2 курс / Биохимия / Липиды

2

СТРОЕНИЕ ОТДЕЛЬНЫХ ПРЕДСТАВИТЕЛЕЙ ЛИПИДОВ

Жирные кислоты

Жирные кислоты входят в состав практически всех указанных классов липидов,

кроме производных ХС.

Вжире человека жирные кислоты характеризуются следующими особенностями:

•четное число углеродных атомов в цепи,

•отсутствие разветвлений цепи

•наличие двойных связей только в цис-конформации

Всвою очередь и сами жирные кислоты неоднородны и различаются длиной

цепи и количеством двойных связей.

К насыщенным жирным кислотам относится пальмитиновая (С16), стеариновая

(С18) и арахиновая (С20).

К мононенасыщенным – пальмитолеиновая (С16:1), олеиновая (С18:1). Эти жирные кислоты находятся в большинстве пищевых жиров.

Полиненасыщенные жирные кислоты содержат от 2-х и более двойных связей,

разделенных метиленовой группой. Кроме отличий по количеству двойных связей, кислоты различаются их положением относительно начала цепи (обозначается че-

рез греческую букву "дельта") или последнего атома углерода цепи (обозначается

3

буквой ω "омега").

По положению двойной связи относительно последнего атома углерода полине-

насыщенные жирные кислоты делят на

•ω-6-жирные кислоты – линолевая (С18:2, 9,12), γ-линоленовая (С18:3, 6,9,12),

арахидоновая (С20:4, 5,8,11,14). Эти кислоты формируют витамин F, и со-

держатся в растительных маслах.

•ω-3-жирные кислоты – α-линоленовая (С18:3, 9,12,15), тимнодоновая (эйкозо-

пентаеновая, С20;5, 5,8,11,14,17), клупанодоновая (докозопентаеновая, С22:5,

7,10,13,16,19), цервоновая (докозогексаеновая, С22:6, 4,7,10,13,16,19). Наи-

более значительным источником кислот этой группы служит жир рыб холодных

морей. Исключением является α-линоленовая кислота, имеющаяся в конопля-

ном, льняном, кукурузном маслах.

Роль жирных кислот

Именно с жирными кислотами связана самая известная функция липидов – энер-

гетическая. Благодаря окислению жирных кислот ткани организма получает более

половины всей энергии (см β-окисление), только эритроциты и нервные клетки не используют их в этом качестве.

Другая, и очень важная функция жирных кислот заключается в том, что они являются субстратом для синтеза эйкозаноидов – биологически активных веществ, изменяющих количество цАМФ и цГМФ в клетке, модулирующих метаболизм и активность как самой клетки, так и окружающих клеток. Иначе эти вещества называют местные или тканевые гормоны.

К эйкозаноидам относят окисленные производные эйкозотриеновой (С20:3), арахидоновой (С20:4), тимнодоновой (С20:5) жирных кислот. Депонироваться они не могут, разрушаются в течение нескольких секунд, и поэтому клетка должна синтезировать их постоянно из поступающих полиеновых жирных кислот. Выделяют три основные группы эйкозаноидов: простагландины, лейкотриены, тромбоксаны.

Простагландины (Pg) – синтезируются практически во всех клетках, кроме эритроцитов и лимфоцитов. Выделяют типы простагландинов A, B, C, D, E, F. Функции простагландинов сводятся к изменению тонуса гладких мышц бронхов, мочеполовой и сосудистой системы, желудочно-кишечного тракта, при этом направленность изменений различна в зависимости от типа простагландинов и условий. Они также влияют на температуру тела.

Простациклины являются подвидом простагландинов (Pg I), но дополнительно обладают особой функцией – ингибируют агрегацию тромбоцитов и обусловливают вазодилатацию. Синтезируются в эндотелии сосудов миокарда, матки, слизистой желудка.

Тромбоксаны (Tx) образуются в тромбоцитах, стимулируют их агрегацию и вы-

зывают сужение сосудов.

Лейкотриены (Lt) синтезируются в лейкоцитах, в клетках легких, селезенки, моз-

га, сердца. Выделяют 6 типов лейкотриенов A, B, C, D, E, F. В лейкоцитах они сти-

мулируют подвижность, хемотаксис и миграцию клеток в очаг воспаления, в целом они активируют реакции воспаления, предотвращая его хронизацию. Вызывают со-

кращение мускулатуры бронхов в дозах в 100-1000 раз меньших, чем гистамин.

