26. Переваривание и всасывание пищевых жиров. Ресинтез жиров в клетках кишечника, транспорт кровью, усвоение тканями. Роль желчи при переваривании и всасывании липидов.

Переваривание

В ротовой полости клетками слизистой оболочки задней части языка вырабатывается лингвальная (язычная) липаза, а в желудке – желудочная липаза. Язычная липаза имеет оптимум pH=4-5 и может переваривать только эмульгированный жир, поэтому в желудке взрослого человека (рН=1,5-2,5) она неактивна.

Переваривание липидов начинается только в полости 12-перстной кишки, где созданы для этого все условия:

• присутствуют ферменты, гидролизуюцие липиды (липолитические ферменты) и эмульгаторы липидов;

• создано оптимальное значение рН кишечного сока для проявления высокой каталитической активности ферментов, равное 7,8-8,4.

Переваривание липидов сложный процесс, включающий следующие этапы:

• эмульгирование жиров пищи – для увеличения площади поверхности соприкосновения липидов и скорости гидролиза;

• ферментативный гидролиз липидов под действием липолитических ферментов;

• образование мицелл из продуктов гидролиза (жирных кислот, МАГ, холестерола);

• всасывание и распад смешанных мицелл;

• 1-й ресинтез жиров;

• образование транспортных форм липидов: хиломикронов (ХМ) и липопротеинов очень низкой плотности (ЛПОНП).

В гидрофильной среде тонкой кишки гидрофобные молекулы ТАГ пищи собираются в большие липидные капли. Фермент панкреатическая липаза может гидролизовать ТАГ только на поверхности этой капли. Поэтому для увеличения поверхности контакта фермента с молекулами ТАГ липидные капли подвергаются эмульгированию.

Роль желчи при переваривании и всасывании липидов

Эмульгирование липидов протекает при участии солей жёлчных кислот, которые гидрофобным участком растворяются в жире, а гидрофильным - в воде. Полярные группы желчных кислот имеют отрицательный заряд, отталкиваясь, они растягивают поверхность липидной капли, и происходит ее дробление - эмульгирование. Обратное слипание маленьких капель в большую липидную каплю невозможно, так как тонкодисперсная эмульсия стабилизирована желчными кислотами. В результате эмульгирования увеличиваются: площадь поверхности липидов и скорость их переваривания (рис.1.1).

эмульгированный жир

Рис.1-1. Эмульгирование жиров под действием солей желчных кислот

Создание оптимальных значений рН (рН=7,8-8,4) требуется для проявления максимальной активности протеолитических ферментов. Сок поджелудочной железы поставляет в 12-перстную кишку гидрокарбонат (NaHCO₃), который нейтрализует кислый химус:

Выделяющийся углекислый газ и перистальтика кишечника способствуют дополнительному перемешиванию содержимого тонкой кишки.

Гидролиз ТАГ происходит с участием панкреатической липазы, которая вырабатывается в поджелудочной железе в неактивной форме и активируется в 12перстной кишке при участии:

• специального белка – колипазы (синтезируется в поджелудочной железе в неактивном состоянии) и

• солей желчных кислот.

Сама колипаза попадает в полость кишечника превращается в активную форму частичным протеолизом под действием трипсина (рис.7).

Рис.1-2. Схема активации панкреатической липазы в кишечнике

После отщепления пептида изменяется конформация колипазы, повышается ее сродство к неактивной форме панкреатической липазы и она присоединяется одним концом к С-концу панкреатической липазы с образованием комплекса «липазаколипаза» (в соотношении 1:1), а гидрофобным концом связывается с поверхностью мицеллы эмульгированного жира. Комплекс активной липазы с колипазой:

• делает ее устойчивой к действию трипсина (трипсин - протеолитический фермент, гидролизующий белки).

• максимально приближает липазу к своим субстратам:

Рис.1-3. Адсорбция комплекса колипаза/липаза на поверхности ТАГ

Панкреатическая липаза с высокой скоростью гидролизует жиры преимущественно в положениях 1 и 3, поэтому основными продуктами гидролиза являются свободные ВЖК и 2-МАГ:

Образовавшийся 2-МАГ всасывается в составе мицеллы и только небольшая его часть (до 30%) гидролизуется полностью до глицерина и ВЖК при участии панкреатической липазы, но после превращения 2-МАГ в 1-МАГ под действием кишечной изомеразы:

Скорость ферментативного гидролиза не зависит от длины и степени ненасыщенности остатков жирных кислот в составе ТАГ.

Гидролиз фосфолипидов

В переваривании фосфолипидов принимает участие фосфолипаза А₂, которая синтезируется поджелудочной железой в неактивном состоянии в виде профосфолипазы А₂ и активируется в полости кишечника путём ограниченного протеолиза (отщепляется гептапептид) при участии: трипсина, солей жёлчных кислот и ионов Са²⁺.

