Механизмы транспорта и метаболизма жиров (липидов). Обмен липидов и его нарушения в организме животных Эфиры с жирными кислотами – стерины

Поскольку липиды являются в основе своей гидрофобными молекулами, то они транспортируются в водной фазе крови в составе особых частиц – липопротеинов .

Структуру транспортных липопротеинов можно сравнить с орехом , у которых имеется скорлупа и ядро . "Скорлупа" липопротеина является гидрофильной , ядро – гидрофобное .

• поверхностный гидрофильный слой формируют фосфолипиды (их полярная часть), холестерол (его ОН-группа), белки . Гидрофильность липидов поверхностного слоя призвана обеспечить растворимость липопротеиновой частицы в плазме крови,
• "ядро" формируют неполярные эфиры холестерола (ХС) и триацилглицеролы (ТАГ), которые и являются транспортируемыми жирами. Их соотношение колеблется в разных типах липопротеинов. Также к центру обращены жирнокислотные остатки фосфолипидов и циклическая часть холестерола.

Схема строения любого транспортного липопротеина

Выделяют четыре основных класса липопротеинов:

• липопротеины высокой плотности (ЛПВП, α-липопротеины, α-ЛП),
• липопротеины низкой плотности (ЛПНП, β-липопротеины, β-ЛП),
• липопротеины очень низкой плотности (ЛПОНП, пре-β-липопротеины, пре-β-ЛП),
• хиломикроны (ХМ).

Свойства и функции липопротеинов разных классов зависят от их состава, т.е. от вида присутствующих белков и от соотношения триацилглицеролов, холестерола и его эфиров, фосфолипидов.

Cравнение размера и свойств липопротеинов

Функции липопротеинов

Функциями липопротеинов крови являются

1. Перенос к клеткам тканей и органов

• насыщенных и мононенасыщенных жирных кислот в составе триацилглицеролов для последующего депонирования или использования в качестве энергетических субстратов,
• полиненасыщенных жирных кислот в составе эфиров холестерола для использования клетками в синтезе фосфолипидов или образования эйкозаноидов ,
• холестерола в качестве мембранного материала,
• фосфолипидов в качестве мембранного материала,

Хиломикроны и ЛПОНП ответственны, в первую очередь, за транспорт жирных кислот в составе ТАГ. Липопротеины высокой и низкой плотности – за транспорт свободного холестерола и жирных кислот в составе его эфиров. ЛПВП способны также отдавать клеткам часть своей фосфолипидной оболочки.

2. Удаление избытка холестерола с мембран клеток.

3. Транспорт жирорастворимых витаминов.

4. Перенос стероидных гормонов (наряду со специфическими транспортными белками).

Апобелки липопротеинов

Белки в липопротеинах обычно называются апобелками , выделяют несколько их типов – А, В, С, D, Е. В каждом классе липопротеинов находятся соответствующие ему апобелки, выполняющие свою собственную функцию:

1. Структурная функция («стационарные » белки) – связывают липиды и формируют белок-липидные комплексы:

• апоВ-48 – присоединяет триациллицеролы,
• апоВ-100 – связывает как триацилглицеролы, так и эфиры холестерина,
• апоА-I – акцептирует фосфолипиды,
• апоА-IV – связывается с холестеролом.

2. Кофакторная функция («динамические » белки) – влияют на активность ферментов метаболизма липопротеинов в крови.

3. Транспортные формы липидов в крови: названия, состав, места образования, значение.

Нерастворимость или очень низкая растворимость жиров в воде обусловливает необходимость существования специальных транспортных форм для переноса их кровью. Основные из этих форм: хиломикроны, липопротеины очень низкой плотности (ЛПОНП), липопротеины низкой плотности (ЛПНП), липопротеины высокой плотности (ЛПВП). При электрофорезе они движутся с разной скоростью и располагаются на электрофореграммах в такой последовательности (от старта): хйломикроны (ХМ), ЛПОНП (пре-β), ЛПНП (β) и ЛПВП (α-).

Липопротеины представляют собой мельчайшие глобулярные образования: молекулы фосфолипидов расположены радиально гидрофильной частью к поверхности, гидрофобной к центру. Аналогичным образом расположены в глобулах и молекулы белков. Центральная часть глобулы занята триацилгли-церидами и холестеролом. Набор белков неодинаков в разных липопротеинах. Как видно из таблицы, плотность липопротеинов прямо пропорциональна содержанию белка и обратно пропорциональна содержанию триглицеридов.

Хйломикроны образуются в клетках слизистой оболочки кишечника, ЛПОНП - в клетках слизистой и в гепатоцитах, ЛПВП - в гепатоцитах и плазме крови, ЛПНП - в плазме крови.

Хйломикроны и ЛПОНП транспортируют триацилглицериды, ЛПНП и ЛПВП преимущественно холестерол - это следует из состава липопротеинов.

4. Принцип классификации ферментов.

Классификация:

Класс Оксидоредуктазы – катализируют ОВР

Трансферазы – реакции межклеточного переноса (А-В + С = А + В-С)

Гидролазы – реакции гидролитического расщепления =С-О- и др. связей

Лиазы – реакции негидролитического расщепления с образованием 2х связей

Изомеразы – реакции изменения геометрической или пространственной структуры молекулы

Лигазы (синтетазы) – реакции соединения 2х молекул, сопровождающиеся гидролизом макроэргов.

Билет 21

1. Биологическое окисление: химизм, виды, локализация в клетке. Значение для организма.

2. Глюконеогенез: субстраты, связь с гликолизом (цикл Кори), локализация, биологическое значение. Регуляция.

3. Витамин Д: важнейшие источники витамина, коферментная форма (если она известна), процессы, ведущие к образованию активной формы; биохимические процессы, в которых он участвует; биохимические сдвиги при гиповитаминозе.

4. Энзим, катализирует расщепление пептидной связи в молекуле белка. Назовите класс и подкласс энзима.

Ответ:

1 ) Биологическое окисление – процесс, в ходе которого окисляющиеся субстраты теряют протоны и электроны, т.е. являются донорами водорода, промежуточные переносчики – акцепторами-донорами, а кислород – конечным акцептором водорода.

Реализоваться окисление может 3я способами: присоединением кислорода к атому углерода в субстрате, отщеплением водорода или потерей электрона. В клетке окисление протекает в форме последовательного переноса водорода и электронов от субстрата к кислороду. Кислород играет роль окислителя.

Окислительные реакции протекают с высвобождением энергии.

Восстановление атома кислорода при взаимодействии с парой протонов и электронов приводит к образованию молекулы воды. Следовательно, кислород потребляется в процессе биологического окисления. Клетка, ткань или орган, в которых протекает окисление субстрата, потребляют кислород. Потребление кислорода тканями называется тканевым дыханием.

Понятие биологическое окисление и тканевое дыхание однозначны, если речь идет о биологическом окислении при участии кислорода. Такой тип окисления можно назвать еще аэробным окислением.

Наряду с кислородом роль конечного акцептора в цепи переноса водорода могут играть соединения, восстанавливающиеся при этом в дигидроподукты.

Биологическое окисление – дегидрирование субстрата с помощью промежуточных переносчиков водорода и его конечного акцептора. Если в роли конечного акцептора выступает кислород – аэробное окисление или тканевое дыхание, если конечный акцептор не кислород – анаэробное окисление.

2) Глюконеогенез - синтез глюкозы из неуглеводных предшественников. Основные из предшественников - пируват и лактат, промежуточные - метаболиты ЦТК, глюкогенные (глюкопластичные) аминокислоты и глицерин.

Узловая точка синтеза глюкозы - превращение пирувата в фосфоенолпи-руват (ФЕП).

Пируват карбоксилируется пируваткарбоксилазой за счет энергии АТФ, реакция осуществляется в митохондриях"

СН,-СО-СООН + СО, --------------» НООС-СН.-СО-СООН

Пируват АТФ АДФ + (Р) Оксалоацетат

Затем происходит фосфорилирующее декарбоксилирование, катализируе­мое фосфоенолпируваткарбоксикиназой:

НООС-СН-СО-СООН + ГТФ --- НС=С-СООН + ГДФ + СОд Оксалоацетат

Дальнейший путь образования Г-6-Ф представляет собой обратный путь гликолиза, катализируемый теми же ферментами, но в обратном направлении. Исключение составляет только превращение фруктозо-1,6-дифосфата в фрук-тозо-6-фосфат, катализируемое фруктозодифосфатазой

Ряд аминокислот (аспарагин, аспарагиновая кислота, тирозин, фенилаланин, треонин, валин, метионин, изолейцин, глутамин, пролин, гистидин и аргинин) тем или иным путем превращаются в метаболит ЦТК - фумаровую кислоту, а последняя - в оксалоацетат. Другие (аланин, серии, цистин и глицин) - в пируват. Частично аспарагин и аспарагиновая кислота превращаются непос­редственно в оксалоацетат.

Глицерин вливается в процессы глюконеогенеза на стадии 3-ФГА, лактат окисляется в пируват. На рис. 57 представлена схема гликонеогенеза.

Глюкоза поступает из кишечника в клетки, где подверга­ется фосфорилированию с образованием Г-6-Ф. Он может превращаться по одному из четырех путей" в свободную глюкозу; в глюкозо-1 -фосфат, использующийся в синтезе гликогена; вовлекается в основной путь, где происходит ее распад до СО, с высвобождением энергии, запасаемой в форме АТФ, либо до лактата; вовлекаться в ПФП, где осуществляются синтез НАДФ Нд, служащего источником водорода для восстановительных синтезов, и образование рибозо-5-фосфата, используемого в синтезе ДНК и РНК.

Запасается глюкоза в форме гликогена, откладывающего­ся в печени, мышцах, почках. При расходовании гликогена в связи с интенсивными энерготратами или отсутствием угле­водов в питании, содержание глюкозы и гликогена может пополняться за счет синтеза из неуглеводных компонентов метаболизма, т.е. путем глюконеогенеза.

3) Витами Д – кальциферол, антирахитический фактор. С пищей (печень, сливочное масло, молоко, рыбий жир) поступает в виде предшественников. Основной из них – 7-дегидрохолестерол, который после воздействия УФ в коже превращается в холекальциферол (витамин Д3). Витамин Д3 транспортируется в печень, где происходит его гидроксилирование в позиции 25 – образуется 25-гидрооксихолекальциферол. Этот продукт транспортируется в почки и там гидроксилируется в активную форму. Появление активной формы холекальциферола в почке контролируется паратгормоном околощитовидных желез.

Поступая в слизистую кишечника с током крови активная форма витамина обуславливает превращение белка-предшественника в кальцийсвязывающий белок, который ускоряет всасывание ионов кальция из просвета кишечника. Сходным образом ускоряется реабсорбция кальция в почечных канальцах.

Недостаточность может наблюдаться при дефиците витамина Д в пище, недостаточном солнечном облучении, заболеваниях почек и недостаточной продукции паратгормона.

При дефиците витамина Д снижается содержание кальция и фосфора в костной ткани. В итоге – деформация скелета – рахитические четки, Х-образные голени, птичья грудная клетка. Заболевание у детей – рахит.

26. (7) Представьте схему структурной организации хиломикрона, обозначьте компоненты, входящие в его состав, укажите их соотношение между собой. Где образуются и где распадаются хиломикроны, какова их биологическая роль? Какой фермент участвует в катаболизме хиломикронов? Какие изменения биохимических показателей крови могут наблюдаться при дефиците этого фермента?

