Основы физиологии и биохимии липидного обмена

Липидный обмен включает в себя весь комплекс метаболических превращений жиров, как попадающих в организм с пищей (экзогенные липиды), так и синтезированных в самом организме (эндогенные липиды).

Экзогенные липиды, попадая в кишечник, подвергаются первоначальному расщеплению под воздействием кишечной липазы. Распавшись на мелкие фрагменты, жиры эмульгируются желчью, связываясь с желчными кислотами, в результате чего образуются мицеллы. Мицеллы путем эндоцитоза всасываются в энтероциты. Там из компонентов мицелл снова образуются липидные молекулы, а желчные кислоты по системе воротной вены возвращаются в печень, и могут снова поступать в желчь (этот процесс называется рециркуляцией желчных кислот). Сами же липиды всасываются в кровь.

Эндогенные липиды могут синтезироваться как из продуктов распада жира, так и из углеводов. Синтез эндогенного жира проте-

кает в печени и в жировой ткани. В целом же липогенез - это весьма сложный комплекс разнообразных биохимических реакций.

Независимо от своего происхождения жиры в организме подразделяются на 4 типа, каждый из которых выполняет отдельную функцию.

Основные типы липидов и их функция в организме

1. Свободные жирные кислоты (СЖК).


Свободные жирные кислоты - основной источник энергии в организме человека. Они подвергаются (^-окислению (рис. 1), в результате которого образуется 17п-6 молекул АТФ, где п - число атомов углерода. Нетрудно подсчитать, что при окислении, например, пальмитиновой кислоты (С)6Нз,02) синтезируется 266 молекул АТФ.

Примечание: 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 - /3-гидроксиацил-КоА-дегидрогеназа; 4 - тиолаза.

Свободные жирные кислоты могут быть насыщенными (общая формула CnH2nt|COOH) и ненасыщенными (общая формула СН,- (CH2)m-CH=CH-(CH2)n-COOH). Наиболее важные и часто встречающиеся СЖК в организме приведены в таблице 1.

Таблица 1

Основные жирные кислоты

Название кислоты Рациональная полуразвернутая формула кислоты
пальмитиновая СН,(СН,)„СООН
стеариновая СН,(СН,)„СООН
олеиновая СН,-(СН,),-СН=СН-(СН,),-СООН
линолевая СН,(СН,),-(СН,-СН=СН),-(СНЛ,-СООН
линоленовая CH,-(CH,)-(CH,-CH=CH),-(CH,L-COOH
арахидоновая СН,-(СН,).-(СН=СН-СН,).-(СН,),-СООН


2. Триглицериды (ТГ).

Триглицериды по химической структуре являются сложными эфирами трехатомного спирта глицерина и свободных жирных кислот (рис. 2).

О

ІІ

О СН2 — О — С — R,

II I

R2 — С О — СН о

I II

СН2 — О — С — R3 Рис. 2. Общая структурная формула триглицеридов

Примечание: R,, R2, R3 - условное обозначение радикалов СЖК.

В организме человека триглицериды - основной источник свободных жирных кислот, которые образуются в результате гидролиза ТГ в адипоцитах и в печени. Важно то, что регуляция этого процесса осуществляется через систему цАМФ, регуляторами которой, в свою очередь, являются гормоны глюкагон, соматотропин, адреналин и ин-

сулин (рис. 3). Первые 3 из этого списка активируют аденилатциклазу и накапливают цАМФ, что последовательно приводит к активации протеинкиназ и фермента триглицеридлипазы, которая непосредственно осуществляет гидролиз ТГ до СЖК. Инсулин же, напротив, активирует фосфодиэстеразу, расщепляющую цАМФ, останавливая каскад реакций липолиза.


Необходимо добавить, что описанный процесс обратим. По мере надобности из СЖК и глицерина вновь синтезируются ТГ.

3. Холестерин

Холестерин (др.-греч. хоХц - желчь и отєрЕос; - твердый; синоним: холестерол) - органический жирный спирт стероидной структуры (рис. 4). Как и остальные липиды, может поступать с пищей (экзогенный холестерин), а также синтезироваться в организме (эндогенный холестерин). Суточная потребность организма в холестерине составляет 1200 мг, из которых примерно % (800 мг) образуется эндогенно, а остальное количество (400 мг) поступает из вне.


