ЛЕКЦИЯ «ОБМЕН ЛИПИДОВ» Часть 1: Ассимиляция пищевого жира Липопротеины плазмы крови
НГМУ, кафедра медицинской химии д.б.н., доцент Суменкова Дина Валерьевна
Актуальность темы «Обмен липидов» - Липиды играют важную роль в функционировании живых организмов:
- фосфолипиды – основа клеточных мембран
- Знание биохимии липидов необходимо для понимания научных основ профилактики заболеваний:
- незаменимые ЖК - кардиопротекторы
- Знание биохимии липидов необходимо для понимания патогенеза ряда заболеваний, например:
- атеросклероза – основной причины сердечно-сосудистых заболеваний
- заболеваний, объединенных в понятие «метаболический синдром», причина которых – ожирение: сахарный диабет II типа, гипертоническая болезнь, атеросклероз
- заболеваний, связанных с дефицитом жирорастворимых витаминов и незаменимых жирных кислот по причине нарушения переваривания и всасывания жиров пищи, что отражается в том числе и на состоянии тканей полости рта
План лекции - Ассимиляция пищевых жиров
- Липопротеины плазмы крови
Цель лекции: знать химико-биологическую сущность процессов усвоения пищевого жира, а также строение, классификацию, функции липопротеинов плазмы крови, метаболизм хиломикронов - Самостоятельное повторение из курса Химии:
АССИМИЛЯЦИЯ (усвоение) ПИЩЕВОГО ЖИРА ПЕРЕВАРИВАНИЕ ВСАСЫВАНИЕ ТРАНСПОРТ Этапы ассимиляции пищевых жиров - Эмульгирование – подготовка жира к перевариванию с образованием мицелл переваривания
- Переваривание (гидролиз) жира в тонком кишечнике
- Образование и всасывание смешанных мицелл
- Ресинтез жира в энтероцитах
- Формирование хиломикронов (ХМ) и их транспорт через лимфу в кровь
- Метаболизм ХМ: «созревание» и действие липопротеинлипазы (ЛП-липазы)
- Транспорт продуктов гидролиза ТАГ в ткани
ЭТАП 1. Эмульгирование пищевого жира Эмульгирование – образование мелких капелек жира (до 0,5 мкм) из больших липидных капель с участием амфифильных соединений в 12-перстной кишке. Значение процесса – создание условий для эффективного переваривания (обеспечение взаимодействия жира с водой и ферментами): - образование гидратной оболочки для возможности реакции гидролиза
- увеличение поверхности контакта гидролаз с молекулами жира
Механизм процесса: гидрофобная часть амфифильных соединений погружается в липидную каплю, а полярные (гидрофильные) группы, имеющие отрицательный заряд, отталкиваются, разрывая ее и стабилизируя (обратное слипание невозможно). Амфифильные соединения
Содержат гидрофобные и гидрофильные группы
В эмульгировании пищевого жира участвуют:
- компоненты мицелл желчи:
желчные кислоты, ФЛ, холестерол (12,5:2,5:1)
Желчные кислоты - Синтезируются из холестерина в печени (реакции монооксигеназного окисления с образованием ОН-групп)
- Первичные желчные кислоты: холевая, хенодезоксихолевая и
их конъюгаты с глицином (преобладают при углеводной диете)
и таурином (преобладают при белковой диете)
- Значение конъюгации с аминокислотами: повышение амфифильности и эмульгирующей способности желчи
ЭТАП 2. Гидролиз пищевого жира
Основные ферменты
|
Место синтеза
|
Место действия
|
Оптимальные условия для проявления активности, активаторы /ингибиторы
|
Субстрат
|
Продукт
|
Панкреатическая липаза
|
Поджелудочная железа
|
12-перстная кишка
|
рН 8,0
активаторы:
желчь
колипаза
|
ТАГ
(sn-1 и sn-3)
|
ЖК
2-МАГ глицерин (при работе изомеразы)
|
Панкреатическая фосфолипаза
| | |
рН 8,0
активаторы:
желчь
|
ФЛ
|
ЖК, лизо-фосфолипиды
|
Холестерол-эстераза
| | | |
ЭХ
|
Х , ЖК
|
Основные липиды пищи: триацилглицеролы, фосфолипиды (лецитин) и эфиры холестерола
Механизм активации панкреатической липазы – основного фермента переваривания пищевого жира
Механизм активации колипазы – частичный протеолиз
Механизм активации панкреатической липазы – белок-белковые взаимодействия (присоединение белка-активатора)
Гидролиз ТАГ - Основной путь – неполный гидролиз ( 72% ТАГ):
ТАГ + 2 Н2О → 2-МАГ + 2 ЖК (панкреатическая липаза) - Дополнительный путь – полный гидролиз ( 22% ТАГ):
2-МАГ → 1-МАГ ( панкреатическая изомераза) 1-МАГ + Н2О → ЖК + глицерин (панкреатическая липаза) ЖК (< 10С) всасываются самостоятельно (ЖК молока) - ЖК (> 10С), 2-МАГ всасываются в составе смешанных мицелл и участвует в ресинтезе жира в энтероцитах
