2 курс / Биохимия / БИОХИМИЯ

очень низкой плотности (ЛПОНП) содержат высокий процент триацилглицеринов и небольшой – белка, при электрофорезе ХМ остаются на старте, а ЛПОНП – называют пре- ЛП. Меньшие частицы – липопротеины низкой плотности (β-ЛП) – основные переносчики холестерина. Липопротеины высокой плотности (ЛПВП) (α-ЛП) содержат самое

большое количество белка. И это единственный класс ЛП, которые содержат больше компонентов оболочки, чем сердцевины.

Характеристика основных классов липопротеинов

Название по		Состав		Место	Функции
плотности	ЭФ подвиж-	Липиды	Апопротеины	синтеза
	ности
ХМ (хиломик-	ХМ	ТГ, ХС	А, В, С, Е	Кишечник	Экзогенный
роны)					транспорт
ЛПОНП ЛП	Пре-β-ЛП	ТГ, ХС	В, С, Е	Печень	Эндогенный
очень низкой					транспорт
плотности
ЛПНП ЛП	β-ЛП	ХС	В	Сосуд. рус-	Прямой
низкой плот-				ло, печень	транспорт
ности					холестерина
ЛПВП ЛП вы-	α-ЛП	ХС	А, Е, Д	Печень,	Обратный
сокой плотно-				кишечник	транспорт
сти					холестерина

	Различают экзогенный, т.е. транспорт пищевых липидов и эндо-
	генный транспорт – т.е. транспорт липидов, синтезированных в орга-
	низме.
				жирыпищи
	Э			жирыпищи
	к	Жировая	ХМ	лимфа	желчныекислоты
	з
		Т
	о	К
	ег	А ЛПЛ
	н	Н		r - ХМ
	н	И
	ы	Мышечная
	й
	э	Жировая
	н	Т			ЛПВП
	д	К
	о	А ЛПЛ			ЛХАТ
	г	Н		ЛПНП
	е	И
	н	Мышечная			непеченочные
	н
					клетки
	ы
	й		триацилглицериныглцерды		холестерин
				Экзогенный транспорт

182

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 ли-

попротеинлипазы – 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 гидро-

лизует 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 (ремнант-

остаток). 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, ко-

торая 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 лино-

левой жирной кислоты (незаменимая жирная кислота), содержится в печени, мясе. ЭПК синтезируется из линоленовой (незаменимая жирная кислота), содержится в морской рыбе.

Классификация

козаноид

циклоокс

сигеназа

йкотриены

простаг

тациклины

тромб саны

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.

		Арахидоновая кислота
14	11	8	5	СООН
				Арахидоновая
				кислота 20:4
20				5,8,11,14 6

184

О
5	СООÃ
9
10	Простагландин Е2 PGE2
11
ОН	ОН

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+, тром-

бина, 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 при-

сутствует 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 противовоспалитель-

ный 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 желуд-

ка. 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

Процесс, ткань	РGE2	РGF
Гладкая мускулатура матки	Расслабляет	Сокращает
Аллергические реакции	Индуцирует	Подавляет

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. -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

N

NH2

N + Н4Р2О7

пирофосфат

R

COOH+АТФ

O

O

N

N

R

C ~ O

P

O

CH

O

Н2О

O-

2

2Н3РО4

OH

OH

ациладенилат

+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. -окисление

В митохондриях происходит перенос остатка жирной кислоты с карнитина на КоА митохондрий с образованием ацил-КоА. Карнитин

вновь возвращается в цитозоль.

O

R

CH 2

CH 2

CH 2

C

ацил-КоА

ФАД (ацилКоАдегидрогеназа)

H

O

+ФАДН2

R

CH 2

C

C

C

H

НДЦ

транс-изомер

½ О2

бета-еноилацил-КоА

+2 Н3РО4

еноилгидратаза

+2 АДФ

+ Н2О

ФАД + Н2О + 2 АТФ

188

R CH 2

R CH2

R CH 2

ацил-КоА

OH					H					O
C					C					C
H					H						L-бета-гидроксиацил-КоА
	Бета-гидроксиацил-КоА-дегидрогеназа
	+НАД+
O										O	+НАДН+Н+
										C~SKoA
C				CH2
	бета-кетоацил-КоА										ПДЦ
											½ О2
						+НsКоА					+3 Н3РО4
						тиолаза					+3 АДФ

НАД+ + Н2О + 3АТФ

O O

C~ S K o A + CH 3 C

ацетил-КоА

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] Ã 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 Ã молекула АТФ, за-

траченная 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

сукцинил-КоА.

				O	+ СО + АТФ, биотин
CH3		CH2		C
					АДФ + Рн
пропионил-КоАкарбоксилаза

O

CH3 CH C COOH

метилмалонил-KoA

VitВ12

мутаза

O

HOOC		CH2 CH2 C	ЦТК

сукцинил-КоА

Регуляция окисления жирных кислот

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

Цитозоль

Происходит активация глицерина с образованием - глицерофосфата, который поступает в митохондрии с участием α- глицерофосфатного челночного механизма:

	CH2OH		+ АТФ			CH2OH
		CHOH						CHOH			+ АДФ
			глицеролкиназа
		CH2OH						CH2OPO3H2
	глицерин								-глицерофосфат
	Митохондрии
	CH2OH		+ ФАД		CH2OH					+ ФАДН2
	CHOH			C					O		+1/2 О2
		-глицерофосфат-									+ 2АДФ
				CH2OPO 3H2
	CH2OPO3H2		дегидрогеназа								+ 2Н3РО4
	-глицерофосфат		диоксиацетонфосфат
				Цитозоль						ФАД + Н2О + 2АТФ

Образующийся в митохондриях диоксиацетонфосфат возвращается в цитозоль, где вступает в реакции специфического пути катаболизма глюкозы.

CH2OH

H

C

O

триозофосфатизомераза H

C

O

C

OH

CH2OPO3H2

CH2OPO3H2

диоксиацетонфосфат

3-фосфоглицериновый альдегид (3-ФГА)

Дальнейшие превращения 3фосфоглицеринового альдегида могут быть двоякими:

1)по реакциям глюконеогенеза до глюкозо-6-фосфата и далее с

образованием свободной глюкозы;

2)по реакциям гликолиза до пирувата, который затем окисляется

вобщей стадии катаболизма до СО2 и Н2О.

Энергетический эффект окисления глицерина до СО2 и Н2О

- На стадии глицеролкиназы затрачена на образование	-1 АТФ
-глицерофосфата

191