bkh_dlya_tebya

последствия. В принципе к ТАГ можно отнести регуляторную функцию, потому что они могут содержать арахидоновую кислоту, но на практике ТАГ используется преимущественно как источник энергии. Помимо этого, надо сказать, что ТАГ в жировой ткани помогает защищать наше тело от механических повреждений и теплопотери.

Что касается глицерофосфолипидов. Главной чертой этих липидов является то, что они имеют полярную часть (серин, этаноламин, холин, да и сама ортофосфорная кислота тоже не без заряда) и неполярную часть (ДАГ), что делает их амфифильными, это свойство позволяет им входить в состав клеточных мембран, причём часто именно глицерофосфолипидов там большинство. Полярные «головки» контактируют с внеклеточной жидкостью или цитоплазмой, а гидрофобные хвосты (два остатка жирных кислот) примыкают друг к другу, образуя гидрофобную внутреннюю часть мембраны

– образуется билипидный слой, но больше подробностей будет дальше в теме биологических мембран. Таким образом, у глицерофосфолипидов преобладает структурная функция, так как они являются основой клеточных мембран, однако они так же они выполняют регуляторную функцию. Чуть подробнее о регуляции. Во-первых, глицерофосфолипиды являются основным источником арахидоновой кислоты для синтеза эйкозаноидов, существуют даже специальные липазы, изымающие арахидоновую кислоту из глицерофосфолипидов из цитоплазматической мембраны, во-вторых,

одним из представителей глицерофосфолипидов является фосфотидилинозитолдифосфат ФИФ2, который, если помните, используется в фосфолипазной системе передачи гормонального сигнала, фосфолипаза-С,

активированная альфа-субъединицей G-белка, гидролизует фосфотидилинозитолдифосфат ФИФ2 на диацилглицерол ДАГ и инозитолтрифосфат ИФ3. Ну и третья функция глицерофосфолипидов – энергетическая, но они для этого используются в куда меньшей степени, чем те же ТАГи.

Третья группа сложных липидов – сфинголипиды. В основе их лежит церамид. Что такое церамид? Церамид – это эфир сфингозина и жирной кислоты. Сфинголипиды в зависимости от того, что присоединено к церамиду, делятся на сфингофосфолипиды (сфингомиелины) и гликосфинголипиды (церебразиды и ганглиозиды). Что из себя представляют сфингомиелины? Это церамид + фосфорная кислота + полярная «головка» (серин, этаноламин, холин), как и глицерофосфолипиды, они имеют полярную «головку» и два неполярных хвоста (один от сфингозина, другой от остатка жирной кислоты), т.е. амфифильны, поэтому эти молекулы также составляют основу клеточных мембран, хотя также могут выступать источником арахидоновой кислоты (регуляторная функция) или катаболизироваться (энергетическая функция), но основная функция всё-таки

171

структурная. Если к церамиду присоединяются углеводы, то это мы называем гликосфинголипидами. Если присоединена только глюкоза или другой моносахарид, то это церебрамид, а если присоединён олигосахарид, то это уже называется ганглиозид. И церебрамид, и ганглиозид имеют полярные головки (углеводы) и неполярные хвосты (хвост сфингозина и остатка жирной кислоты), т.е. гликосфинголипиды тоже амфифильны, они входят в состав клеточных мембран и выполняют те же функции, что и сфингомиелины, но вдобавок они формируют защитный гликокаликс, участвуют в рецепции и транспорте веществ.

Итак, мы обсудили классификацию основных липидов нашего организма, их строение и функции. Теперь можно перейти к перевариванию и всасыванию липидов.

