Источники, депонирование, высвобождение и транспорт жирных кислот в организме

В организме содержатся липиды, углеводы и белки. Содержащиеся в организме человека массой 70 кг ТАГ могут дать 100 000 ккал энергии: белки - 60000 ккал; гликоген - 6000 ккал; глюкоза - 400 ккал.

На рис.6.28 показан состав тела человека массой 70 кг. Обратите внимание на пропорцию запасов углеводов по отношению к запасам жира.

Рис. 6.28. Состав тела человека массой 70 кг: а– в процентах от массы, б– энергетический выход запасов питательных веществ

Синтез ТАГ. ТАГ составляют 90 % среди всех липидов, содержащихся в организме. Наиболее часто встречающимися жирными кислотами в их составе являются олеиновая (18:1), пальмитиновая (16:0) и линолевая (18:2). На их долю приходится 75% всех жирных кислот. В норме более 95 % ТАГ находится в жировой ткани. Оставшиеся 5% локализованы преимущественно в печени и мышцах. При голодании, тяжелом сахарном диабете, некоторых других состояниях, при которых жир мобилизуется из жировой ткани для энергетических целей, количество ТАГ в печени увеличивается. Жировая ткань функционально специализируется на хранении (запасании) и мобилизации ТАГ. При этом за 2-3 недели в адипоците происходит полное их обновление. Схематически процессы синтеза и гидролиза ТАГ изображены на рис. 6.29.

Предшественниками для синтеза ТАГ являются глицерол-3-фосфат и активированные жирные кислоты. В печени глицерол-3-фосфат может образовываться или в результате фосфорилирования глицерина, или из глюкозы как промежуточный продукт гликолиза. В жировой ткани отсутствует фермент глицеролкиназа; поэтому единственным источником образования глицерол-3-фосфата является гликолиз. Таким образом, депонирование жира в жировой ткани сопряжено с питанием и гормональным статусом, которые направлены на стимуляцию поглощения глюкозы. Активация жирных кислот происходит путем их превращения

Рис. 6.29. Источники образования и продукты распада ТАГ

в ацил-КоА под влиянием фермента – ацил-КоА-синтетазы.

Рис.6.30. Реакции образования фосфатидной кислоты

Две последовательные реакции ацилирования глицерол-3-фосфата с помощью фермента ацилтрансферазы приводят к образованию фосфатидной кислоты (рис.6.30). В результате последующего гидролиза от фосфатидной кислоты отщепляется остаток фосфорной кислоты и образуется ДАГ. Третья реакция ацилирования посредством ацилтрансферазы приводит к образованию ТАГ. У С-1 остатка глицерола преобладают остатки насыщенных жирных кислот, чаще пальмитат, а у С-2 и С-3 – мононенасыщенные жирные кислоты, чаще олеат.

Гидролиз ТАГ опосредован липазами. Активность липазы в клетках жировой ткани находится под строгим регуляторным контролем (отсюда название - гормон-чувствительная липаза). Фермент проявляет субстратную специфичность к ТАГ, 1,2-ДАГ, 2-МАГ и эфирам холестерола. Активность гормон-чувствительной липазы регулируется путем фосфорилирования–дефосфорилирования, которые опосредует фермент цАМФ-зависимая протеинкиназа. Активность последней, в свою очередь, регулируется гормональным путем. Фосфорилирование активирует гормон-чувствительную липазу, тем самым ускоряется гидролиз ТАГ. Адреналин, норадреналин, глюкагон и кортикотропин так же активируют этот фермент, в то время как инсулин вызывает его дефосфорилирование, снижая активность. Регуляция гидролиза ТАГ суммирована на рис.6.31.