- Глицерин поступает в кровь или участвует в ресинтезе жира в энтероцитах
ЭТАП 3. Образование и всасывание смешанных мицелл (мицелл всасывания) - Мицеллы всасывания формируются самопроизвольно
- Состав: 2-МАГ, ЖК, холестерол, продукты переваривания фосфолипидов, жирорастворимые витамины, желчные кислоты
- Ядро мицеллы гидрофобно, оболочка – гидрофильна
- Механизм всасывания: пиноцитоз или диффузия
- Желчные кислоты под действием ферментов бактерий теряют глицин, таурин, 7-ОН → вторичные желчные кислоты (литохолевая, дезоксихолевая), которые возвращаются в печень
Нарушение процессов переваривания
Для полноценного переваривания и всасывания жиров необходимо:
- нормальная работа печени и желчевыводящих путей
- наличие панкреатических ферментов и щелочного рН в 12-перстной кишке
- нормальное состояние энтероцитов, лимфатической системы кишечника и регионарной кишечно-печеночной циркуляции
Нарушение переваривания жиров → нарушение всасывания → стеаторея (жирный стул)
Последствия стеатореи:
- дефицит незаменимых ЖК (линолевая, линоленовая, арахидоновая)
- дефицит жирорастворимых витаминов (А, Е, Д, К)
Роль желчи в процессах переваривания и всасывания жиров - эмульгирование жиров и стабилизация тонкодисперсной эмульсии → облегчение взаимодействия молекул ТАГ с панкреатической липазой и водой
- активация ферментов переваривания пищевого жира
- нейтрализация химуса (желудочного содержимого) за счет НСО3- и создание оптимального рН для липаз
- образование смешанных мицелл (мицелл всасывания)
ЭТАП 4. Ресинтез жира в энтероцитах (ОБРАТНЫЙ СИНТЕЗ ЖИРА) Биологический смысл: синтезируются жиры, специфичные для человека и качественно отличающиеся от пищевого жира (жирнокислотный состав, положение жирных кислот в молекулах ТАГ) Этапы: - образование активной формы ЖК – ацил-КоА:
ЖК (RCOOH) + HS-КoA + АТФ → ацил-КоА (RCOSKoA) +АМФ + Н4Р2О7 (РРI) фермент: ацил-КоА синтетаза (лигаза), HS-КoA – кофермент А (производное витамина В5, пантотеновой кислоты) - ресинтез ТАГ, ФЛ, эфиров холестерина
Ресинтез ТАГ моноацилглицероловый путь (гладкий ЭР): - 2-МАГ + 2 ацил-КоА (RCOSKoA)
→ ТАГ + 2 HS-КoA (ацилтрансфераза) глицерофосфатный путь (шероховат. ЭР, митохондрии): - глицерол + АТФ → глицерол-3-Р + АДФ (глицеролкиназа)
- глицерол-3-Р + 2 ацил-КoA (RCOSKoA) →
1,2-ДАГ-3-Р (фосфатидная кислота) + 2 HS-КoA (ацилтрансфераза) - фосфатидная кислота + Н2О →
1,2-ДАГ + РI (фосфатидатфосфогидролаза, или фосфатаза) - 1,2-ДАГ + ацил-КоА →
ТАГ + HS-КoA (ацилтрансфераза) Ресинтез эфиров холестерола - холестерол + ацил-КoA → ацилхолестерол + HS-КoA
ацил-холестерол-ацилтрансфераза (АХАТ) Реэтерификация холестерола в кишечнике напрямую влияет на его всасывание в кровь - Подавление активности этой реакции снизит концентрацию холестерола в крови (лекарственные препараты для лечения атеросклероза)
Пути ресинтеза фосфолипидов в кишечнике (как и синтез в других тканях): 1. С использованием 1,2-ДАГ и присоединением активной (фосфорилированной) формы холина и этаноламина (ресинтез лецитина и фосфотидилэтаноламина) 2. С использованием фосфатидной кислоты и присоединением инозитола или серина (ресинтез фосфатидилинозитола, фосфатидилсерина) Этап 5. Формирование хиломикронов (ХМ) и их транспорт через лимфу в кровь - Молекулы ресинтезированного жира гидрофобны или амфифильны, поэтому в кровотоке нуждаются в переносчике
- ХМ – транспортная форма экзогенного жира
- ХМ – липопротеиновые частицы (100 – 1000 нм, плотность менее 1)
- Состав: 85% ТАГ, 5% Х и ЭХ, 3% ФЛ, 2% белка (интегральный апоВ-48, поверхностный апоА-I)
- Транспорт экзогенного жира из кишечника в кровоток осуществляется по лимфатическим путям, а не через систему воротной вены, что связано с большим размером ХМ
Этап 6. Метаболизм ХМ: «созревание» (обмен аполипопротеинами с ЛПВП)
апоС-II – активатор липопротеиновой липазы (ЛП-липазы)
апоЕ – лиганд к В, Е-рецептору клеточной мембраны гепатоцитов
Метаболизм ХМ: действие липопротеин-липазы Этап 7. Транспорт продуктов гидролиза в ткани - В абсорбтивный период синтез ЛП-липазы жировой ткани индуцируется инсулином.
