Практическое занятие № 14

Тема: Анаболизм липидов. Биосинтез жирных кислот. Обмен холестерола. Синтез кетоновых тел. Биохимия атеросклероза.

Цели занятия: 

Сформировать знания студентов об анаболизме липидов, биосинтезе ТАГов и фосфолипидов, о нарушении синтеза фосфолипидов как причине жирового гепатоза, о кетогенезе и значении его для организма в норме и при патологии, а также добиться усвоения ими вопросов обмена и транспорта холестерола в организме, биохимии атеросклероза, и сформировать навыки по трактовке биохимических анализов при постановке диагноза и проведению дифференциальной диагностики нарушения обмена липидов.

Хронометраж практического занятия:

1. Вводная беседа. Тестирование исходного уровня знаний— 15 мин.

2. Практическая часть

Собеседование по теме занятия – 45 мин

Разбор конкретной ситуации (ситуационных задач) - 45мин

3. Контроль усвоения темы —20 мин.

4. Подведение итогов и задание к следующему занятию —10 мин.

Продолжительность занятия — 3 часа (135 мин)

Методическое и материально-техническое оснащение (таблицы, химическая посуда, биологический материал, видеофрагменты, анимации)

Содержание темы:

Анаболизм липидов. Эндогенный синтез глицерина. Эндогенный синтез высших жирных кислот. Субстраты. Ферменты. Локализация процессов. Синтез нейтральных жиров в гепатоцитах и в адипоцитах. Особенности. Эндогенный синтез фосфолипидов в печени на примере фосфотидилхолина. Механизм активации холина. Нарушение синтеза фосфолипидов в печени из-за дефицита холина – одна из причин жирового гепатоза. Эндогенный синтез холестерола. Химизм начальных стадий до образования мевалоновой кислоты, далее схематично. Регуляция процесса. Особенности транспорта холестерола в ткани и из тканей. Синтез кетоновых тел.

Базисные знания: из курса органической химии структуры нейтральных жиров, холестерина, фосфолипидов

Студент должен уметь: применить свои знания на практике.

Учебная карта занятия:

Обсуждаемый материал по теме занятия поможет студентам в дальнейшем понимать процессы жировой инфильтрации печени и атеросклероза на биохимическом уровне, что будет способствовать правильному подбору лекарственных средств для лечения и профилактики этих заболеваний.

Тесты исходного уровня знаний.

1.РОЛЬ БИОТИНА В СИНТЕЗЕ ВЫСШИХ ЖИРНЫХ КИСЛОТ ЗАКЛЮЧАЕТСЯ В:

1.Синтезе ацетил-СоА

2.Синтезе малонил-СоА

3.Конденсации ацетил-СоА и малонила-СоА

4.Декарбоксилировании малонил-СоА

Ответ: 2

2.РЕГУЛЯТОРНЫМ ФЕРМЕНТОМ В СИНТЕЗЕ ВЫСШИХ ЖИРНЫХ КИСЛОТ ЯВЛЯЕТСЯ:

1.Ацетил-СоА-карбоксилаза

2.Пальмитатсинтаза

3.Ацилтрансферраза

4.Деацилаза

Ответ: 1

3.КАКОЙ ПРОЦЕСС ЯВЛЯЕТСЯ ИСТОЧНИКОМ ВОССТАНОВЛЕННЫХ ДЕГИДРОГЕНАЗ ПРИ БИОСИНТЕЗЕ ВЫСШИХ ЖИРНЫХ КИСЛОТ?