27. (7) Представьте схему структурной организации ЛПОНП, обозначьте компоненты, входящие в его состав, укажите их соотношение между собой. Где образуются ЛПОНП, какова их биологическая роль? Назовите фермент, участвующий в катаболизме ЛПОНП и его локализацию? Какие изменения биохимических показателей крови могут наблюдаться при дефиците этого фермента?

28. (7) Представьте схему структурной организации ЛПНП, обозначьте компоненты, входящие в его состав, укажите их соотношение между собой. Где и из какого предшественника образуются ЛПНП, какова биологическая роль ЛПНП? Какие изменения биохимических показателей крови могут наблюдаться при дефиците рецепторов для ЛПНП в клеточных мембранах?

29. (7) Представьте схему структурной организации ЛПВП, обозначьте компоненты, входящие в его состав, укажите их соотношение между собой. Что такое «насцентные липопротеины», где они образуются? Где образуются ЛПВП, какова их биологическая роль? Какую реакцию катализирует фермент ЛХАТ, входящий в состав ЛПВП? Какие изменения биохимических показателей крови могут наблюдаться при дефиците этого фермента?

30. (7) Представьте в виде схемы транспорт холестерола в организме. Какие классы липопротеинов (ЛП) крови участвуют в транспорте холестерола? Укажите особенности их состава, место образования, биологическую роль. Какие ЛП называются атерогенными и антиатерогенными? Как рассчитывается коэффициент атерогенности, каковы его нормальные значения?

Типовые варианты заданий в тестовой форме (см. также задания в тестовой форме к отдельным занятиям раздела)

Выберите один правильный ответ:

1. Основной функцией свободных жирных кислот является:

А. транспортная

Б. термоизоляционная

В. защитная

Г. энергетическая

Д. структурная

2. В активации жирных кислот участвует:

А. окисленная липоевая кислота

Б. HS-глутатион

Г. восстановленная липоевая кислота

Д. HS-ацилпереносящий белок

3. Активацией жирной кислоты называется:

А. образование ацил-КоА в митохондриях

Б. транспорт жирной кислоты через плазматическую мембрану

В. транспорт жирной кислоты через митохондриальную мембрану

Г. образование ацил-КоА в цитоплазме

Д. образование ацил-карнитина в цитоплазме

4. Окисление высших жирных кислот происходит в:

А. лизосомах

Б. аппарате Гольджи

В. митохондриях

Г. эндоплазматическом ретикулуме

Д. цитоплазме

5. В транспорте высших жирных кислот через мембрану в матрикс митохондрий участвует:

А. карнозин

Б. карнитин

В. креатинфосфат

Г. креатинин

Д. креатин

6. Количество молекул АТФ, образующихся при окислении одной молекулы насыщенной жирной кислоты, содержащей 12 атомов углерода, до СО 2 и Н 2 О составляет:

7. Количество молекул АТФ, образующихся при окислении одной молекулы насыщенной жирной кислоты, содержащей 14 атомов углерода, до СО 2 и Н 2 О составляет:

8. Начальной стадией распада глицерола до до СО 2 и Н 2 О является:

А. восстановление

Б. окисление

В. сульфирование

Г. ацетилирование

Д. фосфорилирование

9. ω-3 высшей жирной кислотой является:

А. линолевая

Б. олеиновая

В. арахидоновая

Г. линоленовая

Д. пальмитолеиновая

10. Мобилизация жира из депо – это:

А. гидролиз триацилглицеролов (ТАГ) в миокарде с последующим окислением высших

жирных кислот (ВЖК) и глицерола

Б. синтез ТАГ в печени из ВЖК и глицерола

В. гидролиз ТАГ в жировой ткани с выходом ВЖК и глицерола в кровь

Г. синтез ТАГ в скелетных мышцах из ВЖК и глицерола

Д. ресинтез ТАГ в стенке кишечника из ВЖК и моноацилглицеролов

11. Высшие жирные кислоты транспортируются кровью в:

А. растворенном в плазме состоянии

Б. комплексе с альбумином

В. составе липопротеинов очень низкой плотности

Г. составе липопротеинов низкой плотности

Д. составе хиломикронов

12. Активность триацилглицерол-липазы жировой ткани уменьшается под действием гормона:

А. липотропного гормона

Б. соматотропного гормона

В. адреналина

Г. глюкагона

Д. инсулина

13. Активность триацилглицерол-липазы жировой ткани регулируется путем:

А. ограниченного протеолиза

Б. фосфорилирования-дефосфорилирования

В. действия аллостерических активаторов и ингибиторов

Г. ацилирования- деацилирования

Д. метилирования-деметилирования

14. Ферменты, участвующие в синтезе высших жирных кислот, локализуются в клетке:

А. в цитоплазме

Б. в микросомах

В. в лизосомах

Г. в матриксе митохондрий

Д. в межмембранном пространстве митохондрий

15. В роли восстановителя в реакциях синтеза жирных кислот выступает:

Д. восстановленный глутатион

16. Ингибитором ацил-КоА-карбоксилазы, лимитирующей скорость синтеза высших жирных кислот, является:

А. цитрат

Б. пальмитоил-КоА

Г. ацетил-КоА

17. Ацетил-КоА, используемый для синтеза высших жирных кислот, образуется в цитоплазме клеток при участии фермента:

А. цитратсинтазы

Б. цитратлиазы

В. малик-энзима

Г. изоцитратдегидрогеназы

Д. тиолазы

18. Одним из этапов транспорта ацетил-КоА из митохондрий в цитоплазму является образование:

А. малата

Б. оксалоацетата

В. цитрата

Г. α-кетоглутарата

Д. сукцината

19. Простетическая группа ацилпереносящего белка, участвующего в синтезе высших жирных кислот, содержит:

А. липоевую кислоту

Б. пантотеновую кислоту

В. HS-глутатион

Г. биотин

Д. фолиевую кислоту

20. Активность ацил-КоА – карбоксилазы повышается под действием гормона:

А. адреналина

Б. гормона роста

В. глюкагона

Г. инсулина

Д. липотропного гормона

21. Активность пальмитоил-КоА-синтетазы (синтетазы высших жирных кислот) повышается под действием гормона:

А. инсулина

Б. гормона роста

В. адреналина

Г. липотропного гормона

Д. глюкагона

22. Коферментом ацетил-КоА – карбоксилазы является:

Б. тетрагидрофолиевая кислота

В. тиаминдифосват

Г. биотин

23. Кофермент ацетил-КоА-карбоксилазы является производным витамина:

24. Вновь синтезированные в печени высшие жирные кислоты в дальнейшем:

А. поступают в кровь

Б. окисляются до СО 2 и Н 2 О

В. используются в синтезе липидов

Г.используются в синтезе желчных кислот

Д. используются в синтезе глюкозы

25. Синтез кетоновых тел происходит в:

А. скелетных мышцах

Б. сердечной мышце

В. печени

Д. почках

26. Количество молекул АТФ, образующееся при окислении одной молекулы ацетоацетата до СО 2 и Н 2 О составляет:

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «МОСКОВСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ ВЕТЕРИНАРНОЙ МЕДИЦИНЫ И БИОТЕХНОЛОГИИ имени К. И.СКРЯБИНА»

__________________________________________________________________

ОБМЕН ЛИПИДОВ И ЕГО НАРУШЕНИЯ В ОРГАНИЗМЕ ЖИВОТНЫХ

лекция

Рекомендовано учебно-методической комиссией факультета ветеринарной медицины МГАВМиБ им. для студентов, обучающихся по специальности 111201 - Ветеринария

Москва 2009

УДК 636: 612.015

Доцент кафедры патологической физиологии им. В. М, Коропова, кандидат биологических наук Обмен липидов и его нарушения в организме животных: Лекция. – М.: ФГОУ ВПО МГАВМиБ, 2009, 19 c.

Представлен материал об основных механизмах метаболизма липидов в организме животных и некоторых их нарушениях.

Предназначено для студентов факультета ветеринарной медицины.

Рецензенты: , доктор биологических наук, профессор; , доктор биологических наук, профессор.

Утверждено учебно-методической комиссией факультета ветеринарной медицины (протокол от 9 апреля 2009г.).

Используемые сокращения………………………..………………4

1. Значение липидов в организме………………………….………. 5

2. Переваривание и всасывание липидов, их нарушения …………6

3. Транспорт липидов в организме……… …………………………7

4. Гиперлипемия………………………………………………… …..9

5. Нейрогуморальная регуляция липостата ………………………..9

6. Нарушения липостата…………………………………………….11

7. Кетоз и стеатоз печени………………… ……………………….12

8. Роль перекисного окисления липидов в повреждении клетки...15

9. Эйкозаноиды………………………………………………………16

10. Атеросклероз………………………………………………………17

Библиографический список…………………………………… …18

Используемые сокращения.

АКоА – ацетилкоэнзим А

БАВ – биологически активные вещества

ГМК – гладкомышечные клетки

ЛЖК – летучие жирные кислоты

ЛП – липопротеиды

ЛПЛ – липопротеидлипаза

ЛПНП – липопротеиды низкой плотности

ЛПОНП – Липопротеиды очень низкой плотности

ЛППП – Липопротеиды промежуточной плотности

ПОЛ – перекисное окисление липидов

СЖК – свободные жирные кислоты

ТАГ – триацилглицериды (жиры)

ФЛИП – фосфолипиды

ХМ – хиломикроны

ХН – холестерин

ЦТК -цикл трикарбоновых кислот

ЭХ – эфиры холестерина

Липиды – группа гидрофобных веществ, растворимых в органических растворителях (эфир, бензол, ацетон), построенных с участием спиртов и жирных кислот.

1, Значение липидов в организме

К простым липидам относят жирные кислоты и ацилглицериды (например, нейтральные жиры - триацилглицериды), стероиды (холестерин и его эфиры с жирными кислотами, желчные кислоты, кальциферолы), воска (ланолин, спермацет).

Сложные липиды кроме спиртов и жирных кислот имеют остатки соединений других классов – фосфорной кислоты, азотистых оснований, углеводов. К сложным липидам относят фосфолипиды, сфинголипиды и др.

Триацилглицериды (ТАГ) в основном находятся в подкожной жировой клетчатке, выполняя резервно-энергетическую, теплоизоляционную и амортизационную функции. Важную амортизационную роль играет также жировая подушка вокруг почек, сердца, глазного яблока. При окислении ТАГ выделяется не только самое большое количество энергии, но и вода, что важно для получения эндогенной влаги животным засушливых мест и пустынь (верблюды , песчанки и др.). Для энергетических нужд скелетные мышцы частично, а миокард в основном использует жирные кислоты, мозг - глюкозу, но способен утилизировать также и кетоновые тела.

Фосфолипиды и холестерин выполняют мембранообразующую функцию. Производные холестерина - стероидные гормоны коры надпочечников и половых желез – выполняют регуляторные функции. В нервной ткани липидов содержится до 50% сухого вещества, главным образом это фосфолипиды (ФЛИП) и сфинголипиды.

