6 курс / Медицинская реабилитация, ЛФК, Спортивная медицина / Biokhimia_v_praktike_sporta_2018

КУЛИНЕНКОВ О.С., ЛАПШИН И.А.

Основными продуктами, образующимися в кишечнике при расщеплении пищевых жиров, являются жирные кислоты, р-моноглицериды и глицерин.

Механизм всасывания высших жирных кислот и глицерина нами был уже рассмотрен; фосфорная кислота всасывается кишечнойстенкойглавнымобразомв виденатриевыхиликалиевыхсолей; холини этаноламинвсасываютсяв видесвоихактивных форм. Как уже отмечалось, в кишечной стенке происходит ресинтез фосфатидов. Необходимые компоненты для синтеза: высшие жирные кислоты, глицерин, фосфорная кислота, азотистые основания (холин или этаноламин) – поступают в эпителиальныеклеткипривсасыванииизполостикишечника, поскольку они образуются при гидролизе пищевых липидов; частично эти компоненты доставляются в эпителиальные клетки кишечника

стоком крови из других тканей. В стенке кишечника жирные кислоты и глицериды (скорее всего, моноглицериды) снова превращаются в триглицериды, в значительной степени специфичные для человека и отличающиеся по жирнокислотному составу от пищевого жира. В известной мере это обеспечивается тем, что в синтезе триглицеридов (а также фосфатидов) в кишечной стенке принимают участие наряду с экзогенными и эндогенные жирные кислоты. Ресинтезированные в эпителиальных клетках кишечника триглицериды и фосфатиды, а также поступивший в эти клетки из полости кишечника холестерин соединяются

снебольшим количеством белка и образуют относительно стабильные комплексные частицы– хиломикроны.

Диаметр хиломикронов колеблется. Благодаря большим размерам частиц хиломикроны (100–5000 нм) не способны проникать из эндотелиальных клеток кишечника в кровеносные капилляры и диффундируют в лимфатическую систему кишечника, а из последней– в грудной лимфатический проток. А уже из грудного лимфатического протока хиломикроны попадают в кровяное русло. Таким образом, в виде хиломикронов осуществляется транспорт экзогенных триглицеридов, холестерина и частично фосфатидов из кишечника через лимфатическую систему в кровь. Уже через 1–2 ч после приема пищи, содержащей липиды, наблюдается алиментарная гиперлипемия. Это– физиологическое явление, характеризующееся в первую очередь повышениемконцентрациитриглицеридовв кровии появлением в ней хиломикронов. Пик алиментарной гиперлипемии прихо-

120

III. Биохимические показатели

дится на 4–6 ч после приема жирной пищи. Повышение содержания липидов в крови после принятия пищи тем выше, чем ниже уровень липидов в крови натощак. Обычно через 10–12 ч после приема пищи содержание триглицеридов возвращается

кнормальным величинам, а хиломикроны полностью исчезают из кровяного русла.

Нарушенияжировогообменамогутнаступатьужев процессе переваривания и всасывания жиров. Одна группа расстройств жирового обмена связана с недостаточным поступлением панкреатической липазы в кишечник, вторая– обусловлена нарушением поступления в кишечник желчи. Кроме того, нарушения процессов переваривания и всасывания липидов могут быть связаны с заболеваниями желудочно-кишечного тракта, при которых, например, наблюдаетсяускоренноепрохождениепищи. Решающая роль в нарушениях жирового обмена принадлежит сдвигам в процессах синтеза и распада жиров и жирных кислот, которые протекают в тканях, что, в конечном счете, приводит

ктяжелым общим расстройствам метаболизма.

Окисление жирных кислот

Окисление(«распад») жирныхкислотпротекаетв печени, почках, скелетной и сердечной мышцах, в жировой ткани. В мозговой ткани скорость окисления жирных кислот весьма незначительная; основным источником энергии в мозговой ткани служит глюкоза. Окисление жирных кислот осуществляется в митохондриях клетки.