1.Гликолиз

2.Гликонеогенез

3.Липолиз

4.Апотомическое окисление глюкозы (пентозный шунт)

Ответ: 4

4.ВЫБРАТЬ ВЕЩЕСТВА, ЯВЛЯЮЩИЕСЯ ЛИПОТРОПНЫМИ ФАКТОРАМИ (ПРЕДУПРЕЖДАЮТ ЖИРОВУЮ ИНФИЛЬТРАЦИЮ ПЕЧЕНИ)

1.Серин

2.Холин

3.Этаноламин

4.Глицерин

Ответ: 1, 2, 3

5.В КАКОЙ ФОРМЕ ХОЛЕСТЕРИН ПИЩИ ПОСТУПАЕТ В КРОВОТОК? В СОСТАВЕ:

1.Хиломикронов

2.Смешанных мицелл

3.ЛПОНП

4.Комплекса с альбумином

Ответ: 1

6.ВЫБЕРИТЕ ПЕРВЫЙ СПЕЦИФИЧЕСКИЙ ПРОДУКТ, ОБРАЗУЮЩИЙСЯ В ПРОЦЕССЕ СИНТЕЗА ХОЛЕСТЕРИНА

1.Сквален

2.ГМГ-СоА

3.Ацетоацетил-СоА

4.Мевалоновая кислота

Ответ: 3

7.УСТАНОВИТЕ СООТВЕТСТВИЕ:

А.Холестерин

Б.Холевая кислота

В.Оба

Г.Ни один

1.Синтезируется в печени

2.Входит в хиломикроны

3.Является субстратом холестеролэстеразы

4.Субстрат реакции, приводящей к образованию дезоксихолевой кислоты

Ответ: 1-В, 2-А, 3-А, 4-Б

8.ПРИЧИНАМИ ГИПЕРХОЛЕСТЕРИНЕМИИ МОГУТ БЫТЬ:

1.Снижение активности липопротеинлипазы

2.Гликозилирование белков при стойкой гипергликемии

3.Уменьшение числа ЛПНП-рецепторов

4.Снижение активности ЛХАТ

Ответ: 2, 3, 4

Теоретическая часть.

Вопросы для собеседования.

1. Пути использования ацетил-СоА в организме.

2. Липогенез: биосинтез высших жирных кислот, источники, роль биотина. Суммарное уравнение биосинтеза пальмитиновой кислоты, роль малонил-СоА. Регуляция биосинтеза, источники НАДФНН+

3.Биосинтез глицерина.

4. Биосинтез ТАГ в жировой ткани и печени. Регуляция. Жировые депо организма.

5. Синтез фосфолипидов, роль фосфатидной кислоты как общего предшественника при синтезе ТАГ и ФЛ. Эндогенный синтез фосфолипидов в печени на примере фосфотидилхолина. Механизм активации холина. Нарушение синтеза фосфолипидов в печени из-за дефицита холина – одна из причин жирового гепатоза.

6. IIредставление о биосинтезе холестерина, химизм начальных стадий до образования мевалоновой кислоты, далее схематично. Роль оксиметилглутарил-СоАредуктазы в биосинтезе холестерина. Регуляция процесса биосинтеза холестерина.

7.Превращение холестерина в желчные кислоты. Выделение желчных кислот и холестерина из организма.

8.Биохимия атеросклероза.

9. Кетогенез: химизм реакций. Кетоновые тела (ацетоуксусная кислота, β-оксимасленая кислота, ацетон) и их биологическая роль. Кетолиз.

Ситуационные задачи.

1.Животному ввели метионин с меченой (С) метильной группой. Через некоторое время метка была обнаружена во фракции мембран. В составе какого соединения может быть найдена метка?

2. При рождении у ребенка отмечен ателектаз, т.е. спадение альвеол в конце выдоха, в результате - респираторный дистресс-синдром, который является причиной смертности новорожденных. С чем это связано? Как помочь ребенку?

3. Несколько лет назад рекомендовалось резкое ограничение употребления в пищу продуктов, содержащих Хс, особенно пожилым людям. Почему? В каких продуктах питания содержится много Хс? Каковы рекомендации в настоящее время?

4. Чрезмерное несбалансированное поступление в организм триацилглицеридов с пищей может повлечь за собой развитие атеросклероза. Почему? Ответ поясните схемой.

5.Чрезмерное несбалансированное поступление рафинированных углеводов с пищей может привести к алиментарному ожирению. Почему? Ответ поясните схемой.

6. Животному ввели меченую по углероду глюкозу. Метка была обнаружена в молекуле холестерина. Покажите схематично основные этапы участия глюкозы в синтезе холестерина.

