52. Различия синтеза триацилглицеринов (таг) в печени и жировой ткани. Взаимопревращение глицерофосфолипидов. Жировое перерождение печени. Липотропные факторы.
ОБМЕН ТРИАЦИЛГЛИЦЕРОЛОВ
Приём пищи человеком происходит иногда со значительными интервалами, поэтому в организме выработались механизмы депонирования источников энергии. Жиры - наиболее выгодная и основная форма депонирования энергии. Запасы гликогена в организме не превышают 300 г и обеспечивают организм энергией не более суток. Депонированный жир может обеспечивать организм энергией при голодании в течение длительного времени (до 7-8 нед). Синтез жиров активируется в абсорбтивный период и происходит в основном в жировой ткани и печени. Но если жировая ткань - место депонирования жира, то печень выполняет важную роль превращения части 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.
А. Синтез жиров в жировой ткани и печени
Синтез жиров происходит в абсорбтивный период в печени и жировой ткани. Непосредственными субстратами в синтезе жиров являются ацил-КоА 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 (рис. 8-21).
Предшественник фосфатидной кислоты - глицерол-3-фосфат, образующийся в печени двумя путями:
восстановлением дигидроксиацетонфосфата - промежуточного метаболита гликолиза;
фосфорилированием глицеролкиназой свободного глицерола, поступающего в печень из крови (продукт действия ЛП-липазы на жиры ХМ и ЛПОНП).
В жировой ткани глицеролкиназа отсутствует, и восстановление дигидроксиацетонфосфата - 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.
Синтез жиров в жировой ткани
В жировой ткани для синтеза жиров используются в основном жирные кислоты, освободившиеся при гидролизе жиров ХМ и ЛПОНП (рис. 8-22). Жирные кислоты поступают в адипоциты, превращаются в производные КоА и взаимодействуют с глицерол-3-фосфатом, образуя сначала лизофосфатидную кислоту, а затем фосфатидную. Фосфатидная кислота после дефосфорилирования превращается в диацилглицерол, который ацилируется с образованием триацилглицерола.
Кроме жирных кислот, поступающих в адипоциты из крови, в этих клетках идёт и 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-КоА, и 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. Подсчитано, что, если бы энергия, запасаемая в жирах, хранилась в форме сильно гидратированных молекул гликогена, то масса тела человека увеличилась бы на 14-15 кг.
392
Рис. 8-21. Синтез жиров в печени и жировой ткани.
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. В гладком ЭР гепатоцитов 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 сек-ретируются в кровь (рис. 8-23).
В состав ЛПОНП, кроме жиров, входят холестерол, фосфолипиды и белок - апоВ-100. Это очень "длинный" белок, содержащий 11 536 аминокислот. Одна молекула апоВ-100 покрывает поверхность всего липопротеина.
ЛПОНП из печени секретируются в кровь (рис. 8-23), где на них, как и на ХМ, действует ЛП-липаза. Жирные кислоты поступают в ткани, в частности в адипоциты, и используются для синтеза жиров. В процессе удаления жиров из ЛПОНП под действием ЛП-липазы ЛПОНП сначала превращаются в ЛГШП, а затем 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.
Жировое перерождение печени - чрезмерное скопление жира в гепатоцитах; наиболее частая реакция печени на повреждение.
Печени принадлежит ведущая роль в метаболизме липидов. Свободные жирные кислоты (СЖК), всасываемые из кишечника или освобождаемые в кровь из хиломикронов или жировых клеток, составляют небольшой, быстро используемый пул, который обеспечивает почти все энергетические потребности при голодании. СЖК поглощаются печенью, присоединяясь к печеночному пулу СЖК, часть которых синтезируется этим органом. Некоторые СЖК окисляются в печени до СО2 с выделением энергии, но большинство быстро включается в сложные ли-пиды (например, триглицериды, фосфолипиды, гликолипиды и эфиры холестерола). Часть этих сложных липидов входит в состав медленно используемого пула, который включает структурные липиды клеток и их депо. Большая часть триглицеридов становится частью активного пула, соединяясь со специфическими апопротеинами с образованием липопротеинов - формы, в которой триглицериды высвобождаются в плазму (например, липопротеины очень низкой плотности). Печень отвечает также за разрушение липидов (например, липопротеинов низкой плотности и остатков хиломикронов).
При жировой инфильтрации печени макровезикулярного (крупнокапельного) типа, в качестве аккумулируемых липидов обычно выступают триглицериды. Это связано с тем, что печеночные триглицериды имеют самую высокую скорость оборота из всех эфиров жирных кислот печени, а также с отсутствием регуляции потребления жирных кислот печенью по механизму торможения обратной связи. При микровезикулярной (мелкокапельной) жировой дегенерации скапливаются другие липиды (например, СЖК), что наблюдается при некоторых недостаточно изученных состояниях (например, острая жировая инфильтрация печени беременных, синдром Рейе).
Этиология
Диффузное жировое перерождение печени, часто имеющее зональное распределение, сочетается со многими клиническими ситуациями. У новорожденных оно может встречаться как семейное или идиопатическое состояние; при болезни Вольмана, при муковисцидозе (наиболее вероятно в связи с недостаточностью питания), а также при врожденных нарушениях обмена гликогена, галактозы, тирозина или гомоцистина.
