь β-окисления.

β - окисление жирных кислот

Реакции β-окисления происходят

митохондриях большинства клеток организма. Для окисления использу-

ются жирные кислоты, поступающие

цитозоль из крови или при внутри-клеточном липолизе ТАГ.

Прежде, чем проникнуть в мат-

рикс митохондрий и окислиться, жир-ная кислота должна активировать-

ся .Это осуществляется присоедине-

нием коэнзима А.

Ацил-S-КоА является высокоэнер-

гетическим соединением. Необрати-

мость реакции достигается гидроли-зом дифосфата на две молекулы

фосфорной кислоты пирофосфори-

Ацил- S -КоА-синтетазы находятся

в эндоплазматическом ретикулу-

ме, на наружной мембране мито-хондрий и внутри них. Существу-ет ряд синтетаз, специфичных к разным жирным кислотам.

Ацил-S-КоА не способен прохо-

дить через митохондриальную мем-

брану, поэтому существует способ его переноса в комплексе с витами-

ноподобным веществом карнити-

ном .На наружной мембране мито-хондрий имеется фермент карнитин-

ацил-трансфераза I .

После связывания с карнитином жирная кислота переносится через

мембрану транслоказой. Здесь, на внутренней стороне мембраны, фер-

мент карнитин-ацил-трансфераза II

вновь образует ацил-S-КоА который

вступает на путь β-окисления.

Процесс β-окисления состоит из 4-х реакций, повторяющихся цикли-

чески. В них последовательно проис-

ходит окисление 3-го атома углерода (β-положение) и в результате от жир-

ной кислоты отщепляется ацетил-S-КоА. Оставшаяся укороченная жир-ная кислота возвращается к первой

реакции и все повторяется снова, до

тех пор, пока в последнем цикле образуются два ацетил-S-КоА.

Окисление ненасыщенных жирных кислот

При окислении ненасыщенных жирных кислот возникает потребность клетки в

дополнительных ферментах изомеразах. Эти изомеразы перемещают двойные свя-зи в жирнокислотных остатках из γ- в β-положение, переводят природные двойные

связи из цис - в транс -положение.

Таким образом, уже имеющаяся двойная связь готовится к β-окислению и про-пускается первая реакция цикла, в которой участвует ФАД.

Окисление жирных кислот с нечетным числом углеродных атомов

Жирные кислоты с нечетным числом углеродов поступают в организм с расти-

тельной пищей и морепродуктами. Их окисление происходит по обычному пути до

последней реакции, в которой образуется пропионил-S-КоА. Суть превращений пропионил-S-КоА сводится к его карбоксилированию, изомеризации и образованию

сукцинил-S-КоА. В этих реакциях участвуют биотин и витамин В 12 .

Энергетический баланс β -окисления.

При расчете количества АТФ, образуемого при β-окислении жирных кислот необ-

ходимо учитывать

число циклов β-окисления. Число циклов β-окисления легко представить 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 угле-рода в кислоте.

количество образуемого ацетил-S-КоА – определяется обычным делением чис-ла атомов углерода в кислоте на 2.

наличие двойных связей в жирной кислоте. В первой реакции β-окисления про-исходит образование двойной связи при участии ФАД. Если двойная связь в жирной кислоте уже имеется, то необходимость в этой реакции отпадает и ФАДН2 не образуется. Остальные реакции цикла идут без изменений.

количество энергии, потраченной на активацию

Пример 1. Окисление пальмитиновой кислоты (С16).

Для пальмитиновой кислоты число циклов β-окисления равно 7. В каждом цикле образуется 1 молекула ФАДН2 и 1 молекула НАДН. Поступая в дыхательную цепь, они "дадут" 5 молекул АТФ. В 7 циклах образуется 35 молекул АТФ.

Так как имеется 16 атомов углерода, то при β-окислении образуется 8 молекул ацетил-S-КоА. Последний поступает в ЦТК, при его окислении в одном обороте цик-

ла образуется 3 молекулы НАДН, 1 молекула ФАДН2 и 1 молекула ГТФ, что эквива-

лентно 12 молекулам АТФ. Всего 8 молекул ацетил-S-КоА обеспечат образование 96 молекул АТФ.

Двойных связей в пальмитиновой кислоте нет.

На активацию жирной кислоты идет 1 молекула АТФ, которая, однако, гидроли-зуется до АМФ, то есть тратятся 2 макроэргические связи.

Таким образом, суммируя, получаем 96+35-2=129 молекул АТФ.

Пример 2. Окисление линолевой кислоты.

Количество молекул ацетил-S-КоА равно 9. Значит 9×12=108 молекул АТФ.

Число циклов β-окисления равно 8. При расчете получаем 8×5=40 молекул АТФ.

В кислоте имеются 2 двойные связи. Следовательно в двух циклах β-окисления

не образуется 2 молекулы ФАДН 2 , что равноценно 4 молекулам АТФ. На активацию жирной кислоты тратятся 2 макроэргические связи.

Таким образом, энергетический выход 108+40-4-2=142 молекулы АТФ.

Кетоновые тела

К кетоновым телам относят три соединения близкой структуры.

Синтез кетоновых тел происходит только в печени, клетки всех остальных тканей

(кроме эритроцитов) являются их потребителями.

Стимулом для образования кетоновых тел служит поступление большого коли-

чества жирных кислот в печень. Как уже указывалось, при состояниях, активирующих

липолиз в жировой ткани, около 30% образованных жирных кислот задерживаются печенью. К этим состояниям относится голодание, сахарный диабет I типа, длитель-

ные физические нагрузки, богатая жирами диета. Также кетогенез усиливается при

катаболизме аминокислот, относящихся к кетогенным (лейцин, лизин) и к смешан-ным (фенилаланин, изолейцин, тирозин, триптофан и т.д.).

При голодании синтез кетоновых тел ускоряется в 60 раз (до 0,6 г/л), при са-харном диабете I типа – в 400 раз (до 4 г/л).

Регуляция окисления жирных кислот и кетогенеза

1. Зависит от соотношения инсулин/глюкагон . При уменьшении отношения воз-растает липолиз, усиливается накопление жирных кислот в печени, которые активно

поступают в реакции β-окисления.

При накоплении цитрата и высокой активности АТФ-цитрат-лиазы (см далее) образующийся малонил- S -КоА ингибирует карнитин-ацил-трансферазу, что препят-

ствует поступлению ацил-S-КоА внутрь митохондрий. Имеющиеся в цитозоле моле-

кулы ацил-S-КоА поступают на этерификацию глицерина и холестерола, т.е. на син-тез жиров.

При нарушении регуляции со стороны малонил- S -КоА активируется синтез

кетоновых тел, так как в попавшая в митохондрию жирная кислота может только окисляться до ацетил-S-КоА. Избыток ацетильных групп переправляется на синтез

кетоновых тел.

ЗАПАСАНИЕ ЖИРОВ

Реакции биосинтеза липидов идут в цитозоле клеток всех органов. Субстратом

для синтеза жиров de novo является глюкоза, которая попадая в клетку, окисляется по гликолитическому пути до пировиноградной кислоты. Пируват в митохондриях де-карбоксилируется в ацетил-S-КоА и вступает в ЦТК. Однако, в состоянии покоя, при

отдыхе, при наличии достаточного количества энергии в клетке реакции ЦТК (в част-

ности, изоцитратдегидрогеназная реакция) блокируются избытком АТФ и НАДН. В результате накапливается первый метаболит ЦТК – цитрат, перемещающийся в ци-

тозоль. Образованный из цитрата ацетил-S-КоА далее используется в биосинтезе

жирных кислот, триацилглицеролов и холестерола.

Биосинтез жирных кислот

Биосинтез жирных кислот наиболее активно происходит в цитозоле клеток пече-

ни, кишечника, жировой ткани в состоянии покоя или после еды. Условно можно выделить 4 этапа биосинтеза:

Образование ацетил-S-КоА из глюкозы или кетогенных аминокислот.

Перенос ацетил-S-КоА из митохондрий в цитозоль.

в комплексе с карнитином, так же как переносятся высшие жирные кислоты;

обычно в составе лимонной кислоты, образующейся в первой реакции ЦТК.

Поступающий из митохондрий цитрат в цитозоле расщепляется АТФ-цитрат-лиазой до оксалоацетата и ацетил-S-КоА.

Образование малонил-S-КоА.

Синтез пальмитиновой кислоты.

Осуществляется мультиферментным комплексом "синтаза жирных кислот" в со-став которого входит 6 ферментов и ацил-переносящий белок (АПБ). Ацил-переносящий белок включает производное пантотеновой кислоты – 6-фосфопан-тетеин (ФП), имеющий SH-группу, подобно HS-КоА. Один их ферментов комплекса, 3-кетоацил-синтаза, также имеет SH-группу. Взаимодействие этих групп обусловли-вает начало биосинтеза жирной кислоты, а именно пальмитиновой кислоты, поэтому он еще называется "пальмитатсинтаза". Для реакций синтеза необходим НАДФН.

В первых реакциях последовательно присоединяются малонил-S-КоА к фосфо-пантетеину ацил-переносящего белка и ацетил-S-КоА к цистеину 3-кетоацил-синтазы. Данная синтаза катализирует первую реакцию – перенос ацетильной груп-

пы на С2 малонила с отщеплением карбоксильной группы. Далее в кетогруппа реак-

циях восстановления, дегидратации и опять восстановления превращается в мети-леновую с образованием насыщенного ацила. Ацил-трансфераза переносит его на

цистеин 3-кетоацил-синтазы и цикл повторяется до образования остатка пальмити-

новой кислоты. Пальмитиновая кислота отщепляется шестым ферментом комплекса тиоэстеразой.

