5.3. Циркуляторний транспорт і депонування ліпідів у жировій тканині

Обмін ліпідів включає розщеплення їх у травному тракті, катаболізм і анаболізм у клітинах і тканинах організму. В організм тварин і людини ліпіди поступають з їжею. Кожну добу поступлення в організм людини тваринних і рослинних ліпідів становить 50 – 70г, в тому числі до 15г ненасичених жирних кислот, 10г фосфоліпідів і 0,5 г холестерину. Травлення ліпідів їжі в травному тракті – складний процес, який включає як розщеплення, так і всмоктування утворених продуктів (1г ліпідів дає 38,9 кДж (9,3 ккал). Співвідношення білки: вуглеводи: ліпіди дорівнює: 1 : 1 : 4.

Частина продуктів гідролізу жирів (гліцерил, азотові основи, фосфорна кислота) вільно всмоктуються в тонкій кишці, а жирні кислоти з довгими ланцюгами (стеаринова, пальмітинова, лінолева, ліноленова тощо) та моноацилгліцероли, які всмокталися у вигляді міцел, у клітинах слизової оболонки використовуються для синтезу специфічних для організму людини жирів і гліцеролфосфоліпідів. Цей процес носить назву ресинтезу жирів у стінці кишки.

Механізм ресинтезу тріацилгліцеридів полягає у наступних етапах: жирні кислоти перетворюються на активну форму – ацетил-КоА, після чого проходить ацилювання моногліцеридів з утворенням моно- і три-гліцеридів.

Моногліцерид + R-CO-S-KoA  Дигліцерид + HS-KoA

Дигліцерид + R₁-CO-S-KoA  Тригліцерид + HS-KoA

Новосинтезовані молекули з’єднуються зі специфічним білком (апопротеїном) і утворюють дрібні краплі, що називаються хіломікорнами. У крові тріацилгліцероли, що входять до складу хіломікронів, зазнають гідролізу під дією ліпопротеїнліпази (ЛП-ліпази) (рис. 5.4). Остання пов'язана з гепарансульфатом, який знаходиться на поверхні ендотеліальних клітин, що вистилають стінки капілярів кровоносних судин. ЛП-ліпаза гідролізує молекули жирів до гліцеролу і трьох молекул жирних кислот. На поверхні хіломікронів (ХМ) розрізняють два фактори, необхідні для активності ЛП-ліпази: апопротеїнС-ІІ (апоС-ІІ) і фосфоліпіди. АпоС-ІІ активує цей фермент, а фосфоліпіди беруть участь у зв'язуванні фермента з поверхнею хіломікронів.

Рис. 5.4. Шлях ендогенних жирів і хіломікронів: ЛПЛ – ліпопротеїнліпаза, ЖК – жирні кислоти, ТАГ - тріацилгліцероли

ЛП-ліпаза синтезується у клітинах багатьох тканин: жировій, м'язовій, в легенях, селезінці, у клітинах молочної залози під час лактації. Ізоферменти ЛП-ліпази у різних тканинах відрізняються за значенням константи Міхаеліса (К_m): ЛП-ліпаза жирової тканини має в 10 разів більше значення К_m, ніж, наприклад, ЛП-ліпаза серця, тому гідроліз жирів хіломікронів у жировій тканині проходить у абсрбтивний період. Жирні кислоти поступають у адипоцити і використовуються для синтезу жирів.

ЛП-ліпаза, зв'язана з ендотелієм судин, гідролізує жири у складі хіломікронів та ЛПДНЩ. АпоС-ІІ на поверхні хіломікронів і ЛПДНЩ активує ЛП-ліпазу. Жирні кислоти проникають в адипоцит, гліцерол траспортується в печінку. Так як в адипоцитах немає ферменту гліцеролкінази, то вільний гліцерол не може використатися для синтезу тріацилгліцеролів у цій тканині. Активовані жирні кислоти взаємодіють з гліцерол-3-фосфатом, що утворюється із діоксіацетонфосфату, і через фосфатидну кислоту пертворюється в тріацилгліцероли.