Рис.6.31. Регуляция депонирования ТАГ и их гидролиза

В результате полного гидролиза молекулы ТАГ образуется три молекулы жирных кислот и одна молекула глицерола. Последний из жировой ткани попадает в печень и используется там как предшественник в синтезе глюкозы путем глюконеогенеза. Жирные кислоты выходят из адипоцитов в плазму крови. С током крови они попадают и используются любыми тканями, клетки которых содержат митохондрии, способные окислять жирные кислоты с выделением энергии. Однако эти жирные кислоты преимущественно утилизируются в клетках сердечной, скелетных мышц и печени.

Другим источником СЖК в плазме крови является гидролиз ТАГ в составе липопротеинов под действием ЛПЛ (см. подраздел “Метаболизм липопротеинов”).

Метаболизм ТАГ в жировой ткани скоординирован с анаболической и катаболической фазами метаболизма на уровне целого организма. Вслед за перевариванием пищи в плазме крови увеличивается концентрация глюкозы, инсулина, липопротеинов, богатых ТАГ. Наряду с этим стимулируется образование ТАГ в жировой ткани. В развитие этой анаболической фазы вовлечены переносчики глюкозы и гликолиз; стимулируется активность ЛПЛ для гидролиза ТАГ в составе липопротеинов и снижается активность жиромобилизующей липазы в жировой ткани. Натощак или при повышенной потребности в энергии во время физической работы, повышении уровня катехоламинов, гормона роста, АКТГ и глюкагона в плазме крови, снижении секреции инсулина эти процессы меняются на противоположные – увеличивается липолиз, высвобождаются жирные кислоты, используемые в качестве источника энергии, и глицерол - для глюконеогенеза.

Избыточное содержание ТАГ в адипоцитах ведет к ожирению. Гуморальная регуляция синтеза и распада ТАГ в жировой ткани тесно связана с проблемой ожирения. Это состояние характерно прежде всего для жителей развитых стран. Например, 55 % населения США имеют избыточный вес; около 25 % - с ожирением. Причем число людей с избыточным весом[10] растет. У пациентов с ожирением на 50 % - 100 % выше вероятность преждевременной (раньше, чем средняя продолжительность жизни) смерти; у людей с избыточным весом эта вероятность выше на 10 % - 25 %.

Формула развития ожирения проста. Оно развивается тогда, когда поступление в организм энергосубстратов превышает расходование энергии. Среди причин развития этого состояния, включающих генетические и средовые факторы, важнейшее значение имеют состав принимаемой пищи и специфические регуляторы энергетического баланса. Одним из таких соединений является продукт экспрессии так называемого гена ожирения (ob - гена) - лептин (греч. leptos –“тонкий”)(рис.6.32).

Лептин является белком, состоящим из 167 аминокислот. Местом синтеза лептина являются адипоциты, в гораздо меньшей степени - эпителиальные клетки желудка и плаценты. Причем, чем больше в этих клетках накапливается ТАГ, тем больше там образуется лептина. Образовавшись, белок секретируется адипоцитами и не депонируется в клетках. До настоящего времени неизвестны механизмы, регулирующие экспрессию ob -генов. По всей вероятности, к этому процессу имеют отношение глюкокортикоиды и инсулин.

Рис.6.32. Нормальная мышь (справа) и мышь с ожирением (слева), у которой имеется ob / ob мутация. Много лет назад генетики выявили у мышей два вида рецессивных мутаций. Наличие их в гомозиготном состоянии приводит к значительному ожирению. Гены получили название ob и db. Вес мышей с мутациями этих генов в 3 раза превышает вес нормального животного, а масса жира - в 5 раз. У них также появляются признаки диабета, непереносимости холода, подавления иммунитета, отставания в половом созревании.

Действие лептина на депонирование ТАГ в жировой ткани опосредовано его влиянием на гипоталамические центры, контролирующие поведение и чувство голода, температуру тела и энергозатраты. Такое его влияние опосредовано взаимодействием со специфическими рецепторами(рис.6.33). Рецептор для лептина кодируется геном db. Клонирование данного осуществили в 1995 г. Он имеет в своем составе один трансмембранный домен. Экспрессия рецептора осуществляется в мозге (гипоталамус, хориоидное сплетение), Т-лимфоцитах, эндотелиальных клетках сосудистой стенки, меньше – в легких и почках. Он обнаружен у мышей и у человека.