Алиментарная липидная недостаточность опасна прежде всего отсутствием полиненасыщенных жирных кислот. В организме человека линолевая и линоленовая кислоты не синтезируются, поэтому их назвали незаменимыми, или эссенциальными. Вместе с другими полиеновыми кислотами их обозначили как витамин F (от англ. fat - жир), хотя потребность в них составляет несколько граммов в сутки, и они не попадают под критерии истинных витаминов. В опытах на крысах при дефиците витамина F регистрировали задержку роста, дерматиты, облысения с явлениями гиперкератоза. С липидами в организме поступают жирорастворимые витамины A, D, E, K. При недостатке последних наблюдаются нарушения роста, развития, воспроизводительной функции, снижение резистентности и др. Надо отметить, что жвачные животные не испытают дефицита полиненасыщенных жирных кислот, что связано с особенностями кормления и пищеварения. Растительные корма содержат много ненасыщенных кислот.

2. Переваривание и всасывание липидов, их нарушения

Переваривание липидов происходит в тонком кишечнике. Так как липиды нерастворимы в воде, действию липолитических ферментов предшествует эмульгирование липидов солями желчных кислот (таурохолевой, гликохолевой). В результате этого крупные капли липидов деспергируются на множество мелких, увеличивая площадь воздействия для ферментов поджелудочной железы – липазы, фосфолипазы А, холестеролэстеразы). Так как молоко – единственный натуральный продукт, содержащий эмульгированные жиры, то расщепление его компонентов у детенышей млекопитающих начинается уже в желудке под действием желудочной липазы, которая активна при нейтральном значении pH (у взрослых она неактивна, т. к. pH желудочного сока у них составляет 1.5 – 2.5). В дальнейшем расщепление жиров молока продолжается в кишечнике под действием панкреатической липазы. Продуктами гидролиза липидов являются жирные кислоты, 2-моноацилглицериды, холестерин и др. Они образуют с желчными кислотами, фосфолипидами и холестерином желчи смешанные мицеллы, которые диффундируют через мембраны внутрь энтероцитов. Вместе с ними всасываются и жирорастворимые витамины.

В клетках слизистой оболочки тонкого кишечника происходит ресинтез жиров, характерных уже для данного организма, а также эфиров холестерина и ФЛИП. Из этих компонентов и белков формируются липопротеиновые комплексы – хиломикроны (ХМ). Они имеют большой размер, поэтому путем экзоцитоза выделяются сначала в хилус, образующийся в лимфатической системе кишечных ворсинок, и через грудной лимфатический проток попадают в большой круг кровообращения. Часть из них затем депонируется легкими.

Короткие жирные кислоты (до 10 атомов углерода, например, уксусная, пропионовая, масляная) всасываются без мицелл, непосредственно в воротную вену, связываются с транспортным альбумином и переносятся в печень.

Причинами нарушения переваривания и всасывания липидов могут быть разные факторы

2. Нарушенение секреции панкреатического сока с липолитическими ферментами.

3. Диарея и ускорение перистальтики кишечника

4. Поражение эпителия кишечника различными ядами (монойодацетат, соли тяжелых металлов), инфекционными агентами, антибиотиками (неомицин).

5. Нарушение нервной и эндокринной регуляции – снижение активности вагуса, избыток адреналина , недостаток гормона коры надпочечников, тироксина ослабляют всасывание жиров. К этому же приводит дефицит холецистокинина и гастрина – гормонов желудочно-кишечного тракта, регулирующих сокращение желчного пузыря, процессы эмульгирования и расщепления жиров.

6. Избыток в пище и воде двухвалентных щелочноземельных катионов (кальций, магний), что приводит к образованию нерастворимых солей жирных кислот.

Во всех случаях нарушения переваривания и всасывания липидов они в большом количестве появляются в кале. Это называется стеатореей. Если стеаторея вызвана ахолией, то стул, помимо того, что он глинистый на вид, становится еще и белесым, обесцвеченным из-за отсутствия желчных пигментов. Одновременно из-за потери жирорастворимых витаминов и полиеновых жирных кислот могут возникать выпадения волос, шерсти, дерматиты, кровоточивость, остеопороз. В запущенных случаях развивается истощение организма.

3. Транспорт липидов в организме

Образование липопротеидов (ЛП) в организме является необходимостью вследствие гидрофобности (нерастворимости) липидов. Последние облачаются в белковую оболочку, образованную специальными транспортными белками – апопротеидами, обеспечивающими растворимость липопротеидов. Кроме хиломикронов (ХМ) в организме животных и человека формируются липопротеиды очень низкой плотности (ЛПОНП), липопротеиды промежуточной плотности (ЛППП), липопротеиды низкой плотности (ЛПНП) и липопротеиды высокой плотности (ЛПВП). Тонкое разделение на классы достигается при ультрацентрифугировании в градиенте плотности и зависит от соотношения количества белков и липидов в частицах, т. к. липопротеиды – это надмолекулярные образования, основанные на нековалентных связях. При этом ХМ располагаются на поверхности сыворотки крови в связи с тем, что содержат до 85% жира, а он легче воды, в низу центрифужной пробирки находятся ЛПВП, содержащие наибольшее количество белков.

Другая классификация ЛП основана на электорофоретической подвижности. При электрофорезе в полиакриламидном геле ХМ как самые крупные частицы остаются на старте, ЛПОНП формируют пре-β – ЛП фракцию, ЛППП и ХПНП – β – ЛП фракцию, ЛПВП – α – ЛП фракцию.

Все ЛП построены из гидрофобного ядра (жиры, эфиры холестерина) и гидрофильной оболочки, представленной белками, а также фосфолипидами и холестерином. Их гидрофильные группы обращены к водной фазе, а гидрофобные части – к центру, к ядру. Каждый из видов ЛП образуется в разных тканях и транспортирует определенные липиды. Так, ХМ транспортируют жиры, полученные с пищей из кишечника, в ткани. ХМ на 84-96% состоят из экзогенных триацилглицеридов. В ответ на жировую нагрузку эндотелиоциты капилляров освобождает в кровь фермент липопротеидлипазу (ЛПЛ), которая гидролизует молекулы жира ХМ до глицерина и жирных кислот. Жирные кислоты поступают в различные ткани, а растворимый глицерин транспортируется в печень, где может быть использован для синтеза жиров. Наиболее активна ЛПЛ в капиллярах жировой ткани, сердца и легких, что связанно с активным отложением жира в адипоцитах и особенностью обмена веществ в миокарде, использующем для энергетических целей много жирных кислот. В легких жирные кислоты используются для синтеза сурфактанта и обеспечения активности макрофагов. Не случайно в народной медицине при легочных патологиях применяют барсучий и медвежий жир, а северные народы, живущие в суровых климатических условиях, редко болеют бронхитом и пневмонией, потребляя жирную пищу.

С другой стороны, высокая активность ЛПЛ в капиллярах жировой ткани способствует ожирению. Имеются также данные, что при голодании она уменьшается, но увеличивается активность мышечной ЛПЛ.

Остаточные частицы ХМ захватываются путем эндоцитоза гепатоцитами, где расщепляются ферментами лизосом до аминокислот, жирных кислот, глицерина, холестерина. Одна часть холестерина и других липидов непосредственно экскретируется в желчь, другая превращается в желчные кислоты, а третья включается в ЛПОНП. Последние содержат 50-60% эндогенных триацилглицеридов, поэтому после секреции их в кровь они подвергаются, как и ХМ, действию липопротеидлипазы. В результате ЛОНП теряют ТАГ, которые используются затем клетками жировой и мышечной тканей. В ходе катаболизма ЛПОНП относительный процент холестерина и его эфиров (ЭФ) возрастает (особенно при потреблении пищи, богатой холестерином), и ЛПОНП переходят в ЛППП, которые у многих млекопитающих, особенно у грызунов, захватываются печенью и полностью расщепляются в гепатоцитах. У человека, приматов, птиц, свиней большая, не захваченная гепатоцитами, часть ЛППП в крови превращается в ЛПНП. Эта фракция наиболее богата холестерином и ХМ, а так как высокий уровень холестерина является одним из первых факторов риска развития атеросклероза , то ЛПНП называют самой атерогенной фракцией ЛП. Холестерин ЛПНП используется клетками надпочечников и половыми железами для синтеза стероидных гормонов. ЛПНП поставляют холестерин гепатоцитам, почечному эпителию, лимфоцитам, клеткам сосудистой стенки. В связи с тем, что клетки способны сами синтезировать холестерин из ацетилкоэнзима А (АкоА), существуют физиологические механизмы, предохраняющие ткань от избытка ХМ: ингибирование продукции собственного внутреннего холестерина и рецепторов к апопротеинам ЛП, так как любой эндоцитоз рецепторно опосредован. Главным стабилизатором клеточного холестерина признана дренажная система ЛПВП.

Предшественники ЛПВП образуются в печени и кишечнике. Они содержат высокий процент белков и фосфолипидов, имеют очень мелкие размеры, свободно приникают через сосудистую стенку, связывая избыток ХМ и выводя его из тканей, а сами становятся зрелыми ЛПВП. Часть ЭХ переходит прямо в плазме с ЛПВП на ЛПОНП и ЛППП. В конце концов все ЛП расщепляются лизосомами гепатоцитов. Таким образом, почти весь «лишний» холестерин поступает в печень и выводится из нее в составе желчи в кишечник, удаляясь с фекалиями.

4. Гиперлипемия

Гиперлипемией называют увеличение содержания жира в крови. Гиперлипемия может быть алиментарной , транспортной и ретенционной.

Алиментарная гиперлипемия возникает после приема жирной пищи. Одновременно с увеличением содержания жира в крови может наблюдаться повышение содержания и других веществ из группы липидов (фосфолипидов, холестерина). Суммарное увеличение этих веществ называется липидемией. Алиментарная гиперлипемия чаще всего характеризуется временным увеличением хиломикронов в крови.

Транспортная гиперлипемия связана с усилением распада жиров и выходом из депо свободных жирных кислот (СЖК) при голодании, стрессе, сахарном диабете. Липолизу жировой ткани, костного мозга способствует адреналин, глюкагон, тироксин, соматотропин и адренокортикотропный гормон. Мобилизация жира из легких, приводящая к гиперлипемии, возникает при длительной гипервентиляции легких (этим отчасти объясняется тучность многих оперных певцов).

Ретенционная гиперлипемия (от лат. retentio – задерживать) развивается вследствие задержки перехода нейтральных жиров из крови в ткани. Может быть обусловлена недостаточной концентрацией альбуминов, транспортирующих СЖК, - при патологии печени (недостаточный синтез альбуминов), при нефротическом синдроме (потеря белка с мочой).

Ретенционная гиперлипемия может быть связана с недостаточной активностью липопротеидлипазы: из-за снижения гепарина, активизирующего ее при атеросклерозе, нефрозе; из-за недостатка липокаина, активизирующего поступление ЛПЛ в кровь, – при сахарном диабете.

5. Нейрогуморальная регуляция липостата

Липостатом условно называют систему, контролирующую постоянство веса тела взрослого организма. Центральным регулирующим звеном липостата служит гипотоламус, где находятся ядра вегетативной нервной системы. В 1961 г. индийский патофизиолог установил, что центр голода находится в вентро-латеральных ядрах гипоталамуса, а ценр насыщения (сытости) – в вентро - медиальных ядрах. Центр сытости связан с центром голода синапсами, передающими тормозные импульсы. В организме процессы липогенеза (образования жира) и липолиза , или мобилизации жира (т. е. расщепления его до глицерина и жирных кислот) идут активно и постоянно, и больше всего они выражены в жировой ткани.