Переваривание и всасывание липидов

Основными липидами пищи являются нейтральные жиры, поэтому и жкт настроен в основном на них. Во рту и желудке взрослого человека жиры не перевариваются, хотя в некоторых источниках вы можете услышать о желудочной липазе, но эффективность её низкая, так как в желудке жиры неэмульгированы (скоро объясню это понятие). Основное же переваривание жиров происходит в 12-ти перстной кишке. Поджелудочная железа выделяет панкреатическую липазу (для глицеролипидов), фосфолипазу (для глицерофосфолипидов) и холестеролэстеразу (для эфиров холестерола) – основная работа на панкреатической липазе, конечно же. Однако все липиды являются гидрофобными веществами (даже если некоторые мы и называем амфифильными), а потому они не растворяются в воде, а собираются в крупные липидные капли, а ферменты – это белки, молекулы гидрофильные, т.е. они не могут залезть в эту липидную каплю и работать в ней, вместо этого, они работают на поверхности этой капли – так ферментативные реакции будут протекать слишком долго и липиды не будут успевать перевариваться. Поэтому печень выделяет желч, в которой есть желчные кислоты. Желчные кислоты эмульгируют жиры, т.е. разбивают большие капли на очень мелкие, тогда суммарная площадь поверхности капель существенно возрастает, а это значит, что больше ферментов могут вступать в реакции, а значит, переваривание идёт гораздо быстрее. Плюс к этому желчные кислоты активируют панкреатическую липазу, да ещё и активирует перистальтику. Накреатическая липаза поэтапно гидролитически отщепляет по одной жирной кислоте, превращая ТАГ в ДАГ, а потом в МАГ, до глицерола дело редко доходит. Фосфолипаза расщепляет до составляющих глицерофосфолипиды, причём если от фосфатидилхолина отщепить вторую жирную кислоту, то он превратится в лизофосфатид, который тоже способен к эмульгации жиров. Эфиры холестерола расщепляются на холестерол и жирные кислоты холестеролэстеразой. Ну вот

172

мы гидролизовали липиды, а как их будет всасывать кишечник? Тут довольно необычный способ – с помощью желчных кислот образуются мицеллы (по периферии амфифильные желчные кислоты и некоторые другие липиды, а в центре полностью гидрофобные липиды и жирорастворимые витамины), такая мицелла просто диффундирует через наружную мембрану энтероцита, попадает в него, а там разбирается на составляющие. Попав в энтероциты, липиды подвергаются ресинтезу – они собираются вновь, но уже по образцу нашего организма (для глицеролипидов во втором положении стоит ненасыщенная жирная кислота). Основные реакции ресинтеза приведены на рисунке.

Первым делом, чтобы жирные кислоты могли выступать в реакции, их необходимо активировать – это делает ацил-КоА-синтетаза, которая с затратой одного АТФ, но двух макроэргических связей присоединяет к остатку жирной (ацилу) кислоты КоА – получается ацил-КоА, готовый к реакциям. Ацилтрансферазы переносят ацил с ацил-КоА на глицерол последовательно, синтезируя МАГ, затем ДАГ, потом ТАГ. Также ацилтрансферазы переносят ацил с ацил-КоА на холестерол, образуя эфир холестерола. Липиды ресинтезированы, что делать с ними дальше? А дальше собирается хиломикрон (липопротеин), который состоит из липидов и апопротеинов. В хиломикроне, синтезированном энтероцитами, есть апопротеин А1 и B48. Синтезированный хиломикрон покидает энтероцит путём экзоцитоза, попадая в кровь и лимфу (о дальнейших его превращениях поговорим позже). Как вообще выглядит хиломикрон, каков общий план его строения (у всех липопротеинов общий план строения)? На рисунке схематично изображено строение липопротеинов, хиломикрона в том числе.

173

Отсутствие любого из этих условий приводит к тому, что жиры не перевариваются и не всасываются. А чем это опасно? Ну вообще наш организм может сам синтезировать все липиды, кроме незаменимых. Но, вопервых, мы не сможем получать жирорастворимые витамины (всасываются в мицелле с липидами), а это значит авитаминозы (проблемы со зрением, кожей, костями, половой системой, свёртываемостью крови, развитие окислительного стресса и болезней на его основе), во-вторых, если липиды не перевариваются, то они будут обвалакивать содержимое кишечника, не давая ферментам его расщеплять, поэтому мы обнаружим, что большая часть питательных веществ выйдет с калом, поэтому к авитаминозам добавится сильное голодание. Наличие в кале большого числа липидов называется стеатореей. Как люди понимают, что она у них есть? Кал не смывается со стенок унитаза – вязкий и липкий из-за липидов. Как в лаборатории определяют причину стеатореи? В пробирку берут образец кала, заливают водой, встряхивают – в воде обнаруживаются липидные капли, если они крупные, значит, жиры не эмульгированы (нет желчи), а если капли маленькие, то желч есть, а вот ферменты не работают (проблема в поджелудочной железе), хотя нет гарантий, что в первом случае проблема только с желчью – может быть, что одновременно не работает и поджелудочная.