Холестерин имеет ряд важнейших для организма функций. Так, он необходим для синтеза желчных кислот и различных стероидных гормонов, включая кортизол, альдостерон, женские половые гормоны эстрогены и прогестерон, мужской половой гормон тестостерон. Кроме того, холестерин обеспечивает стабильность клеточных мембран в широком интервале температур. Наконец, имеются сведения, что холестерин играет важную роль в деятельности синапсов головного мозга и иммунной системы, включая защиту от рака.

Вместе с тем, холестерин является ключевым химическим компонентом в патогенезе атеросклероза. Поэтому, несколько забегая вперед, отметим, что одним из основных подходов к лечению данного заболевания является снижение общего количества холестерина в организме. В этой связи для понимания механизмов действия некоторых гиполипидемических средств необходимо отдельно рассмотреть биосинтез холестерина в организме.

Синтез холестерина осуществляется на мембране эндоплазматического ретикулума гепатоцитов. В этом процессе можно выделить 3 основных этапа:

1)


Образование мевапоновой кислоты из аиетил-КоА

Аштклацагмь КоА

Г

- сн,—^ —см, -сн(Ом си,

Важнейшую роль в описанном процессе играет фермент Р-гидрокси-р-метилглутарил-КоА-редуктаза (ГМГ-КоА-редуктаза), который восстанавливает p-гидрокси-Р-метилглутарил-КоА в мева- лоновую кислоту.

2) Образование сквапена из мевапоновой кислоты

Me вал о новая кислота ОН

HOOC-CHj—С —снг—сн*он CHj

Каскад биохимических реакций

CH,-C=CH-CH,-лекарственных препаратов. Именно поэтому он приведен нами полностью, а 2 оставшихся этапа - схематически.

4) Фосфолипиды

Фосфолипиды - сложные эфиры многоатомных спиртов и высших жирных кислот. Содержат остаток фосфорной кислоты и соединенную с ней добавочную группу атомов различной химической природы (рис. 5).

0

II

О СН2 — О — С — R.

I '

R-, — С — О — СН о

I II

сн2 — о — Р — о^х

1

о

Рис. 5. Общая структурная формула фосфолипидов

Примечание: Rl, R2 - условное обозначение радикалов СЖК, X - остаток спирта, связанного сложноэфирной с вязью с фосфорной кислотой.

Основная биологическая роль фосфолипидов заключается в том, что они, наряду с холестерином, являются главным структурным компонентом клеточных мембран (рис. б).


Вмтмяя сангина Молекул* фосфи.1 мпидя

Так, например, в плазматической мембране на долю фосфолипидов приходится порядка 60% от общего липидного состава, а на долю холестерина и его эфиров - до 35%. При этом фосфолипиды обеспечивают текучесть и пластичность мембраны, тогда как холестерин формирует жесткий клеточный каркас.

Транспорт липидов в организме

Липиды не могут в свободном состоянии транспортироваться в организме, поскольку вода, являющаяся основным компонентом крови, лимфы и др. биологических жидкостей, и жиры - это несмешивающиеся фракции, которые без дополнительного участия эмульгаторов не могут образовать гомогенную систему. Поэтому перенос липидов по организму осуществляется в виде транспортных комплексов, получивших название липопротеины (син. липопротеиды).

Липопротеины (ЛП) - это сферические частицы, в которых можно выделить гидрофобную сердцевину, состоящую из триглицеридов и эфиров холестерина и амфифильную оболочку, в составе которой - фосфолипиды, гликолипиды и белки (рис. 7). Белки оболочки называются апобелками. Холестерин обычно занимает промежуточное положение между оболочкой и сердцевиной. Компоненты частицы связаны слабыми типами связей и находятся в состоянии постоянной диффузии - способны перемещаться друг относительно друга.

Триглицериды, холестерин, эфиры холестерина

Рис. 7. Строение липопротеиновой частицы



При изучении липидов плазмы крови оказалось, что их можно разделить на группы, так как они отличаются друг от друга по соотношению компонентов. У разных липопротеинов наблюдается различное соотношение липидов и белка в составе частицы, поэтому различна и плотность.

