Триацилглицеролы: синтез

Жирные кислоты активируются в результате взаимодействия с CoA с образованием ацил-CoA; реакция , катализируется ацил-CoA-синтетазой и протекает с участием АТР. Две молекулы ацил-CoA взаимодействуют с глицерол-3-фосфатом, в результате образуется 1,2-диацилглицеролфосфат (фосфатидат). Этот процесс протекает в две стадии. Сначала глицерол-3-фосфат-ацилтрансфераза катализирует образование лизофосфатидата, а затем 1-ацилглицерол-3-фосфат-ацилтрансфераза (лизофосфатидат - ацилтрансфераза) катализирует образование фосфатидата. Далее фосфатидат гидролизуется фосфатидат-фосфогидролазой до1,2-диацилглицерола. В слизистой оболочке кишечника функционирует путь образования 1,2-диацилглицерола из моноацилглицерола, реакция катализируется моноацилглицерол-ацилтрансферазой. Далее 1,2-диацилглицерол ацилируется третьей молекулой ацил-CoA и превращается в триацилглицерол (эта реакция катализируется диацилглицерол-ацилтрансферазой). Большинство ферментов данного пути находятся в эндоплазматическом ретикулуме, и только некоторые, например глицерол-3-фосфат-ацилтрансфераза, в митохондриях. Фосфатидат-фосфогидролазная активность обнаруживается главным образом в супернатантной фракции, часть ее связана с мембранами.

Измерение уровня триглицеридов натощак отражает количество эндогенных триглицеридов, находящихся в плазме. Нормальное содержание триглицеридов у взрослых мужчин составляет 0,5-2 ммоль/л, у женщин наибольшее значение равно 1,5 ммоль/л и достигается в период, предшествующий менопаузе.

Фосфолипиды - сложные липиды, содержащие глицерин, жирные кислоты, фосфорную кислотуи азотистое соединение.

Если к одному из кислородов глицерина присоединен фосфат, образуется альфаглицерофосфат из которого образуются все глицерофосфатиды или фосфолипиды, путем присоединения к фосфату соответствующих радикалов и ЖК к глицерину. Ацилглицеролы, в первую очередь фосфолипиды, являются основными компонентами плазматических и других мембран.

Типичная молекула фосфолипида, имеет полярную голову и два гидрофобных углеводородных хвоста. Длина хвостов варьирует от 14 до 24 атомов углерода в цепи. Один из хвостов содержит, как правило, одну или более цис-двойных связей (ненасыщенный углеводород), тогда как у другого (насыщенный углеводород) двойных связей нет. Каждая двойная связь вызывает появление изгиба в хвосте. Подобные различия в длине хвостов и насыщенности углеводородных цепей важны, поскольку они влияют на текучесть мембраны.

Амфипатические молекулы, находящиеся в водном окружении, обычно агрегируют, при этом гидрофобные хвосты оказываются спрятанными, а гидрофильные головы остаются в контакте с молекулами воды. Агрегация такого типа осуществляется двумя способами: либо путем образования сферических мицелл с хвостами обращеными внутрь, либо путем формирования бимолекулярных пленок, или бислоев, в которых гидрофобные хвосты располагаются между двумя слоями гидрофильных голов.

Два основных фосфолипида, которые присутствуют в плазме - это фосфатидилхолин (лецитин) и сфингомиелин. Синтез фосфолипидов происходит почти во всех тканях, но главным источником фосфолипидов плазмы служит печень. Тонкий кишечник также поставляет в плазму фосфолипиды, а именно лецитин, в составе хиломикрон. Большая часть фосфолипидов, которые попадают в тонкий кишечник (в том числе и в виде комплексов с желчными кислотами), подвергается предварительному гидролизу панкреатической липазой. Этим обьясняется, почему полиненасыщенный лецитин, добавленный в пищу, влияет на содержание линолеата в фосфолипидах плазмы не больше, чем триглицериды кукурузного масла в эквивалентных количествах.

Фосфолипиды являются неотьемлемым компонентом всех клеточных мембран. Между плазмой и эритроцитами постоянно происходит обмен фосфатидилхолином и сфингомиелином. Оба эти фосфолипида присутствуют в плазме в качестве составных компонентов липопротеинов, где они играют ключевую роль, поддерживая в растворимом состоянии неполярные липиды, такие как триглицериды и эфиры холестерина. Это свойство отражает амфипатический характер молекул фосфолипидов - неполярные цепи жирных кислот способны взаимодействовать с липидным окружением, а полярные головы - с водным окружением  Jackson R.L. ea, 1974).

Так же, как и в случае с триглицеридами плазмы, состав остатков жирных кислот в фосфолипидах в значительной степени зависит от природы жиров пищи. Изменения набора жирных кислот в молекулах лецитина вызывают аналогичные изменения состава эфиров холестерина, что, вероятно, обьясняет связь между жировым рационом и уровнемсывороточного холестерина.