Жировая ткань – это не инертное, как кажется на первый взгляд, а метаболически очень активное образование, с постоянно протекающими процессами синтеза и распада жиров, белков, углеводов. Адипоциты – клетки жировой ткани – формируются из фибробластов. Адипоциты имеют на своей поверхности много нейромедиаторных и гормональных рецепторов (вспомним хотя бы, что жировая ткань является инсулин - зависимой).

В «сытом» состоянии адипоциты выделяют пептидный гормон лептин, который связывается с лептиновыми рецепторами вентро-медиальных ядер (центра насыщения). От центра насыщения поступают тормозные сигналы на центр голода, и голод отступает. Так же под влиянием лептина в центре голода уменьшается выработка нейропептида Y. Нейрпопептид Y стимулирует пищевое поведение, поиск и потребление пищи животными, продукцию инсулина. Таким образом, первоначально сама жировая клетка в норме откликается на насыщение и шлет об этом лептиновые сигналы.

Липогенез активизируется после приема пищи. В крови повышается концентрация глюкозы, что стимулирует секрецию инсулина. Под действием инсулина активизируются белки – транспортеры глюкозы (ГЛЮТ -4), и она поступает в адипоциты, где превращается в глицерофосфат. Инсулин активизирует также синтез адипоцитами липопротеидлипазы и ее экспонирование на стенки поверхности капилляров. ЛПЛ гидролизует жиры хиломикронов и ЛПОНП до глицерина и жирных кислот. Глицерин транспортируется в печень, так как для него нет ферментов в адипоцитах, а жирные кислоты проникают в них, связываются с образованным глицерофосфатом и превращаются в собственные триацилглицериды. Таким образом, при наличии в пище значительного количества глюкозы возможно излишнее депонирование жира в жировой ткани., так как активизированный глицерин там образуется только из глюкозы.

В печени также увеличивается синтез жиров и секреция их в кровь в составе ЛПОНП. ЛПОНП доставляют жиры в капилляры жировой и мышечной ткани, где они подвергаются гидролизу ЛПЛ.

В промежутках между приемами пищи, при голодании в крови снижается концентрация инсулина, но повышается содержание глюкагона. При физической деятельности увеличивается секреция адреналина. Повышение симпатоадреналовой активности, уровня глюкагона способствует увеличения липолиза . Жирные кислоты, выделяемые в кровь, связываются с альбуминами и становятся важным источником энергии для мышц, сердца, печени и почек. Однако абсолютная концентрация СЖК не велика даже в этот интервал времени, так как период полураспада жирных кислот очень мал (менее 5 минут), они быстро метаболизируют, неся большой поток энергии. Липолиз приостанавливается после приема пищи и секреции инсулина.

Глюкокортикоидные гормоны усиливают мобилизацию жира из жировой ткани. Но это действие может перекрываться другими эффектами этих гормонов: способностью вызывать гипергликемию через глюконеогенез и стимулировать секрецию инсулина. А инсулин, как уже говорилось, стимулирует липогенез.

Участие нервной системы в регуляции жирового обмена подтверждается данными о том, что длительное эмоциональное напряжение приводит к мобилизации жира из жировых депо и похудению. Такой же эффект наблюдается при раздражении симпатических нервов. Десимпатизация препятствует выходу жира из депо. Раздражение парасимпатических нервов сопровождается отложением жира.

6. Нарушение липостата

Нарушение сложной системы нейрогуморальной регуляции лежит в основе избыточного отложения жира в жировой ткани – ожирения.

_Первичное ожирение развивается при повышенной калорийности рациона, превосходящей энергетические потребности организма. В последнее время считают, что ключевую роль в развитии первичного ожирения играет абсолютная или относительная лептиновая недостаточность.

У человека и животных имеется «ген ожирения» - obese gene (ob), кодирующий лептин. В результате мутации гена количество лептина в крови снижается (абсолютная лептиновая недостаточность) . Низкий уровень лептина в крови служит сигналом недостаточного количества запаса жиров в организме. Центр голода продолжает секрецию нейропептида Y, приводящего к увеличению аппетита и в результате к увеличению массы тела.

В других случаях может быть генетический дефект рецепторов лептина в гипоталамусе. При этом количество лептина увеличивается в несколько раз, но его относительная недостаточность действия на гипоталамус держит центр голода в постоянной активности.

Стоит подчеркнуть, что ожирение – вопрос баланса. Набор избыточной массы невозможен без избыточного поступления энергии над ее затратами, поэтому гиподинамия является фактором риска развития ожирения.

Вторичное ожирение проявляется как синдром при развитии первичных нейроэндокринных нарушений, приводящих к дисбалансу между липогенезом и липолизом. Так, к развитию ожирения приводят гипотиреоз, гиперкортикозолизм, гиперинсулинизм, некоторые опухоли мозга.

У ожиревших коров чаще, чем у животных средней упитанности, развивается кетоз. У ожиревших животных нарушается половой цикл, коровы часто остаются бесплодными. Телята, ягнята, поросята, щенки от ожиревших матерей часто рождаются ослабленными, склонными к заболеваниям. При ожирении нарушается работа опорно-двигательного аппарата, увеличивается нагрузка на сердце, появляется утомляемость, повышается риск развития атеросклероза, тромбоза.

В противоположность ожирению возможно возникновение истощения , характеризующегося существенной потерей жировых запасов организма. Истощение наблюдается при длительном голодании, тяжело протекающих гиперпиретических лихорадках, сахарном диабете 1 типа, эмоциональном стрессе.

Липолитический эффект сильно выражен при гипертиреозе, при усилинном выбросе мозговым слоем надпочечников адреналина и норадреналина, хронических болезнях. Хорошо известна раковая кахексия, наступающая из – за интоксикации. Кроме того, злокачественные клетки являются «ловушками» глюкозы и других энергетических эквивалентов. При сахарном диабете 1 типа (гипоинсулинемия) выпадают анаболические эффекты инсулина в отношении липидов и белков. Поэтому истощение является обязательной частью клинической картины инсулинзависимого диабета. Кахексия проявляется при тяжелых длительных поражениях желудочно – кишечного тракта, связанных с нарушением всасывания веществ.

7. Кетоз и стеатоз печени

Центральным узлом связей всех обменов является ацетилкоэнзим А. Он образуется при распаде глюкозы, глицерина, некоторых аминокислот, β-окислении жирных кислот. Основное количество АКоА окисляется затем в цикле трикарбоновых кислот до воды и диоксида углерода, обеспечивая производство энергии. Для вовлечения АКоА в ЦТК необходимо достаточное количество оксалоацетата. Другая часть АКоА служит основой для синтеза жирных кислот, третья – холестерина, четвертая используется для образования кетоновых тел. Кетоновые тела – это водорастворимые молекулы – ацетон, ацетотоуксусная и β – гидроксимаслянная кислоты. У моногостричных животных и человека синтез кетоновых тел происходит только в митоходриях печени. У моногостричных животных они могут образовываться еще в слизистой оболочке преджелудков.

Кетоновые тела могут использоваться для энергетических нужд мозгом, мышцами, почками и легкими, особенно в условиях голодания. При беременности они утилизируются плацентой и плодом. Кетоновые тела – это нормальные метаболиты, быстро использующиеся, поэтому их концентрация в крови низкая (у человека 3 – 10 мг/дл, у крупного и мелкого скота до 6 мл/дл).

При длительном голодании кетоновые тела становятся основным источником энергии для скелетных мышц, сердца и почек, а глюкоза потребляется мозгом и эритроцитами. Затем и мозг адаптируется к использованию ацетоуксусной кислоты. Если кетоновые тела накапливаются в крови в избытке (кетонемия), то они появляются в моче (кетонурия), а у лактирующих животных и в молоке (кетонолактия) - молоко становится горьким, непригодным для использования. Такое состояние называется кетозом. С потом, мочой, молоком, как правило, удаляется ацетон, который не утилизируется тканями. Именно ацетон создает своеобразный фруктовый запах животного или человека.

Гиперкетонемия представляет опасность для организма, так как приводит к ацидозу, сначала компенсированнному, с уменьшением щелочного резерва, а потом и к некомпенсированнному, со смещением рН. Накопление протонов в крови нарушает связывание кислорода гемоглобином и функцию других белков, в том числе ферментных. Возникают другие нарушения метаболизма, признаки сердечно-сосудистой недостаточности. У животных понижается или извращается аппетит, теряется масса, падает продуктивность, часто возникают аборты . При ацидозе кости теряют кальций, первыми признаками этого становятся рассасывание хвостовых позвонков и последних ребер, ломкость рогов. Гиперкетонемия может привести к кетоацидотической коме.

Основным звеном патогенеза кетоза считают ускоренный распад жиров с образованием АКоА на фоне дефицита углеводов или оксалоацетата для ЦТК.

Условно различают первичный и вторичный кетоз. Первичный кетоз возникает у жвачных в результате несбалансированного или недоброкачественного кормления. Чаще всего первичным кетозом страдают высокопродуктивные коровы в период наивысшей лактации или перед отелом, тучные, с многоплодной беременностью овцы и козы. Малопродуктивный крупный рогатый скот, свиньи, лошади устойчивы к развитию кетоза.

Углеводное голодание может возникнуть при снижение сахаро-протеинового отношения в рационе с оптимального 1-1.5:1 до 0.2-0.6:1. При даче концентрированных кормов, богатых протеином, жмыхами и другими высокожиросодержащими составляющими, переваривание целлюлозы микрофлорой рубца угнетается, изменяется пропорция летучих жирных кислот (ЛЖК): накапливается масляная кислота (кетогенная) в ущерб пропионовой (антикетогенной). Из нее путем глюконеогенеза синтезируется глюкоза. Нельзя скармливать силос с высоким содержанием масляной кислоты, загнивший и заплесневевший корм. Они угнетают молочно-кислое брожение – источник ЛЖК и в конце концов – глюкозы. Так возникает углеводная недостаточность. У высокопродуктивных лактирующих коров она усугубляется секрецией углеводов с молоком: подсчитано, что корова за лактацию выделяет до 2 кг молочного сахара!

В условиях напряженного обмена веществ животному требуются большие поставки энергии. Поэтому усиливается мобилизация жира из депо, β-окисление жирных кислот и образование АКоА. «Жиры сгорают в пламени углеводов». Как понимать эту известную фразу? Чтобы АКоА окислился в ЦТК, нужно, чтобы он связался с оксалоацетатом (щавелевой кислотой), который сам синтезируется из пировиноградной кислоты, продукта распада глюкозы. При недостатке глюкозы возникает дефицит оксалоацетата и невозможность включить весь АКоА в ЦТК. Избыток АКоА используется для синтеза кетоновых тел, обходного энергетического поставщика.

Знание патогенеза кетоза жвачных позволяет использовать в качестве лечебных и корректирующих препаратов пропионовую кислоту и глюкозу.

Вторичный кетоз возникает у животных и человека вследствие первичного заболевания каких-либо органов. Вторичный кетоз может быть при общем голодании, сахарном диабете, изнуряющей лихорадке, тяжелой мышечной нагрузке, патологиях печени.

Кетоацидоз достигает опасных величин при сахарном диабете, концентрация кетоновых тел при этом заболевании может доходить до 400-500 мг/дл. Кетоацидотическая кома – одна из причин смерти при сахарном диабете.

