ОБМЕН ТРИАЦИЛ- ГЛИЦЕРОЛОВ
ОБМЕН ТРИАЦИЛ- ГЛИЦЕРОЛОВ
Жиры - наиболее выгодная и основная форма депонирования энергии. Запасы гликогена обеспечивают организм энергией не более суток. Депонированный жир может обеспечивать организм энергией при голодании в течение 7 -8 недель.
Синтез жиров активируется в абсорбтивный период и происходит в основном в жировой ткани и печени. Если жировая ткань - место депонирования жира, то печень выполняет важную роль в превращении углеводов, поступающих с пищей, в жиры, которые затем секретируются в кровь в составе ЛПОНП и доставляются в другие ткани (в первую очередь, в жировую). Синтез жиров в печени и жировой ткани стимулируется инсулином.
Мобилизация жира активируется в тех случаях, когда глюкозы недостаточно для обеспечения энергетических потребностей организма: в постабсорбтивный период , при голодании и физической работе под действием гормонов глюкагона, адреналина, соматотропина. Жирные кислоты поступают в кровь и используются тканями как источники энергии.
Синтез жиров происходит в абсорбтивный период в печени и жировой ткани. Непосредственными субстратами в синтезе жиров являются ацил-Ко. А и глицерол-3 -фосфат. Метаболический путь синтеза жиров в печени и жировой ткани одинаков, за исключением разных путей образования глицерол-3 -фосфата.
Образование глицерол-3 -фосфата Синтез жиров в печени и жировой ткани идёт через образование промежуточного продукта - фосфатидной кислоты.
Предшественник фосфатидной кислоты - глицерол-3 -фосфат, образуется в печени двумя путями: • восстановлением дигидроксиацетонфосфата (ДАГ) - промежуточного метаболита гликолиза; • фосфорилированием глицеролкиназой свободного глицерола, поступающего в печень из крови (продукт действия ЛП-липазы на жиры ХМ (хиломикроны) и ЛПОНП).
В жировой ткани глицеролкиназа отсутствует, и восстановление ДАГ - единственный путь образования глицерол-3 - фосфата. Следовательно, синтез жиров в жировой ткани может происходить только в абсорбтивный период , когда глюкоза поступает в адипоциты с помощью белка-переносчика глюкозы ГЛЮТ-4, активного только в присутствии инсулина, и распадается по пути гликолиза.
В жировой ткани для синтеза жиров используются в основном жирные кислоты, освободившиеся при гидролизе жиров ХМ и ЛПОНП. Жирные кислоты поступают в адипоциты, превращаются в производные Ко. А и взаимодействуют с глицерол-3 -фосфатом, образуя фосфатидную кислоту. Фосфатидная кислота после дефосфорилирования превращается в диацилглицерол, который ацилируется с образованием триацилглицерола.
В адипоцитах также идёт синтез жирных кислот из продуктов распада глюкозы. В адипоцитах для обеспечения реакций синтеза жира распад глюкозы идёт по двум путям: • гликолиз, обеспечивающий образование глицерол-3 - фосфата и ацетил-Ко. А, • пентозофосфатный путь, окислительные реакции которого обеспечивают образование NADPH, служащего донором водорода в реакциях синтеза жирных кислот. Молекулы жиров в адипоцитах объединяются в крупные жировые капли, не содержащие воды, и поэтому являются наиболее компактной формой хранения топливных молекул. !!! Если бы энергия, запасаемая в жирах, хранилась в форме сильно гидратированных молекул, то масса тела человека увеличилась бы на 14 -15 кг.
Синтез ТАГ в печени. Образование ЛПОНП в печени и транспорт жиров в другие ткани Печень - основной орган, где идёт синтез жирных кислот из продуктов гликолиза. Жирные кислоты активируются и сразу же используются для синтеза жиров, взаимодействуя с глицерол-3 -фосфатом. Как и в жировой ткани, синтез жиров идёт через образование фосфатидной кислоты. Синтезированные в печени жиры упаковываются в ЛПОНП и секретируются в кровь.
На ЛПОНП, как и на ХМ, действует ЛП-липаза. Жирные кислоты поступают в ткани печени и используются для синтеза жиров. В процессе удаления жиров из ЛПОНП под действием ЛП-липазы ЛПОНП превращаются в ЛПНП. В ЛПНП основными липидными компонентами служат холестерол и его эфиры, поэтому ЛПНП являются липопротеинами, доставляющими холестерол в периферические ткани.
Глицерол, освободившийся из липопротеинов, кровью транспортируется в печень, где опять может использоваться для синтеза жиров. Скорость синтеза жирных кислот и жиров в печени существенно зависит от состава пищи. Если в пище содержится более 10% жиров, то скорость синтеза жиров в печени резко снижается.
Мобилизация жиров из жировой ткани Адипоциты (место депонирования жиров) располагаются в основном под кожей, образуя подкожный жировой слой, и в брюшной полости, образуя большой и малый сальники. Мобилизация жиров, т. е. гидролиз до глицерола и жирных кислот, происходит в постабсорбтивный период, при голодании и активной физической работе.
Гидролиз внутриклеточного жира осуществляется под действием фермента ТАГ- липазы. Этот фермент отщепляет одну жирную кислоту у первого углеродного атома глицерола с образованием диацилглицерола, а затем другие липазы гидролизуют его до глицерола и жирных кислот, которые поступают в кровь. Глицерол как водорастворимое вещество транспортируется кровью в свободном виде, а жирные кислоты (гидрофобные молекулы) в комплексе с белком плазмы - альбумином.