Процесс окисления жирных кислот складывается из следующих основных этапов:

— активация жирных кислот;

— транспорт жирных кислот внутрь митохондрий;

— внутримитохондриальное окисление жирных кислот. Свободная жирная кислота, независимо от длины углеводородной цепи, является метаболически инертной и не может подвергаться никаким биохимическим превращениям, в том числе окислению, пока не будет активирована. Активация жирной кислоты протекает на наружной поверхности мембраны митохондрий при участии АТФ, коэнзима A (HS-KoA) и ионов

магния.

Переносчиком активированных жирных кислот через внутреннюю митохондриальную мембрану служит карнитин.

121

КУЛИНЕНКОВ О.С., ЛАПШИН И.А.

Процесс окисления жирной кислоты в митохондриях клетки включаетнесколькопоследовательныхэнзиматическихреакций.

Биосинтез жирных кислот

Синтез жирных кислот протекает в цитозоле клетки. В митохондриях же в основном происходит удлинение существующих цепей жирных кислот.

Отмечено, что в тех случаях, когда содержание глюкозы в жировой ткани понижено (например, при голодании), образуется лишь незначительное количество глицерол-3-фосфата, и освободившиеся в ходе липолиза свободные жирные кислоты не могут быть использованы на ресинтез триглицеридов, поэтому жирные кислоты покидают жировую ткань. Активация же гликолиза в жировой ткани способствует накоплению в ней триглицеридов, а также входящих в их состав жирных кислот.

ОБЩИЕ ЛИПИДЫ

Содержание общих липидов в плазме крови колеблется от 255

до 675 мг/100 мл.

Обычно с диагностическими целями исследуют содержание липидов в плазме или сыворотке крови; при этом сыворотка не должнаобнаруживатьпризнаковгемолиза. Липидыв кровинаходятся в основном в составе липопротеинов различных классов.

Клиническое значение определения концентрации общих липидов

Увеличение общих липидов в сыворотке крови носит название гиперлипемии. Она наблюдается после приема пищи– это физиологическое явление (алиментарная гиперлипемия). Физиологическая гиперлипемия наступает через 1–4 ч после приема пищи. Поэтомусодержаниелипидовв кровиследуетисследовать натощак.

Нарастание в сыворотке крови общих липидов наблюдается как при механических, так и паренхиматозных желтухах. Гиперлипемию можно наблюдать как при острых гепатитах, так и у лиц, длительно страдающих хроническими гепатитами. Но

вфазенаиболеетяжелогопораженияпеченисодержаниелипидов

вкрови начинает отчетливо падать.

Липурия (хилурия). В норме в моче обнаруживаются лишь следы жира. Выделение жира с мочой– липурия– наблюдается после приема с пищей больших количеств жира, при переломах

122

III. Биохимические показатели

трубчатых костей, сопровождающихся размозжением костного мозга, при травме обширных участков жировой ткани, дегенеративных процессах в эпителии мочевыводящих путей, а также при липоидном нефрозе.

ТРИГЛИЦЕРИДЫ– нейтральные жиры

По химическому строению триглицериды представляют собой сложные эфиры трехатомного спирта глицерина и высших жирных кислот, преимущественно пальмитиновой С15Н31СООН, стеариновой С17Н35СООН и олеиновой C17H13COOH кислот. Жирные кислоты в триглицеридах могут быть насыщенными

иненасыщенными. Крометого, триглицеридыбываютпростыми

исмешанными. Если все три кислотных радикала принадлежат одной и той же жирной кислоте, то такие триглицериды называются простыми. Примерами простых триглицеридов являются триолеин, трипальмитин и т. д. Если же кислотные радикалы принадлежат разным жирным кислотам, то такие триглицериды называются смешанными.

Уровеньтриглицеридовприфизическойнагрузкеувеличивается. Содержаниетриглицеридовв плазмеспортсменасоставляет в среднем 10–150 мг%.

Клиническое значение определения триглицеридов

Содержание триглицеридов повышено при нефрозах, диабете, эссенциальной гиперлипемии, гликогенозах, гипотиреозе, лейкозах, прибеременности, панкреатитах, а такжеприрядезаболеваний печени. Концентрация триглицеридов в крови снижается при гипертиреозах.

