Окисление жирных кислот (b-окисление)
Лекция № 15
Патология липидного обмена. Ожирение. Атеросклероз.
Липиды - компоненты фракций живых тканей, извлекаемые органическими растворителями.
Классификация липидов
I. Жирные кислоты
§ насыщенные (уксусная, масляная, пальмитиновая, стеариновая);
§ ненасыщенные (линолевая, липоленовая, арахидоновая);
§ простагландины (ПГ Е и ПГ F).
II. Глицериносодержащие липиды
§ нейтральные жиры: моно-, ди-, триглицериды (глицериновые эфиры ЖК);
§ фосфоглицериды (в мембранах клеток).
III. Липиды, не содержащие глицерин
§ сфинголипиды (нервная ткань);
§ алифатические спирты и воска;
§ терпены;
§ стероиды (производные циклопентанофенантренов)
a) стерины (холестериол);
b) желчные кислоты (холевая, дезоксихолевая, глико- и таурохолевая);
c) гормоны (прогестерон, кортикостерон, кортизол, андрогены и эстрогены).
IV. Липиды, связанные с другими веществами
§ липопротеины;
§ липополисахариды;
§ липоаминокислоты;
§ другие.
Биологическое значение липидов
1. Структурное
· остов мембран (преимущественно фосфолипиды);
· механическая функция (жировая прослойка, капсулы, внутрибрюшной жир) – фиксация и защита.
2. Энергетическое
· ЖК - один из основных источников энергии (особенно в миокарде);
· резерв энергии (липиды жировых депо);
· терморегуляционная функция (ограничение теплоотдачи и перегревания за счет подкожной жировой клетчатки, распад бурой жировой ткани).
3. Регуляторное
· жирорастворимые витамины (А, Д, Е, К);
· простагландины;
· стероидные гормоны.
Метаболизм липидов
1. Поступление. Триглицериды содержатся в пищевых жирах (3% курица и 40% свинина), холестерол в яйцах, икре, печени, мозгах. Потребность в жирах составляет 50-100 г/сутки.
2. Переваривание и всасывание. Желчь необходима для эмульгирования жиров и повышения их доступности. Липаза поджелудочной железы необходима для гидролиза жиров пищи. Гидролизованные липиды всасываются (3/4 общего объема, а остальные негидролизованные, но тоже всасываются). Продукты переваривания поступают в клетки кишечника, где ресинтезируются в форму свойственную биологическому виду. Затем поступают в лимфатические капилляры и, отчасти (до 15%) в капилляры портальной системы. Транспорт жиров осуществляется только в форме липопротеинов, т.к. липиды не растворимы. В кишечнике из 4-х видов липопротеинов образуется два: хиломикроны и ЛПОНП. Это транспортные формы липидов. В таком виде они доставляются в ткани.
Транспорт
Рис. 15.1. Схема метаболизма липопротеинов [http://www.fbm.msu.ru/Academics/Manuals/Pharm/Lecture4/vvedenie.html]. ХС – холестерин, ТГ – триглицериды, ЖК – жирные кислоты, ХМ – хиломикроны, ЛПЛ – липопротеинлипаза, ТГЛ – триглицеридлипаза.
Рис. 15.2. Строение липопротеидных частиц [по Л.Н. Климову и соавт., 1984]. Слева – ЛПНП, справа - ЛПВП; ЭХ - эфиры холестерина, НЭХ - неэстерифицированный холестерин, ТГ - триглицериды, апо - апопротеины, ФЛ - фосфолипиды, ХС - холестерин, нм - нанометры.
Рис. 15.3. Процентное распределение липидов между основными классами липопротеидов (пациент с уровнем холестерина 280 мг/дл, триглицеридов 160 мг/дл и фосфолипидов 255 мг/дл) [по А.Н. Климову, Н.Г. Никуличевой, 1999].
Гидрофобное ядро липопротеинов содержит триглицериды и эфиры холестерина, а гидрофильная оболочка – фосфолипиды, холестерин и апопротеины.
Таблица 15.1.
Виды липопротеинов.
| Липопротеины | Диаметр (нМ) | Холестерин (%) | Триглицериды (%) | Атерогенность |
| ХМ | 80-500 | - | ||
| ЛПОНП (пре-b) | 30-80 | + | ||
| ЛППП | 25-35 | + + | ||
| ЛПНП (b) | 18-28 | + + + | ||
| ЛПВП (a) | 5-12 | aнтиатерогенны |
ХМ образуются в клетках слизистой кишечника. ЛПОНП образуются в клетках слизистой и гепатоцитах. ЛПВП образуются в гепатоцитах и плазме. ЛПНП образуются в плазме крови.
ЛПОНП и ХМ транспортируют преимущественно триглицериды, а ЛПНП и ЛПВП – холестерол.
Таблица 15.2.
