2. Депонирование и мобилизация жиров в жировой ткани.

Состав липопротеинов. Липопротеины состоят из ядра, в котором находятся триацилглицеролы (ТАГ), эфиры холестерола (ЭХ), и поверхностного монослоя из фосфолипидов (ФЛ), свободного или неэстерифицированного холестерола (СХ) и апопротеинов. Функцией липопротеинов является транспорт липидов. Без этой транспортной формы липиды были бы нерастворимы в плазме крови. Синтез хиломикронов (ХМ). В клетках слизистой кишечника (энтероцитах) идет эстерификация 2-МАГ и ХС жирными кислотами (ЖК), образуются ТАГ и ЭХ, из которых затем формируются ХМ. Всосавшиеся ЖК активируются, преобразуясь в ацил-КоА. Это происходит в гладком ЭР. Важнейшим структурным компонентом ХМ является белок (апо В-48). В составе одной частицы ХМ находится одна молекула апо В-48. ХМ секретируются с базолатеральной поверхности клеток кишечника в лимфу, а оттуда, через грудной лимфатический проток, попадают в систему кровообращения. После того как ХМ попадают в лимфу, они получают от ЛПВП апо С-II, С-III и апо Е. Катаболизм ХМ. Попадая в систему кровообращения, ХМ быстро подвергаются катаболизму. Уровень ТАГ в плазме крови возрастает через 2 ч после приема пищи, а через 4 ч — постепенно снижается. Время разрушения ХМ зависит от гидролиза ТАГ под действием липопротеинлипазы (ЛПЛ). Кофактором этого фермента является апо С-II. Гидролиз ТАГ приводит к уменьшению размеров ХМ, образуется избыточное количество поверхностных элементов по отношению к объему частиц. Остатки ХМ разрушаются в печени. Таким образом, в процессе своего катаболизма в кровотоке ХМ поставляют ЖК клеткам периферических тканей (жировой и мышечной), в то время как ХС пищи попадает в печень. Обмен липопротеинов очень низкой плотности (ЛПОНП), липопротеинов промежуточной плотности (ЛППП) и липопротеинов низкой плотности (ЛПНП). Основной функцией этих липопротеинов является транспорт жирных кислот в составе ТАГ из печени к периферическим тканям, особенно в жировую и мышечную. Для синтеза ЛПОНП в гепатоцитах требуется белок апо В-100 и липиды ЭХ, ТАГ и ФЛ. Триацилглицеролы для ЛПОНП синтезируются путем эстерификации жирных кислот. Они поступают в гепатоциты из плазмы крови (источником их является, например, липолиз в жировой ткани) или синтезируются de novo в печени. Образование ЛПОНП регулируется после трансляции за счет контроля синтеза апо В-100. Новосинтезированная частица ЛПОНП содержит одну молекулу белка - апо В-100. Другие белковые компоненты, апо С-II, апо С-III и апо Е, поступают на неё от ЛПВП после того, как ЛПОНП попадают в плазму крови. Они требуются для ускорения метаболизма ЛПОНП. Обмен ЛПОНП. На эндотелии сосудистой стенки ТАГ в составе ЛПОНП подвергаются действию фермента ЛПЛ. Необходимым кофактором для проявления активности ЛПЛ является апо С-II. ЛПЛ образуется в клетках многих тканей, среди которых наибольшее значение имеют жировая ткань, скелетная и сердечная мышцы, молочная железа во время лактации. ЛПЛ катализирует гидролиз ТАГ в составе ХМ и ЛПОНП до жирных кислот, моноацилглицеролов (МАГ), в результате ЛПОНП превращаются в кровотоке в ЛППП. Фермент проявляет слабую активность по отношению к МАГ и ФЛ. В жировой ткани синтез ЛПЛ стимулирует инсулин. Тем самым обеспечивается поступление жирных кислот в адипоциты для синтеза и хранения в виде ТАГ. В мышцах ЛПЛ позволяет использовать жирные кислоты для окисления в периоды между приемами пищи, а инсулин подавляет образование этого фермента. Липопротеины промежуточной плотности (ЛППП). Образование ЛППП происходит из ЛПОНП. Около 75 % ЛППП попадает в печень после связывания апо Е с рецепторами для ЛПНП или рецепторами для апо В/апо Е. В печени они полностью разрушаются. Около 25 % ЛППП в кровотоке подвергается действию другого липолитического фермента, печеночной липазы (ПЛ). Этот фермент катализирует дальнейшее расщепление ТАГ в составе ЛППП. В результате ЛППП превращаются в ЛПНП. Синтез триацилглицеролов. Клетки большинства тканей, особенно печени и жировой ткани, обладают способностью накапливать ТАГ. Жировая ткань функционально специализируется на хранении (запасании) и мобилизации ТАГ. Предшественниками для синтеза ТАГ являются глицерол-3-фосфат и активированные жирные кислоты. В печени глицерол-3-фосфат может образовываться или в результате фосфорилирования глицерола, или из глюкозы как промежуточный продукт гликолиза. В жировой ткани единственным источником образования глицерол-3-фосфата является гликолиз. Вслед за перевариванием пищи в плазме крови увеличивается концентрация глюкозы, инсулина, липопротеинов, богатых ТАГ. Стимулируется активность ЛПЛ для гидролиза ТАГ в составе липопротеинов, и снижается активность жиромобилизующей липазы в жировой ткани. Наряду с этим стимулируется образование ТАГ 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 в жировой ткани и высвобождаются жирные кислоты. Они используются в качестве источника энергии. Глицерол используется для глюконеогенеза. Липопротеины низкой плотности (ЛПНП). ЛПНП удаляются из кровотока путем взаимодействия с рецепторами для ЛПНП (другое их название апо В/Е рецепторы). Доля этого процесса в удалении всех ЛПНП составляет 75 %. Остальная часть удаляется с помощью «мусорных» рецепторов, имеющих низкую способность связывания. Этот путь получил образное название «мусорный путь». Поступление ЛПНП в клетки и их внутриклеточный катаболизм:

После связывания ЛПНП комплекс рецептор — ЛПНП переносится в клетку посредством эндоцитоза; затем он сливается с лизосомами и разрушается. Внутриклеточное высвобождение холестерола, происходящее таким путем, вызывает следующие эффекты: а) снижает синтез ключевого фермента образования своего, клеточного, холестерола — ГОМГ-КоА редуктазы; б) снижает синтез рецепторов для ЛПНП; в) активирует АХАТ, который катализирует образование из метаболически активной формы СХ метаболически неактивной формы ЭХ. Схема реакции, катализируемой АХАТ:

В отличие от регуляторного действия рецепторов к ЛПНП на обмен холестерола в клетках, мусорные рецепторы продолжают транспортировать ХС в клетку без торможения по принципу обратной связи. Тем самым макрофаги превращаются в пенистые клетки. Их образование рассматривается как начальный этап атеросклероза. Метаболизм липопротеинов высокой плотности (ЛПВП). ЛПВП синтезируются в клетках печени и кишечника. Сразу после секреции ЛПВП имеют вид плоских дисков, содержащих ФЛ. Белковым компонентом их является апо А. Из тканей и клеточных мембран на них поступает холестерол. Под действием фермента лецитин-холестерол ацилтрансферазы (ЛХАТ) из СХ и жирной кислоты фосфатидилхолина образуются ЭХ. В результате частицы ЛПВП созревают, принимая форму глобулы. Затем ЭХ переносятся на ЛППП, ЛПНП, обломки ХМ с помощью липидтранспортирующего белка (ЛПБ) или апо D.