ФОСФОЛИПИДЫ

Фосфолипиды, или фосфатиды– группа липидов, содержащих фосфор. В состав фосфолипидоввходят спирт, жирные кислоты, фосфорная кислота и азотистые основания.

Фосфолипидыкровиактивноучаствуютв образованиилипопротеинов, тем самым способствуют выходу триглицеридов. Кроме того, часть жирных кислот триглицеридов участвует в образовании фосфолипидов и в составе их молекул выходит из печени. Поэтому недостаточное образование фосфолипидов влечет за собой нарушение обмена липидов и тем самым вызывает жировую инфильтрацию печени.

123

КУЛИНЕНКОВ О.С., ЛАПШИН И.А.

Нормальное содержание липидного фосфора в сыворотке крови взрослого человека обычно колеблется от 1,45 до 2 г/л.

Клиническое значение определения концентрации фосфолипидов

Обычно отношение фосфолипидов сыворотки (плазмы) крови к холестерину является величиной, довольно постоянной (1,5:1). Эта величина меняется при различных патологических состояниях.

Повышение содержания фосфолипидов в сыворотке крови отмечается в основном в тех же случаях, что и триглицеридов. Гиперфосфолипидемия обнаруживается у больных диабетом, гипотиреозом, гломерулонефритом, нефрозом, заболеваниями печени, особенно билиарным циррозом. Умеренное снижение уровняфосфолипидовнаблюдаетсяпритяжелыхформахострого гепатита, портального цирроза и при жировой дегенерации печени. При гипертиреозе содержание фосфолипидов в плазме может быть понижено.

ХОЛЕСТЕРИН

Холестерин – вторичный одноатомный циклический спирт. В организме человека с массой тела 70 кг содержится в среднем 140 г холестерина, т. е. около 0,2% массы тела. Многие ткани наряду со свободным холестерином содержат также и эфиросвязанный холестерин. Например, в печени содержится 80% свободного и 20% эфиросвязанного холестерина. Известно, что человекс пищейполучаетв среднем0,4–0,5 гхолестеринав день, синтезируетсяжеежедневноворганизме1,5–4,2 г. Такимобразом, большая часть холестерина образуется эндогенно. Основным местом биосинтеза холестерина является печень.

Биосинтез холестерина

В синтезе холестерина можно выделить три основные стадии: 1-я стадия– превращение активного ацетата в мевалоновую кислоту; 2-ястадия– образованиескваленаизмевалоновойкислоты; 3-я стадия– превращение сквалена в холестерин.

Многочисленными исследованиями показано, что регуляция биосинтеза холестерина осуществляется путем изменения синтеза и активности фермента– специфической редуктазы. Фермент локализован в мембранах эндоплазматической сети

124

III. Биохимические показатели

клетки. Его активность зависит от концентрации холестерина

вэтих мембранах. Повышение концентрации холестерина приводит к снижению активности фермента. Регуляция активности редуктазы холестерином является примером регуляции ключевогоферментаконечнымпродуктомпопринципуотрицательной обратной связи.

Активность фермента зависит от времени суток и имеет суточные ритмы с максимальным подъемом в полночь и минимальнымуровнемактивностив полдень. Насинтези активность редуктазы влияют также гормоны и режим питания.

Ворганизме существует и второй путь биосинтеза редуктазы. Все ферменты этого пути локализованы в цитоплазме и по своим свойствам не идентичны микросомальному ферменту. Активность цитоплазматической редуктазы менее чувствительна к изменению концентрации холестерина в клетке и не изменяется в течение суток.

Существование двух автономных путей биосинтеза мевалоновой кислоты может иметь значение для внутриклеточного разграничения. Возможно, что при нарушении обменных процессов, характерном для злокачественного перерождения клетки, а также при гиперхолестеринемиях, сопровождающих атеросклероз, соотношение активностей двух форм редуктазы и скорости двух путей биосинтеза изменяется в сторону увеличения скорости пути, менее чувствительного к регуляторным воздействиям.