Удлинение цепи жирных кислот

Синтезированная пальмитиновая кислота при необходимости поступает в эндо-

плазматический ретикулум или в митохондрии. С участием малонил-S-КоА и НАДФН цепь удлиняется до С18 или С20.

Удлиняться могут и полиненасыщенные жирные кислоты (олеиновая, линолевая, линоленовая) с образованием производных эйкозановой кислоты (С20). Но двойная

ω-6-полиненасыщенные жирные кислоты синтезируются только из соответствующих

предшественников.

Например, при формировании жирных кислот ω-6 ряда линолевая кислота (18:2)

дегидрируется до γ-линоленовой (18:3) и удлиняется до эйкозотриеновой кислоты (20:3), последняя далее вновь дегидрируется до арахидоновой кислоты (20:4).

Для образования жирных кислот ω-3-ряда, например, тимнодоновой (20:5), необ-

ходимо наличие α-линоленовой кислоты (18:3), которая дегидрируется (18:4), удли-няется (20:4) и опять дегидрируется (20:5).

Регуляция синтеза жирных кислот

Существуют следующие регуляторы синтеза жирных кислот.

Ацил-S-КоА .

во-первых, по принципу обратной отрицательной связи ингибирует фермент ацетил- S -КоА-карбоксилазу ,препятствуя синтезу малонил-S-КоА;

Во-вторых, подавляет транспорт цитрата из митохондрии в цитозоль.

Таким образом, накопление ацил-S-КоА и его неспособность вступить в реакции

этерификации с холестеролом или глицерином автоматически препятствует синтезу новых жирных кислот.

Цитрат является аллостерическим положительным регулятором ацетил- S -

КоА-карбоксилазы ,ускоряет карбоксилирование собственного производного–аце-тил-S-КоА до малонил-S-КоА.

Ковалентная модифика-

ция ацетил-S-КоА-карбоксилазыпутем фосфорилирования-

дефосфорилирования. Участву-

ют цАМФ-зависимая протеинки-наза и протеинфосфатаза. Инсу-

лин активирует протеин-

фосфатазу и способствует акти-вации ацетил-S-КоА-

карбоксилазы. Глюкагон и адре-

налин по аденилатциклазномумеханизму вызывают ингибирование этого же фермента и, следовательно, всего ли-погенеза.

СИНТЕЗ ТРИАЦИЛГЛИЦЕРОЛОВ И ФОСФОЛИПИДОВ

Общие принципы биосинтеза

Начальные реакции синтеза триацилглицеролов и фосфолипидов совпадают и

происходят при наличии глицерола и жирных кислот. В результате синтезируется

фосфатидная кислота. Она может превращаться двумя путями – в ЦДФ-ДАГ или дефосфорилироваться до ДАГ . Последний, в свою очередь, либо ацилируется до

ТАГ, либо связывается с холином и образуется ФХ. Этот ФХ содержит насыщенные

жирные кислоты. Данный путь активен в легких, где синтезируется дипальмитоил-

фосфатидилхолин, основное вещество сурфактанта.

ЦДФ-ДАГ ,являясь активной формой фосфатидной кислоты,далее превращает-ся в фосфолипиды – ФИ, ФС, ФЭА, ФС, кардиолипин.

В начале происходит образование глицерол-3-фосфата и активирование жирных

Жирные кислоты ,поступающие из крови при

распаде ХМ, ЛПОНП, ЛПВП или синтезированные в

клетке de novo из глюкозы также должны активиро-ваться. Они превращаются в ацил-S-КоА в АТФ-

зависимой реакции.

Глицерол в печени активируется в реакции фос-форилирования с использованием макроэргического

фосфата АТФ. В мышцах и жировой ткани эта реак-

ция отсутствует, поэтому в них глицерол-3-фосфат образуется из диоксиацетонфосфата, метаболита

гликолиза.

При наличии глицерол-3-фосфата и ацил-S-КоА синтезируется фосфатидная кислота .

В зависимости от вида жирной кислоты, образующаяся фосфатидная кислота

Если используются пальмитиновая, стеариновая, пальмитоолеиновая, олеино-вая кислоты, то фосфатидная кислота направляется на синтез ТАГ,

При наличии полиненасыщенных жирных кислот фосфатидная кислота является

предшественником фосфолипидов.

Синтез триацилглицеролов

Биосинтез ТАГ печенью увеличивается при соблюдении следующих условий:

диета богатая углеводами, особенно простыми (глюкозой, сахарозой),

повышение концентрации жирных кислот в крови,

высокие концентрации инсулина и низкие концентрации глюкагона,

наличие источника "дешевой" энергии, например, такого как этанол.

Синтез фосфолипидов

Биосинтез фосфолипидов по сравнению с синтезом ТАГ имеет существенныеособенности. Они заключаются в дополнительной активации компонентов ФЛ –

фосфатидной кислоты или холина и этаноламина.

1. Активация холина (или этаноламина) происходит через промежуточное обра-зование фосфорилированных производных с последующим присоединением ЦМФ.

В следующей реакции активированный холин (или этаноламин) переносится на ДАГ

Этот путь характерен для легких и кишечника.

2. Активация фосфатидной кислоты заключается в присоединении к ней ЦМФ с

Липотропные вещества

Все вещества, способствующие синтезу ФЛ и препятствующие синтезу ТАГ, на-зываются липотропными факторами. К ним относятся:

Структурные компоненты фосфолипидов: инозитол, серин, холин, этаноламин, полиненасыщенные жирные кислоты.

Донор метильных групп для синтеза холина и фосфатидилхолина – метионин.

Витамины:

В6, способствующий образованию ФЭА из ФС.

В12 и фолиевая кислота, участвующие в образовании активной формы метио-

При недостатке липотропных факторов в печени начинается жировая инфильт-

рация печени.

НАРУШЕНИЯ ОБМЕНА ТРИАЦИЛГЛИЦЕРИНОВ

Жировая инфильтрация печени.

Главной причиной жировой инфильтрации печени является метаболический блок синтеза ЛПОНП.Так как ЛПОНП включают разнородные соединения,то блок

может возникнуть на разных уровнях синтеза.

Блок синтеза апобелков – нехватка белка или незаменимых аминокислот в пище,

воздействие хлороформа, мышьяка, свинца, СCl4;

блок синтеза фосфолипидов – отсутствие липотропных факторов (витаминов,

метионина, полиненасыщенных жирных кислот);

блок сборки липопротеиновых частиц при воздействии хлороформа, мышьяка, свинца, СCl4;

блок секреции липопротеинов в кровь – СCl4, активное перекисное окисление

липидов при недостаточности антиоксидантной системы (гиповитаминозы С, А,

Также может быть недостаточность апобелков, фофолипидов при относительном

избытке субстрата:

синтез повышенного количества ТАГ при избытке жирных кислот;

синтез повышенного количества ХС.

Ожирение

Ожирение – избыточное количество нейтрального жира в подкожной жировой

клеткчатке.

Выделяют два типа ожирения – первичное и вторичное.

Первичное ожирение является следствием гиподинамии и переедания.В здо-

ровом организме количество поглощаемой пищи регулируется гормоном адипоцитов

лептином .Лептин вырабатывается в ответ на увеличение жировой массы в клетке

и, в конечном итоге, снижает образование нейропептида Y (который стимулирует

поиск пищи, и тонус сосудов и АД) в гипоталамусе, что подавляет пищевое пове-

дение. У 80% лиц с ожирением гипоталамус нечувствителен к лептину. У 20% име-ется дефект структуры лептина.

Вторичное ожирение –возникает при гормональных заболеваниях.К таким за-

болеваниям относятся гипотиреоз, гиперкортицизм.

Характерным примером малопатогенного ожирения служит тучность бор-

цов-сумоистов. Несмотря на явный избыток веса, мастера сумо долго сохра-

няют относительно хорошее здоровье благодаря тому, что не испытывают гиподинамии, а прирост веса связан исключительно со специальной диетой, обогащенной полиненасыщенными жирными кислотами.

Сахарный диабет I I типа

Основной причиной сахарного диабета II типа является генетическая предраспо-

ложенность – у родственников больного риск заболеть возрастает на 50%.

Однако диабет не возникнет, если не будет частого и/или длительного повыше-ние глюкозы в крови, что бывает при переедании. В данном случае накопление жира в адипоците является "стремлением" организма предотвратить гипергликемию. Од-нако в дальнейшем развивается инсулинорезистентность, так как неизбежные изме-

нения адипоцитов ведут к нарушению связывания инсулина с рецепторами. Одно-временно фоновый липолиз в разросшейся жировой ткани вызывает увеличение

концентрации жирных кислот в крови, что способствует инсулинорезистентности.

Нарастающая гипергликемия и выброс инсулина приводят к усилению липогенеза. Таким образом, два противоположных процесса – липолиз и липогенез – усиливают-

ся и обуславливают развитие сахарного диабета II типа.

Активации липолиза также способствует часто наблюдающийся дисбаланс между потреблением насыщенных и полиненасыщенных жирных кислот, так

как липидная капля в адипоците окружена монослоем фосфолипидов, которые должны содержать ненасыщенные жирные кислоты. При нарушении синтеза фосфолипидов доступ ТАГ-липазы к триацилглицеролам облегчается и их

гидролиз ускоряется.