Ф ермент фосфолипаза А₂ отщепляет от фосфолипидов жирную кислоту во 2-положении с образованием поверхностно-активного вещества (ПАВ) – лизофосфолипида, который также является эффективным А₂.

←Рис.1-4. Активация фосфолипазы эмульгатором жира.

Далее лизофосфолипиды гидролизуются до глицерофосфохолина при участии другого фермента панкреатического сока – лизофосфолипазы. Подавляющая часть фосфолипидов содержимого тонкой кишки приходится на фосфатидилхолин (лецитин), который гидролизуется в несколько стадий:

Глицерофосфохолин хорошо растворяется в водной среде и всасывается из кишечника в кровь.

Гидролиз эфиров холестерина

Эфиры холестерина (ЭХС) расщепляются на свободный холестерин и высшие жирные кислоты (ВЖК) под действием фермента – холестеролэстеразы панкреатического и кишечного соков:

Холестерин всасывается только в свободном виде.

Гормоны, активирующие переваривание жиров:

Поступление кислого химуса из желудка стимулирует синтез в слизистой оболочке двенадцатиперстной кишки и секрецию гормонов: секретина и холецистокинина.

Характеристика гормонов, участвующих в переваривании липидов:

Гормон	Природа	Место синтеза	Действие
Секретин	пептид	S-клетки слизистой двенадцатиперстной кишки в ответ на снижение рН среды после поступления желудочного содержимого	- воздействуют на клетки поджелудочной железы, вызывая секрецию обогащенного бикарбонатами панкреатического сока; - в печени стимулирует образование желчи и выделение желчных кислот в просвет двенадцатиперстной кишки; - тормозит желудочную секрецию соляной кислоты
Холецистокинин	пептид	клетки слизистой двенадцатиперстной кишки в ответ на поступление из желудка белков и липидов	Стимулирует: - сокращение желчного пузыря; - секрецию желчи и пищеварительных ферментов поджелудочной железы; - секрецию желез тонкого отдела кишечника

Особенности переваривания липидов у детей

Для детей грудного возраста жиры являются основным источником энергии, тогда как для взрослых людей при нормальном питании основным источником энергии служит глюкоза.

Для переваривания липидов у грудных детей характерны следующие особенности:

• жиры молока содержат остатки жирных кислот средней и короткой длины цепи (от 4 до 12 углеродных атомов), которые обладают большей растворимостью, чем липиды с длинноцепочечными ВЖК и находятся в эмульгированном состоянии.

• клетки слизистой корня языка и глотки секретируют лингвальную липазу, которая продолжает свое действие и в желудке (у грудных детей рН желудочного содержимого около 5);

• в желудке, под действием желудочной липазы, продолжается частичное переваривание липидов (до 25 %), поскольку кислотность желудочного содержимого у младенцев сооветствует ее оптимуму (рН 5,5-7,5);

• В 12-перстной кишке эмульгированные желчью липиды на 50% расщепляются под влиянием липазы материнского молока. В коровьем молоке липазы мало, поэтому скорость расщепления жиров в желудке детей, вскармливаемых искусственно, значительно меньше.

Как и во взрослом организме, в кишечнике детей, происходит гидролиз большей части липидов с участием панкреатической липазы и колипазы до образования 2-МАГ (до 75%) и продуктов полного гидролиза - глицерина и жирных кислот.

До 7 лет активность панкреатической липазы невелика и достигает максимума к 8-9 годам.

Всасывание

Образование смешанной мицеллы и всасывание продуктов переваривания липидов

Плохо растворимые в водной среде, продукты гидролиза липидов: высшие жирные кислоты, 2-МАГ, холестерол, а также поступившие с пищей жирорастворимые витамины А, Д, Е, К включаются в мицеллы желчи, образуя смешанные мицеллы (рис. 1-5).

Мицелла – это сферический комплекс, в центре которого находятся транспортируемые гидрофобные продукты переваривания, окруженные желчными кислотами.

В состав гидрофобного ядра мицеллы входят: ацильные остатки жирных кислот, 2-моноацилглицеролов, неполярные группы холестерола и желчных кислот. Большую роль в формировании мицелл играют молекулы лизофосфатидной кислоты (продукт гидролиза фосфолипидов) и желчные кислоты, которые с помощью своих отрицательно заряженных групп образуют гидрофильную оболочку. Желчные кислоты и их соли, стабилизируют смешанные мицеллы, способствуя их всасыванию в клетки кишечника.

Смешанные мицеллы:

• растворимы в водной фазе содержимого тонкой кишки

• имеют малые размеры: в 100 раз меньше самых мелких эмульгированных жировых капель.

Рис. 1-5. Образование смешанной мицеллы

Мицеллы перемещаются к всасывающей поверхности кишечного эпителия, а затем, внутри клеток распадаются на составные компоненты.