Выделяют следующие 'виды липопротеинов:

1. Хиломикроны (ХМ) - образуются в клетках кишечника, их функция: перенос экзогенного жира из кишечника в ткани (в основном в жировую ткань), а также транспорт экзогенного холестерина из кишечника в печень.

2. Липопротеины очень низкой плотности (ЛПОНП) - образуются в печени, их роль: транспорт эндогенного жира, синтезированного в печени из углеводов, в жировую ткань.

3. Липопротеины низкой плотности (ЛПНП) - образуются в кровеносном русле из ЛОНП через стадию образования липопротеинов промежуточной плотности (ЛППП). Их роль: транспорт эндогенного холестерина в ткани.

4. Липопротеины высокой плотности (ЛПВП) - образуются в печени, основная роль - транспорт холестерина из тканей в печень, то есть удаление холестерина из тканей, а дальше холестерин выводится с желчью.

Учитывая имеющуюся разницу в составе и функциях, липопротеины делят на атерогенные, т.е. способствующие развитию атеросклероза, и антиатерогенные, т.е. препятствующие таковому. К первым относятся ЛПОНП и ЛПНП, а ко вторым - ХМ и ЛПВП. Сводная информация о химическом составе, функциях и атерогенности липопротеинов приведена в таблицах 2 и 3.

Таблица 2

Характеристика транспортных форм липидов

Липопро

теины

Диаметр

(нМ)

Холестерин (%) Триглицериды (%) Атерогенность
хм 80-500 6 90 неатерогенны
ЛПОНП 30-80 17 55 +
ЛПНП Ф) 18-28 55 8 + + +
ЛПВП (а) 5-12 20 5 антиатергоенны


Основные функции липопротеинов
Липопротеины Функции липопротеинов
Хиломикроны (ХК) Транспортируют триглицериды из кишечника в кровяное русло. Неате- рогенны.
Липопротеины очень низкой плотности (ЛПОНП) или пре-/?-липопротеины Служат преимущественно для переноса эндогенных триглицеридов. Атерогенны.
Липопротеины низкой плотности (ЛПНП) или /J-липопротеины Основной класс липопротеинов плазмы, переносящих холестерин. Высоко атерогенны.
Липопротеины высокой плотности (ЛПВП) или а-липопротеины Ведущая роль в удалении тканевого холестерина. Антиатерогенные свойства.


<< | >>
Источник: В.М. Брюханов, Я.Ф. Зверев, В.В. Лампатов, А.Ю. Жариков, О.С.. Лекции по фармакологии для высшего медицинского и фармацевтического образования [Текст] / - Барнаул : изд-во Спектр2014. 2014

Еще по теме Основы физиологии и биохимии липидного обмена:

  1. Глава 3. Основы биохимии мышечной деятельности
  2. Глава 2. Основы физиологии мышечной деятельности
  3. БИОФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ВОДНО-ЭЛЕКТРОЛИТНОГО ОБМЕНА И МЕХАНИЗМЫ ЕГО РЕГУЛЯЦИИ В ИЗИОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ И ПРИ ШОКЕ
  4. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ НИЗКОМОЛЕКУЛЯРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ С ЛИПИДНЫМ БИСЛОЕМ МЕМБРАН
  5. Биохимия и биофизика
  6. Биохимия
  7. НАСЛЕДСТВЕННЫЕ БОЛЕЗНИ ОБМЕНА ЛИПИДОВ
  8. Глава 2 Физиология
  9. Существует ли физиология человека?
  10. Физиология в цифрах
  11. Физиология мочевыделительной системы
  12. НАСЛЕДСТВЕННЫЕ БОЛЕЗНИ ОБМЕНА ВЕЩЕСТВ
  13. Нарушения обмена триптофана
  14. НАСЛЕДСТВЕННЫЕ БОЛЕЗНИ ОБМЕНА УГЛЕВОДОВ
  15. Глава 2 Физиология
  16. Структура и физиология РАС
  17. НАРУШЕНИЯ ОБМЕНА ВЕЩЕСТВ (E70-E90)
  18. ФИЗИОЛОГИЯ АКТА ГЛОТАНИЯ