ОБМЕН ХОЛЕСТЕРОЛА

Холестерол относится к группе соединений, имею-

щих в своей основе циклопентанпергидрофенантрено-вое кольцо, и является ненасыщенным спиртом.

Источники

Синтез в организме составляет примерно 0,8 г/сут ,

при этом половина его образуется в печени, около 15% в

кишечнике, оставшаяся часть в любых клетках, не утративших ядро. Таким образом, все клетки организма способны синтезировать холестерол.

Из пищевых продуктов наиболее богаты холестеролом (в пересчете на 100 г

продукта):

сметана 0,002 г

сливочное масло 0,03 г

яйца 0,18 г

говяжья печень 0,44 г

целом за сутки с пищей поступает в среднем 0,4 г .

Примерно 1/4 часть всего холестерола в организме этерифицирована полинена-

сыщенными жирными кислотами. В плазме крови соотношение эфиров холестерола

к свободному холестеролу составляет 2:1.

Выведение

Выведение холестерола из организма происходит практически только через ки-шечник:

с фекалиями в виде холестерола и образованных микрофлорой нейтральных стеринов (до 0,5 г/сут),

в виде желчных кислот (до 0,5 г/сут), при этом часть кислот реабсорбируется;

около 0,1 г удаляется со слущивающимся эпителием кожи и секретом сальных желез,

примерно 0,1 г превращается в стероидные гормоны.

Функция

Холестерол является источником

стероидных гормонов – половых и коры надпочечников,

кальцитриола,

желчных кислот.

Кроме этого, он является структурным компонентом мембран клеток и вносит

упорядочивание в фосфолипидный бислой.

Биосинтез

Происходит в эндоплазматическом ретикулуме. Источником всех атомов углеро-да в молекуле является ацетил-S-КоА, поступающий сюда в составе цитрата, как и

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 сгруп-

пировать в несколько этапов.

Синтез мевалоновой кислоты

Синтез изопентенилдифосфата.

Синтез фарнезилдифосфата.

Синтез сквалена.

Синтез холестерола.

Регуляция синтеза холестерола

Основным регуляторным ферментом является гидрооксиметилглутарил- S -

КоА-редуктаза :

во-первых, по принципу обратной отрицательной связи она ингибируется конеч-ным продуктом реакции -

холестеролом .

во-вторых, ковалентная

модификация при гормо-

нальной регуляции: инсу-

лин, активируя протеин-фосфатазу, способствует

переходу фермента гидро-

окси-метил-глутарил- S -КоА-редуктазы в активное

состояние. Глюкагон и ад-

реналин посредством аде-нилатциклазного механиз-

ма активируют протеинкиназу А, которая фосфорилирует фермент и переводит

его в неактивную форму.

Транспорт холестерола и его эфиров.

Осуществляется липопротеинами низкой и высокой плотности.

Липопротеины низкой плотности

Общая характеристика

Образуются в печени de novo и в крови из ЛПОНП

состав: 25% белки, 7% триацилглицеролы, 38% эфиров ХС, 8% свободного ХС,

22% фосфолипидов. Основным апо-белком является апоВ-100 .

нормальное содержание в крови 3,2-4,5 г/л

самые атерогенные

Функция

Транспорт ХС в клетки,использующие его для реакций синтеза половых гор-монов (половые железы), глюко- и минералокортикоидов (кора надпочечников), хо-

лекальциферола (кожа), утилизирующие ХС в виде желчных кислот (печень).

Транспорт полиеновых жирных кислот в виде эфиров ХС в

некоторые клетки рыхлой соединительной ткани – фибробласты, тромбоциты,

эндотелий, гладкомышечные клетки,

эпителий гломерулярной мембраны почек,

клетки костного мозга,

клетки роговицы глаз,

нейроциты,

базофилы аденогипофиза.

Особенностью клеток этой группы является наличие лизосомальных кислых гидролаз, расщепляющих эфиры ХС.У других клеток таких ферментов нет.

На клетках, использующих ЛПНП, имеется высокоафинный рецептор, специфич-ный к ЛПНП – апоВ-100-рецептор . При взаимодействии ЛПНП с рецептором проис-

ходит эндоцитоз липопротеина и его лизосомальный распад на составные части – фосфолипиды, аминокислоты, глицерол, жирные кислоты, холестерол и его эфиры.

ХС превращается в гормоны или включается в состав мембран. Излишки мембран-

ного ХС убираются с помощью ЛПВП.

Обмен

В крови взаимодействуют с ЛПВП, отдавая свободный ХС и получая этерифи-цированный.

Взаимодействуют с апоВ-100-рецепторами гепатоцитов (около 50%) и тканей

(около 50%).

Липопротеины высокой плотности

Общая характеристика

образуются в печени de novo, в плазме крови при распаде хиломикронов, неко-

торое количество в стенке кишечника,

состав: 50% белка, 7% ТАГ, 13% эфиров ХС, 5% свободного ХС, 25% ФЛ. Ос-новным апобелком является апо А1

нормальное содержание в крови 0,5-1,5 г/л

антиатерогенные

Функция

Транспорт ХС от тканей к печени

Донор полиеновых кислот для синтеза в клетках фосфолипидов и эйкозанои-

Обмен

В ЛПВП активно протекает ЛХАТ-реакция. В этой реакции остаток ненасыщен-ной жирной кислоты переносится от ФХ на свободный ХС с образованием лизофос-фатидилхолина и эфиров ХС. Теряющий фосфолипидную оболочку ЛПВП3 преоб-разуется в ЛПВП2.

Взаимодействует с ЛПНП и ЛПОНП.

ЛПНП и ЛПОНП являются источником свободного ХС для ЛХАТ-реакции, в обмен они получают этерифицированный ХС.

3. При посредстве специфических транспортных белков получает свободный ХС из клеточных мембран.

3. Взаимодействует с мембранами клеток, отдает часть фосфолипидной оболоч-ки, доставляя, таким образом, полиеновые жирные кислоты в обычные клетки.

НАРУШЕНИЯ ОБМЕНА ХОЛЕСТЕРОЛА

Атеросклероз

Атеросклероз – это отложение ХС и его эфиров в соединительной ткани стенок

артерий, в которых выражена механическая нагрузка на стенку (по убыванию воз-

действия):

абдоминальная аорта

коронарная артерия

подколенная артерия

бедренная артерия

тибиальная артерия

грудная аорта

дуга грудной аорты

сонные артерии

Стадии атеросклероза

1 стадия – повреждение эндотелия .Это"долипидная"стадия,обнаруживается

даже у годовалых детей. Изменения этой стадии неспецифичны и ее могут вызы-вать:

дислипопротеинемия

гипертензия

повышение вязкости крови

вирусные и бактериальные инфекции

свинец, кадмий и т.п.

На этой стадии в эндотелии создаются зоны повышенной проницаемости и клей-

кости. Внешне это проявляется в разрыхлении и истончении (вплоть до исчезнове-ния) защитного гликокаликса на поверхности эндотелиоцитов, расширении межэндо-

телиальных щелей. Это приводит к усилению выхода липопротеинов (ЛПНП и

ЛПОНП) и моноцитов в интиму.

2 стадия – стадия начальных изменений ,отмечается у большинства детей и

молодых людей.

Поврежденный эндотелий и активированные тромбоциты вырабатывают медиа-торы воспаления, факторы роста, эндогенные окислители. В результате через по-врежденный эндотелий в интиму сосудов еще более активно проникают моноциты и

способствуют развитию воспаления.

Липопротеины в зоне воспаления модифицируются окислением, гликозилирова-

нием, ацетилированием.

Моноциты, преобразуясь в макрофаги, поглощают измененные липопротеины при участии "мусорных" рецепторов (scavenger receptors). Принципиальным момен-

том является то, что поглощение модифицированных липопротеинов идет без уча-

стия апо-В-100 рецепторов, а, значит, НЕРЕГУЛИРУЕМО ! Кроме макрофагов, этим спо-собом липопротеины попадают и в гладкомышечные клетки, которые массово пере-

ходят в макрофагоподобную форму.

Накопление липидов в клетках быстро исчерпывает невысокие возможности кле-ток по утилизации свободного и этерифицированного ХС. Они переполняются сте-

роидами и превращаются в пенистые клетки. Внешне на эндотелии появляются ли-

пидные пятна и полоски .

3 стадия – стадия поздних изменений .Она характеризуется следующими осо-

бенностями:

накопление вне клетки свободного ХС и этерифицированого линолевой кислотой

(то есть как в плазме);

пролиферация и гибель пенистых клеток, накопление межклеточного вещества;

инкапсулирование холестерина и формирование фиброзной бляшки.

Внешне проявляется как выступание поверхности в просвет сосуда.

4 стадия – стадия осложнений .На этой стадии происходит

кальцификация бляшки;

изъязвление бляшки, приводящее к липидной эмболии;

тромбоз из-за адгезии и активации тромбоцитов;

разрыв сосуда.

Лечение

В лечении атеросклероза должны быть две составляющие: диета и медикамен-ты. Целью лечения является снижение концентрации общего ХС плазмы, ХС ЛПНП и ЛПОНП, повышение холестерина ЛПВП.