Мы поговорили о разнообразии липидов, о том, как они перевариваются, всасываются, ресинтезируются и даже заикнулись о хиломикронах. Теперь самое время поговорить о транспорте и перераспределении липидов по организму – этим занимаются липопротеины, о них и поговорим.

Транспорт липидов. Липопротеины

Вернёмся к вопросам строения, выше я уже говорил о том, что поверхность липопротеинов представлена амфифильными липидами (глицерофосфолипиды в основном, немного холестерола) и апопротеинами, которые могут быть поверхностными (такими белками липопротеины могут легко обмениваться друг между другом) и погружёнными, а внутренняя часть гидрофобная и представлена полностью гидрофобными липидами типа ТАГ и ЭХС. Какими бывают апопротеины в липопротеинах? Те, что нам надо знать: A1, B48, B100, C2, E, D. Какие функции выполняют апопротеины? Вопервых, структурную – именно они придают стабильную структуру этому липидному шарику, чтоб он не развалился и мог иметь постоянный размер. Во-вторых, рецепторная функция – B100 воспринимается BE-рецепторами клеток и позволяет им захватывать липопротеины низкой плотности ЛПНП (об этом поговорим подробнее позже). В-третьих, апопротеины могут

175

выступать в роли коферментов: C2 – кофермент для липопротеинлипазы (ЛПлипаза); E – кофермент для лицетинхолестеролацилтрансферазы (ЛХАТ). В- четвёртых, апопротеины выступают маркёрами липопротеинов, например, хиломикрон ХМ и липопротеины очень низкой плотности ЛПОНП занимаются почти одним и тем же, состав их немного схож, но у одного индивидуальный апопротеин B48, а у другого B100.

Теперь перейдём к классификации липопротеинов, первая и она же основная классификация по плотности. В липопротеине есть белковая и липидная составляющая, белок считается плотнее, поэтому чем выше доля белка в ЛП, тем он плотнее. В хиломикроне ХМ доля белка 2%, в липопротеине очень низкой плотности ЛПОНП доля белка 10%, ещё существуют липопротеины переходной плотности ЛППП, но они являются промежуточной формой, не выполняют иных функций, кроме как развития липопротеинов, и в крови долго не задерживаются, поэтому мы их не разбираем, а просто помним, что они есть, а вот у липопротеинов низкой плотности ЛПНП доля белка 22%, у липопротеинов высокой плотности ЛПВП доля белка 50%. Вторая классификация по подвижности ЛП в электрофорезе, от чего она зависит?

В электрофорезе (ЛП помещаются в гель, в котором есть электрод, к этому электроду они ползут, потому что их белковая часть имеет заряд, а потому притягивается к электроду) ЛП будут двигаться с разной скоростью, ЛП состоят из белков и липидов, липиды безразличны к электрофорезу, а белки имеют заряд и движутся к электроду, чем больше доля белка в ЛП, тем быстрее он движется и тем большее растояние за время он пройдёт. Так вот взяли все ЛП (ХМ, ЛПОНП, ЛПНП, ЛПВП), запустили электрофорез, отметили линии на дистанции бета (поближе к началу) и альфа (подальше от начала), в итоге, ХМ остался на старте – вообще не двигался, а потому никак не назван

в этой классификации, ЛПОНП немного недошёл до отметки бета, поэтому его назвали пребета-ЛП, ЛПНП дошёл до отметки бета, поэтому его назвали

176

бета-ЛП, а вот ЛПВП смог дойти до отметки альфа, поэтому его назвали альфа-ЛП. Запомните обе классификации.