Уровень сывороточных фосфолипидов варьирует от 2 до 3 ммоль/л у здоровых людей, причем эти величины несколько выше у женщин. Значительное возрастание данных показателей наблюдается у пациентов с желчекаменной болезнью.

СИНТЕЗ Фосфолипиды образуются либо из фосфатидата (например, фосфатидилинозитол), либо из 1,2-диацилглицерола (например, фосфатидилхолин и фосфатидилэтаноламин).

При синтезе фосфатидилинозитола цитидинтрифосфат (СТР) взаимодействует с фосфатидатом с образованием цитидиндифосфатдиацилглицерола (CDP-диацилглицерол), который при участии фермента CDP-диацилглицерол - инозитолтраисферазы реагирует с инозитолом, в результате чего образуется фосфатидилинозитол (Биосинтез триацилглицеролов и фосфолипидов: метаболическая карта ). Последовательное фосфорилирование фосфатидилинозитола приводит К образованию сначала фосфатидилинозитол-4-фосфата, а затем фосфатидилинозитол-4,5-бисфосфата.

Последний гидролизуется с образованием диацилглицерола и инозитолтрифосфата (процесс запускается гормонами, в частности вазопрессином, которые повышают концентрацию Ca2+). Эти два продукта действуют как вторые посредники при действии гормонов.

В процессе биосинтеза фосфатидилхолина и фосфатидилэтаноламина (лецитина и кефалина) холин и этаноламин должны сначала перейти в активную форму. На первой стадии процесса в результате реакции с АТР образуется соответствующий монофосфат, который затем реагирует с СТР, в результате чего образуется либо цитидиндифосфохолин (CDP-холин), либо цитидиндифосфоэтаноламин (CDP-этаноламин). В такой активной форме холин (или этаноламин) вступает в реакцию с 1,2-диацилглицеролом; происходит перенос фосфорилированного основания (фосфохолина или фосфоэтаноламина) на диацилглицерол и образуется либо фосфатидилхолин, либо фосфатидилэтаноламин. Регуляторным ферментом на пути образования фосфатидилхолина является, по-видимому, цитидилтрансфераза.

Холестерин - это стерин, содержащий стероидное ядро из четырех колец и гидроксильную группу.

Это соединени е обнаруживается в организме как в виде свободного стерина, так и в форме сложного эфира с одной из длинноцепочечных жирных кислот. Свободный холестерин - компонент всех клеточных мембран и та основная форма, в которой холестерин присутствует в большинстве тканей. Исключение представляют кора надпочечников, плазма и атероматозные бляшки, где преобладают эфиры холестерина . Кроме того, значительная часть холестерина в кишечной лимфе и в печени тоже этерифицирована.

Холестерин содержится в составе липопротеинов либо в свободной форме, либо в виде эфиров с длинноцепочечными жирными кислотами. Он синтезируется во многих тканях из ацетил-CoA и выводится из организма желчью в виде свободного холестерола или солей желчных кислот. Холестерол является предшественником других стероидов, а именно кортикостероидов, половых гормонов, желчных кислот и витамина D. Он является соединением, типичным для метаболизма животных, и содержится значительных количествах в продуктах животного происхождения: яичном желтке, мясе, печени и мозге.

Свободный холестерол удаляется из тканей при участии ЛПВП и транспортируется в печень, где превращается в желчные кислоты. Он является основным компонентом желчных камней, однако его главная роль в патологии состоит в том, что он служит фактором, вызывающим атеросклероз жизненно важных артерий головного мозга, сердечной мышцы и других органов. При коронарном атеросклерозе наблюдается высокая величина соотношения холестерол ЛПНП/холестерол ЛПВП в плазме.

Плазматические мембраны эукариот содержат довольно большое количество холестерола - приблизительно одну молекулу на каждую молекулу фосфолипида. Помимо регулирования текучести холестерол увеличивает механическую прочность бислоя. Молекулы холестерола ориентируются в бислое таким образом, чтобы их гидроксильные группы примыкали к полярным головам фосфолипидных молекул. При этом плоские стероидные кольца молекул холестерола частично иммобилизуют участки углеводородных цепей, непосредственно примыкающих к полярным головам. Остальные части углеводородных цепей не утрачивают своей. Холестерол предотвращает слипание и кристаллизацию углеводородных цепей, ингибирует фазовые переходы , связанные с изменением температуры и таким образом предотвращается резкое уменьшение текучести мембран, которое в противном случае имело бы место при низкой температуре.