Диета :

Жиры пищи должны включать равные доли насыщенных, мононенасыщенных

полиненасыщенных жиров. Доля жидких жиров, содержащих ПНЖК, должна быть

не менее 30% от всех жиров. Роль ПНЖК в лечении гиперхолестеролемии и атеро-склероза сводится к

ограничению всасывания ХС в тонком кишечнике,

активации синтеза желчных кислот,

снижении синтеза и секреции ЛПНП в печени,

увеличении синтеза ЛПВП.

Установлено, что если соотношение Полиненасыщенные ЖК равно 0,4, то

Насыщенные ЖК

потребление ХС в количестве до 1,5 г в сутки не приводит к гиперхолесте-

ролемии.

2. Потребление высоких количеств овощей, содержащих клетчатку (капуста, мор-

ковь, свекла) для усиления перистальтики кишечника, стимуляции желчеотделения и адсорбции ХС. Кроме этого, фитостероиды конкурентно снижают всасывание ХС,

при этом сами не усваиваются.

Сорбция ХС на клетчатке сопоставима с таковой на специальных адсорбен- тах, используемых как лекарственные средства (холестираминовые смолы)

Медикаменты :

Статины (ловастатин, флувастатин) ингибируют ГМГ-S-КоА-редуктазу, что снижает в 2 раза синтез ХС в печени и ускоряют его отток из ЛПВП в гепатоциты.

Подавление всасывания ХС в желудочно-кишечном тракте – анионообменные

смолы (Холестирамин, Холестид, Questran).

Препараты никотиновой кислоты подавляют мобилизацию жирных кислот из

депо и снижают синтез ЛПОНП в печени, а, следовательно и образование из них

ЛПНП в крови

Фибраты (клофибрат и т.п.) увеличивают активность липопротеинлипазы, ус-

коряют катаболизм ЛПОНП и хиломикронов, что повышает переход холестерина из

них в ЛПВП и его эвакуацию в печень.

Препараты ω-6 и ω-3 жирных кислот (Линетол, Эссенциале, Омеганол и т.п.)

повышают концентрацию ЛПВП в плазме, стимулируют желчеотделение.

Подавление функции энтероцитов с помощью антибиотика неомицина, что

снижает всасывания жиров.

Хирургическое удаление подвздошной кишки и прекращение реабсорбции желчных кислот.

НАРУШЕНИЯ ОБМЕНА ЛИПОПРОТЕИНОВ

Изменения в соотношении и количестве классов липопротеинов не всегда сопро-

вожадаются гиперлипидемией, поэтому высокое клинико-диагностическое значение имеет выявление дислипопротеинемий .

Причинами дислипопротеинемий может быть изменение активности ферментов

обмена липопротеинов – ЛХАТ или ЛПЛ, рецепции ЛП на клетках, нарушение синте-за апобелков.

Различают несколько типов дислипопротеинемий.

Тип I : Гиперхиломикронемия.

Обусловлена генетической недостаточностью липопротеинлипазы .

Лабораторные показатели:

увеличение количества хиломикронов;

нормальное или слегка повышенное содержание преβ-липопротеинов;

резкое увеличение уровня ТАГ.

отношение ХС / ТАГ < 0,15

Клинически проявляется в раннем возрасте ксантоматозом и гепатоспленомега-

лией в результате отложения липидов в коже, печени и селезенке. Первичная ги-перлипопротеинемия I типа встречается редко и проявляется в раннем возрасте, вторичная -сопровождает диабет,красную волчанку,нефроз,гипотиреоз,прояв-ляется ожирением.

Тип I I : Гипер- β- липопротеинемия

Нарушение липидного обмена - это расстройство процесса выработки и расщепления жиров в организме, что происходит в печени и жировой ткани. Подобное расстройство может быть у любого человека. Наиболее частой причиной развития такой болезни выступает генетическая предрасположенность и неправильное питание. Помимо этого, не последнюю роль в формировании играют гастроэнтерологические заболевания.

Подобное расстройство имеет довольно специфическую симптоматику, а именно увеличение печени и селезёнки, быстрый набор массы тела и образование ксантом на поверхности кожного покрова.

Поставить правильный диагноз можно на основании данных лабораторных исследований, которые покажут изменение состава крови, а также при помощи информации, полученной в ходе объективного физикального осмотра.

Лечить подобное расстройство метаболизма принято при помощи консервативных методик, среди которых основное место отведено диете.

Этиология

Подобное заболевание очень часто развивается при протекании различных патологических процессов. Липиды - это жиры, которые синтезирует печень или поступают в человеческий организм вместе с пищей. Подобный процесс выполняет большое количество важных функций, а любые сбои в нём могут привести к развитию довольно большого количества недугов.

Причины нарушения могут быть как первичными, так и вторичными. Первая категория предрасполагающих факторов заключается в наследственно-генетических источниках, при которых происходят единичные или множественные аномалии тех или иных генов, отвечающих за продуцирование и утилизацию липидов. Провокаторы вторичной природы обуславливаются нерациональным образом жизни и протеканием ряда патологий.

Таким образом, вторая группа причин может быть представлена:

Помимо этого, клиницисты выделяют несколько групп факторов риска, наиболее подверженных разладам жирового обмена. К ним стоит отнести:

• половую принадлежность - в подавляющем большинстве случаев подобная патология диагностируется у представителей мужского пола;
• возрастную категорию - сюда стоит отнести женщин постменопаузального возраста;
• период вынашивания ребёнка;
• ведение малоподвижного и нездорового образа жизни;
• неправильное питание;
• наличие лишней массы тела;
• диагностированные ранее у человека патологии печени или почек;
• протекание или эндокринных недугов;
• наследственные факторы.

Классификация

В медицинской сфере существует несколько разновидностей подобного недуга, первая из которых делит его в зависимости от механизма развития:

• первичное или врождённое нарушение липидного обмена - это означает, что патология не связана с протеканием какого-либо заболевания, а носит наследственный характер. Дефектный ген может быть получен от одного родителя, реже от двух;
• вторичный - зачастую развиваются нарушения липидного обмена при эндокринных заболеваниях, а также болезнях ЖКТ, печени или почек;
• алиментарный - формируется из-за того, что человек употребляет в пищу большое количество жиров животного происхождения.

По уровню того, какие липиды повышены, есть такие формы нарушений липидного обмена:

• чистая или изолированная гиперхолестеринемия - характеризуется повышением уровня холестерина в крови;
• смешанная или комбинированная гиперлипидемия - при этом во время лабораторной диагностики обнаруживается повышенное содержание как холестерина, так и триглицеридов.

Отдельно стоит выделить самую редкую разновидность - гипохолестеринемию . Её развитию способствуют повреждения печени.

Современные методы исследования дали возможность выделить такие типы протекания болезни:

• наследственная гиперхиломикронемия;
• врождённая гиперхолестеринемия;
• наследственная дис-бета-липопротеидемия;
• комбинированная гиперлипидемия;
• эндогенная гиперлипидемия;
• наследственная гипертриглицеридемия.

Симптоматика

Вторичные и наследственные нарушения липидного обмена приводят к большому количеству изменений в человеческом организме, отчего заболевание имеет множество как внешних, так и внутренних клинических признаков, наличие которых можно выявить только после лабораторных диагностических обследований.

Недуг имеет следующие наиболее ярко выраженные симптомы:

• формирование ксантом и любой локализации на кожном покрове, а также на сухожилиях. Первая группа новообразований представляет собой узелки, содержащие в себе холестерин и поражающие кожу стоп и ладоней, спины и груди, плеч и лица. Вторая категория также состоит их холестерина, но имеет жёлтый оттенок и возникает на других участках кожи;
• появление жировых отложений в уголках глаз;
• повышение индекса массы тела;
• - это состояние, при котором увеличены в объёмах печень и селезёнка;
• возникновение проявлений, характерных для , нефроза и эндокринных заболеваний;
• повышение показателей кровяного тонуса.

Вышеуказанные клинические признаки нарушения липидного обмена появляются при повышении уровня липидов. В случаях их недостатка симптомы могут быть представлены:

• снижением массы тела, вплоть до крайней степени истощения;
• выпадение волос и расслоение ногтевых пластин;
• появление и иных воспалительных поражений кожи;
• нефроз;
• нарушение менструального цикла и репродуктивных функций у женщин.

Всю вышеуказанную симптоматику целесообразно относить как к взрослым, так и к детям.

Диагностика

Чтобы поставить правильный диагноз, клиницисту необходимо ознакомиться с данными широкого спектра лабораторных исследований, однако перед их назначением врач должен в обязательном порядке самостоятельно выполнить несколько манипуляций.

Таким образом, первичная диагностика направлена на:

• изучение истории болезни, причём не только пациента, но и его ближайших родственников, потому что патология может иметь наследственный характер;
• сбор жизненного анамнеза человека - сюда стоит отнести информацию касательно образа жизни и питания;
• выполнение тщательного физикального осмотра - для оценивания состояния кожного покрова, пальпации передней стенки брюшной полости, что укажет на гепатоспленомегалию, а также для измерения АД;
• детальный опрос больного - это необходимо для установления первого времени появления и степени выраженности симптомов.

Лабораторная диагностика нарушенного липидного обмена включает в себя:

• общеклинический анализ крови;
• биохимию крови;
• общий анализ урины;
• липидограмму - укажет на содержание триглицеридов, «хорошего» и «плохого» холестерина, а также на коэффициент атерогенности;
• иммунологический анализ крови;
• анализ крови на гормоны;
• генетическое исследование, направленное на выявление дефектных генов.