Хиломикроны ХМ

Теперь разберём отдельно обмен каждого липопротеина и начнём с ХМ. ХМ синтезируется в энтероцитах, 98% липидов (в основном экзлгенный ТАГ, т.е. пришедший из кишечника) и 2% белка (среди них апопротеины A1 и B48). Такой ХМ, вышедший в кровь, считается незрелым. Как он созревает? Путём обмена апопротеинами с другими ЛП, а именно, ЛПВП даёт ХМ апопротеины C2 и E, а ХМ даёт ЛПВП апопротеин A1, после этого ХМ считается зрелым, он идёт по сосудам, а в сосудах на поверхности эндотелия имеется фермент липопротеинлипаза (ЛП-липаза), который контактирует с ХМ и гидролизует его ТАГ на глицерол и жирные кислоты, жирные кислоты поглощаются тканями с целью получения энергии или накопления (жировая ткань из этих жирных кислот синтезирует свои ТАГ), так ХМ идёт по сосудам, теряет ТАГ, отдавая его тканям, размер ХМ уменьшается до тех пор, пока ХМ почти полностью не лишится ТАГ и будет считаться реминантным (отработанным), после этого он отправляется в печень, там же и разбирается. Имейте ввиду, что для работы ЛП-липазы необходим апопротеин C2, который ХМ получает в процессе созревания. Роль ЛП-липазы в метаболизме ХМ ведущая, так как этот фермент позволяет выполнять ХМ его основную функцию – транспорт экзогенных ТАГ к тканям.

Но для справки в ХМ были и ЭХС (вспомните тему ресинтеза липидов), которые вместе с реминантным ХМ попадают в печень. Важное замечание: всё это происходит в абсорбтивный период, ибо ХМ образуются только тогда, когда кишечник всасывает переваренные липиды, ЛП-липаза появляется в мембранах клеток тоже только в абсорбтивный период по команде инсулина.

177

Липопротеины очень низкой плотности. ЛПОНП

Они синтезируются в печени, 90% липидов (ТАГ эндогенный, т.е. тот, что синтезировала сама печень, ну и ЭХС) и 10% белка (в том числе апопротеин B100). Такой ЛПОНП, вышедший в кровь, считается незрелым, созревает он путём обмена с другими ЛП, а именно, ЛПВП даёт ЛПОНП апопротеины C2 (кофермент для ЛП-липазы) и E, а ЛПОНП даёт ЛПВП свои ТАГ – теперь ЛПОНП готовы к работе, а работа их – транспорт эндогенных ТАГ

к тканям (вот поэтому у ХМ и ЛПОНП есть общие апопротеины и они оба работают с ЛП-липазой). ЛПОНП идут по сосудам, контактируют с ЛПлипазой, предоставляя ей в качестве кофермента апопротеин C2, ЛП-липаза гидролизует ТАГ на глицерол и жирные кислоты, которые поглощаются тканями, а ЛПОНП постепенно уменьшается, теряя ТАГ, потом он превращается в ЛППП, отдаёт апопротеины C2 и E обратно ЛПВП, ибо больше они ему не нужны, и превращается в ЛПНП – всё это происходит в крови. Всё это происходит в абсорбтивный период и немного после него, потому что печень образует ТАГ и ЭХС только в абсорбтивный период как результат утилизации глюкозы, а именно ТАГ и ЭХС переносятся ЛПОНП. В помощь схема по ЛПОНП.

