Обмен триглицеридов и холестерина в тканях

Внутриклеточные процессов расщепления и синтеза липидов различных классов

Высшие жирные кислоты могут окисляться в клетках тремя путями α-, β- и ω-окисления. Процессы α- и ω-окисления высших жирных кислот идут в микросомах клеток и играют в основном пластическую функцию - в ходе этих процессов идет синтез гидроксикислот, кетокислот и кислот с нечетным числом атомов углерода, необходимых для клеток. Основным способом окисления высших жирных кислот является процесс β-окисления. Этот процесс можно определить как процесс ступенчатого окислительного расщепления высших жирных кислот, в ходе которого идет последовательное отщепление двухуглеродных фрагментов в виде ацетил-КоА со стороны карбоксильной группы активированной молекулы высшей жирной кислоты.

Поступающие в клетку высшие жирные кислоты подвергаются активации с превращением их в ацил-КоА. Процесс β-окисления жирных кислот идет в матриксе митохондрий. Активированная жирная кислота в матриксе митохондрий подвергается ступенчатому циклическому окислению. В результате одного цикла β-окисления радикал жирной кислоты укорачивается на 2 атома углерода, а отщепившийся фрагмент выделяется в виде ацетил-КоА, который может поступать в цикл трикарбоновых кислот для окисления. Для сравнения: при окислении 3 молекул глюкозы, содержащих также 18 атомов углерода, клетка получает только 114 молекул АТФ, т.е. высшие жирные кислоты являются более выгодным энергетическим топливом для клеток по сравнению с моносахаридами. По-видимому, это обстоятельство является одной из главных причин того, что энергетические резервы организма представлены преимущественно в виде триацилглицеринов, а не гликогена.

Общее количество свободной энергии, выделяющееся при окислении 1 моля стеариновой кислоты составляет около 2632 ккал, из них накапливается в виде энергии макроэргических связей синтезированных молекул АТФ около 1100 ккал. Таким образом, аккумулируется примерно 40% всей выделяющейся свободной энергии.

В условиях длительной интенсивной работы, требующей больших энергозатрат, жирные кислоты, поступающие из жировых депо, становятся основным видом "энергетического топлива". Значение их как энергетического топлива еще более возрастает при недостатке глюкозы в клетках органов и тканей, например при сахарном диабете или голодании.

Для синтеза жирных кислот необходимы восстановительные эквиваленты в виде НАДФН. Насыщенные высшие жирные кислоты синтезируются путем последовательного удлинения углеводородного радикала на два углеродных атома в ферментных системах клетки. Источником двухуглеродных фрагментов при синтезе других высших жирных кислот в цитозоле служит малонил-КоА, в митохондриальных системах для удлинения ацильного радикала используется ацетил-КоА.

Триглицериды синтезируются в клетках различных органов и тканей в качестве резервных питательных веществ, однако их синтез с наибольшей интенсивностью протекает в клетках печени и в клетках жировой ткани. Для синтеза необходимы высшие жирные кислоты и глицерол. Синтез резервных триацилглицеринов идет в период абсорбции продуктов пищеварения и поступления их во внутреннюю среду организма. В постабсорбционном периоде идет мобилизация резервных триглицеридов. Они расщепляются в клетках под действием ферментов липаз.

Суточная потребность человека в холестероле составляет около 1г, причем вся потребность в этом соединении может быть удовлетворена за счет его эндогенного синтеза. Экзогенный пищевой, холестерол также эффективно усваивается организмом. У здорового человека поступление холестерола с пищей и его эндогенный синтез хорошо сбалансированы. Поступление 2-3 г холестерола с пищей почти полностью тормозит эндогенный синтез; полное отсутствие в пище приводит к тому, что в сутки в организме будет синтезироваться около 1 г холестерола. Основным органом, в котором идет синтез холестерола, является печень. В печени синтезируется 50-80% эндогенного холестерола, 10-15% холестерола синтезируется в клетках кишечника, около 5% образуется в коже. Объем синтеза холестерола в других органах и тканях незначителен, хотя ферментные системы, обеспечивающие его синтез, присутствуют в клетках большинства органов и тканей. В условиях обычного пищевого рациона во внутреннюю среду организма поступает около 300 мг экзогенного холестерола, а 500-700 мг холестерола организм получает за счет его эндогенного синтеза.

Общее содержание холестерола в организме составляет около 140 г. Основная масса этого соединения включена в состав клеточных мембран. Однако около 10 г холестерола постоянно находится в плазме крови в составе липопротеинов. Концентрация холестерола в плазме крови составляет 3,5-6,8 мМ/л. Избыток холестерола в клетках запасается в виде эфиров олеиновой кислоты, в состав мембран входит свободный холестерол.

Холестерол используется в организме для синтеза желчных кислот, из него синтезируются стероидные гормоны, в коже из 7-дегидрохолестерола под действием ультрафиолетовой радиации образуется витамин Д. Избыток холестерола выводится из организма с желчью; часть избыточного холестерола может поступать в просвет кишечника непосредственно из его стенки. Холестериновый гомеостаз в организме - результат динамического равновесия процессов 1) поступления его в организм и эндогенного синтеза; 2) процессов использования холестерола для нужд клеток и его выведения из организма.

Холестерол синтезируется в клетках из двухуглеродных группировок ацетил-КоА. Процесс синтеза холестерола включает 35 последовательных энзиматических реакций. Избыток холестерола в мембранах клеток нарушает их микровязкость и работу трансмембранных транспортных систем. Избыток холестерола оказывает на клетки токсический эффект. В клетках периферических тканей имеется несколько механизмов, предотвращающих избыточное накопление холестерола в их мембранах: 1) при избыточном поступлении холестерола в клетку за счет рецептор-опосредованного захвата ЛПНП, количество β-рецепторов на поверхности клетки уменьшается; 2) излишнее накопление холестерола в мембранах тормозит работу собственного механизма синтеза холестерола; 3) избыток холестерола переводит свободный холестерол в его эфиры, которые резервируются в клетке в специальных вакуолях.