У постабсрбтивному стані, коли кількість жирів у крові знижується, ЛП-ліпаза серця продовжує гідролізувати жири у складі ЛПДНЩ, що присутні у крові в невеликій кількості. Жирні кислоти використовуються цією тканиною як джерело енергії навіть при низькій концентрації ліпідів у крові. ЛП-ліпази немає в печінці, але на поверхні клітин цього органу є інший фермент–печінкова ліпаза, що не діє на хіломікрони, але гідролізує жири у складі ЛППЩ, які утворюються із ЛПДНЩ.

У результаті дії ЛП-ліпази на ліпіди хіломікронів утворюються жирні кислоти і гліцерол. Основна частина жирних кислот проникає в тканини. У жировій тканині в абсорбтивний період жирні кислоти депонуються у вигляді тріацилгліцеролів, і у серцевому м'язі та скелетних м'язах використовуються як джерело енергії. Інший продукт гідролізу жирів, гліцерол, транспотується в печінку, де в абсорбтивний період може бути використаний для синтезу ліпідів.

У результаті дії ЛП-ліпази на хіломікрони кількість жирів у них зменшується на 90 %, апопротеїн С-ІІ переноситься на ЛПВЩ. Утворені частинки називаються залишковими хіломікронами, що містять фосфоліпіди, холестерол, жиророзчинні вітаміни, апопротеїни В-48 і Е. Залишкові хіломікрони захоплюються гепатоцитами, які мають рецептори, що взаємодіють з цими апопротеїнами. Шляхом ендоцитозу залишкові хіломікрони попадають всередину клітині і під дією ферментів лізосом білки та ліпіди гідролізують, а потім утилізуються. Жиророзчинні вітаміни та холестерол із печінки транспортуються в інші органи.

Після вживання їжі, що містить жири, розвивається фізіологічна гіпертріацилгліцеролемія і, відповідно, гіперхіломікронемія, яка може тривати декілька годин. Швидкість усунення ХМ із кроплину залежить від активності ЛП-ліпази; наявності ЛПВЩ, що постачають апопротеїни С-ІІ і Е для ХМ.

Генетичні дефекти будь-якого із білків, що беруть участь у метаболізмі ХМ, призводять до розвитку сімейної гіперхіломікронемії - гіперліпопротеїнемії типу І. У таких хворих у постабсорбтивному періоді концентрація тріацилгліцеролів підвищена (понад 2 мг/мл), плазма крові нагадує молоко.

У важких випадках при цьому захворюванні відбувається відкладення тріацилгліцеролів у шкірі та сухожиллях у вигляді ксантом, у хворих погіршується пам'ять, появляються болі в животі із-за звуження просвіту судин і зменшення кровоплину, порушується функція підшлункової залози, що часто буває причиною смерті хворих.

5.3.1. Основні транспортні форми ліпідів. У крові людини постійно знаходиться 5 – 7 мг/л різних ліпідів, які становлять резерв енергетичного та пластичного матеріалу для організму. Із цієї кількості тригліцериди становлять 1 – 3 мг/л, стериди – 1,8 – 2,2 мг/л і фосфоліпіди – 2,5 – 3 мг/л. Головну роль у транспорті ліпідів відіграють білки. Існує декілька видів транспорту ліпідів: за допомогою хіломікронів, ліпопротеїнів і вільних жирних кислот.

Х

Рис. 5.5. Схема будови хіломікрона

іломікрони - це частинки розміром біля 0,5 мкм, які утворюють досить тонку емульсію. Вони формуються у стінці кишечника і складаються із харчових тріацилгліцеролів (88 %), холестерину (4 %), які стабілізовані невеликою кількістю фосфоліпідів (8 %) і білків (1 – 2 %) (рис. 5.5). Дуже багато хіломікронів міститься у крові під час всмоктування жирів. Хіломікрони є основними переносниками тріацилгліцеролів.