Инструментальная диагностика в виде КТ и УЗИ, МРТ и рентгенографии показана в тех случаях, когда у клинициста возникают подозрения касательно развития осложнений.

Лечение

Устранить нарушение липидного обмена можно при помощи консервативных способов терапии, а именно:

• немедикаментозными способами;
• приёмом лекарственных средств;
• соблюдением щадящего рациона;
• применением рецептов народной медицины.

Немедикаментозные методы лечения предполагают:

• нормализацию массы тела;
• выполнение физических упражнений - объёмы и режим нагрузок подбираются в индивидуальном порядке для каждого пациента;
• отказ от пагубных пристрастий.

Диета при подобном нарушении метаболизма основывается на таких правилах:

• обогащение меню витаминами и пищевыми волокнами;
• сведение к минимуму потребления животных жиров;
• употребление большого количества овощей и фруктов богатых клетчаткой;
• замена жирных сортов мяса на жирные разновидности рыбы;
• использование для заправки блюд рапсового, льняного, орехового или конопляного масла.

Лечение при помощи лекарственных средств направлено на приём:

• статинов;
• ингибиторов абсорбции холестерина в кишечнике - для препятствования всасывания подобного вещества;
• секвестрантов желчных кислот - это группа медикаментов, направленная на связывание желчных кислот;
• полиненасыщенных жирных кислот Омега-3 - для снижения уровня триглицеридов.

Помимо этого, допускается терапия народными средствами, но только после предварительной консультации с клиницистом. Наиболее эффективными являются отвары, приготовленные на основе:

• подорожника и хвоща;
• ромашки и спорыша;
• боярышника и зверобоя;
• берёзовых почек и бессмертника;
• листьев калины и земляники;
• иван-чая и тысячелистника;
• корней и листьев одуванчика.

При необходимости используют экстракорпоральные методики терапии, которые заключаются в изменении состава крови вне организма пациента. Для этого используются специальные приборы. Такое лечение разрешено женщинам в положении и детям, вес которых превышает двадцать килограмм. Наиболее часто применяют:

• иммуносорбцию липопротеинов;
• каскадную плазмофильтрацию;
• плазмосорбцию;
• гемосорбцию.

Возможные осложнения

Нарушение липидного обмена при метаболическом синдроме может привести к возникновению таких последствий:

• атеросклероз, который может поражать сосуды сердца и головного мозга, артерий кишечника и почек, нижних конечностей и аорты;
• стеноз просвета сосудов;
• формирование тромбов и эмболов;
• разрыв сосуда.

Профилактика и прогноз

Для снижения вероятности развития нарушения жирового обмена не существует специфических профилактических мероприятий, отчего людям рекомендуется придерживаться общих рекомендаций:

• ведение здорового и активного образа жизни;
• недопущение развития ;
• правильное и спласированное питание - лучше всего соблюдать диетический рацион с низким содержанием животных жиров и соли. Пища должна быть обогащена клетчаткой и витаминами;
• исключение эмоциональных нагрузок;
• своевременная борьба с артериальной гипертензией и иными недугами, которые приводят к вторичным нарушениям обмена веществ;
• регулярное прохождение полного осмотра в медицинском учреждении.

Прогноз будет индивидуальным для каждого пациента, поскольку зависит от нескольких факторов - уровень липидов в крови, скорость развития атеросклеротических процессов, локализация атеросклероза. Тем не менее исход зачастую благоприятный, а осложнения развиваются довольно редко.

Все ли корректно в статье с медицинской точки зрения?

Ответьте только в том случае, если у вас есть подтвержденные медицинские знания

Липидный обмен - это метаболизм липидов, он представляет собой сложный физиологический и биохимический процесс, который происходит в клетках живых организмов. Нейтральные липиды, такие как холестерин и триглицериды (ТГ), нерастворимы в плазме. В результате циркулирующие в крови липиды привязаны к протеинам, транспортирующим их в различные ткани для энергетической утилизации, отложения в виде жировой ткани, продукции стероидных гормонов и формирования желчных кислот.

Липопротеин состоит из липида (этерифицированной или неэтерифицированной формы холестерина, триглицеридов и фосфолипидов) и белка. Протеиновые компоненты липопротеина известны, как аполипопротеины и апопротеины.

Особенности жирового обмена

Липидный обмен разделяется на два основных метаболических пути: эндогенный и экзогенный. Это подразделение основано на происхождении рассматриваемых липидов. Если источником происхождения липидов является пища, то речь идет об экзогенном метаболическом пути, а если печень - об эндогенном.

Выделяют различные классы липидов, каждый из которых характеризуется отдельной функцией. Различают хиломикроны (ХМ), (ЛПОНП), липопротеины средней плотности (ЛПСП), и плотности (ЛПВП). Метаболизм отдельных классов липопротеинов не является независимым, все они тесно взаимосвязаны. Понимание липидного обмена важно для адекватного восприятия вопросов патофизиологии сердечно-сосудистых заболеваний (ССЗ) и механизмов действия лекарств.

Холестерин и триглицериды необходимы периферическим тканям для разнообразных аспектов гомеостаза, включая поддержания клеточных мембран, синтез стероидных гормонов и желчных кислот, а также утилизацию энергии. Учитывая то, что липиды не могут растворяться в плазме, их переносчиками являются различные липопротеины, циркулирующие в кровеносной системе.

Базовая структура липопротеина обычно включает ядро, состоящее из этерифицированного холестерина и триглицерида, окруженных двойным слоем фосфолипидов, а также не этерифицированным холестерином и различными протеинами, называющимися аполипопротеинами. Эти липопротеины отличаются по своим размерам, плотности и составу липидов, аполипопротеинов и другим признакам. Показательно, что липопротеины обладают различными функциональными качествами (таблица 1).

Таблица 1. Показатели липидного обмена и физические характеристики липопротеидов в плазме.

Основные классы липопротеинов, упорядоченные по убыванию размера частиц:

• ЛПОНП,
• ЛПСП,
• ЛПНП,
• ЛПВП.

Пищевые липиды поступают в кровеносную систему, прикрепившись аполипопротеину (apo) B48, содержащему хиломикроны, синтезируемые в кишечнике. Печень синтезирует ЛПОНП1 и ЛПОНП2 вокруг apoB100, привлекая липиды, присутствующие в кровеносной системе (свободные жирные кислоты) или в пище (остаточный хиломикрон). Затем ЛПОНП1 и ЛПОНП2 делипидизируются липопротеинлипазой, высвобождающей жирные кислоты для потребления скелетными мышцами и жировой тканью. ЛПОНП1, высвобождая липиды, превращается в ЛПОНП2, ЛПОНП2 далее трансформируется в ЛПСП. Остаточный хиломикрон, ЛПСП и ЛПНП могут захватываться печенью посредством рецептора.

Липопротеины высокой плотности формируется в межклеточном пространстве, где apoAI контактирует с фосфолипидами, свободным холестерином и формирует дисковидную частицу ЛПВП. Далее эта частица взаимодействуют с лецитином, и образуются эфиры холестерина, формирующие ядро ЛПВП. В конечном итоге холестерин потребляется печенью, а кишечник и печень секретируют apoAI.

Метаболические пути липидов и липопротеинов тесно взаимосвязаны. Несмотря на то, что существуют ряд эффективных лекарств, снижающих липиды в организме, их механизм действия по-прежнему остаются мало изученным. Требуется дальнейшее уточнение молекулярных механизмов действия этих препаратов для улучшения качества лечения дислипидемии.

Влияние лекарств на липидный обмен

• Статины увеличивают скорость выведения ЛПОНП, ЛПСП и ЛПНП, а также уменьшают интенсивность синтеза ЛПОНП. В конечном итоге это улучшает липопротеиновый профиль.
• Фибраты ускоряют выведение частиц apoB и интенсифицируют продукцию apoAI.
• Никотиновая кислота снижает ЛПНП и ТГ, а также повышает содержание ЛПВП.
• Снижение веса тела способствуют уменьшению секреции ЛПОНП, что улучшает липопротеиновый метаболизм.
• Регулирование липидного обмена оптимизируется за счет омега-3 жирных кислот.

Генетические нарушения

Науке известен целый набор наследственных дислипидемических заболеваний, при которых основным дефектом является регуляция липидного обмена. Наследственная природа этих заболеваний в ряде случаев подтверждается генетическими исследованиями. Эти заболевания зачастую идентифицируются посредством раннего липидного скрининга.

Краткий перечень генетических форм дислипидемии.

• Гиперхолестеринемия: семейная гиперхолестеринемия, наследственный дефективный apoB100, полигенная гиперхолестеринемия.
• Гипертриглицеридемия: семейная гипертриглицеридемия, семейная гиперхиломикронемия, недостаток липопротеинлипазы.
• Сбои в метаболизме ЛПВП: семейная гипоальфалипопротеинемия, недостаток LCAT, точечные мутации apoA-l, недостаток ABCA1.
• Комбинированные формы гиперлипидемии: семейная комбинированная гиперлипидемия, гиперапобеталипопротеинемия, семейная дисбеталипопротеинемия.

Гиперхолестеринемия

Семейная гиперхолестеринемия является монозиготным, аутосомным, доминантным заболеванием, включающим cбойную экспрессию и функциональную активность рецептора ЛПНП. Гетерозиготная экспрессия этого заболевания среди населения отмечается в одном случае из пятисот. Различные фенотипы были идентифицированы на основании дефектов в синтезе, транспортировке и связывании рецептора. Этот тип семейной гиперхолестеринемии ассоциируется со значительным поднятием ЛПНП, присутствием ксантом и преждевременным развитием диффузного атеросклероза.

