2 курс / Биохимия / Н.Ю.Коневалова - Биохимия

слизистой кишечника происходит самостоятельно, а гидрофобные продукты всасываются в составе мицелл. Большую роль в образовании мицелл играют желчные кислоты. Мицелла – это сферический комплекс, в центре которого находятся транспортируемые гидрофобные продукты переваривания, окруженные желчными кислотами. Придя в слизистую кишечника, мицелла разгружается. Желчные кислоты могут попасть дальше в воротную вену → в печень → желчь → кишечник. Это рециркуляция желчных кислот. Однако основная масса желчных кислот удаляется с содержимым кишечника.

Роль желчных кислот в переваривании жиров:

1) эмульгируют жиры, 2) активируют липазу, 3) создают оптимум рН для действия липазы 4) участвуют во всасывании гидрофобных продуктов переваривания, образуя мицеллы.

3. Судьба всосавшихся продуктов переваривания. Экзогенный и эндогенный транспорт липидов

При всасывании в составе мицелл (гидрофобные продукты) и самостоятельно (гидрофильные) из просвета кишки в клетки слизистой кишечника поступили: глицерин, жирные кислоты, холестерин, ди- и моноацилглицерины, Н3РО4, спирты. Далее в слизистой кишечника вновь происходит ресинтез жиров, по составу напоминающие пищевые: образуются триацилглицерины (ТГ), эфиры холестерина (ЭХС), фосфолипиды (ФЛ). Они из кишечника должны поступать в кровь. Транспорт липидов кровью происходит в составе липопротеиновых комплексов или липопротеинов (ЛП).

Общие свойства липопротеинов

1.Поверхность липопротеинов, (или оболочка), состоит из фосфолипидов, свободного холестерина и белка (апопротеина).

2.Каждый липопротеин содержит особый набор апопротеинов.

3.Сердцевина (ядро) липопротеина состоит из триацилглицерина, эфиров холестерина.

Апопротеины играют важную роль во взаимодействии липопротеина с рецепторами клеток, являются кофакторами ферментов метаболизма липопротеинов.

Липопротеины подразделяются на 4 основные класса в зависимости от размеров, плотности (определяемой с помощью ультрацентрифугирования) и электрофоретической подвижности. Класс ЛП по электрофоретической подвижности обозначают греческими буквами.

Самые крупные частицы – хиломикроны (ХМ) и липопротеины

181

Экзогенный транспорт

Ресинтезированные в энтероцитах триацилглицерины вместе с фосфолипидами, холестерином и белками включаются в хиломикроны. Хиломикроны содержат апопротеин В48 и апоА. Хиломикроны из энтероцитов попадают в грудной лимфатический проток и далее – в кровь, здесь они встречаются с частицами ЛПВП, содержащими апоЕ и апоСII. ХМ отдают апоА частицам ЛПВП, а взамен приобретают апоЕ и апоСII. Этот обмен очень важен, т.к. апоСII служит активатором фермента липопротеинлипазы – ЛПЛ. Этот фермент синтезируется и секретируется клетками жировой и мышечной ткани, клетками молочных желез. Секретируемый фермент прикрепляется к плазматической мембране эндотелиальных клеток капилляров тех тканей, где он синтезировался. АпоСII, находящейся на поверхности ХМ, активирует ЛПЛ, она гидролизует триацилглицерины в составе ХМ до глицерина и жирных кислот.

Освободившиеся жирные кислоты либо поступают в клетки жировой и мышечной ткани, либо соединяются с альбуминами плазмы и транспортируются в общий кровоток. В результате действия ЛПЛ ХМ резко уменьшаются в размерах и называются уже ремнантами (ремнантостаток). Ремнанты ХМ рецепторным путем захватываются печенью и с ними в печень попадают в основном холестерин и небольшое количество триацилглицеринов. Клетки печени включают поступивший холестерин, а также вновь синтезированный, триацилглицерины, фосфолипиды и белки в состав ЛПОНП.

Эндогенный транспорт. Основными белками ЛПОНП являются апоВ и апоС, а липидами – триацилглицерины. Кроме того, в печени синтезируется ещё один класс липопротеинов-ЛПВП, у них основной белок – апоА, много фосфолипидов и свободного холестерина, а ядро пустое – так называемые насцентные ЛПВП. Они играют большую роль в обратном транспорте холестерина из клеток периферических тканей в печень. Т.к. ЛПОНП содержат апоСII, происходит активация ЛПЛ, которая гидролизует триацилглицерины ЛПОНП и превращает ЛПОНП в липопротеины промежуточной плотности ЛППП. ЛППП под действием фермента, синтезируемого в печени и секретируемого в кровь, – печеночной триацилглицеринлипазы, превращаются в ЛПНП. Основным липидом в ЛПНП становится холестерин, который в составе ЛПНП переносится к клеткам всех тканей. ЛПНП образуются непосредственно в сосудистом русле и участвуют в прямом транспорте холестерина.

Доказано, что синтез ЛПЛ происходит под влиянием инсулина. При сахарном диабете, когда отмечается дефицит инсулина, уровень ЛПЛ снижается. В результате в крови накапливается большое количество липопротеинов, богатых триацилглицеринами (IV тип ГЛП).