Дополнение

В зависимости от исходной жирной кислоты все эйкозаноиды делят на три группы:

4

Первая группа – образуется из линолевой кислоты, в соответствии с числом двойных связей простагландинам и тромбоксанам присваивается индекс

1, лейкотриенам – индекс 3: например, Pg E1, Pg I1, Tx A1, Lt A3.

Интересно, что PgE1 ингибирует аденилатциклазу в жировой ткани и препятствует липолизу.

Вторая группа синтезируется из арахидоновой кислоты, по тому же правилу ей присваивается индекс 2 или 4: например, Pg E2, Pg I2, Tx A2, Lt A4.

Третья группа эйкозаноидов происходит из тимнодоновой кислоты, по числу

двойных связей присваиваются индексы 3 или 5: например, Pg E3, Pg I3, Tx A3, Lt A5

Подразделение эйкозаноидов на группы имеет клиническое значение. Особенно ярко это проявляется на примере простациклинов и тромбоксанов:

Результирующим эффектом применения более ненасыщенных жирных кислот является образование тромбоксанов и простациклинов с большим числом двойных связей, что сдвигает реологические свойства крови к снижению вяз-

кости, понижению тромбообразования, расширяет сосуды и улучшает крово-

снабжение тканей.

1. Внимание исследователей к ω-3 кислотам привлек феномен эскимосов, ко-

ренных жителей Гренландии и народов российского Заполярья. На фоне высокого потребления животного белка и жира и очень незначительного количества растительных продуктову них отмечался ряд положительных особенностей:

●отсутствие заболеваемости атеросклерозом, ишемической болезнью

сердца и инфарктом миокарда, инсультом, гипертонией;

●увеличенное содержание ЛПВП в плазме крови, уменьшение концентрации общего ХС и ЛПНП;

●сниженная агрегация тромбоцитов, невысокая вязкость крови

●иной жирнокислотный состав мембран клеток по сравнению с европейца-

ми – С20:5 было в 4 раза больше, С22:6 в 16 раз!

Такое состояние назвали АНТИАТЕРОСКЛЕРОЗ.

2. Кроме этого, в экспериментах по изучению патогенеза сахарного диабета было обнаружено, что предварительное применение ω-3 жирных кислот пре-

дотвращало у экспериментальных крыс гибель β-клеток поджелудочной железы при использовании аллоксана (аллоксановый диабет).

Показания к применению ω-3 жирных кислот:

●профилактика и лечение тромбозов и атеросклероза,

5

●диабетические ретинопатии,

●дислипопротеинемии, гиперхолестеролемия, гипертриацилглицеролемия,

●аритмии миокарда (улучшение проводимости и ритмичности),

●нарушение периферического кровообращения

Триацилглицеролы

Триацилглицеролы (ТАГ) являются наиболее распространенными липидами в

организме человека. В среднем доля их составляет 16-23% от массы тела взрослого. Функциями ТАГ является:

•резервно-знергетическая, у среднего человека запасов жира хватает на поддер-

жание жизнедеятельности в течение 40 дней полного голодания;

•теплосберегающая;

•механическая защита.

Дополнение

Иллюстрацией к функции триацилглицеролов служат требования к уходу за

недоношенными детьми, у которых не успела еще развиться жировая прослойка – их необходимо чаще кормить, принимать дополнительные меры против переохлаждения младенца

В состав ТАГ входит трехатомный спирт глицерин и три жирные кислоты. Жир-

ные кислоты могут быть насыщенные (пальмитиновая, стеариновая) и мононенасыщенные (пальмитолеиновая, олеиновая).

Дополнение

Показателем непредельности жирнокислотных остатков в ТАГ является йодное число. Для человека он равен 64, у сливочного маргарина 63, в конопляном масле – 150.

По строению можно выделить простые и сложные ТАГ. В простых ТАГ все жир-

ные кислоты одинаковые, например трипальмитат, тристеарат. В сложных ТАГ жир-

ные кислоты отличаются, : дипальмитоилстеарат, пальмитоилолеилстеарат.