- КМ ЛП-липазы сердца характеризуется низким значением, что способствует перераспределению субстрата в пользу ткани сердца в постабсорбтивный период (сердце активно использует ЖК как энергетический субстрат)
ЛИПОПРОТЕИНЫ ПЛАЗМЫ КРОВИ СТРУКТУРА КЛАССИФИКАЦИЯ МЕТАБОЛИЗМ БИОЛОГИЧЕСКАЯ РОЛЬ Структура липопротеинов (ЛП)
ЛП – сложные белково-липидные комплексы:
Химические связи между основными компонентами комплекса носят нековалентный характер (гидрофобные и ионные взаимодействия), что обусловливает обмен между липопротеинами
Классификация ЛП (по плотности и электрофоретической подвижности) и химический состав
Класс
|
Химические соединения, %
| | | |
d, нм
|
г/мл
|
М.м.
кДа
| | |
ТАГ
|
ЭХ + Х
|
ФЛ
|
Апо
| | | |
ЛПВП
(α-ЛП)
|
3
|
20
|
27
|
50
|
8-20
|
1,063-1,21
|
200-400
|
ЛПНП
(β-ЛП)
|
7
|
50
|
21
|
22
|
20-25
|
1,006-1,063
|
1-3×103
|
ЛПОНП
(пре β-ЛП)
|
55
|
17
|
18
|
10
|
30-90
|
0,95-1,006
|
3-10×103
|
ХМ
(неподвижны)
|
85
|
5
|
3
|
2
|
100-1000
|
< 0,95
|
до 40×106
| Биологическая роль ЛП - Транспорт липидов:
- ХМ (хиломикроны) – экзогенный жир из кишечника в ткани
- ЛПОНП (липопротеины очень низкой плотности) – эндогенный жир, синтезированный в печени
- ЛПНП (липопротеины низкой плотности) – холестерин из печени в ткани через В, Е-рецепторы
- ЛПВП (липопротеины высокой плотности) – холестерин из тканей и ЛПНП в печень («обратный» транспорт)
- Транспорт стероидных и тиреоидных гормонов, жирорастворимых витаминов, ксенобиотиков, лекарственных препаратов
Аполипопротеины - белковые компоненты ЛП
Основныеапобелки
|
М.м.
|
ЛП
|
А-I
|
28300
|
ХМ, ЛПВП
|
B-48
|
260000
|
ХМ
|
B-100
|
550000
|
ЛПОНП, ЛПНП
|
С-II
|
8800
|
ХМ, ЛПОНП, ЛПВП
|
D
|
32500
|
ЛПВП
|
E
|
34000
|
ХМ, ЛПОНП, ЛПНП, ЛПВП
|
Взаимодействие апопротеина с липидным компонентом происходит при участии амфипатных α-спиральных областей молекулы белка, одна сторона которых содержит полярные аминокислоты, а другая – гидрофобные. Именно эта структурная особенность аполипопопротеинов важна для реализации их функциональных свойств.
Функции аполипопротеинов - структурообразующая:
- интегральные белки (апоВ-48, апоВ-100)
- периферические белки (апоЕ, апоС, апоА-I)
- рецепторная (апоЕ-лиганд В,Е-рецептора, апоА-I – лиганд ЛПВП-рецептора)
- кофакторная (апоС-II для ЛП-липазы, апоА-I для ЛХАТ)
- транспортная (связывание лигандов различной химической природы)
Заключение - Ассимиляция – многоэтапный процесс усвоения пищевых жиров от переваривания до транспорта в ткани
- Эффективность ассимиляции зависит от работы печени и желчевыводящих путей, поджелудочной железы и кишечника, активности липопротеинлипазы эндотелия сосудов мышечной и жировой ткани
- Нарушение процессов ассимиляции пищевого жира является причиной дефицита незаменимых жирных кислот, жирорастворимых витаминов, гиперхиломикронемии (гипертриацилглицеролемии I типа)
- Липопротеины плазмы крови – транспортная форма липидов в крови. Кроме основной функции липопротеины играют важную роль в транспорте биологически активных веществ и в регуляции метаболических процессов
Литература - Биохимия: учебник для вузов / ред. Е. С. Северин. - М.: ГЭОТАР-Медиа, 2007. -784 с. (раздел 8, с. 370-391)
- Биологическая химия с упражнениями и задачами: учебник / ред. С.Е. Северин. – М.: ГЭОТАР-Медиа, 2013. -624 с. (модуль 8, с. 326-342)
|
Скачать 0.92 Mb.