7. У пациента в крови и моче резко повышено содержание бета-оксимасляной и ацетоуксусной кислот. Каков механизм их появления в крови и моче? Какие дополнительные исследования вы предложили бы для уточнения причин их появления?

8. При хроническом алкоголизме, как правило, наблюдается жировое перерождение печени. Каков механизм его развития? Введение каких веществ показано для его предотвращения и почему?

9. Пациенту с избыточным весом в результате алиментарного ожирения врач рекомендовал диету с малым количеством углеводов. Почему? Схематично показать взаимосвязь обмена углеводов и липидов.

Обучающие задачи

1.У 48-летнего мужчины ростом 1,91 в течение 8 лет после увольнения из армии вес изменился с 95 до 193 кг. В этот же период из-за ухудшения здоровья он бросил курить. Характер питания после увольнения из армии изменился незначительно, но резко уменьшились физические нагрузки. Он стал работать шофером. Подробный анализ показал, что в день он потребляет 3000 - 4000 ккал, из которых 40%- липидов. Ему назначили диету, калорийность которой составляла 35% от прежней и рекомендовали плавать 3-4 раза в неделю. Его вес начал снижаться по 3-4 кг в месяц, пока не достиг 154-150кг. Затем его перевели на богатую белком, низко углеводную, низко жировую диету. В результате через 1 год его вес восстановился до 93кг. Как подтвердить ожирение? Его осложнения?

Обсуждение: ожирение - одна из самых распространенных медицинских проблем во всем мире, оно связано с нарушениями механизмов, регулирующих питание (неумеренным питанием). Клинически ожирение определяется через соотношение роста и массы тела в виде индекса массы тела (ИМТ). ИМТ ( кг/М²)= вес(кг)/ Рост(м²)

ИМТ 25-30кг/м² - превышение веса или I степень ожирения, ИМТ >30 – II степень, ИМТ >40 – III степень – патологическая. Осложнения ожирения могут быть как хроническими, так и острыми. Наиболее часто ожирение связано со II типом СД: до 80% больных СД Iiстрадают ожирением. Часто ожирение сочетается с НБС, гипертонией, инсультом, аритмиями, заболеваниями мочевого пузыря. Лечение ожирения – профилактика этих заболеваний.

2.У 36-летней женщины при клиническом обследовании было обнаружено, что концентрация ТГ в сыворотке=7,3 мМ/л, Хс= 13,0. После расспроса она созналась, что страдает хроническим алкоголизмом. После прекращения потребления алкоголя концентрация ТГ снизилась до 2,0 мМ/л, Хс – до 5,0 мМ/л. Однако, через 3 года женщина вновь поступила на лечение, на этот раз у неё, наряду с нарушениями липидных показаний, была резко увеличена печень. Биопсия показала жировое перерождение печени, гепатоциты были инфильтрованы липидами. Какова причина?

Обсуждение: При алкоголизме спирт вызывает накопление в гепатоцитах НАД Н+Н и ионов водорода (Н+), в результате чего подавляется окисление жирных кислот. Жирные кислоты, поступающие в печень из жировой ткани не окисляются, а реэтерифицируются в ТАГ. Происходит повышение ТАГ, которые формируют вместе с апо – белками ЛПОНП. Последние, как правило, повышены на ранней стадии алкоголизма. По мере прогрессирования поражения печени снижается способность синтезировать апо-белки, в результате ТАГ задерживаются в гепатоцитах, приводя к развитию алкогольной жировой дистрофии печени. Кроме того, биосинтез ТАГов до стадии образования фосфатидной кислоты идет одинаково с образованием фосфолипидов. Дальнейший синтез или ТАГов , или фосфолипидов, будет идти в зависимости от присутствия в печени холина. При алкоголизме нарушено образование холина, вследствие чего биосинтез фосфолипидов затруднен, а биосинтез ТАГов, наоборот, усилен.

Задание на следующее занятие.

Вопросы по теме для самостоятельного изучения их студентами (Биохимия атеросклероза?).