На более поздних этапах жизни это состояние может обнаруживаться при синдроме Рейе, недостаточности дегидрогеназы жирных кислот со средней длиной цепи, нарушении депонирования фитановой кислоты (болезнь Рефсума), болезни Вильсона, гемохроматозе, абеталипопротеинемии, дефиците холестеролэстеразы, передозировке витамина А, ожирении и диабете. Жировая инфильтрация печени может быть результатом неправильного питания и дефицита белков в пище (особенно квашиоркора), а также нарушений аминокислотного равновесия. В некоторых случаях причиной этого состояния служит злоупотребление алкоголем и прием определенных лекарственных веществ (например, кортикостероидов, тетрациклина, вальпроевой кислоты, метотрексата). К такому же результату может привести отравление четыреххлористым углеродом, желтым фосфором.
Диффузное жировое перерождение иногда осложняет операцию наложения тонкокишечного анастомоза, а также беременность.
Очаговое жировое перерождение встречается много реже и хуже распознается. Этот вид поражения печени может быть важен при дифференциальном диагнозе опухолей печени, поскольку проявляется в виде узловых образований, обычно расположенных под капсулой.
Патогенез
Накопление триглицеридов в печени происходит либо в результате их увеличенного синтеза, либо за счет сниженного выделения молекул этого класса из гепатоцитов. Усиленный синтез триглицеридов может быть обусловлен повышением активности триглицеридсинтетазы или увеличением концентрации СЖК в результате усиленного поглощения печенью жирных кислот (мобилизованных из жировой ткани), увеличенного их синтеза из ацетилкоэнзима А или ослабления процессов окисления жирных кислот внутри печени. К уменьшению концентрации СЖК могут привести ослабление гидролиза лизосомальными липазами, уменьшение секреции липопротеинов, а также снижение синтеза других липидов (т.е. не триглицеридов).
Механизмы, участвующие в патогенезе жирового перерождения печени, могут действовать изолированно или вместе. По-видимому, развитию жировой инфильтрации печени, вызываемой четыреххлористым углеродом, желтым фосфором, изопропанолом и различными ингибиторами белкового синтеза, способствует увеличенное поглощение печенью СЖК. Усиленный синтез СЖК из ацетилкоэнзима А, по всей вероятности, содействует жировому перерождению, связанному с дефицитом незаменимых жирных кислот, алкогольным токсикозом и лечением фенобарбиталом. Ослабление процессов окисления жирных кислот может способствовать жировой инфильтрации, индуцируемой четыреххлористым углеродом, фосфором, гипоксией и дефицитом некоторых витаминов (никотиновой кислоты, рибофлавина и пантотеновой кислоты).
Основной причиной аккумуляции триглицеридов в печени часто является угнетение продукции и секреции липопротеинов гепатоцитами. Подавление синтеза аполипопротеинов, по-видимому, наиболее важный патогенетический фактор при некоторых типах токсической жировой инфильтрации печени, вызываемой белковым дефицитом (квашиоркор) или нарушением соотношения аминокислот. К жировому перерождению печени может привести токсическое угнетение белкового синтеза за счет подавления синтеза информационной РНК (афлатоксин, токсины бледной поганки, D-галактозамин и диметилнитрозамин), ингибирова-ния синтеза транспортной РНК или ее связывания с рибосомами (пуромицин, тетрациклин), либо за счет торможения трансляции РНК (циклогексимид, эметин).
Жировое перерождение печени может быть результатом аккумулирования других нейтральных липидов. Жир и холестерол (видимые при поляризационной микроскопии как ромбовидные кристаллы с двойным лучепреломлением) обнаруживаются при болезни Вольмана и нарушении депонирования эфиров холестерола. Жировые вакуоли варьируют по размеру от мелких до средних. При болезни Нимана-Пика в гепатоцитах и купферовских клетках накапливается фосфолипид сфингомиелин. Клетки выглядят пенистыми.
При микровезикулярной (мелкокапельной) жировой дегенерации маленькие капельки СЖК, холестерола и фосфолипидов скапливаются в лизосомах. Основной дефект не выяснен, хотя и известно, что патологические и клинические особенности острой жировой дегенерации печени у беременных, при синдроме Рейе, рвотной болезни Ямайки, токсическом воздействии на печень вальпроата натрия, тетрациклина, интоксикации салицилатами у детей, болезни Вольмана, желтой лихорадке и врожденных дефектах в ферментной системе цикла мочевины имеют сходные признаки. Одной из биохимических особенностей, возможно, является нарушение метаболического окисления в митохондриях, что способствует накоплению токсических жирных кислот. К острой жировой инфильтрации печени у беременных может иметь отношение дефицит карнитина в организме.
Патологическая анатомия
При значительном жировом отложении печень обычно увеличена, на вид гладкая и бледная. Микроскопически основная структура может быть нормальной. Поскольку чаше всего жировое скопление представлено триглицеридами, жиры обычно выглядят как крупные капельки, которые сливаются и смещают ядро клетки к периферии. В типичном случае при алкогольном жировом перерождении печеночные клетки наполнены жировыми вакуолями, которые часто смещают их ядра к периферии. При микровезикулярном (мелкокапельном) жировом перерождении маленькие капелькиСЖК и другие липиды скапливаются во вторичных лизосомах, которые не сливаются друг с другом. В гепатоцитах выявляется пенистая цитоплазма и центрально расположенное ядро.
При действии гепатотоксинов, влияющих на синтез белков, или при белковой недостаточности питания отмечается тенденция к скоплению липидов в зоне 1. На фоне действия других гепатотоксинов или при дефиците питания в отношении иных, чем аминокислоты, факторов жиры обычно скапливаются в зоне 3. При острой жировой инфильтрации беременных мелкокапельное ожирение является диффузным, но, как правило, не распространяется на гепатоциты, расположенные в зоне 1 непосредственно вокруг портальных трактов. При синдроме Рейе, наоборот, скопление жира преобладает в зоне 1.