Проникновение мицелл в энтероцит регулируется гликокаликсом, покрывающим апикальную мембрану энтероцитов. Гликокаликс работает избирательно: отбрасывает назад в полость крупные гидрофобные молекулы и пропускает мелкие гидрофильные. Продукты ферментативного гидролиза

липидов, которые хорошо растворимы в воде, такие как: глицерин, аминоспирты, фосфорная кислота, жирные кислоты с короткой углеродной цепью (менее 10 атомов углерода) всасываются в кишечнике, попадая в энтероцит, а откуда поступают в кровь воротной вены и доставляются в печень.

Всосавшиеся продукты гидролиза в энтероцитах используются для синтеза липидов, близких по составу к липидам организма.

Роль желчи при переваривании и всасывании липидов

Желчные кислоты, оставшиеся в просвете кишечника и не вошедшие в состав мицелл, выводятся с калом (около 5%).

Потери желчных кислот в кишечнике (1-1,5 г) восполняются за счет их синтеза в печени из холестерола.

Основная масса желчных кислот (90-95%), поступивших из мицелл в энтероциты, всасывается и с кровью по воротной вене возвращаются обратно в печень. Откуда, через желчные протоки, они вновь поступают в желчный пузырь и затем, в составе простой мицеллы желчи, изливаются в кишечник. В этом случае имеет место постоянная циркуляция желчных кислот между печенью и кишечником. Данный процесс получил название энтерогепатической циркуляции желчных кислот (рис.1-6).

Рис.1-6. Энтерогепатическая циркуляция

Установлено, что у человека общий пул желчных кислот составляет примерно 2,8–3,5 г, при этом они совершают 6–8 оборотов в сутки (в зависимости от количества жира в пище).

Биологическое значение энтерогепатической циркуляции: для эмульгирования липидов требуется меньшее количество желчных кислот.

Ресинтез

I-й ресинтез липидов в энтероцитах и его биологическое значение.

Процесс синтеза жира в энтероцитах из продуктов гидролиза липидов, называется I-м ресинтезом жира.

Ресинтез ТАГ в энтероцитах протекает в гладком эндоплазматическом ретикулуме из 2-моноацилглицеролов и ВЖК. В ресинтезе жиров участвуют не только жирные кислоты, всосавшиеся из кишечника, но и жирные кислоты, синтезированные в организме, поэтому по составу ресинтезированные жиры отличаются от жиров, полученных с пищей.

Первая стадия ресинтеза жиров - реакция активации жирных кислот.

Жирные кислоты активируются при участии ацил КоА-синтетаз, специфичных к длине углеводородного радикала:

Вторая стадия ресинтеза жиров - ацилирование 2-МАГ до ТАГ активированными жирными кислотами при участии ферментов — трансацилаз (или ацилтрансфераз):

Ресинтез фосфолипидов в энтероцитах

Большая часть фосфолипидов содержимого тонкой кишки приходится на фосфатидилхолин (лецитин), поэтому в энтероцитах преимущественно этерифицируется именно лизофосфатидилхолин:

Ресинтез эфиров холестерина

В микросомах клеток слизистой оболочки тонкой кишки, всосавшиеся молекулы ХС превращаются в эфиры, путём взаимодействия с ацил-KоA при участии фермента ацилхолестеролацилтрансферазы (АХАТ). От активности данного фермента зависит скорость поступления экзогенного ХС в организм:

Биологическое значение ресинтеза липидов заключается в том, что синтезируются липиды, специфичные для организма человека.

Однако возможности «адаптировать» в процессе ресинтеза состав пищевых жиров к составу жиров организма человека ограниченны.

27. Β-окисление жирных кислот: последовательность реакций, биологическое значение, регуляция, связь с ЦТК и ЦПЭ.

В результате β-окисления ВЖК полностью расщепляются до ацетил-СоА. Для полного распада, например, 16-углеродной молекулы пальмитиновой кислоты требуется семь таких повторяющихся циклов.

Последовательность реакций окисления

Окисление происходит по β-атому углерода и включает четыре последовательные реакции:

• дегидрирование (окисление)

• гидратация

• дегидрирование (окисление)

• тиолазная реакция

Субстраты: свободные насыщенные жирные кислоты с четным числом атомов углерода.

Локализация: митохондрии. Ферменты, катализирующие реакции окисления:

• длинноцепочечных жирных кислот, связаны с внутренней мембраной митохондрий.

• средне- и короткоцепочечных жирных кислот, локализованы в матриксе митохондрий.

Далее цикл повторяется до полного расщепления ацилСоА на двухуглеродные фрагменты.

Суммарное уравнение β-окисления, например пальмитоил-КоА может быть представлено таким образом:

С₁₅Н₃₁СО-КоА + 7 FAD + 7 NAD⁺ + 7 HSKoA +7Н₂О→

→8 CH₃-CO-KoA + 7 FADH₂ + 7 (NADH + H⁺)

Далее восстановленные эквиваленты окисляются в цепи переноса электронов:

Биологическое значение окисления жирных кислот заключается в обеспечении организма энергией, теплом и водой.