Практические навыки, которыми должен овладеть студент по теме занятия:

сформировать навыки по трактовке биохимических анализов при постановке диагноза и проведению дифференциальной диагностики нарушения обмена липидов.

Темы для реферативных сообщений:

Ожирение, классификация, этиология и последствия, «польза диет», рекомендации врача-биохимика.

ПРИЛОЖЕНИЕ

Молекулярные механизмы патогенеза атеросклероза

Развитие атеросклероза проходит несколько стадий. Процесс начинается с повреждения эндотелия сосудов, причём повреждение может иметь различные механизмы. Важнейший механизм - повреждение эндотелия за счёт изменённой структуры ЛПНП, например в результате активации свободнорадикального ПОЛ в составе ЛПНП; повреждение провоцируется свободными радикалами, образующимися в процессе метаболизма или поступающими извне. В ходе ПОЛ в ЛПНП изменяется не только структура самих липидов, но и нарушается структура апопротеинов. Окисленные ЛПНП захватываются макрофагами через скевенджер-рецепторы. Этот процесс не регулируется количеством поглощённого холестерола, как в случае его поступления в клетки через специфические рецепторы, поэтому макрофаги перегружаются холестеролом и превращаются в "пенистые клетки", которые проникают в субэндотелиальное пространство. Это приводит к образованию жировых полосок в стенке кровеносных сосудов. На этой стадии эндотелий сосудов может сохранять свою структуру. При увеличении количества "пенистых клеток" происходит повреждение эндотелия сосудов. В норме клетки эндотелия секретируют простагландин I₂ (простациклин I₂), который ингибирует агрегацию тромбоцитов. При повреждении клеток эндотелия тромбоциты активируются. Во-первых, они секретируют тромбоксан А₂ (ТХ А₂, который стимулирует агрегацию тромбоцитов, что может привести к образованию тромба в области атеросклеротической бляшки; во-вторых, тромбоциты начинают продуцировать пептид - тромбоцитарный фактор роста, стимулирующий пролиферацию ГМК. ГМК мигрируют из медиального слоя во внутренний слой артериальной стенки и способствуют таким образом росту бляшки. Далее происходит прорастание бляшки фиброзной тканью (коллагеном, эластином); клетки под фиброзной оболочкой некротизируются, а холестерол откладывается в межклеточном пространстве. На этой стадии в центре бляшки образуются даже холестериновые кристаллы. На последних стадиях развития бляшка пропитывается солями кальция и становится очень плотной. В области бляшки часто образуются тромбы, перекрывающие просвет сосуда, что приводит к острому нарушению кровообращения в соответствующем участке ткани и развитию инфаркта. Чаще всего атеросклеротические эластином); клетки под фиброзной оболочкой некротизируются, а холестерол откладывается бляшки развиваются в артериях миокарда, поэтому наиболее распространённое заболевание, развивающееся в результате атеросклероза, - инфаркт миокарда.

Биохимические основы лечения атеросклероза и предупреждения развития инфаркта миокарда

Важным лечебным фактором, снижающим риск развития гиперхолестеролемии и атеросклероза, является гипокалорийная и гипохолестериновая диета. Поступление холестерола с пищей не должно превышать 300 мг/сут

Холестерол - стероид животного происхождения, поэтому он поступает в организм при употреблении животных жиров и жирного мяса. Растительная пища не содержит холестерола, поэтому у людей среднего и старшего возраста она должна составлять основу рациона.

К лечебным и профилактическим факторам относят обогащение пищи полиеновыми жирными кислотами семейства ω-3, уменьшающими риск тромбообразования. Ненасыщенные жирные кислоты способствуют более быстрому выведению холестерола из организма, хотя механизм этого явления до конца не выяснен. В то же время доказано, что полиеновые кислоты подавляют синтез тромбоцитарного фактора роста и таким образом замедляют развитие атеросклеротической бляшки.