Основные функции липопротеинов.
| Липопротеины | Функции липопротеинов |
| Хиломикроны (ХК) | Транспортируют триглицериды из кишечника в кровяное русло. Неатерогенны. |
| Липопротеины очень низкой плотности (ЛПОНП) или пре-b-липопротеины | Служат преимущественно для переноса эндогенных триглицеридов. Атерогенны. |
| Липопротеины низкой плотности (ЛПНП) или b-липопротеины | Основной класс липопротеинов плазмы, переносящих холестерин. Высоко атерогенны. |
| Липопротеины высокой плотности (ЛПВП) или a-липопротеины | Ведущая роль в удалении тканевого холестерина. Антиатерогенные свойства. |
В эндотелии фермент липопротеинлипаза расщепляет ХМ и ЛПОНП, освобождая их от триглицеридов и превращая в ЛПНП и ЛПВП. Последние поглощаются клетками печени, кишечника, жировой ткани, почек, надпочечников и разрушаются в лизосомах.
Липопротеины крови обмениваются холестеролом, особенно ЛПНП и ЛПВП с преобладанием потока в сторону ЛПВП. В ЛПВП происходит быстрая этерификация холестерола. При контакте с клетками ЛПВП извлекает холестерол из мембран, а ЛПНП отдает холестерол мембранам. Так устанавливается равновесие: ЛПВП предупреждает избыточное накопление ХС, а ЛПНП поставляет его для строительства мембран.
Окисление холестерина – единственный процесс его необратимого устранения. Оксигеназные системы имеются в печени и органах синтезирующих стероидные гормоны. Т.о. холестерин идет на биосинтез желчных кислот (60-80%) и биосинтез стероидных гормонов (2-4%), удаляется со слущивающимся эпителием кожи и секретом сальных желез (2-4%).
Рис. 15.4. Окисление жирной кислоты («спираль Линена») [по А.Н. Климову, Н.Г. Никуличевой, 1999]. Подробно представлен первый цикл окисления - укорочение цепи жирной кислоты на два углеродных атома. Остальные циклы аналогичны первому. 1 - ацил-КоА-дегидрогеназа; 2 - еноил-КоА-гидратаза; 3 - b-гидроксиацил-КоА-дегидрогеназа; 4 - тиолаза.
Окисление жирных кислот (b-окисление)
- образование ацетил-КоА из ЖК;
- преобразование ацетил-КоА до ацил-КоА (4 реакции);
- перенос ацил-КоА в матрикс митохондрий с помощью карнитинового челнока, фермент, переносящий ацил с КоА на карнитин – карнитин-ацил-КоА-трансфераза (от скорости его работы зависит скорость всего процесса окисления ЖК);
- ацил-КоА окисляется далее в цикле Кребса;
- полное расщепление 1 молекулы ЖК сопровождается образованием 17n-6 молекул АТФ, где n – число атомов углерода.
Рис. 15.5. Взаимосвязь углеводного и жирового обмена [по А.Н. Климову, Н.Г. Никуличевой, 1999]. ЦТК - цикл трикарбоновых кислот.
Синтез липидов
Жирные кислоты синтезируются в клетках, кроме незаменимых – ненасыщенных (липолевая и липоленовая).
Из холестерола (наиболее богата им миелиновая оболочка) в печени образуется желчные кислоты и, взаимодействуя с таурином и глицином, – конъюгированные желчные кислоты.
В железах внутренней секреции синтезируются стероидные гормоны.
Триглицериды синтезируются в печени и жировой ткани по глицерофосфатному пути, тогда как в тонком кишечнике триглицериды образуются главным образом за счет непосредственной этерификации моноглицеридов, всасываемых из пищи. Ресинтезируемые в клетках тонкого кишечника "пищевые" триглицериды выходят в кишечные лимфатические сосуды в форме хиломикрон, а затем через грудной лимфатический проток поступают в кровоток.
Регуляция обмена жиров
Таблица 15.3.
Гормоны, биологически активные вещества и лекарственные препараты, влияющие на липолиз
| Стимуляция | Торможение |
| § симпатомиметические амины (катехоламины, производные амфетамина); § АКТГ; § ТТГ; § СТГ; § меланотропный гормон; § вазопрессин; § глюкагон; § тиреоидные гормоны; § кортикостероиды; § кофеин, теофиллин; § бигуаниды. | § инсулин; § ПГ Е1; § никотиновая кислота. |
Липогенез стимулируют инсулин, кетоновые тела (при сахарном диабете).
При ограничении потребления углеводов с пищей, а также при некоторых заболеваниях (сахарный диабет) происходит интенсивная утилизация жиров с накоплением кетоновых тел (ацетоуксусная, b-оксимасляная кислоты и ацетон).
I. Нарушение переваривания и всасывания липидов. Причины и следствия. Фармакологическая коррекция.