Рис.6.33. Схематическое изображение механизма действия лептина, направленного на снижение веса

Другими участниками процесса регуляции массы тела являются:

нейропептид Y. Синтезируется во многих областях мозга; самый мощный из известных на сегодняшний день стимуляторов аппетита; снижает расход энергии; лептин подавляет аппетит, ингибируя экспрессию нейропептида Y;

м еланокортины. Воздействуют на некоторые гипоталамические нейроны и ингибируют потребление пищи;

карбоксипептидаза Е (жировой ген) – фермент-протеаза ® процессинг проинсулина и др. гормонов (нейропептида Y);

митохондриальные разобщающие белки – обнаружены в буром жире, белом жире и мышечных клетках. Они разобщают процессы тканевого дыхания и окислительного фосфорилирования, тем самым энергия, которая выделяется в ходе тканевого дыхания, расходуется на теплопродукцию, а не на анаболические процессы в виде АТФ;

b-адренергические рецепторы – присутствуют в жировой ткани; связывание норадреналина с этим рецептором на поверхности адипоцитов ® усиление транскрипции митохондриальных разобщающих белков ® увеличенное теплообразование в результате окисления жирных кислот.

У человека, как оказалось, мутации ob - и db- генов редко являются причиной патологического ожирения. Вместе с тем, концентрация лептина в крови у таких людей обычно повышена, что позволяет думать скорее о какой-то потере чувствительности к лептину, но не о дефиците этого белка.

Транспорт СЖК в плазме крови. Как уже упоминалось, основными потребителями СЖК являются клетки сердечной и скелетной мышц, печени. Для этих тканей характерно поглощение 30 %-40 % СЖК, содержащихся в артериальной крови. Основными СЖК плазмы крови являются пальмитиновая и олеиновая.

Комплекс СЖК - альбумин. Вследствие сильной гидрофобности более 99 % жирных кислот плазмы циркулируют в нековалетно связанном с альбумином состоянии. Важнейшей функцией альбумина, наиболее распространенного белка во внеклеточной жидкости, является связывание небольших, плохо растворимых в воде молекул. На молекуле альбумина находится, по меньшей мере, три центра, к которым присоединяются 10 и более молекул жирных кислот. В плазме имеется небольшая концентрация жирных кислот, которые не связаны с альбумином, но уравновешены с комплексом альбумин-жирные кислоты. Они могут диффундировать через эндотелий капилляров и поглощаться тканями. Широкое распространение альбумина обеспечивает существование мощного резервуара жирных кислот в непосредственной близости к тканям всего организма.

Вклад СЖК плазмы крови в энергетический обмен. Период полужизни СЖК плазмы короток (около 1,5 мин), а оборот – значительный и составляет около 200г ежесуточно. Если бы все они подверглись окислению, то выделилось бы около 1800 ккал энергии (таб.6.11). На самом деле, значительная часть этих жирных кислот используется для эстерификации ТАГ.

Таблица 6.11. Оценка вклада СЖК плазмы крови в энергетический обмен человека

Параметр	Значение
Масса	70 кг
Объем плазмы	3 л
СЖК плазмы (средняя концентрация)	0,5 ммоль
Молекулярная масса СЖК (средняя)
Период полужизни СЖК плазмы	1,5 мин
Оборот СЖК плазмы	10 ммоль/л, 720 ммоль/сут, 201,6 г/сут
Калорический коэффициент оборота (9 ккал/г)	1818 ккал/сутки
Калорическая потребность (умеренная активность)	2350 ккал/сут
Максимальный вклад оборота СЖК плазмы в калорическую потребность	77 %

Дата добавления: 2015-07-20