Липопротеины низкой плотности. ЛПНП

Как я сказал выше, ЛПНП образуется из ЛПОНП. У ЛПНП доля белка 22%, что выше, чем у ЛПОНП – это объясняется тем, что в ЛПОНП белок не расходуется, а вот липиды за счёт ТАГ теряются, поэтому доля белка возрастает, а доля липидов падает до 78%, причём основными липидами становятся ЭХС, так как в ЛПОНП были и ТАГ, и ЭХС, но ТАГ почти полностью был отдан тканям. Что делают ЛПНП? После образования они уже считаются зрелыми и готовыми работать, практически все клетки имеют BE-рецептор,

178

который воспринимает апопротеин B100, в результате рецепции включается эндоцитоз – клетка поглощает ЛПНП, с помощью ферментов гидролизует в нём часть ЭХС, чтобы достать оттуда для себя холестерол, а после этого ЛПНП экзоцитируют обратно в кровь. Главная функция ЛПНП – транспорт холестерола к тканям. По ходу этого ЛПНП иногда встречаются с ЛПВП и производят обмен: ЛПВП отдаёт ЛПНП ЭХС с помощью апопротеина E, а ЛПНП отдают ЛПВП фосфолипиды. По мере того, как в ЛПНП закончится ЭХС, они возвращаются в печень, там и заканчивают свой жизненный цикл. В помощь схема по ЛПНП с последовательным эндо- и экзоцитозом.

Липопротеины высокой плотности. ЛПВП

Теперь перейдём к самой сложной и многофункциональной группе липопротеинов – ЛПВП. ЛПВП синтезируются в печени, в тот момент они почти полностью состоят из белка, являются незрелыми, имеют форму не шара, как нормальные ЛП, а сплюснутого диска. Они выходят в кровь и начинают поэтапное созревание. Сначала ЛПВП взаимодействуют с ХМ, ЛПВП дают ХМ апопротеины C2 и E, а ХМ дают ЛПВП апопротеины A1 (кофермент для ЛХАТ). Дальше ЛПВП взаимодействует с ЛПОНП, ЛПВП даёт ЛПОНП апопротеины C2 (кофермент для ЛП-липазы) и E, а ЛПОНП даёт ЛПВП свои ТАГ (ТАГ наполнит внутреннюю часть ЛПВП, чтобы тот из диска превратился в шар). Теперь можно сказать, что ЛПВП на 50% состоит из белка (апопротеины A1, C2, D, E) и на 50% из липидов (ТАГ и фосфолипиды). Теперь ЛПВП готов к работе, а работа его заключается в том, чтобы забирать лишний холестерол от тканей и уносить его на утилизацию в печень. Но как именно он это делает? ЛПВП имеет фермент лицитинхолестеролацилтрансферазу ЛХАТ. Что он делает? Лицетин – это фосфатидилхолин (глицерофосфолипид),

179

он находится на поверхности ЛПВП, а холестерол находится в наружном слое цитоплазматической мембраны (он это может себе позволить, потому что он амфифильный – полярная часть торчит наружу, контактируя с водой, а неполярная часть спрятана в мембрану). Фермент берёт остаток жирной кислоты (ацил) из 2-го положения в лицетине и переносит его на холестерол, образуя эфир холестерола ЭХС, который является полностью гидрофобным, неполярным, а в мембране могут быть только амфифильные молекулы, ибо им приходится контактировать с водой, а ЭХС так уже не может, поэтому он должен сбежать в какое-то полностью гидрофобное место, а единственное такое место – ядро ЛПВП, в котором находятся полностью гидрофобные ТАГ, поэтому ЭХС ничего не остаётся, кроме как переползти из мембраны в ЛПВП. Вот так ЛПВП изымают лишний холестерол из тканей. Собранный холестерол ЛПВП несут в печень, но по дороге могут встретиться с ЛПНП и произвести обмен, ЛПВП дают ЛПНП свои ЭХС с помощью апопротеина D, а ЛПНП дают ЛПВП свои фосфолипиды. Когда ЛПВП возвращаются в печень, они разрушаются, а из собранного холестерола синтезируются желчные кислоты, которые выводятся из организма с желчью (так организм избавляется от холестерола, ибо в катаболизм он не вступает и по-другому от него не избавиться). В помощь схема по ЛПВП.

От работы ЛХАТ зависит эффективность работы ЛПВП, доказано, что физические аэробные нагрузки повышают активность данного фермента.

180