Липиды

11

желчные камни только в 30% имеющихся случаев.

Лечение

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

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

ний растворяются в течение полугода.

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

ХС.

3.Адсорбция ХС в желудочно-кишечном тракте (холестираминовые смолы,

Questran) и предотвращение его всасывания.

4.Подавление функции энтероцитов (неомицин) – снижение всасывания жиров.

5.Хирургическое удаление подвздошной кишки и прекращение реабсорбции

желчных кислот.

Всасывание липидов.

Происходит в верхнем отделе тонкого кишечника в первые 100 см.

1.Короткие жирные кислоты всасываются без каких либо дополнительных механизмов, напрямую.

2.Другие компоненты образуют мицеллы с гидрофильным и гидрофобным

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

оболочки.

Относительно самого механизма всасывания липидов нет устоявшегося представления. 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 кишечника,

•повреждении энтероцитов антибиотиками (неомицин, хлортетрациклин);

•избытке кальция и магния в воде и пище, которые образуют соли желчных кислот, препятствуя их функции.

Ресинтез липидов

Это синтез липидов в стенке кишечника из посту-

пающих сюда экзогенных жиров, частично могут использоваться и эндогенные жирные кислоты.

При синтезе триацилглицеролов поступившая

жирная кислота активируется через присоединение ко-

12

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

ридов по двум возможным путям.

Первый путь – 2-моноацилглицеридный, происходит при участии экзогенных 2- 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 ацилS-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 использованием 1,2-МАГ для синтеза фосфатидилхолина или фосфатидилэтаноламина, либо через фосфатидную кислоту при синтезе фосфатидилинозитола.

Транспорт липидов

Липиды транспортируются в водной фазе крови в составе особых частиц – липопротеинов. Поверхность частиц гидрофильна и сформирована белками, фосфолипидами и свободным холестеролом. Триацилглицеролы и эфиры холестерола составляют 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, выполняющие 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.

13

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 кишечника в ткани, запасающие и исполь-

зующие жиры, в основном жировую

ткань, легкие, печень, миокард, лактирующую молочную железу, костный

мозг, почки, селезенку, макрофаги

Утилизация

На эндотелии капилляров вышепе-

речисленных тканей находится фер-

мент липопротеинлипаза, прикреп-

ленная к мембране гликозаминогликанами. Она гидролизует ТАГ, находящиеся в составе хиломикронов до свободных

жирных кислот и глицерина. Жирные кислоты перемещаются в клетки, либо остаются 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

14

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).

15

МОБИЛИЗАЦИЯ ЖИРОВ

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

эритроцитов и нервной ткани) более 50% энергии получают из окисления жирных кислот, 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 высока и постоянна, однако в покое она не проявляется из-за отсутствия субстратов.

16

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.

17

β- окисление жирных кислот

Реакции β-окисления происходят

вмитохондриях большинства клеток организма. Для окисления использу-

ются жирные кислоты, поступающие

вцитозоль из крови или при внутриклеточном липолизе ТАГ.

Прежде, чем проникнуть в мат-

рикс митохондрий и окислиться, жирная кислота должна активировать-

ся. Это осуществляется присоедине-

нием коэнзима А.

Ацил-S-КоА является высокоэнер-

гетическим соединением. Необрати-

мость реакции достигается гидролизом дифосфата на две молекулы

фосфорной кислоты пирофосфори-

лазой.

Ацил-S-КоА-синтетазы находятся

в эндоплазматическом ретикулу-

ме, на наружной мембране митохондрий и внутри них. Существует 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 митохондрий 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 жирная кислота возвращается к первой

реакции и все повторяется снова, до

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

18

Окисление ненасыщенных жирных кислот

При окислении ненасыщенных жирных кислот возникает потребность клетки в

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

связи из цис- в транс-положение.

Таким образом, уже имеющаяся двойная связь готовится к β-окислению и пропускается 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 В12.

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 углерода в кислоте.

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

•наличие двойных связей в жирной кислоте. В первой реакции β-окисления происходит образование двойной связи при участии ФАД. Если двойная связь в жирной кислоте уже имеется, то необходимость в этой реакции отпадает и ФАДН2 не образуется. 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, гидролизуется 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 ФАДН2, что равноценно 4 молекулам АТФ. На активацию жирной кислоты тратятся 2 макроэргические связи.

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

19

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 смешанным (фенилаланин, изолейцин, тирозин, триптофан и т.д.).

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

20

Регуляция окисления жирных кислот и кетогенеза

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

поступают в реакции β-окисления.

2.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 синтез жиров.

3.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 декарбоксилируется 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.