Вопрос 32. Биосинтез ненасыщенных кислот. Полиненасыщенные жирные кислоты.

В отличие от растительных тканей ткани животных обладают весьма ограниченной способностью превращать насыщенные жирные кислоты в ненасыщенные. Установлено, что две наиболее распространенные мононенасыщенные жирные кислоты – пальмитоолеиновая и олеиновая – синтезируются из пальмитиновой и стеариновой кислот. Эти превращения протекают в микросомах клеток печени и жировой ткани при участии молекулярного кислорода, восстановленной системы пиридиновых нуклеотидов и цитохрома b5. Превращению подвергаются только активированные формы пальмитиновой и стеариновой кислот. Ферменты, участвующие в этих превращениях, получили название деса-тураз. Наряду с десатурацией жирных кислот (образование двойных связей) в микросомах происходит и их удлинение (элонгация), причем оба эти процесса могут сочетаться и повторяться. Удлинение цепи жирной кислоты происходит путем последовательного присоединения к соответствующему ацил-КоА двууглеродных фрагментов при участии малонил-КоА и НАДФН. Энзиматическая система, катализирующая удлинение жирных кислот, получила название элонгазы. На схеме представлены пути превращения пальмитиновой кислоты в реакциях десатурации и элонгации. Полиненасыщенные жирные кислоты:омега-3 и омега-6.

Омега-3 полиненасыщенные жирные кислоты(ПНЖК) относятся к семейству ненасыщенныхжирных кислот, имеющих двойную углерод-углеродную связь в омега-3 позиции, то есть после третьего атома углерода, считая от метилового конца цепи жирной кислоты.Наиболее важнымиомега-3 полиненасыщенными жирными кислотами являются альфа-линоленовая кислота(АЛК),эйкозапентаеновая кислота(ЭПК) идокозагексаеновая кислота(ДГК). Организм человека не способен синтезировать эти жирные кислоты из более простых веществ, хотя он может образовывать длинноцепочечные ЭПК и ДГК из более короткоцепочечной АЛК с эффективностью около 5 % у мужчин^[1][2] и немного более высокой эффективностью у женщин ^[3]. Эти реакции, однако, замедляются в присутствии омега-6жирных кислот. Таким образом, накопление длинноцепочечных ЭПК и ДГК в тканях является наиболее эффективным, когда они поступают непосредственно из пищи, или когда конкурирующие количества омега-6 аналогов являются низкими.

Вопрос 33. Биосинтез и использование ацетоуксусной кислоты, физиологическое значение процессов. К кетоновым телам относят три вещества: β-гидроксибутират, ацетоацетат и ацетон.

Только первые два являются источниками энергии и могут окисляться в тканях. В норме концентрация кетоновых тел в крови невелика и составляет 1-3 мг/дл. Синтез кетоновых тел увеличивается при:

•  голодании;

•  длительной интенсивной физической нагрузке;

•  употреблении пищи, богатой жирами, но с низким содержанием углеводов (диета Аткинса, «кремлевская» диета);

•  сахарном диабете.

Кетоновые тела являются водорастворимыми кислотами, поэтому в отличие от жирных кислот, они могут проходить через гематоэнцефалический барьер и служат, наряду с глюкозой, источником энергии для нервной ткани, особенно после 3-5 дней голодания, когда концентрация кетоновых тел в крови существенно увеличивается .Скелетные мышцы и почки используют кетоновые тела даже при их низкой концентрации в крови.

Синтез кетоновых тел происходит в митохондриях печени и в небольшом количестве - в корковом слое почек. Исходным субстратом синтеза служит ацетил-КоА, образующийся в результате β-окисления жирных кислот. Ситуация, в которой увеличивается синтез кетоновых тел, развивается следующим образом. При голодании гормон глюкагон (или адреналин при физической работе) через аденилатциклазную систему в жировой ткани активирует распад жира. Жирные кислоты выделяются в кровь и транспортируются в комплексе с альбуминами в печень. В печени увеличивается скорость β-окисления и образуется большое количество ацетил-КоА. Скорость реакций цикла Кребса в этих условиях снижена в результате ингибирования регуляторных ферментов цитратного цикла аллостерическими ингибиторами АТФ и NADH, концентрация которых повышена в результате активного β-окисления. Кроме того, при высокой концентрации NADH оксалоацетат восстанавливается до малата и в такой форме переносится в цитозоль, где реакция идет в обратном направлении. Оксалоацетат становится субстратом для глюконеогенеза и менее доступен для взаимодействия с ацетил-КоА. В результате в митохондриях накапливается ацетил-КоА, который используется для синтеза кетоновых тел .При голодании в результате преобладания действия глюкагона активируются липолиз в жировой ткани и β-окисление в печени. Количество оксалоацетата в митохондриях уменьшается, так как его образуется меньше, и, кроме того, он выходит в цитозоль (восстанавливаясь до малата), где используется в глюконеогенезе. В результате скорость использования ацетил-КоА в ЦТК снижается и он используется для синтеза кетоновых тел. Синтез кетоновых тел значительно увеличивается при сахарном диабете.Основным кетоновым телом в крови является β-гидроксибутират , так как равновесие в реакции Ацетоацетат β-Гидроксибутират сдвинуто вправо из-за присутствия высоких концентраций NАDН, который восстанавливается в реакциях β-окисления, протекающих, как и синтез кетоновых тел, в матриксе митохондрий. Повышение концентрации кетоновых тел в крови называют кетонемией.Регуляция синтеза кетоновых тел осуществляется через фермент ГМГ-КоА-синтазу . Этот фермент ингибируется при высоких концентрациях свободного кофермента HS-КоА. Таким образом скорость синтеза кетоновых тел координируется с количеством жирных кислот, поступающих в печень. В ситуациях голодания, сахарного диабета, тяжелой физической работы под действием гормонов глюкагона и адреналина происходит мобилизация ТАГ из жировой ткани, поток жирных кислот в печень увеличивается и HS-КоА связывается с жирными кислотами в ацилКоА. Концентрация свободного HS-КоА снижается и синтез кетоновых тел увеличивается.  Окисление кетоновых тел как источников энергии происходит во многих тканях .В печени отсутствует фермент, необходимый для активации кетоновых тел - сукцинил-КоА-ацетоацетаттрансфераза. Поэтому печень не окисляет кетоновые тела и продуцирует их только на «экспорт». Эритроциты, в которых отсутствуют митохондрии, также не используют кетоновые тела.

 При длительном голодании и особенно при сахарном диабете в крови существенно возрастает концентрация кетоновых тел и организм не успевает их утилизировать. При накоплении кетоновых тел развивается кетоацидоз, так как ацетоацетат и β-гидроксибутират - это легко диссоцирующие кислоты.

Кетоацидоз является опасным осложнением сахарного диабета. При высоких концентрациях кетоновых тел в крови ацетоацетат неферментативно декарбоксилируется, превращаясь в третье кетоновое тело - ацетон. Ацетон не утилизируется как источник энергии и выводится из организма.

Выведение кетоновых тел, в том числе и ацетона, с мочой (кетонурия), потом выдыхаемым воздухом является способом выведения избытка кетоновых тел из организма и уменьшения таким образом ацидоза.