1.3.2 Молекулярні механізми регуляції ліполізу

Загальна швидкість ліполізу контролюється активністю ТАГ-ліпази - регуляторного ферменту, який каталізує найбільш повільну реакцію ліполізу. Регуляція активності ензиму відбувається через каскадний механізм за допомогою гормонів: адреналіну, глюкагону, інсуліну, соматотропіну (рис.2).

Активність двох останніх ензимів значно вища і залежить від концентрації відповідних субстратів реакцій.

( Е₁) – аденілатциклаза; _{( +)}

( Е₂) - протеїн-кіназа; ТАГ ДАГ+ ЖК

(Е_З) - протеїнфосфатаза. ДАГ- ліпаза

МАГ + ЖК

МАГ- ліпаза

Гліцерол + ЖК

Рисунок 2 – Каскадна регуляція активності ТАГ-ліпази адипоцитів

Молекулярною основою регуляції активності ТАГ-ліпази адипоцитів є її ковалентна модифікація (обернене фосфорилю-вання-дефосфорилювання). Каталітично активною є фосфори-льована форма ТАГ-ліпази, дефосфорильована - неактивна.

1.3.3 Нейрогуморальна регуляція ліполізу

• Катехоламіни (адреналін, норадреналін), глюкагон - активують ліполіз за рахунок стимуляції цАМФ-залежної каскадної системи і активації ТАГ-ліпази адипоцитів. Ліполітична дія катехоламінів реалізується при фізичному напруженні, стресі, зниженні температури навколишнього середовища. Дія глюкагону проявляється при зменшенні надходження глюкози через шлунково-кишковий тракт або посиленні використання її тканинами. За рахунок дії катехоламінів та глюкагону відбувається швидка активація ліполізу в жировій тканині та мобілізація НЕЖК, що забезпечує підвищені енерге­тичні потреби організму за умов стресу або голодування.

• Інсулін інгібує ліполіз і вивільнення ЖК із адипоцитів за рахунок двох біохімічних меха­нізмів:

а) зменшення концентрації цАМФ через активацію фосфодіесте-

рази цАМФ;

б) підвищення проникності мембран адипоцитів до глюкози, що

приводить до активації гліколізу і ліпогенезу з продуктів

метаболізму глюкози.

• Соматотропін - активує ліполіз у жировій тканині при голодуванні за рахунок підвищення синтезу відповідних ферментних білків. Метаболічні ефекти соматотропіну розвиваються повільно.

• Ліполіз в інших тканинах (м'язах, печінці) регулюється за подібними нейрогу­моральними механізмами.

1.4 Окиснення жирних кислот: послідовність реакцій, енергетика процесу

У результаті ліполізу ТАГ, з жирової тканини вивільняються жирні кислоти і гліцерол. Гліцерол метаболізує у печінці, жирні кислоти окиснюються в різних тканинах з генерацією значної кількості АТФ.

1.4.1 Послідовність реакцій окиснення жирних кислот

Окиснення жирних кислот відбувається у матриксі мітохондрій у циклічному процесі, який має назву b-окиснення жирних кислот (окиснюється b-атом вуглецю жирної кислоти). Відбувається послідовне відщеплення від молекули насиченої жирної кислоти з парною кількістю атомів вуглецю двохвуглецевих фрагментів Ацетил – КоА (рис. 3).

(1) активація (2) транспорт (3) b-окиснення

Ж К Ацил-КоА Ацил-КоА Ацетил-КоА

ФАДН₂ і НАДН₂ (4) ЦЛК

Дихальний ланцюг

(5) тканинне дихання і окислювальне фосфорилювання

Рисунок 3 – Схема послідовності стадій окиснення жирних кислот

Стадії окиснення:

1 Активація ЖК відбувається в цитозолі клітин за участю специфічних ацил-КоА-синтетаз (тіокіназ), що утворюють КоА-похідні жирних кислот:

R-СООН + КоА-SН + АТФ ® R-СО-S-КоА + АМФ + ФФн

Жирна кислота Ацил-КоА

2 Транспорт ЖК через мембрану мітохондрій:

Ферменти b-окиснення локалізовані всередині мітохондрій. Внутрішня мітохондріальна мембрана непроникна для довго- ланцюгових ацил-КоА. На внутрішній мітохондріальній мембрані функціонує спеціальна човникова транспортна система, яка містить аміноспирт карнітин, що переносить молекули ацил-КоА до матриксу мітохондрій.

(СНз)зN⁺-СН₂-СН-СН₂-СООН

│

ОН

Структура карнітину

А Б В

Мембрана

Ацил-КоА + Карнітин Карнітин + Ацил-КоА

Карнитин-ацилтрвнсфераза І Т Карнітин-ацилтрвнсферазаІІ

H S-КоА + Ацилкарнітин Ацилкарнітин +HS-КоА

Транслоказа

b-окиснення

Рисунок 4 – Схема транспорту жирних кислот через мембрану

мітохондрій

А) утворення ефіру ацил-карнітину на зовнішній поверхні внутрішньої мембрани мітохондрій за участю ензиму карнітин-ацилтрансферази І:

Ацил-КоА + Карнітин ® Ацилкарнітин +HS-КоА

Б) перенесення ацилкарнітину через мітоходріальну мембрану транспортним білком карнітин-ацилкарнітин-транслоказою;

В) зворотня реакція розщеплення комплексу ацилкарнітин на внутрішній поверхні мембрани мітохондрій за участю карнітин-ацилтрансферази II:

Ацилкарнітин +HS-КоА ® Ацил-КоА + Карнітин

Ацил-КоА вступає на шлях b-окиснення, а вільний карнітин виходить з міто­хондрій і бере участь у транспортуванні нової молекули жирної кислоти.