Приблизительно половина холестерина, имеющегося в организме, образуется путем биосинтеза (около 500 мг/сут), а другая половина поступает с пищей. Холестерин синтезируется главным образом в печени (~50% от общего количества), кишечник е (~15%) и коже (большая часть остальной доли).

Ранней стадией синтеза холестерина является превращение ацетата в мевалоновую кислоту. Фермент, определяющий скорость этого процесса, называется бета-гидрокси-бета-метилглутарил-коэнзим А-редуктаза (ГМГ-КоА-редуктаза). Его активность регулируется по принципу обратной связи с помощью конечного продукта реакции, холестерина. Основные метаболиты холестерина - это желчные кислоты, которые синтезируются исключительно в печени. Ключевым ферментом в этом случае служит холестерол-7-альфа-гидроксилаза.

///

Все клетки, не утратившие ядро, способны синтезировать холестерол. Биосинтез холестерола происходит в микросомах (эндоплазматическом ретикулуме) и цитозоле. Источником всех атомов углерода, входящих в молекулу холестерола, является ацетил-CoA . Путь биосинтеза сложной молекулы холестерола исследован во многих работах, и в настоящее время получены результаты, на основании которых установлено происхождение всех фрагментов молекулы холестерола. Синтез этого вещества происходит в несколько стадий.

1) Мевалонат, в состав молекулы которого входит 6 атомов углерода, синтезируется из ацетил-CoA.

2). При отщеплении от мевалоната CO2 образуется изопреноидная единица (Синтез холестерола: метаболическая карта).

3). Шесть изопреноидных единиц конденсируются с образованием промежуточного соединения сквалена.

4). Сквален циклизуется, образуя исходный стероид ланостерол.

5). Путем дальнейших превращений, включающих удаление трех метильных групп, ланостерол превращается в холестерол.

Следует отметить, что до настоящего времени еще нет точных данных о последовательности некоторых описанных выше превращений. Предполагают, что промежуточные продукты на стадиях превращения сквалена в холестерол связываются специальным сквален- и стеролпереносящим белком. Этот белок связывает стеролы и другие нерастворимые липиды, обеспечивая им возможность участия в реакциях, протекающих в водной фазе клетки. Весьма вероятно, что холестерол превращается в стероидные гормоны и желчные кислоты, а также участвует в образовании мембран и липопротеинов, будучи связанным с холестеролпереносящим белком.

4.2.2.Строение липопротедных комплексов.

4.2.3. Механизм функционирования.

Так же, как и в случае с триглицеридами плазмы, состав остатков жирных кислот в фосфолипидах в значительной степени зависит от природы жиров пищи. Изменения набора жирных кислот в молекулах лецитина вызывают аналогичные изменения состава эфиров холестерина, что, вероятно, объясняет связь между жировым рационом и уровнем сывороточного холестерина.

Белок, переносящий эфиры холестерина  осуществляет удаление из ЛПВП эфиров холестерина, образующихся там в результате действия ЛХАТ (Лецитин-холестерол-ацилтрансфераза, или ЛХАТ катализирует трансэтерификацию холестерина, то есть перенос жирной кислоты из положения 2 лецитина к гидроксильной группе холестерина. Из различных жирнокислотных остатков, встречающихся в положении 2 лецитина, ЛХАТ предпочтительно переносит остаток линолевой кислоты. Поэтому обогащение лецитина плазмы линолеатом, которое происходит обычно при потреблении продуктов, богатыхполиненасыщенными жирами, приводит к увеличению в плазме доли соответствующих эфиров холестерина),- и таким образом поддерживается непрерывность движения холестерина из клетки в плазму. Отсутствие или недостаток БПЭХ приводят к накоплению в ЛПВП эфиров холестерина. Методы выделения и количественного определения активности белков, переносящих липиды, описаны в обзоре (Tollefson J.H. ea, 1986).

Этот белок, находящийся в плазме крови человека (у крыс он отсутствует), входит в состав ЛПВП и, по-видимому, идентичен апобелку-D. Он ускоряет перенос эфиров холестерола от ЛПВП к ЛПОНП, ЛПНП и, в меньшей степени, к хиломикронам. Следовательно, белок - переносчик эфиров холестерола способствует снижению ингибирования ЛХАТ, связанной с ЛПНП, продуктом реакции. Таким образом, у человека большая часть эфиров холестерола, образовавшихся при действии ЛХАТ в ЛПВП, поступает в печень в составе остатков ЛПОНП (ЛПСП) или ЛПНП.

В конечном счете весь холестерол, который должен быть выведен из организма, поступает в печень и экскретируется с желчью либо в виде холестерола, либо в виде солей желчных кислот.

При заболевании - недостаточности белка-переносчика эфиров холестерина – нарушено образование ЛПВП, ускорен катаболизм ЛПВП. Риск атеросклероза повышен.