После еды при повышении концентрации глюкозы в крови увеличивается секреция инсулина. Инсулин активирует транспорт глюкозы внутрь адипоцитов, действуя на ГЛЮТ- 4, и синтез ЛП-липазы. ЛП-липаза гидролизует жиры в составе ХМ и ЛПОНП.
Жирные кислоты проникают в адипоцит, а глицерол транспортируется в печень. Так как в адипоцитах нет фермента глицеролкиназы, то свободный глицерол не может использоваться для синтеза ТАГ в этой ткани. Активированные жирные кислоты взаимодействуют с глицерол-3 -фосфатом, образующимся из дигидроксиацетонфосфата, и через фосфатидную кислоту превращаются в ТАГ, которые депонируются в адипоцитах.
Гормональная регуляция синтеза и мобилизации жиров Какой процесс будет преобладать в организме - синтез жиров (липогенез) или их распад (липолиз), зависит от поступления пищи и физической активности. В абсорбтивном состоянии под действием инсулина происходит липогенез, в постабсорбтивном состоянии - липолиз, активируемый глюкагоном. Адреналин, секреция которого увеличивается при физической активности, также стимулирует липолиз.
В жировой ткани индуцируется синтез ЛП- липазы в адипоцитах, следовательно, в этот период увеличивается поступление жирных кислот в адипоциты. Одновременно инсулин активирует ГЛЮТ-4. Поступление глюкозы в адипоциты и гликолиз также активируются. В результате образуются все необходимые компоненты для синтеза жиров: глицерол-3 -фосфат и активные формы жирных кислот.
В печени инсулин активирует ферменты, участвующие в превращении части глюкозы, поступающей с пищей, в жиры. Это - регуляторные ферменты гликолиза, пируватдегидрогеназный комплекс и ферменты, участвующие в синтезе жирных кислот из ацетил- Ко. А.
Результат действия инсулина на обмен углеводов и жиров в печени - увеличение синтеза жиров и секреция их в кровь в составе ЛПОНП доставляют жиры в капилляры жировой ткани, где действие ЛП-липазы обеспечивает быстрое поступление жирных кислот в адипоциты, где они депонируются в составе триацилглицеролов.
Регуляция мобилизации жиров Мобилизация депонированных жиров стимулируется глюкагоном и адреналином и, в меньшей степени, соматотропным гормоном и кортизолом. В постабсорбтивный период и при голодании глюкагон, действуя на адипоциты через аденилатциклазную систему, активирует протеинкиназу А, которая фосфорилирует и, таким образом, активирует гормончувствительную липазу, что инициирует липолиз и выделение жирных кислот и глицерина в кровь.
При физической активности увеличивается секреция адреналина , который действует через β-рецепторы адипоцитов, активирующие аденилатциклазную систему. Адреналин одновременно действует и на α-рецепторы адипоцитов , связанные с ингибированием G-белка , что инактивирует аденилатциклазную систему. Вероятно, действие адреналина двояко: при низких концентрациях в крови преобладает его антилиполитическое действие через α-рецепторы, а при высокой - преобладает липолитическое действие через β- рецепторы.
Для мышц, сердца, почек, печени при голодании или физической работе жирные кислоты становятся важным источником энергии. Печень перерабатывает часть жирных кислот в кетоновые тела, используемые мозгом, нервной тканью и некоторыми другими тканями как источники энергии. В результате мобилизации жиров концентрация жирных кислот в крови увеличивается. Когда постабсорбтивный период сменяется аборбтивным, инсулин активирует специфическую фосфатазу, которая дефосфорилирует гормончувствительную липазу, и распад жиров останавливается.
Нарушения жирового обмена. Oжирение Жировая ткань составляет 20 -25% от общей массы тела у женщин и 15 -20% у мужчин. Однако избыточное накопление жира в адипоцитах (ожирение) широко распространено. Запасы энергии в организме человека (масса 70 кг) Форма энергии Локализация Количество энергии, ккал Глюкоза и жирные Кровь 100 кислоты Гликоген Печень/мышцы 760 Жиры Жировая ткань 110 000 Белки Скелетные мышцы 25 000
Ожирение - важнейший фактор риска развития инфаркта миокарда, инсульта, сахарного диабета, артериальной гипертензии и желчнокаменной болезни. Ожирением считают состояние, когда масса тела превышает 20% от "идеальной" для данного индивидуума.
Первичное ожирение Характеризуется множеством гормональных и метаболических особенностей у лиц, страдающих этим заболеванием. В самом общем виде можно сказать, что первичное ожирение развивается в результате избыточной калорийности питания по сравнению с расходами энергии. Суточные потребности организма в энергии складываются из: • основного обмена - энергии, необходимой для поддержания жизни; основной обмен измеряют по поглощению кислорода или выделению тепла человеком в состоянии покоя утром, после 12 -часового перерыва в еде; • энергии, необходимой для физической активности.
Затраты энергии, необходимые для физической активности, разделяют на 3 уровня: I - 30% энергии от основного обмена (у людей, ведущих сидячий образ жизни); II - 60 -70% от энергии основного обмена (у людей, которые 2 ч в день имеют умеренную физическую нагрузку); III - 100% и более от энергии основного обмена (у людей, которые в течение нескольких часов в день занимаются тяжёлой физической работой).
В зависимости от интенсивности нагрузки и возраста суточная потребность в энергии колеблется у женщин от 2000 до 3000 ккал в день, а у мужчин - от 2300 до 4000 ккал. Количество потребляемой пищи определяется химическими регуляторами чувства голода и насыщения. Эти чувства определяются концентрацией в крови глюкозы и гормонов, которые инициируют чувство насыщения: холецистокинина, нейротензина, бомбезина, лептина.