Клинические проявления более выражены у пациентов с гомозиготными мутациями. Диагностика нарушений липидного обмена зачастую делается на основании выраженной гиперхолестеринемии при нормальных ТГ и присутствии сухожильных ксантом, а также при наличии в семейном анамнезе ранних ССЗ. Для подтверждения диагноза используются генетические методы. В ходе лечения используются высокие дозы статинов в дополнение к препаратам. В некоторых случаях требуется аферез ЛПНП. Дополнительные сведения, полученные в ходе последних исследований, подтверждают необходимость использования интенсивной терапии применительно к детям и подросткам, находящихся в зоне повышенного риска. Дополнительные терапевтические возможности для сложных случаев включают трансплантацию печени и генную заместительную терапию.

Наследственный дефективный apoB100

Наследственный дефект гена apoB100 являются аутосомным заболеванием, приводящим к липидным аномалиям, напоминающим таковые при семейной гиперхолестеринемии. Клиническая выраженность и подход в лечении этого заболевания сходны с таковыми для гетерозиготной семейной гиперхолестеринемии. Полигенная холестеринемия характеризуется умеренно выраженным повышением ЛПНП, нормальным ТГ, ранним атеросклерозом и отсутствием ксантом. Дефекты, включающие увеличенный синтез apoB и уменьшенную экспрессию рецептора, могут привести к поднятию ЛПНП.

Гипертриглицеридемия

Семейная гипертриглицеридемия является аутосомным заболеванием доминантного характера, характеризующимся повышенным триглицеридов в сочетании с инсулинорезистентностью и сбоем в регуляции кровяного давления и уровня мочевой кислоты. Мутации в гене липопротеинлипазы, лежащие в основе этого заболевания, отвечают за степень подъема уровня триглицеридов.

Семейная гиперхиломикронемия представляет экстенсивную форму мутации липопротеинлипазы, приводящую к более сложной форме гипертриглицеридемии. Недостаток липопротеинлипазы ассоциируется с гипертриглицеридемией и ранним атеросклерозом. При этом заболевании требуется сокращение потребления жиров и применение медикаментозной терапии в целях снижения ТГ. Также необходимо прекращение употребления алкоголя, борьба с ожирение и интенсивное лечение диабета.

Сбои в метаболизме липопротеинов высокой плотности

Семейная гипоальфалипопротеинемия является малораспространенным аутосомным заболеванием, включающим мутации в гене apoA-I и приводящим к уменьшению липопротеинов высокой плотности и раннему атеросклерозу. Дефицит лецитин-холестерин-ацилтрансферазы характеризуется сбойной этерификацией холестерина на поверхности частиц ЛПВП. В результате наблюдается низкий уровень ЛПВП. В ряде случаев были описаны различные генетические мутации apoA-I, включающие замену одной аминокислоты.

Анальфалипопротеинемия характеризуется накоплением клеточных липидов и присутствием пенистых клеток в периферических тканях, а также гепатоспленомегалией, периферической нейропатией, низким уровнем ЛПВП и ранним атеросклерозом. Причиной этого заболевания являются мутации в гене ABCA1, приводящие к клеточному накоплению холестерина. Усиленный почечный клиренс apoA-I способствуют снижению липопротеинов высокой плотности.

Комбинированные формы гиперлипидемии

Частота присутствия семейной комбинированной гиперлипидемии может достигать 2% среди населения. Она характеризуется повышенным уровнем apoB, ЛПНП и триглицеридов. Это заболевание вызывается избыточным синтезом apoB100 в печени. Выраженность заболевания у конкретного индивидуума определяется относительным недостатком активности липопротеинлипазы. Гиперапобеталипопротеинемия является разновидностью семейной гиперлипидемии. Для лечения этого заболевания обычно применяются статины в комбинации с другими препаратами, включая ниацин, секвестранты желчных кислот, эзетимиб и фибраты.

Семейная дисбеталипопротеинемия является аутосомным рецессивным заболеванием, характеризующимся присутствием двух аллелей apoE2, а также повышенным ЛПНП, наличием ксантом и ранним развитием ССЗ. Сбой в выведении ЛПОНП и остаточных хиломикронов приводит к образованию частиц ЛПОНП (бета-ЛПОНП). Так как это заболевание опасно развитием ССЗ и острого панкреатита, требуется интенсивная терапия для снижения триглицеридов.

Нарушения липидного обмена - общие характеристики

• Наследственные заболевания липопротеинового гомеостаза приводят к гиперхолестеринемии, гипертриглицеридемии и низкому уровню ЛПВП.
• В большинстве этих случаев отмечается повышенный риск ранних ССЗ.
• Диагностика нарушений обмена включает ранний скрининг при помощи липидограмм, являющихся адекватной мерой для раннего выявления проблем и начала терапии.
• Для близких родственников больных рекомендуется проведение скрининга при помощи липидограмм, начиная с раннего детства.

Второстепенные причины, способствующие нарушению липидного обмена

Небольшое количество случаев аномального уровня ЛПНП, ТГ и ЛПВП вызвано сопутствующими медицинскими проблемами и препаратами. Лечение этих причин обычно приводит к нормализации липидного обмена. Соответственно для больных дислипидемией требуется проведение обследования на наличие второстепенных причин нарушения липидного обмена.

Оценка второстепенных причин нарушений липидного обмена должна производиться при первичном обследовании. Анализ исходного состояния больных дислипидемией должен включать оценку состояния щитовидной железы, а также ферментов печени, сахара в крови и показателей биохимии мочи.

Нарушения липидного обмена при сахарном диабете

Диабет сопровождается гипертриглицеридемией, низким ЛПВП и наличием мелких и плотных частиц ЛПНП. При этом отмечается инсулинорезистентность, ожирение, повышенный уровень глюкозы и свободных жирных кислот и сниженная активность липопротеинлипазы. Интенсивный гликемический контроль и снижение центрального типа ожирения могут положительно сказываться на общем уровне липидов, особенно при наличии гипертриглицеридемии.

Нарушение гомеостаза глюкозы, наблюдаемое при диабете, сопровождаются повышенным давлением и дислипидемией, что приводит к атеросклеротическим явлениям в организме. Ишемические заболевания сердца являются наиболее важным фактором смертности у пациентов с сахарным диабетом. Частота этого заболевания в 3–4 раза выше у пациентов с инсулиннезависимым диабетом, чем в норме. Медикаментозная терапия по снижению ЛПНП, особенно при помощи статинов, эффективна в уменьшении тяжести ССЗ у диабетиков.

Непроходимость желчных путей

Хронический холелитиаз и первичный билиарный цирроз взаимосвязаны с гиперхолестеринемией посредством развития ксантом и повышенной вязкости крови. Лечение непроходимости желчных путей может способствовать нормализации липидного обмена. Несмотря на то, что при непроходимости желчных путей обычно можно использовать стандартные медикаментозные средства для снижения липидов, статины обычно противопоказаны для пациентов с хроническими заболеваниями печени или холелитиазом. Плазмофорез также можно использовать для лечения симптоматических ксантом и повышенной вязкости.

Заболевания почек

Гипертриглицеридемия часто встречается у пациентов, страдающих хронической почечной недостаточностью. По большей части это связано со сниженной активностью липопротеинлипазы и печеночной липазы. Аномальные уровни триглицеридов обычно отмечаются у лиц, проходящих лечение от перитонеального диализа.

Было выдвинуто предположение, что сниженная скорость вывода из организма потенциальных ингибиторов липазы играет ключевую роль в развитии этого процесса. Также при этом отмечается повышенный уровень липопротеина (a) и низкий уровень ЛПВП, что приводить к ускоренному развитию ССЗ. К второстепенным причинам, способствующим развитию гипертриглицеридемии относятся:

• Сахарный диабет
• Хроническая почечная недостаточность
• Ожирение
• Нефротический синдром
• Синдром Кушинга
• Липодистрофия
• Табакокурение
• Избыточное употребление углеводов

Была сделана попытка при помощи клинических испытаний выяснить воздействие гиполипидемической терапии на пациентов с конечными стадиями почечной недостаточности. Эти исследования показали, что аторвастатин не способствовал снижению комбинированной конечной точки ССЗ, инфарктов миокарда и инсульта. Также было отмечено, что розувастатин не снижал встречаемость ССЗ у пациентов, находящихся на регулярном гемодиализе.

Нефротический синдром взаимосвязан с повышением ТГ и липопротеин (а), что вызвано усиленным синтезом apoB печенью. Лечение нефротического синдрома основано на устранении исходных проблем, а также на нормализации уровня липидов. Использование стандартной гиполипидемической терапии может быть эффективным, однако требуется постоянный мониторинг возможного развития побочных эффектов.

Заболевания щитовидной железы

Гипотиреоз сопровождается повышенным уровнем ЛПНП и триглицеридов, а степень их отклонения от нормы зависит от масштаба проблем с щитовидной железой. Причиной этого является снижение экспрессии и активности рецептора ЛПНП, а также уменьшение активности липопротеинлипазы. Гипертиреоз обычно проявляется низким ЛПНП и ТГ.

Ожирение

Центральное ожирение сопровождается повышенным уровнем ЛПОНП и триглицеридов, а также низким ЛПВП. Снижение массы тела, а также корректировка рациона приводят к положительному воздействию на уровень триглицеридов и ЛПВП.