Общим в патогенезе кетоза любой этиологии является истощение запасов углеводов и усиление липолиза.. Большой поток липидного материала в виде СЖК, связанных с альбуминами, устремляется в печень. Печень подвергает конечному метаболизму остатки ХМ, ЛПНП, ЛПВП и секретирует ЛПОНП и предшественников ЛПВП. Если поступление липидов в печень превалирует над темпами сборки и секреции ЛПОНП, то длительная задержка жиров приводит к стеатозу, ожирению печени (жировой гепатоз). Содержание жира в печени тогда превышает 8-10% от массы сухого вещества. Такие же явления можно наблюдать и в других органах. Повышенное на длительное время содержание жира в тканях (за исключением жировой) называют жировой инфильтрацией. Нарушение связи жира с белком приводит к накоплению в цитоплазме гепатоцитов меньших или больших жировых капель – жировой дистрофии . Появление крупных жировых капель смещает ядро к периферии и вытесняет цитоплазматические органеллы. Это может привезти к некробиозу, а затем некрозу гепатоцитов. Активация макрофагов, осуществляющих фагоцитоз некротизированных клеток, может привезти к фиброзу, а в тяжелых случаях и к некрозу печени.

В развитии жирового гепатита выделяют два основных момента: увеличение поступления липидов и снижение их окисления, прежде всего жирных кислот. Увеличение поступления липидов в печень, как уже отмечалось, имеет место при дефиците углеводов, интенсивной физической нагрузке, сахарном диабете, то есть при усилении липолиза в жировой и мышечной ткани.. Снижение утилизации жирных кислот происходит как результат торможения их окисления. Этот механизм стеатоза является ведущим при разнообразных интоксикациях, снижающихся активность окислительных ферментов. Это могут быть интоксикации бактериальными ядами, хлороформом, мышьяком, фосфором, четыреххлористым углеродом, нитратами и др. Способствующими факторами являются гиповитаминозы, гипоксия, ацидоз, аутоиммунные процессы.

Для переноса жирных кислот и их окисления в митохондриях гепатоцитов требуется карнитин - трансмембранный митохондриальный челнок. Для сборки ЛПОНП, выносящих эндогенные жиры, требуется фосфолипиды, содержащие холин. И для карнитина, и для холина требуются метильные группы. Следовательно, все вещества, являющиеся донорами метильных групп, будут способствовать окислению жирных кислот и секреции ЛПОНП, что освобождает печень от лишнего жира. Такие вещества объединяются под условным названием «липотропные факторы». К ним, кроме карнитина и холина, относятся метионин, бетаин, витамины В6 и В12.

Способствуют более активному использованию жирных кислот фосфолипиды (например, лецитин). Их липотропные эффекты опосредуются и через диспергирующую функцию.

Учеными было также показано, что клетки выводных протоков поджелудочной железы содержат вещество, которое оказывает липотропное действие на печень. Его назвали липокаином. Пока он так и не выделен в чистом виде, но его существование до сих пор признается многими авторами.

Большинство липотропных факторов оказывает свой эффект не только в печени, но и в почках, в сердце, во всех органах и тканях, в которых происходит окисление жирных кислот и возможна жировая инфильтрация из-за снижения этого процесса.

8. Роль перекисного окисления липидов в повреждении клетки

Окислению подвергаются все органические вещества. В ходе окислительных реакций органические молекулы разрушаются, а часть выделенной энергии запасается в виде АТФ.

Конечный продукт окислительных реакций – вода, но при этом образуются и так называемые активные формы кислорода – гидроксильный радикал, супероксидный анион, пероксид водорода . Они способны отнимать от органических молекул электроны, превращая их в активные радикалы и запуская таким образом цепные реакции повреждения молекул. В лейкоцитах, макрофагах такой механизм служит основой «респираторного взрыва», в ходе которого разрушаются бактерии и другие объекты фагоцитоза. Это полезная функция. Но в других клетках это приводит к саморазрушению органических молекул, в том числе и ДНК. Перекисное окисление липидов (ПОЛ), находящихся в клеточных мембранах, может привезти к гибели клеток. Наиболее подвержены действию активных форм кислорода непредельные жирные кислоты.

ПОЛ разрушает клетки при атеросклерозе, развитии опухолей, нервные клетки, в которых много липидов. В организме имеются системы защиты клеток от активных форм кислорода: ферменты и витамины, обладающие антиоксидантным действием. Фермент супероксиддисмутаза (СОД) превращает супероксидные анионы в пероксид водорода. Фермент каталаза расщепляет пероксид водорода, который сам числится в повреждающих факторах. Фермент глутатионпероксидаза разрушает и пероксид водорода, и гидропероксиды липидов, предохраняя мембраны от повреждения. Коферментом глутатионпероксидазы является селен, поэтому его, как и витамины Е, С и β-каротины относят к факторам антиоксидантной защиты.

9. Эйкозаноиды

Эйкозаноидами называют биологически активные вещества, которые синтезируются во многих клетках из полиненасыщенных жирных кислот, содержащих 20 углеродных атомов (слово «эйкоза» по-гречески означает 20).

Эйкозаноиды являются «гормонами местного действия», так как быстро распадаются. Эйкозаноиды включают в себя простагландины (PG), тромбоксаны (TX), лейкотриены (LT) и другие производные. Полиеновые жирные кислоты, главным образом арахидоновая, из которых образуются эйкозаноиды, входят в состав фосфолипидов мембран. Они отделяются от мембран под действием фермента фосфолипазы А, также встроенного в мембраны. Активация фермента может произойти под действием многих факторов: гистамина, цитокинов, контакта комплекса антиген-антитело с поверхностью клетки, механического воздействия. В цитоплазме арахидоновая кислота превращается в разные эйкозаноиды («каскад арахидоновой кислоты»). Вышеназванные этиологические и патогенетические факторы имеют место при воспалении, поэтому продуцированные эйкозаноиды относят к клеточным медиаторам воспаления. Простагландины расширяют артериолы, увеличивают проницаемость клеточной стенки, что стимулирует транссудацию и эмиграцию лейкоцитов. Лейкотриены являются мощными факторами хетотаксиса, усиливающими перемещение лейкоцитов в очаг воспаления для фагоцитоза. Таким образом проявляются основные признаки острого воспаления: покраснение (rubor), припухлость (tumor), повышение местной температуры (calor), и боль (dolor). Боль возникает из-за перераздражения хеморецепторов протонами, гистаминоподобными веществами, а также барорецепторов давлением экссудата.

Лейкоциты, образованные тучными клетками, альвеолярными макрофагами и клетками эпителия бронхов вызывают бронхоспазм и секрецию слизи в просвет этих трубок, тем самым провоцируется приступ бронхиальной астмы.

Тромбоксан, продуцированный тромбоцитами при их активации , действует на сами тромбоциты (аутокринный механизм), увеличивая их способность к агрегации, и в то же время стимулирует сокращение гладкомышечных клеток кровеносных сосудов, способствуя их спазмированию. Таким образом создаются условия для образования тромба и предотвращения кровотечения в области повреждения сосуда. Тромбоциты активируются и при столкновении с атеросклеротической бляшкой. В этом случае образование тромба приводит к ишемии и развитию инфаркта. Другие эйкозаноиды, выделяемые клетками эндотелия сосудов, препятствуют агрегации тромбоцитов и сужению сосудов. Таким образом, эйкозаноиды участвуют как в свертывающей, так и в противосвертывающей системах крови.

Синтетические аналоги простагландинов находят свое применение в качестве лекарственных средств. Например, способность PG E2 и PG F2 стимулировать сокращение мускулатуру матки используют для стимуляции родовой деятельности. PG E1 и PG F1, блокируя гистаминные рецепторы II типа в клетках слизистой оболочке желудка, подавляют секрецию соляной кислоты и тем самым способствует заживлению язв желудка и двенадцатиперсной кишки.

С другой стороны, при воспалении используют стероидные и нестероидные (аспирин , ибупрофен, индометацин) противовоспалительные препараты. Они инактивируют ферменты, стимулирующие образование эйкозаноидов – медиаторов воспаления. Стероидные препараты обладают гораздо более сильным противовоспалительным действием, чем препараты нестероидного ряда, они ингибируют активность фосфолипазы А и уменьшают синтез всех типов эйкозаноидов, так как препятствуют освобождению субстрата для синтеза эйкозаноидов – арахидоновой кислоты.

10. Атеросклероз

Атеросклероз (от греч. athere – кашица, skleros – твердый) – прогрессирующие изменения преимущественно во внутренней оболочке артерий эластического и мышечно-эластического типа, заключающиеся в избыточном накоплении ЛП и других компонентов крови, образовании фиброзной ткани и происходящих в ней комплексный изменений. Наиболее поражаемыми являются брюшной отдел аорты, коронарные, сонные, почечные артерии, артерии мозга, брыжейки, конечностей. В результате атеросклеротического поражения сужается просвет артерий, нарушается кровоснабжение органов и тканей, возникают тромбозы, эмболии, кальцинозы, аневризмы стенок сосудов, нередко заканчивающиеся инфарктами и кровоизлияниями.

Еще в 1915 году обратил внимание на положительную корреляцию между уровнем холестерина в крови и возможностью развития атеросклероза. По мере изучения патогенеза атеросклероза акцент стали делать на повреждении эндотелиальных клеток, что и инициирует макрофагальный захват ЛП крови и перемещение их в субэндотелиальное пространство.

Повреждение эндотелиоцитов может быть спровоцировано радикалами ПОЛ, токсинами как инфекционного, так и неинфекционного происхождения, иммунопатологическими реакциями. Альтерация стимулирует проникновения макрофагов, прежде всего моноцитов, и тромбоцитов в субэндотелиальное пространство и транспорт туда ЛП. В стенке сосуда ЛП изолированы от антиоксидантных факторов плазмы крови, поэтому подвержены изменениям продуктами ПОЛ. Макрофаги фагоцитируют преимущественно модифицированные ЛПНП и превращаются в так называемые пенистые клетки. Название связано с тем, что после обработки среза липиды вымываются и остаются вакуоли, напоминающие пену. Это первая стадия атерогенеза – образование жировой (липидной) полоски. Но отложение липидов в стенке артерий не обозначает обязательного перехода процесса в следующую стадию – формирования фиброзной бляшки.

Фиброзной бляшкой называют атерому и фиброатерому. Сначала образуется атерома, характеризующаяся значительным накоплением пенистых клеток, гладкомышечных клеток, лимфоцитов, тромбоцитов. ГМК мигрируют из средней оболочки артерий под действием БАВ макрофагов и тромбоцитов – кининов, простагландинов, факторов хемотаксиса, факторов роста и др. Под действием фактора роста они активно размножаются и синтезируют коллаген , эластин, протеогликан – компоненты межклеточного вещества. Атерома располагается во внутренне оболочке артерий и растет, уменьшая просвет сосуда. Внутри нее имеется мягкое холестериновое ядро, так как захваченные ЛПНП состоят преимущественно из холестерина. Постепенно атерома приобретает плотную капсулу, состоящую из клеток эндотелия, ГМК, Т-лимфоцитов, фиброзной ткани, превращаясь таким образом в фиброатерому.

Третья стадия – комплексные нарушения с развитием осложнений атеросклероза. Фиброатеромы подвергаются кальцификации, изъязвлению, что активирует тромбоз. Осложнениями этих процессов являются ишемия и инфаркты органов. Нарушение целостности фиброзной бляшки приводит к истончению сосудистой стенки, кровоизлияниям и кровотечениям. В аорте часто отмечают расслоение ее стенок и развитие аневризмы – выпячивания. Аневризмы бывают очень крупными. Аневризмы заканчиваются разрывом аорты, либо образованием крупного тромба.