Жировой обмен — совокупность процессов переваривания и всасывания нейтральных жиров (триглицеридов) и продуктов их распада в желудочно-кишечном тракте, промежуточного обмена жиров и жирных кислот и выведение жиров, а также продуктов их обмена из организма. Понятия «жировой обмен» и «липидный обмен» часто используются как синонимы, т.к. входящие в состав тканей животных и растений входят нейтральные жиры и жироподобные соединения, объединяются под общим названием липиды.         Жиры, как и гликоген, являются формами депонирования энергетического материала. Причем жиры - наиболее долговременные и более эффективные источники энергии. При голодании запасы жира у человека истощаются за 5-7 недель, тогда как гликоген полностью расходуется примерно за сутки. Если поступление жира превышает потребности организма в энергии, то жир депонируется в специализированных клетках жировой ткани. Кроме того, если количество поступающих углеводов больше, чем надо для депонирования в виде гликогена, то часть глюкозы также превращается в жиры. Таким образом, жиры в жировой ткани накапливаются в результате трех процессов:

       1. поступают из экзогенных жиров пищи         2. поступают из эндогенных жиров, синтезированных в печени из глюкозы         3. образуются из глюкозы в самих клетках жировой ткани.

       В организм взрослого человека с пищей ежесуточно поступает в среднем 70 г жиров животного и растительного происхождения. Здесь нет смысла раскрывать сложные процессы преобразований поступивших с пищей жиров с участием различных ферментов и желчной кислоты. Достаточно сказать, что конечным итогом этих преобразований является образование триглицеридов жировой ткани. В первом и втором случае этот синтез может протекать только в присутствии глюкозы. Инсулин стимулирует этот синтез, потому что в его присутствии повышается проницаемость мембран клеток жировой ткани для глюкозы. Т.е. процесс усвоения экзогенных и эндогенных жиров в жировой ткани является инсулинозависимым процессом. Проще говоря, для того, чтобы съеденный шмат сала правильно «улегся», нужна еще и глюкоза и нужен инсулин, чтобы она попала в клетки жировой ткани. При этом не имеет значения, откуда будет взята эта глюкоза. Из куска хлеба, съеденного с салом или из внутренних депо организма (при употреблении сала без хлеба). Т.е. процесс образования триглицеридов происходит с участием глюкозы. Той самой, уровень содержания которой регулируется автоматикой с участием того же вездесущего инсулина. Т.е. процесс усвоения и трансформации пищевых жиров происходит в присутствии инсулина и является инсулинозависимым процессом. Ну а третий процесс (процесс образования жиров из глюкозы) сам по себе является инсулинзависимым, поскольку для проникновения глюкозы в клетки инсулинзависимой жировой ткани инсулин нужен по определению.

       В жировой ткани человека содержится большое количество жира, преимущественно в виде триглицеридов, которые выполняют в обмене жиров такую же функцию, как гликоген печени в обмене углеводов. Запасы триглицеридов могут потребляться при голодании, физической работе и других состояниях, требующих большой затраты энергии.

       Мобилизацию депонированных жиров (липолиз) катализирует фермент под названием липаза. В результате жиры распадаются на глицерин и свободные жирные кислоты, которые из жировой ткани поступают в кровоток. Судьба жирных кислот в самой жировой ткани во многом зависит от содержания в ней глюкозы или, что более точно, от интенсивности протекающего в ней гликолиза. При голодании, когда содержание глюкозы в жировой ткани понижено, освободившиеся жирные кислоты не могут быть использованы жировой тканью для ресинтеза триглицеридов, и поэтому они быстро покидают эту ткань. Т.о., активация гликолиза в жировой ткани является фактором, способствующим накоплению в ней триглицеридов, а угнетение гликолиза, наоборот, способствует их удалению.         Глицерин транспортируется в печень, где используется в реакциях глюконеогенеза. Жирные кислоты транспортируются кровью в разные органы и ткани, где включаются в процесс окисления.         Другими словами, жировой обмен тесно связан с углеводным обменом и инсулинозависим. Дефицит инсулина приводит к ослаблению накопления жира в жировых депо и активизирует их расщепление на глицерин и жирные кислоты.

       Какова же дальнейшая судьба глицерина и жирных кислот, полученных в результате расщепления жира ?