Лекарственные препараты

Многие сопутствующие лекарственные препараты вызывают развитие дислипидемии. По этой причине начальная оценка пациентов с аномалиями в липидном обмене должна сопровождаться внимательным анализом принимаемых препаратов.
Таблица 2. Препараты, оказывающие влияние на уровень липидов.

Тиазидные диуретики и бета-блокаторы при приеме часто вызывают гипертриглицеридемию и пониженный ЛПВП. Экзогенный эстроген и прогестерон, входящие в состав компонентов заместительной гормональной терапии и оральных контрацептивов, вызывают гипертриглицеридемию и снижение ЛПВП. Антиретровирусные препараты для ВИЧ-пациентов сопровождаются гипертриглицеридемией, повышением ЛПНП, инсулинорезистентностью и липодистрофией. Анаболические стероиды, кортикостероиды, циклоспорин, тамоксифен и ретиноиды при употреблении также приводят к аномалиям липидного обмена.

Лечение нарушений липидного обмена

Корректировка липидного обмена

Хорошо исследована и обоснована роль липидов в патогенезе атеросклеротических ССЗ. Это привело к активным поискам способов снижения уровня атерогенных липидов и усиления защитных свойств ЛПВП. Последние пять десятилетий характеризовались развитием широкого спектра диетических и фармакологических подходов для корректировки липидного обмена. Ряд этих подходов способствовал снижению риска ССЗ, что привело к широкому внедрению данных препаратов на практике (таблица 3).
Таблица 3. Основные классы препаратов, используемые для лечения нарушений липидного обмена.

Липиды организма человека включают соединения, значительно различающиеся как по структуре, так и по функциям в живой клетке. Наиболее важными группами липидов с точки зрения функции являются:

1) Триацилглицеролы (ТАГ) – важный источник энергии. Среди питательных веществ они самые калорийные. Около 35% суточной потребности человека в энергии покрывается за счет ТАГ. В некоторых органах, таких как сердце, печень, свыше половины необходимой энергии поставляют ТАГ.

2) Фосфолипиды и гликолипиды – важнейшие компоненты клеточных мембран. При этом некоторые фосфолипиды выполняют особые функции: а) дипальмитоиллецитин является основным элементом сурфактанта легких. Его отсутствие у недоношенных детей может приводить к расстройствам дыхания; б) Фосфатидилинозитол является предшественником вторичных гормональных посредников; в) тромбоцит-активирующему фактору, являющемуся по своей природе алкилфосфолипидом, отводится важная роль в патогенезе бронхиальной астмы, ИБС и других заболеваний.

3) Стероиды. Холестерин входит в состав клеточных мембран, а также служит предшественником желчных кислот, стероидных гормонов, витамина D 3 .

4) Простагландины и лейкотриены – производные арахидоновой кислоты, выполняющие в организме регуляторные функции.

Обмен жирных кислот

Источником жирных кислот для организма служат липиды пищи, а также синтез жирных кислот из углеводов. Использование жирных кислот происходит по трем направлениям: 1) окисление до СО 2 и Н 2 О с образованием энергии, 2) депонирование в жировой ткани в виде ТАГ, 3) синтез сложных липидов.

Все превращения свободных жирных кислот в клетках начинаются с образования ацил-КоА. Эта реакции катализируется ацил-КоА-синтетазами, локализованными на наружной митохондриальной мембране:

R-COOH+ КоА + АТФ → ацил-КоА + АМФ + Н 4 Р 2 О 7

С учетом этого обстоятельства основные пути превращений жирных кислот можно представить следующим образом:

Окисление жирных кислот с четным числом атомов углерода

Окисление жирных кислот происходит в матриксе митохондрий. Однако, образовавшийся в цитоплазме ацил-КоА неспособен проникать через внутреннюю мембрану митохондрий. Поэтому транспорт ацильных групп осуществляется с помощью специального переносчика – карнитина (рассматривается как витаминоподобное вещество) и двух ферментов – карнитин-ацилтрансферазы I(КАТ 1) и КАТ 2. Сначала под действием КАТ 1 происходит перенос ацильных групп с ацил-КоА на карнитин с образованием комплекса ацил-карнитин:

Ацил-КоА + карнитин → ацил-карнитин + КоА

Образовавшийся ацил-карнитин проникает через внутреннюю мембрану митохондрий и на внутренней стороне внутренней мембраны митохондрий при участии фермента КАТ 2 происходит перенос ацильной группы с ацил-карнитина на внутримитохондриальный КоА с образованием ацил-КоА:

ацил-карнитин + КоА → Ацил-КоА + карнитин

Освободившийся карнитин вступает в новый цикл транспорта ацильных групп, а жирнокислотные остатки подвергаются окислению в цикле, получившем название β-окисления жирных кислот.

Процесс окисления жирных кислот заключается в последовательном отщеплении двууглеродных фрагментов от карбоксильного конца жирной кислоты. Каждый двууглеродный фрагмент отщепляется в результате цикла из 4 ферментативных реакций:

Судьба образовавшихся продуктов: ацетил-КоА вступает в цикл лимонной кислоты, ФАДН 2 и НАДН·Н + передают протоны и электроны в дыхательную цепь, а образовавшийся ацил-КоА вступает в новый цикл окисления, состоящий из тех же 4-х реакций. Многократное повторение этого процесса приводит к полному распаду жирной кислоты до ацетил-КоА.

Расчет энергетической ценности жирных кислот

на примере пальмитиновой кислоты (С 16).

Для окисления пальмитиновой кислоты с образованием 8 молекул ацетил-КоА требуется 7 циклов окисления. Количество циклов окисления рассчитывается по формуле:

п = С/2 – 1,

где С – количество атомов углерода.

Таким образом, в результате полного окисления пальмитиновой кислоты образуется 8 молекул ацетил-КоА и по 7 молекул ФАДН 2 и НАДН·Н + . Каждая молекула ацетил-КоА дает 12 молекул АТФ, ФАДН 2 – 2 молекулы АТФ и НАДН·Н + – 3 молекулы АТФ. Суммируем и получаем: 8 · 12 + 7 · (2 + 3) = 96 + 35 = 131. После вычитания 2-х молекул АТФ, затрачиваемых на этапе активации жирной кислоты, получаем суммарный выход – 129 молекул АТФ.

Значение окисления жирных кислот

Использование жирных кислот путем β-окисления происходит во многих тканях. Особенно велика роль этого источника энергии в сердечной мышце и в скелетных мышцах при длительной физической работе.

Окисление жирных кислот с нечетным числом атомов углерода

Жирные кислоты с нечетным числом атомов углерода поступают в организм человека в небольших количествах с растительной пищей. Они окисляются в той же последовательности, что и жирные кислоты с четным числом атомов “С”, т.е. путем отщепления двууглеродных фрагментов с карбоксильного конца жирной кислоты. При этом на завершающей стадии β-окисления образуется пропионил-КоА. Кроме того, пропионил-КоА образуется при катаболизме аминокислот с разветвленным боковым радикалом (валина, изолейцина, треонина). Пропионил-КоА имеет свой путь метаболизма:

Сначала при участии пропионил-КоА-карбоксилазы происходит карбоксилирование пропионил-КоА с образованием метилмалонил-КоА. Затем метилмалонил-КоА под действием метилмалонил-КоА-мутазы превращается в сукцинил-КоА – метаболит цикла лимонной кислоты. Коферментом метилмалонил-КоА-мутазы служит дезоксиаденозилкобаламин – одна из коферментных форм витамина В 12 . При недостатке витамина В 12 эта реакция замедляется и с мочой выводятся большие количества пропионовой и метилмалоновой кислот.

Синтез и использование кетоновых тел

Ацетил-КоА включается в цитратный цикл в условиях, когда окисление углеводов и липидов сбалансировано, т.к. включение ацетил-КоА, образовавшийся при окислении жирных кислот, в ЦЛК зависит от доступности оксалоацетата, являющегося в основном продуктом обмена углеводов.

В условиях, когда преобладает расщепление липидов (сахарный диабет, голодание, безуглеводная диета) образовавшийся ацетил-КоА вступает на путь синтеза кетоновых тел.

Свободный ацетоацетат восстанавливается в ходе обратимой реакции до β-гидроксибутирата или декарбоксилируется спонтанно или ферментативно в ацетон.

Ацетон не утилизируется организмом как источник энергии и выводится из организма с мочой, потом и выдыхаемым воздухом. Ацетоацетат и β-гидроксибутират в норме выполняют роль топлива и являются важными источниками энергии.

В связи с отсутствием в печени 3-кетоацил-КоА-трансферазы сама печень не способна использовать ацетоацетат в качестве источника энергии, снабжая им другие органы. Таким образом, ацетоацетат можно рассматривать как водорастворимую транспортную форму ацетильных остатков.

Биосинтез жирных кислот

Синтез жирных кислот имеет ряд особенностей:

В отличие от окисления синтез локализован в цитозоле.

Непосредственным предшественником семи (из восьми) двууглеродных фрагментов молекулы пальмитиновой кислоты является малонил-КоА, образующийся из ацетил-КоА.

Ацетил-КоА непосредственно в реакциях синтеза используется как затравка.

Для восстановления промежуточных процессов синтеза жирных кислот используется НАДФНН + .

Все стадии синтеза жирной кислоты из малонил-КоА представляют собой циклический процесс, который протекает на поверхности синтазы жирных кислот или пальмитатсинтазы, так как основной жирной кислотой в липидах человека является пальмитиновая кислота.