Таким образом, липиды являются одной из главных составляющих частей клетки организма животных. Липиды организуют работу каждой клетки: формируют мембрану, через которую воспринимаются все химические сигналы, в том числе гормональные. Стероидные гормоны, многие БАВ – липидного происхождения. Жировая и нервная ткани построены в основном из липидов. При нарушении метаболизма липидов развиваются дисрегуляционные патологии в виде кетоза, стеатоза печени, атеросклероза, ожирения и др.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Зайцев животных. Фундаментальные и клинические аспекты: Учеб. для вузов /, . – 2-ое изд., испр. и доп. - СПб, Лань, 2005. – 384с.

2. Зайчик патохимии: Учеб. для вузов / , . – 2-ое изд. - ЭЛБИ – СПб, 2001. – 688с.

3. Лютинский физиология сельскохозяйственных животных: Учеб. для вузов / . - М., Колос, 2001. – 495с.

4. Новицкий.: Учеб. для вузов / , . – Томск, издательство Томского ун-та, 2001. – 716с.

5. Патофизиология: В 2т. / – М.: ГЭОТАР – Мед.,2003. – 1т.

6. Северин: Учеб. для вузов /. – 4-е изд., испр. и доп. - М.: ГЭОТАР – Мед., 2005. – 784с.

Кафедра биохимии

КУРС ЛЕКЦИЙ

ПО ОБЩЕЙ БИОХИМИИ

для студентов 2 курса

лечебно-профилактического

факультета

Модуль 4. Биохимия липидов

Екатеринбург,

2013г
ЛЕКЦИЯ

Тема: Переваривание и всасывание липидов. Транспорт липидов в организме.

Обмен липопротеидов. Дислипопротеидемии.

Липиды - это разнообразная по строению группа органических веществ, которые объединены общим свойством - растворимостью в неполярных растворителях.

КЛАССИФИКАЦИЯ ЛИПИДОВ

Липиды по способности к гидролизу делят на омыляемые (двух и более компонентные) и неомыляемые (однокомпонентные).

Омыляемые липиды в щелочной среде гидролизуются с образованием мыл, они содержат в своем в составе жирные кислоты и спирты глицерин (глицеролипиды) или сфингозин (сфинголипиды). По количеству компонентов омыляемые липиды делятся на простые (состоят из 2 классов соединений) и сложные (состоят из 3 и более классов).

К простым липидам относятся:

1) воска (сложный эфир высшего одноатомного спирта и жирной кислоты);

2) триацилглицериды , диацилглицериды, моноацилглицериды (сложный эфир глицерина и жирных кислот). У человека весом в 70 кг ТГ около 10 кг.

3) церамиды (сложный эфир сфингозина и жирной кислоты С18-26) – лежат в основе сфинголипидов;

К сложным липидам относятся:

1) фосфолипиды (содержат фосфорную кислоту):

а) фосфоглицеролипиды (сложный эфир глицерина и 2 жирных кислот, содержит фосфорную кислоту и аминоспирт) - фосфатидилсерин, фосфатидилэтаноламин, фосфатидилхолин, фосфатидилинозитол, фосфатидилглицерол;

б) кардиолипины (2 фосфатидные кислоты, соединенные через глицерин);

в) плазмалогены (сложный эфир глицерина и жирной кислоты, содержит ненасыщенный одноатомный высший спирт, фосфорную кислоту и аминоспирт) – фосфатидальэтаноламины, фосфатидальсерины, фосфатидальхолины;

г) сфингомиелины (сложный эфир сфингозина и жирной кислоты С18-26, содержит фосфорную кислоту и аминоспирт - холин);

2) гликолипиды (производные сфингозина, содержащие углеводы):

а) цереброзиды (сложный эфир сфингозина и жирной кислоты С18-26, содержит гексозу: глюкозу или галактозу);

б) сульфатиды (сложный эфир сфингозина и жирной кислоты С18-26, содержит гексозу (глюкозу или галактозу) к которой присоединена в 3 положение серная кислота). Много в белом веществе;

в) ганглиозиды (сложный эфир сфингозина и жирной кислоты С18-26, содержит олигосахарид из гексоз и сиаловых кислот). Находятся в ганглиозных клетках;

К неомыляемым липидам относят:

1. стероиды;

2. жирные кислоты (структурный компонент омыляемых липидов),

3. витамины А, Д, Е, К;

4. терпены (углеводороды, спирты, альдегиды и кетоны с несколькими звеньями изопрена).

ПЕРЕВАРИВАНИЕ ЛИПИДОВ

Переваривание – это гидролиз пищевых веществ до их ассимилируемых форм.

Лишь 40-50% пищевых липидов расщепляется полностью, от 3% до 10% пищевых липидов всасываются в неизмененном виде.

Так как липиды не растворимы в воде, их переваривание и всасывание имеет свои особенности и протекает в несколько стадий:

1) Липиды твердой пищи при механическом воздействии и под влиянием ПАВ желчи смешиваются с пищеварительными соками с образованием эмульсии (масло в воде). Образование эмульсии необходимо для увеличения площади действия ферментов, т.к. они работают только в водной фазе. Липиды жидкой пищи (молоко, бульон и т.д.) поступают в организм сразу в виде эмульсии;

2) Под действием липаз пищеварительных соков происходит гидролиз липидов эмульсии с образованием водорастворимых веществ и более простых липидов;

3) Выделенные из эмульсии водорастворимые вещества всасываются и поступают в кровь. Выделенные из эмульсии более простые липиды, соединяясь с компонентами желчи, образуют мицеллы;

4) Мицеллы обеспечивают всасывание липидов в клетки эндотелия кишечника.

Ротовая полость

В ротовой полости происходит механическое измельчение твердой пищи и смачивание ее слюной (рН=6,8).

У грудных детей здесь начинается гидролиз ТГ с короткими и средними жирными кислотами, которые поступают с жидкой пищей в виде эмульсии. Гидролиз осуществляет лингвальная триглицеридлипаза («липаза языка», ТГЛ), которую секретируют железы Эбнера, находящиеся на дорсальной поверхности языка.

Желудок

Так как «липаза языка» действует в диапазоне 2-7,5 рН, она может функционировать в желудке в течение 1-2 часов, расщепляя до 30% триглицеридов с короткими жирными кислотами. У грудных детей и детей младшего возраста она активно гидролизует ТГ молока, которые содержат в основном жирные кислоты с короткой и средней длиной цепей (4-12 С). У взрослых людей вклад «липазы языка» в переваривание ТГ незначителен.

В главных клетках желудка вырабатывается желудочная липаза , которая активна при нейтральном значении рН, характерном для желудочного сока детей грудного и младшего возраста, и не активна у взрослых (рН желудочного сока ~1,5). Эта липаза гидролизует ТГ, отщепляя, в основном, жирные кислоты у третьего атома углерода глицерола. Образующиеся в желудке ЖК и МГ далее участвуют в эмульгировании липидов в двенадцатиперстной кишке.

Тонкая кишка

Основной процесс переваривания липидов происходит в тонкой кишке.

1. Эмульгированиелипидов (смешивание липидов с водой) происходит в тонкой кишке под действием желчи. Желчь синтезируется в печени, концентрируется в желчном пузыре и после приёма жирной пищи выделяется в просвет двенадцатиперстной кишки (500-1500 мл/сут).

Жёлчь это вязкая жёлто-зелёная жидкость, имеет рН=7,3-8.0, содержит Н 2 О – 87-97%, органические вещества (желчные кислоты – 310 ммоль/л (10,3-91,4 г/л), жирные кислоты – 1,4-3,2 г/л, пигменты желчные – 3,2 ммоль/л (5,3-9,8 г/л), холестерин – 25 ммоль/л (0,6-2,6) г/л, фосфолипиды – 8 ммоль/л) и минеральные компоненты (натрий 130-145 ммоль/л, хлор 75-100 ммоль/л, НСО 3 - 10-28 ммоль/л, калий 5-9 ммоль/л). Нарушение соотношение компонентов желчи приводит к образованию камней.

Жёлчные кислоты (производные холановой кислоты) синтезируются в печени из холестерина (холиевая, и хенодезоксихолиевая кислоты) и образуются в кишечнике (дезоксихолиевая, литохолиевая, и д.р. около 20) из холиевой и хенодезоксихолиевой кислот под действием микроорганизмов.

В желчи желчные кислоты присутствуют в основном в виде конъюгатов с глицином (66-80%) и таурином (20-34%), образуя парные желчные кислоты: таурохолевую, гликохолевую и д.р.

Соли жёлчных кислот, мыла, фосфолипиды, белки и щелочная среда желчи действуют как детергенты (ПАВ), они снижают поверхностное натяжение липидных капель, в результате крупные капли распадаются на множество мелких, т.е. происходит эмульгирование. Эмульгированию также способствует перистальтика кишечника и выделяющийся, при взаимодействии химуса и бикарбонатов СО 2: Н + + НСО 3 - → Н 2 СО 3 → Н 2 О + СО 2 .

2. Гидролизтриглицеридов осуществляет панкреатическая липаза. Ее оптимум рН=8, она гидролизует ТГ преимущественно в положениях 1 и 3, с образованием 2 свободных жирных кислот и 2-моноацилглицерола (2-МГ). 2-МГ является хорошим эмульгатором.

28% 2-МГ под действием изомеразы превращается в 1-МГ. Большая часть 1-МГ гидролизуется панкреатической липазой до глицерина и жирной кислоты.

В поджелудочной железе панкреатическая липаза синтезируется вместе с белком колипазой. Колипаза образуется в неактивном виде и в кишечнике активируется трипсином путем частичного протеолиза. Колипаза своим гидрофобным доменом связывается с поверхностью липидной капли, а гидрофильным способствует максимальному приближению активного центра панкреатической липазы к ТГ, что ускоряет их гидролиз.

3. Гидролизлецитина происходит с участием фосфолипаз (ФЛ): А 1 , А 2 , С, D и лизофосфолипазы (лизоФЛ).

В результате действия этих четырех ферментов фосфолипиды расщепляются до свободных жирных кислот, глицерола, фосфорной кислоты и аминоспирта или его аналога, например, аминокислоты серина, однако часть фосфолипидов расщепляется при участии фосфолипазы А2 только до лизофосфолипидов и в таком виде может поступать в стенку кишечника.

ФЛ А 2 активируется частичным протеолизом с участием трипсина и гидролизует лецитин до лизолецитина. Лизолецитин является хорошим эмульгатором. ЛизоФЛ гидролизует часть лизолецитина до глицерофосфохолина. Остальные фосфолипиды не гидролизуются.

4. Гидролизэфиров холестерина до холестерина и жирных кислот осуществляет холестеролэстераза, фермент поджелудочной железы и кишечного сока.

5. Мицеллообразование

Водонерастворимые продукты гидролиза (жирные кислоты с длинной цепью, 2-МГ, холестерол, лизолецитины, фосфолипиды) вместе с компонентами желчи (солями жёлчных кислот, ХС, ФЛ) образуют в просвете кишечника структуры, называемые смешанными мицеллами. Смешанные мицеллы построены таким образом, что гидрофобные части молекул обращены внутрь мицеллы (жирные кислоты, 2-МГ, 1-МГ), а гидрофильные (желчные кислоты, фосфолипиды, ХС) - наружу, поэтому мицеллы хорошо растворяются в водной фазе содержимого тонкой кишки. Стабильность мицелл обеспечивается в основном солями жёлчных кислот, а также моноглицеридами и лизофосфолипидами.