Всоставелипопротеиновхолестеринпокидаетпеченьипоступает в кровь. Биологический смысл образования липопротеинов

впечени заключается главным образом в том, что образование комплексов триглицеридов и холестерина с белком обеспечивает возможность циркуляции их в крови. По-видимому, лишь небольшаячастьхолестерина(до 10%) можетнаходитьсяв крови, будучи связана с фосфолипидами при отсутствии белкового компонента.

Содержание общего холестерина в сыворотке и плазме здорового человека колеблется в пределах 3,9–7,2 ммоль/л, причем 60–70% отобщегоколичествахолестеринаприходитсянаэфиры холестерина и 30–40% – на свободный холестерин. При этом следует заметить, что в плазме и сыворотке крови отношение свободногохолестеринак эфиросвязанному– величинадовольно постоянная.

125

КУЛИНЕНКОВ О.С., ЛАПШИН И.А.

Холестерин является предшественником целого ряда биологически активных соединений: половых гормонов, кортикостероидов, желчных кислот, витаминов группы D и др.

Клиническое значение определения концентрации холестерина

Следует обращать внимание на возраст– с возрастом уровень холестерина нарастает.

Увеличение содержания холестерина в плазме крови (гиперхолестеринемия) наблюдается при микседеме, менингитах, диабете, беременности, при липоидном нефрозе, атеросклерозе, ксантоматозе, при некоторых заболеваниях печени (например застойной желтухе).

Описана также наследственная гиперхолестеринемия. Считают, чтоприэтомзаболеваниинарушенымеханизмырегуляции синтеза и распада холестерина в тканях.

Снижениесодержанияхолестеринав плазме(гипохолестеринемия) отмечаетсяпри хронической сердечнойнедостаточности, гипертиреозе, при острых инфекционных заболеваниях, остром панкреатите, гемолитической желтухе и острых заболеваниях печени.

НЕЭСТЕРИФИЦИРОВАННЫЕ ЖИРНЫЕ КИСЛОТЫ

Свободные высшие жирные кислоты, или неэстерифицированные жирные кислоты (НЭЖК), в плазме крови составляют лишь небольшую часть (5–10%) по отношению к эфиросвязанным жирным кислотам, входящим в состав триглицеридов, фосфолипидов, стероидов и т. д.

Главным эндогенным источником НЭЖК, используемых

вкачестве «топлива», служит резервный жир, содержащийся

вжировой ткани. Принято считать, что триглицериды жировых депо выполняют в обмене липидов такую же роль, как гликоген печени в обмене углеводов, а НЭЖК по своей роли напоминают глюкозу, которая образуется в процессе фосфоролиза гликогена.

При физической работе и других состояниях организма, сопровождающихся повышенной затратой энергии, потребление триглицеридов жировой ткани как энергетического резерва увеличивается.

126

III. Биохимические показатели

Поскольку в качестве источников энергии могут использоваться только свободные жирные кислоты, то триглицериды сначала гидролизуются при помощи специфических тканевых липаз до глицерина и НЭЖК. Последние из жировых депо могут переходить в плазму крови (мобилизация высших жирных кислот), послечегоонииспользуютсятканямии органамив качестве энергетического материала.

Конечные продукты липолиза– глицерин и НЭЖК, которые поступают в кровяное русло. Связанные с альбуминами плазмыввидекомплексаНЭЖКстокомкровипопадаютворганы и ткани, где комплекс распадается, а жирные кислоты подвергаются либо р-окислению, либо часть их используется на синтез триглицеридов (которые затем идут на образование липопротеинов), фосфолипидов, сфинголипидов и других соединений, атакжедляэтерификациихолестерина. Другойисточникжирных кислот– это фосфолипиды мембран.

Длительный отрицательный эмоциональный стресс, сопровождающийся увеличением выброса катехоламинов в кровяное русло, может вызывать заметное похудание. Следует помнить, что жировая ткань обильно иннервируется симпатической нервной системой, и ее возбуждение сопровождается выделением норадреналина непосредственно в жировую ткань.

Адреналин и норадреналин увеличивают скорость липолиза в жировой ткани, в результате усиливается мобилизация жирных кислот из жировых депо и содержание НЭЖК в плазме повышается.