183

Лекция 16

ЭЙКОЗАНОИДЫ - НОВЫЙ ТИП БИОЛОГИЧЕСКИХ РЕГУЛЯТОРОВ

1. Классификация эйкозаноидов, механизм образования

Эйкозаноиды - это производные эйкозаполиеновых жирных кислот, т.е. С:20 жирных кислот. Медицинское значение имеют эйкозатетраеновая жирная кислота ω-6 20:4 (арахидоновая) и эйкозапентаеновая ω-3 20:5 (ЭПК). Арахидоновая кислота может синтезироваться из линолевой жирной кислоты (незаменимая жирная кислота), содержится в печени, мясе. ЭПК синтезируется из линоленовой (незаменимая жирная кислота), содержится в морской рыбе.

Термин «простагландины» часто используют для обозначения всех простаноидов.

Простагландины были вначале открыты в семенной жидкости, но сейчас известно, что они содержатся практически во всех тканях и их называют «местные гормоны».

Простагландины образуются из арахидоновой кислоты путем циклизации под действием циклооксигеназы.

184

В зависимости от числа двойных связей все простагландины делят на три группы –1,2,3. Номер группы указывают цифрой справа внизу от названия. Каждая из этих групп, в зависимости от конфигурации пятичленного кольца и характера заместителя в кольце, называется А,В,Е,F и т.д. Например, РGЕ в девятом положении имеет кетогруппу, РGF – ОН группу.

Механизм образования простагландинов

Источником арахидоновой кислоты служат фосфолипиды мембран. Из фосфолипидов она освобождается под действием фосфолипазы А2. Активация фосфолипазы А2 происходит под действием Са2+, тромбина, ангиотензина, брадикинина, липопероксидов.

Арахидоновая кислота подвергается циклизации под действием изоферментов циклооксигеназы 1 и 2 (ЦОГ).

ЦОГ-1 контролирует синтез простагландинов, участников физиологических процессов. Они регулируют:

1) целостность слизистой оболочки желудочно-кишечного тракта; 2) функцию тромбоцитов (тромбоксан А2); 3) функцию эндотелия (простациклины); 4) почечный кровоток.

ЦОГ-2 участвует в синтезе простагландинов в воспаленных тка-

нях.

ЦОГ-1 является конститутивным изоферментом, постоянно присутствует в большинстве тканей организма для обеспечения нормальной функциональной активности клеток.

ЦОГ-2 это индуцируемый изофермент, в нормальных условиях присутствует в тканях в крайне низких концентрациях, в больших количествах появляется в активированных макрофагах, синовиоцитах. Мощными индукторами ЦОГ-2 являются митогены, эндотоксины, цитокины, факторы роста.

Кортикостероиды (глюкокортикоидные гормоны) ингибируют фосфалипазу А2, прекращая выработку всех эйкозаноидов, но наиболее значимо ингибируют активность ЦОГ-2, вызывая противовоспалительный эффект.

185

Нестероидные противовоспалительные препараты (аспирин и др.) подавляют активность ЦОГ-1 и ЦОГ-2. С подавлением активности ЦОГ-2 связано их противовоспалительное действие, с подавлением активности ЦОГ-1 – побочное, например, повреждение слизистой желудка. В настоящее время ведется поиск противовоспалительных препаратов, селективно ингибирующих ЦОГ-2.

Инактивация простагландинов происходит при участии фермента 15-гидрокси-простагландин-дегидрогеназы. Она активна во всех тканях, но особенно в легких. Время жизни простагландинов – один оборот крови.

2.Биологические эффекты эйкозаноидов

Вмембранах клеток различных тканей есть рецепторы для простагландинов. После связывания простагландинов Е с рецепторами в клетках увеличивается содержание цАМФ, при связывании РGF – цГМФ. Поэтому часто эффекты разных простагландинов на одну и ту же клетку могут быть разными.

Примеры эффектов простагландинов

Тромбоксаны образуются в тромбоцитах, простациклины образуются в сосудистой стенке. Они по-разному влияют на агрегацию тромбоцитов на поврежденной поверхности эндотелия: тромбоксан ускоряет агрегацию и свертывание крови, простациклин тормозит эти процессы. Поэтому соотношение тромбоксана и простациклина во многом определяет условия тромбообразования на поверхности эндотелия сосудов.

При употреблении жителями Крайнего Севера с пищей эйкозапентаеновой кислоты из нее образуется иная серия простагландинов и тромбоксанов, чем при использовании арахидоновой кислоты; так как такие тромбоксаны обладают слабым агрегационным действием по сравнению с тробоксанами из арахидоновой кислоты, то в целом происходит антиагрегационный сдвиг. Считается, что именно по этой причине у эскимосов Гренландии наблюдается пониженная свертываемость крови и низкая распространенность ИБС. В ряде стран (Норвегия, Япония, Россия и др.) производятся в качестве пищевых добавок препараты, содержащие выделенные из рыбьего жира

186

эйкозапентаеновую и докозагексаеновую кислоты с целью профилактики сердечно-сосудистых заболеваний.