Регуляция переваривания

Пища стимулирует секрецию из клеток слизистой тонкой кишки в кровь холецистокинина (панкреозимин, пептидный гормон). Он вызывает выделение в просвет двенадцатиперстной кишки желчи из желчного пузыря и панкреатического сока из поджелудочной железы.

Кислый химус стимулирует секрецию из клеток слизистой тонкой кишки в кровь секретина (пептидный гормон). Секретин стимулирует секрецию бикарбоната (НСО 3 -) в сок поджелудочной железы.

ОБМЕН ЛИПИДОВ В ЭНТЕРОЦИТАХ

Липиды поступают в энтероциты как из просвета кишечника, так и из тканей. Большая часть липидов, поступивших в энтероцит, подвергается ресинтезу.

1. 1-МГ гидролизуется кишечной липазой до глицерина и жирной кислоты.

2. Короткоцепочечные жирные кислоты, ФЛ (кроме лецитина) и часть глицерина без изменений направляются из энтероцита в кровь.

3.Длинноцепочечные эндогенные и экзогенные жирные кислоты под действием ацил-КоА-синтетазы (тиокиназы) активируются, образуя Ацил~КоА:

RCOOH + HS-КоА + АТФ → Ацил~КоА + АМФ + ФФн

Обмен липопротеинов

Липопротеины (ЛП) – это надмолекулярные комплексы сферической формы, состоящие из липидов, белков и углеводов. ЛП имеют гидрофильную оболочку и гидрофобное ядро. В гидрофильную оболочку входят белки и амфифильные липиды - ФЛ, ХС. В гидрофобное ядро входят гидрофобные липиды - ТГ, эфиры ХС и т.д. ЛП хорошо растворимы в воде.

В организме синтезируются несколько видов ЛП, они отличаются химическим составом, образуются в разных местах и осуществляют транспорт липидов в различных направлениях.

ЛП разделяют с помощью:

1) электрофореза, по заряду и размеру, на α-ЛП, β-ЛП, пре-β-ЛП и ХМ;

2) центрифугирования, по плотности, на ЛПВП, ЛПНП, ЛППП, ЛПОНП и ХМ.

Соотношение и количество ЛП в крови зависит от времени суток и от питания. В постабсорбтивный период и при голодании в крови присутствуют только ЛПНП и ЛПВП.

Основные виды липопротеинов

Апобелки

Белки, входящие в состав ЛП, называются апопротеины (апобелки, апо). К наиболее распространенным апопротеинам относят: апо А-I, А-II, В-48, В-100, С-I, С-II, С-III, D, Е. Апобелки могут быть периферическими (гидрофильные: А-II, С-II, Е) и интегральными (имеют гидрофобный участок: В-48, В-100). Периферические апо переходят между ЛП, а интегральные – нет. Апопротеины выполняют несколько функций:

Ферменты транспорта липидов

Липопротеинлипаза(ЛПЛ) (КФ 3.1.1.34, ген LPL, около 40 дефектных аллелей) связана с гепарансульфатом, находящимся на поверхности эндотелиальных клеток капилляров кровеносных сосудов. Она гидролизует ТГ в составе ЛП до глицерина и 3 жирных кислот. При потере ТГ, ХМ превращаются в остаточные ХМ, а ЛПОНП повышают свою плотность до ЛППП и ЛПНП.

Апо С-II ЛП активирует ЛПЛ, а фосфолипиды ЛП участвуют в связывании ЛПЛ с поверхностью ЛП. Синтез ЛПЛ индуцируется инсулином. Апо С-III ингибирует ЛПЛ.

ЛПЛ синтезируется в клетках многих тканей: жировой, мышечной, в легких, селезёнке, клетках лактирующей молочной железы. Ее нет в печени. Изоферменты ЛПЛ разных тканей отличаются по значением Кm. В жировой ткани ЛПЛ имеет Кm в 10 раз больше, чем в миокарде, поэтому в жировая ткань поглощает жирные кислоты только при избытке ТГ в крови, а миокард – постоянно, даже при низкой концентрации ТГ в крови. Жирные кислоты в адипоцитах используются для синтеза ТГ, в миокарде как источник энергии.

Печёночная липаза находиться на поверхности гепатоцитов, она не действует на зрелые ХМ, а гидролизует ТГ в ЛППП.

Лецитин: холестерол-ацил-трансфераза (ЛХАТ) находиться в ЛПВП, она переносит ацил с лецитина на ХС с образование ЭХС и лизолецитина. Ее активируют апо А-I, А-II и С-I.

лецитин + ХС → лизолецитин + ЭХС

ЭХС погружается в ядро ЛПВП или переноситься с участием апо D на другие ЛП.

НОРМАЛЬНЫЕ ЗНАЧЕНИЯ

ОБМЕН ХИЛОМИКРОНОВ

Липиды, ресинтезированные в энтероцитах, транспортируется тканям в составе ХМ.

· Образование ХМ начинается с синтеза апо В-48 на рибосомах. Апо В-48 и В-100 имеют общий ген. Если с гена копируется на мРНК только 48% информации, то с нее синтезируется апо В-48, если 100% - то с нее синтезируется апо В-100.

· С рибосом апо В-48 поступает в просвет ЭПР, где он гликозилируется. Затем в аппарате Гольджи апо В-48 окружается липидами и происходит формирование «незрелых», насцентных ХМ.

· Экзоцитозом насцентные ХМ выделяются в межклеточное пространство, поступают в лимфатические капилляры и по лимфатической системе, через главный грудной лимфатический проток попадают в кровь.

· В лимфе и крови с ЛПВП на насцентные ХМ переносятся апо Е и С-II, ХМ превращаются в «зрелые». ХМ имеют довольно большой размер, поэтому они придают плазме крови опалесцирующий, похожий на молоко, вид. Под действием ЛПЛ ТГ ХМ гидролизуются на жирные кислоты и глицерол. Основная масса жирных кислот проникает в ткань, а глицерол транспортируется с кровью в печень.

· Когда в ХМ количество ТГ снижается на 90%, они уменьшаются в размерах, а апо С-II переносится обратно на ЛПВП, «зрелые» ХМ превращаются в «остаточные» ремнантные ХМ. Ремнантные ХМ содержат в себе фосфолипиды, холестерол, жирорастворимые витамины и апо В-48 и Е.

· Через ЛПНП-рецептор (захват апо Е, В100, В48) ремнантные ХМ захватываются гепатоцитами. Путём эндоцитоза остаточные ХМ попадают внутрь клеток и перевариваются в лизосомах. ХМ исчезают из крови в течение нескольких часов.

ОБМЕН ЛПВП

ЛПВП выполняют 2 основные функции: они поставляют апо другим ЛП в крови и участвуют в так называемом «обратном транспорте ХС». ЛПВП синтезируются в печени и в небольшом количестве в тонком кишечнике в виде насцентных ЛПВП . Они имеют дисковидную форму, небольшой размер и содержат высокий процент белков и фосфолипидов. В печени в ЛПВП включаются апопротеины А, Е, С-II, ЛХАТ. В крови апо С-II и апо Е переносятся с ЛПВП на ХМ и ЛПОНП. насцентные ЛПВП практически не содержат ХС и ТГ и в крови обогащаются ХС, получая его из других ЛП и мембран клеток.

Для переноса ХС в ЛПВП существует сложный механизм. На поверхности ЛПВП находится фермент ЛХАТ - лецитин: холестерол-ацилтрансфераза. Этот фермент превращает ХС в ЭХС. Реакция активируется апо A-I, входящим в состав ЛПВП.

ЭХС перемещается внутрь ЛПВП. Таким образом, ЛПВП обогащаются ЭХС. ЛПВП увеличиваются в размерах, из дисковидных небольших частиц превращаются в частицы сферической формы, которые называют ЛПВП 3 , или «зрелые ЛПВП» . ЛПВП 3 частично обменивают ЭХС на ТГ, содержащиеся в ЛПОНП, ЛППП и ХМ. В этом переносе участвует «белок, переносящий эфиры холестерина» - апо D. Таким образом, часть ЭХС переносится на ЛПОНП, ЛППП, а ЛПВП 3 за счёт накопления ТГ увеличиваются в размерах и превращаются в ЛПВП 2 .

Часть ЛПВП захватывается клетками печени, взаимодействуя со специфическими для ЛПВП рецепторами к апо А-1 . На поверхности клеток печени ФЛ и ТГ ЛППП, ЛПВП 2 гидролизуются печёночной липазой , что дестабилизирует структуру поверхности ЛП и способствует диффузии ХС в гепатоциты. ЛПВП 2 в результате этого опять превращаются в ЛПВП 3 и возвращаются в кровоток.

НАРУШЕНИЯ ЛПВП

Болезнь Тэнжи

Болеют аборигены острова Тэнжи. Наследственный дефект апо А, не синтезируются ЛПВП. Нарушается транспорт излишков ХС из тканей в печень. В крови низкий уровень ХС, ФЛ, много ТГ. Макрофаги фагоцитируют в тканях излишки ХС с образованием ксантом. Накопление ХС в печени, селезенке и других лимфоидных органах вызывает гепатоспленомегалию и лимфаденопатию. Может развиваться катаракта, полинейропатия и ренит. Миндалины из-за отложений ХС окрашены в оранжево-желтый цвет.

Список литературы

Берсенёв Алексей Вячеславович. Кандидатская диссертация: Трансплантация клеток эмбриональной печени и стволовых клеток костного мозга для коррекции дислипидемии и ранних стадий атерогенеза. М.: 2003.

ЛЕКЦИЯ № 13

Развитие жировой ткани

Жировая ткань развивается из мезенхимы с 30 недели эмбрионального развития. Мезенхимальная клетка превращается в липобласт, который в свою очередь, превращается в зрелую жировую клетку - адипоцит. Существует два периода активного увеличения количества адипоцитов: (1) период эмбрионального развития и (2) период полового созревания. В другие периоды жизни человека обычно размножения клеток-предшественников не происходит. Накопление жира идет только путем увеличения размеров уже существующих жировых клеток. Если количество жира в клетке достигает критической массы, клетки-предшественники получают сигнал, и начинают размножаться, давая рост новым жировым клеткам. У худого взрослого человека имеется около 35 миллиардов жировых клеток, у человека с выраженным ожирением до 125 миллиардов, то есть в 4 раза больше. Вновь образованные жировые клетки обратному развитию не подлежат, и сохраняются на всю жизнь. Если человек худеет, то они лишь уменьшаются в размерах.

ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ БЕЛОЙ ЖИРОВОЙ ТКАНИ

Жировая ткань содержит 65-85% ТГ, 22% воды, 5,8% белка, 15 ммоль/кг калия. Из жирных кислот 42-51% приходится на олеиновую, 22-31% - на пальмитиновую, 5-14% - на пальмитоолеиновую, 3-5 % - на миристиновую, 1-5 % - на линолевую кислоты.

Состав жировой ткани зависит от области тела, глубины слоя; он может также несколько отличаться у отдельных индивидуумов. Особенно подвергается изменениям содержание воды и белка. Чем глубже под поверхностью кожи жир расположен, тем больше он содержит насыщенных кислот. У новорожденных насыщенные жиры во всех слоях содержатся в одинаковом количестве.