Действие глюкагона на липолитическую систему сходно с действием катехоламинов.

Гормон роста оказывает влияние на липидный обмен: гипофункция передней доли железы способствует отложению жира в организме, наступает гипофизарное ожирение, повышенная продукция гормона роста стимулирует липолиз, содержание НЭЖК в плазме крови увеличивается.

Инсулин оказывает противоположное адреналину и глюкагону действие на липолиз и мобилизацию жирных кислот.

И другие гормоны, в частности тироксин, половые гормоны, также оказывают влияние на липидный обмен.

В таблице 16 приведены сводные данные о влиянии ряда факторов на мобилизацию жирных кислот из жировых депо, которые затем расходуются на энергетические цели.

127

КУЛИНЕНКОВ О.С., ЛАПШИН И.А.

Гиперлипацидемия (повышение содержания НЭЖК в крови) имеет место при диабете, после введения адреналина и глюкокортикоидов, а также при нефрозах и голодании.

Гиполипацидемия (понижение содержания НЭЖК в крови) отмечается при гипотиреозах, после инъекции инсулина и некоторых других состояниях.

КЕТОНОВЫЕ ТЕЛА

Подназванием«кетоновые тела» подразумеваютацетоуксусную кислоту (СН3СОСН2СООН), гидроксимасляную (СН3СНОНСН2 СООН) и ацетон (СН3СОСН3).

Ацетон в крови в норме присутствует в крайне низких концентрациях, образуется он в результате декарбоксилирования ацетоуксуснойкислотыи, по-видимому, неимеетопределенного физиологического значения.

Есть данные, указывающие на важную роль кетоновых тел в поддержании энергетического гомеостаза. Кетоновые тeла– своего рода поставщики топлива для мышц, мозга, почек и действуют как часть регуляторного механизма с обратной связью, предотвращая мобилизацию жирных кислот из жировых депо. Печень в этом смысле является исключением, она не использует кетоновые тела в качестве энергетического материала.

128

III. Биохимические показатели

Клиническое значение определения кетоновых тел

В крови здорового человека кетоновые тела содержатся лишь в очень небольших концентрациях. Однако при голодании, а также у лиц с тяжелой формой сахарного диабета содержание кетоновых тел в крови может повышаться. Это состояние носит название кетонемии. Оно обычно сопровождается резким увеличением содержания кетоновых тел в моче (кетонурией). Например, если в норме за сутки с мочой выводится около 40 мг кетоновых тел, то при сахарномдиабете содержаниеацетоновых тел в суточной порции мочи может доходить до 10–50 г и более.

Физическая нагрузка, голодание, диабет сопровождаются резким сокращением запасов углеводов, гликогена в печени, мышцах. Ткани находятся в состоянии энергетического голода (диабет– при недостаткеинсулина глюкоза не может с достаточной скоростью поступать в клетку). В этой ситуации благодаря возбуждению метаболических центров в ЦНС импульсами с хеморецепторовклеток, испытывающихэнергетическийголод, резкоусиливаютсялиполизи мобилизациябольшогоколичества жирных кислот из жировых депо в печень. В печени происходит интенсивное образование кетоновых тел. Образующиеся в большомколичествекетоновыетелас токомкровитранспортируются изпеченик периферическимтканям. Хотяпериферическиеткани сохраняют способность использовать кетоновые тела в качестве энергетического материала, однако ввиду необычайно высокой концентрации кетоновых тел в притекающей крови мышцы и другие органы не справляются с их окислением. И, как следствие, возникает патологическое состояние– кетоз.

ЛИПОПРОТЕИНЫ

Липопротеины– это высокомолекулярные водорастворимые частицы, представляющие собой комплекс белков и липидов, в котором белки совместно с полярными липидами формируют поверхностный гидрофильный слой, окружающий и защищающий внутреннюю гидрофобную липидную сферу от водной среды и обеспечивающий транспорт липидов в кровяном русле и их доставку в органы и ткани.

Толщина наружной оболочки липопротеиновой частицы (ЛП-частицы) составляет2,1–2,2 нм, чтосоответствует половине толщины липидного бислоя клеточных мембран.

129