Хіломікрони через свої великі розміри не можуть проникати із ендотеліальних клітин кишечника у кровоносні капіляри і тому дифундують у лімфатичну систему кишечника, а з неї – у грудну лімфатичну протоку, потім – у кровяне русло. Уже через 1 – 2 години після прийняття їжі, яка містить ліпіди спостерігається аліментарна гіперліпемія. При цьому плазма інколи стає білуватою. Максимум концентрації ліпопротеїнів спостерігається через 4 – 5 годин після прийняття їжі. Розщеплення тріацилгліцеролів і хіломікронів у печінці призводить до припинення існування ХМ. Приблизно через 10 – 12 годин концентрація ліпідів повертається до норми.

У крові людини є різні комплекси ліпопротеїнів. Їх поділяють на ліпопротеїни дуже низької щільності (ЛПДНЩ) або пре--ліпопротеїни, ліпопротеїни низької щільності (ЛПНЩ) або -ліпопротеїни, ліпопротеїни високої щільності (ЛПВЩ) або -ліпопротеїни. Їх можна розділити електрофоретичним методом при рН 8,6. В електричному полі хіломікрони не переміщаються, ЛПДНЩ мігрують попереду фракції -глобулінів, ЛПНЩ – разом із -глобулінами, ЛПВЩ – разом з -глобулінами.

Всі вони містять білки, жири, фосфоліпіди, холестерин і його ефіри, але в різних співвідношеннях (табл. 5.3). Всередині них знаходяться нерозчинні у воді ліпіди (ефіри холестерину та тріацилгліцероли), а у зовнішньому шарі – білки та фосфоліпіди.

Білкові компоненти ЛП мають назву аполіпопротеїни (апоЛП) і належать до 8 типів апобілків: апоА-І, апоА-ІІ, апоВ, апоС-І, апоС-ІІ, апоС-ІІІ, апоД, апоЕ. Вони відіграють важливу роль у підтриманні структурної цілісності ЛП, регуляції активності ферментів, які діють на ЛП, впізнаванні ЛП рецепторами.

Таблиця 5.3. хімічний склад ліпопротеїнів плазми крові (%)

ЛП	Джерела	Білки	ТГ	Х	Фл
ХМ	Кишка	1 – 2	88	4	8
ЛПДНщ	Печінка, кишка	7 – 10	57	23	20
ЛПНЩ	ЛПДНЩ	21	14	58	28
ЛПВЩ	Печінка, кишка, ХМ, ЛПДНЩ	45	18	38	44

В

Рис.5.6. Ліпідограми сироватки крові: а – через 3 – 4 год після приймання їжі; б – через 10 – 12 год після приймання їжі

міст різних ліпопротеїнів у сироватці крові оцінюють з допомогою електрофорезу в поліакриламідному гелі. Через 4 – 5 год після приймання їжі на ліпідограмі виявляють усі види ліпопротеїнів, а після нічного голодування – тільки довго живучі (t_½= 5 – 7 діб) ЛПНЩ та ЛПВЩ (рис. 5.6).

Встановлено, що атеросклероз і повязані з ним захворювання викликані значним підвищенням вмісту в плазмі крові фракції ЛПНЩ і в багатьох випадках – фракції ЛПДНЩ. Ці фракції є атерогенними, вони мають властивість проникати в судинну стінку із плазми крові і бути первинним субстратом, який викликає атеросклеротичне ураження артерій. ЛПВЩ мають менший розмір, більше білка, можуть швидше знешкоджуватись.

5.3.2. Ліпосоми. Ліпосоми – це штучно створені везикули (міхурці), які складаються з одного або декількох фосфоліпідних бішарів, розділених водною фазою. Діаметр ліпосом може коливатися від 25 до 10 000 нм. Переважно ліпосоми отримують шляхом струшування або обробки ультразвуком водних суспензій фосфоліпідів.

Спочатку ліпосоми використовувались як моделі біомембран, пізніше було встановлено, що їх можна використовувати як такі, що можуть переносити різні лікарські препарати в органи і тканини. У ліпосоми можуть бути заключені ферменти, гормони, вітаміни, антибіотики, цитостатики, циклічні нуклеотиди тощо. На рис. 5.7 представлена модель багатошарової ліпосоми, а також показано розподіл водо - та жиророзчинних препаратів, інкапсульованих у ліпосоми.

