4.2. Регуляция метаболизма жирных кислот
Переключение процессов синтеза жирных кислот на их окисление осуществляется с помощью регуляторных механизмов. Синтез малонил-КоА -ключевая реакция в регуляции синтеза и окисления жирных кислот. В период пищеварения в цитозоле увеличивается концентрация цитрата, который является переносчиком ацетильных остатков из митохондрий. Цитрат аллостерически активирует ацетил-КоА-карбоксилазу, что ускоряет синтез малонил—КоА и, следовательно, синтез жирных кислот. Малонил-КоА, в свою, очередь ингибирует ацил-карнитил-трансферазу, катализирующую перенос жирных кислот из цитозоля в митохондрии и "запускающую" механизм β-окисления.
Таким образом, увеличение концентрации малонил-КоА в период пищеварения "включает" процесс синтеза жирных кислот и "выключает" β -окисление и синтез кетоновых тел. Ацетил-КоА-карбоксилаза также аллостерически ингибируется длинноцепочечными ацил-КоА, если они накапливаются, не успевая вступить в реакцию этерификации. Это пример ингибирования конечным продуктом процесса. Аллостерическая регуляция метаболизма жирных кислот в печени показана на рис.18.
Кроме аллостерической регуляции существует гормональный контроль активности ацетил-КоА-карбоксилазы. Адреналин и глюкагон путем увеличения концентрации цАМР и активности протеинкиназы фосфорилируют ацетил-КоА-карбоксилазу и переводят ее в неактивное состояние. Эти гормоны также путем фосфорилирования переводят липазу в жировой ткани в активное состояние. Следовательно, синтез жирных кислот прекращается, а начинается окисление жирных кислот и синтез кетоновых тел, то есть включаются процессы, которые поставляют клеткам энергетические эквиваленты.
Рис.18. Аллостерическая регуляция метаболизма жирных кислот
Основные нарушения липидного обмена
В метаболизме липидов возможны нарушения следующих процессов:
А. всасывания жира в кишечнике;
Б. перехода жира из крови в ткань;
В. депонирования жира;
Д. промежуточного жирового обмена.
Они могут быть как первичными, так и вторичными, то есть вызванными патологией эндокринной системы или компенсаторные при различных заболеваниях.
А. Нарушение процессов всасывания жиров
Нарушения липидного обмена возможны уже в процессе переваривания и всасывания жиров. Одна группа расстройств связана с недостаточным поступлением панкреатической липазы в кишечник, вторая обусловлена нарушением поступления в кишечник желчи. Кроме того, нарушения процессов переваривания и всасывания липидов могут быть связаны с заболеваниями пищеварительного тракта (при энтеритах, гиповитаминозах и некоторых других патологических состояниях). Образовавшиеся в полости кишечника моноглицериды и жирные кислоты не могут нормально всасываться вследствие повреждения эпителиального покрова кишечника. Во всех этих случаях кал содержит много нерасщепленного жира или невсосавшихся высших жирных кислот и имеет характерный серовато-белый цвет.
Последствия нарушения всасывания жира. Хотя жиры и липоиды легко синтезируются в организме из промежуточных продуктов углеводного обмена, полное исключение из пищи жиров недопустимо. С жирами в организм вводятся жизненно необходимые жирорастворимые витамины (A, D, Е, К) и поэтому при недостаточном введении жиров с пищей у человека и животных могут развиваться гиповитаминозы. Кроме того, в состав природных жиров всегда входят в небольшом количестве незаменимые ненасыщенные высшие жирные кислоты (например, линолевая и линоленовая), которые не могут синтезироваться в организме из других жирных кислот. При отсутствии их в пище у животных в эксперименте развиваются хронические заболевания кожи (в виде некротических очагов). По-видимому, полное отсутствие ненасыщенных высших жирных кислот в пище человека также может быть причиной более или менее серьезных расстройств обмена.
Нарушения переваривания и всасывания липидов сопровождаются развитием стеатореи (повышенное содержание липидов и жирных кислот в кале) и обусловливаются одной из следующих причин:
1.Дефицит панкреатической липазы, связанный с заболеваниями поджелудочной железы.
2.Дефицит желчи в кишечнике, обусловленный заболеваниями печени или желчевыводящих путей.
3.Угнетение ферментных систем ресинтеза триглицеридов в стенке кишечника при его заболеваниях.
Б. Нарушение процессов перехода жира из крови в ткань
При недостаточной активности липопротеинлипазы крови нарушается переход жирных кислот из хиломикронов (ХМ) плазмы крови в жировые депо (не расщепляются триглицериды). Чаще это наследственное заболевание, обусловленное полным отсутствием активности липопротеинлипазы. Плазма крови при этом имеет молочный цвет в результате чрезвычайно высокого содержания ХМ. Наиболее эффективным лечением этого заболевания является замена природных жиров, содержащих жирные кислоты с 16–18 углеродными атомами, синтетическими, в состав которых входят короткоцепочечные жирные кислоты с 8–10 углеродными атомами. Эти жирные кислоты способны всасываться из кишечника непосредственно в кровь без предварительного образования ХМ.
Гиперлипопротеинемия — повышенное содержание липопротеинов в крови. Различают несколько типов, в зависимости от причины и преобладающих липопротеинов. Так при нарушении липопротеинлипазы (фермент клеточных мембран, необходимый для поступления в клетку триглицеридов из хиломикронов крови) в крови накапливаются хиломикроны и триглицериды. Резкое увеличение в крови ЛПОНП наблюдается при гиперинсулинизме (избытке инсулина), т.к. инсулин стимулирует синтез триглицеридов в печени.