ОСОБЕННОСТИ МЕТАБОЛИЗМА БЕЛОЙ ЖИРОВОЙ ТКАНИ

Энергетический обмен низкий, преимущественно анаэробный, ткань потребляет мало кислорода. Энергия АТФ в основном тратится на транспорт жирных кислот через клеточные мембраны (с участием карнитина).

Белковый обмен низкий, белки синтезируются адипоцитами преимущественно для собственных нужд. На экспорт в жировой ткани синтезируются лептин, белки острой фазы воспаления (α1-кислый гликопротеин, гаптоглобин), компоненты системы комплимента (адипсин, комплемент С3, фактор В), интерлейкины.

Углеводный обмен. Невысокий, преобладает катаболизм. Углеводный обмен в жировой ткани тесно связан с липидным.

Липидный обмен

Жировая ткань стоит на 2 месте по обмену липидов после печени. Здесь происходят реакции липолиза и липогенеза.

Липогенез. В жировой ткани синтез липидов идет в абсорбтивный период по глицерофосфатному пути. Процесс стимулируется инсулином.

Этапы липогенеза:

1. Под действием инсулина на рибосомах стимулируется синтез ЛПЛ.

2. ЛПЛ выходит из адипоцита и фиксируется на поверхности стенки капилляра с помощью гепарансульфата.

3. ЛПЛ гидролизует ТГ в составе липопротеинов

4. Образовавшийся глицерин уноситься кровью в печень.

5. Жирные кислоты из крови транспортируются в адипоцит.

6. Кроме поступающих из вне экзогенных жирных кислот, в адипоците синтезируются жирные кислоты из глюкозы. Процесс стимулируется инсулином.

7. Жирные кислоты в адипоците под действием Ацил-КоА синтетазы превращаются в Ацил-КоА.

7. Глюкоза поступает в адипоцит с участием ГЛЮТ-4 (активатор инсулин).

8. В адипоците глюкоза вступает в гликолиз с образованием ФДА (активатор инсулин).

9. В цитоплазме ФДА восстанавливается глицерол-ф ДГ до глицерофосфата:

Так как в жировой ткани нет глицерокиназы, глицерофосфат образуется только из глюкозы (не может из глицерина).

10. В митохондриях глицерофосфат под действием глицеролфосфат ацилтрансферазы превращается в лизофосфатид:

11. В митохондриях лизофосфатид под действием лизофосфатид ацилтрансферазы превращается в фосфатид:

11. Фосфатид под действием фосфотидат фосфогидролазы превращается в 1,2-ДГ:

12. 1,2-ДГ под действием ацилтрансферазы превращается в ТГ:

13. Молекулы ТГ объединяются в крупные жировые капли.

2. Липолиз. Липолиз в жировой ткани активируется при дефиците глюкозы в крови (постабсорбционный период, голодание, физическая нагрузка). Процесс стимулируется глюкагоном, адреналином, в меньшей степени СТГ и глюкокортикоидами.

В результате липолиза концентрация свободных жирных кислот в крови возрастает в 2 раза.

ОСОБЕННОСТИ МЕТАБОЛИЗМА БУРОЙ ЖИРОВОЙ ТКАНИ

Энергетический обмен. Ткань потребляет много кислорода, активно окисляет глюкозу и жирные кислоты. Энергетический обмен высокий. При этом, АТФ образуется только в реакциях субстратного фосфорилирования (2 реакции гликолиза, 1 реакции ЦТК). Причина - разобщение в митохондриях белком термогенином (РБ-1) процессов окисления и фосфорилирования, низкая активность АТФ синтетазы, отсутствие дыхательного контроля со стороны АДФ. В бурой жировой ткани вся образующаяся при окислении энергия рассеивается в виде тепла (термогенез).

Термогенез в бурой жировая ткань активируется при переохлаждении СНС, а также при излишке липидов в крови, под действием лептина . Благодаря этому повышается температура тела и снижается концентрация липидов в крови. Отсутствие бурой жировой ткани у взрослых людей является причиной 10% всех случаев ожирения.

ЛЕКЦИЯ № 14

Строение жирных кислот

Жирными кислотами (ЖК) - называются карбоновые кислоты, которые образуются при гидролизе омыляемых липидов.

В основном к жирным кислотам относятся высшие карбоновые кислоты (содержащие 12 и более атомов С). Такие ЖК водонерастворимыми, они транспортируются в крови с помощью альбуминов, а в клетках - с помощью Z-белков.

ЖК человека и животных имеют некоторые особенности строения: 1) они монокарбоновые; 2) содержат четное количество атомов С, самая распространенная длина от 16 до 18 атомов С; 3) углеродный скелет неразветвлен; 4) бывают насыщенными и ненасыщенными (мононенасыщенными и полиненасыщенными); 5). двойные связи несопряжены (разделены метиленовыми мостиками) и имеют цис-конформацию.

∆ ЖК – номера атомов С, у которых расположены двойные связи.

ω ЖК - число атомов С от последней двойной связи до конца цепи.

Биологическое значение ЖК

• полиеновые ЖК (арахидоновая, эйкозапентаеновая, эйкозатриеновая) используются для синтеза БАВ – эйкозаноидов (простагландинов, простациклинов, тромбоксанов, лейкотриенов, липоксинов).
• ЖК окисляются в аэробных условиях с образованием АТФ;
• ЖК являются структурным компонентом омыляемых липидов: восков, глицеролипидов, сфинголипидов, эфиров холестерина;

КАТАБОЛИЗМ ЖИРНЫХ КИСЛОТ

В живых организмах катаболизм ЖК протекает как в ферментативных так и в неферментативных реакциях.

· Ферментативный катаболизм ЖК происходит в основном в реакциях β-окисления. К побочным путям относиться ферментативное α- и ω-окисление ЖК, а также деградация ЖК в пероксисомах. Хотя эти побочные пути количественно менее важны, их нарушение может приводить к тяжелым заболеваниям.

· Неферментативный катаболизм ЖК протекает в реакциях перекисного окисления липидов (ПОЛ).

β-окисление ЖК

β-окисление - специфический путь катаболизма ЖК с неразветвленной средней и короткой углеводородной цепью. β-окисление протекает в матриксе митохондрий, при котором от С конца ЖК последовательно отделяется по 2 атома С в виде Ацетил-КоА. β-окисление ЖК происходит только в аэробных условиях и является источником большого количества энергии.

β-окисление ЖК активно протекает в красных скелетных мышцах, сердечной мышце, почках и печени. ЖК не служат источником энергии для нервных тканей, так как ЖК не проходят через гематоэнцефалический барьер, как и другие гидрофобные вещества.

β-окисление ЖК увеличивается в постабсорбтивный период, при голодании и физической работе. При этом концентрация ЖК в крови увеличивается в результате мобилизации ЖК из жировых ткани.

Активация ЖК

Активация ЖК происходит в результате образования макроэргической связи между ЖК и HSКоА с образованием Ацил-КоА. Реакцию катализирует фермент Ацил-КоА синтетаза:

RCOOH + HSKoA + АТФ → RCO~SКоА + АМФ+ PPн

Пирофосфат гидролизуется ферментом пирофосфатазой: Н 4 Р 2 О 7 + Н 2 О → 2Н 3 РО 4

Ацил-КоА синтетазы находятся как в цитозоле (на внешней мембране митохондрий), так и в матриксе митохондрий. Эти ферменты отличаются по специфичности к ЖК с различной длиной углеводородной цепи.

Транспорт ЖК

Транспорт ЖК в матрикс митохондрий зависит от длины углеродной цепи.

ЖК с короткой и средней длиной цепи (от 4 до 12 атомов С) могут проникать в матрикс митохондрий путём диффузии. Активация этих ЖК происходит ацил-КоА синтетазами в матриксе митохондрий.

ЖК с длинной цепью, сначала активируются в цитозоле (ацил-КоА синтетазами на внешней мембране митохондрий), а затем переносятся в матрикс митохондрий специальной транспортной системой с помощью карнитина. Карнитин поступает с пищей или синтезируется из лизина и метионина с участием витамина С.

· В наружной мембране митохондрий фермент карнитинацилтрансфераза I (карнитин-пальмитоилтрансфераза I) катализирует перенос ацила с КоА на карнитин с образованием ацилкарнитина;

· Ацилкарнитин проходит через межмембранное пространство к наружной стороне внутренней мембраны и транспортируется с помощью карнитинацилкарнитинтранслоказы на внутреннюю поверхность внутренней мембраны митохондрий;

· Фермент карнитинацилтрансфераза II катализирует перенос ацила с карнитина на внутримитохондриальный HSКоА с образованием Ацил-КоА;

· Свободный карнитин возвращается на цитозольную сторону внутренней мембраны митохондрий той же транслоказой.

Реакции β-окисление ЖК

1. β-окисление начинается с дегидрирования ацил-КоА ФАД-зависимой Ацил-КоА дегидрогеназой с образованием двойной связи (транс) между α- и β-атомами С в Еноил-КоА. Восстановленный ФАДН 2 окисляясь в ЦПЭ, обеспечивает синтез 2 молекул АТФ;

2. Еноил-КоА гидратаза присоединяет воду к двойной связи Еноил-КоА с образованием β-оксиацил-КоА;

3. β-оксиацил-КоА окисляется НАД зависимой дегидрогеназой до β-кетоацил-КоА. Восстановленный НАДН 2 , окисляясь в ЦПЭ, обеспечивает синтез 3 молекул АТФ;

4. Тиолаза с участием HКоА отщепляет от β-кетоацил-КоА Ацетил-КоА. В результате 4 реакций образуется Ацил-КоА, который короче предыдущего Ацил-КоА на 2 углерода. Образованный Ацетил-КоА окисляясь в ЦТК, обеспечивает синтез в ЦПЭ 12 молекул АТФ.

Затем Ацил-КоА снова вступает в реакции β-окисления. Циклы продолжаются до тех пор, пока Ацил-КоА не превратится в Ацетил-КоА с 2 атома С (если ЖК имела четное количество атомов С) или Бутирил-КоА с 3 атомами С (если ЖК имела нечетное количество атомов С).

Окисление ЖК в пероксисомах

В пероксисомах β-окисления ЖК протекает в модифицированной форме. Этот путь обеспечивает катаболизм в печени длинноцепочечных ЖК (С=20, 22). Продуктами окисления является актоноил-КоА, Ацетил-КоА и Н 2 О 2 . Н 2 О 2 синтезируется аэробной дегидрогеназой при взаимодействии ФАДН 2 и О 2 . Актоноил и Ацетил переходят с КоА на карнитин и направляются в митохондрии, где окисляются с образованием АТФ.

α-окисление ЖК

α-окисление - специфический путь катаболизма ЖК с длинной (более 20 атомов С) и разветвленной углеводородной цепью. α-окисления протекает в нервной ткани, где преобладают ЖК с длинной цепью и в печени, куда поступают разветвленные ЖК растительной пищи (например, фитановая кислота).

При α-окислении синтез АТФ не происходит, от ЖК отщепляется по одному атому С, в виде СО 2 .

Фитановая кислота, ЖК с разветвлённой углеводородной цепью, образуется из фитола, который входит в состав хлорофилла. В этой кислоте у каждого третьего атома С находится метильная группа, что делает невозможным β-окисление данной кислоты. При α-окислении фитановой кислоты вначале удаляется метильная группа, а затем происходит цикл β-окисления.

ω-Окисление ЖК