Лейкотриены представляют собой недавно открытое семейство соединений, обладающих исключительно высокой физиологической активностью. Название «лейкотриены» происходит от двух слов: «лейкоциты» (впервые эти соединения были обнаружены в лейкоцитах) и «триены» (у всех представителей этого класса соединений из четырех ненасыщенных связей три являются конъюгированными).

Различают 6 типов лейкотриенов (А, В, С, D, E, F), причем последние 4 (С-F) содержат остаток трипептида глутатиона или аминокислоты, составляющие его. Более распространены лейкотриены, не содержащие аминокислот.

Лейкотриены образуются в лейкоцитах, моноцитах и макрофагах в ответ на определенные стимулы, направленные на фосфолипазы мембран этих клеток. Освободившаяся из фосфолипидов при действии фосфолипазы А2 арахидоновая кислота подвергается в указанных клетках липооксигеназному пути превращений, в ходе которого и образуются лейкотриены. Последние активирую лейкоциты и рассматриваются как медиаторы воспалительных реакций. Они также влияют на проявление анафилаксии и другие реакции иммунного ответа, вызывают сокращение мускулатуры бронхов в концентрациях в 100-1000 раз меньших, чем гистамин, способствуют сокращению коронарных артерий и, возможно, участвуют в развитии ишемии миокарда.

Лекция 17

ЖИРЫ КАК ИСТОЧНИК ЭНЕРГИИ

1. β-окисление жирных кислот

Назначение окисления жирных кислот:

1)с энергетической целью протекает в печени, почках, скелетной

исердечной мышцах; 2) источник эндогенной воды. Окисление жирных кислот происходит в митохондриях. Для удобства процесс окисления можно считать состоящим из 3-х этапов: 1) активация жирных кислот и их транспорт в митохондрии; 2) сам процесс β-окисления; 3) окисления в ЦТК образующегося ацетил-КоА.

β-окисление жирных кислот означает, что атом C, находящейся в β-положении в процессе окисления становится карбоксильным концом укороченной ацильной цепи.

I. Активация и транспорт жирной кислоты.

187

+НSКоА

O

R C ~ SKoA +АМФ

ацил-КоА

Происходит в цитозоле. Образуется активная форма жирной кислоты – ацил-КоА. Далее ацил-КоА должен попасть в митохондрии, где непосредственно проходит процесс β-окисления. Мембрана митохондрий не проницаема для ацил-КоА, поэтому его перенос происходит с помощью карнитина – ацил-карнитин (транспортная форма).

II.β-окисление

Вмитохондриях происходит перенос остатка жирной кислоты с карнитина на КоА митохондрий с образованием ацил-КоА. Карнитин вновь возвращается в цитозоль.

+ Н2О

ФАД + Н2О + 2 АТФ

188

Далее ацил-КоА подвергается вновь процессу β-окисления (т.е. действует ацил-КоАдегидрогеназа), а ацетил-КоА окисляется в ЦТК (общий путь катаболизма). Процесс β-окисления продолжается до образования ацетоацетил-КоА, который распадается до двух молекул аце- тил-КоА.

Катаболизм жирных кислот обеспечивает продукцию энергии. Расчет ведут по формуле:

[5 (n/2-1) + n /2х12] – 1

5 – число молекул АТФ, образуемое при одном акте β-окисления; n – число атомов C в жирной кислоте; n/2-1 число актов β-окисления; n/2 число молекул ацетил-КоА; 12 – число молекул АТФ при полном окислении одной молекулы ацетил-КоА в ЦТК; 1 – молекула АТФ, затраченная на активацию жирной кислоты.

Представление об окислении ненасыщенных жирных кислот и жирных кислот с нечетным числом углеродных атомов

Ненасыщенные жирные кислоты до места двойной связи окисляются также, как насыщенные. Если двойная связь не имеет трансконфигурации, то действуют специальные ферменты, обеспечивающие перемещение двойной связи и изменение конфигурации из цис в трансформу. Далее процесс идет обычным путем.

При окислении жирных кислот с нечетным числом углеродных атомов образуется не ацетил-КоА, а пропионил-КоА, он превращается в

189

Скорость β-окисления определяется количеством жирных кислот и запасом энергии в клетке. Количество жирных кислот зависит от содержания жиров в пище и от скорости липолиза эндогенных липидов. β- окисление активируется при накоплении в клетке АДФ и ингибируется накоплением АТФ.

2. Окисление глицерина

Источники глицерина:

1.Гидролиз триацилглицеринов (ТГ) пищи в кишечнике под действием поджелудочной липазы;

2.Гидролиз триацилглицеринов, входящих в состав ядра хиломикронов, ЛПОНП под действием липопротеинлипазы в капиллярах жировой, мышечной ткани;

3.Гидролиз триацилглицеринов ядра ЛППП под действием печеночной триацилглицерин липазы в общем кровотоке;

4.Гидролиз триацилглицеринов жировой ткани под действием внутриклеточных липаз.

Освободившийся глицерин с током крови разносится ко всем органам и тканям. В печени, почках, кишечнике, где есть активная глицеролкиназа, происходит окисление глицерина с образованием 21 АТФ.

190