Витамины С, Е, А, обладающие антиоксидантными свойствами, ингибируют перекисное (свободнорадикальное) окисление липидов в ЛПНП и поддерживают нормальную структуру липидов ЛПНП и их метаболизм.

Развитие атеросклеротической бляшки в клетках эндотелия кровеносных сосудов.

Однако меры по исправлению диеты недостаточны при лечении выраженной гиперхолестеролемии и атеросклерозе. Лечение гиперхолестеролемии, как правило, комплексное.

Один из принципов лечения - "размыкание" цикла энтерогепатической циркуляции жёлчных кислот. Для этого используют лекарства типа холестирамина - полимера, который в кишечнике адсорбирует жёлчные кислоты, выделяется с фекалиями и таким образом уменьшает возврат жёлчных кислот в печень. В печени увеличивается

Таблица. Основы диеты, снижающей количество холестерола и жиров в организме человека

Проводимое вмешательство	Количество холестерола и жиров	Источники питания
Снижение потребления общего количества жиров Снижение насыщенных жиров	<30% суточной энергии <7-10%	Уменьшить потребление масла, маргарина, цельного молока, мороженого, жирных сыров, жирного мяса, шоколада
Использование пищи с высоким содержанием белка		Рыба, цыплята и индейка (без шкурки), телятина
Использование сложных углеводов, клетчатки, содержащейся во фруктах и овощах	~ 35-40 г/сут клетчатки и пектинов растений	Фрукты, овощи, бобы и соя, неочищенные зерновые продукты
Снижение холестерина в пище	<300 мг/день	Не более 2 яиц в неделю, печень 2 раза в месяц
Умеренное увеличение использования масел, содержащих полиеновые жирные кислоты	Мононенасыщенные (10-1 5% энергии) Полиненасыщенные (7-10% энергии)	Подсолнечное, кукурузное, оливковое масло

захват холестерола из крови для синтеза новых жёлчных кислот. Препараты типа холестирамина называют секвестрантами жёлчных кислот.

Наиболее эффективные препараты, применяемые при лечении атеросклероза, - ингибиторы ГМГ-КоА-редуктазы. Эти препараты - антибиотики, например мевакор, в печени трансформируются в активную форму и эффективно ингибируют регуляторный фермент биосинтеза холестерола. Такие препараты могут практически полностью подавить синтез собственного холестерола в организме. В этих условиях печень увеличивает захват холестерола из крови. Для этого в клетках печени почти вдвое увеличивается синтез белков-рецепторов ЛПНП и, соответственно, увеличивается захват ЛПНП из крови. Таким образом концентрация холестерола в крови даже у больных с гетерозиготной формой семейной гиперхолестеролемии может быть доведена практически до нормы.

Лекарственные препараты - фибраты (клофибрат, фенофибрат) - ускоряют катаболизм ЛПОНП, активируя ЛП-липазу. Эти препараты также активируют окисление жирных кислот в печени, уменьшая тем самым синтез триацилглицеролов и эфиров холестерола и, как следствие, секрецию ЛПОНП печенью. Клофибрат индуцирует синтез ферментов пероксисом, способных окислять жирные кислоты. Фибраты обычно применяют при сочетании гипертриглицеролемии и гиперхолестеролемии. Для эффективного лечения атеросклероза применяют, как правило, комбинированное воздействие нескольких лекарственных препаратов.

Развитие атеросклеротической бляшки в клетках эндотелия кровеносных сосудов.





Для выяснения предрасположенности к развитию атеросклероза определяют общее содержание холестерина в сыворотке крови и в составе ЛВП, рассчитывают коэффициент атерогенности по формуле

К= .

В таблице даны величины холестеринового коэффициента атерогенности у здоровых людей разных возрастных групп и больных ишемической болезнью сердца (ИБС) - наиболее частым осложнением атеросклероза.

Возраст	Холестериновый коэффициент
Здоровые: 20-30 лет	2,0-2,8
Старше 30 лет	3,0-3,5
Больные ишемической болезнью сердца (осложнение атеросклероза)	4,0-7,0

Практическое занятие № 15. Коллоквиум «Обмен углеводов и липидов»