Використання комплексів ліпосома-препарат має низку переваг перед застосуванням лише самих препаратів, оскільки ліпосоми дозволяють поставляти в клітини речовини, які у відсутності ліпосом у них не проникають; приєднання до ліпосом відповідних антитіл (векторів) може забезпечити постачання речовин у клітини–мішені; препарат, інкапсульований в ліпосоми, забезпечує більший лікувальний ефект (час дії збільшується, при цьому доза може бути значно зменшена); ліпосоми можуть ефективно використовуватися як ад'юванти, тобто речовини, що стимулюють імунологічні реакції; ліпосоми виготовляються з природних ліпідів і тому нетоксичні, не викликають не бажаних імунних реакцій.

М

Рис. 5.7. Модель багатошарової ліпосоми з інкапсульованими водо-і жиророзчинними препаратами (за Грегоріадісу): 1- молекули, розчинні у водній фазі, 2 - молекули, розчинні у ліпідному шарі, 3 - молекули, розчинні у водній фазі з гідрофобними радикалами, що проникають у ліпідний шар

ожливі два шляхи проникнення в клітину ліпосом з препаратами. Перший шлях - в результаті ендоцитозу ліпосома захоплюється клітиною, утворюється вакуоль, яка зливається з лізосомами. Ліпідна оболонка ліпосом всередині клітин руйнується фосфоліпазами ліпосом і лікарський засіб вивільняється у цитоплазму. Якщо ліпосома складається з декількох ліпідних мембран, то поступовий гідроліз їх забезпечує повільне поступлення препарату в клітину.

Другий шлях – ліпосоми зливаються з клітинною мембраною, при тому ліпідний компонент ліпосоми вбудовується в мембрану клітини, водорозчинний препарат проникає в цитоплазму. Таким чином, в обидвох випадках речовина , інкапсульована в ліпосомі, попадає в клітину, незважаючи на мембранний бар'єр.

Ліпосоми дають можливість транспортувати в клітини водорозчинні препарати, в тому числі макромолекули, які при звичайних умовах не проникають у клітину через плазматичну мембрану. При парентеральному введенні ліпосоми захоплюються клітинами ретикуло-ендотеліальної системи, перш за все селезінки та печінки; в інші органи і тканини їх поступлення не значне.

Щоб підвищити вибірковість дії препаратів, які знаходяться в ліпосомах, у ліпідну оболонку ліпосом вбудовують молекули, що є антитілами до антигенів певних органів. Ці антитіла на поверхні ліпосом знаходять шлях до потрібного антигена органа, до якого необхідно доставити лікарський засіб. Цим досягається вибірковість дії препарату, знижується його побічний вплив на інші тканини та потрібна значно менша доза для досягнегння лікувального ефекту. Зокрема, були використані антитіла до колагену, які вбудовувалися в ліпосоми. Колаген виявляється при злущені ендотелію судин або їх пошкодженні, тому доцільно антитіла до колагену використовувати для доставлення речовин, що впливають на судини або на тромби в них.

Ліпосоми можуть використовуватися при лікуванні онкологічних захворювань. Протипухлинні препарати, введені в організм, циркулюють з плином крові, впливають не тільки на уражені тканини, але й на здорові, руйнуючи їх. Тому використання ліпосом дає можливість ефективно нагромаджувати лікарську речовину в уражених тканинах і збільшувати локальний вплив, при одночасному зниженні системного впливу. Цей метод називається DDS-технологією (від анг.Drug Delivery System). Ліпосомні комплекси є частиною DDS-технології.

Ліпосоми успішно використовуються в косметології. З цією метою придатні найпростіші ліпосоми. В асортименті ліпосомної косметики є креми для повсякденного догляду за шкірою, креми, що запобігають її старінню, засоби догляду за шкірою після гоління, парфуми з тривалим запахом, засоби для засмаги, декоративна косметика тощо.