Прогоркание жиров

Прогоркание жиров – это бытовое определение широко распространенного в природе перекисного окисления липидов.

6

Перекисное окисление липидов представляет собой цепную реакцию, в которой

образование одного свободного радикала стимулирует образование других свобод-

ных радикалов. В результате из полиеновых жирных кислот (R) образуются их гидроперекиси (ROOH). В организме этому противодействуют антиоксидантные систе-

мы, включающие витамины Е, А, С и ферменты каталаза, пероксидаза, супероксид-

дисмутаза.

Фосфолипиды

Фосфатидная кислота (ФК) – промежуточное со-

единение для синтеза ТАГ и ФЛ.

Фосфатидилсерин (ФС), фосфатидилэтаноламин (ФЭА, кефалин), фосфатидилхолин (ФХ, лецитин) –

структурные ФЛ, вместе с ХС формируют липидный

бислой клеточных мембран, регулируют активность мембранных ферментов и проницаемость мембран.

Кроме этого, дипальмитоилфосфатидилхолин, являясь

поверхностно–активным веществом, служит основным компонентом сурфактанта

легочных альвеол. Его недостаток в легких недоношенных приводит к развитию син-

дрома дыхательной недостаточности. Еще одной функцией ФХ является его участие в образовании желчи и поддержании находящегося в ней ХС в растворенном со-

стоянии.

Фосфатидилинозитол (ФИ) – играет ведущую роль в фосфолипид–кальциевом

механизме передачи гормонального сигнала в клетку.

Лизофосфолипиды – продукт гидролиза фосфолипидов фосфолипазой А2.

Кардиолипин – структурный фосфолипид в мембране митохондрий Плазмалогены – участвуют в построении структуры мембран, составляют до

10% фосфолипидов мозга и мышечной ткани.

7

Сфингомиелины – основное их количество расположено в нервной ткани.

ВНЕШНИЙ ОБМЕН ЛИПИДОВ.

Потребность в липидах взрослого организма составляет 80-100 г в сутки, из них

растительных (жидких) жиров должно быть не менее 30%.

С пищей поступают триацилглицерины, фосфолипиды и эфиры ХС .

Ротовая полость.

Принято считать,что во рту переваривание липидов не идет. Тем не менее, имеются данные о секреции у младенцев липазы языка железами Эбнера. Стимулом к секреции лингвальной липазы являются сосательные и глотательные движения при кормлении грудью. Эта липаза имеет оптимум рН 4,0-4,5, что близко к рН желудочного содержимого грудных детей. Она наиболее активна в отношении молочных ТАГ с короткими и средними жирными кислотами и обеспечивает переваривание около 30% эмульгированных ТАГ молока до 1,2-ДАГ и свободной жирной кислоты.

Желудок

Собственная липаза желудка у взрослого не играет существенной роли в пере-

варивании липидов из-за ее низкой концентрации, того, что оптимум ее рН 5,5-7,5,

отсутствия эмульгированных жиров в пище. У грудных младенцев липаза желудка более активна, так как в желудке детей рН около 5 и жиры молока эмульгированы.

Дополнительно жиры перевариваются за счет липазы, содержащейся в молоке ма-

тери. В коровьем молоке липаза отсутствует.

Тем не менее, теплая среда, перистальтика желудка вызывает эмульгирование жиров и даже низко активная липаза расщепляет незначительные количества жира,

что важно для дальнейшего переваривания жиров в кишечнике. Наличие мини-

мального количества свободных жирных кислот стимулирует секрецию панкреатической липазы и облегчает эмульгирование жиров в двенадцатиперстной кишке.

Кишечник

Переваривание в кишечнике осуществляется под воздействием панкреатической

липазы с оптимумом рН 8,0-9,0. В кишечник она поступает в виде пролипазы, пре-

вращающейся в активную форму при участии желчных кислот и колипазы. Колипаза, активируемый трипсином белок, образует с липазой комплекс в сотношении 1:1.

действующей на эмульгированные жиры пищи. В результате образуются

8

2-моноацилглицерины, жирные кислоты и глицерин. Примерно 3/4 ТАГ после гидро-

лиза остаются в форме 2-МАГ и только 1/4 часть ТАГ гидролизуется полностью. 2-

МАГ всасываются или превращаются моноглицерид-изомеразой в 1-МАГ. Последний гидролизуется до глицерина и жирной кислоты.