Образование малонил-КоА из ацетил-КоА происходит в цитозоле. Ацетил-КоА, в свою очередь, образуется из цитрата, который поступает из митохондрий и в цитоплазме расщепляется с помощью фермента АТФ-цитратлиазы:

Цитрат + АТФ + КоА → ацетил-КоА + оксалоацетат + АДФ + Н 3 РО 4

Образовавшийся ацетил-КоА подвергается карбоксилированию с помощью фермента ацетил-КоА-карбоксилазы:

А
цетил-КоА-карбоксилаза – регуляторный фермент. Катализируемая этим ферментом реакция является лимитирующим этапом, определяющим скорость всего процесса биосинтеза жирных кислот. Ацетил-КоА-карбоксилаза активируется цитратом и ингибируется длинноцепочечными ацил-КоА.

Последующие реакции протекают на поверхности пальмитатсинтазы. Пальмитатсинтаза млекопитающих является полифункциональным ферментом, состоящим из 2 идентичных полипептидных цепей, каждая из которых имеет 7 активных центров и ацилпереносящий белок, который переносит растущую жирнокислотную цепь из одного активного центра в другой. Каждый из белков имеет 2 центра связывания, содержащих SH-группы. Поэтому кратко этот комплекс обозначают:

Центральное место в каждом из белков занимает ацилпереносящий белок (АПБ), который содержит фосфорилированную пантотеновую кислоту (фосфопантетеин). Фосфопантетеин имеет на конце –SH группу. На первом этапе ацетильный остаток переносится на SH-группу цистеина, а малонильный остаток переносится на SH-группу 4`-фосфопантетеина пальмитатсинтазы (ацилтрансферазная активность) (реакции 1 и 2).

Далее в реакции 3 ацетильный остаток переносится на место карбоксильной группы малонильного остатка; карбоксильная группа при этом отщепляется в виде СО 2 . Затем последовательно происходит восстановление 3-карбонильной группы (реакция 4), отщепление воды с образованием двойной связи между - (2) и - (3) углеродными атомами (реакция 5), восстановление двойной связи (реакция 6). В результате получается остаток четырехуглеродной кислоты, соединенной с ферментом через пантотеновую кислоту (бутирил-Е). Далее новая молекула малонил-КоА взаимодействует с SH-группой фосфопантетеина, при этом насыщенный ацильный остаток перемещается на свободную SH-группу цистеина.

1. Перенос ацетила с ацетил-КоА на синтазу.

2. перенос малонила с малонил-КоА на синтазу.

3. стадия конденсации ацетила с малонилом и декарбоксилирования образовавшегося продукта.

4. реакция первого восстановления

5. реакция дегидратации

6. реакция второго восстановления

После этого бутирильная группа переносится с одной HS-группы на другую, а на освободившееся место поступает новый малонильный остаток. Цикл синтеза повторяется. После 7 таких циклов образуется конечный продукт – пальмитиновая кислота. Процесс наращивания цепи на этом заканчивается и далее под действием гидролитического фермента молекула пальмитиновой кислоты отщепляется от молекулы синтазы.

Синтез ненасыщенных жирных кислот

Образование двойной связи в молекуле жирной кислоты происходит в результате реакции окисления, катализируемой ацил-КоА-десатуразой. Реакция протекает по схеме:

пальмитоил-КоА + НАДФН·Н + + О 2 → пальмитолеил-КоА + НАДФ + + Н 2 О

В тканях человека двойная связь в положении Δ 9 молекулы жирной кислоты образуется легко, тогда как образование двойной связи между Δ 9 -двойной связью и метильным концом жирной кислоты невозможно. Поэтому человек не способен синтезировать линолевую кислоту (С 18 Δ 9,12) и α-линоленовую кислоту (С 18 Δ 9,12,15). Эти полиненасыщенные жирные кислоты используются в организме в качестве предшественников при синтезе арахидоновой кислоты (С 20 Δ 5,8,11,14), поэтому они должны обязательно поступать с пищей. Эти полиненасыщенные жирные кислоты получили название незаменимых жирных кислот. Арахидоновая кислота, в свою очередь, служит предшественником при синтезе простагландинов, лейкотриенов и тромбоксанов.

Регуляция окисления и синтеза жирных кислот в печени

В печени высоко активны ферментные системы как синтеза, так и распада жирных кислот. Однако эти процессы разделены в пространстве и во времени. Окисление жирных кислот протекает в митохондриях, тогда как синтез – в цитозоле клетки. Разделение во времени достигает действием регуляторных механизмов, заключающихся в аллостерической активации и ингибировании ферментов.

Наибольшая скорость синтеза жирных кислот и жиров наблюдается после приема углеводной пищи. В этих условиях в клетки печени поступает большое количество глюкозы, глюкоза (в ходе гликолиза) окисляется до пирувата, часто которого превращается в оксалоацетат:

пируват + СО 2 оксалоацетат

пируват ацетил-КоА

Вступая в ЦЛК эти соединения превращаются в цитрат. Избыток цитрата выходит в цитозоль клетки, где активирует ацетил-КоА-карбоксилазу – ключевой фермент синтеза жирных кислот. С другой стороны цитрат является предшественником цитоплазматического ацетил-КоА. Это приводит к повышению концентрации малонил-КоА и началу синтеза жирных кислот. Малонил-КоА ингибирует карнитин-ацилтрансферазу I, в результате чего транспорт ацильных групп в митохондрии прекращается, а следовательно прекращается и их окисление. Таким образом, при включении синтеза жирных кислот автоматически выключается их распад. Наоборот, в период, когда концентрация оксалоацетата снижается, поток цитрата в цитозоль ослабевает и синтез жирных кислот прекращается. Уменьшение концентрации малонил-КоА открывает путь для ацильных остатков в митохондрии, где начинается их окисление. Этот механизм обеспечивает первоочередное использование углеводов: печень сберегает или даже пополняет запас жиров в организме, когда есть углеводы, и лишь по мере их исчерпания начинается использование жира.

Обмен триацилглицеролов

Природные жиры представляют собой смесь ТАГ, различающихся по жирнокислотному составу. В ТАГ человека содержится много ненасыщенных жирных кислот, поэтому жир человека имеет низкую температуру плавления (10–15 о С) и находится в клетках в жидком состоянии.

Переваривание жиров

Жиры – одна из групп основных пищевых веществ человека. Суточная потребность в них составляет 50-100 г.

У взрослого человека условия для переваривания липидов имеются только в верхних отделах кишечника, где имеется подходящая среда и куда поступают фермент – панкреатическая липаза и эмульгаторы – желчные кислоты. Панкреатическая липаза поступает в кишечник в реактивной форме – в форме пролипазы. Активация происходит при участии желчных кислот и еще одного белка панкреатического сока – колипазы. Последняя присоединяется к пролипазе в молярном отношении 2: 1. В результате липаза становится активной и устойчивой к действию трипсина.

Активная липаза катализирует гидролиз эфирных связей в - и 1 -положениях, в результате образуется-МАГ и освобождаются две жирные кислоты. В панкреатическом соке помимо липазы содержится моноглицеридная изомераза – фермент, катализирующий внутримолекулярный перенос ацила из-положения МАГ в-положение. А эфирная связь в-положении чувствительна к действию панкреатической липазы.

Всасывание продуктов переваривания

Основная часть ТАГ всасывается после расщепления их липазой на -МАГ и жирные кислоты. Всасывание происходит при участии желчных кислот, которые образуют с МАГ и жирными кислотами мицеллы, которые проникают в клетки слизистой кишечника. Отсюда желчные кислоты поступают в кровь, а с ней – в печень и повторно участвуют в образовании желчи. Гепатоэнтеральная циркуляция желчных кислот из печени в кишечник и обратно имеет исключительно важное значение, обеспечивая всасывание больших количеств МАГ и жирных кислот (до 100 и более г/сутки) при относительно небольшом общем фонде желчных кислот (2,8-3,5 г). В норме не всасывается и выводится с калом лишь небольшая часть желчных кислот (до 0,5 г/сутки). При нарушении желчеобразования или выведения желчи условия для переваривания жиров и всасывания продуктов гидролиза ухудшаются, и значительная часть их выводится с калом. Это состояние называется стеаторреей. При этом также не всасываются жирорастворимые витамины, что приводит к развитию гиповитаминозов.

Ресинтез жиров в клетках кишечника

Большая часть продуктов переваривания липидов в клетках кишечника вновь превращается в ТАГ. Жирные кислоты образуют ацил-КоА, затем ацильные остатки переносятся на МАГ при участии ацилтрансфераз.

Образование жиров из углеводов

Часть углеводов, поступающих с пищей, превращается в организме в жиры. Глюкоза служит источником ацетил-КоА, из которого синтезируются жирные кислоты. Необходимый для восстановительных реакций НАДФНН + образуется при окислении глюкозы в пентозофосфатном пути, а глицерол-3-фосфат получается путем восстановления дигидроксиацетонфосфата – метаболита гликолиза.

В связи с отсутствием глицеролкиназы в жировой ткани, этот путь образования глицерол-3-фосфата является единственным в адипоцитах. Таким образом, из глюкозы образуются все компоненты, необходимые для синтеза жиров. Синтез ТАГ из глицерол-3-фосфата и ацил-КоА идет по схеме:

Синтез жиров из углеводов наиболее активно протекает с печени и менее активно в жировой ткани.