Глицерин включается в процесс глюконеогенеза (получение глюкозы из неуглеводных соединений ). Это т.н. «глюконеогенез из жира».         Жирные кислоты с током крови попадают в органы и ткани, где подвергаются окислению. Около 30% жирных кислот задерживается в печени уже при однократном прохождении через нее крови. Некоторое количество жирных кислот, не использованных для синтеза триглицеридов, окисляется в печени до кетоновых тел, которые, не подвергаясь дальнейшим превращениям в печени, попадают с током крови в другие органы и ткани (мышцы, сердце и др.), где окисляются до СО2 и Н2О. Т.о. жирные кислоты и кетоновые тела являются энергетическим субстратом.         Небольшая часть мобилизованных жирных кислот используется в различных тканях для получения холестерина и других соединений.         Кетоновые тела, это группа органических соединений, являющихся промежуточными продуктами жирового, углеводного и белкового обменов. К кетоновым телам относят b-оксимасляную и ацетоуксусную кислоты и ацетон, имеющие сходное строение и способные к взаимопревращениям. Появление повышенных количеств кетоновых тел в крови и моче является важным диагностическим признаком, свидетельствующим о нарушении углеводного и жирового обменов. Усиленное образование кетоновых тел приводит к метаболическому ацидозу (кетоацидозу), отравлению организма, диабетической коме и смерти.         Интенсивность образования кетоновых тел (кетогенез) и скорость их поглощения кетокислот тканями - величины крайне переменчивые, индивидуальные, не прогнозируемые и поэтому плохо поддающиеся количественной оценке.         Следует отметить, что кетогенез и умеренный кетоз (наличие кетоновых веществ) изначально представляют собой не патологическое расстройство энергетического обмена, а компенсаторно-приспособительную реакцию. Вместе с тем, усиленный и несдерживаемый кетогенез может привести к переходу от умеренного и нормального кетоза в кетоацидоз, который, как и любая форма ацидоза, является патологическим состоянием, а именно формой нарушения кислотно-щелочного состояния организма, когда он сдвигается в сторону увеличения анионов. По определению, ацидоз - лабораторный термин. Его критериями служат рН крови ниже 7,35, при концентрации стандартного бикарбоната сыворотки крови менее 18 ммоль/л. В норме анионная разница сыворотки крови не превышает 14 ммоль/л, а при кетоацидозе увеличивается до 15-20 ммоль/л.         Имеется множество ситуаций, сопровождаемых развитием кетоза и кетоацидоза и перехода кетоза в кетоацидоз. При сахарном диабете 1-го типа весьма распространенной причиной кетоацидоза (приводящего к диабетической коме) является нехватка инсулина, как следствие плохой компенсации сахарного диабета.>

       Увеличение концентрации глюкозы в жировой ткани и повышение скорости гликолиза угнетают липолиз. Повышение концентрации глюкозы в крови стимулирует секрецию инсулина, что также приводит к угнетению липолиза. Т.о., когда в организм поступает достаточное количество углеводов и скорость их расщепления высока, мобилизация жирных кислот и их окисление идут с пониженной скоростью. Как только запасы углеводов истощаются, и снижается интенсивность гликолиза, происходит усиление липолиза, в результате чего ткани получают повышенные количества жирных кислот для окисления. Вместе с тем повышение содержания жирных кислот в крови вызывает понижение интенсивности утилизации и окисления глюкозы, например в мышцах. Все это свидетельствует о том, что жировой и углеводный обмены, являющиеся главными энергообразующими процессами в организме, настолько тесно связаны друг с другом, что многие факторы, влияющие на один вид обмена, прямо или косвенно сказываются на другом.         И опять в этих процессах явно просматривается руководящая роль инсулина. С Одной стороны инсулин способствует депонированию жиров, с другой стороны глюкагон ( с помощью адреналина) способствует мобилизации депонированных жиров, включая их в процесс глюконеогенеза и кетогенеза.