До 7 лет активность панкреатической липазы невелика и достигает максимума к

8-9 годам.

Впанкреатическом соке также имеется активи-

руемая трипсином фосфолипаза А2, обнаружена

активность фосфолипазы С и лизофосфолипазы. Образующиеся лизофосфолипиды являются хо-

рошим поверхностно-активным веществом, поэто-

му они способствуют эмульгированию пищевых жиров и образованию мицелл.

Вкишечном соке имеется активность фосфо-

липазы А2 и С.

Для работы фосфолипаз необходимы ионы Са2+, способствующие удалению

жирных кислот из зоны катализа.

Гидролиз эфиров ХС осуществляет холестерол-эстераза панкреатического сока.

Желчь

Состав

Желчь имеет щелочную реакцию. В ней выделяют сухой остаток – около 3% и воду –97%. В сухом остатке обнаруживается две группы веществ:

•попавшие сюда путем фильтрации из крови натрий, калий, креатинин, холестерин, фосфатидилхолин

•активно секретируемые гепатоцитами билирубин, желчные кислоты.

Внорме существует соотношение желчные кислоты : ФХ : ХС равное 65:12:5.

Всутки образуется около 10 мл желчи на кг массы тела, таким образом, у взрослого человека это составляет 500-700 мл. Желчеобразование идет непрерывно, хотя интенсивность на протяжении суток резко колеблется.

Роль желчи

1.Наряду с панкреатическим соком нейтрализация кислого химуса, поступаю-

щего из желудка. При этом карбонаты взаимодействуют с НСl, выделяется углекислый газ и происходит разрыхление химуса, что облегчает переваривание.

2.Обеспечивает переваривание жиров

•эмульгирование для последующего воздействия липазой, необходима комби-

нация [желчные кислоты, ненасыщенные кислоты и МАГ];

•уменьшает поверхностное натяжение, что препятствует сливанию капель жира;

•образование мицелл и липосом, способных всасываться.

3.Благодаря п.п.1,2 обеспечивает всасывание жирорастворимых витаминов.

4.Экскреция избытка ХС, желчных пигментов, креатинина, металлов Zn, Cu, Hg,

лекарства. Для ХС желчь – единственный путь выведения, выводится 1-2 г/сут.

9

Образование желчных кислот

Синтез желчных кислот идет в эндоплазматическом ретикулуме при участии цитохрома Р450, кислорода, НАДФН и аскорбиновой кислоты. 75% ХС образуемого в

печени участвует в синтезе желчных кислот. При экспериментальном гиповитами-

нозе С у морских свинок развивались, кроме цинги, атеросклероз и желчнокаменная болезнь. Это связано с задержкой ХС в клетках и нарушением растворения его в

желчи. Желчные кислоты (холевая, дезоксихолевая, хенодезоксихолевая) синтези-

руются в виде парных соединений с глицином – гликопроизводные и с таурином – тауропроизводные, в соотношении 3:1 соответственно.

10

Кишечно-печеночная циркуляция

Это непрерывная секреция желчных кислот в просвет кишечника и их реабсорбция в подвздошной кишке. В сутки происходит 6-10 таких циклов. Таким образом,

небольшое количество желчных кислот (всего 3-5 г) обеспечивает переваривание

липидов, поступающих в течение суток.

Нарушение желчеобразования

Нарушение желчеобразования чаще всего связаны с хроническим избытком ХС в организме, так как желчь является единственным способом его выведения. В результате нарушения соотношения между желчными кислотами, фосфатидилхолином и холестерином образуется перенасыщенный раствор холестерина из которого последний осаждается в виде желчных камней. Кроме абсолютного избытка ХС в развитии заболевания играет роль недостаток фосфолипидов или желчных кислот при нарушении их синтеза. Застой в желчном пузыре, возникающий при неправильном питании, приводит к сгущению желчи из-за реабсорбции воды через стенку, недостаток воды в организме также усугубляет эту проблему.

Считается, что желчные камни имеются у 1/3 населения Земли, к пожилому возрасту эти значения достигают 1/2.

Интересны данные о способности ультразвукового исследования выявлять